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

答題： 1、 此機構運動簡圖中無復合鉸鏈、1局部自由度、1個虛約束。此機構中有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=1 2、 此機構中編號1～9，活動構件數n=9，滾子與桿3聯接有局部自由度，滾子不計入活動構件數，.B、C、D、G、H、I、6個回轉副(低副)，復合鉸鏈J，2個回轉副(低副)，A、K，各有1個回轉副+1個移動副，此兩處共4個低副，低副總數PL =6+2+4 =12，.兩齒輪齒合處E，有1個高副，滾子與凸輪聯接處F，有1個高副，高副總數PH =1+1=2. 自由度F =3n -2PL -PH =3*9-2*12-2=1 3、 此機構有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0 2、 (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，驅動力與曲柄轉向相反。所以，曲柄的轉向錯誤。 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，機架應為最短桿的對邊桿，顯然與題設要求不符，故只能考慮不滿足桿長和條件下的雙搖桿機構，此時應滿足條件： Lab＜30mm且Lab+45＞30+35即20mm＜Lab＜30mm 作業(yè)三 答：1、擺動導桿機構以導桿為輸出件時存在急回特性，因為其極位夾角θ=ψ ，ψ為導桿的擺角。 2、對于曲柄搖桿機構，當曲柄與機架出現在同一條直線上時，會出現兩次最小傳動角。 3、（1）擺動機構有曲柄的條件:Lab為最短桿，且Lab+e＜Lac →Lac＞40+10→Lac最小值為50mm. （2）當e=0時，此機構成為曲柄擺動導桿機構，必有Lac＜Lab=40mm,Lac最大值為40mm. (3)對于e=0時的擺動導桿機構，傳動角=90、壓力角=0均為一個常數。對于e＞0時的擺動導桿機構，其導桿上任何點的速度方向不垂直于導桿，且隨曲柄的轉動而變化，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、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和標準壓力角的圓。其直徑等于模數乘以齒數，即d=mz 2、 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應為多少? 1、（1）兩輪的模數和壓力角必須分別相等。 （2）兩外嚙合斜齒輪的螺旋角應大小相等、方向相反，若其中一輪為右旋齒輪，則另一齒輪應為左旋齒輪。 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=M2cosa 3、解a=Mn/2cosβ(Z1+Z2)=44mm Β=12.24 斜齒圓柱齒輪的螺旋角應為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、齒數、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增大；負變位時分度圓齒厚減小，齒根圓和齒頂圓也相應地減小。 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，還多了一個軸面重疊系數。即斜齒輪比直齒輪在嚙合時，同時參與嚙合的齒數多，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、槽輪機構的槽數為什么應大于等于3？ 2、單銷外槽輪機構的運動系數為什么總是小于0.5？ 3、六角自動車床的六角頭外槽輪機構中，已知槽輪的槽數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) 槽輪機構的運動系數； (2) 所需的圓銷數K。（教材P183題6-1） 1、當主動撥盤回轉一周時，槽輪的運動時間td 與主動撥盤轉一周的總時間t之比，稱為槽輪機構的運動系數，并以 k 表示，即: k ＝ td / t＝1/2－1/z 由于k > 0，故槽數z ≥3。 2、因上式可知， k <0.5，故單銷槽輪機構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τ=t2/t1=1/3; 又因為τ=K(Z-2)/2Z ; Z=6 故K=1 槽輪機構的運動系數為1/3 所需要的圓銷數為1個 第八次作業(yè)： 1、 靜應力、對稱循環(huán)變應力、非對稱循環(huán)變應力和脈動循環(huán)變應力的循環(huán)特征r各等于多少？ 靜應力 r=+1; 對稱循環(huán)變應力 r=-1 非對稱循環(huán)變應力 r不定 脈動循環(huán)變應力 r=0 2、 靜應力下的極限應力和變應力下的極限應力是否相同？如何確定? 靜應力——不隨時間改變或變化緩慢 變應力——隨時間作周期性或非周期性變化 兩者不相同。極限靜應力=最大靜載荷/承載截面積A。計算極限變應力時，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：極限變應力=極限靜應力 K。K是一個大于1的系數。 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生的原因是什么？ 2、帶傳動的承載能力與哪些因素有關？ 3、鏈傳動中鏈輪的齒數和鏈條的節(jié)數怎樣選??？ 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生局部、微小相對滑動的現象，稱為彈性滑動。