機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)第三期

1、中國(guó)地質(zhì)大學(xué) (武漢 )遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)課程作業(yè) 1（共3次作業(yè)）學(xué)習(xí)層次：專(zhuān)升本涉及章節(jié)：第一章第五章第一章機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)1-1構(gòu)件和零件有何不同？機(jī)器和機(jī)構(gòu)的異同點(diǎn)是什么？答：零件是制造的最小單元，構(gòu)件是運(yùn)動(dòng)的最小單元，不同構(gòu)件之間必須具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。一個(gè)構(gòu)件可以由若干個(gè)零件組成， 這些零件剛性地連接在一起， 機(jī)器運(yùn)動(dòng)時(shí)作為一個(gè)整體來(lái)運(yùn)動(dòng)。機(jī)構(gòu)是由若干個(gè)構(gòu)件組成的一個(gè)人為組合體，功用在于傳遞運(yùn)動(dòng)或改變運(yùn)動(dòng)的形式。機(jī)器是由若干機(jī)構(gòu)組成的， 用來(lái)變換或傳遞能量、物料和信息。 機(jī)器雖然類(lèi)型很多， 但組成機(jī)器的常用機(jī)構(gòu)類(lèi)型并不多。1-3什么是機(jī)械零件的工作能力？常用的計(jì)算準(zhǔn)則有哪幾種？答：機(jī)

2、械零件的工作能力是指在一定的運(yùn)動(dòng)、載荷和環(huán)境情況下，在預(yù)定的使用期限內(nèi)，不發(fā)生失效的安全工作限度。衡量零件工作能力的指標(biāo)稱(chēng)為零件的工作能力準(zhǔn)則。常用的計(jì)算準(zhǔn)則有：強(qiáng)度準(zhǔn)則、 剛度準(zhǔn)則、耐磨性準(zhǔn)則、振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則和耐熱性準(zhǔn)則等。1-6試說(shuō)明下列材料牌號(hào)的意義:Q235, 45, 40Cr, 65Mn, ZG230-450, HT200,ZCuSn10P1, LC4答： Q235：普通碳素鋼，屈服點(diǎn)235Mpa；45：優(yōu)質(zhì)碳素鋼，含碳量大約0.45%;40Cr: 合金鋼，含碳量0.40%左右，含Cr 量 1左右；65Mn：合金鋼，含碳量0.65%左右，含Mn量 1左右；ZG230-450: 鑄鋼，

3、屈服點(diǎn)230Mpa，抗拉強(qiáng)度450Mpa；HT200：灰鑄鐵，抗拉強(qiáng)度200Mpa；ZCuSn10Pb1：鑄造錫青銅，含錫量10左右；LC4：超硬鋁第二章機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及平面機(jī)構(gòu)自由度2-4計(jì)算題 2-4 圖所示 (a) 、（ c）、（d）、（ f ）各機(jī)構(gòu)的自由度，并指出復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束。(a) 推土機(jī)鏟土機(jī)構(gòu)(c)縫紉機(jī)送布機(jī)構(gòu)1(d) 篩料機(jī)機(jī)構(gòu)(f)凸輪連桿機(jī)構(gòu)解：（ a）該機(jī)構(gòu)有5 個(gè)活動(dòng)構(gòu)件， 7 個(gè)低副，其中6 個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副、一個(gè)移動(dòng)副，沒(méi)有高副，沒(méi)有復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束，所以自由度F 為：F=3n-2PL PH 3× 5 2×7 1有一個(gè)原動(dòng)件

4、，所以機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)。（ c）該機(jī)構(gòu)有4 個(gè)活動(dòng)構(gòu)件， 4 個(gè)低副均為6 個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副， 2 個(gè)高副，沒(méi)有復(fù)合鉸鏈，在滾子處有局部自由度，凸輪和從動(dòng)件處兩處接觸構(gòu)成虛約束，所以自由度F 為：F=3n-2PL PH 3× 4 2×4 2 2 有 2 個(gè)原動(dòng)件，所以機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)。(d) 該機(jī)構(gòu)有 7 個(gè)活動(dòng)構(gòu)件， 9 個(gè)低副，其中 7 個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副， 2 個(gè)移動(dòng)副， 1 個(gè)高副， C處有復(fù)合鉸鏈，滾子G處存在局部自由度，沒(méi)有虛約束，所以自由度F 為：F=3n-2PL PH 3×7 2× (7+2) 12有 2 個(gè)原動(dòng)件，所以機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)。(f) 該機(jī)

