机械设计基础习题2.docx
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机械设计基础习题2
《机械设计基础》习题2
原理部分
目 录
0.绪 论
1.平面机构及其自由度
2.平面连杆机构
3.凸轮机构
4.齿轮机构
5.轮系
6.其它常用机构
7.机械的动力性能
0绪论
思考题
0-1机器、机构与机械有什么区别?
各举出两个实例。
0-2机器具有哪些共同的特征?
如何理解这些特征?
0-3零件与构件有什么区别?
并用实例说明。
举出多个常用的通用机械零件。
0-4机械设计的基本要求是什么?
为什么要确定机器的预定使用期限?
0-5机械设计的一般过程是什么?
1平面机构及其自由度
思考题
1-1什么是高副?
什么是低副?
在平面机构中高副和低副各引入几个约束?
1-2什么是机构运动简图?
绘制机构运动简图的目的和意义?
制机构运动简图的步骤?
1-3什么是机构的自由度?
计算自由度应注意那些问题?
1-4机构具有确定运动的条件是什么?
若不满足这一条件,机构会出现什么情况?
习题
1-1绘制图示平面机构的机构运动简图。
a)b)
c)d)
题图1-1
1-2计算图示平面机构的自由度。
(机构中如有复合铰链,局部自由度,虚约束,予以指出。
)
a)b)
c)d)
题图1-2
1-3求出图示平面机构的全部瞬心。
a)b)c)
题图1-3
1-4图示正切机构中,
求构件3的速度3。
2平面连杆机构
思考题
2-1平面四杆机构的基本形式是什么?
它有哪些演化形式?
演化的方式有哪些?
2-2什么是曲柄?
平面四杆机构曲柄存在的条件是什么?
曲柄是否就是最短杆?
2-3什么是行程速比系数?
极位夹角?
急回特性?
三者之间关系如何?
2-4什么是平面连杆机构的死点?
举出避免死点和利用死点进行工作的例子。
2-5平面铰链四杆机构的主要演化形式有哪几种?
它们是如何演化来的?
2-6平面四杆机构的设计方法有哪几种?
它们的特点是什么?
习题
2-1根据尺寸和机架判断铰链四杆机构的类型。
题图2-1
2-2画出各机构的压力角传动角。
箭头标注的构件为原动件。
a)b)c)
题图2-2
2-3设计一曲柄摇杆机构,已知摇杆CD的长度LCD=75mm,行程速比系数K=1.5,机架AD的长度LAD=100mm,摇杆的一个极限位置与机架的夹角ψ=45°,求曲柄连杆的长度LAB,LBC。
2-4图示为一电炉的炉门,关闭的位置为E1,开启的位置为E2,试设计一四杆机构来操作该炉门。
相关尺寸见图。
题图2-3题图2-4
2-5用解读法设计一四杆机构,使两连架杆的对应转角关系近似实现已知函数
建议取
。
题图2-5
3凸轮机构
思考题
3-1凸轮机构的应用场合是什么?
凸轮机构的组成是什么?
通常用什么办法保证凸轮与从动件之间的接触?
3-2凸轮机构分成哪几类?
凸轮机构有什么特点?
3-3为什么滚子从动件是最常用的从动件型式?
3-4凸轮机构从动件的常用运动规律有那些?
各有什么特点?
3-5图解法绘制凸轮轮廓的原理是什么?
为什么要采用这种原理?
3-6什么情况下要用解读法设计凸轮的轮廓?
3-7设计凸轮应注意那些问题?
3-8从现有的机器上找出两个凸轮机构应用实例,分析其类型和运动规律。
习题
3-1如题图3-1所示的偏置直动从动件盘形凸轮机构,AB段为凸轮的推程轮廓曲线,请在图上标出从动件的行程
、推程运动角
、远休止角
、回程运动角
、
。
题图3-1题图3-2
3-2已知一偏心直动从动件盘形凸轮机构(如题图3-2)。
凸轮为一以C为中心的圆盘,试用图解法在图上标出轮廓上D点与尖顶接触时的压力角?
