第三章 机械零件的强度
3—1 表面化学热处理 ;高频表面淬火 ;表面硬化加工 ;3—2 (3) ;
3—3 截面形状突变 ;增大 ; 3—4 (1) ;(1) ; 3—5 (1) ; 3-6答:
零件上的应力接近屈服极限,疲劳破坏发生在应力循环次数在103~104范围内,零件破坏断口处有塑性变形的特征,这种疲劳破坏称为低周疲劳破坏,例如飞机起落架、火箭发射架中的零件。
零件上的应力远低于屈服极限,疲劳破坏发生在应力循环次数大于104时,零件破坏断口处无塑性变形的特征,这种疲劳破坏称为高周疲劳破坏,例如一般机械上的齿轮、轴承、螺栓等通用零件。
3-7答:
材料的持久疲劳极限∞r σ所对应的循环次数为D N ,不同的材料有不同的D N 值,有时D N 很大。为了便于材料的疲劳试验,人为地规定一个循环次数0N ,称为循环基数,所对应的极限应力r σ称为材料的疲劳极限。∞r σ和D N 为材料所固有的性质,通常是不知道的,在设计计算时,当0N N >时,则取r rN σσ=。
3—8答:
图a 中A 点为静应力,1=r 。图b 中A 点为对称循环变应力,1-=r 。图c 中A 点为不对称循环变应力,11<<-r 。
3—9 答:
在对称循环时,σK 是试件的与零件的疲劳极限的比值;在不对称循环时,σK 是试件的与零件的极限应力幅的比值。σK 与零件的有效应力集中系数σk 、尺寸系数σε、表面质量系数σβ和强化系数q β有关。σK 对零件的疲劳强度有影响,对零件的静强度没有影响。
3—10答:
区别在于零件的等寿命疲劳曲线相对于试件的等寿命疲劳曲线下移了一段距离(不是平行下移)。在相同的应力变化规律下,两者的失效形式通常是相同的,如图中1m '和2m '。但两者的失效形式也有可能不同,如图中1n '和2n '。这是由于σK 的影响,使得在极限应力线图中零件发生疲劳破坏的范围增大。
题解3—10图
3—11答:
承受循环变应力的机械零件,当应力循环次数310≤N 时,应按静强度条件计算;当应力循环次数310>N 时,在一定的应力变化规律下,如果极限应力点落在极限应力线图中的屈服曲线GC 上时,也
应按静强度条件计算;如果极限应力点落在极限应力线图中的疲劳曲线AG 上时,则应按疲劳强度条件计算;
3-12答:
在单向稳定变应力下工作的零件,应当在零件的极限应力线图中,根据零件的应力变化规律,由计算的方法或由作图的方法确定其极限应力。
3-13答:
该假说认为零件在每次循环变应力作用下,造成的损伤程度是可以累加的。应力循环次数增加,损伤程度也增加,两者满足线性关系。当损伤达到100%时,零件发生疲劳破坏。疲劳损伤线性累积假说的数学表达式为∑n i /N i =1。
3-14答:
首先求出在单向应力状态下的计算安全系数,即求出只承受法向应力时的计算安全系数S σ和只承受切向应力时的计算安全系数S τ,然后由公式(3-35)求出在双向应力状态下的计算安全系数S ca ,要求S ca >S (设计安全系数)。
3-15答:
影响机械零件疲劳强度的主要因素有零件的应力集中大小,零件的尺寸,零件的表面质量以及零件的强化方式。提高的措施是:1)降低零件应力集中的影响;2)提高零件的表面质量;3)对零件进行热处理和强化处理;4)选用疲劳强度高的材料;5)尽可能地减少或消除零件表面的初始裂纹等。
3-16答:
结构内部裂纹和缺陷的存在是导致低应力断裂的内在原因。
3-17答:
应力强度因子I K 表征裂纹顶端附近应力场的强弱,平面应变断裂韧度IC K 表征材料阻止裂纹失稳扩展的能力。若I K <IC K ,则裂纹不会失稳扩散;若I K ≥IC K ,则裂纹将失稳扩展。
3—18解:
已知MPa 750=B σ,MPa 550=s σ,MPa 3501=-σ,由公式(3-3),各对应循环次数下的疲劳极限分别为
s
m
N N N σ
σ
σ
>=???
==--MPa 8.58310
510
53504
69
1
01
1
1
因此,取s N σσ==-MPa 55011
MPa 4521051053505
69
2
01
21=???
==--N N m
N σ
σ
1
7
69
3
01
3
1MPa 27110
5105350---<=???
==σ
σ
σ
N
N m
N
因此,取131MPa 350--==σσN 。
3—19 解:
1.确定有效应力集中系数、尺寸系数和表面质量系数
查附表3—2,由2.140/48/==d D ,075.040/3/==d r ,用线性插值法计算σα和τα。
82.104
.010.0)
09.262.1()04.0075.0(09.2=--?-+
=σα
47
.104
.010.0)
66.133.1()04.0075.0(66.1=--?-+
=τα
查附图3—1,由MPa 650=B σ,mm 3=r ,查得84.0=σq ,86.0=τq ,由公式(附3—4),有效应力集中系数
69.1)182.1(84.01)1(1=-?+=-+=σσσαq k
40.1)147.1(86.01)1(1=-?+=-+=ττταq k
查附图3—2,取77.0=σε。查附图3—3,取86.0=τε。查附图3—4,取86.0==τσββ。零件不强化处理,则1=q β。
2.计算综合影响系数
由公式(3-12)和(3-14b ),综合影响系数
36.21
1
)186.0177.069.1(
1
)
11
(
=?-+=-+
=q
k K ββεσ
σ
σ
σ 79.11
1
)186.0186.040.1(
1
)
11
(
=?-+=-+
=q
k K ββετ
τ
τ
τ 3—20解: 1.计算法
已知MPa 190max =σ,MPa 110min =σ,m σ和a σ分别为
MPa 150********min max =+=+=σσσm
MPa 4021101902min max =-=-=σσσa
由公式(3-21),计算安全系数
5.1)40150(0.2150)2.00.2(300)()(1=+??-+=+-+=-a m m ca K K S σσσψσσσσ
2.图解法
由公式(3-6)知,脉动循环的疲劳极限0σ为
MPa 5002
.0130021210=+?=+=-σψσσ
MPa 1500
.23001
==
-σ
σK ; MPa 1250.2250020=?=σσK
根据点A (0,150)、点D (250,125)和点C (360,0)绘出零件的极限应力线图。过工作应力点M (150,40),作垂线交AG 线于M '点,则计算安全系数
5.140
150135
150=++=
+'+'=
a
m a m M M M M S ca σσσσ
题解3—20图
3—21解:
1.求计算安全系数ca S
由公式(3-31),由于13-<σσ,对材料的寿命无影响,故略去。计算应力
MPa 5.275)4001050010(1
1
95946
9
=?+??==
∑Z
m i i m
ca n σσ
由公式(3—33),试件的计算安全系数
27.15.2753501===-ca ca S σσ
2.求试件破坏前的循环次数n
由公式(3—1 a )各疲劳极限rN σ所对应的循环次数N 分别为
201768)500
350(105)(9
61101=??==-m N N σσ
1503289)400
350(105)(
9
62102=??==-m N N σσ 520799)450
350(105)(
9
610=??==-m N N σσ 由公式(3—28),试件破坏前的循环次数
55
42211106.4460343520799)1503289
10201768101()1(?≈=?--=--=N N n N n n
3—22解:
1.计算平均应力和应力幅
材料的弯曲应力和扭转切应力分别为
MPa 88.46401.0103001.03
3
3=??===d M W M b
σ MPa 5.6240
2.0108002.033
3=??===d T W T T τ 弯曲应力为对称循环变应力,故0=m
σ,MPa 88.46==b a σσ。扭转切应力为脉动循环变应力,
故MPa 25.315.625.05.0=?===τττa m 。
2.求计算安全系数
由公式(3—17),零件承受单向应力时的计算安全系数
44.30
2.088.462.2355
1=?+?=+=-m a K S σψσσσσσ
37.325
.311.025.318.1200
1=?+?=+=
-m a K S τψτττττ
由公式(3—35),零件承受双向应力时的计算安全系数
41.237
.344.337.344.32
2
2
2
=+?=
+=
τ
στσS S S S S ca
3-23答: 由式(3-44),可靠性系数β为
5.130405256002
22
2
=+-=
+-=
s
r s r σσμμβ
由附表3-12查得对应的可靠度R =φ(1.5)=0.93319
第四章 摩擦、磨损及润滑概述
4-1(略) 4-2答:
膜厚比λ是指两滑动表面间的最小公称油膜厚度与两表面轮廓的均方根偏差的比值,边界摩擦状态时λ≤1,流体摩擦状态时λ>3,混合摩擦状态时1≤λ≤3。
4-3(略) 4-4答:
润滑剂的极性分子吸附在金属表面上形成的分子膜称为边界膜。边界膜按其形成机理的不同分为吸附膜和反应膜,吸附膜是由润滑剂的极性分子力(或分子的化学键和力)吸附于金属表面形成的膜,反应膜是由润滑剂中的元素与金属起化学反应形成的薄膜。
在润滑剂中加入适量的油性添加剂或极压添加剂,都能提高边界膜强度。 4-5答:
