机械设计基础 大题答案 2012

第四章 平面连杆机构

五、已知一平面四杆机构ABCD其四边长度分别为a、b、c、d试分析： 1） 简述该机构曲柄存在条件；

2） 当AB为主动件时，请标出压力角a与传动角γ及在何时会出现最小传动角γ min？ 3） AB为主动件时，该机构是否存在极位夹角θ及急回特性？ 4） 该机构在何种情况下具有死点？

答案：1)最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其他两杆的长度之和（杆长条件）；最短杆必定为机架或连架杆（最短杆条件）。

2)AB为主动件时，机构的压力角а与传动角γ见下图，当AB杆与CD杆在重叠共线时即AB杆在AB1 、AB1两位置时最小传动角γmin为γ1、γ2之中的一个；

3)因为滑块处于极限位置时，AB杆两位置的夹角θ≠0，故存在急回特性。

4)当γ=0时才存在死点，只有当CD杆为主动件时才会有γ=0，故当CD杆为主动件时从动件AB处于AB’及AB”两位置时为机构的死点位置。

C1C'γ1CγC2γ2BB\θB1AB2D 七、如图设已知四杆机构各构件的长度为a=240mm，b=600mm，c=400mm，d=500mm。试问：

1）当取杆4为机架时，是否有曲柄存在?

2）若各杆长度不变，能否以选不同杆为机架的办法获得双曲柄机构和双摇杆机构？如何获得？

3）若a、b、c三杆的长度不变，取杆4为机架，要获得曲柄摇杆机构，d的取值范围应为何值？

答案：a=240㎜，b=600㎜，c=400㎜，d=500㎜， a+ b < d +c 满足杆长条件。 1) 当杆4为机架，最段杆1为连架杆，机构有曲柄存在；

2）要使此机构成为双曲柄机构，则应取杆1为机架；要使此机构成为双摇杆机构，则应取

杆3为机架。

3）若a、b、c三杆的长度不变，取杆4为机架，要获得曲柄摇杆机构，d的取值范围应为440＜d＜760。 第六章 齿轮传动

5、图示定轴轮系钟，已知各齿轮数为z1=z2’=z3’=20，z2=z5=40，z3=80，z4=17，n1表示齿轮1的转动方向，试求轮系的传动比i15，并用箭头标出其它齿轮的转动方向。

答案：该轮系为定轴轮系, 定轴轮系传动比为：

B'i15?z2z3z4z540?80?17?40??16, 用箭头表示轮系各轮的转向，如图示。

z1z2'z3'z420?20?20?17

5题

9、图示传动装置，蜗杆为主动，通过蜗轮再传动一对直齿轮圆锥齿轮传动，从动锥齿轮转向如图所示。试求：

（1）为使II轴上所受轴向力较小，请确定蜗杆、蜗轮螺旋线的方向，并画在图上。 （2）在图上画出蜗杆、蜗轮及锥齿轮3的转向。

（3）在图上画出蜗杆传动及锥齿轮传动啮合点处的各作用力方向（用三个分力表示）。

10、如图a）所示为两级蜗杆传动组成的减速传动装置，已知蜗杆1为主动件，逆时针转动，且为右旋，要求：

（1）为使II轴上所受轴向力较小，确定蜗杆3和蜗轮4的旋向，并在图a）中画出。 （2）在图a）上画出各轴的回转方向。

（3）在图b）上画出各蜗杆、蜗轮再啮合点处的各作用力方向（用三个分力表示）。

12、图示为一蜗杆——斜齿圆柱齿轮——直齿圆锥齿轮三级传动，已知蜗杆为主动，且按图示方向转动，试在图中画出： （1）各轮转向；

（2）使II、III轴轴承所受轴向力较小时的斜齿轮轮齿的旋向； （3）各啮合点处所受诸分力Ft，Fr及Fa的方向。

第七章 带传动

1、普通B型V带传动，传递的功率P=7.5kW，带速v=10m/s，工作情况系数KA=1.2，单根V带在该工况下的许用功率，[P]=2.5kW，紧边拉力F1 是松边拉力F2 的4倍，即F1 =4F2 。求：

（1）带的根数Z；

（2）在该工况下的有效圆周力Fe，紧边拉力F1 ，松边拉力F2及初拉力F0 。 答案：(1) Z=KA*P / [P]=（1.2*7.5）/ 2.5=3.6≈4根 (2) Fe=1000*P/v=(1000*7.5/10)=750N Fe =F1 - F2 2F0=F1 +F2 F1 =4F2

F1=1000N；F2=250N；F0=625N

2、一普通V带传动，传递的功率P=8kW，带速v=12m/s，单根带的许用功率[P]=2.8kW，带传动的工况KA=1.3，带的初拉力F0 =800N，带与带轮的当量摩擦系数?v=0.5，带在小轮上的包角α1=150°。求： （1）带的根数Z；

（2）有效圆周力Fe，紧边拉力F1，松边拉力F2； （3）校验是否打滑。

答案：(1) Z=KA*P / [P]=（1.3*8）/ 2.8=3.7≈4根 （2）Fe=1000*P/v=(1000*8/12)=667N Fe =F1 - F2 2F0=F1 +F2

