机械设计基础习题答案第5章
机械设计基础 课后习题答案 第三版 高等教育出版社课后答案(1-18章全)
机械设计基础课后习题答案第三版高等教育出版社课后答案(1-18章全)机械设计基础课后习题答案第三版高等教育出版社目录第 1 章机械设计概述??????????????????????????????????????????????????????????????????? ????????????????????????????????? 1第 2 章摩擦、磨损及润滑概述??????????????????????????????????????????????????????????????????? ????????????????? 3第 3 章平面机构的结构分析??????????????????????????????????????????????????????????????????? ????????????????????? 12第 4 章平面连杆机构??????????????????????????????????????????????????????????????????? ????????????????????????????????? 16第 5 章凸轮机构??????????????????????????????????????????????????????????????????? ??????????????????????????????????????????36第 6 章间歇运动机构??????????????????????????????????????????????????????????????????? ????????????????????????????????? 46第7 章螺纹连接与螺旋传动??????????????????????????????????????????????????????????????????? ????????????????????? 48第8 章带传动??????????????????????????????????????????????????????????????????? ??????????????????????????????????????????????60第9 章链传动??????????????????????????????????????????????????????????????????? ??????????????????????????????????????????????73第10 章齿轮传动??????????????????????????????????????????????????????????????????? ??????????????????????????????????????????80第11章蜗杆传动??????????????????????????????????????????????????????????????????? ??????????????????????????????????????????112第12 章齿轮系??????????????????????????????????????????????????????????????????? ??????????????????????????????????????????????124第13 章机械传动设计???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 131第14 章轴和轴毂连接??????????????????????????????????????????????????????????????????? ????????????????????????????????? 133第15 章轴承??????????????????????????????????????????????????????????????????? ??????????????????????????????????????????????????138第16 章其他常用零、部件??????????????????????????????????????????????????????????????????? ????????????????????????? 152第17 章机械的平衡与调速??????????????????????????????????????????????????????????????????? ????????????????????????? 156第18 章机械设计CAD 简介??????????????????????????????????????????????????????????????????? ???????????????????????163第1章机械设计概述1.1 机械设计过程通常分为哪几个阶段?各阶段的主要内容是什么?答:机械设计过程通常可分为以下几个阶段:1.产品规划主要工作是提出设计任务和明确设计要求。
陈立德版机械设计基础第4、5章课后题答案
第4章 平面连杆机构4.1 机构运动分析时的速度多边形与加速度多边形特性是什么?答:同一构件上各点的速度和加速度构成的多边形与构件原来的形状相似,且字母顺序一致。
4.2 为什么要研究机械中的摩擦?机械中的摩擦是否全是有害的?答:机械在运转时,其相邻的两构件间发生相对运动时,就必然产生摩擦力,它一方面会消耗一部分的输入功,使机械发热和降低其机械效率,另一方面又使机械磨损,影响了机械零件的强度和寿命,降低了机械工作的可靠性,因此必须要研究机械中的摩擦。
机械中的摩擦是不一定有害的,有时会利用摩擦力进行工作,如带传动和摩擦轮传动等。
4.3 何谓摩擦角?如何确定移动副中总反力的方向?答:(1)移动或具有移动趋势的物体所受的总反力与法向反力之间的夹角称为摩擦角ϕ。
(2)总反力与相对运动方向或相对运动趋势的方向成一钝角90ϕ+ ,据此来确定总反力的方向。
