機械設計基礎答案

1、11春機電?？?，學號：11112187001姓名：張新明鄭州大學現(xiàn)代遠程教育機械設計基礎課程考核要求說明：本課程考核忘式為撰寫課程作業(yè),完成后請保存為 WORD 2003 格式 的文檔，登陸學習平臺提交，并檢査和確認提交成功（能夠下載,并且內(nèi)容無誤 即為提交成功一. 作業(yè)要求1.作業(yè)題屮涉及到的公式、符號以教材為主；2.課程設計題按照課堂上講的“課程設計任務與要求”完成。設 計計算說明書不少于20頁。二. 作業(yè)內(nèi)容（一） 選擇題（在每小題的四個備選答案中選出一個正確的答案， 并將正確答案的號 碼填在題干的括號內(nèi)，每小題丄分，共20分）1.在平面機構(gòu)中，每增加一個高副將引入_（B）A. 0個約束

2、B. 1個約束C. 2個約束D. 3個約束2._無急回特性的平面四桿機構(gòu)， 其極位夾角為_o（ B）A.0O3.在圓柱凸輪機構(gòu)設計中，從動件應采用_從動件。（B）A.尖頂B.滾子C.平底D.任意4.齒輪的齒形系數(shù)片只與_ 有關。（B）11春機電?？疲瑢W號：11112187001姓名：張新明A.模數(shù)B.齒形C.傳動比D.中心距5._閉式碩齒面齒輪傳動中， 齒輪的主要失效形式為_ 。（C）C.滑塊D.徑向簧片A.齒面膠合C.齒根斷裂6.在其它條件相同的蝸桿傳動中,A.越低C.不變B.齒面磨損D.齒面點蝕蝸桿導程角越人，傳動效率_B.越高D.不確定7、帶傳動正常工作時不能保證準確的傳動比是因為 _

3、( C )A.帶的材料不符合胡克定律B.帶容易變形和磨損C帶的彈性滑動.D帶在帶輪上打滑8、鏈傳動設計中當載荷人，中心距小，傳動比人時，宜選用A人節(jié)距單排鏈B小節(jié)距多排鏈C小節(jié)距單排鏈D大節(jié)距藝排鏈9、平鍵聯(lián)接選取鍵的公稱尺寸b X h的依據(jù)是A.輪轂長B鍵長C傳遞的轉(zhuǎn)矩大小D軸段的宜徑10.齒輪減速器的箱體和箱蓋用螺紋聯(lián)接.箱體被聯(lián)接處的厚度不太人且經(jīng)常拆裝.一般聯(lián)接.A.螺栓聯(lián)接B螺釘聯(lián)接C.雙頭螺柱聯(lián)接11.自行車的前輪軸是A.轉(zhuǎn)軸B.傳動軸C.心軸D.曲軸12、通常把軸設計為階梯形的主要目的在于_ A.加工制造方便B.滿足軸的局部結(jié)構(gòu)要求C.便于裝拆軸上零件D.節(jié)省材料13. _不屬于

4、非接觸式密封。A間隙密封B曲路密封C擋油壞密封D毛氈圈密封14、工程實踐中見到最多的縻擦狀況是_A.干摩擦B.流體摩擦C邊界摩擦D混合摩擦15、聯(lián)軸器和離合器的主要作用是_ =.(A )A.聯(lián)接兩軸，使其一同旋轉(zhuǎn)并傳遞轉(zhuǎn)矩B.補償兩軸的綜合位移C防止機器發(fā)生過載D緩和沖擊和振動16、對于徑向位移較大，轉(zhuǎn)速較低，無沖擊的兩軸間宜選用_聯(lián)軸器。(C )A彈性套柱銷B萬向C.滑塊D.徑向簧片17、_采用熱卷法制成的彈簧，其熱處理方式為。_（D）A.低溫回火B(yǎng).滲碳淬火C.淬火D.淬火后回火18、圓柱形螺旋彈簧的彈簧絲直徑按彈簧的要求計算得到。（A）A.強度B.穩(wěn)定性C.剛度D.結(jié)構(gòu)尺寸19、_回轉(zhuǎn)件

