機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)訓(xùn)練題1

1、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題集高職）西京學(xué)院機(jī)械教研室 第2章平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖及自由度1題2-1圖所示為一手搖唧筒，試?yán)L制其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。2-2題2-2圖所示為一縫紉機(jī)下針機(jī)構(gòu)，試?yán)L制其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖題2-1圖手搖唧筒題2-2圖縫紉機(jī)下針機(jī)構(gòu)O2-3試?yán)L制如題2-3圖所示四種機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖。町沖孔僧翰丁動(dòng)沖出H11題2-3圖四種機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)圖題2-4圖簡易沖床機(jī)構(gòu)2-4簡易沖床機(jī)構(gòu)如題2-4圖所示，原動(dòng)件1通過固定在其上面的圓銷A帶動(dòng)滑塊2繞固定軸心O1點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，滑塊2又帶動(dòng)導(dǎo)槽3（與圓盤3固定連接）繞固定軸心O2點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過連桿4帶動(dòng)沖頭5在機(jī)架6中作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。試求：1)繪制機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖；第3章平面連

2、桿機(jī)構(gòu)1在題3-1圖所示的沖床刀架裝置中，當(dāng)偏心輪1繞固定中心A轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，構(gòu)件2繞活動(dòng)中心擺動(dòng)，同時(shí)推動(dòng)后者帶著刀架3上下移動(dòng)，B為偏心題3-2圖四桿機(jī)構(gòu)nj_Zi輪的幾何中心。問該裝置是何種機(jī)構(gòu)？它是如何演化出來的？題3-1圖沖床刀架裝置3-2題3-2圖所示的四桿機(jī)構(gòu)各構(gòu)件長度為a=240mm，b=600mm，c=400mm，d=500mm，試問：（1）當(dāng)取AD為機(jī)架時(shí)，是否有曲柄存在？（2）若各構(gòu)件長度不變，能否以選不同構(gòu)件為機(jī)架的辦法獲得雙曲柄機(jī)構(gòu)或雙搖桿機(jī)構(gòu)？如何獲得？3-3在某鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，已知兩連桿的長度lAB=80,lCD=120和連桿長度lBC=150o試討論：當(dāng)機(jī)架1AD的長

3、度在什么范圍時(shí)，可以獲得曲架的夾角0=45,求曲柄的長度1AB和連桿的長度1BC。（提示：連接AC,以A為頂點(diǎn)作極位夾角；過D作r=lCD的圓弧，考察與極位夾角邊的交點(diǎn)題3-8圖3-7設(shè)計(jì)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu),已知滑塊的行程速度變化系數(shù)k=1.5,滑塊的行程s=50mm,偏心距e=20mm。試用圖解法確定曲柄長度1AB和連桿長度1BC。3-8在題3-8圖所示的擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中,已知AC=300mm,刨頭的沖程H=450mm,行程速度變化系數(shù)k=2。試求曲柄AB和導(dǎo)桿CD的長度。（提示：由三角形ACB2確定曲柄AB的長度，連接D1D2,根據(jù)沖程H與直角三角形關(guān)系確定導(dǎo)桿CD的長度。）第4章凸輪機(jī)構(gòu)4-

4、1已知從動(dòng)件升程h=30mm,凸輪轉(zhuǎn)角卩從0到150時(shí)從動(dòng)件等速運(yùn)動(dòng)上升到最高位置；在150180時(shí)從動(dòng)件在最高位置不動(dòng)；從180到300時(shí)從動(dòng)件以等加速等減速運(yùn)動(dòng)返回；而在300。360時(shí)，從動(dòng)件在最低位置不動(dòng)。試?yán)L出從動(dòng)件的位移線圖。2用作圖法求題4-2圖中各凸輪從圖示位置轉(zhuǎn)過45后機(jī)構(gòu)的壓力角（在圖上直接標(biāo)注）。題4-2圖第5章輪系2在題5-2圖所示自行車?yán)锍瘫頇C(jī)構(gòu)中，C為車輪軸，已知各輪齒數(shù):zl=17,z3=23,z4=19,z4/=15,z5=24。假設(shè)車輪行駛時(shí)的有效直徑為0.7m,當(dāng)車行1km時(shí)，表上指針剛好回轉(zhuǎn)一周。試求齒輪2的齒數(shù)z2,并且說明該輪系的類型和功能。5-6在題

