合工大機械設計基礎作業(yè)部分答案

1、3凸輪機構1 【答】根據(jù)形狀，可分為盤形凸輪、移動凸輪和圓柱凸輪三類?；窘M成部分有凸輪、從動件和機架三個部分。凸輪與從動件之間的接觸可以通過彈簧力、重力或凹槽來實現(xiàn)。2 【答】從動件采用等速運動規(guī)律時，運動開始時，速度由零突變?yōu)橐怀?shù)，運動終止時，速度由常數(shù)突變?yōu)榱?，因此從動件加速度及慣性力在理論上為無窮大（由于材料有彈性變形，實際上不可能達到無窮大），使機構受到強烈的沖擊。這種由于慣性力無窮大突變而引起的沖擊，稱為剛性沖擊。從動件運動時加速度出現(xiàn)有限值的突然變化，產生慣性力的突變，但突變是有限的，其引起的沖擊也是有限的，這種由于加速度發(fā)生有限值突變而引起的沖擊稱為柔性沖擊。等加速等減速運動

2、規(guī)律和簡諧運動規(guī)律都會產生柔性沖擊。3 .【答】應注意的問題有：1）滾子半徑：必須保證滾子半徑小于理論輪廓外凸部分的最小曲率半徑；在確保運動不失真的情況下，可以適當增大滾子半徑，以減小凸輪與滾子之間的接觸應力；2）校核壓力角：進行為了確保凸輪機構的運動性能，應對凸輪輪廓各處的壓力角進行校核，檢查其最大壓力角是否超過許用值。如果最大壓力角超過許用值，一般可以通過增加基圓半徑或重新選擇從動件運動規(guī)律；3）合理選擇基圓半徑：凸輪的基圓半徑應盡可能小些，以使所設計的凸輪機構可能緊湊，但基圓半徑越小，凸輪推程輪廓越陡峻，壓力角也越大，致使機構工作情況變壞?；鶊A半徑過小，壓力角就會超過許用值，使機構效率太

3、低，甚至發(fā)生自鎖。4.【答】繪制滾子從動件凸輪輪廓時，按反轉法繪制的尖頂從動件的凸輪輪廓曲線稱為凸輪的理論輪廓。由于滾子從動件的中心真實反映了從動件的運動規(guī)律和受力狀況，因此基圓半徑和壓力角應在理論輪廓上量取。6.【解】 選擇合適的比例繪制從動件位移線圖，如圖所示以基圓半徑繪作基圓，繪制從動件尖頂?shù)钠鹗嘉恢?將位移線圖的推程和回程所對應的轉角分成若干等份 按照反方向（順時針方向），與從動件位移線圖各等分相對應，得各個點。連結這些點得到機構反轉后從動件導路的各個位置 量取對應的各位移量，得反轉后尖頂?shù)囊幌盗形恢命c 將各個位置點連成光滑的曲線，得到所要求的凸輪輪廓。如圖所示。（注：答案中所繪制圖形

4、不準確，供參考。）4齒輪機構.下載可編輯1 【答】漸開線直齒圓柱齒輪的正確嚙合條件是兩輪的模數(shù)和壓力角必須分別相等。漸開線斜齒圓柱齒輪的正確嚙合條件是兩輪的模數(shù)和壓力角必須分別相等，此外，外嚙合時螺旋角大小相同、方向相反；內嚙合時螺旋角大小和方向均相同。2 【答】用范成法加工齒輪時，若刀具的齒頂線或齒頂圓與嚙合線的交點超過被切齒輪的極限點，則刀具的齒頂將切去齒輪齒根漸開線齒廓的一部分，這種現(xiàn)象稱為根切現(xiàn)象。標準齒輪為了避免根切，其齒數(shù)z必須大于或等于不根切的取少齒數(shù)zmin=2ha/sina。標準齒輪為了避免根切，其齒數(shù)zmin必須大于或等于不根切的最少齒數(shù)。3【答】常見的漸開線齒廓的切齒方法

