上理机械结构设计习题答案

（3）当主轴转速分别为450r/min，160r/min， 40r/min时，各能实现扩大螺距多少倍？
转速20r/min,能扩大螺距16倍；40r/min扩大螺 距4倍，160r/min不能扩大4倍及16倍，扩大16 倍只能是最低6级转速、扩大4倍只能是次低6 级转速
（4）主传动和刀架传动中共有几个换向机构？ 他们的作用是什么？能否互相替换？
（4）溜板箱中蜗杆的转向变不变？快速电机的转向 是否可以改变？为什么？ 不变、不变
（6）指出起保护作用的装置的名称,作用和工作原理。
互锁机构 图4-15 制动器
（6）溜板箱中对开螺母操纵机构与纵向,横向进给操 纵机构之间为什么需要互锁。 为了避免损坏机床P86,在接通机动进给或快速 移动时,对开螺母不应闭合;反之,合上对开螺母 时,就不许接通机动进给和快速移动。
机械结构设计
习题答案
第一章 机械结构设计导论 1、机械结构包括那几个方面的设计？各自的设计 内容和目的如何？本课程侧重学习的是哪方面设计？ 具体要求是什么？
源自文库
机械结构设计，可分为下述三个方面：
（1）功能设计 为满足主要机械功能要求而进行的设计
（2）质量设计 兼顾各种要求和限制，提高产品的质 量和性能价格比 （3）优化设计和创新设计 用结构设计变元等方法系统 地构造优化设计解空间，用创造性设计思维方法和其 他科学方法优选和创新。
2、啮合式离合器有哪些优、缺点？应用于哪 些场合？ 由两个半离合器组成，利用两个半离 合器的齿爪相互啮合传递运动和转矩。按 其结构的不同，又可分为牙嵌式和齿轮式
优点：结构简单、紧凑，接合后不会产生 滑动，可传递较大扭矩且传动比准确
缺点：但齿爪不易在运动中啮合，一般只能 在停转或相对转速较低时接合，故操作不便 。 应用：用于要求保持严格运动关系，或速度 较低的传动链中。
六种转速
图a是由两个滑移齿轮变 速组组成的变速系统
在轴Ⅰ和轴Ⅱ之间、轴Ⅱ和轴Ⅲ之间采用了两 个三联滑移齿轮变速组，轴Ⅰ的一种转速传至 轴Ⅲ可变为9种 运动传至Ⅲ轴后， 分两条路线传给 主轴Ⅵ
18 20 20 — Ⅳ — — Ⅴ — 45 64 Ⅲ — 50 —Ⅵ 44 A — 66
18、单边拨动滑移齿轮，发生自锁时，如何消除？ 为了使滑移齿轮能顺利移动,拨动力F必须克 服滑移齿轮与轴间的摩擦阻力 附加正压力 N:在接触长度一半上按三角形分布
F Gf 2 Nf 2 FA NB 3
B——滑移齿轮长度 A——滑移齿轮中心 到拨叉拨动部位的径 向距离
联立两方程
Gf F A 1 3 f B
（3）对照主轴箱展开图，说明动力由电机传到轴1时 为什么要采用卸荷带轮？转矩是如何传到轴1的？试 画出轴1的有卸荷带轮和无卸荷带轮时的受力情况简 图。
（4）CA6140车床共有几种离合器？说明它们各自的 用途和特点。 八个离合器：M1双向多片式摩擦离合器，M2 齿轮式啮合离合器，M8:超越离合器， M3M4M5齿轮式离合器，M6M7牙嵌式离合器
能承受很小轴向力
6、何谓松弛轴承？为什么松弛轴承最多只能 一圈轴向定位？至少必须一圈轴向定位？ 在一端定位支承方式中，松弛轴承的功能 是保证轴在轴向能完全自由伸缩 松弛轴承轴向定位的原则是，在满足轴承 不承受轴向力的前提下，尽量多加轴向定 位，避免轴承游动
当滚动体和一轴承圈之间在轴向有相对移动的可能性时， 松弛轴承内外圈4个面都得轴向定位
2、分析CA6140车床结构 （1）主轴受轴向切削力作用后，如何传到箱 体上？
（2）片式摩擦离合器传递功率的大小与哪些 因素有关？如何传递转矩？怎样调整？离合 器的轴向压力是如何平衡的？工作时摩擦离 合器是否会自动松开？为什么？ P17+P78
工作原理：当压紧机构带动压紧套向左移动，将内外 摩擦片相互压紧时，则轴1的运动靠摩擦片之间的摩 擦力，通过外摩擦片传给齿轮2，将运动接通。 因靠摩擦片之间的摩擦 力传递扭矩，所以离合 器传递扭矩的大小取决 于压紧块的压紧力、摩 擦片间的摩擦系数、摩 擦片的作用半径以及摩 擦面对数。
当滚动体和任一轴承圈之间在轴向都无相对移动的可能 性时，为避免轴承游动，至少将一圈轴向定位
7、分析图6-16，图6-18，图6-21，图6-22， 图6-24，图6-25所示主轴的支承，他们是否 符合轴向静定原则？分别属于哪一种轴向支 承方式？ 一端固定-一端松弛：图6-16,图6-18,图621,图6-22 两端-调隙：图6-24,图6-25
（2）算出主轴的转速级数Z、正转最高转速n 和反转最低转速n。
转速级数Z=2*3*（1+2*2）=30 4条传动路线: u1=28/80*20/80=1/16; u2=28/80*51/50=1/4; u3=50/50*20/80=1/4; u4=50/50*51/50=1; u2=u3，所以只有3种传动比 所以：2*3*（4-1）=18 加上高速6级，总的24级 正转最高转速1400转/min，参考图5-16 反转最低转速： 900*50/36*22/58*20/80*20/80*26/58=120