5、達到動平衡的條件是o（A）A.各不平衡質(zhì)量的離心慣性合力偶距為零B.齊不平衡質(zhì)量的離心合力為零C.回轉(zhuǎn)件上各個質(zhì)量的離心力系的合力、離心力所形成的介力偶矩為零20、_不均勻系數(shù)對機械速度的影響是o（B）A. 6越小，機械速度的波動越人B.越小，機械速度的波動越小C.與機械速度的波動無關（二）.判斷題（在正確的試題后面打山錯誤的試題后面打X每題1分，共15分）1零件破壞了，那么零件就一定是失效了。（V）2、 機構(gòu)具有確定運動的條件是機構(gòu)的自由度大于零。（V）3、在 較 鏈 四桿機構(gòu)中，若釆用故短桿為曲柄，則該機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu)。（V）4、 在結(jié)構(gòu)允許范圍內(nèi)，凸輪基圓半徑越大越好。（V）5、 漸開

6、線上齒廓各點的壓力角均相等。（X）6、 閉式齒輪傳動中，齒輪的主要失效形式是齒面點蝕，（V）7、 蝸桿傳動的自鎖性是指只能由蝸輪帶動蝸桿，反之則不能運動。（X）8、帶 傳 動 的打滑和彈性滑動都是其失效形式。（X）9、 在一定轉(zhuǎn)速卜， 要減輕鏈傳動的運動不均勻性， 設計時， 應選擇較小節(jié)距的鏈條. （V）10、平鍵的工作面是兩側(cè)面。（V）11、為了使?jié)L動軸承內(nèi)圈軸向定位可靠，軸肩高度應人于軸承內(nèi)圈高度。（X）12、滾動軸承的基本額定卷命是指一批相同的軸承的卷命的平均值。（X）13、若 兩 軸 剛性較好，且安裝時能精確對中，可選用剛性凸緣聯(lián)軸器。（V）14、彈簧秤是利用彈簧的變形量與其承受的截荷

7、成正比的原理制成的。（J）15、回 轉(zhuǎn) 件 的動平衡要在兩個校正平面內(nèi)加校正質(zhì)屋。（V）（三）計算分析題（共35分）1、（5分）標出卜列較鏈四桿機構(gòu)的壓力角a。判定該機構(gòu)是否會出現(xiàn)死點，為什么？C.滑塊D.徑向簧片半曲柄與連桿共線時，壓力角等于90度，傳動角等于0,冇町能會出現(xiàn)死點。2、（8分）1.對外嚙合標準直齒圓柱齒輪傳動，正常齒制，小齒輪損壞需配制，己知：da2= 408/V?/, 6=100，標準中心距a = 310/77/7?試求：（1） m ,（2）心，d：。解：齒頂圓直徑 da2=m* （z2+2） =m* （100+2） =408 計算出 m=408/102=4齒頂高 ha2

8、二齒頂高系數(shù)齒頂高系數(shù)一般為 m 計算出齒頂高ha2=4mm分度圓直徑 d2=m*z2=4*100=400mm分度圓直徑 d 仁 2*a-d2=2*310-400=220mm齒數(shù) z1=d1/m=220/4=55所以 m=4；z1=55；d1=220mm：d2=400mm解:3. （6分）所示為一于搖提升裝豐，其中各輪的齒數(shù)為：zIO, z嚴50, 2： =15,23=45,Zj =1, z 4 40, z 4 =17, z 5=51 o（1）試在圖上標出提升重物時手柄及齊個輪的轉(zhuǎn)向：21/（2）試求傳動比盯5。解：（1）如圖所示：（2）傳動比 G 的大小- Z2Z3Z4Z5 50 x45x4

9、0 x51nnnZ1Z2Z3Z420 x15x1x17比捉升巫物時乎柄的轉(zhuǎn)向：從左往右看為逆時針方向。1.（6分） 冇一組緊螺栓聯(lián)接， 螺栓的個數(shù)為6,受橫向工作載荷R=15000N的作用 （如圖） 。已知螺栓材料為45鋼，b=120N/w滬，被聯(lián)接件之仙的摩擦系數(shù)/=0. 15, 01.2,試 計算所需螺栓的最小直徑山。解：不發(fā)生滑移的條件：n. KnR 1.2x15000QPN一 二- 二10000Nfyn 0.15x6x2強度條件：113x4x10000V3.14x120=11.71mm5. （10分）根據(jù)工作條件，決定在某傳動軸上安裝-對角接觸球軸承，如圖所示，軸承型 號為7208,已