零件的磨损过程大致分为三个阶段,即磨合阶段、稳定磨损阶段以及剧烈磨损阶段。
磨合阶段使接触轮廓峰压碎或塑性变形,形成稳定的最佳粗糙面。磨合是磨损的不稳定阶段,在零件的整个工作时间内所占比率很小。稳定磨损阶段磨损缓慢,这一阶段的长短代表了零件使用寿命的长短。剧烈磨损阶段零件的运动副间隙增大,动载荷增大,噪声和振动增大,需更换零件。
4-6答:
根据磨损机理的不同,磨损分为粘附磨损,磨粒磨损,疲劳磨损,冲蚀磨损,腐蚀磨损和微动磨损等,主要特点略。
4-7答:
润滑油的粘度即为润滑油的流动阻力。润滑油的粘性定律:在液体中任何点处的切应力均与该处流体的速度梯度成正比(即y u ?=ητ- )。
在摩擦学中,把凡是服从粘性定律的流体都称为牛顿液体。 4-8答:
粘度通常分为以下几种:动力粘度、运动粘度、条件粘度。 按国际单位制,动力粘度的单位为Pa ·s (帕·秒),运动粘度的单位为m 2/s ,在我国条件粘度的单位为E t (恩氏度)。运动粘度νt 与条件粘度ηE 的换算关系见式(4-5);动力粘度η与运动粘度νt 的关系见式(4-4)。
4-9答:
润滑油的主要性能指标有:粘度,润滑性,极压性,闪点,凝点,氧化稳定性。润滑脂的主要性能指标有:锥入度(稠度),滴点。
4-10答:
在润滑油和润滑脂中加入添加剂的作用如下:
1) 提高润滑油的油性、极压性和在极端工作条件下更有效工作的能力。 2) 推迟润滑剂的老化变质,延长润滑剂的正常使用寿命。
3) 改善润滑剂的物理性能,例如降低凝点,消除泡沫,提高粘度,改善其粘-温特性等。 4-11答:
流体动力润滑是利用摩擦面间的相对运动而自动形成承载油膜的润滑。
流体静力润滑是从外部将加压的油送入摩擦面间,强迫形成承载油膜的润滑。 流体静力润滑的承载能力不依赖于流体粘度,故能用低粘度的润滑油,使摩擦副既有高的承载能力,又有低的摩擦力矩。流体静力润滑能在各种转速情况下建立稳定的承载油膜。
4-12答:
流体动力润滑通常研究的是低副接触零件之间的润滑问题。弹性流体动力润滑是研究在相互滚动(或伴有滑动的滚动)条件下,两弹性体之间的润滑问题。
流体动力润滑把零件摩擦表面视为刚体,并认为润滑剂的粘度不随压力而改变。弹性流体动力润滑考虑到零件摩擦表面的弹性变形对润滑的影响,并考虑到润滑剂的粘度随压力变化对润滑的影响。
第五章螺纹连接和螺旋传动
5—1 大径;中径;小径;5—2 (3);(1);(1);(3);
5—3 (2);5—4 90 ;螺纹根部;5—5 (3);5—6 (4);
5-7答:
常用螺纹有普通螺纹、管螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹和锯齿形螺纹等。前两种螺纹主要用于连接,后三种螺纹主要用于传动。
对连接螺纹的要求是自锁性好,有足够的连接强度;对传动螺纹的要求是传动精度高,效率高,以及具有足够的强度和耐磨性。
5-8答:
螺纹的余留长度越长,则螺栓杆的刚度
C越低,这对提高螺栓连接的疲劳强度有利。因此,承受
b
变载荷和冲击载荷的螺栓连接,要求有较长的余留长度。
5-9(略)
5-10答:
普通螺栓连接的主要失效形式是螺栓杆螺纹部分断裂,设计准则是保证螺栓的静力拉伸强度或疲劳拉伸强度。
铰制孔用螺栓连接的主要失效形式是螺栓杆和孔壁被压溃或螺栓杆被剪断,设计准则是保证连接的挤压强度和螺栓的剪切强度。
5-11答:
螺栓头、螺母和螺纹牙的结构尺寸是根据与螺杆的等强度条件及使用经验规定的,实践中很少发生失效,因此,通常不需要进行强度计算。
5—12 答:
普通紧螺栓连接所受轴向工作载荷为脉动循环时,螺栓上的总载荷为不变号的不对称循环变载荷,
r。
=
1
0< 5-13答: 螺栓的性能等级为8.8级,与其相配的螺母的性能等级为8级(大直径时为9级),性能等级小数点前的数字代表材料抗拉强度极限的1/100(σB/100),小数点后面的数字代表材料的屈服极限与抗拉强度极限之比值的10倍(10σS/σB)。 5-14答: 在不控制预紧力的情况下,螺栓连接的安全系数与螺栓直径有关,螺栓直径越小,则安全系数取得越大。这是因为扳手的长度随螺栓直径减小而线性减短,而螺栓的承载能力随螺栓直径减小而平方性降低,因此,用扳手拧紧螺栓时,螺栓直径越细越易过拧紧,造成螺栓过载断裂。所以小直径的螺栓应取较大的安全系数。 5-15答: 降低螺栓的刚度或增大被连接件的刚度,将会提高螺栓连接的疲劳强度,降低连接的紧密性;反之则降低螺栓连接的疲劳强度,提高连接的紧密性。 5-16答: 降低螺栓的刚度,提高被连接件的刚度和提高预紧力,其受力变形线图参见教材图5-28c 。 5-17答: 在螺纹连接中,约有1/3的载荷集中在第一圈上,第八圈以后的螺纹牙几乎不承受载荷。因此采用螺纹牙圈数过多的加厚螺母,并不能提高螺纹连接的强度。 采用悬置螺母,环槽螺母,内斜螺母以及钢丝螺套,可以使各圈螺纹牙上的载荷分布趋于均匀。 5-18答: 滑动螺旋的主要失效形式是螺纹磨损,滑动螺旋的基本尺寸为螺杆直径和螺母高度,通常是根据耐磨性条件确定的。 5-19(略) 5—20 答: 1.公式中螺栓数8=z 错误,应当取4=z 。 2.螺纹由mm 7.91≥d 圆整为mm 10=d 错误,应当根据小径mm 7.91≥d ,由螺纹标准中查取螺纹大径d 。 5—21解: 6.8级螺栓的屈服极限σs =480MPa ,许用应力[σ]=σs /s =480/3=160MPa 。 由式(5-28),螺栓上的预紧力 98724 3.1106.1016043.12 2 10=???=?≤π][d F πσ N 由式(5-9),最大横向力 32912.1122.098720=???=≤s K fzi F F N 5—22(略) 5—23 解: 1.计算单个螺栓的工作剪力 N 2423130 410630223=???==zD T F 2.确定许用应力 联轴器的材料为铸铁HT200,MPa 200=B σ,设联轴器工作时受变载荷,查表5-10,取3=p S 。螺栓的性能等级为8.8级,MPa 640=s σ,查表5-10,取5=τS ,许用应力 MPa 7.663200][===p B p S σσ ; MPa 1285 640 ][===τστS s 3.验算连接强度 查手册,铰制孔用螺栓GB/T 27-88 M12×60,光杆部分的直径mm 130=d ,光杆部分的长度为60-22=38mm ,因此连接处的最小挤压高度mm 18min =L ,由公式(5-35),接合面的挤压应力 ][MPa 35.1018 132423 min 0p p L d F σσ<=?== 由公式(5-36),螺栓杆的剪切应力 ][MPa 25.181******** 20τππτ<=??==d F 满足强度条件。 5—24 解: 采用橡胶垫片密封,螺栓的相对刚度 9.0=+m b b C C C ,由公式(5-32) ,螺栓的总拉力 N 240010009.0150002=?+=++ =F C C C F F m b b 由公式(5-29),残余预紧力 N 14001000240021=-=-=F F F 5—25 解: 1.计算方案一中螺栓的受力 螺栓组受到剪力F 和转矩)(FL T T =,设剪力F 分在各螺栓上的力为i F ,转矩T 分在各螺栓上的力为j F ,则i F 和j F 分别为 F F i 31= ; F F a FL F j 2 5 6023002=?== 由图a 可知,螺栓3受力最大,所受力 F F F F F F F j i 83.26 17 25313==+= += 2.计算方案二中螺栓的受力 螺栓上的F F i 31= ,F F j 2 5 =,由图b 可知,螺栓1和3受力最大,所受力 F F F F F F F j i 52.2)2 5 ()31(222231=+=+== 3.计算方案三中螺栓的受力 F F i 31= ; F F a FL F j 3 5 6033003=?== 由图c 可知,螺栓2受力最大,所受力 F F F F F F F F F F j i j i 96.1150cos )3 5 )(31(2)35()31(150cos 222222=?-+=-+= 比较三个方案可以看出,方案三较好。 题解5—25图 5—26 解: 将e F 力等效转化到底板面上,可知底板受到轴向力1F ,横向力2F 和倾覆力矩M 。 1) 底板最左侧的螺栓受力最大,应验算该螺栓的拉伸强度,要求拉应力][σσ≤。 2) 应验算底板右侧边缘的最大挤压应力,要求最大挤压应力][max p P σσ≤。 3) 应验算底板左侧边缘的最小挤压应力,要求最小挤压应力0min >P σ。 4) 应验算底板在横向力作用下是否会滑移,要求摩擦力2F F f >。 题解5—26图 5—27 答: a) 参见教材图5-3b ; b )参见教材图5-3a ; c )参见教材图5-2b ,螺栓应当反装,可以增大min L ;d)参见教材图5-4;e) 参见教材图5-6;f )参见教材图5-3b ,螺钉上方空间应增大,以便装拆螺钉。改正图从略。 第六章 键、花键、无键连接和销连接 6—1 (4) ;6—2 接合面的挤压破坏 ;接合面的过度磨损 ; 6—3 (4) ;6—4 小径 ;齿形 ;6—5 (4) ; 6-6答: 薄型平键的高度约为普通平键的60%~70%,传递转矩的能力比普通平键低,常用于薄壁结构,空心轴以及一些径向尺寸受限制的场合。 6-7答: 半圆键的主要优点是加工工艺性好,装配方便,尤其适用于锥形轴端与轮毂的链接。主要缺点是轴上键槽较深,对轴的强度削弱较大。一般用于轻载静连接中。 