①一端定位支承方式：固定-松弛支承方式
②两端定位-调隙支承方式： 将两个轴向定位约束分别安置在轴两端的支承上，它 通常由两个圆锥滚子轴承或两个角接触轴承组成
装配时用螺母或其他方法调节轴承圈， 保证所需的轴向间隙或轴向预紧 无轴向刚体位移 当轴的热膨胀比支承它的壳体热膨胀 大时，会引起附加轴向力 可调节的轴承轴向间隙→ 限制附加 轴向力
本课程侧重学习功能设计和质量设计。
具体要求：学习结构设计的基本原则，了解结构设 计的步骤和方法
2、结构设计过程的基本原则是什么？结合以往做 过的课程设计（如减速器设计等），解释设计过程 的原则。
从内到外、从重要到次要、从局部到整 体、从粗略到精细、统筹兼顾、权衡利弊、 反复检查、逐步改进。 设计基本结构草图，常常是先画工作面 草图，然后在工作面之间填材料（即着手设 计），逐步扩展设计，从局部到总体。在此 过程中，通过改变工作面的大小、方位、数 量及构件材料、表面特性、连接方式等，不 断比较各种可能的结构，选择最佳方案。
第二章 机械结构设计导论 1、离合器的作用有哪些？离合器的分类如何？ 离合器的作用是使同轴线的两轴、或 轴与该轴上的空套传动件，如齿轮、皮带轮 等，根据工作需要随时接通或分离，以实现 设备的启停、变速、换向及过载保护。
啮合式离合器 按其结构、功能的不同 摩擦式离合器
超越式离合器 安全离合器
按其操作方式的不同 ：操纵式（机械、气动、 液压、电磁操纵式）和自动离合器
③两端定位-游隙支承方式
近似于两端定位-调隙支承方式 ：将两个轴向约束分别 安置在轴两端的支承上，但其中一个支承的轴向止推件 和轴承圈(通常为外圈)之间留有一定的间隙S。
5、常用轴承中，哪些轴承可单独做固定支撑？ 哪些必须成对用作固定支承？哪些不可用作 固定支承？P67 一端定位支承方式：由于松弛轴承在轴向完 全自由，即不能承受任何轴向力，因此，固 定支承必须要能承受正反双向轴向力
A 1 会发生自锁 代入f值后，可知 B
因此设计时应保证使A满足下列条件
Gf F A 1 3 f B
A 1 B
即
AB
补充、写出传动路线表达式。P26图2-13,图2-14
传动路线表达式：
Z3 Z 1 Z3 Z 1 Z4 Ⅰ Ⅱ－ －Ⅲ Z2 Z4 Z5 Z2 Z5
（6）车径节螺纹和车公制螺纹时刀架的传动 路线有什么不同？为什么？
挂轮 螺纹 蜗杆 小 大 公制 英制
路线 M5接合 M3、M5合
（7）为了提高传动精度，车螺纹的进给运动 传动链中不应有摩擦传动件，而超越离合器 却是靠摩擦传动的，为什么可以用于进给传 动链中？ 超越离合器防止高速和低速进给发生干涉。
第三章 CA6140型卧式车床的结构分析 1、分析CA6140车床传动系统 （1）证明f2=0.5f1（f1为纵向进给量，f2为 横向进给量）。 F横=1*58/58*33/33*63/100*100/75*25/36*u基 *25/36*36/25*u倍*28/56*36/32*32/56*4/29 *40/48*48/48*59/18*5=0.355*u基*u倍 F纵=1*58/58*33/33*63/100*100/75*25/36*u基 *25/36*36/25*u倍*28/56*36/32*32/56*4/29 *40/48*28/80*Pi*2.5*12=0.71*u基*u倍 f2=0.5f1
主轴的两个换向装置：轴1正反（离合器）、轴 IX，X实现左/右旋螺纹，溜板箱换向机构M6、 M7实现进给左/右换向和横向进给前后换向。
（4）如果用光杆或丝杆既作车螺纹又作车外 圆的传动机构，有什么问题？
车螺纹用丝杆精度较高，使用少磨损也少，可 确保有较高的精度。另：光杆可以实现多种较 小进给量，因此两者均不能取而代之。
轴Ⅲ到轴Ⅵ之间的 机构看成是变速级 数为2的变速组
轴Ⅰ到轴Ⅵ之间3×3×2＝18级转速
一个变速传动系统 的变速级数等于各 变速组变速级数的 乘积 ！
第三章 典型工程结构实例 4、符合轴向静定原则的轴向支承方式有哪三 种？试简述每种支承方式的特点。P63
符合轴向静定原则的常见轴承轴向支承方式有三种
3、试述摩擦式离合器的优、缺点和使用场合？ 优点：1、靠摩擦力传递运动和扭矩，过载 时离合器接合面产生打滑，能避免损坏零件， 起到安全保护作用 2、且摩擦片的接合及分离动作是逐步完成 的，连续且平稳，无冲击，可以在运转中 进行 缺点：因摩擦片的打滑不能保证准确的传 动比，且传递的扭矩不可过大
使用场合：广泛用于需要频繁启动、制动或 速度大小及方向频繁变换的传动中。