4.4 何谓摩擦圆?如何确定转动副中总反力的作用线?答:(1)以转轴的轴心为圆心,以0()P P rf =为半径所作的圆称为摩擦圆。
(2)总反力与摩擦圆相切,其位置取决于两构件的相对转动方向,总反力产生的摩擦力矩与相对转动的转向相反。
4.5 从机械效率的观点看,机械自锁的条件是什么?答:机械自锁的条件为0η≤。
4.6 连杆机构中的急回特性是什么含义?什么条件下机构才具有急回特性?答:(1)当曲柄等速转动时,摇杆来回摇动的速度不同,返回时速度较大。
机构的这种性质,称为机构的急回特性。
通常用行程速度变化系数K 来表示这种特性。
(2)当0θ≠时,则1K >,机构具有急回特性。
4.7 铰链四杆机构中曲柄存在的条件是什么?曲柄是否一定是最短杆?答:(1)最长杆与最短杆的长度之和小于或等于其余两杆长度之和;最短杆或相邻杆应为机架。
(2)曲柄不一定为最短杆,如双曲柄机构中,机架为最短杆。
4.8 何谓连杆机构的死点?举出避免死点和利用死点的例子。
答:(1)主动件通过连杆作用于从动件上的力恰好通过其回转中心时的位置,称为连杆机构的死点位置。
新版《机械设计基础》课后习题参考答案
机械设计基础习题参考答案机械设计基础课程组编武汉科技大学机械自动化学院第2章 平面机构的自由度和速度分析2-1画运动简图。
134522-2 图2-38所示为一简易冲床的初拟设计方案。
设计者的思路是:动力由齿轮1输入,使轴A 连续回转;而固装在轴A 上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构将使冲头4上下运动以达到冲压的目的。
试绘出其机构运动简图,分析其运动是否确定,并提出修改措施。
43512 运动产生干涉解答:原机构自由度F=3⨯3- 2 ⨯4-1 = 0,不合理 , 改为以下几种结构均可:2-3 试计算图2-42所示凸轮—连杆组合机构的自由度。
b)a)A EMDFELKJIFBCCDBA解答:a) n=7; P l =9; P h =2,F=3⨯7-2 ⨯9-2 =1 L 处存在局部自由度,D 处存在虚约束b) n=5; P l =6; P h =2,F=3⨯5-2 ⨯6-2 =1 E 、B 处存在局部自由度,F 、C 处存在虚约束 2-4 试计算图2-43所示齿轮—连杆组合机构的自由度。
BDCA(a)CDBA(b) 解答:a) n=4; P l =5; P h =1,F=3⨯4-2 ⨯5-1=1 A 处存在复合铰链b) n=6; P l =7; P h =3,F=3⨯6-2 ⨯7-3=1 B 、C 、D 处存在复合铰链2-5 先计算如图所示平面机构的自由度。
并指出图中的复合铰链、局部自由度和虚约束。
ABCDE解答: a) n=7; P l =10; P h =0,F=3⨯7-2 ⨯10 = 1C 处存在复合铰链。
b) n=7; P l =10; P h =0,F=3⨯7-2 ⨯10 = 1BDECAc) n=3; P l =3; P h =2,F=3⨯3 -2 ⨯3-2 = 1 D 处存在局部自由度。
d) n=4; P l =5; P h =1,F=3⨯4 -2 ⨯5-1 = 1A BCDEFGG'HA BDCEFGHIJe) n=6; P l=8; P h=1,F=3⨯6 -2 ⨯8-1 = 1 B处存在局部自由度,G、G'处存在虚约束。
(完整版)机械设计课后习题答案
第一章绪论(1)1-2 现代机械系统由哪些子系统组成, 各子系统具有什么功能?(2)答: 组成子系统及其功能如下:(3)驱动系统其功能是向机械提供运动和动力。
(4)传动系统其功能是将驱动系统的动力变换并传递给执行机构系统。
第二章执行系统其功能是利用机械能来改变左右对象的性质、状态、形状或位置, 或对作业对象进行检测、度量等, 按预定规律运动, 进行生产或达到其他预定要求。
第三章控制和信息处理系统其功能是控制驱动系统、传动系统、执行系统各部分协调有序地工作, 并准确可靠地完成整个机械系统功能。
第四章机械设计基础知识2-2 什么是机械零件的失效?它主要表现在哪些方面?答:(1)断裂失效主要表现在零件在受拉、压、弯、剪、扭等外载荷作用时, 由于某一危险截面的应力超过零件的强度极限发生的断裂, 如螺栓的断裂、齿轮轮齿根部的折断等。
(2)变形失效主要表现在作用在零件上的应力超过了材料的屈服极限, 零件产生塑性变形。
(3)表面损伤失效主要表现在零件表面的腐蚀、磨损和接触疲劳。
2-4 解释名词: 静载荷、变载荷、名义载荷、计算载荷、静应力、变应力、接触应力。
答: 静载荷大小、位置、方向都不变或变化缓慢的载荷。
变载荷大小、位置、方向随时间变化的载荷。
名义载荷在理想的平稳工作条件下作用在零件上的载荷。
计算载荷计算载荷就是载荷系数K和名义载荷的乘积。
静应力不随时间变化或随时间变化很小的应力。
变应力随时间变化的应力, 可以由变载荷产生, 也可由静载荷产生。
(1)2-6 机械设计中常用材料选择的基本原则是什么?(2)答:机械中材料的选择是一个比较复杂的决策问题, 其基本原则如下:①材料的使用性能应满足工作要求。
使用性能包含以下几个方面:②力学性能③物理性能④化学性能①材料的工艺性能应满足加工要求。
具体考虑以下几点:②铸造性③可锻性④焊接性⑤热处理性⑥切削加工性①力求零件生产的总成本最低。
主要考虑以下因素:②材料的相对价格③国家的资源状况④零件的总成本2-8 润滑油和润滑脂的主要质量指标有哪几项?答: 衡量润滑油的主要指标有: 粘度(动力粘度和运动粘度)、粘度指数、闪点和倾点等。
机械设计基础第5章 轮系习题解答1
45 30 34 15 15 17
12
例2:在下图所示的轮系中,已知z1=20,z2=40,
z2'=20,z3=30,z4=80,试求传动比i1H。
解: i12
n1 n2
z2 z1
40 20
2
i2H4
n2 n4
nH nH
z4 z2
80 4 20
n2 n2
n4 0
联立求解得:
i1H
解: 将轮系分解
4 13
1-2为定轴轮系 2-2’共轴
2
H
H-4-3-2’为周转轮系
2’
定轴轮系: i12=ω1/ω2 =-z2/ z1
周转轮系: iH2’4=(1- i2’H) =-z4 /z2’
连接条件: ω2=ω2’