原因即兩輪兩邊的拉力差，產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、摩擦系數等參數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。 3、在保證鏈條使用所需的中心距情況下,大、小鏈輪齒數與鏈條節(jié)數之間的關系是它們兩兩之間互為質數，也就是說它們之間只有公約數1.關鍵是齒數與鏈節(jié)數一定要互質。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、傳動軸和轉軸三類。 心軸——只承受彎矩不承受轉矩，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； 轉軸——既承受彎矩又承受轉矩，減速器中的軸。 2、 1）軸肩（或軸環(huán)） 這種方法結構簡單，定位可靠，能承受較大的軸向載荷，廣泛應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生應力集中。 設計時應注意：為保證定位準確，軸的過渡圓角半徑r應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 應大于C或R，通常取h =（2~3）C或（2~3）R；滾動軸承的定位軸肩高度應根據軸承標準查取相關的安裝尺寸。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應略小于輪轂寬度B，即B－l＝2~3 mm。 3）緊定螺釘 其結構簡單，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，因此常用于應力不大的軸端。彈性擋圈結構簡單，但軸上切槽會引起應力集中，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/齒形系數取決于輪齒的齒輪的壓力角、齒數和變位系數。因為齒形系數與齒數成反比，所以大齒輪比小齒輪的齒形系數低。 作業(yè)十二 作業(yè)十三 課件內容 第一章概述 機器一般可視為主要由驅動裝置、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成 驅動裝置：是驅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換為機械能。原動機的動力輸出絕大多數呈旋轉運動的狀態(tài)，輸出一定的轉矩。驅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、運動及動力參數轉變?yōu)閳?zhí)行部分所需的運動形式、運動及動力參數。例如：把旋轉運動轉換為直線運動；高轉速變?yōu)榈娃D速；小轉矩變?yōu)榇筠D矩等。 4、產品規(guī)劃階段包括：進行市場調查、研究市場需求、提出開發(fā)計劃并確定設計任務書。 5、方案設計階段包括：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、技術設計階段包括：選擇材料、計算關鍵零部件的主要參數、進行總體結構設計、零部件結構設計，得出裝配圖、零件圖和其它一些技術文檔。 機構——用來傳遞運動和力或改變運動形式的構件系統(tǒng)。 構件——機器中的獨立運動單元：固定構件（機架）、活動構件：主動件、從動件 其中，運動規(guī)律已知的活動構件稱為原動件，輸出運動或動力的從動件稱為輸出件。 運動副——機構中兩構件直接接觸的可動聯接。低副、高副兩大類。 低副——面接觸的運動副，常用的有轉動副和移動副。 高副——點或線接觸的運動副，常用的有凸輪副和齒輪副。 根據構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。 設計機械零件的基本要求 1、滿足功能要求，能夠準確實現預定的功能； 2、工作可靠—在預定的工作期限內不能失效； 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、零件的設計準則 1、強度條件：工作應力≤許用應力σ≤ [σ] 或 τ≤ [τ] 2、剛度條件：實際變形量≤許用變形量y ≤[y]、 θ ≤[θ] 、φ ≤ [φ] 四、機械零件的設計步驟 1、擬訂零件的設計簡圖； 2、確定載荷的大小及位置； 3、選擇材料； 4、根據失效形式選用判定條件，設計出零件的主要參數； 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 2、應力的分類 靜應力——不隨時間改變或變化緩慢 變應力——隨時間作周期性或非周期性變化 穩(wěn)定變應力——周期性循環(huán)變應力 非穩(wěn)定變應力——非周期性循環(huán)變應力 三種典型的穩(wěn)定變應力是對稱循環(huán)變應力、脈動循環(huán)變應力和非對稱循環(huán)變應力。 3、幾個應力參數 （1） 循環(huán)特征：表示應力變化的情況 （2）平均應力： （3）應力幅： 1、機械設計的基本要求包括哪些方面？ 答：功能要求；安全可靠性要求；經濟性；其他要求 2、機械設計的一般程序如何？ 答：設計任務→調查研究→開發(fā)計劃書→實驗研究→技術設計→樣機試制→樣機試驗→技術經濟評價→生產設計→小批試制→正式投產→銷售服務 3、對機械零件設計有哪些一般步驟？ 答：1、選擇零件類型、結構；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、理論設計計算；6、結構設計；7、校核計算；8、繪制零件工作圖；9、編寫計算說明書及有關技術文件，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？什么是靜應力和變應力？ 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Ｋ。