機械設(shè)計基礎(chǔ)

《機械設(shè)計基礎(chǔ)》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《機械設(shè)計基礎(chǔ)（18頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

答題：1、 此機構(gòu)運動簡圖中無復合鉸鏈、1局部自由度、1個虛約束。此機構(gòu)中有6個自由桿件，8個低副，1個高副。自由度F=3n-2PL-Ph=3*6-2*8-1=12、 此機構(gòu)中編號19，活動構(gòu)件數(shù)n=9，滾子與桿3聯(lián)接有局部自由度，滾子不計入活動構(gòu)件數(shù)，.B、C、D、G、H、I、6個回轉(zhuǎn)副(低副)，復合鉸鏈J，2個回轉(zhuǎn)副(低副)，A、K，各有1個回轉(zhuǎn)副+1個移動副，此兩處共4個低副，低副總數(shù)PL =6+2+4 =12，.兩齒輪齒合處E，有1個高副，滾子與凸輪聯(lián)接處F，有1個高副，高副總數(shù)PH =1+1=2. 自由度F =3n -2PL -PH =3*9-2*12-2=13、 此機構(gòu)有6個自由桿件，在C點有1個復合鉸鏈，有1個虛約束、9個低副，沒有高副。自由度F=3n-2PL=3*5-2*7=1答題：1、 不具有急回特性，其極位夾角為零，即曲柄和連桿重合的兩個位置的夾角為02、 (1)有急回特性，因為AB可以等速圓周運動，C塊做正、反行程的往復運動，且極位夾角不為0。（2）當C塊向右運動時，AB桿應(yīng)做等速順時針圓周運動，C塊加速運動；壓力角趨向0，有效分力處于加大過程，驅(qū)動力與曲柄轉(zhuǎn)向相反。所以，曲柄的轉(zhuǎn)向錯誤。3、 （1）AB桿是最短桿，即Lab+Lbc(50mm)Lad(30mm)+Lcd（35mm），Lab最大值為15mm.（2）AD桿是最短桿，以AB桿做最長桿，即Lab+Lad(30mm)Lbc(50mm)+Lcd（35mm），Lab最大值為55mm. (3)滿足桿長和條件下的雙搖桿機構(gòu)，機架應(yīng)為最短桿的對邊桿，顯然與題設(shè)要求不符，故只能考慮不滿足桿長和條件下的雙搖桿機構(gòu)，此時應(yīng)滿足條件：Lab30mm且Lab+4530+35即20mmLab30mm作業(yè)三答：1、擺動導桿機構(gòu)以導桿為輸出件時存在急回特性，因為其極位夾角= ，為導桿的擺角。2、對于曲柄搖桿機構(gòu)，當曲柄與機架出現(xiàn)在同一條直線上時，會出現(xiàn)兩次最小傳動角。3、（1）擺動機構(gòu)有曲柄的條件:Lab為最短桿，且Lab+eLac Lac40+10Lac最小值為50mm.（2）當e=0時，此機構(gòu)成為曲柄擺動導桿機構(gòu)，必有LacLab=40mm,Lac最大值為40mm.(3)對于e=0時的擺動導桿機構(gòu)，傳動角=90、壓力角=0均為一個常數(shù)。對于e0時的擺動導桿機構(gòu)，其導桿上任何點的速度方向不垂直于導桿，且隨曲柄的轉(zhuǎn)動而變化，而滑塊作用于導桿的力總是垂直于導桿，故壓力角不為零，而0傳動角90且是變化的。從傳力效果看，e=0方案較好。第四次作業(yè)：1、 什么是齒輪的分度圓？它的直徑如何計算？2、標準齒輪有何特點？3、已知一對漸開線外嚙合直齒圓柱標準齒輪的模數(shù)m=5mm，壓力角a=20,中心矩a=350mm，角速比i12=9/5。試求兩齒輪的齒數(shù)、分度圓直徑、齒頂圓直徑、齒根圓直徑、基圓直徑。