i12 • i2’HBiblioteka 联立解得 i1H1 H
z2 (1 z4 ) 40 (1 20) 10 z1 z2 20
n1 1 991909100
nH
1010000000
n1 19091909011 1100 1 nH 1100000 1010000000 100
iH 1
1 i1H
10100000
例题5.4:如图所示的轮系中 ,已知若 z1=20, z2=40,
z2’=20, z3=30,z4=80,试求传动比i1H。
z2=25,z2'=20,z3=75,齿轮1的转速为200r/min(箭头朝
上),齿轮3的转速为50r/min,求行星架转速的nH大小和
方向。
解: i13H
n1H n3 H
n1 nH n3 nH
z2z3 z1 z2
25 75 25 30 20 8
机械设计基础(机电类第三版)习题参考答案
机械设计基础(第3版)复习题参考答案第2章平面机构运动简图及自由度2-1 答:两构件之间直接接触并能保证一定形式的相对运动的连接称为运动副。
平面高副是点或线相接触,其接触部分的压强较高,易磨损。
平面低副是面接触,受载时压强较低,磨损较轻,也便于润滑。
2-2 答:机构具有确定相对运动的条件是:机构中的原动件数等于机构的自由度数。
2-3 答:计算机构的自由度时要处理好复合铰链、局部自由度、虚约束。
2-4 答:1. 虚约束是指机构中与其它约束重复而对机构运动不起新的限制作用的约束。
2. 局部自由度是指机构中某些构件的局部运动不影响其它构件的运动,对整个机构的自由度不产生影响,这种局部运动的自由度称为局部自由度。
3. 说虚约束是不存在的约束,局部自由度是不存在的自由度是不正确的,它们都是实实在在存在的。
2-5 答:机构中常出现虚约束,是因为能够改善机构中零件的受力,运动等状况。
为使虚约束不成为有害约束,必须要保证一定的几何条件,如同轴、平行、轨迹重合、对称等。
在制造和安装过程中,要保证构件具有足够的制造和安装精度。
2-6 答:1.在分析和研究机构的运动件性时,机构运动简图是必不可少的;2. 绘制机构运动简图时,应用规定的线条和符号表示构件和运动副,按比例绘图。
具体可按教材P14步骤(1)~(4)进行。
2-7 解:运动简图如下:2-8 答:1. F=3n-2P L-P H=3×3-2×4-0=1。
该机构的自由度数为1。
2.机构的运动简图如下:2-9答:(a)1.图(a)运动简图如下图;2.F=3n-2P L-P H=3×3-2×4-0=1,该机构的自由度数为1CB4(b)1.图(b)运动简图如下图;2. F=3n-2P L-P H =3×3-2×4-0=1。
该机构的自由度数为1。
2-10 答:(a)n=9 P L=13 P H=0F=3n-2P L-P H=3×9-2×13-0=1该机构需要一个原动件。
机械设计基础黄秀琴第五章答案
机械设计基础黄秀琴第五章答案1.当机构自由度大于0吋,机构就具有确定的运动。
A:对B:错答案:【对】2.在螺纹连接中.为了增强连接处的刚性和自锁性能,需要拧紧螺母。
A:对B:错答案:【错】3.螺栓公称直径就是螺栓的最大直径。
A:对B:错答案:【错】4.对中性差的楔键连接只适用于低速传动。
A:对B:错5.若平键连接挤压强度不够,可适当增大键高和轮毂槽深来补偿。
A:对B:错答案:【对】6.齿式联轴器对连接的两轴对中性有严格要求。
()A:对B:错答案:【错】7.十字滑块联轴器会对轴与轴承产生附加载荷。
()A:对B:错答案:【错】8.阶梯轴便于安装和拆卸轴上零件。
A:对B:错9.计算得到的轴颈尺寸必须按标准系列圆整。
A:对B:错答案:【错】10.轴上零件轴向定位的目的是防止轴上零件在轴向力的作用下沿轴向窜动。
A:对B:错答案:【错】11.推力滚动轴承能够同时承受径向载荷和轴向载荷。
A:对B:错答案:【错】12.载荷大而受冲击时,宜采用滚子轴承。
A:对答案:【错】13.为了保证轮毂在阶梯轴上的轴向固定可靠,轴头的长度必须大于轮毂的长度。
A:对B:错答案:【对】14.带速越高,带的离心力越大,越不利于传动。
A:对B:错答案:【错】15.一般对连续工作的闭式蜗杆传动必须进行热平衡计算。
A:对B:错答案:【错】16.斜齿轮传动的平稳性和同时多加啮合的齿数比直齿轮高,所以斜齿轮多用于高速传动。
B:错答案:【错】17.单个齿轮既有分度圆,又有节圆。
A:对B:错答案:【对】18.旧自行车的后链轮(小链轮)比前链轮(大链轮)容易脱链。
A:对B:错答案:【错】19.在曲柄滑块机构中,当取滑块为原动件时,()死点位置。
A:有三个B:有两个C:没有D:有一个答案:【有三个没有有一个】20.普通带轮采用实心式、腹板式、孔板式和椭圆轮辐式,主要取决于()。
A:传递的功率B:带轮的基准直径C:带的线速度D:带的横截面尺寸答案:【传递的功率带的线速度带的横截面尺寸】。
机械设计基础习题解答
《机械设计基础》习题解答机械工程学院目录第0章绪论-------------------------------------------------------------------1第一章平面机构运动简图及其自由度----------------------------------2第二章平面连杆机构---------------------------------------------------------4第三章凸轮机构-------------------------------------------------------------6第四章齿轮机构------------------------------------------------------- -----8第五章轮系及其设计------------------------------------------------------19第六章间歇运动机构------------------------------------------------------26第七章机械的调速及平衡------------------------------------------------29第八章带传动---------------------------------------------------------------34第九章链传动---------------------------------------------------------------38第十章联接------------------------------------------------------------------42第十一章轴------------------------------------------------------------------46第十二章滚动轴承---------------------------------------------------------50第十三章滑动轴承-------------------------------------------------------- 