5、構(gòu)有 4 個(gè)活動(dòng)構(gòu)件， 5 個(gè)低副，其中 3 個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副， 2 個(gè)移動(dòng)副， 1 個(gè)高副，滾子 B 處存在局部自由度，沒(méi)有復(fù)合鉸鏈和虛約束，所以自由度F 為：F=3n-2PL PH 3×4 2× (3+2) 11有 1 個(gè)原動(dòng)件，所以機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)。2-5題 2-5 圖所示為一簡(jiǎn)易沖床的初擬設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)者的思路是動(dòng)力由齒輪輸入，使軸A 連續(xù)回轉(zhuǎn)，而固定在軸A 上的凸輪2 和杠桿 3 組成的凸輪機(jī)構(gòu)使沖頭4 上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到?jīng)_壓的目的。試?yán)L制其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度，并分析其運(yùn)動(dòng)是否確定，如運(yùn)動(dòng)不確定，試提出修改措施。解： 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如下所示：由圖可見(jiàn)，機(jī)構(gòu)有

6、 3 個(gè)活動(dòng)構(gòu)件， 4 個(gè)低副，其中 3 個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副， 1 個(gè)移動(dòng)副， 1 個(gè)高副，所以自由度 F 為：F=3n-2PL PH 3×3 2× (3+1) 10即機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng)，故修改如下：2第三章螺旋機(jī)構(gòu)3-1 試比較普通螺紋與梯形螺紋有哪些主要區(qū)別？為什么普通螺紋用于連接而梯形螺紋用于傳動(dòng)？答：普通螺紋與梯形螺紋的主要區(qū)別在于牙型斜角 的不同。普通螺紋牙型斜角為 30°，梯形螺紋牙型斜角為 15°。普通螺紋因牙型斜角較大，自鎖性好，效率較低，故常用于連接；梯形螺紋因牙型斜角較小，效率較高，故常用于傳動(dòng)。3-5在圖 3-9 所示的螺旋千斤頂中，若螺桿長(zhǎng)度d=

7、24mm，中徑 d =22.5mm，導(dǎo)程 s=3mm，牙2型角 =30°，手柄的有效長(zhǎng)度L=200mm，螺旋副的摩擦因數(shù)f 0.1 ，現(xiàn)要舉起 FW=12000N的重物，需要在手柄端部施加多少作用力？其機(jī)械效率為多少？該千斤頂在重物作用下是否會(huì)自動(dòng)反轉(zhuǎn)？解：在公式FFWtan(v ) 中：arctansarctan32.4322.5d 23.14arctanfarctan0.1vcos5.91cos15所以： FFWtan(v ) 12000tan(2.43 5.91)1759.3又由Td 22FLF /得：手柄端部施加的力：F/d 21759.322.5FL99N22200機(jī)械效率

8、：tantan 2.430.41tan(v )tan(2.435.91)由于 =2.43 v5.91，該千斤頂自鎖，在重物作用下不會(huì)自動(dòng)反轉(zhuǎn)。第四章平面連桿機(jī)構(gòu)4-6畫(huà)出題 4-6 圖所示各機(jī)構(gòu)的壓力角和傳動(dòng)角。圖中標(biāo)注箭頭的構(gòu)件為原動(dòng)件。題4-6圖3題解 4-6 圖4-7 題 4-7 圖所示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)l1100 ,200 ,300 , 若要獲得曲柄搖mm l 2mm l 3mm桿機(jī)構(gòu)，試問(wèn)機(jī)架長(zhǎng)度l 4 的范圍是多少？題4-7圖解：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)最短桿為連架桿，所以最短桿為l1100mm，分兩種情況討論：（ 1）若最長(zhǎng)桿為l 3300mm, ，則由桿長(zhǎng)條件：l 1l 3l 2l 4 ，得l

9、4100300200200mm ，則200mml 4300mm（ 2）若 l 4 為最長(zhǎng)桿，則由桿長(zhǎng)條件：l 1l 4l 2l 3 ，得l 4200300100400mm ，則300mml 4400mm綜合得：200mm l 4400mm4第五章凸輪機(jī)構(gòu)及間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)5-2四種基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律各有何特點(diǎn)？各適用與何種場(chǎng)合？什么是剛性沖擊和柔性沖擊？答：（ 1）等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律：推桿在運(yùn)動(dòng)開(kāi)始和終了的瞬時(shí)，因速度突變，推桿的加速度及由此產(chǎn)生的慣性力在理論上將出現(xiàn)瞬時(shí)的無(wú)窮大。 實(shí)際上由于材料具有彈性， 加速度和慣性力不會(huì)達(dá)到無(wú)窮大，但仍非常大，從而產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊。因此，等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律只適用于低速、輕載的場(chǎng)