（教材P113題4-7）答1、分度圓是齒輪上一個認為約定的用于計算的基準圓，通常，分度圓是齒輪上具有標準模數(shù)和標準壓力角的圓。其直徑等于模數(shù)乘以齒數(shù)，即d=mz2、 標準齒輪的特點如下： 1） 、分度圓上的齒厚與齒間距相等，均等于周節(jié)的一半，即S=W=t/2。2） 、兩個標準齒輪傳動時，其中心距A0等于兩個齒輪分度圓半徑之和。3）、齒輪嚙合傳動時節(jié)圓與分度圓重合，節(jié)圓半徑等于分度圓半徑。4）、兩個標準齒輪嚙合傳動時的嚙合角與分度圓的壓力角相等。第五次作業(yè)：1、直齒輪的正確嚙合條件是什么？斜齒輪的正確嚙合條件是什么？2、齒輪連續(xù)傳動的條件是什么？ 3、一對漸開線外嚙合圓柱齒輪,已知z1=21, z2=22, m=2mm，中心距為44mm，若不采用變位齒輪，而用標準斜齒圓柱齒輪湊中心距，求斜齒圓柱齒輪的螺旋角b應(yīng)為多少? 1、（1）兩輪的模數(shù)和壓力角必須分別相等。（2）兩外嚙合斜齒輪的螺旋角應(yīng)大小相等、方向相反，若其中一輪為右旋齒輪，則另一齒輪應(yīng)為左旋齒輪。2、當兩齒輪開始嚙合時，主動論的根部齒廓與從動輪的齒頂相接觸，齒輪傳動中，為了避免沖擊、振動有及減少噪聲，要求它們保持連續(xù)定角速比傳動。M1cosa=M2cosa3、解a=Mn/2cos(Z1+Z2)=44mm=12.24斜齒圓柱齒輪的螺旋角應(yīng)為12.24作業(yè)六1、 變位齒輪是通過改變標準刀具對齒輪毛坯的徑向位置或改變標準刀具的齒槽寬切制出的齒形為非標準漸開線齒形的齒輪。徑向變位齒輪與標準齒輪相比，其模數(shù)、齒數(shù)、分度圓和基圓均無變化；但是正變位時分度圓齒厚增大，齒根圓和齒頂圓也相應(yīng)增大；負變位時分度圓齒厚減小，齒根圓和齒頂圓也相應(yīng)地減小。2、直齒圓柱齒輪嚙合時，齒面的接觸線均平行于齒輪的軸線。因此輪齒是沿整個齒寬同時進入嚙合、同時脫離嚙合的，載荷沿齒寬突然加上及卸下因此直齒圓柱齒輪傳動的平穩(wěn)性差，容易產(chǎn)生噪音和沖擊，因此不適合用于高速和重載的傳動中。一對平行軸斜齒圓柱齒輪嚙合時，齒輪的齒闊是逐漸進入嚙合、逐漸脫離嚙合的，斜齒輪齒闊接觸線的長度由零逐漸增加，又逐漸縮短，直至脫離接觸，載荷也不是突然加上或卸下的，因此斜齒圓柱齒輪傳動工作較平穩(wěn)。 斜齒輪的重疊系數(shù)比直齒輪的大。由于斜齒輪的螺旋角的存在，它不僅像直齒輪一樣有一個端面重疊系數(shù)，還多了一個軸面重疊系數(shù)。即斜齒輪比直齒輪在嚙合時，同時參與嚙合的齒數(shù)多，輪齒的承載力就被分擔了，所以，斜齒輪的承載能力比直齒輪要高。七次作業(yè)：1、槽輪機構(gòu)的槽數(shù)為什么應(yīng)大于等于3？2、單銷外槽輪機構(gòu)的運動系數(shù)為什么總是小于0.5？3、六角自動車床的六角頭外槽輪機構(gòu)中，已知槽輪的槽數(shù)z=6，一個循環(huán)中槽輪的靜止時間t2=5/6s，靜止時間是運動時間的2倍。試求：(1) 槽輪機構(gòu)的運動系數(shù)；(2) 所需的圓銷數(shù)K。（教材P183題6-1）1、當主動撥盤回轉(zhuǎn)一周時，槽輪的運動時間td 與主動撥盤轉(zhuǎn)一周的總時間t之比，稱為槽輪機構(gòu)的運動系數(shù)，并以 k 表示，即: k td / t1/21/z由于k 0，故槽數(shù)z 3。2、因上式可知， k 0.5，故單銷槽輪機構(gòu)的槽輪的運動時間總是小于其靜止時間。