56第十四章联轴器和离合器------------------------------- 59第十五章弹簧------------------------------------------62第十六章机械传动系统的设计----------------------------65第0章绪论0-1机器的特征是什么?机器和机构有何区别?[解] 1)都是许多人为实物的组合;2)实物之间具有确定的相对运动;3)能完成有用的机械功能或转换机械能。
机械设计第5-7章习题解答汇总
第5章 带传动与链传动5-1 带传动的弹性滑动是怎样产生的?能否防止?对传动有何影响?它与打滑有何不同?答:带传动的弹性滑动是由于带的弹性和拉力差而引起的带和带轮面间的局部的、微小的相对滑动,这是摩擦型带传动正常工作时的固有特性,是不可防止的。
弹性滑动导致传动效率降低、带磨损、传动比不准确。
打滑是由过载引起的带在带轮上的全面滑动,使传动失效。
打滑为非正常的工作状态,是必须防止也是可以防止的。
5-2带传动的中心距为什么要限制在一定的范围?答:带传动的中心距之所以要限制在一定的范围,是因为:1〕假设中心距过小,虽结构紧凑,但小带轮的包角太小,导致摩擦力和传动能力降低;2〕中心距过小,使带的长度过短,带的工作频率增加,降低带的疲劳强度和工作寿命;3〕中心距假设过大,不仅结构不紧凑,且皮带松边下垂,高速传动时易引起带的颤抖。
5-3.多根V 带传动时,假设发现一根已坏,应如何处置?答:多根V 带传动时,即使只发现一根已坏,也应该同时更换新的V 带,不可新旧混用。
5-4 已知一V 带传动,小带轮直径d 1d =160mm,大带轮直径d 2d =400mm ,小带轮转速n 1=960min r ,滑动率2=ε00,试求由于弹性滑动引起的大带轮的转速损失。
解: 假设无弹性滑动,大带轮的理想转速n 2应为:1122n d 960160n 384(r /min)d 400⨯=== 所以,由弹性滑动引起的大带轮的转速损失为:2n =3840.02=7.68(r /min)ε⨯5-5 为什么链传动具有运动不平稳性?答:由于链传动的多边形效应,使其瞬时速度和瞬时传动比周期性变化,从而引起动载荷,所以链传动具有运动不平稳性。
5-6 为什么链条节数常取偶数,而链轮齿数取为奇数?答: 因为假设链节数为奇数,则需要采用过渡链节,当链条受拉时,过渡链节的弯链板承受附加的弯矩作用,强度降低,所以链节数常取为偶数。
正因为链节数常为偶数,为使磨损均匀,链轮齿数一般取为奇数。
机械设计基础_孙立鹏_习题第五章轮系
第五章轮系题5-1图示轮系中,已知1轮Array如图示。
各轮齿数为:Z1=20,转向n1Z=40,Z3= 15,Z4=60,Z5=Z6= 18,2Z=1(左旋蜗杆),Z8=40,Z9 =20 。
7若n1 =1000 r/min ,齿轮9的模数m =3 mm,试求齿条10的速度v及10其移动方向(可在图中用箭头标出)。
解题分析:判定轮系类型:因在轮系运转时,所有齿轮的轴线相对于机架的位置都是固定的,但有轴线相互不平行的空间齿轮传动,故为空间定轴轮系。
确定传动比计算式:其传动比的大小仍可用式(6-1)计算,但转向只能用画解答:1.确定齿条10的速度v 10 大小∵ 320118152040186040753186428118=⨯⨯⨯⨯⨯⨯===z z z z z z z z n n i∴min /125.3min /320100018189r r i n n n ====s /mm .s /mm .n mz n d v v 82960125320360609999910=⨯⨯⨯π=π=π==2.确定齿条10移动方向根据圆柱齿轮传动、锥齿轮传动及蜗杆传动的转向关系,可定出蜗轮转向n 8为逆时针方向,齿轮9与蜗轮8同轴,n 9 = n 8,齿条10线速度v 10与9轮线速度v 9方向一致,故齿条10的移动方向应朝上(↑)题5-2 图示轮系中,已知蜗杆1的齿数为Z 2= 50 ;蜗杆2′为单头右旋蜗杆, 蜗轮3的齿数为Z 3=40;其余各轮齿 数为;Z 3′=30,Z 4 = 20 ,Z 4′ = 26 , Z 5 =18,Z 5′=28,Z 6=16,Z 7=18。
要求:(1) 分别确定蜗轮2、蜗轮3的 轮齿螺旋线方向及转向n 2、n 3 ;(2) 计算传动比i 17 ,并确定齿 轮7的转向n 7。
解题分析:判定轮系类型:因在轮系运转时,所有齿轮的轴线相对于机架的 位置都是固定的,但有轴线相互不 平行的空间齿轮传动,故为空间定 轴轮系。
机械设计基础----第5章轮系
图5-4c
三、周转轮系的传动比计算
一)基本思路
如图5-4 a、b所示。
周转轮系与定轴轮系的
根本区别在于周转轮系
中有一个转动着的行星
架,因此使行星轮既自
转又公转。如果能
图5-4 a、b
够设法使行星架固定不动,那么周转轮系就可转化成一个
假想的定轴轮系,并称其为周转轮系的转化轮系。
在周转轮系转化为转化轮系后,就可以对转化轮系应
2、5的转向相同)
∴
i17=
z2 z1
•
z3 z 2
•
z4 z3
•
z5 z4
•
z6 z5
•
z7 z6
上例中的轮4,其齿数多少不影响传动比的大小,只
起改变转向的作用,在轮系中的这种齿轮称为惰轮(过桥
齿轮)——仅影响 i 的符号,而不影响 i 的大小。