3-3设计一对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构。
已知凸轮的基圆半径rb=30mm,凸轮逆时针等速回转。
在推程中,凸轮转过150°时,从动件等速上升50mm;凸轮继续转过30°时,从动件保持不动。
在回程中,凸轮转过120°时,从动件以简谐运动规律回到原处;凸轮转过其余60°时,从动件又保持不动。
试用作图法绘制从动件的位移曲线图及凸轮的轮廓曲线。
3-4设计一偏心直动滚子从动件盘形凸轮机构。
已知凸轮的基圆半径rb=40mm,滚子直径rT=10mm。
凸轮逆时针等速回转。
在推程中,凸轮转过140°时,从动件按简谐运动规律上升30mm;凸轮继续转过40°时,从动件保持不动。
在回程中,凸轮转过120°时,从动件以等加速等减速运动规律回到原处;凸轮转过其余60°时,从动件又保持不动。
试用作图法绘制从动件的位移曲线图及凸轮的轮廓曲线。
3-5试设计一对心直动平底从动件盘形凸轮机构。
已知基圆半径rb=50mm。
从动件平底与其导路垂直。
凸轮以等角速度顺时针转动。
从动件运动规律同题3-4。
试用作图法绘制盘形凸轮的轮廓曲线。
3-6设计一尖顶摆动从动件盘形凸轮机构。
已知凸轮以等角速度逆时针转动,基圆半径rb=30mm,凸轮转动中心与摆杆摆动中心间的中心距为75mm,摆杆的最大摆动角为30°,推程摆杆顺时针摆动。
从动件运动规律如下:
δ0=180°,δ1=0,δ2=120°,δ3=60°,从动件推程以简谐运动规律摆动,回程以等加速等减速运动规律返回原处。
试绘制从动件位移曲线和凸轮的轮廓曲线。
3-7对于题3-4的凸轮机构设计问题,试用解读法通过计算机程序计算凸轮的理论廓线和实际廓线(按每10°一点计算廓线的极坐标值)。
4齿轮机构
思考题
4-1什么是齿廓啮合的基本定律?
4-2渐开线的性质有哪些?
4-3标准齿轮应具备哪些条件?
4-4齿轮正确啮合的条件是什么?
4-5重合度的基本概念是什么?
4-6常见的渐开线齿廓的切齿方法有两种?
其特点是什么?
4-7什么是最少齿数?
有何对策?
4-8变位齿轮的基本概念是什么?
4-9什么是斜齿轮的当量齿数?
如何计算?
4-10什么是圆锥齿轮的背锥?
当量齿数如何计算?
习题
4-1已知渐开线基圆半径rb=35mm,求向径为rk=55mm处渐开线的压力角αk和曲率半径ρk各为多少?
4-2已知一对外啮合标准直齿圆柱齿轮的标准中心距a=160mm,齿数z1=20,z2=60,求模数和分度圆直径d1、d2。
4-3已知一正常齿制直齿圆柱齿轮,m=3mm,z=25,试分别求出分度圆直径、基圆直径、齿顶圆直径和齿根圆直径,并求出齿顶圆上渐开线齿廓的曲率半径和压力角。
4-4一对正确安装的标准齿轮和齿条啮合,齿轮的齿数z=25,模数m=5,若齿轮的转速n=50r/min,试求齿条的移动速度。
4-5在某渐开线标准斜齿圆柱齿轮传动中,已知z1=18,z2=35,mn=3,β=15°,齿宽b=30mm,han*=1,cn*=0.25,求:
1)分度圆直径d1、d2,中心距a;2)重合度εγ;3)当量齿数zv1、zv2。
4-6某设备上有一对斜齿轮传动。
已知z1=18,z2=36,mn=2.5,中心距a=68mm,αn=20°,han*=1,cn*=0.25,求这对斜齿轮的螺旋角应为多少?