3、解：因為靜止時間是運動時間的2倍則=t2/t1=1/3; 又因為=K(Z-2)/2Z ; Z=6故K=1槽輪機構(gòu)的運動系數(shù)為1/3所需要的圓銷數(shù)為1個第八次作業(yè)：1、 靜應(yīng)力、對稱循環(huán)變應(yīng)力、非對稱循環(huán)變應(yīng)力和脈動循環(huán)變應(yīng)力的循環(huán)特征r各等于多少？靜應(yīng)力 r=+1; 對稱循環(huán)變應(yīng)力 r=-1非對稱循環(huán)變應(yīng)力 r不定脈動循環(huán)變應(yīng)力 r=02、 靜應(yīng)力下的極限應(yīng)力和變應(yīng)力下的極限應(yīng)力是否相同？如何確定?靜應(yīng)力不隨時間改變或變化緩慢變應(yīng)力隨時間作周期性或非周期性變化兩者不相同。極限靜應(yīng)力=最大靜載荷/承載截面積A。計算極限變應(yīng)力時，同樣使用這個公式，不過載荷變成變載荷，需要知道變載荷的值，而最大變載荷的值很難確定，采用這個公式計算：極限變應(yīng)力=極限靜應(yīng)力 K。K是一個大于1的系數(shù)。3、什么是機械零件的工作能力?常用的計算準則有哪幾種?（教材P190題7-答：(1)零件不發(fā)生失效時的安全工作限度稱為工作能力；(2)強度準則；剛度準則；壽命準則；振動穩(wěn)定性準則；可靠性準則。第九次作業(yè)：1、 帶傳動的彈性滑動產(chǎn)生的原因是什么？2、帶傳動的承載能力與哪些因素有關(guān)？3、鏈傳動中鏈輪的齒數(shù)和鏈條的節(jié)數(shù)怎樣選??？1、由于緊邊拉力大于松邊拉力，所以緊邊變形大于松邊變形。這種由于帶的彈性變形量的變化而引起帶在帶輪表面上產(chǎn)生局部、微小相對滑動的現(xiàn)象，稱為彈性滑動。原因即兩輪兩邊的拉力差，產(chǎn)生帶的變形量的變化造成的。2、帶長、帶輪直徑、帶速、帶輪包角、摩擦系數(shù)等參數(shù)以及帶的抗拉強度和疲勞強度都與帶傳動的承載能力有關(guān)。3、在保證鏈條使用所需的中心距情況下,大、小鏈輪齒數(shù)與鏈條節(jié)數(shù)之間的關(guān)系是它們兩兩之間互為質(zhì)數(shù)，也就是說它們之間只有公約數(shù)1.關(guān)鍵是齒數(shù)與鏈節(jié)數(shù)一定要互質(zhì)。這樣每個鏈輪齒會和每節(jié)鏈條嚙合,磨損更加均勻作業(yè)十一1、按照軸工作時受載情況的不同，直軸可分為心軸、傳動軸和轉(zhuǎn)軸三類。心軸只承受彎矩不承受轉(zhuǎn)矩，如鐵道車輛的輪軸、自行車輪軸、滑輪軸等；傳動軸只承受轉(zhuǎn)矩不承受彎矩或彎矩很小，如汽車發(fā)動機與后橋之間的傳動軸；轉(zhuǎn)軸既承受彎矩又承受轉(zhuǎn)矩，減速器中的軸。2、1）軸肩（或軸環(huán)）這種方法結(jié)構(gòu)簡單，定位可靠，能承受較大的軸向載荷，廣泛應(yīng)用于輪類零件和滾動軸承的軸向定位。缺點是軸徑變化處會產(chǎn)生應(yīng)力集中。設(shè)計時應(yīng)注意：為保證定位準確，軸的過渡圓角半徑r應(yīng)小于相配零件轂孔倒角C或圓角R；定位軸肩或軸環(huán)的高度h 應(yīng)大于C或R，通常取h =（23）C或（23）R；滾動軸承的定位軸肩高度應(yīng)根據(jù)軸承標準查取相關(guān)的安裝尺寸。軸環(huán)寬度 b 1.4 h。2）套筒套筒常用于相鄰的兩個零件之間，起定位和固定作用。但由于套筒與軸的配合較松，故不宜用于轉(zhuǎn)速很高的軸。圖中套筒對齒輪起固定作用，而對軸承起定位作用。