▲自学:P74例5-1。
§5—3 周转轮系及其传动比
构件的轴线可互不平行;
3、正负号——指转化轮系中轮G、K的转向关系,图上画 箭头来确定(同定轴轮系);
4、真实转速nG、nK、nH中的已知量代入公式时要带正负 号(可假定某一转向为正,则相反的转向为负),求
得的未知量的转向也依据计算结果的正负号来确定。
例:在图示的轮系中,已知z1=z2=30,z3=90。试求当构件 1、3的转速分别为 n1=10rpm,n3=10rpm (转向如图) 时,求 nH及i1H的值。
转轮系)。
图a
图b
三、轮系的传动比(Transmission ratio)
一对齿轮的传动比:是指两轮的角速度或转速之比,即 i12=ω1 /ω2= n1 /n2 = z2 /z1。
机械设计基础习题含答案
《机械设计基础课程》习题第1章机械设计基础概论1-1 试举例说明机器、机构和机械有何不同?1-2 试举例说明何谓零件、部件及标准件?1-3 机械设计过程通常分为几个阶段?各阶段的主要内容是什么?1-4 常见的零件失效形式有哪些?1-5 什么是疲劳点蚀?影响疲劳强度的主要因素有哪些?1-6 什么是磨损?分为哪些类型?1-7 什么是零件的工作能力?零件的计算准则是如何得出的?1-8 选择零件材料时,应考虑那些原则?1-9 指出下列材料牌号的含义及主要用途:Q275 、40Mn 、40Cr 、45 、ZG310-570 、QT600-3。
第2章现代设计方法简介2-1 简述三维CAD系统的特点。
2-2 试写出优化设计数学模型的一般表达式并说明其含义。
2-3 简述求解优化问题的数值迭代法的基本思想。
2-4 优化设计的一般过程是什么?2-5 机械设计中常用的优化方法有哪些?2-6 常规设计方法与可靠性设计方法有何不同?2-7 常用的可靠性尺度有那些?2-8 简述有限元法的基本原理。
2-9 机械创新设计的特点是什么?2-10 简述机械创新设计与常规设计的关系。
第3章平面机构的组成和运动简图3-1 举实例说明零件与构件之间的区别和联系。
3-2 平面机构具有确定运动的条件是什么?3-3 运动副分为哪几类?它在机构中起何作用?3-4 计算自由度时需注意那些事项?3-5 机构运动简图有何用途?怎样绘制机构运动简图?3-6 绘制图示提升式水泵机构的运动简图,并计算机构的自由度。
3-7 试绘制图示缝纫机引线机构的运动简图,并计算机构的自由度。
3-8 试绘制图示冲床刀架机构的运动简图,并计算机构的自由度。
3-9 试判断图a、b、c所示各构件系统是否为机构。
若是,判定它们的运动是否确定(图中标有箭头的构件为原动件)。
3-10 计算图a、b、c、d、e、f所示各机构的自由度,如有复合铰链、局部自由度、或虚约束请指出。
并判定它们的运动是否确定(图中标有箭头的构件为原动件)。
机械设计基础第5章 课后习题参考答案
第五章5-1 齿轮传动的最基本要求是什么?齿廓的形状符合什么条件才能满足上述要求?答: 齿轮传动最基本要求是其瞬时转速比(或传动比)要恒定不变; 如果采用的齿廓曲线能使两齿廓在任何位置啮合时,其公法线都通过中心连线上的定点P,则其任何瞬时传动比都为定值。
5-2 简单叙述齿廓啮合基本定律。
答:两齿轮转动角速度比(传动比i12)等于其中心连线O1O2被齿廓啮合点的公法线分成的两段的反比,即i12=ω1/ω2=O2N2/O1N1=O2P/O1P。
5-3 分度圆和节圆,压力角和啮合角有何区别?答: 以齿轮转动中心(O1、O2)为圆心,过节点P所作的圆称为节圆,在节点P处圆周速度相等,且节圆是在啮合传动时存在,对于单个齿轮并不存在节圆;而分度圆是人为假想的一个圆,齿轮上模数和压力角均为标准值的圆,分度圆对于单个的齿轮是存在的。
当两个标准齿轮在标准中心距间啮合时,节圆与分度圆重合。
压力角是相对分度圆而言的,指齿轮分度圆处法线与速度方向之间所夹的锐角,而啮合角是相对于节圆而言的,指节圆的公切线与啮合线N1N2之间所夹的锐角,一对标准齿轮在标准中心距间啮合传动时,其啮合角α’等于分度圆压力角α;而对非标准中心距啮合传动时,啮合角与压力角关系是:a’*cosα’=a*cosα,其中a是标准中心距,a’是实际啮合中心距。
5-5 某直齿圆柱齿轮传动的小齿轮已丢失,但已知与之相配的大齿轮为标准齿轮,其齿数Z2=52,齿顶圆直径d a2=135mm,标准安装中心距a=112.5mm。
试求丢失的小齿轮的齿数、模数、分度圆直径、齿顶圆直径,齿根圆直径。
答:由公式d a2=d2+2h a=(z2+2h a*)m,且由于是标准齿轮,齿顶高系数h a*=1代入数值,可得模数m=2.5 mm,即小齿轮模数也为2.5 mm标准中心距a=(d1+d2)/2=m(z1+z2)/2代入数值,可得小齿轮齿数Z1=38,分度圆直径d1=mz1=95mm齿顶圆直径d a1=d1+2h a=(z1+2h a*)m=(38+2*1)*2.5=100mm齿根圆直径d f1=d1-2h f=(z1-2h a*-2 c*)m=(38-2*1-2*0.25)*2.5=88.75mm5-7 当α=20o的正常齿渐开线标准齿圆柱齿轮的齿根圆和基圆相重合时,其齿数应为多少?又若齿数大于求出的数值,则基圆和齿根圆哪一个大?答: 对于正常齿渐开线标准圆柱齿轮,齿顶高系数h a*=1,顶隙系数c*=0.25齿根圆直径d f=d-2h f=(z-2h a*-2 c*)m基圆直径d b=dcosα=mzcosα联立上述两公式,可求z=41.45,取整z=42此外,d f/d b=(z-2h a*-2 c*)m/ mzcosα=(z-2.5)/zcosα由于压力角α不变,由上述公式可知,若齿数大于求出的数值,则d f/d b>1,因此齿根圆大。
朱明zhubob机械设计基础第五章挠性件传动习题答案
第五章1.带传动有哪些主要类型?各有什么特点?摩擦型带传动,依靠摩擦力使传动带运动而驱动从动轮转动。
啮合型带传动,主要靠传动带与带轮上的齿相互啮合来传递运动和动力,啮合带除保持了摩擦带传动的优点外,还具有传递功率大、传动比准确等优点,多用于如录音机、数控机床等要求传动平稳、传动精度较高的场合。