10、知軸承的徑向栽荷分別為Frl=1470N,斤嚴2650N,作用在軸上的軸向的外 載荷FA=1000N,判別系數(shù)e=0.7,尺=0.7幾，試畫出內(nèi)部軸向力Fs】、FSJ的方向，并計 算軸承的為量動載荷Pi、P：o解：如圖所示兩個附加軸向力的方向F2 =0. 7Fr2=0. 7x 2650=1855N又O Fl +Ka二1029+1000二2029N F2 =1855N.軸承1被放松，軸承2壓緊。軸承1的軸向力Fal=Fr =1029N軸承2的軸向力Fa2=Fr +Ka=1029+1000=2029N(注:0時，X-0.41,Y-0.8當寶e=0. 68 X=0.41 ,Y=0.87Frl 147

11、0Pl=XFrl+YFal=0. 41x1170+0. 87x 1029=1497. 93Np 1855又又T =-= 0.7 = 0.68AX=0.41, Y=0.87F. 2650P2=XFr2+YFa2=0.41*2650 + 0.87*1855=2700.35N（四）課程設計題（30分）1、繪制一級直齒圓柱齒輪減速器裝配圖、齒輪軸冬件圖:2、書寫設計計算說明書。帶式運輸機傳動裝置中的同軸式1級圓柱齒輪減速器目錄傳動方案的擬定及說明”,” ”計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)”軸的設計計算” ” 滾動軸承的選擇及計算鍵聯(lián)接的選擇及校核計算”潤滑與密封 I J I M J ULJ 亠 J ” ”

12、 ” ” ” ” ” ” ”電動機的選擇”4傳動件的” ”連軸器的” ”減速器附17”18設計小結(jié)V I J I ” ” ” ” ” ” ” ” ” ” ” ” ” V.機械設計課程設計任務書題目設計一用于帶式運輸機傳動裝置中的同軸式二級圓柱齒輪 減速器L 電動機口2-聯(lián)軸器口3-齒輪減速器口4-帶式運輸機口5-鼓輪口6-聯(lián)軸器二口工仔偉況匚載荷平穩(wěn)、單向旋轉(zhuǎn)三口岳能敖薦鼓輪的扭矩TLIN&#8226：口口口850鼓輪的直徑DDmmDD350運輸帶速度vDm/snno.?帶速允許偏差口口口5使用年限年口口5工作制度班/日口口2國口後討內(nèi)穿1.電動機的選擇與運動參數(shù)計算口2.斜齒輪傳動設

13、計計算3.軸的設計4滾動軸承的選擇5.鍵和連軸器的選擇與校核口6.裝配圖、零件圖的繪制7.設計計算說明書的編寫iU謖詁存務1口減速器總裝配圖一張2口齒輪、軸零件圖各一張3口設計說明書一份1、第一階段總體計算和傳動件參數(shù)計算2、第二階段軸與軸系零件的設計3、第三階段軸、軸承、聯(lián)軸器、鍵的校核及草圖繪制4、第四階段裝配圖、零件圖的繪制及計算說明書的編寫傳動方案的擬定及說明由題目所知傳動機構(gòu)類型為同軸式二級圓柱齒輪減速器。故只 要對本傳動機構(gòu)進行分析論證。本傳動機構(gòu)的特點是減速器橫向尺寸較小兩大吃論浸油深度可以大致相同。結(jié)構(gòu)較復雜軸向尺寸大中間軸較長、剛度差中 間軸承潤滑較困難。電動機的il播1電動

14、機類型和結(jié)構(gòu)的選擇因為本傳動的工作狀況是載荷平穩(wěn)、單向旋轉(zhuǎn)。所以選用常用的封閉式丫口尸44系列的電動機。2電動機容量的選擇iQ工作機所需功率PwPwO3.4kW2口電動機的輸出功率Pd P w/ T7) 0.904PdD3.76kW 3電動機轉(zhuǎn)速的選擇ndDiV •i2 ”in Driw初選為同步轉(zhuǎn)速為1000r/min的電動機4電動機型號的確定由表20口1查出電動機型號為Y132M1-6,其額定功率為4kW3滿 載轉(zhuǎn)速960r/mino基本符合題目所需的要求 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 傳動裝置的總傳動比及其分配口3口計算齒寬b及模數(shù)m毗b= 4)dd1t=ix67.8