5、有成形法和范成法兩種。成形法其方法簡單，不需要專用機床，但生產率低，精度差，只適用于單件及精度要求不高的齒輪加工。范成法中廣泛采用齒輪滾刀，能連續(xù)切削，生產率較高。沿斜齒輪分度圓上齒廓的任一點切齒輪的法面，該分度圓柱在切面上呈一橢圓。取標準壓力角作一直齒圓柱齒輪，其齒形即可認為近似于斜齒輪的法向齒形。該直齒圓柱齒輪稱為斜齒輪圓柱齒輪的當量齒輪，其齒數(shù)稱為當量齒數(shù)，用Zv表示，計算公式為2Zvmnz3coscoskrb35rk5511arccos50.4811krbtank35tan50.4842.43mm（或krksink55sin50.4842.43mmidmz255125mm.下載可編輯d

6、n125500.33m/s7.【解】dbhadacos1)601000601000mz25375mmdcosmzcos2025cos2070.48mmhacosd1hahf(ha*、c)m3.75mm2hadbdada.sin2mn2a6.9575270.4881mn2cos81mm;dfd2hf7523.7567.5mm70.48aarccos29.538181sin29.5319.962mm(Z1(ZiZ2)Z2)得-25-(1836)2680.9926兩齒輪的分度圓、齒頂圓和齒根圓直徑mnZicoshan*mn2.518cos6.952.5mm；45.34mm；d2mnZ2cos2.53

7、690.67mmcos6.95da1d12ha50.34df1d12hf39.09數(shù)ZvI和Zv2zv1Z13coshf(han)mn1.25mn3.125mmmm;mm;183一一cos6.95da218.4;d2d2Zv22ha2hf3cos95.67mm84.42mm-33636.8cos6.951、【答】定軸輪系傳動時每個齒輪的幾何軸線都是固定的，周轉輪系傳動時至少有一個齒輪的幾何軸線繞另一齒輪的幾何軸線轉動。2、【答】一個齒輪與兩齒輪同時嚙合，對前一級齒輪傳動來說它是從動輪，對后一級傳動來說它是主動輪，它的齒數(shù)不影響傳動比的大小，但卻使輪系中增加了一對外嚙合齒輪，從而改變了傳動比的符

8、號，即改變了最終齒輪的轉向。這種齒輪稱為惰輪。惰輪的作用為在不改變傳動比的情況下改變齒輪的轉向。3、.下載可編輯行星輪系的自由度為1,只有一個中心輪可以轉動，需要1個原動件。差動輪系的自由度為2,兩個中心輪均可轉動,2個原動件。4、ii5Z2Z3Z4Z523313360209.145、Z1Z2Z3Z4151515n5d5n1500i15209.142.39r/minmz542080mm齒條6線速度d5n5802.390.01m/s601000601000方向向右。從輪系結構可以看出a12a23因此有11-mz1z2-mz3z222Z3Zi2Z231957ii52Z3Z4Z55730781Z1Z

9、3Z41926206、【解】.hnnH/八Z3510i13(1)3n3nHZ117n30故QnHnHiH41上nH1iH而_Li1H4因此H二904422.57、【解】.hn1nH200nH/八Z2Z3i13(1)n3nH50nHZ1Z2解上式得256051520nH45075r/minnH轉向與n1轉向相同。題圖5-67機械的動力性能1、【答】.下載可編輯轉子轉動時，如果離心力（或力系的合力、合力偶矩）不等于零時，其方向隨著回轉件的轉動而發(fā)生周期性的變化，同時，離心力（合力、合力偶矩）對軸承施加一個附加的動壓力，并使整個機械產生周期性的振動。這種振動往往使機械的可靠性、精度等降低，零件材料易

10、疲勞損壞而使零件壽命縮短，振動產生的噪聲對周圍的設備、建筑、環(huán)境等都有較大的影響和破壞。對于高速、重載、精密機械來說，這個問題更加突出。因此需要調整回轉件的質量分布，使回轉件工作時離心力系達到平衡，以消除附加動壓力，盡可能減輕由離心力而產生的機械振動。2、【答】靜平衡的條件是：分布于該回轉件上各個質量的離心力（或質徑積）的向量和等于零，即回轉件的質心與回轉軸線重合。動平衡的條件是：回轉件上各個質量的離心力的向量和等于零，且離心力所產生的力偶矩的向量和也等于零。顯然動平衡條件中包含了靜平衡條件，也就是說動平衡的轉子一定也是靜平衡的，但靜平衡的轉子不一定是動平衡的。靜平衡適用于軸向尺寸較小的零件（