2.与平带传动相比,V带传动有何优缺点?在同样张紧力下,V带比平带传动能产生更大的摩擦力、更高的承载能力、更大的传动功率,除此以外V带传动还具有标准化程度高、传动比大、结构紧凑等优点。
3.带传动中,紧边和松边是如何产生的?怎样理解紧边和松边的拉力差即为带传动的有效拉力?带绕入主动轮一边的拉力由F0增大到F1,称为紧边,F1为紧边拉力;另一边拉力由F0减少到F2,称为松边,F2为松边拉力。
4.带的工作速度一般为5~25 m/s,带速为什么不宜过高又不宜过低?带速太高,则离心力大,带与带轮间的正压力减小,传动能力下降;带速太低,会使传递的圆周力增大,带的根数增多。
5.为什么说弹性滑动是带传动的固有特性?弹性滑动对传动有什么影响?是什么原因引起的?带是弹性带,受拉后会产生弹性变形。
造成传动比不稳定。
弹性滑动是由于拉力差引起的,只要传递圆周力,就必然会发生弹性滑动,是不可以避免的。
6.带传动的打滑是怎样产生的?打滑多发生在大轮上还是小轮上?为什么?刚开始打滑前,紧边拉力与松边拉力有什么关系?打滑是由于带传动的工作载荷超过了带与带轮之间摩擦力的极限值所引起的。
对于开式传动,由于小带轮上的包角α1小于大带轮的包角α2,所以打滑总是先发生在小带轮上。
7.一磨床的电动机和主轴箱之间采用垂直布置的普通V带传动。
电动机功率P = 7.5 kW,转速n1 = 1450 r/min,传动比i = 2.1,试设计此普通V带传动。
8.与带传动和齿轮传动相比,链传动有哪些优缺点?它主要适用何种场合?(1)链传动是啮合传动,无弹性滑动和打滑现象。
杨可桢《机械设计基础》(第6版)复习笔记及课后习题详解(含考研真题)-第5~9章【圣才出品】
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图 5-2-8
解:取其中一组作分析,齿轮 3、4 为中心轮,齿轮 2 为行星轮,构件 1 为行星架。这
里行星轮 2 是惰轮,因此它的齿数 z2 与传动比大小无关,可自由选取。可得
i3H4
n3 n4
nH nH
z4 z3
由图 5-2-8 可知 n4=0。又十字架 1 回转时挖叉却始终保持一定的方向,有 n3=0,则
二、定轴轮系及其传动比(见表 5-1-2) 表 5-1-2 定轴轮系及其传动比
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三、周转轮系及其传动比(见表 5-1-3)
表 5-1-3 周转轮系及其传动比
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四、复合轮系及其传动比 1.传动比求解思路 (1)区分基本周转轮系和定轴轮系; (2)根据各基本轮系之间的关系,联立方程式求解。
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图 5-2-5
解:由题意可得
i1H3
n1H n3H
n1 nH n3 nH
z3 z1
又因为 n3=0,故
i1H
n1 nH
1 i1H3
1
z3 z1
4
当手柄转过 90°时,转盘 H 转过的角度为 90°/4=22.5°,方向与手柄方向相同。
5-5 在图 5-2-6 所示手动葫芦中,S 为手动链轮,H 为起重链轮。已知 z1=12,z2 =28,z2′=14,z3=54,求传动比 iSH。
齿数应满足条件 z4=z3,且与 z2 无关。
2.找基本周转轮系的一般方法 (1)先找出行星轮,即找出那些几何轴线绕另一个齿轮的几何轴线转动的齿轮; (2)再找行星架,支持行星轮运动的构件就是行星架; (3)最后找中心轮,几何轴线与行星架的回转轴线相重合,且直接与行星轮相啮合的 定轴齿轮就是中心轮。 (4)区分出各个基本周转轮系以后,剩下的就是定轴轮系。
机械设计基础习题答案第5章
5-1如图所示的V带在轮槽内的三种安装情况,哪一种正确?为什么?答:第一种安装方式正确。
因为第二种安装方式,使带缠身较大的弯曲变形,带在传动中受到的弯曲应力增大,影响带的使用寿命。
第三种安装方式,使带的工作面与带轮的接触面积减小,影响带传动的传动能力。
5-2什么是有效拉力?什么是初拉力?它们之间的关系?答:紧边和松边拉力的差值为带传动中起传递转矩作用的拉力,称为有效拉力F。
为保证带传动正常工作,传动带必须以一定的张紧力紧套在带轮上,由于静止不动,带两边承受相等的拉力,称为初拉力F o。
F2F 0 f fe e 1 15-3小带轮包角对带传动有何影响?为什么只给出小带轮包角的计算公式?答:F随α的增大而增大。
增加α会使接触弧上摩擦力的总和增加,从而使F增大,提高其传动能力。
由于大带轮到包角α2大于小带轮的包角α1,打滑首先发生在小带轮,因此,只考虑小带轮的包角α1。
5-4带传动工作时,带的截面上产生哪些应力?应力沿带全长是如何分布的?最大应力在何处?答:(1)拉应力:作用于带的全长。
带的紧边σ1为,松边为σ2,σ1>σ2。
(2)弯曲应力:绕过带轮处受到弯曲应力的作用。
σb1>σb2。
(3)离心拉应力:沿带长均匀分布。
当带在紧边绕上小带轮时应力达到最大值,其值为σmax=σ1+σb1+σC5-5带传动的弹性滑动和打滑是如何产生的?它们对带传动的影响?是否可以避免?答:弹性滑动是由于带的弹性变形,只要传递圆周力,就会产生弹性滑动,不可避免。
弹性滑动引起带的传动比的变化。
打滑是由于过载引起的,能够避免。
5-6链传动的主要失效形式有哪几种?答:链板疲劳破坏;滚子和套筒的冲击疲劳破坏;链条铰链磨损;链条铰链的胶合;静力拉断。
5-7链传动为何要适当张紧?与带传动的张紧有什么区别?答:链传动中,不需要给链条初拉力。
链传动张紧的目的,是为了避免松边下垂量过大而引起啮合不良或振动现象。
带传动工作一段时间后会由于塑性变形和磨损而松弛,使初拉力减小,传动能力下降。
机械设计基础第5章 轮系习题解答2
5-1在如图所示的手摇提升装置中,已知各轮齿数为z 1=20,z 2=50,z 3=15,z 4=30,z 6=40。
试求传动比i 16并指出提升重物时手柄的转向。
题5-1图解:2001152040305053164216=⨯⨯⨯⨯==z z z z z z i 方向:从左往右看为顺时针方向。