6—8 答: 两平键相隔180°布置,对轴的削弱均匀,并且两键的挤压力对轴平衡,对轴不产生附加弯矩,受力状态好。 两楔键相隔 120~90布置。若夹角过小,则对轴的局部削弱过大;若夹角过大,则两个楔键的总承载能力下降。当夹角为180°时,两个楔键的承载能力大体上只相当于一个楔键的承载能力。因此,两个楔键间的夹角既不能过大,也不能过小。 半圆键在轴上的键槽较深,对轴的削弱较大,不宜将两个半圆键布置在轴的同一横截面上。故可将两个半圆键布置在轴的同一母线上。通常半圆键只用于传递载荷不大的场合,一般不采用两个半圆键。 6-9答: 轴上的键槽是在铣床上用端铣刀或盘铣刀加工的。轮毂上的键槽是在插床上用插刀加工的,也可以由拉刀加工,也可以在线切割机上用电火花方法加工。 6-10答: 因为动连接的失效形式为过度磨损,而磨损的速度快慢主要与压力有关。压力的大小首先应满足静强度条件,即小于许用挤压应力,然后,为了使动连接具有一定的使用寿命,特意将许用压力值定得较低。如果动连接的相对滑动表面经过淬火处理,其耐磨性得到很大的提高,可相应地提高其许用压力值。 6-11答: 静连接花键的主要失效形式是工作面被压溃,动连接花键的主要失效形式是工作面过度磨损,静连接按式(6-5)计算,动连接按式(6-6)计算。 6—12 答: 胀套串联使用时,由于各胀套的胀紧程度有所不同,因此,承受载荷时各个胀套的承载量是有区别的。所以,计算时引入额定载荷系数m 来考虑这一因素的影响。 6-13答: 销的类型和应用场合略,销连接的失效形式为销和孔壁的挤压破坏以及销的剪断。 6-14答: 定位用销的尺寸按连接结构确定,不做强度计算。连接用销的尺寸根据连接的结构特点按经验或规范确定,必要时校核其剪切强度和挤压强度。安全销的直径按过载时被剪断的条件确定。 6—15 答: 1. 键的工作长度mm 15822180=-=l 错误,应当为mm 11452/22130=--=l 。 2. 许用挤压应力MPa 110][=p σ错误,应当为MPa 40][=P 。 6—16 解: 1.确定联轴器处键的类型和尺寸 选A 型平键,根据轴径mm 70=d ,查表6-1得键的截面尺寸为:mm 20=b ,mm 12=h ,取键长mm 110=L ,键的标记为:键20×110 GB/T 1096-2003。 2.校核连接强度 联轴器的材料为铸铁,查表6-2,取MPa 55][=p σ,mm 6125.05.0=?==h k ,=-=b L l mm 9020110=-,由公式(6-1) ,挤压应力 ][MPa 9.5270 9061000 20002000p p kld T σσ<=???== 满足强度条件。 3.确定齿轮处键的类型和尺寸。 选A 型平键,根据轴径mm 90=d ,查表6-1得键的截面尺寸为:mm 25=b ,mm 14=h ,取键长mm 80=L ,键的标记为:键25×80 GB/T 1096-2003。 4.校核连接强度 齿轮和轴的材料均为钢,查表6-2,取MPa 110][=p σ,mm 7145.05.0=?==h k ,b L l -= mm 552580=-=,由公式(6-1) ,挤压应力 ][MPa 7.5790 5571000 20002000p p kld T σσ<=???== 满足强度条件。 6—17 解: 1.轴所传递的转矩 m N 5.1872/25015002/?=?==d e d F T 2.确定楔键尺寸 根据轴径mm 45=d ,查手册得钩头楔键的截面尺寸为:mm 14=b ,mm 9=h ,取键长mm 70=L ,键的标记为:键14×70 GB/T 1565-1979。 3.校验连接强度 带轮的材料为铸铁,查表6-2,取MPa 55][=p σ,取15.0=f ,mm 61970=-=-=h L l ,由公式(6-3),挤压应力 ][MPa 3.48) 4515.0614(61145.18712000)6(12000p p fd b bl T σσ<=??+???=+= 满足强度条件。 6—18 解: 1.计算普通平键连接传递的转矩 查表6-1,B 型平键的截面尺寸为:mm 28=b ,mm 16=h ,取键长mm 140=L ,mm 8165.05.0=?==h k ,mm 140==L l ,由公式(6-1) ,平键连接所允许传递的转矩 m N 57121002000 102 1408][20001?=???=≤ p kld T σ 2.计算花键连接传递的转矩 查手册,中系列矩形花键的尺寸为:141029210???=???B D d z ,mm 6.0=C ,75.0=ψ,mm 150=l , mm 972921022=+=+= d D d m ,mm 8.36.022 92 10222=?--=--=C d D h ,由公式(6-5) ,花键连接所允许传递的转矩 m N 20734100971508.31075.02000 1 ][200012?=??????=≤ p m zhld T σψ 6—19 解: 根据轴径mm 100=d ,查手册得Z2型胀套的尺寸为:mm 100=d ,mm 145=D ,单个胀套的额定转矩m kN 6.9][?=T ,额定轴向力kN 192][=a F ,Z2型胀套的标记为:Z2-100×145 GB/T 5876-86。 查表6-4,额定载荷系数8.1=m ,总额定转矩和总额定轴向力分别为 m kN 28.176.98.1][][?=?==T m T n kN 6.3451928.1][][=?==a an F m F 传递的联合作用力 ][kN 260)100 122000(100)2000( 2 222an a R F d T F F <=?+=+= 连接的承载能力足够。 6—20 答: a) 参见教材图6-1a ; b )两楔键之间的夹角为 120~90; c) 参见教材图6-5; d )轮毂无法装拆,应当改用钩头楔键,增长轴上的键槽; e)半圆键上方应有间隙; f) 参见教材图6-18b 。改正图从略。 6—21 解: 题解6—21图 第七章 铆接、焊接、胶接和过盈连接 7—1 (3) ;7—2 对接焊缝 ;角焊缝 ;同一平面内 ;不同平面内 ; 7—3 剪切 ; 拉伸 ;7—4 (4) ; 7—5 (3) ; 7-6答: 按铆缝性能的不同分为强固铆缝,强密铆缝和紧密铆缝。强固铆缝用于以铆接强度为基本要求的铆缝;强密铆缝用于不但要求具有足够的强度,而且要求保证良好的紧密性的铆缝;紧密铆缝用于仅以紧密性为基本要求的铆缝。 7-7答: 铆钉连接的破坏形式为铆钉被剪断,被铆板挤压、剪切、拉伸等破坏。校核铆钉连接时,应校核被铆件的拉伸强度条件,校核被铆件孔壁的挤压强度条件,以及校核铆钉的剪切强度条件,见教材中式(7-1)、(7-2)、(7-3)。 7-8答: 焊缝的强度与被焊件本身的强度之比,称为焊缝强度系数。对于对接焊缝,当焊缝与被焊件边线的夹角 45≤α时,焊缝的强度将不低于母板的强度。 7-9答: 当焊接结构中有角钢等构件时,因为角钢截面的形心在角钢宽度方向上是不对称的,应该采用不对称侧面焊缝,两侧焊缝的长度按式(7-5)计算。 7-10(略) 7-11(略) 7-12答: 过盈连接的装配方法有压入法和胀缩法,在过盈量相同的情况下,采用胀缩法装配的过盈连接,可减少或避免损伤配合表面,因此紧固性好。 7-13答: 过盈连接的承载能力是由连接的结构尺寸,过盈量、材料的强度以及摩擦系数、表面粗糙度、装配方法等共同决定的。 7-14答: 可主要采取以下几种措施来提高连接强度:①增大配合处的结构尺寸,从而可减小过盈量,降低连接件中的应力;②增大包容件和被包容件的厚度,可提高连接强度;③改用高强度的材料;④提高配合面的摩擦系数,从而减小过盈量。 7—15 解: 1.确定许用应力 被铆件的材料为Q235,查表7-1,取MPa 210][=σ,MPa 420][=p σ。铆钉的材料为Q215,查表7-1,取MPa 180][=τ。 2.验算被铆件的强度 被铆件上的拉伸应力可由下式简化计算。其中mm 201022=?==δd 。 ][MPa 7.16610 )203180(10200)3(3 σδσ<=??-?=-=d b F 被铆件上的挤压应力 ][MPa 9.1427 1020102003p p z d F σδσ<=???== 满足强度条件。 1.验算铆钉的剪切强度 ] [MPa 9.907 20102004423 2τππτ<=????= = z d F 满足强度条件。 7—16 解: 1.确定许用应力 被焊件的材料为Q235,采用普通方法检查焊缝质量,查表7-3,取MPa 180][='σ,MPa 140][='τ。 2.校核焊缝强度 对接焊缝和搭接焊缝所能承受的载荷分别为 N 36720018012170][1=??='≤σδb F N 9408014012807.0][7.012=???='≤τδb F 焊缝所能承受的总载荷 kN 461N 4612809408036720021≈=+=+=F F F ∑ 焊缝所受到的工作载荷∑F F <=kN 400,满足强度条件。 7—17 解: 1.计算最小过盈量min ? 过盈连接的配合为H7/s6,查手册得孔公差为046.00250+Φ。轴公差为169.0140.0250++Φ,最小有效过盈量 m 9446140min μδ=-=。查表7-6,表面粗糙度m 8.0μ=a R 对应于m R z μ2.3=。由公式(7-12),采用压 入法和胀缩法装配得到的最小过盈量分别为 压入法: m 9.88)2.32.3(8.094 ) (8.0221min min min μδμδ?=+?