機械設計基礎 大題答案 2012.doc
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第4章 平面連桿機構 5、 已知一平面四桿機構ABCD其四邊長度分別為a、b、c、d試分析： 1） 簡述該機構曲柄存在條件； 2） 當AB為主動件時，請標出壓力角a與傳動角γ及在何時會出現最小傳動角γ min？ 3） AB為主動件時，該機構是否存在極位夾角θ及急回特性？ 4） 該機構在何種情況下具有死點？ 答案：1)最短桿與最長桿的長度之和小于或等于其他兩桿的長度之和（桿長條件）；最短桿必定為機架或連架桿（最短桿條件）。 2)AB為主動件時，機構的壓力角а與傳動角γ見下圖，當AB桿與CD桿在重疊共線時即AB桿在AB1 、AB1兩位置時最小傳動角γmin為γ1、γ2之中的一個； 3)因為滑塊處于極限位置時，AB桿兩位置的夾角θ≠0，故存在急回特性。 4)當γ=0時才存在死點，只有當CD桿為主動件時才會有γ=0，故當CD桿為主動件時從動件AB處于AB’及AB”兩位置時為機構的死點位置。 7、 如圖設已知四桿機構各構件的長度為a=240mm，b=600mm，c=400mm，d=500mm。試問： 1） 當取桿4為機架時，是否有曲柄存在? 2） 若各桿長度不變，能否以選不同桿為機架的辦法獲得雙曲柄機構和雙搖桿機構？如何獲得？ 3） 若a、b、c三桿的長度不變，取桿4為機架，要獲得曲柄搖桿機構，d的取值范圍應為何值？ 答案：a=240㎜，b=600㎜，c=400㎜，d=500㎜， a+ b < d +c 滿足桿長條件。 1) 當桿4為機架，最段桿1為連架桿，機構有曲柄存在； 2）要使此機構成為雙曲柄機構，則應取桿1為機架；要使此機構成為雙搖桿機構，則應取桿3為機架。 3）若a、b、c三桿的長度不變，取桿4為機架，要獲得曲柄搖桿機構，d的取值范圍應為440＜d＜760。 第6章 齒輪傳動 5、 圖示定軸輪系鐘，已知各齒輪數為z1=z2’=z3’=20，z2=z5=40，z3=80，z4=17，n1表示齒輪1的轉動方向，試求輪系的傳動比i15，并用箭頭標出其它齒輪的轉動方向。 答案：該輪系為定軸輪系, 定軸輪系傳動比為： , 用箭頭表示輪系各輪的轉向，如圖示。 5題 9、 圖示傳動裝置，蝸桿為主動，通過蝸輪再傳動一對直齒輪圓錐齒輪傳動，從動錐齒輪轉向如圖所示。試求： （1） 為使II軸上所受軸向力較小，請確定蝸桿、蝸輪螺旋線的方向，并畫在圖上。 （2） 在圖上畫出蝸桿、蝸輪及錐齒輪3的轉向。 （3） 在圖上畫出蝸桿傳動及錐齒輪傳動嚙合點處的各作用力方向（用三個分力表示）。 10、 如圖a）所示為兩級蝸桿傳動組成的減速傳動裝置，已知蝸桿1為主動件，逆時針轉動，且為右旋，要求： （1） 為使II軸上所受軸向力較小，確定蝸桿3和蝸輪4的旋向，并在圖a）中畫出。 （2） 在圖a）上畫出各軸的回轉方向。 （3） 在圖b）上畫出各蝸桿、蝸輪再嚙合點處的各作用力方向（用三個分力表示）。 12、 圖示為一蝸桿——斜齒圓柱齒輪——直齒圓錐齒輪三級傳動，已知蝸桿為主動，且按圖示方向轉動，試在圖中畫出： （1） 各輪轉向； （2） 使II、III軸軸承所受軸向力較小時的斜齒輪輪齒的旋向； （3） 各嚙合點處所受諸分力Ft，Fr及Fa的方向。 第7章 帶傳動 1、 普通B型V帶傳動，傳遞的功率P=7.5kW，帶速v=10m/s，工作情況系數KA=1.2，單根V帶在該工況下的許用功率，[P]=2.5kW，緊邊拉力F1 是松邊拉力F2 的4倍，即F1 =4F2 。