5-3在图示某传动装置中,已知:z 1=60,z 2=48,z 2'=80,z 3=120,z 3'=60,z 4=40,蜗杆z 4'=2(右旋),蜗轮z 5=80,齿轮z 5'=65,模数m =5mm,主动轮1的转速为n 1=240/min ,转向如图所示。
试求齿条6的移动速度v 6的大小和方向。
题5-3图题5-4图解:齿条的移动方向如图所示,其轮系传动比为:322608060804012048'4'3'2154325115=⨯⨯⨯⨯⨯⨯===z z z z z z z z n n i 则齿轮5’的转速为:min /5.7322401515r i n n ===又齿轮5’分度圆直径为:mm m z d 325565'5'5=⨯==所以齿条的移动速度为:s m n d v /128.0600005.73251000605'56=⨯⨯=⨯=ππ5-4如图所示为一电动卷扬机的传动简图。
已知蜗杆1为单头右旋蜗杆,蜗轮2的齿数z 2=42,其余各轮齿数为z 2'=18,z 3=78,z 3'=18,z 4=55;卷筒5与齿轮4固联,其直径D 5=400mm ,电动机转速。
n 1=1500r/min ,试求:(1)转筒5的转速n 5的人小和重物的移动速度v 。
(2)提升重物时,电动机应该以什么方向旋转?解:1.其轮系传动比为:11.5569500518181557842'3'214324114==⨯⨯⨯⨯===z z z z z z n n i 则齿轮4的转速(即转筒5的转速)为:min /70.211.556150014145r i n n n ====所以重物的移动速度为:s m n D v /057.0600007.2400100060556=⨯⨯=⨯=ππ5-5在如图所示周转轮系中,已知各轮齿数为z 1=60,z 2=20,z 2'=20,z 3=20,z 4=20,z 5=100,试求传动比i 41。
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5-1 如图所示的V 带在轮槽内的三种安装情况,哪一种正确?为什么?答:第一种安装方式正确。
因为第二种安装方式,使带缠身较大的弯曲变形,带在传动中受到的弯曲应力增大,影响带的使用寿命。
第三种安装方式,使带的工作面与带轮的接触面积减小,影响带传动的传动能力。
5-2 什么是有效拉力?什么是初拉力?它们之间的关系?答:紧边和松边拉力的差值为带传动中起传递转矩作用的拉力,称为有效拉力F 。
为保证带传动正常工作,传动带必须以一定的张紧力紧套在带轮上,由于静止不动,带两边承受相等的拉力,称为初拉力F o 。
1120+-=ee Ff f F αα5-3 小带轮包角对带传动有何影响?为什么只给出小带轮包角的计算公式?答:F 随α的增大而增大。
增加α会使接触弧上摩擦力的总和增加,从而使F 增大,提高其传动能力。
由于大带轮到包角α2大于小带轮的包角α1,打滑首先发生在小带轮,因此,只考虑小带轮的包角α1。
5-4 带传动工作时,带的截面上产生哪些应力?应力沿带全长是如何分布的?最大应力在何处?答:(1)拉应力:作用于带的全长。
带的紧边σ1为,松边为σ2,σ1>σ2。
(2)弯曲应力:绕过带轮处受到弯曲应力的作用。
σb1>σb2。
(3)离心拉应力:沿带长均匀分布。
当带在紧边绕上小带轮时应力达到最大值,其值为 σmax =σ1+σb1+σC5-5 带传动的弹性滑动和打滑是如何产生的?它们对带传动的影响?是否可以避免? 答:弹性滑动是由于带的弹性变形,只要传递圆周力,就会产生弹性滑动,不可避免。
弹性滑动引起带的传动比的变化。
打滑是由于过载引起的,能够避免。
5-6 链传动的主要失效形式有哪几种?答:链板疲劳破坏;滚子和套筒的冲击疲劳破坏;链条铰链磨损;链条铰链的胶合;静力拉断。
5-7 链传动为何要适当张紧?与带传动的张紧有什么区别?答:链传动中,不需要给链条初拉力。
链传动张紧的目的,是为了避免松边下垂量过大而引起啮合不良或振动现象。
带传动工作一段时间后会由于塑性变形和磨损而松弛,使初拉力减小,传动能力下降。
为了保证带传动的传动能力,应定期检查初拉力的数值,发现不足必须要重新张紧。
5-8 已知:带传动传递的功率P=5 kW ,小带轮转速n 1=400 r/min ,中心距a=1500 mm ,小带轮基准直径d d1=450 mm ,d d2=650 mm ,f v =0.2,求带速V 、包角α1和有效拉力F 。
解:42.910006040045014.310006011⨯⨯⨯=⨯⋅=n d d v πm/s15004506503.571803.571800221-⨯-=-⨯-≈ad d d d α=172.36042.9510001000⨯==v P F =530.8N 5-9 普通V 带传动由电动机驱动,电机转速n 1=1450 r/min ,小带轮基准直径d d1=100mm ,大带轮基准直径d d2=280 mm ,中心距a 约为350 mm ,传动用两根A 型V 带,两班制工作,载荷平稳,试求此传动所能传递的最大功率。
解:1.确定带的基准长度 (1)初定中心距a 0=350mm (2)初算带长L 03504)280100(214.33502412)(22)100280()(222100⨯+++⨯=+++=--ad d d d a L d d d d π=1319.7mm(3)根据l 0查表5-3取L d =1250 (4)计算中心距a27.1319-125035020a a +=-+≈LL d=315.2mm2.计算小带轮包角2.3151002803.571803.57180002201-⨯-=-⨯-≈ad dd d α=147.303.计算带传动所能传递的计算功率P d因为 []()KK P P PP P Lddz ∙∆+==α111所以KK p p pLdz α)(11∆+=(1)根据A 型带,小带轮转速n 1=1450r/min ,小带轮基准直径d d1=100,查表5-5,p 1=1.32kW 。
(2)根据A 型带,小带轮转速n 1=1450r/min ,i=2.8,查表5-6,Δp 1=0.17。
(3)根据α1=147.30,查表5-7,K α=0.91。