-=+-=-=z z R R 胀缩法: m 94min min μδ?== 2.计算配合面间的最小径向压力min p 包容件的材料为铸锡磷青铜,查得MPa 1013.152?=E ,35.02=μ。被包容件的材料为铸钢,查得 MPa 10251?=E ,3.01=μ。两者的刚度系数分别为 49.53.0210 2502102502 2 2212 12 2121=--+= --+= μd d d d c 21.935.02502802502802 22222 222222=+-+= +-+= μd d d d c 由公式(7-11),采用两种方法装配,配合面间的最小径向压力分别为 压入法: MPa 26.310 )10 13.121.910 249.5( 2509.8810)(3 5 5 3 2 211min min =??+ ??=?+=E c E c d p ? 胀缩法: MPa 45.310 )10 13.121.910 249.5( 250943 5 5 min =??+ ??= p 3.计算允许传递的最大转矩T 由公式(7-9),两种装配方法允许传递的最大转矩分别为 压入法: m N 19202 1 .06025026.3222min ?=????=≤ππlf d P T 胀缩法: m N 20322 1 .06025045.32?=????≤πT 7—18(略) 7—19 解: 1.计算切向键连接传递的转矩 根据轴径mm 100=d ,查手册得普通切向键的尺寸为:mm 9=t ,取mm 7.0=c , 15.0=f ,mm 150=l ,由公式(6-4)普通切向键连接所允许传递的转矩 m N 6536 100)7.09(150100)45.015.05.0(1000 1 ])[()45.05.0(1000 1 1?=?-???+??=-+≤ p c t dl f T σ 2.计算渐开线花键连接传递的转矩 渐开线花键的参数为:19=z ,mm 5==m h ,mm 150=l ,mm 95195=?==mz d m ,取75.0=ψ。由公式(6-5),渐开线花键连接所允许传递的转矩 m N 507661009515051975.020001 ][200012?=??????=≤ p m zhld T σψ 3.计算Z2型胀套连接传递的转矩 根据轴径mm 100=d ,查手册得Z2型胀套的额定转矩m kN 6.9][?=T ,查表6-4,两个Z2型胀套串联使用时的额定载荷系数8.1=m ,总额定转矩 m N 17280106.98.1][][3?=??==T m T n 7—20 解: 1.计算螺栓连接传递的转矩 螺栓的性能等级为8.8级,查表5-8,MPa 640=s σ。按螺栓连接受静载荷,不控制预紧力,查表5-10,取5=s ,则许用应力MPa 1285/640/][===s s σσ。查手册,M8螺栓mm 647.61=d ,由公式(5-28),螺栓连接的预紧力 N 7.34164 3.1128 647.64 3.1][2210=???= ?≤ πσπd F 取15.0=f ,2.1=s K ,由公式(5-10),螺栓连接所允许传递的转矩 m N 9.76mm N 768762 2.190 415.07.34162/0010?≈?=????= = ≤ ∑=s s z i i K fzD F K r f F T 2.计算平键连接传递的转矩 根据轴径mm 30=d ,查表6-1,得A 型平键的尺寸为:mm 8=b ,mm 7=h ,取mm 50=L , mm 42850=-=-=b L l ,mm 5.375.05.0=?==h k ,按键连接受静载荷,联轴器材料为铸铁,查表6-2, 取MPa 75][=p σ,由公式(6-1),平键连接所允许传递的转矩 m N 16575200030425.3][2000?=???=≤p kld T σ 由以上的计算结果可知,此联轴器允许传递的最大静转矩m N 9.76?=T 。 3 凸轮机构 1.【答】 根据形状,可分为盘形凸轮、移动凸轮和圆柱凸轮三类。 基本组成部分有凸轮、从动件和机架三个部分。 凸轮与从动件之间的接触可以通过弹簧力、重力或凹槽来实现。 2.【答】 从动件采用等速运动规律时,运动开始时,速度由零突变为一常数,运动终止时,速度由常数突变为零,因此从动件加速度及惯性力在理论上为无穷大(由于材料有弹性变形,实际上不可能达到无穷大),使机构受到强烈的冲击。这种由于惯性力无穷大突变而引起的冲击,称为刚性冲击。 从动件运动时加速度出现有限值的突然变化,产生惯性力的突变,但突变是有限的,其引起的冲击也是有限的,这种由于加速度发生有限值突变而引起的冲击称为柔性冲击。等加速等减速运动规律和简谐运动规律都会产生柔性冲击。 3.【答】应注意的问题有: 1)滚子半径:必须保证滚子半径小于理论轮廓外凸部分的最小曲率半径;在确保运动不失真的情况下,可以适当增大滚子半径,以减小凸轮与滚子之间的接触应力; 2)校核压力角:进行为了确保凸轮机构的运动性能,应对凸轮轮廓各处的压力角进行校核,检查其最大压力角是否超过许用值。如果最大压力角超过许用值,一般可以通过增加基圆半径或重新选择从动件运动规律; 3)合理选择基圆半径:凸轮的基圆半径应尽可能小些,以使所设计的凸轮机构可能紧凑,但基圆半径越小,凸轮推程轮廓越陡峻,压力角也越大,致使机构工作情况变坏。基圆半径过小,压力角就会超过许用值,使机构效率太低,甚至发生自锁。 4.【答】绘制滚子从动件凸轮轮廓时,按反转法绘制的尖顶从动件的凸轮轮廓曲线称为凸轮的理论轮廓。由于滚子从动件的中心真实反映了从动件的运动规律和受力状况,因此基圆半径和压力角应在理论轮廓上量取。 西南科技大学城市学院 City College of Southwest University Of Science and Technology 《模具设计》课程设计说明书 2014~2015学年第2学期 设计题目:杯形件模具设计 指导教师:武燕 专业班级:汽车1204 姓名:周飞 学号:201240262 日期: 机电工程系制 目录 第1章零件分析 ----------------------------------------- 3 1.2 零件的加工工艺方案设计---------------------------- 4 1.3 冲孔工艺方案设计---------------------------------- 4 1.4 冲裁工艺力的计算---------------------------------- 4 第2章冲模零部件的选用、设计和计算---------------------- 5 2.1 计算凸、凹模的刃口尺寸---------------------------- 5 2.2初定各主要零件的外形尺寸: ------------------------ 5 2.3标准件的选用-------------------------------------- 6模具总装配图 -------------------------------------------- 7参考文献: ---------------------------------------------- 8 第1章 零件分析 拉深件冲孔; 材料:铝合金,t=0.5mm 1.1 工件工艺分析 该零件为带凸缘拉深台阶冲孔件,底部圆角R1mm ,满足底部圆角大于材料2倍厚度的要求,具有良好的结构工艺性。外形尺寸均为标注公差,普通拉深即可满足零件的精度要求。孔径形位公差01.0=?精度要求不高。 拉深工艺分析 计算毛坯直径 确定是否添加修编余量。根据工件的相对高度3.041/12/==d h 查表4-2取修编余量5.3=?r mm 。 毛坯直径: 222144.34rd H d d D -+=,其中391=d ,mm H 12=,mm d 422=,mm r 1=. 计算得到mm D 274.58=. 确定压边圈范围:t/D*100=0.85%.查表知需要用压边圈保证凸缘起皱。 1==d P R R 大于二倍厚度不用使用整形工具。 拉深次数计算 《机械设计实验指导书》 徐双满洪建平编 王青温审 机械工程实验教学中心 2011年 2月 螺栓联接实验指导书 一.实验目的 1.掌握测试受轴向工作载荷的紧螺栓联接的受力和变形曲线(即变形协调图)。 2.掌握求联接件(螺栓)刚度C 1、被联接件刚度C 2、相对刚度C 1/C 1+C 2。 3.了解试验预紧力和相对刚度对应力幅的影响,以考察对螺栓疲劳的影响。 二.实验设备 图1—1为螺栓联接实验机结构组成示意图,手轮1相当于螺母,与螺栓杆2相连。套筒3相当于被联接件,拧紧手轮1就可将联接副预紧,并且联接件受拉力作用,被联接件受压力作用。在螺栓杆和套筒上均贴有电阻应变片,用电阻应变仪测量它们的应变来求受力和变形量。测力环4是用来间接的指示轴向工作载荷的。拧紧加载手轮(螺母)6使拉杆5产生轴向拉力,经过测力环4将轴向力作用到螺杆上。测力环上的百分表读数正比于轴向载荷的大小。 1.螺栓联接实验机的主要实验参数如下: 1).螺栓材料为45号钢,弹性模量E 1=2.06×105N/mm 2,螺栓杆直径d=10mm ,有效变形计算长度L 1=130mm 。 2).套筒材料为45号钢,弹性模量E 2=2.06×105N/mm 2,两件套筒外径分别为D=31和32,径为D 1=27.5mm ,有效变形计算长度L 2=130mm.。 2.仪器 1)YJ-26型数字电阻应变仪。 2)YJ-26型数字电阻应变仪。 3)PR10-26型预调平衡箱。 