F1 =1133N；F2=467N （3）

Fec?2F0(eef?f?1f??1e)?2F0()1?11?f?e1? ＝919N

Fec ＞Fe ，所以该带传动不会打滑。 第十章 轴承

1、图示轴上安装一对30311轴承，轴承1、2所受径向载荷Fr1=1800N，Fr2=2000N，外加轴向力Fae=2000N（向右），载荷系数?p=1.2，工作轴转速n=1000r/min。 1）说明轴承30311代号的意义；

2）在图上标出派生轴向力Fd1，Fd2的方向，并计算出大小； 3）计算该对轴承的寿命Lh。

1．解：

① 内径为55cm，中系列，圆锥滚子轴承，正常宽度，0级公差，0组游隙 ② 附加轴向力方向如图所示，大小

Fd1?Fr1F?500N， Fd2?r2?556N 2Y2Y③ ∵Fd2?Fae?Fd1，故左边轴承被压紧，右边轴承被放松。 ∴Fa1?Fd2?Fae?2556N，Fa2?Fd2?556N。 ∵

Fa2?0.278?e，∴X2?1，Y2?0 Fr2F∵a1?1.42?e，∴X1?0.4，Y1?1.8 Fr1∴P1?fP?X1Fr1?Y1Fa1??6385N，P2?fP?X2Fr2?Y2Fa2??2400N 106?C?106?88000?∴Lh??????60n?P?60?1000?6385??103?104614h

2、图示轴上选用一对正装的圆锥滚子轴承作支承，两支承上的径向载荷Fr1=4000N，

Fr2=2000N，轴向外载荷Fae1=400N，Fae2=300N，方向如图示。已知：该轴承的基本额定动载荷C=59.8kN，轴承的判断系数e=0.375，载荷系数?p=1.2，轴承的派生轴向力Fd=Fr/(2Y)

（Y是Fa/Fr>e的轴向载荷系数），该轴的转速n=1000r/min，试计算该对轴承的寿命Lh?

Fae1Fae2Fd2Fr22、解：

Fd1Fr1

Fea?Fae1?Fae2?400?300?100N（方向为水平向右）

Fr11F?1250N，Fd2?r2?625N Fd1?2Y2Y ∵Fd2?Fae?Fd1，故左边轴承被压紧，右边轴承被放松。

∴Fa1?Fd1?1250N，Fd2?Fd1?Fae?1150N。 ∵

Fa1?0.312?e，∴X1?1，Y1?0 Fr1F∵a2?0.575?e，∴X2?0.4，Y2?1.6 Fr2∴P1?fP?X1Fr1?Y1Fa1??4800N，P2?fP?X2Fr2?Y2Fa2??3168N 106?C?106?59800?∴Lh??????60n?P?60?1000?4800??103?74710.5h

3、图示轴上选用一对反装的角接触球轴承（7207AC）作支承，两支承上的径向载荷Fr1=1000N，Fr2=1500N，轴向外载荷Fae=600N，指向如图所示。已知：该轴承的基本额定动载荷C=22.5kN，轴承的判断系数e=0.68，载荷系数?p=1.2，轴承的派生轴向力Fd=0.68Fr，轴的转速n=500r/min，试计算该对轴承的寿命Lh为多少小时？

3.解：Fd1=0.68Fr1=680N Fd2=0.68Fr2=1020N

Fd1+Fae=1280N>Fd2

所以轴承左端被压紧，右边轴承被放松。 Fa1=Fd1=680N Fa2=Fd1+Fae=1280N Fa1/Fr1=0.68=e X1=1，Y1=0 Fa2/Fr2=0.85>e X2=0.41，Y2=0.87 P1=?p(X1Fr1+Y1Fa1)=1200N P2=?p(X2Fr2+Y2Fa2)=2074N P1

？

4、如图所示，某转轴由一对7208AC轴承支承，轴上的外加轴向载荷Fae=600N，径向载荷Fre=2000N，载荷系数?p=1.2，基本额定动载荷C=59.8kN。试计算： （1）I、II轴承的当量动载荷；

（2）I、II轴承中哪一个寿命较短？为多少小时？

4、解：

Fd1Fae3aFreFd2Fr1Fr22a

①求Ⅰ、Ⅱ支承的支反力 Fr1?23Fre?800N，Fr2?Fre?1200N 55 派生轴向力：Fd1?eFr1?544N，Fd2?eFr2?816N ∵Fae?Fd1?1144N?Fd2?816N

∴Ⅰ支承为“放松”端，Ⅱ支承为“压紧”端 Fa1?Fd1?544N，Fa2?1144N ∵

Fa1F?0.68?e，a2?0.95?e Fr1Fr2 ∴P1?fP?X1Fr1?Y1Fa1??960N，P2?fP?X2Fr2?Y2Fa2??1785N ②∵P2?P1，∴Ⅱ轴承的寿命短。

106?C?106?59800???Lh1???60?1000?960??4028456 h 60n?P???1?Lh2

?310?C??60n??P26?106?59800????60?1000?1785??626668 h

????3

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