15、5mm=67.85mm mnt= = =3.39 h=2.25mnt=2.25x3.39mm=7.63mmb/h=67.85/7.63=8.894口計算縱向重合度B8 B = =o.318xlxtan14 =1.595口計算載荷系數(shù)K已知載荷平穩(wěn)所以取KA=1根據(jù)v=068m/s.7級精度由圖108查得動載系數(shù)KV=1.1lD由表10-4查的KHB的計算公式和直齒輪的相同口故KHB =1.12+0.18(14-0.6 X 1 )1 X 1 +0.23 X 10 67.85=1.42由表10-13查得KFB =1.36由表10-3査得KHa =KHa =1.4。故載荷系數(shù)K=KAKVKH a K

16、H 3 =1X1.03X1.4X1.42=2.056口按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑由式口10-10aQ得d1= = mm=73.6mm計算模數(shù) ECmn = mm=3.743按齒根彎曲強度設計由式(10-17 mn1口確定計算參數(shù)1口計算載荷系數(shù)K=KAKVKF a KF 3 =1X1.03X1.4X1.36=1.962D根據(jù)縱向重合度B =0.318 4)dzltan 3 =1.59從圖10口28查得螺旋角影響系數(shù)YB口0。8830計算當量齒數(shù)z1=zl/cos B =20/cos 14 =21.89Z2=Z2/COS B =100/cos 14 =109.474口查取齒型系數(shù)由表1

17、0口5查得作01=2724口丫刊2=21725口查取應力校正系數(shù)由表10口5 g#Ysa1=1.569 Ysa2=1.7936口 計算bFa F1=500Mpaa F2=380MPaKFN1=0.95KFN2=098(rFl=339.29Mpaa F2=266MPa計算大、小齒輪的并加以比較=0.0126=0.01468大齒輪的數(shù)值大。2口設計計算mn =2.4mn=2.54幾何尺寸計算1口計算中心距Z1 =32.9取Z1=33Z2=165a =255.07mm a圓整后取255mm2口按圓整后的中心距修正螺旋角B =arcos =13 55 50”3口計算大、小齒輪的分度圓直徑d1 =85.

18、00mmd2 =425mm4口計算齒輪寬度b=d)ddlb=85mmB1=90mm B2=85mm5口結(jié)構(gòu)設計以大齒輪為例。因齒輪齒頂圓直徑大于160mm而又小于500mm故以選用腹板式為宜。其他有關尺寸參看大齒輪零件圖。擬定輸入軸齒輪為右旋II軸口1初步確定軸的最小直徑d =34.2mm2求作用在齒輪上的受力Ft1= =899NFr1=Ft =337NFa1=Fttan 3 =223NDFt2=4494NFr2=1685NFa2=1115N3軸的結(jié)構(gòu)設計1口擬定軸上零件的裝配方案iITI段軸用于安裝軸承30307故取直徑為35mm。iiIITI段軸肩用于固定軸承查手冊得到直徑為44mm。ii

19、i. III-IV段為小齒輪外徑90mmoiv. IV-V段分隔兩齒輪直徑為55mmov.V-VI段安裝大齒輪直徑為40mmovi. VI-VIII段安裝套筒和軸承直徑為35mm02口根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度1. HII段軸承寬度為22.75mm所以長度為22.75mmo2. II-III段軸肩考慮到齒輪和箱體的間隙12mm口軸承和箱體的間隙4mm所以長度為16mmo3. III-IV段為小齒輪長度就等于小齒輪寬度90mm。4. IV-V段用于隔開兩個齒輪長度為120mmo5. V-VI段用于安裝大齒輪長度略小于齒輪的寬度為83mm。6. VI-VIII長度為44mm。4口求軸

20、上的載荷66 207.5 63.5Fr1=1418.5NFr2=603.5N查得軸承30307的Y值為16Fd1=443NFd2=189N因為兩個齒輪旋向都是左旋。故FO1=638NFa2=189N5精確校核軸的疲勞強度1口判斷危險截面由干截面 2 處受的載荷較大直徑較小所以判斷為危險截面2口截面 2 右側(cè)的截面上的轉(zhuǎn)切應力為由干軸選用40C廠調(diào)質(zhì)處理所以2P355表15-1口a）綜合系數(shù)的計算由口經(jīng)直線插入知道因軸肩而形成的理論應力集中為口 口2P38附表3-2經(jīng)直線插入口軸的材料敏感系數(shù)為口 口2P37附圖3-1 故有效應力集中系數(shù)為查得尺寸系數(shù)為扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)為口2P37附圖3-2口口2卩