ΔF Dn λb λm λ λm ’ θn λ F θ0 D0 Q p F Q p Q 图4-3 力-变形协调图 图4-2 LBX-84型实验机结构图 1-加载手轮 2-拉杆 3-测力计百分表 4-测力环 5-套筒 6- 电阻应变片 7-螺栓 8-背紧手轮 9-予紧手轮 三.实验原理 1.力与变形协调关系 在螺栓联接中,当联接副受轴向载荷后,螺栓受拉力,产生拉伸变形;被联接件受压力,产生压缩变形,根据螺栓(联接件)和被联接件预紧力相等,可把二者的力和变形图线画在一个坐标系中,如4-3所示。当联接副受工作载荷后,螺栓因受轴 向工作载荷F 作用,其拉力由预紧力Qp 增加到总拉力Q ,被联接件的压紧力Q p 减少到剩余预紧力Q ˊp ,这时,螺栓伸长变形的增量Δλ1,等于被联接件压缩变形的恢复Δλ2,即Δλ1=Δλ2=λ,也就是说变形的关系是协调的。因此,又称为变形协调图。 知道了力和变形的大小便可计算出连接副的刚度的大小,即力与变形之比Q/λ称 第三章 机械零件的强度 一、选择题 3—1 零件的截面形状一定,当截面尺寸增大时,其疲劳极限值将随之 C 。 A 增加 B 不变 C 降低 D 规律不定 3—2 在图中所示的极限应力图中,工作应力有C 1、C 2所示的两点,若加载规律为r=常数。在进行安全系数校核时,对应C 1点的极限应力点应取为 A ,对应C 2点的极限应力点应取为 B 。 A B 1 B B 2 C D 1 D D 2 3—3 同上题,若加载规律为σm =常数,则对应C 1点 的极限应力点应取为 C ,对应C 2点的极限应力点 应取为 D 。 A B 1 B B 2 C D 1 D D 2 题3—2图 3—4 在图中所示的极限应力图中,工作应力点为C ,OC 线与横坐标轴的交角θ=600 ,则该零件 所受的应力为 D 。 A 对称循环变应力 B 脉动循环变应力 C σmax 、σmin 符号(正负)相同的不对称循环变应力 D σmax 、σmin 符号(正负)不同的不对称循环变应力 3—5 某四个结构及性能相同的零件甲、乙、丙、丁,若承受最大应力的值相等,而应力循环特性r 分别为+1、-1、0、,则其中最易发生失效的零件是 B 。 A 甲 B 乙 C 丙 D 丁 3—6 某钢制零件材料的对称循环弯曲疲劳极限σ-1=300MPa ,若疲劳曲线指数m=9,应力循环基 数N 0=107,当该零件工作的实际应力循环次数N=105 时,则按有限寿命计算,对应于N 的疲劳极限σ-1N 为 C MPa 。 A 300 B 420 C D 3—7 某结构尺寸相同的零件,当采用 C 材料制造时,其有效应力集中系数最大。 A HT200 B 35号钢 C 40CrNi D 45号钢 3—8 某个40Cr 钢制成的零件,已知σB =750MPa ,σs =550MPa ,σ-1=350MPa ,ψσ=,零件危险截面处的最大工作应力量σmax =185MPa ,最小工作应力σmin =-75MPa ,疲劳强度的综合影响系数K σ=,则当循环特性r=常数时,该零件的疲劳强度安全系数S σa 为 B 。 A B 1.74 C D 3—9 对于循环基数N 0=107 的金属材料,下列公式中, A 是正确的。 A σr m N=C B σN m =C C 寿命系数m N N N k 0/ D 寿命系数k N < 3—10 已知某转轴在弯-扭复合应力状态下工作,其弯曲与扭转作用下的计算安全系数分别为 S σ=、S τ=,则该轴的实际计算安全系数为 C 。 A B 6.0 C D 3—11 在载荷和几何尺寸相同的情况下,钢制零件间的接触应力 A 铸铁零件间的接触应力。 A 大于 B 等于 C 小于 D 小于等于 3—12 两零件的材料和几何尺寸都不相同,以曲面接触受载时,两者的接触应力值 A 。 A 相等 B 不相等 C 是否相等与材料和几何尺寸有关 D 材料软的接触应力值大 3—13 两等宽的圆柱体接触,其直径d 1=2d 2,弹性模量E 1=2E 2,则其接触应力为 A 。 A σH1=σH2 B σH1=2σH2 C σH1=4σH2 D σH1=8σH2 S m σa O σ 12 带 传 动13 链 传 动14 轴15 滑 动 轴 承16 滚 动 轴 承 17 联轴器、离合器及制动器 1、【答】由公式 αα f f ec e e F F /11/1120+-= 影响带传动工作能力的因素有: (1) 预紧力:预紧力越大,工作能力越强,但应适度,以避免过大拉应力; (2) 包角:包角越大越好,一般不小于120度; (3) 摩擦系数:摩擦系数越大越好。 2、【答】由公式A c 2 υσ=可知,为避免过大的离心拉应力,带速不宜太高; 1) 由公式(12-6),带传动的圆周力 υP F 1000= 由公式(12-8),紧边拉力 υ P F F F F 10002001+=+= 因此,为避免紧边的拉应力 A F 11= σ 过大,带速不宜太低。 3、【答】 带传动中的弹性滑动是由于带松边和紧边拉力不同,导致带的弹性变形并引起带与带轮之间发生相对微小滑动产生的,是带传动固有的物理现象。弹性滑动会使带产生磨损,并且使从动轮转速小于主动轮转速。 带传动中由于工作载荷超过临界值并进一步增大时,带与带轮间将产生显著的相对滑动,这种现象称为打滑。打滑将使带的磨损加剧,从动轮转速急剧降低,甚至使传动失效,这种情况应当避免。 4、【答】带传动的主要失效形式是打滑和疲劳破坏。 带传动的设计准则是在保证带传动不打滑的条件下,具有一定的疲劳强度和寿命。 13 链 传 动 2 1、【答】链传动优点与属于摩擦传动的带传动相比,链传动无弹性滑动和打滑现象,因而能保证准确的平均传动比,传动效率较高;又因链条不需要像带那样张得很,所以作用于轴上的径向压力较小;在同样的条件下,链传动结构较为紧凑。同时链传动能在高温和低温的情况下工作。 2、【答】链传动运动中由于链条围绕在链轮上形成了正多边形,造成了运动的不均匀性,称为链传动的多边形效应。这是链传动固有的特性。 减轻链传动多边形效应的主要措施有: 1) 减小链条节距; 2) 增加链轮齿数; 3) 降低链速。 3、【答】滚子链传动的主要失效形式为: 1)链的疲劳破坏:链在工作时,周而复始地由松边到紧边不断运动着,因而它的各个元件都是在变应力作用下工作,经过一定循环次数后,链板将会出现疲劳断裂,或者套筒、滚子表面将会出现疲劳点蚀(多边形效应引起的冲击疲劳)。 2)链条铰链的磨损:链条在工作过程中,由于铰链的销轴与套筒间承受较大的压力,传动时彼此又产生相对转动,导致铰链磨损,使链条总长伸长,从而使链的松边垂度变化,增大动载荷,发生振动,引起跳齿,加大噪声以及其它破坏,如销轴因磨损削弱而断裂等。 3)链条铰链的胶合:当链轮转速高达一定数值时,链节啮入时受到的冲击能量增大,销轴和套筒间润滑油被破坏,使两者的工作表面在很高的温度和压力下直接接触,从而导致胶合。因此,胶合在一定程度上限制了链的传动的极限转速。 4)链条静力拉断:低速(6.0<υm/s )的链条过载,并超过了链条静力强度的情况下,链条就会被拉断。 14 轴 1、【答】 工作中只承受扭矩而不承受弯矩(或弯矩很小)的轴称为传动轴。只承受弯矩而不承受扭矩的轴称为心轴。既承受弯矩又承受扭矩的轴称为转轴。 自行车的前轴和后轴属于心轴,中轴属于转轴。 2、【答】轴的常用周向定位方式有:键、花键、销、紧定螺钉以及过盈配合等。 轴的常用轴向定位方式有:轴肩、套筒、轴端挡圈、轴承端盖和圆螺母等。 3、【答】轴的强度不足时,可采取:增大轴的直径;改变材料类型;增大过渡圆角半径;对轴的表面进行热处理和表面硬化加工处理;提高表面加工质量;用开卸载槽等方法降低过盈配合处的应力集中程度;改进轴的结构形状等措施。 刚度不足时只能采取增大轴径,改变轴外形等措施。 6、 第五章螺纹联接和螺旋传动 一、选择题 5—1 螺纹升角ψ增大,则联接的自锁性C,传动的效率A;牙型角 增大,则联接的自锁性A,传动的效率C。 A、提高 B、不变 C、降低 5—2在常用的螺旋传动中,传动效率最高的螺纹是 D 。 A、三角形螺纹 B、梯形螺纹 C、锯齿形螺纹 D、矩形螺纹 5—3 当两个被联接件之一太厚,不宜制成通孔,且需要经常装拆时,往往采用A 。 A、双头螺柱联接 B、螺栓联接 C、螺钉联接 D、紧定螺钉联接 5—4螺纹联接防松的根本问题在于C。 A、增加螺纹联接的轴向力 B、增加螺纹联接的横向力 C、防止螺纹副的相对转动 D、增加螺纹联接的刚度 5—5对顶螺母为A防松,开口销为B防松,串联钢丝为B防松。 A、摩擦 B、机械 C、不可拆 5—6在铰制孔用螺栓联接中,螺栓杆与孔的配合为B。 A、间隙配合 B、过渡配合 C、过盈配合 5—7在承受横向工作载荷或旋转力矩的普通紧螺栓联接中,螺栓杆C作用。 A、受剪切应力 B、受拉应力 C、受扭转切应力和拉应力 D、既可能只受切应力又可能只受拉应力 5—8受横向工作载荷的普通紧螺栓联接中,依靠A来承载。 A、接合面间的摩擦力 B、螺栓的剪切和挤压 C、螺栓的剪切和被联接件的挤压 5—9受横向工作载荷的普通紧螺栓联接中,螺栓所受的载荷为B;受横向工作载荷的铰制孔螺栓联接中,螺栓所受的载荷为A;受轴向工作载荷的普通松螺栓联接中,螺栓所受的载荷是A;受轴向工作载荷的普通紧螺栓联接中,螺栓所受的载荷是D。 A、工作载荷 B、预紧力 C、工作载荷+预紧力 D、工作载荷+残余预紧力 E、残余预紧力 5—10受轴向工作载荷的普通紧螺栓联接。假设螺栓的刚度C b与被联接件的刚度C 相等,联接的预紧力为F0,要求受载后接合面不分离,当工作载荷F等于预紧力F0 m 时,则D。 A、联接件分离,联接失效 B、被联接件即将分离,联接不可靠 C、联接可靠,但不能再继续加载 D、联接可靠,只要螺栓强度足够,工作载荷F还可增加到接近预紧力的两倍 5—11重要的螺栓联接直径不宜小于M12,这是因为C。 