10、合。理論上無(wú)窮大的慣性力產(chǎn)生的沖擊，稱(chēng)為剛性沖擊。（ 2）等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律：在行程的起始點(diǎn)、中點(diǎn)和終點(diǎn)，推桿的加速度和慣性力有有限值的突變，引起的沖擊也較為平緩。因此，適用于中速、低速的場(chǎng)合。有限值的慣性力產(chǎn)生的沖擊，成為柔性沖擊。（ 3）余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律：在行程的起始點(diǎn)和終點(diǎn)，推桿的加速度和慣性力也存在突變，一般適用于中速場(chǎng)合。（ 4）正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律：推桿的加速度和慣性力沒(méi)有突變，適用與高速場(chǎng)合。5-3何謂凸輪機(jī)構(gòu)的反轉(zhuǎn)法設(shè)計(jì)？它對(duì)于凸輪廓線(xiàn)的設(shè)計(jì)有何意義？答：凸輪機(jī)構(gòu)的反轉(zhuǎn)法設(shè)計(jì)是凸輪輪廓線(xiàn)設(shè)計(jì)的基本方法。為了繪制凸輪輪廓線(xiàn)，需要凸輪相對(duì)固定。設(shè)凸輪以角速度 繞軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，假設(shè)給整

11、個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)加上一個(gè)公共角速度- 繞凸輪軸心回轉(zhuǎn)。 根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理，這時(shí)凸輪與推桿之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系并未改變，但是凸輪“固定不動(dòng)” ，而推桿一方面隨導(dǎo)路以角速度 - 繞凸輪軸心轉(zhuǎn)動(dòng)， 另一方面相對(duì)于導(dǎo)路做預(yù)期的往復(fù)移動(dòng)。 由于推桿頂和凸輪輪廓線(xiàn)始終接觸， 因此推桿頂在這種復(fù)合運(yùn)動(dòng)中所描繪的軌跡就是凸輪的輪廓曲線(xiàn)。這種設(shè)計(jì)凸輪輪廓線(xiàn)的方法稱(chēng)為反轉(zhuǎn)法。5-10寫(xiě)出題 5-10 圖所示凸輪機(jī)構(gòu)的名稱(chēng)，并在圖中作出（或指出）： 1）基圓 r 0， 2) 理論廓線(xiàn)； 3）實(shí)際廓線(xiàn)； 4）行程 h； 5）圖示位置從動(dòng)件的位移量 s； 6）從動(dòng)件與凸輪上 A 點(diǎn)接觸時(shí)的壓力角。機(jī)架從動(dòng)件滾子ntv2hAsn

12、tA實(shí)際廓線(xiàn)r 0理論廓線(xiàn)凸輪題 5-10 圖題解 5-10 圖5中國(guó)地質(zhì)大學(xué) (武漢 )遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)課程作業(yè) 2（共3次作業(yè)）學(xué)習(xí)層次：專(zhuān)升本涉及章節(jié)：第六章第八章第六章齒輪傳動(dòng)6-1對(duì)于定傳動(dòng)比的齒輪傳動(dòng)，其齒廓曲線(xiàn)應(yīng)滿(mǎn)足的條件是什么？答：過(guò)齒廓嚙合點(diǎn)的公法線(xiàn)與兩齒輪的連心線(xiàn)交于一定點(diǎn)。6-2 節(jié)圓與分度圓，嚙合角與壓力角有什么區(qū)別？答：分度圓是對(duì)一個(gè)齒輪而言，在齒頂和齒根之間有標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)壓力角的圓；節(jié)圓是對(duì)一對(duì)嚙合齒輪而言， 過(guò)節(jié)點(diǎn)相切的兩個(gè)圓。一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)安裝時(shí)，節(jié)圓和分度圓重合，分度圓相切，否則分度圓不相切。壓力角是對(duì)一個(gè)齒輪而言，法線(xiàn)壓力方向與速度方向的夾角；嚙合

13、角是一對(duì)齒輪嚙合時(shí)，嚙合線(xiàn)與節(jié)圓公切線(xiàn)之間的夾角。嚙合角在數(shù)值上等于分度圓上的壓力角。6-5 一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)直齒輪的中心距a=160mm，齒數(shù) Z =24,Z2=56。試求模數(shù)和兩輪的分度圓直徑。1解： 由am(Z1Z 2 ) , 得： m2a2160mm4mm2(Z1Z2 )2456所以分度圓直徑為：d1mZ1 4 24mm96mmd 2mZ2456mm 224mm6-10 一單級(jí)直齒輪減速器，已知Z =25,Z =73,b1=72mm,b=70mm,m=4mm,n=720r/min,齒輪121材料的 H 1580Mpa， H 2=540Mpa, F 1=280Mpa, F 2=240Mpa。齒輪