5、5-6圖所示手動(dòng)葫蘆中,S為手動(dòng)鏈輪，H為起重鏈輪。已知各輪齒數(shù)z1=12,z2=28,z2/=14,z3=64,試求傳動(dòng)比iSH。題5-3圖雙螺旋槳飛機(jī)的減速器機(jī)構(gòu)圖題5-4圖電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)減速器的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖5-3在題5-3圖所示雙螺旋槳飛機(jī)的減速器機(jī)構(gòu)中,已知z1=26,z2=20,z4=30,z5=18,z3=z6=66及n1=1500r/min，試求np和nQ的大小和方向。5-4題5-4圖所示為一電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)減速器的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖，已知各輪齒數(shù)為z1=21,z2=52,z2=21,z3=z4=78,z3=18,z5=30。試計(jì)算傳動(dòng)比訂A。第7章帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)7-1設(shè)單根V帶所能傳遞的最大功

6、率Pmax=4.2kW,已知主動(dòng)輪直徑Dl=160mm,轉(zhuǎn)速nl=1500r/min，包角a1=140，帶與帶輪間的當(dāng)量摩擦系數(shù)fv=0.2，求有效拉力F，緊邊拉力F1。2設(shè)計(jì)一帶式輸送機(jī)用的滾子鏈傳動(dòng)。已知，傳遞的名義功率P=10kW，主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速nl=970r/min，從動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速n2=320r/min，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，載荷平穩(wěn)，鏈傳動(dòng)近于水平布置，中心距不小于550mm。3試設(shè)計(jì)一螺旋輸送機(jī)中的滾子鏈傳動(dòng)，已知傳遞的功率P=5kW,主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速nl=960r/min，傳動(dòng)比i=3.2，按推薦方式潤滑，采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，載荷平穩(wěn)。第8章齒輪傳動(dòng)1需要重新切制一個(gè)破損小半的漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，

7、測得它的全齒高h(yuǎn)8.96mm，齒頂圓直徑da211.7mm求該齒輪的模數(shù)和齒數(shù)。8-2某傳動(dòng)裝置采用一對(duì)正常齒制的外嚙合直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，大齒輪已經(jīng)丟失。測得兩輪軸孔中心距a=112.5mm，小齒輪齒數(shù)zl=38,齒頂圓直徑dal=100mm。試確定大齒輪的基本參數(shù)和尺寸。8-3有一個(gè)失效的漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，測得它的齒數(shù)z=40，齒頂圓直徑da=83.20mm，跨4齒和5齒的公法線長度分別為w4=21.79mm，w5=27.69mm。求該齒輪的模數(shù)和齒制參數(shù)。（提示：由式（8-12）w5-w4=pb=pcos20）8-4某漸開線直齒圓柱齒輪的齒數(shù)z=24，齒頂圓直徑da=204.80mm

8、，基圓齒距pb=23.617mm,分度圓壓力角a=20。試求該齒輪的模數(shù)m、壓力角a、齒高系數(shù)H*a，頂隙系數(shù)c*和齒根圓直徑Df。8-5已知一對(duì)正常齒制的外嚙合直齒圓柱齒輪傳動(dòng),m=10mm,zl=19,Z2=40,a=20，安裝中心距a=300mm。要求：計(jì)算兩齒輪的齒頂圓直徑、分度圓直徑、節(jié)圓直徑和基圓直徑；(2)用作圖法作出理論嚙合線、實(shí)際嚙合線和嚙合角；(3)檢查是否滿足連續(xù)傳動(dòng)條件。8-6已知一對(duì)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，安裝中心距夕=140mm,兩齒輪的基圓直徑Dbl=84.57mm,Db2=169.15mm。試求兩齒輪的節(jié)圓半徑廠1和廠2嚙合角a；兩輪廓在節(jié)點(diǎn)P的展角&P和曲率半徑pP

9、1和QP2。8-7有一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，已知z1=20,Mn=2.75mm,n=20,a=85mm，正常齒制。試求該對(duì)齒輪的端面模數(shù)阻、端面壓力角右、端面齒高系數(shù)H*a、端面頂隙系數(shù)c*t和大齒輪的齒頂圓直徑Da2。8-8有一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，已知z1=24,z2=38,中心距a=185mm,小齒輪齒頂圓直徑Da1=147.674mm,正常齒制。試求該對(duì)齒輪的法面模數(shù)、端面模數(shù)、端面壓力角和螺旋角。8-9有一對(duì)軸交角=90。的直齒圓錐齒輪傳動(dòng)，已知z1=21,z2=47,大端m=5mm,=20。試求這對(duì)齒輪的基本尺寸。8-10有一對(duì)交錯(cuò)軸標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng),已知z1=20,z2=

10、37,mn=5mm。如果要求中心距a=300mm,試求大齒輪的螺旋角。8-11有一單級(jí)閉式直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。已知小齒輪材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為250HBS,大齒輪材料為ZG45,正火處理,硬度為190HBS,m=4mm,齒數(shù)z1=25,z2=73，齒寬B1=84mm,B2=78mm,8級(jí)精度，齒輪在軸上對(duì)稱布置，齒輪傳遞功率Pl=4kW,轉(zhuǎn)速nl=720r/min,單向轉(zhuǎn)動(dòng)，載荷有中等沖擊，用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。試校核齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度。8-12設(shè)計(jì)一由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的閉式斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。已知：P1=22kW,nl=730r/min，傳動(dòng)比i=4.5，齒輪精度等級(jí)為8級(jí)，齒輪在軸上對(duì)軸承作不對(duì)稱布