A、要求精度高 B、减少应力集中 C、防止拧紧时过载拧断 D、便于装配 机械设计实验指导书 目录 实验一机械零件列柜演示实验 (4) 实验二带传动分析 (6) 实验三轴系结构分析 (11) 实验四减速器结构分析 (14) 实验五滑动轴承实验 (16) 实验六机械设计课程设计列柜演示实验 (22) 实验七机械传动系统方案设计和性能测试综合实验指导书 (24) 学生实验守则 一、学生实验前应认真预习相关实验容,明确实验目的、容、步骤,对指导教师的抽查提问回答不 合要求者,须重新预习,否则不准其做实验。 二、学生在实验中,应听从指导教师及实验人员的安排,在使用精密、贵重仪器时,必须按要求操 作以确保设备的安全使用,禁止随意动用与本实验无关的仪器设备,若对实验容持有创见性的改革,实施前必须经指导人员同意后方可进行。 三、学生应认真地进行实验,严格按操作规程办事,正确记录实验数据,实验后要认真做好实验报 告,认真分析实验结果、处理实验数据。 四、严格考勤,对无故缺席实验的学生以旷课论处,不得补做;对请假的学生,须另行安排时间予 以补做。 五、实验完毕后,学生必须按规定断电、关水、关气、整理设备、清扫场地,经指导教师检查合格 后方可离开。如发现有损坏仪器设备、偷盗公物者,一经查实,须追究责任,视情节按有关规定论处。 六、实验室应保持安静,不准高声喧哗、吸烟,注意环境卫生。实验时应注意安全,节约水、电、 气,遇到事故应切断电(气)源,并向指导教师报告 实验一机械零件列柜演示实验 一、实验设备: XJ-10B型精选机械零件列柜、铅笔、橡皮、直尺等绘图工具、钢笔或圆珠笔等二、实验目的: 了解常用机械零件的构造及应用。 三、实验要求: 1.回答每一柜中一个简答题; 2.画出主动斜齿轮、主动锥齿轮、主动蜗杆的受力图。 四、实验容: 机械设计作业及解答 第3章 强度 1.某零件的材料σB MPa =1000,σS MPa =800,σ-=1400MPa ,ψσ=025.,试画出其 2)K :σσσmax =+=m a 300,σσσmin =-=-m a 100 σm MPa =100,σa MPa =200 所以K ()100200, 3)位于安全区 2. 已知塑性材料的极限应力图如下:试在图上标出:1)对称循环疲劳极限σ-1;2)屈服极限 σS ;3)脉动循环疲劳极限σ0;4)arctan φσ 。 解:如图 3. 某钢制零件,已知其许用极限应力图,且工作应力的循环特性r=0.268。 (2)自原点0作?=30α 射线交S E A ''折线于C '点(极限应力点) (3)安全系数为1.5时,即C C C 02 3 05.10==' C C '=03 2 0,直接在直线上可量得工作应力点C (4)对应于C 点的 MPa 320000max m a =''=''+=+==+C C H H HC H σ σσ 2)可能失效形式:静强度失效(塑性变形) 第5章 螺栓连接 1. 图示一铸铁吊架用两只普通螺栓固定在梁上。吊架承受的载荷F Q =10000N ,螺栓材料为5.8级,Q235,σS =400 MPa ,安装时不控制预紧力,取安全系数[]S S =4,取剩余预紧力为工作拉力的0.4倍,试确定螺栓所需最小直径。 许用拉应力[][] σσ= = =S S MPa S 400 4 100 2个螺栓,z =2,每个螺栓的工作载荷F F z = = =Q 5000 N 10000 2 剩余预紧力F 1=0.4F=0.4×5000=2000N 故得螺钉中总拉力F 2=F +F 1=5000+2000=7000N 按强度条件,螺栓小径[] mm 764.10100 7000 3.143.14)(2 c 1=???= ?πσπF d d ≥ 或 2. 如图所示的螺栓组联接,已知外载荷F =5KN ,各有关几何尺寸如图所示。试计算受力最大螺栓所受的横向工作载荷F smax 。 解:(1)将F 向螺栓组形心平移,同时得转矩T 。 T=500×F =5×103×500=2.5×106(Nmm ) 在F 作用下,各螺栓所受横向力为 F s1=12504 1053 =?= z F (N ) 在T 作用下,各螺栓所受横向力也相等,为 226 2280804105.244F +??===r T r rT s =3.5524(N ) 显然,1、2两螺栓所受的横向力最大,为 αc o s 2212221m a x s s s s s F F F F F -+= 135c o s 3.5524125023 .5524125022???-+= 6469=( N ) 3. 气缸盖联接结构如图所示,气缸内径D =250mm ,为保证气密性要求采用12个M18的螺栓,螺纹内径15.294mm 、中径16.376mm ,许用拉应力[]σ=120MPa ,取剩余预紧力为工作拉力的1.5倍,求气缸所能承受的最大压强(取计算直径d c =d 1)。 一、毕业设计(论文)依据及研究意义: 随着机器人技术在外星探索、野外考察、军事、安全等全新的领域得到日益广泛的采用,机器人技术由室内走向室外,由固定、人工的环境走向移动、非人工的环境。移动机器人已经成为机器人研究领域的一个重要分支。在军事、危险操作和服务业等许多场合得到应用,需要机器人以无线方式实时接受控制命令,以期望的速度、方向和轨迹灵活自如地移动。其中轮式机器人由于具有机构简单、活动灵活等特点尤为受到青睐。按照移动特性又可将移动机器人分为非全方位和全方位两种。而轮式移动机构的类型也很多,对于一般的轮式移动机构,都不能进行任意的定位和定向,而全方位移动机构则可以利用车轮所具有的定位和定向功能,实现可在二维平面上从当前位置向任意方向运动而不需要车体改变姿态,在某些场合有明显的优越性;如在较狭窄或拥挤的场所工作时,全方位移动机构因其回转半径为零而可以灵活自由地穿行。另外,在许多需要精确定位和高精度轨迹跟踪的时候,全方位移动机构可以对自己的位置进行细微的调整。由于全方位轮移动机构具有一般轮式移动机构无法取代的独特特性,对于研究移动机器人的自由行走具有重要意义,成为机器人移动机构的发展趋势。基于以上所述,本文从普遍应用出发,设计一种带有机械手臂的全方位运动机器人平台,该平台能够沿任何方向运动,运动灵活,机械手臂使之能够执行预定的操作。本文是机器人设计的基本环节,能够为后续关于机器人的研究提供有价值的平台参考和有用的思路。 二、国内外研究概况及发展趋势 2.1 国外全方位移动机器人的研究现状 国外很多研究机构开展了全方位移动机器人的研制工作,在车轮设计制造,机器人上轮子的配置方案,以及机器人的运动学分析等方面,进行了广泛的研究,形成了许多具有不同特色的移动机器人产品。这方面日本、美国和德国处于领先地位。八十年代初期,美国在DARPA的支持下,卡内基·梅隆大学(Carnegie Mellon university,CUM)、斯坦福(Stanford)和麻省理工(Massachusetts Institute of Technology,MIT)等院校开展了自主移动车辆的研究,NASA下属的Jet Propulsion Laboratery(JPL)也开展了这方面的研究。CMU机器人研究所研制的Navlab-1和Navlab-5系列机器人代表了室外移动机器人的发展方向。德国联邦国防大学和奔驰公司于二十世纪九十年代研制成VaMoRs-P移动机器人。其车体采用奔驰500轿车。传感器系统包括:4个小型彩色CCD摄像机,构成两 组主动式双目视觉系统;3个惯性线性加速度计和角度变化传感器。SONY公司1999年推 《机械设计基础》实验指导书 二零零九年十一月 机械设计基础实训规则及要求 一、作好实训前的准备工作 (1)按各次实训的预习要求,认真阅读实训指导复习有关理论知识,明确实 训目的,掌握实训原理,了解实训的步骤和方法。 (2)对实训中所使用的仪器、实训装置等应了解其工作原理,以及操作注意 事项。 (3)必须清楚地知道本次实训须记录的数据项目及其数据处理的方法。 二、严格遵守实训室的规章制度 (1)课程规定的时间准时进入实训室。保持实训室整洁、安静。 (2)未经许可,不得随意动用实训室内的机器、仪器等一切设备。 (3)作实训时,应严格按操作规程操作机器、仪器,如发生故障,应及时报告,不得擅自处理。 (4)实训结束后,应将所用机器、仪器擦拭干净,并恢复到正常状态。 三、认真做好实训 (1)接受教师对预习情况的抽查、质疑,仔细听教师对实训内容的讲解。 (2)实训时,要严肃认真、相互配合,仔细地按实训步骤、方法逐步进行。 (3)实训过程中,要密切注意观察实训现象,记录好全部所需数据,并交指 导老师审阅。 四、实训报告的一般要求 实训报告是对所完成的实训结果整理成书面形式的综合资料。通过实训报告的书写,培养学习者准确有效地用文字来表达实训结果。因此,要求学习者在自己动 手完成实训的基础上,用自己的语言扼要地叙述实训目的、原理、步骤和方法,所使用的设备仪器的名称与型号、数据计算、实训结果、问题讨论等内容,独立地写 出实训报告,并做到字迹端正、绘图清晰、表格简明。 目录 实验一平面机构运动简图的测绘和分析实验 (4) 实验二齿轮范成原理实验 (8) 实验三渐开线直齿圆柱齿轮的参数测量实验 (13) 实验四组合式轴系结构设计与分析实验 (19) 实验五机械传动性能综合测试实验 (32) 机械原理课程设计说明书设计题目: 学院: 班级: 组名: 组员: 指导老师: 2016年月 目录 一、机构简介 (2) 二、执行机构的选择与比较 (3) 1、方案设计提示 (3) 2、设计任务 (4) 3、机构设计方案的设计 (5) 三、方案筛选与总结 (13) 四、机构运动分析 (14) 1. 