14、單向轉(zhuǎn)動(dòng)，載荷平穩(wěn)。試計(jì)算該傳動(dòng)所允許傳遞的功率。解： 由齒面接觸疲勞強(qiáng)度的計(jì)算公式：d1 76.63KT 1u 1 ，得：d H 2uT1(d1 )2d H 2 u76.6K (u1)而： d1mZ14 25mm100mm，uZ2 / Z1 73/ 25 2.92db / d170 /1000.07因 H 2 較小， H 取 H 2 ，因單向轉(zhuǎn)動(dòng)，載荷平穩(wěn)，K取 1.4。所以：T1( d1 )3d H 2 u( 100 )30.754022.92 N mm 241639.5N mm76.6K (u1)76.61.4(2.921)6由齒根彎曲強(qiáng)度得計(jì)算公式m 1.263KT 1YFS，得：d

15、Z12 F T1m)3d Z12 F ，(KYFS1.26而 F1280MPa F2240MPa， 所以選取 F 2 計(jì)算，則：YFS14.2166.5YFS 23.9960.15YFS 2T1(4)30.725 260.15 N mm601386.84 Nmm1.261.4因此，按齒面接觸疲勞強(qiáng)度的公式確定傳遞的功率。由 T19.55106 P1 得， P1T1n1241639.5 720 KW18.2KWn19.551069.551066-14 題 6-14 所示為一雙級(jí)斜齒輪傳動(dòng)。齒輪 1 的轉(zhuǎn)向和螺旋線(xiàn)旋向如圖所示，為了使軸上兩齒輪的軸向力方向相反，試確定各齒輪的螺旋線(xiàn)旋向，并在嚙合點(diǎn)

16、處畫(huà)出齒輪各分力的方向。題 6-14 圖解：題解 6-14 圖6-17 一對(duì)斜齒輪的齒數(shù)為 Z1=21，Z2=37，法向模數(shù) mn 3.5 。若要求兩輪的中心距a105mm，試求其螺旋角 。解： 由 amn ( Z1Z2) 得：2 cos7mn ( Z1Z 2 )3.5(21 37)arccos() arccos(2) arccos 0.96667 14.82a1056-21 題 6-21 圖所示蝸桿傳動(dòng)中，蝸桿為主動(dòng)件。試在圖中標(biāo)示未注明的蝸桿或蝸輪的轉(zhuǎn)向及螺旋線(xiàn)的旋向，在嚙合點(diǎn)處畫(huà)出蝸桿和蝸輪各分力的方向。(a) (b) 題 6-21 圖解：n12n2t2n2n121（ a）（ b）題解

17、6-21 圖（ a）圖中，蝸輪2 左旋；（ b）圖中，蝸桿1 右旋。6-22有一阿基米德蝸桿傳動(dòng)，已知模數(shù)m 10mm，蝸桿分度圓直徑d1 90mm，蝸桿頭數(shù) Z12，傳動(dòng)比 i 12 15.5 。試計(jì)算蝸桿傳動(dòng)的主要幾何尺寸及蝸輪的螺旋角 。解：d190由 i12Z215.5得Z2Z115.52 15.5 31Z1d2mZ21031mm310mmda1d12ha m(90 2 1 10)mm 110mmda 2d22ha m(3102 1 10)mm330mmd f 1d12( hac ) m(90 2 (1 0.2) 10)mm 66mmd f 2d22(hac )m(310 2(10.2

18、)10) mm286mm8d1 d 290 310amm 200mm22mZ1102 2212.5tantan90，所以arctand199第七章輪系7-7在題 7-7所示的輪系中，已知各輪齒數(shù)，試計(jì)算傳動(dòng)比i 14（大小和轉(zhuǎn)向關(guān)系） 。1(15)1(15)O4O1O22(45)O4O1O22(45)4(34)4(34)2(15)2(15)OO333(17)3(30)3(17)3(30)題7-7圖題解 7-7 圖解：由公式 7-1 有：i14Z2Z3Z445303412Z1Z2' Z3 '151517由箭頭知，首尾兩輪轉(zhuǎn)向相同。7-8在題 7-8圖所示的輪系中，已知各標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒

19、輪的齒數(shù)為Z1=Z2=20,Z 3=28，Z4=24,Z 4=18,Z 5=34。試計(jì)算齒輪 3 的齒數(shù)及傳動(dòng)比 i 15。2344135題7-8圖解：由圖可看出， r3 r12r2 ，因齒輪 1、2 和 3 模數(shù)相同，則可以得出：Z 3Z1 2Z2由公式 7-1 有：i15( 1)3 Z2Z3 Z4Z5(20 2 20)24344.86Z1Z2 Z3'Z420 2818首尾兩輪轉(zhuǎn)向相反。7-9 題 7-9圖所示錐齒輪組成得行星輪系中，已知Z1 25， Z2 21， Z2'32， Z341，n 960r/min，求轉(zhuǎn)臂 H 得轉(zhuǎn)速 n 。1H922323211題7-9 圖解：在

20、行星輪系中，n3=0。由圖示箭頭知，在轉(zhuǎn)化輪系中，齒輪1、 3 轉(zhuǎn)向相反，所以：Hn1Hn1 nHZ2Z321 41i13n3H0 nHZ1Z2'25 32n12141 12.076nHn1462.4r / minnH25322.0767-11 題 7-11圖所示為一礦井用電鉆得行星輪系，已知Z1 15、 Z3 45 ，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n1=3000r/min 。試求鉆頭 H 的轉(zhuǎn)速 nH。32電動(dòng)1機(jī)2題 7-11 圖解： 在此輪系中，齒輪3 固定不動(dòng)，即n3=0，由公式7-2 有H n1Hn1nHZ 345i130nHZ13n3H15n13000750r / minnHr / min44

21、第八章帶傳動(dòng)及鏈傳動(dòng)8-1帶傳動(dòng)中的彈性滑動(dòng)和打滑有何區(qū)別？對(duì)傳動(dòng)有何影響？影響打滑的因素有哪些？如何避免打滑？答：由于帶的緊邊與松邊拉力不等，使帶的兩邊彈性變形不等而引起的帶與輪面的微量相對(duì)滑動(dòng)稱(chēng)為彈性滑動(dòng)。當(dāng)外載荷所產(chǎn)生的圓周力大于帶與小帶輪接觸弧上的全部摩擦力時(shí)，彈性滑動(dòng)就轉(zhuǎn)化為打滑。打滑是由過(guò)載引起的，是可以而且應(yīng)該盡量避免的。由于彈性滑動(dòng)是由于緊邊和松邊拉力不等而引起的，而帶傳動(dòng)是靠緊邊和松邊的拉力差工作的， 所以彈性滑動(dòng)是帶傳動(dòng)固有的現(xiàn)象， 是不可避免的。 彈性滑動(dòng)使帶傳動(dòng)不能保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比。打滑是帶的失效形式， 使帶的磨損加劇，從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速急劇降低，甚至使傳動(dòng)失效。影響打滑的主要

22、因素有工作載荷、初始張緊力、包角和摩擦因數(shù)。減小工作載荷、 增大初始張緊力、減小小帶輪包角、增加摩擦因數(shù)，可以避免打滑。8-2帶傳動(dòng)失效形式有哪些？其計(jì)算準(zhǔn)則如何？計(jì)算的主要內(nèi)容是什么？答：帶傳動(dòng)的主要失效形式有打滑和帶的疲勞破壞。帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是：在保證帶傳動(dòng)不打滑的條件下， 具有一定的疲勞強(qiáng)度和實(shí)用壽命。計(jì)算的主要內(nèi)容包括：帶的選型、根數(shù)和10基準(zhǔn)長(zhǎng)度，帶輪的基準(zhǔn)直徑，中心距，帶的速度、小帶輪包角的驗(yàn)算等。8-5試分析鏈輪齒數(shù)過(guò)大或過(guò)小對(duì)鏈傳動(dòng)有何影響？答：小鏈輪的齒數(shù)對(duì)鏈傳動(dòng)平穩(wěn)性和使用壽命有較大的影響。齒數(shù)少可減小外廓尺寸，但齒數(shù)過(guò)少，會(huì)使鏈傳動(dòng)傳遞的圓周力增大，多邊形效應(yīng)顯著，傳動(dòng)