11、置，單軸的剛性較大，載荷平穩(wěn)，單向轉(zhuǎn)動(dòng)，兩班制工作工作壽命為20年。第9章蝸桿傳動(dòng)1標(biāo)出題9-1圖中未注明的蝸桿或蝸輪的旋向及轉(zhuǎn)向（均為蝸桿主動(dòng)），畫出蝸桿和蝸輪受力的作用位置及方向。題9-1圖蝸桿傳動(dòng)題9-3圖蝸桿傳動(dòng)9-2有一蝸桿傳動(dòng)，模數(shù)m=10mm，蝸桿分度圓直徑d1=90mm，蝸桿齒數(shù)z1=1,蝸輪齒數(shù)z2=41，計(jì)算蝸輪和蝸桿的主要幾何尺寸，此蝸桿傳動(dòng)是否自鎖？9-3題9-3圖所示為斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)和蝸桿傳動(dòng)組成的雙級(jí)減速裝置，已知輸入軸上的主動(dòng)齒輪1的轉(zhuǎn)向?yàn)閚1方向如題9-9圖所示，蝸桿的旋向?yàn)橛倚?。為了使中間軸上的軸向力為最小，（1）試確定斜齒輪1和2的旋向；（2）確定蝸輪的轉(zhuǎn)

12、向；（3）畫出各輪的軸向力的作用位置及方向。第10章軸和軸轂聯(lián)接10-1某傳動(dòng)軸所傳遞的功率為P=15kW,轉(zhuǎn)速n=750r/min。若采用45鋼正火，該軸所需的最小直徑是多少?10-2在題10-2圖中，若軸的支承跨距L=400mm,主動(dòng)齒輪分度圓直徑d1=180mm,螺旋角=15,傳遞功率P=7kW,轉(zhuǎn)速n1=300r/min,軸材料采用45鋼調(diào)質(zhì)。試確定軸危險(xiǎn)截面上的直徑。3對(duì)于題10-3圖所示斜齒圓柱齒輪減速器的從動(dòng)軸,若從動(dòng)齒輪傳遞的功率P2=12kW,轉(zhuǎn)速n2=200r/min,齒輪模數(shù)mn=5mm,螺旋角=1215/20，齒輪寬度b=70mm,從動(dòng)軸端安裝聯(lián)軸器（寬度82mm）。試

13、設(shè)計(jì)該軸。（建議軸選用45鋼正火，采圓錐滾子軸承303XX支承。）10-4如題10-4圖所示，已知滑輪直徑D=300mm,起吊重量Q=12KN,軸的支點(diǎn)跨距l(xiāng)=150mm,軸的材料為45鋼，正火處理。試求滑輪軸的直徑并畫出軸的結(jié)構(gòu)圖。題10-4圖滑輪題10-5圖單級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器10-5設(shè)計(jì)如題10-5圖所示單級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器的低速軸。要求：繪出軸的結(jié)構(gòu)圖并按許用彎曲應(yīng)力校核該軸的強(qiáng)度。已知低速軸上大齒輪所受圓周力Ft2=1480N,徑向力Fr2=169N,軸向力Fa2=1307N,節(jié)圓直徑d2=250mm,齒寬b2=60mm。10-6某齒輪與軸之間采用平鍵聯(lián)接，已知：傳遞扭矩T=50

14、00Nm,軸徑d=100mm,輪轂寬150mm,軸的材料為45鋼，輪轂材料為鑄鐵，載荷有輕微沖擊。試通過計(jì)算選擇平鍵尺寸。如強(qiáng)度不足,應(yīng)采取何種措施？第11章滾動(dòng)軸承11-1試說明以下幾個(gè)代號(hào)的含義：N210E,C36207,7210B,8414,7210AC,30316,7305B/P4。11-2在載荷平穩(wěn)的條件下，一個(gè)7210B軸承在轉(zhuǎn)速為n=350r/min時(shí)要求的預(yù)期壽命為15000h。該軸承所能承受的軸向載荷是多少？11-330208軸承的基本額定動(dòng)載荷Cr=34000N。(1)當(dāng)量動(dòng)載荷P=6200N,工作轉(zhuǎn)速n=730r/min，試計(jì)算軸承壽命。P=6200N,若要求Lh$100