送料装置: (14) 2. 剪断机构 (15) 五、执行机构的选择与比较 (17) 六、对结果的分析与体会(每个人不同) (18) 七、参考文献 (18) 一、机构简介 剪板机(英文名 称:plate shears; guillotine shear)是用 一个刀片相对另一刀 片作往复直线运动剪 切板材的机器。是借 于运动的上刀片和固定的下刀片,采用合理的刀片间隙,对各种厚度的金属板材施加剪切力,使板材按所需要的尺寸断裂分离。剪板机属于锻压机械中的一种,主要作用就是金属加工行业。产品广泛适用于航空、轻工、冶金、化工、建筑、船舶、汽车、电力、电器、装潢等行业提供所需的专用机械和成套设备。 工作原理剪板机剪切后应能保证被剪板料剪切面的直线度和平行度要求,并尽量减少板材扭曲,以获得高质量的工件。剪板机的上刀片固定在刀架上,下刀片固定在工作台上。工作台上安装有托料球,以便于板料的在上面滑动时不被划伤。后挡料用于板料定位,位置由电机进行调节。压料缸用于压紧板料,以防止板料在剪切时移动。护栏是安全装置,以防止发生工伤事故。回程一般靠氮气,速度快,冲击小。 3、原始数据及设计要求 (1) 原材料为成卷的板料。每次输送铁板长度为L=1900或2000或2200 mm(设计时任选一种)。 (2) 每次输送铁板到达规定长度后,铁板稍停,以待剪板机构将其剪断。剪断工艺所需时间约为铁板输送周期的十五分之一。建议铁板停歇时间不超过剪断工艺时间的倍,以保证有较高的生产率。 (3) 输送机构运转应平稳,振动和冲击应尽量小(即要求输送机构从动件的加速度曲线连续无突变)。 二、执行机构的选择与比较 1、方案设计提示 将铁板作间歇送进的机构方案设计,可从下述两个方面考虑机构的选择: (1) 如何夹持和输送铁板,并使停歇时保持铁板的待剪位置; (2) 如何实现间歇送进,并能使铁板停歇时运送铁板的构件的速度和加速度曲线仍然连续,这样,送进机构的运转就比较平稳。 大致有几条途径: (1) 利用机构中运动构件暂时脱离运动链,使后续构件实现停歇; (2) 利用构件上一点在圆弧段或直线段上运动,使与之相连的构 机械设计基础实验指导书 教师:李伟 2017年3月 实验一机构展示与认知实验 一、实验目的 1. 通过实验增强对机构与机器的感性认识; 2. 通过实验了解各种常用机构的结构、类型、特点及应用。 二、实验方法及主要内容 本陈列室陈列了一套CQYG-10B机械原理展示柜,主要展示平面连杆机构、空间连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、轮系、间歇机构以及组合机构等常见机构的基本类型和应用。 通过演示机构的传动原理,增强学生对机构与机器的感性认识。通过实验指导老师的讲解与介绍,学生的观察、思考和分析,对常用机构的结构、类型、特点有一初步的了解。提高对学习机械原理课程的兴趣。 三、展示及分析 (一)机构的组成 通过对蒸气机、内燃机模型的观察,我们可以看到,机器的主要组成部分是机构。简单机器可能只包含一种机构,比较复杂的机器则可能包含多种类型的机构。可以说,机器乃是能够完成机械功或转化机械能的机构的组合。 机构是机械原理课程研究的主要对象。通过对机构的分析,我们可以发现它由构件和运动副所组成。机器中每一个独立运动的单元体称为一个构件,它可以由一个零件组成也可以由几个零件刚性地联接而组成;运动副是指两构件之间的可动联接,常用的有转动副、移动副、螺旋副、球面副和曲面副等。凡两构件通过面的接触而构成的运动副,通称为低副;凡两构件通过点或线的接触而构成的 运动副,称为高副。 (二)平面连杆机构 连杆机构是应用广泛的机构,其中又以四杆机构最为常见。平面连杆机构的主要优点以能够实现多种运动规律和运动轨迹的要求,而且结构简单、制造容易、工作可靠。 平面连杆机构分成三大类:即铰链四杆机构;单移动副机构;双移动副机构。 1. 铰链四杆机构分为:曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构,即根据两连架杆为曲柄,或摇杆来确定。 2. 单移动副机构,它是以一个移动副代替铰链四杆机构中的一个转动副演化而成的。可分为:曲柄滑块机构,曲柄摇块机构、转动导杆机构及摆动导杆机构等。 3. 双移动副机构是带有两个移动副的四杆机构,把它们倒置也可得到:曲柄移动导杆机构、双滑块机构及双转块机构。 通过平面连杆机构应用实例,我们可以归纳出平面连杆机构在生产实际中所 机械设计基础课程形成性考核作业(一) 第1章静力分析基础 1.取分离体画受力图时,__CEF__力的指向可以假定,__ABDG__力的指向不能假定。 A.光滑面约束力B.柔体约束力C.铰链约束力D.活动铰链反力E.固定端约束力F.固定端约束力偶矩G.正压力 2.列平衡方程求解平面任意力系时,坐标轴选在__B__的方向上,使投影方程简便;矩心应选在_FG_点上,使力矩方程简便。 A.与已知力垂直B.与未知力垂直C.与未知力平行D.任意 E.已知力作用点F.未知力作用点G.两未知力交点H.任意点 3.画出图示各结构中AB构件的受力图。 4.如图所示吊杆中A、B、C均为铰链连接,已知主动力F=40kN,AB=BC=2m,α=30?.求两吊杆的受力的大小。 ∑=0 Fx 又因为AB=BC α α 答:当机构的原动件数等于自由度数时,机构具有确定的运动 2.什么是运动副?什么是高副?什么是低副? 答:使两个构件直接接触并产生一定相对运动的联接,称为运动副。以点接触或线接触的运动副称为高副,以面接触的运动副称为低副。 3.计算下列机构的自由度,并指出复合铰链、局部自由度和虚约束。 (1)n =7,P L =10,P H =0 (2)n =5,P L =7,P H =0 H L P P n F --=23 H L P P n F --=23 =10273?-? =7253?-? 1= 1= C 处为复合铰链 (3)n =7,P L =10,P H =0 (4)n =7,P L =9,P H =1 H L P P n F --=23 H L P P n F --=23 =10273?-? =19273-?-? 1= 2= E 、E ’有一处为虚约束 F 为局部自由度 绪论作业: 一、单项选择题: 1.以下四种机械零件中不是通用零件的是() A.齿轮B.带轮C.蜗轮D.叶轮 二、填空题: 1.构件是机构中的运动单元体;零件是机器中的制造单元体。 2.机器的定义是:由零件组成的执行机械运动的装置。用来完成所赋予的功能,如变换或传递能量、物料或信息 三、简答题: 1.机械一般由哪四部分组成? 密封件、辅助密封件、压紧件、传动件 2.机械零件设计时有哪四个主要要求? 功能要求、可靠性要求、经济性要求、操作方便和安全要求 3.机械、机器和机构三者有何区别和联系? 1)他们都是若干人为实体的组合 2)各实体之间具有确定的相对运动 3)能用来代替人们的劳动去实现机械能与其他形式能量之间的转换或做有用的机械功。具备以上(1)(2)两个特征的成为机构。及其与机构的主要区别在于:机器具有运动和能量(而且总包含有机械能)的转换,而机构只有运动的变换。机器由机构组成,机构是机械的运动部分,机构又是有构建组成,构件时机械运动的基本单元体。 4.构件和零件有何区别和联系? 零件:组成机器的基本单元称为零件 零件是一个产品最小的组成单元,而构件可以是某个产品的某个组成部分,构件可以是一个零件,也可以由多个零件组成。 第一章作业 三:2、何谓运动链?如何使运动链成为机构? 构件通过运动服连接而成的系统成为运动链。 当运动链具备以下条件时就成为机构: 具有一个机架。 具有足够的给定运动规律的构件。这种构件成为主动件。 4 、在计算机构自由度时,什么是局部自由度?什么是复合铰链?什么是虚约束? 局部自由度使之机构中某些构件具有的并不影响其他构件运动关系的自由度。由三个或三个以上构件同时在一处用转动副连接,称此结构为复合铰链。某些情况下,机构中有些运动副引入的约束与其他运动副引入的约束相重复,此时,这些运动副对构件的约束,形式上虽然存在而实际上并不起作用,一般把这类约束成为虚约束。 6 、写出平面机构自由度计算公式,并说明式中各符号的意义 F=3n-2P5-P4;n为自由度不为零的运动构件个数;P4高副个数;P5为低副个数。 四:1.计算图1-1所示机构的自由度。(若有复合铰链、局部自由度或虚约束时请加以说明)F=3n-2P5-P4=3X5-2X6-1=2 有复合铰链和虚约束 3、计算图1-3所示机构的自由度。(若有复合铰链、局部自由度或虚约束时请加以说明)F=3n-2P5-P4=3X6-2X7-3=1 有复合铰链和虚约束 4、求图1-4所示实现直线轨迹机构的自由度(若有复合铰链、局部自由度或虚约束时请加 本文由https://www.wendangku.net/doc/1b328680.html,【中文word文档库】收集 实验一机构运动简图测绘 分析机构的组成可知,任何机构都是由许多构件通过运动副的联接而构成的。这些组成机构的构件其外形和结构往往是很复杂的,但决定机构各部分之间相对运动关系的是原动件的运动规律、运动副类型及运动副相对位置的尺寸,而不是构件的外形(高副机构的轮廓形状除外)、断面尺寸以及运动副的具体结构。因此,为了便于对现有机构进行分析或设计新机构,可以撇开构件、运动副的外形和具体构造,而只用简单的线条和符号代表构件和运动副,按比例定出各运动副的位置,以此表示机构的组成和运动情况。这种表示机构相对运动关系的简单图形称为机构运动简图。