11、盤狀零件），如飛輪、砂輪等，其質量分布可以近似認為在同一回轉面內。動平衡適用于軸向尺寸較大的回轉件（軸類零件），如電動機的轉子、機床主軸等，其質量分布不能近似地認為是位于同一回轉面內。3、【答】機械在運轉過程中的任一時間間隔內，驅動力所作的功和阻力所作的功隨時會發(fā)生變化，當驅動力所作的功大于阻力所作的功時，機械作增速運動，當驅動力所作的功小于阻力所作的功時，機械作減速運動，致使機械速度產生波動。4、【答】周期性速度波動是周期性變化的外力引起的，非周期性速度波動則是隨機變化、不規(guī)則、沒有一定周期性的外力引起的。周期性速度波動的調節(jié)方法是在機械中加入一個轉動慣量很大的回轉件（飛輪），以增加系統(tǒng)的轉

12、動慣量來減小速度變化的幅度。機械的非周期速度波動的調節(jié)方法是調節(jié)驅動力作功和阻力作功的比值，只能采用特殊的裝置（調速器）使驅動力功隨阻力功的變化而變化，并使兩者趨于平衡，使機械平穩(wěn)運轉。8機械零件設計概論1、【答】機械零件由于某種原因喪失工作能力或達不到設計要求的性能稱為失效。機械零件的主要失效形式有1)整體斷裂；2)過大的殘余變形(塑性變形)；3)零件的表面破壞，主要是腐蝕、磨損和接觸疲勞；4)破壞正常工作條件引起的失效：有些零件只有在一定的工作條件下才能正常工作，如果破壞了這些必要的條件，則將發(fā)生不同類型的失效，如帶傳動的打滑，高速轉子由于共振而引起斷裂，滑動軸承由于過熱而引起的膠合等。2

13、、【答】(1)理論設計：根據(jù)長期總結出來的設計理論和實驗數(shù)據(jù)所進行的設計稱為理論設計。理論設計中常采用的處理方法有設計計算和校核計算兩種。前者是指由公式直接算出所需的零件尺寸，后者是指對初步選定的零件尺寸進行校核計算；(2)經驗設計：根據(jù)從某類零件已有的設計與使用實踐中歸納出的經驗關系式，或根據(jù)設計者本人的工作經驗用類比的辦法所進行的設計；(3)模型實驗設計：對于一些尺寸巨大而且結構又很復雜的重要零件件，尤其是一些重型整體機械零件，為了提高設計質量，可采用模型實驗設計的方法。3、【答】變應力的循環(huán)特性r是最小應力與最大應力的比值，即minmax靜應力時：r1對稱循環(huán)應力時：r1脈動循環(huán)應力時：

14、r04、【答】滑動摩擦的四個狀態(tài)是干摩擦、邊界摩擦、混合摩擦和液體摩擦。主要特征是(1)干摩擦：表面間無任何潤滑劑或保護的純金屬接觸時的摩擦；（2）邊界摩擦：摩擦表面被吸附的邊界膜隔開，摩擦性質取決于邊界膜和表面的吸附性能時的摩擦；（3）流體摩擦：摩擦表面被流體膜隔開，摩擦性質取決于流體內部分子間粘性阻力的摩擦;（4）混合摩擦：摩擦狀態(tài)處于邊界摩擦及流體摩擦的混合狀態(tài)時的摩擦。5、【答】機械零件的一般磨損過程大致分為磨合階段、穩(wěn)定磨損階段和劇烈磨損三個階段。每個階段的特征：1）磨合階段：新的摩擦副表面較粗糙，在一定載荷的作用下，摩擦表面逐漸被磨平，實際接觸面積逐漸增大，磨損速度開始很快，然后減