23、的不均勻性和動(dòng)載荷增加，鉸鏈磨損加劇，故規(guī)定小鏈輪的最少齒數(shù)Zmin 17。齒數(shù)過(guò)大，大鏈輪齒數(shù)將更多，這樣除增加了傳動(dòng)的尺寸和質(zhì)量外，也易于因鏈條節(jié)距的伸長(zhǎng)而發(fā)生跳齒和脫鏈現(xiàn)象，同樣會(huì)縮短鏈條的使用壽命。因此，通常限定大鏈輪最大齒數(shù)Zmax114。8-9 設(shè)計(jì)一由 電動(dòng)機(jī)驅(qū) 動(dòng)的普 通 V 帶減速傳 動(dòng)，已知 電動(dòng)機(jī)功率 P 7KW，轉(zhuǎn) 速 n1=1440r/min ，傳動(dòng)比 i 12=3，傳動(dòng)比允許偏差± 5，雙班工作，載荷平穩(wěn)。解：（ 1）計(jì)算功率：查表 8-7 得： KA 1.1 ，則 Pca=KAP=1.1 × 7=7.7(2) 選擇帶的截型：根據(jù) Pca=7.7

24、KW和 n1=1440r/min ，查圖 8-8, 選 A 型帶。（3）確定帶輪得基準(zhǔn)直徑D1 和 D2：由圖 8-8 和表 8-3, 選 D1=125mm，則 D2 i 12D13× 125mm375mm由表 8-3, 375mm 為標(biāo)準(zhǔn)值。（4）驗(yàn)算帶的速度VVD1n13.1412514409.42m / s601000601000m / s帶速介于5 25m/s 之間，合適。（5）確定中心距 a 和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld：初定中心距 a0 500mm，則帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld 為L(zhǎng)/d2a2(D1 D2 )(D 2D1)2(2 500(375125)(375125)2)mm 1816.3m

25、m4a24500查表 8-2 ，選取 L 1800mm，則 V 帶得實(shí)際中心距為：daa0L dL/d(5001800 1816.3)mm 492mm22（6）驗(yàn)算小帶輪的包角1 ：1802180D 2D157.3180375125150.9120（合適）1a57.3492（7）帶的根數(shù) Z：ZPcaPcaP0 (P0P0)K KL查表 8-4 、8-5 、 8-6 、 8-2 得：P01.91，P0 0.17 ， K0.92， K L1.01，所以ZPca7.73.98( P 0P0 )KK L(1.910.17)0.921.01選取帶的根數(shù)Z4 根。11中國(guó)地質(zhì)大學(xué) (武漢 )遠(yuǎn)程與繼續(xù)教

26、育學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)課程作業(yè) 3（共3次作業(yè)）學(xué)習(xí)層次：專(zhuān)升本涉及章節(jié)：第九章第十四章第九章連接9-5普通螺栓連接和絞制孔用螺栓連接在結(jié)構(gòu)、承載原理上各有什么特點(diǎn)？答：普通螺栓連接是將一端有六角頭、另一端制有螺紋的螺栓，穿過(guò)被連接件的通孔，旋上螺母， 擰緊后將被連接件連成一體， 螺桿與被連接件之間有間隙， 螺母與被連接件之間常放置墊片?？柯菟〝Q緊后被連接件結(jié)合面之間的摩擦力來(lái)承受橫向載荷。絞制孔用螺栓連接螺桿與被連接件之間多采用基孔制過(guò)渡配合，主要通過(guò)螺桿與被連接件之間的擠壓和螺桿的剪切來(lái)承受橫向載荷，可承受較大的橫向載荷。二者被連接件上均不必切制螺紋，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 主要用于被連接件不太厚，并有足夠拆

27、裝空間的場(chǎng)合。9-13在題 9-13 圖所示夾緊螺栓連接中，已知螺栓數(shù)為2，螺紋為 M12，螺栓的力學(xué)性能等級(jí)為 8.8 級(jí)，軸徑D 50mm，杠桿長(zhǎng)L 400mm，軸與夾殼間的摩擦系數(shù)f=0.15 ，試求施加于杠桿端部的作用力FW的允許值。題 9-13 圖解：取半夾殼作受力分析，得預(yù)緊力FpF / 2， F 為正壓力。根據(jù)軸與轂之間不滑移條件有：K s Fw L2 fFD / 2 和 F pK s FwLF / 2 得： Fp2 fD由螺栓得力學(xué)性能等級(jí)為8.8 知： s 640MPa ，取 K s 1.2 ，查表9-1 知螺栓小徑 d1=10.106mm。將 F pK s Fw L1.3F