15、00h,允許最高轉(zhuǎn)速n是多少？工作轉(zhuǎn)速n=730r/min，要求Lh$10000h,允許的當(dāng)量動(dòng)載荷P是多少？4一機(jī)械傳動(dòng)裝置的兩支承端采用相同的深溝球軸承，已知軸徑均為d=40mm,轉(zhuǎn)速n=1750r/min，各軸承所承受的徑向載荷分別為Fr=2000N及Fr2=1500N,載荷平穩(wěn)。常溫下工作，要求使用壽命Lh$8000h,試選出此軸承型號(hào)。題11-5圖斜齒圓柱齒輪減速器11-5題11-5圖所示斜齒圓柱齒輪減速器低速軸轉(zhuǎn)速n=196r/min,Ft=1890N,Fr=700N,Fa=360N,軸頸直徑d=30mm,軸承預(yù)期壽命Lh=20000h,fp=1.2。試選擇軸承型號(hào)。選用深溝球軸承

16、；選用圓錐滾子軸承。11-6五噸起重機(jī)吊鉤上采用推力球軸承，內(nèi)徑d=50mm,靜負(fù)荷安全系數(shù)S022.5，試選擇軸承型號(hào)。11-71220軸承受徑向載荷Fr=4000N,軸向負(fù)荷Fa=1520N,fp=1,工作轉(zhuǎn)速n=1850r/min,擬采用脂潤滑，試校驗(yàn)其極限轉(zhuǎn)速。若不滿足要求,應(yīng)如何改進(jìn)。11-8題11-8圖所示為一從動(dòng)圓錐齒輪軸,支承在兩個(gè)圓錐滾子軸承上,齒寬中心到兩軸承中點(diǎn)的距離分別為60mm和195mm,齒輪分度圓平均直徑dm=212.5mm,已分析得齒輪軸向力Fa=960N,圓周力和徑向力的合力Fr=2710N，轉(zhuǎn)速n=112r/min,軸承設(shè)計(jì)壽命Lh=20000h,要求軸頸直

17、徑在4050mm之間，試選擇軸承型號(hào)。載荷為輕度沖擊。%60195題11-8圖從動(dòng)圓錐齒輪軸第12章滑動(dòng)軸承1空氣壓縮機(jī)主軸向心滑動(dòng)軸承，軸的轉(zhuǎn)速為300r/min，軸頸直徑為160mm，軸承徑向載荷F=50000N，軸承寬度B=240mm，試選擇軸承材料，并按非液體摩擦滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則進(jìn)行校核計(jì)算。12-2滑動(dòng)軸承的材料為ZCuSn5Pb5Zn5，用于離心泵。其所承受的徑向載荷為2800N，JP若軸承的轉(zhuǎn)速為1500r/min，軸的直徑為60mm，寬徑比為1.05。試按混合摩擦狀態(tài)驗(yàn)算該軸承是否合適？是否需要改進(jìn)？第13章螺紋聯(lián)接13-1試確定題13-1圖所示的鑄鐵凸緣聯(lián)軸器的緊聯(lián)接螺栓的

18、公稱直徑d。已知條件：聯(lián)軸接合面對(duì)數(shù)m=1，其摩擦系數(shù)f=0.14，螺栓數(shù)題13-1圖鑄鐵凸緣聯(lián)軸器器接合面外徑D=300mm，內(nèi)徑D1=150mm，目Z=6,所應(yīng)傳遞的計(jì)算扭矩T=1600Nm。2有一內(nèi)燃機(jī)連桿螺栓聯(lián)接，承受的最大工作載荷為工F=25000N,螺栓數(shù)目Z=2，材料為35鋼，裝配時(shí)控制預(yù)緊力，按規(guī)范單個(gè)螺栓預(yù)緊力F=（23）F/Z。試按強(qiáng)度條件確定螺栓的直徑。（提示：螺栓所承受的最大軸向拉力為F0=F+F，考慮在此狀態(tài)下擰緊螺栓時(shí)的復(fù)合應(yīng)力。）第14章聯(lián)軸器、離合器與制動(dòng)器題14-1圖1試校核帶式運(yùn)輸機(jī)中蝸桿蝸輪減速器的輸入聯(lián)軸器與輸出聯(lián)軸器。如題14-1圖，已知電動(dòng)機(jī)功率P1=7.5kW，轉(zhuǎn)速n1=720r/min，電動(dòng)機(jī)軸直徑dl=42mm，減速器傳動(dòng)比i=25，傳動(dòng)效率=0.8，輸出軸直徑d2=60mm。減速器輸入軸選用HL3彈性柱銷聯(lián)軸器（額定轉(zhuǎn)矩Tn=630Nm,許用最高轉(zhuǎn)速n=5000r/min），輸出軸選用HL5彈性柱銷聯(lián)軸器（額定轉(zhuǎn)矩Tn=2000Nm,