此時，為保證固定牢靠，與齒輪輪轂相配的軸段長度l應(yīng)略小于輪轂寬度B，即Bl23 mm。3）緊定螺釘其結(jié)構(gòu)簡單，但受力較小，不適于高速場合，兼作周向固定。4）圓螺母和彈性擋圈圓螺母常與止動墊圈（帶翅墊片）聯(lián)合使用，可承受較大的軸向力，固定可靠，但軸上需切制螺紋和退刀槽，削弱了軸的強度，因此常用于應(yīng)力不大的軸端。彈性擋圈結(jié)構(gòu)簡單，但軸上切槽會引起應(yīng)力集中，一般用于軸向力不大的零件的軸向固定。5）軸端擋圈和圓錐面用螺釘將擋圈固定在軸的端面，常與軸肩或錐面配合，固定軸端零件。這種方法固定可靠，能承受較大的軸向力。圓錐面使軸上零件裝拆方便，宜用于高速、沖擊載荷及對中性要求高的場合。作業(yè)十1、齒輪傳動失效的形式有：1）齒輪折斷2）齒面疲勞點蝕3）齒面膠合4）齒面磨損5）齒面塑性變形2/齒形系數(shù)取決于輪齒的齒輪的壓力角、齒數(shù)和變位系數(shù)。因為齒形系數(shù)與齒數(shù)成反比，所以大齒輪比小齒輪的齒形系數(shù)低。作業(yè)十二作業(yè)十三課件內(nèi)容第一章概述機器一般可視為主要由驅(qū)動裝置、執(zhí)行裝置、傳動裝置、控制裝置、支承于連接及一些輔助裝置等部分構(gòu)成驅(qū)動裝置：是驅(qū)動整個機器以完成預定功能的動力源。一般來說，它是把其它形式的能量轉(zhuǎn)換為機械能。原動機的動力輸出絕大多數(shù)呈旋轉(zhuǎn)運動的狀態(tài)，輸出一定的轉(zhuǎn)矩。驅(qū)動裝置常稱為原動機。2、執(zhí)行裝置：是用來完成機器預定功能的組成部分。一部機器可以只有一個執(zhí)行部分，也可以把機器的功能分解成好幾個執(zhí)行部分。執(zhí)行裝置常稱為工作機。3、傳動裝置：用來連接原動機部分和執(zhí)行部分，用來將原動機的運動形式、運動及動力參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)閳?zhí)行部分所需的運動形式、運動及動力參數(shù)。例如：把旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動；高轉(zhuǎn)速變?yōu)榈娃D(zhuǎn)速；小轉(zhuǎn)矩變?yōu)榇筠D(zhuǎn)矩等。4、產(chǎn)品規(guī)劃階段包括：進行市場調(diào)查、研究市場需求、提出開發(fā)計劃并確定設(shè)計任務(wù)書。5、方案設(shè)計階段包括：確定機械的功能、尋求合適的解決方法、初步擬訂總體布局、提出原理方案。6、技術(shù)設(shè)計階段包括：選擇材料、計算關(guān)鍵零部件的主要參數(shù)、進行總體結(jié)構(gòu)設(shè)計、零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計，得出裝配圖、零件圖和其它一些技術(shù)文檔。機構(gòu)用來傳遞運動和力或改變運動形式的構(gòu)件系統(tǒng)。構(gòu)件機器中的獨立運動單元：固定構(gòu)件（機架）、活動構(gòu)件：主動件、從動件其中，運動規(guī)律已知的活動構(gòu)件稱為原動件，輸出運動或動力的從動件稱為輸出件。運動副機構(gòu)中兩構(gòu)件直接接觸的可動聯(lián)接。低副、高副兩大類。低副面接觸的運動副，常用的有轉(zhuǎn)動副和移動副。高副點或線接觸的運動副，常用的有凸輪副和齒輪副。根據(jù)構(gòu)件間相對運動形式是平面運動還是空間運動，運動副又可分為平面運動副和空間運動副。