28、P 中，得代入d12/ 42 fD12s / 4 d122 f D640/ 4 10.106220.15 50Fw1.3K s L1.3 1.24001233.4( N )所以施加于杠桿端部的作用力FW的允許值為 1233.4N 。9-14題 9-14圖所示剛性連軸器用螺栓連接，螺栓性能等級(jí)為8.8 ，連軸器材料為鑄鐵（HT200），若傳遞載荷T 1500N.m。題 9-14 圖1）采用 4 個(gè) M16的鉸制孔用螺栓， 螺栓光桿處的直徑 ds 17mm,受壓的最小軸向長(zhǎng)度 14mm, 試校核其連接強(qiáng)度；（2）若采用 M16 的普通螺栓連接，當(dāng)接合面間摩擦因數(shù) f 0.15 ，安裝時(shí)不控制預(yù)緊力

29、，試確定所需螺栓數(shù)目（取偶數(shù)） 。解： 1）采用絞制孔用螺栓連接單個(gè)螺栓的工作載荷：T1500N4838.7 NF44 D/2 103155/2 10 3許用剪切應(yīng)力： s/ S 640/ 2.5MPa256MPa因被連接件是鑄鐵，需要擠壓應(yīng)力為：MPaMPa bs b / 2.5 250 / 2.5100（ 1）剪切強(qiáng)度的校核：4F44837.7ds23.14 172（ 2）擠壓強(qiáng)度的校核：MPa21.3MPa ，所以剪切強(qiáng)度足夠。bsF4837.7 MPa 20.3MPa bs ，所以剪切強(qiáng)度足夠d s17 14所以螺栓強(qiáng)度足夠。2）若采用普通螺栓連接13總的橫向載荷：F /T1500N1

30、9354.8ND/2 10 3155/ 210 3查表 9-2 ，取安全系數(shù)S=3，則 s/ S(640/ 3) MPa 213.3MPa把 FPK s F /帶入1.3FP2 中，得：zf4d11.34 K s F /1.34 1.219354.86.28zd12 0.15 3.1413.8352213.3f因螺栓一般取偶數(shù)，故取所需螺栓數(shù)目z=8。9-16試為題 9-14 圖所示連軸器選擇平鍵連接的尺寸并校核其強(qiáng)度。解：（ 1）選鍵的類(lèi)型和確定鍵的尺寸選 B 型普通平鍵，鍵的材料為 45 鋼。查表 9-3 ，由 d=60mm和 B=100mm，確定鍵的尺寸為：鍵寬 b=18mm，鍵高 h=

31、11mm，鍵長(zhǎng) L=100mm。(2) 校核鍵連接的強(qiáng)度輪轂（連軸器）材料為鑄鐵，由表9-4查得許用應(yīng)力 bs 70 80Mpa，工作長(zhǎng)度l =L=100mm。根據(jù)公式 9-11 得4T41500103bs60 1190.9(MPa ) 7080Mpa bs dhl100所以該連接強(qiáng)度不夠。采用兩個(gè)鍵，兩個(gè)鍵要按1.5 個(gè)鍵計(jì)算強(qiáng)度，則：90.960.6( MPa ) 70 80Mpa bsbs1.5所以采用兩個(gè)B 型平鍵，標(biāo)記為：鍵 B18× 100 GB/T 1096 2003。第十一章支承11-1滑動(dòng)軸承的摩擦狀態(tài)有哪幾種？有何本質(zhì)區(qū)別？答：滑動(dòng)軸承的摩擦狀態(tài)有干摩擦狀態(tài)、邊界

32、摩擦狀態(tài)、 液體摩擦狀態(tài)和混合摩擦狀態(tài)四種。干摩擦狀態(tài)兩相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面沒(méi)有任何介質(zhì)，兩表面直接接觸，摩擦因數(shù)大， 摩損快，摩擦損耗功率大。邊界摩擦狀態(tài)在兩摩擦表面上吸附有一層極薄的潤(rùn)滑介質(zhì)，在載荷作用下，有部分表面會(huì)直徑接觸， 摩擦因數(shù)和磨損較大。 液體摩擦狀態(tài)兩摩擦表面完全被潤(rùn)滑介質(zhì)所隔開(kāi)， 摩擦來(lái)自潤(rùn)滑液內(nèi)部， 所以摩擦因數(shù)和磨損很小。 混合摩擦狀態(tài)介于液體摩擦狀態(tài)和邊界摩擦狀態(tài)之間，兩摩擦表面一些地方形成液體摩擦，一些地方形成邊界摩擦。11-5說(shuō)明下列滾動(dòng)軸承代號(hào)的意義：N208/P5,7321C,6101,30310,5207答： N208/P5: 圓柱滾子軸承，寬度系列為0 系列，直徑