4-7已知一对等顶隙收缩齿标准直齿圆锥齿轮传动,齿数z1=20,z2=38,模数m=4mm,分度圆压力角α=20°,齿顶高系数ha*=1,齿顶间隙系数c*=0.2,轴交角Σ=90°。
求两锥齿轮的齿顶圆锥角δa1、δa2及其它主要尺寸。
5轮系
思考题
5-1定轴轮系与周转轮系的主要区别是什么?
行星轮系和差动轮系有何区别?
5-2定轴轮系中传动比大小和转向的关系?
5-3什么是惰轮?
它有何用途?
5-4什么是转化轮系?
如何通过转化轮系计算出周转轮系的传动比?
5-5如何区别转化轮系的转向和周转轮系的实际转向?
5-6怎样求混合轮系的传动比?
分解混合轮系的关键是什么?
如何划分?
5-7观察日常生活周围的机器,各举出一个定轴轮系和周转轮系,并计算出传动比和转向。
习题
5-1在图示的轮系中,已知z1=15,z2=23,z2’=15,z3=31,z3’=15,z4=33,z4’=2(右旋),z5=60,z5’=20,(m=4mm),若n1=500r/min,求齿条6线速度u的大小和方向。
5-2在图示齿轮系中,已知z1=z2=19,z3’=26,z4=30,z4’=20,z5=78,齿轮1与齿轮3同轴线,求齿轮3的齿数及传动比i15。
5-3在图示的钟表传动示意图中,E为擒纵轮,N为发条盘,S,M及H分别为秒针,分针和时针。
设z1=72,z2=12,z3=64,z4=8,z5=60,z6=8,z7=60,z8=6,z9=8,z10=24,z11=6,z12=24,求秒针与分针的传动比iSM及分针与时针的传动比iMH。
5-4图示车床变速箱中,移动三联齿轮a可使齿轮3’和4’啮合,又移动双联齿轮b,可使齿轮5’和6’啮合。
已知各轮的齿数为z1=42,z2=58,z3’=38,z4’=42,z5’=50,z6’=48,电动机转速为1450r/min。
试求此种情况下输出轴转速的大小和方向。
5-5图示行星减速装置中,已知z1=z2=17,z3=15。
当手柄转过90°时转盘H转过多少度?
5-6在图示的差动齿轮系中,已知各轮齿数z1=15,z2=25,z2’=20,z3=60。
若n1=200r/min,n3=50r/min,且转向相同,试求行星架H的转速nH。
5-7在图示的手动葫芦中,S为手动链轮,H为起重链轮。
已知z1=21,z2=29,z2’=14,z3=55,求传动比iSH。
5-8在图示极大传动比减速器中,蜗杆1和齿轮1’为同一构件,蜗杆5及齿轮5’也为同一构件,蜗杆1和5均为单头右旋,z1=101,z2=99,z2’=z4,z4’=100,z5’=100。
求传动比i1H。
5-9求图示轮系的传动比i14,已知z1=z2’=25,z2=z3=20,zH=100,z4=20。
5-10图示齿轮系中,动力由轴Ⅰ输入,轴Ⅱ输出。
已知z1=12,z2=51,z2’=49,z3=75,z4=12,z5=73。
求1)i
;2)若齿轮2的齿数改为z2=50,求i
。
5-11在图示镗床镗杆进给机构中,各轮的齿数z1=60,z4=z3’=z2=30,螺杆的导程pz=6mm,且为右旋螺纹,设所有齿轮的模数相同,当被切工件的右旋螺纹的导程
时,齿轮2’和3的齿数各为多少?
5-12在图示混合齿轮系中,设已知各轮的齿数,试计算其传动比i
。
6其它常用机构
思考题
6-1常见的棘轮机构有哪几种型式?
各具有什么特点?
6-2观察自行车后轮轴上的棘轮机构和牛头刨床上用于进给的棘轮机构,分别说出各是哪种棘轮机构及其工作原理。
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