掌握机构运动简图的绘制方法是工程技术人员进行机构设计、机构分析、方案讨论和交流所必需的。 一、实验目的 1.对运动副、零件、构件及机构等概念建立实感; 2.熟悉并运用各种运动副、构件及机构的代表符号; 3.学会根据实际机械或模型的结构测绘机构运动简图; 4.验证和巩固机构自由度计算方法和机构运动是否确定的判定方法。 二、实验设备及用具 1.各种机构和机器的实物或模型 2.直尺、圆规、铅笔、橡皮、草稿纸(自备) 三、机构运动简图绘制的方法及步骤 1.了解待绘制机器或模型的结构、名称及功用,认清机械的原动件、传动系统和工作执行构件。 2.缓慢转动原动件,细心观察运动在构件间的传递情况,了解活动构件的数目。 3. 根据相连接的两构件间的接触情况和相对运动特点,判定机构中运动副种类、个数和相对位置。 在了解活动构件的数目及运动副的数目时,需注意以下两种情况: ①当两构件间的相对运动很小时,勿认为一个构件。 ②由于制造误差和使用日久,同一构件各部分之间有稍许松动时,易误认为两个构件。碰到这种情况,要仔细分析,正确判断。 3.要选择最能表示机构特征的平面为视图平面,同时,要将原动件放在一适当的位置,以使机构运动简图最为清晰。 4.在草稿纸上按规定的符号绘制机构运动简图,在绘制时,应从原动件开始,先画出运动副,再用粗实线连接属于同一构件的运动副,即得各相应的构件。原动件的运动方向用箭头标出。在绘制时,在不影响机构运动特征的前提下,允许移动各部分的相对位置,以求图形清晰。初步绘制时可按大致比例作图(称之为机构示意图)。图作完后,从原动件开始分别1、2、3……标明各构件,再用A、B、C……表明各运动副。 0 绪论 1.【答】 机器的共同特征是:(1)它们是一种人为实物的组合;(2)各部分之间形成各个运动单元,且各单元之间具有确定的相对运动;(3)在生产过程中能完成有用的机械功(如:机床的切削加工)或转换机械能(如:内燃机、电动机)。 机构的共同特征是:(1)它们是一种人为实物的组合;(2)它们各部分之间形成各个运动单元,且各单元之间具有确定的相对运动。如连杆机构、凸轮机构、齿轮机构。 机器与机构的区别是前者在生产过程中能完成有用的机械功或转换机械能。 2.【答】 构件与零件的区别是:构件是运动的单元,而零件是制造的单元。 零件的实例有:齿轮,键,轴,弹簧。 构件的实例有:连杆,齿轮、键、轴组成的装配体。 3、【答】 在各种机器中经常能用到的零件称为通用零件。如螺钉、齿轮、弹簧、链轮等。 在特定类型的机器中才能用到的零件称为专用零件。如汽轮机的叶片、内燃机的活塞、曲轴等。 1 平面机构及其自由度 1.【答】 运动副是由两构件直接接触形成的一种可动联接。 面接触的运动副称为低副,点接触或线接触的运动副称为高副。 在平面机构中低副引入2个约束,高副引入1个约束。 低副容易加工制造,并且承载能力大。 2.【答】 机构具有确定运动的条件是:机构的自由度大于0,且机构的原动件数等于机构的自由度数。 若不满足这一条件,机构会出现三种情况: (1)当机构的自由度数大于原动件数时,从动件的运动不确定; (2)当机构的自由度大于0,但小于原动件数时,会发生运动干涉而破坏构件; (3)当机构的自由度小于或等于0时,不能形成机构,是不能产生相对运动的静定或超静定刚性结构。 3.【答】 机构的自由度是指机构中各构件相对于机架所具有的独立运动数目。 计算自由度时应注意:(1)复合铰链;(2)局部自由度;(3)虚约束。 4.【a解】Array活动构件数5 n,低副数量7 = P,高副数量 = L = P,故自由度为 H - ? F ? = 3= 1 - 7 2 5 该机构无复合铰链、局部自由度和虚约束。 a) 机械设计作业集(答案) 第五章螺纹 一、简答题 1.相同公称直径的细牙螺纹和粗牙螺纹有何区别? 答普通三角螺纹的牙型角为60 0,又分为粗牙螺纹和细牙螺纹,粗牙螺纹用于—般连接,细牙螺纹在相同公称直径时,螺距小、螺纹深度浅、导程和升角也小,自锁性能好,适合用于薄壁零件和微调装置。细牙螺纹的自锁性能好,抗振动防松的能力强,但由于螺纹牙深度浅,承受较大拉力的能力比粗牙螺纹差。 2.螺栓、双头螺柱、紧定螺钉连接在应用上有何不同? 答 (1)普通螺栓连接:被连接件不太厚,螺杆带钉头,通孔不带螺纹,螺杆穿过通孔与螺母配合使用。装配后孔与杆间有间隙,并在工作中不许消失,结构简单,装拆方便,可多个装拆,应用较广。 (2)精密螺栓(铰制孔螺栓)连接:装配间无间隙,主要承受横向载荷,也可作定位用,采用基孔制配合铰制扎螺栓连接。 (3)双头螺柱连接:螺杆两端无钉头,但均有螺纹,装配时一端旋入被连接件,另一端配以螺母,适于常拆卸而被连接件之一较厚时。装拆时只需拆螺母,而不将双头螺栓从被连接件中拧出。 (4)螺钉连接:适于被连接件之一较厚( 上带螺纹孔) 、不需经常装拆、受载较小的情况。一端有螺钉头、不需螺母。 (5)紧定螺钉连接:拧入后,利用杆末端顶住另一零件表面或旋入零 件相应的缺口中以固定零件的相对位置。可传递不大的轴向力或扭矩。 3.为什么多数螺纹连接都要求拧紧?预紧的目的是什么? 答绝大多数螺纹连接在装配前都必须拧紧,使连接在承受工作载荷之前,预先受到力的作用。这个预先加的作蝴用力称为顶紧JJ 力。预紧的目的在于增强连接的紧密性和可靠性,以防止被连接件在受力后出现松动、缝隙或发生滑移。 4.连接用螺纹已经满足自锁条件,为什么在很多连接中还要采取防松措施? 答; 对于一般单线螺纹,螺旋升角小于螺旋副的当量摩擦角,本身能满足自锁条件,但是在冲击、振动或变载荷作用下,螺旋副摩擦力可能减小或瞬时消失,多次反复作用后,就可能松脱。另外,在温度大幅度变化的情况下,反复的热胀冷缩,也会造成松脱。 5.防松原理和防松装置有哪些? 答防松的根本在于防止螺旋副在受载荷时发生相对转动,防松的方法分为:摩擦防松、机械防松和破坏螺旋副关系的永久防松。具体装置如下; (1)摩擦防松:对顶螺母,弹簧垫图,自锁螺毋。 (2)机械防松:开口销与六角开槽螺母,止动垫圈,串联钢丝。 (3)破坏螺旋副关系的永久防松:铆合,冲点,涂胶粘剂。 6.为什么只受预紧力的紧螺栓连接,对螺栓的强度计算要将预紧力增大到它的1.3 倍按纯拉伸计算? 答受顶紧力的紧螺栓连接在拧紧力矩的作用下,螺栓除了要受到顶 《机械设计基础》作业答案 第一章 平面机构的自由度和速度分析 1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 自由度为: 或: 1-6 自由度为 或: 1-10 自由度为: 或: 1-11 1-13:求出题1-13图导杆机构的全部瞬心和构件1、3的角速度比。 1-14:求出题1-14图正切机构的全部瞬心。设s rad /101=ω,求构件3的速度3v 。 1-15:题1-15图所示为摩擦行星传动机构,设行星轮2与构件1、4保持纯滚动接触,试用瞬心法求轮1与轮2的角速度比21/ωω。 构件1、2的瞬心为P 12 P 24、P 14分别为构件2与构件1相对于机架的绝对瞬心 1-16:题1-16图所示曲柄滑块机构,已知:s mm l AB /100=,s mm l BC /250=, s rad /101=ω,求机构全部瞬心、滑块速度3v 和连杆角速度2ω。 在三角形ABC 中, BCA AB BC ∠= sin 45sin 0 ,52sin = ∠BCA ,5 23cos =∠BCA , 0 45 sin sin BC ABC AC =∠,mm AC 7.310≈ 1-17:题1-17图所示平底摆动从动件凸轮1为半径20=r 的圆盘,圆盘中心C 与凸轮回转中心的距离mm l AC 15=,mm l AB 90=,s rad /101=ω,求00=θ和0180=θ时,从动件角速度2ω的数值和方向。 00=θ时 方向如图中所示 当0180=θ时 方向如图中所示 第二章 平面连杆机构 2-1 试根据题2-1图所注明的尺寸判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、双曲柄机构还是双摇杆机构。 (1)双曲柄机构 (2)曲柄摇杆机构 (3)双摇杆机构 (4)双摇杆机构 2-3 画出题2-3图所示各机构的传动角和压力角。图中标注箭头的构件为原动件。 2-4 已知某曲柄摇杆机构的曲柄匀速转动,极位夹角θ为300,摇杆工作行程需时7s 。试问:(1)摇杆空回程需时几秒?(2)曲柄每分钟转数是多少? 解:(1)根据题已知条件可得: 工作行程曲柄的转角01210=? 则空回程曲柄的转角02150=? 摇杆工作行程用时7s ,则可得到空回程需时: (2)由前计算可知,曲柄每转一周需时12s ,则曲柄每分钟的转数为 2-5 设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构,如题2-5图所示,要求踏板CD 在水平位置上下各摆100,且mm l mm l AD CD 1000,500==。(1)试用图解法求曲柄AB 和连杆BC 的长度;(2)用式(2-6)和式(2-6)'计算此机构的最小传动角。 解: 以踏板为主动件,所以最小传动角为0度。 2-6 设计一曲柄摇杆机构。已知摇杆长度mm l 1003=,摆角030=ψ,摇杆的行程速比变化系数2.1=K 。(1)用图解法确定其余三杆的尺寸;(2)用式(2-6)和式(2-6)'合工大机械设计基础作业部分答案
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机械设计基础作业集
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《机械设计基础》答案.. ()()