33、系列為2 系列，內(nèi)徑d=40mm，5 級(jí)公差等級(jí)；147321C：角接觸球軸承，寬度系列為 0，直徑系列為 2，內(nèi)徑 105mm，接觸角為 15°，公差等級(jí)為 0 級(jí)；6101：深溝球軸承，寬度系列為0，直徑系列為1，內(nèi)徑為12mm，公差等級(jí)為0 級(jí)；30310：圓錐滾子軸承，寬度系列為0，直徑系列為3，內(nèi)徑為50mm，公差等級(jí)為0 級(jí)；5207：推力球軸承，寬度系列為0，直徑系列為 2，內(nèi)徑為35mm，公差等級(jí)為 0 級(jí)。11-7 有一非液體徑向滑動(dòng)軸承，軸頸直徑d=50mm，軸頸轉(zhuǎn)速n=960r/min ，軸瓦材料為ZPbSb16Cu2，寬徑比為 1.2 ，試求軸承所能承受的最大

34、載荷。解： 由寬徑比為1.2 ，軸徑 d=50mm，得軸承寬度 B 為：B=1.2× 50=60mm查表 11-1 得 : P=15Mpa， P v=10Mpa.m/s由公式 11-1FP , 得：PBdF Bd P 60× 50× 15 4500 （N）由公式 11-2 得：PvFn Pv ，得：19100 B19100B Pv 19100 60 10F11937.5 （N）n9604500N 11937.5N, 所以軸承所能承受的最大載荷是4500N。11-9 某設(shè)備采用了一深溝球軸承， 軸頸直徑為 35mm，轉(zhuǎn)速為 3000r/min，已知徑向載荷為Fr 1

35、800N，軸向載荷為Fa=750N，預(yù)期工作壽命 8000h，試選擇此軸承的型號(hào)。解： （ 1）初選軸承型號(hào)根據(jù)工作條件，初選軸承為6207，查附表 4，基本額定動(dòng)載荷C=25 500N，基本額定靜載荷 C0 15 200N 。（ 2）計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷由 Fa/Fr=750/15200=0.049 ，查表 11-7 ，得： e 0.25 Fa/Fr=750/1800=0.42 e, 查表 11-7 得 X0.56 ， Y1.74則軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷：P XFrYFa0.5618001.747502313 N（ 3）校核基本額定動(dòng)載荷查表 11-5 ，取 fc 1，查表11-6,取 fp 1.1由公

36、式 11-6, 得：f pP(60nLh/1 31.16030008000 128731( N ) 25500NC6 )2313 (106) 3f t10所以選取6207 不合適，需要增加強(qiáng)度，可以選取6307，其 C33200N，C0 19200N。11-10 根據(jù)設(shè)計(jì)要求， 在某一軸上安裝一對(duì) 70000AC軸承（題11-10 圖），已知兩個(gè)軸承的徑向載荷分別為： Fr1 =2000N， Fr2 =1000N，外加軸向載荷FA 880N，軸徑 d40mm，轉(zhuǎn)速 n5 000r/min ，常溫下運(yùn)轉(zhuǎn)，有中等沖擊，預(yù)期壽命Lh/ 5 000h，試選擇軸承型號(hào)。15s2FA =880NFs1FF

37、r2 =1000NFr1 =2000N題 11-10 圖解：（1）初選軸承型號(hào)：初選7208AC，查附表 5 得： C35.2KN， C0 24.5KN。（2）計(jì)算軸向載荷7208AC的接觸角為25°，由表 11-8 查得軸承的派生內(nèi)部軸向力為:Fs10.68Fr10.682000N1360NFs 20.68Fr 20.68 1000N680N因?yàn)椋篎AFs2(880680) N1560NFs1所以軸承2 被壓緊，軸承1 被放松，則兩軸承的軸向載荷為:Fa1Fs11360NFa 2Fs1FA(1360880) N480N(3) 計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷查表 11-7 得： e 0.68, 而Fa11360eFa 2480eF r 10.68F r 20.4820001000查表 11-7 可得：X 1X2 1.0， Y1 Y2 0 。所以當(dāng)量動(dòng)載荷為：P1X1 Fr 1Y1 Fa 112000N2000NP2X 2 Fr 2Y2 Fa211000N1000N（4）計(jì)算所需的基本額定動(dòng)載荷C因 P1P2 ，應(yīng)以軸承1的當(dāng)量動(dòng)載荷P1 計(jì)算所需的基本額定動(dòng)載荷。查表11-5 得ft 1 ，查表 11-6 得 f p1.5 ，則由公式11-6 得：C1f pP60nL/h)1 31.5 2000 (60 5000 5000