21、39附圖3-3口軸采用磨削加工表面質(zhì)量系數(shù)為口 2P40附圖3-4口軸表面未經(jīng)強化處理即則綜合系數(shù)值為b）碳鋼系數(shù)的確定碳鋼的特性系數(shù)取為口0安全系數(shù)的計算軸的疲勞安全系數(shù)為故軸的選用安全。I軸口1作用在齒輪上的力FH1=FH2=337/2=168.5Fv1=Fv2=889/2=444.52初步確定軸的最小直徑3軸的結(jié)構(gòu)設計1口確定軸上零件的裝配方案2根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度d）由于聯(lián)軸器一端連接電動機另一端連接輸入軸所以該段 直徑尺寸受到電動機外伸軸直徑尺寸的限制選為25mmoe）考慮到聯(lián)軸器的軸向定位可靠定位軸肩高度應達2.5mmn所以該段直徑選為30。f）該段軸要安裝軸承

22、考慮到軸肩要有2mm的圓角則軸承選用30207型即該段直徑定為35mm。g）該段軸要安裝齒輪考慮到軸肩要有2mm的圓角經(jīng)標準化口 定為40mm。h）為了齒輪軸向定位可靠定位軸肩高度應達5mm所以該段直徑選為46mmoj）該段軸要安裝軸承直徑定為35mm。2口各段長度的確定各段長度的確定從左到右分述如下口a）該段軸安裝軸承和擋油盤軸承寬1825mrri該段氏度定為18.25mmob）該段為軸環(huán)寬度不小于7mm定為mm。c）該段安裝齒輪要求長度要比輪轂短2mm齒輪寬為90mmD定為88mmod）該段綜合考慮齒輪與箱體內(nèi)壁的距離取13.5mm.軸承與箱體 內(nèi)壁距離取4mrrO采用油潤滑軸承寬18.2

23、5mm定為41.25mmoe）該段綜合考慮箱體突緣厚度、調(diào)整墊片厚度、端蓋厚度及聯(lián) 軸器安裝尺寸定為57mm。f）該段由聯(lián)軸器孔長決定為42mm4按彎扭合成應力校核軸的強度W=62748N.mmT=39400N.mm 45鋼的強度極限為又由于軸受的載荷為脈動的所以。Ill軸1作用在齒輪上的力I）軸肩定軸承直徑為42mmoFH1=FH2=4494/2=2247NFv1=Fv2=1685/2=842.5N2初步確定軸的最小直徑3軸的結(jié)構(gòu)設計1口軸上零件的裝配方案20據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度I-II ll-IV IV-V V-VI VI-VII VII-VIII直徑60 70 75 8

24、7 79 70長度105 113.75 83 9 9.5 33.255求軸上的載荷Mm=316767N.mmT=925200N.mm6.彎扭校合滾動軸承的選擇及計算I軸口1求兩軸承受到的徑向載荷5、軸承30206的校核1口徑向力20派生力3口軸向力由于口所以軸向力為口4口當量載荷由于口所以 。由干為一般載荷所以載荷系數(shù)為故當量載荷為5口軸承壽命的校核II軸口6、軸承30307的校核1口徑向力2口派生力3口軸向力由干口所以軸向力為口4口當量載荷由干口所以 。由于為一般載荷所以載荷系數(shù)為故當量載荷為5口軸承壽命的校核III軸口7、軸承32214的校核!徑向力2口派生力3口軸向力由于口所以軸向力為口4口當量載荷由干口所以 。由干為一般載荷所以載荷系數(shù)為故當量載荷為5口軸承壽命的校核鍵連接的選擇及校核計算代號直徑mm口工作長度mmD工作高度mmD轉(zhuǎn)矩N&#8226；mn極限應力MPQD高速軸8X7X60單頭25 35 3.5 39.8 26.012X8X80單頭40 68 4 39.8 7.32中間軸12X8X70單頭40 58 4 191 41.2低速軸20X12X80單頭75 60 6 925.2 68.518X11