(4)根据A 型带,L d =1250mm ,查表5-3,K L =0.93KK p p pLdz α)(11∆+==2×(1.32+0.17)0.91×0.93=2.524.计算带传动的最大功率KP AP d =,查表5-8,K A =1.2。
带入公式2.152.2d ==KP AP =2.1kW 5-10 试设计一鼓风机V 带传动。
已知电动机功率P=7.5 kW ,转速n 1=970 r/min ,从动轮转速n 2=330 r/min ,允许的传动比误差±5%,工作时有轻微冲击,两班制工作。
解:1.确定带传动的计算功率P d 查表5-8,K A = 1.3,P d = K A P=1.3×7.5=9.75(kW )2.选择带的型号根据计算功率P d 和小带轮转速查图5-12,选择B 型普通V 带。
3.确定带轮的基准直径(1)初选小带轮的基准直径 根据图5-12确定了小带轮基准直径d d1的取值范围为d d1=125~140 mm ,查表5-9,取标准值d d1=140 mm 。
(2)验算带的速度v 由公式(5-16)得)/(1.710006097014014.310006011s m v n d d =⨯⨯⨯=⨯⋅=πv 在5~25 m/s 之间,合适。
(3)计算大带轮的基准直径)(5.4111403309701212mm d nn d d d =⨯==计算结果查表5-9圆整为标准值,d d2=400 mm 。
(4)验算传动比误差 大带轮的基准直径圆整后,带传动的传动比与题目要求的传动比将产生一定的误差,应验算其误差值△i ,△i 在±5%之内就合格。
△%7.2%330970140400330970%211221+=-=-=nn d d n n d d i 合格。
4.确定中心距a 和带的基准长度L d (1)初定中心距a 00.7(d d1+ d d2)≤a 0≤2(d d1+ d d2)378≤a 0≤1080取a 0=700mm(2)初算带的基准长度L 07004)400140(214.37002412)(22140400)(222100⨯+++⨯=+++=--)(a d d d d a L d d d d π=2271.9mm(3)确定带的基准长度L d查表5-3,在表中选择与L 0最接近的数值作为带的基准长度L d 。
L d =2240mm 。
(4)计算中心距a68429.227122407002=-+=-+≈L L a da mm(5)验算小带轮包角α11203.1583.57180001201≥=-⨯-≈ad dd d α合格。
5.确定V 带的根数Z []()KK P P PP P Lddz ∙∆+==α111根据截型、小带轮转速和基准直径,查表5-5得 P 1=2.11(Kw ) 根据截型、小带轮转速和传动比查表5-6得 △P 1=0.31(Kw ) 根据小带轮包角查表5-7得 K α=0.95 根据带的基准长度查表5-3得 K L =1 带入公式得 Z=4.2 取Z=5。
6.计算初拉力F 0()V K pK F q ZVd25.2500+-=αα查表5-2得q=0.20kg/m 带入公式得 F 0=234.1N 7.计算带对轴的压力F Q)(2sin 210N Z F F Q α= =2299.2N8.带轮的结构设计(略)5-11 设计某机床用的普通V 带传动,已知电动机功率P=5.5kW ,转速n 1=1440r/min ,传动比i=1.92,要求两带轮中心距不大于800mm ,每天工作16h 。
解:1.确定带传动的计算功率P d 查表5-8,K A = 1.2,P d = K A P=1.2×5.5=6.6(kW )2.选择带的型号根据计算功率P d 和小带轮转速查图5-12,选择A 型普通V 带。
3.确定带轮的基准直径(1)初选小带轮的基准直径 根据图5-12确定了小带轮基准直径d d1的取值范围为d d1=112~140 mm ,查表5-9,取标准值d d1=140 mm 。
(2)验算带的速度v 由公式(5-16)得)/(6.10100060144014014.310006011s m v n d d =⨯⨯⨯=⨯⋅=πv 在5~25 m/s 之间,合适。
(3)计算大带轮的基准直径8.26814092.112=⨯==d dd d i mm计算结果查表5-9圆整为标准值,d d2=265mm 。
(4)验算传动比误差 大带轮的基准直径圆整后,带传动的传动比与题目要求的传动比将产生一定的误差,应验算其误差值△i ,△i 在±5%之内就合格。
△%6.1%92.114026592.1%12+=-=-=ii i dd d d合格。
4.确定中心距a 和带的基准长度L d (1)初定中心距a 0a 0≈800mm(2)初算带的基准长度L 08004)265140(214.38002412)(22140265)(222100⨯+++⨯=+++=--)(a d d d d a L d d d d π=2240.8mm(3)确定带的基准长度L d查表5-3,在表中选择与L 0最接近的数值作为带的基准长度L d 。
L d =2240mm 。
(4)计算中心距a80028.224022408002=-+=-+≈L L a da mm(5)验算小带轮包角α11201713.5718000121≥=-⨯-≈ad dd d α合格。
5.确定V 带的根数Z []()KK P P PP P Lddz ∙∆+==α111根据截型、小带轮转速和基准直径,查表5-5得 P 1=2.27(Kw ) 根据截型、小带轮转速和传动比查表5-6得 △P 1=0.15(Kw ) 根据小带轮包角查表5-7得 K α=0.98 根据带的基准长度查表5-3得 K L =1 带入公式得 Z=2.8 取Z=3。
6.计算初拉力F 0()V K pK F q ZVd25.2500+-=αα查表5-2得q=0.11kg/m 带入公式得 F 0=173.3N 7.计算带对轴的压力F Q)(2sin 210N Z F F Q α= =1036.6N8.带轮的结构设计(略)5-12 链传动的布置如图所示,小链轮为主动轮,试在图上标出其正确的转动方向。
答:5-13 设计一往复式压气机上的滚子链传动。