求： （1） 帶的根數Z； （2） 在該工況下的有效圓周力Fe，緊邊拉力F1 ，松邊拉力F2及初拉力F0 。 答案：(1) Z=KA*P / [P]=（1.2*7.5）/ 2.5=3.6≈4根 (2) Fe=1000*P/v=(1000*7.5/10)=750N Fe =F1 - F2 2F0=F1 +F2 F1 =4F2 F1=1000N；F2=250N；F0=625N 2、 一普通V帶傳動，傳遞的功率P=8kW，帶速v=12m/s，單根帶的許用功率[P]=2.8kW，帶傳動的工況KA=1.3，帶的初拉力F0 =800N，帶與帶輪的當量摩擦系數?v=0.5，帶在小輪上的包角α1=150。求： （1） 帶的根數Z； （2） 有效圓周力Fe，緊邊拉力F1，松邊拉力F2； （3） 校驗是否打滑。 答案：(1) Z=KA*P / [P]=（1.3*8）/ 2.8=3.7≈4根 （2）Fe=1000*P/v=(1000*8/12)=667N Fe =F1 - F2 2F0=F1 +F2 F1 =1133N；F2=467N （3） ＝919N Fec ＞Fe ，所以該帶傳動不會打滑。 第10章 軸承 1、 圖示軸上安裝一對30311軸承，軸承1、2所受徑向載荷Fr1=1800N，Fr2=2000N，外加軸向力Fae=2000N（向右），載荷系數?p=1.2，工作軸轉速n=1000r/min。 1） 說明軸承30311代號的意義； 2） 在圖上標出派生軸向力Fd1，Fd2的方向，并計算出大??； 3） 計算該對軸承的壽命Lh。 1．解： ① 內徑為55cm，中系列，圓錐滾子軸承，正常寬度，0級公差，0組游隙 ② 附加軸向力方向如圖所示，大小 N， N ③ ∵，故左邊軸承被壓緊，右邊軸承被放松。 ∴N，N。 ∵，∴， ∵，∴， ∴N，N ∴h 2、 圖示軸上選用一對正裝的圓錐滾子軸承作支承，兩支承上的徑向載荷Fr1=4000N，Fr2=2000N，軸向外載荷Fae1=400N，Fae2=300N，方向如圖示。已知：該軸承的基本額定動載荷C=59.8kN，軸承的判斷系數e=0.375，載荷系數?p=1.2，軸承的派生軸向力Fd=Fr/(2Y)（Y是Fa/Fr>e的軸向載荷系數），該軸的轉速n=1000r/min，試計算該對軸承的壽命Lh? 2、解： N（方向為水平向右） N，N ∵，故左邊軸承被壓緊，右邊軸承被放松。 ∴N，N。 ∵，∴， ∵，∴， ∴N，N ∴h 3、 圖示軸上選用一對反裝的角接觸球軸承（7207AC）作支承，兩支承上的徑向載荷Fr1=1000N，Fr2=1500N，軸向外載荷Fae=600N，指向如圖所示。已知：該軸承的基本額定動載荷C=22.5kN，軸承的判斷系數e=0.68，載荷系數?p=1.2，軸承的派生軸向力Fd=0.68Fr，軸的轉速n=500r/min，試計算該對軸承的壽命Lh為多少小時？ 3. 解：Fd1=0.68Fr1=680N Fd2=0.68Fr2=1020N Fd1+Fae=1280N>Fd2 所以軸承左端被壓緊，右邊軸承被放松。 Fa1=Fd1=680N Fa2=Fd1+Fae=1280N Fa1/Fr1=0.68=e X1=1，Y1=0 Fa2/Fr2=0.85>e X2=0.41，Y2=0.87 P1=?p(X1Fr1+Y1Fa1)=1200N P2=?p(X2Fr2+Y2Fa2)=2074N P1
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