前述的轉(zhuǎn)動副、移動副、凸輪副和齒輪副均屬于平面運動副?？臻g運動副常用的有球面副和螺旋副。設(shè)計機械零件的基本要求1、滿足功能要求，能夠準確實現(xiàn)預定的功能；2、工作可靠在預定的工作期限內(nèi)不能失效；3、成本低廉。二、零件的失效形式1、斷裂。如軸、齒輪輪齒發(fā)生斷裂；2、表面點蝕。工作表面片狀剝落；3、塑性變形。零件發(fā)生永久性變形；4、過大彈性變形；5、過度磨損；6、過大振動。三、零件的設(shè)計準則1、強度條件：工作應(yīng)力許用應(yīng)力 或 2、剛度條件：實際變形量許用變形量y y、 、 四、機械零件的設(shè)計步驟1、擬訂零件的設(shè)計簡圖；2、確定載荷的大小及位置；3、選擇材料；4、根據(jù)失效形式選用判定條件，設(shè)計出零件的主要參數(shù)；5、繪制零件工作圖。載荷的分類靜載荷不隨時間改變或變化緩慢變載荷隨時間作周期性或非周期性變化名義載荷理想工作條件下的載荷計算載荷作用于零件的實際載荷計算載荷=K名義載荷 K載荷系數(shù)2、應(yīng)力的分類靜應(yīng)力不隨時間改變或變化緩慢變應(yīng)力隨時間作周期性或非周期性變化穩(wěn)定變應(yīng)力周期性循環(huán)變應(yīng)力非穩(wěn)定變應(yīng)力非周期性循環(huán)變應(yīng)力三種典型的穩(wěn)定變應(yīng)力是對稱循環(huán)變應(yīng)力、脈動循環(huán)變應(yīng)力和非對稱循環(huán)變應(yīng)力。3、幾個應(yīng)力參數(shù)（1） 循環(huán)特征：表示應(yīng)力變化的情況（2）平均應(yīng)力：（3）應(yīng)力幅：1、機械設(shè)計的基本要求包括哪些方面？答：功能要求；安全可靠性要求；經(jīng)濟性；其他要求2、機械設(shè)計的一般程序如何？答：設(shè)計任務(wù)調(diào)查研究開發(fā)計劃書實驗研究技術(shù)設(shè)計樣機試制樣機試驗技術(shù)經(jīng)濟評價生產(chǎn)設(shè)計小批試制正式投產(chǎn)銷售服務(wù)3、對機械零件設(shè)計有哪些一般步驟？答：1、選擇零件類型、結(jié)構(gòu)；2、計算零件上的載荷；3、選擇零件的材料；4、確定計算準則；5、理論設(shè)計計算；6、結(jié)構(gòu)設(shè)計；7、校核計算；8、繪制零件工作圖；9、編寫計算說明書及有關(guān)技術(shù)文件，其中步驟4對零件尺寸的確定起決定性的作用。4、對機械零件設(shè)計有哪些常用計算準則？答：強度準則；剛度準則；壽命準則；振動穩(wěn)定性準則；可靠性準則。5、什么是機械零件的失效？機械零件可能的失效形式主要有哪些？答：機械零件喪失工作能力或達不到設(shè)計要求性能時，稱為失效。常見失效形式有：因強度不足而斷裂；過大的彈性變形或塑性變形；摩擦表面的過度磨損、打滑或過熱；連接松動；壓力容器、管道等得泄露；運動精度達不到要求等。6 、什么是零件的工作能力？什么是零件的承載能力？答：零件不發(fā)生失效時的安全工作限度稱為工作能力；對載荷而言的工作能力稱為承載能力。7、什么是靜載荷、變載荷、名義載荷、計算載荷？什么是靜應(yīng)力和變應(yīng)力？答：不隨時間變化或變化緩慢的載荷稱為靜載荷；隨時間作周期性變化或非周期性變化的載荷稱為變載荷；在穩(wěn)定和理想的工作條件下，作用在零件上的載荷稱為名義載荷；再設(shè)計計算中，常把載荷分為名義載荷和計算載荷，計算載荷等于名義載荷乘以載荷系數(shù)。