15、慢；2）穩(wěn)定磨損階段：經過磨合，摩擦表面加工硬化，微觀幾何形狀改變，從而建立了彈性接觸的條件，磨損速度緩慢，處于穩(wěn)定狀態(tài)；3）劇烈磨損階段：經過較長時間的穩(wěn)定磨損后，因零件表面遭到破化，濕摩擦條件發(fā)生加大的變化（如溫度的急劇升高，金屬組織的變化等），磨損速度急劇增加，這時機械效率下降，精度降低，出現(xiàn)異常的噪聲及振動，最后導致零件失效。6、【答】潤滑油的主要質量指標有：粘度、潤滑性（油性）、極壓性、閃點、凝點和氧化穩(wěn)定性。潤滑脂的主要質量指標有：錐（針）入度（或稠度）和滴點。9聯(lián)接1、【答】三角形螺紋牙型角大，故自鎖性能好，而且牙根厚、強度高，故多用于緊固聯(lián)接。由公式tanff和cos紋牙型角小

16、，傳動效率高，故多用于傳動。tan 可知，矩形螺紋、梯形螺紋和鋸齒形螺tan（ ）SnP由公式tannP-可知，螺距相同時，多線螺紋升角大，傳動效率較高，故主要d2d2用于傳動。2、【答】聯(lián)接用螺紋緊固件一般都能滿足自鎖條件，并且擰緊后，螺母、螺栓頭部等承壓面處的摩擦也都有防松作用，因此在承受靜載荷和工作溫度變化不大時，螺紋聯(lián)接一般都不會自動松脫。但在沖擊、振動、變載荷及溫度變化較大的情況下，聯(lián)接有可能松動，甚至松開，造成聯(lián)接失效，引起機器損壞，甚至導致嚴重的人身事故等。所以在設計螺紋聯(lián)接時，必須考慮防松問題。螺紋聯(lián)接防松的根本問題在于防止螺旋副相對轉動。具體的防松裝置或方法很多，按工作原理可

17、分為三類：1）摩擦防松：采用各種結構措施使螺旋副中保持較大的防松阻力矩。這種方法簡單方便，但不十分可靠，多用于沖擊的振動不劇烈的場合。2）機械防松：利用各種止動零件阻止擰緊的螺紋零件相對轉動。這類防松方法相當可靠，應用很廣。3）其它方法：如端面沖點法防松、粘合法防松，防松效果良好，但僅適用于很少拆開或不拆的聯(lián)接。3、【答】螺紋聯(lián)接的主要類型有螺栓聯(lián)接、螺釘聯(lián)接、雙頭螺柱聯(lián)接和緊定螺釘聯(lián)接四種。主要特點是：1、螺栓聯(lián)接：有普通螺栓聯(lián)接和校制孔螺栓聯(lián)接兩種。普通螺栓聯(lián)接被聯(lián)接件的通孔與螺栓桿之間有間隙，所以孔的加工精度可以低些，不需在被聯(lián)接件上切制螺紋，同時結構簡單、裝拆方便，所以應用最廣。鍍制孔

18、螺栓聯(lián)接螺栓桿與孔之間沒有間隙，能確定被聯(lián)接件的相對位置，并能承受橫向載荷。2、螺釘聯(lián)接：螺釘直接旋入被聯(lián)接件的螺紋孔中。適用于被聯(lián)接件之一較厚，或另一端不能裝螺母的場合。由于不用螺母，所以易于實現(xiàn)外觀平整、結構緊湊；但要在被聯(lián)接件上切制螺紋，因而其結構比螺栓聯(lián)接復雜一些。不適用于經常拆裝的場合。如經常拆裝，會使螺紋孔磨損，導致被聯(lián)接件過早失效。3、雙頭螺柱聯(lián)接：使用兩端均有螺紋的螺柱，一端旋入并緊定在較厚被聯(lián)接件的螺紋孔中，另一端穿過較薄被聯(lián)接件的通孔，加上墊片，旋上螺母并擰緊，即成為雙頭螺柱聯(lián)接。這種聯(lián)接在結構上較前兩種復雜，但兼有前兩者的特點，即便于拆裝，又可用于有較厚被聯(lián)接件或要求結構緊湊的場合。4、緊定螺釘聯(lián)接：將緊定螺釘擰入一零件的螺紋孔中，其末端頂住另一零件的表面，或頂入相應的凹坑中，以固定兩個零件的相對位置，并可傳遞不大的力或扭矩，多用于固定軸上零件的相對位置