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(1)大径d (D ):螺纹的最大直径,在
标准中也作公称直径。
(2)中径2d (2D ):通过螺纹轴向剖
面内牙型上的沟槽和凸起宽度相等处的假
想圆柱面的直径,近似等于螺纹的平均直
径,是确定螺纹几何参数的直径。
在强度计算中常作为危险剖面的计算直径。
图7-1
图7-2
4)锯齿型螺纹两侧牙型角分别为3o和30o,3o的一侧用来承受载荷,可得到较高效率;一侧用来增加牙根强度。适用于单向受载的传动螺纹。
5)矩形螺纹牙型角为0o,适于作传动螺纹。
以上5种常见螺纹牙型如图7-2所示。
另外,螺纹可以根据需要制成左旋或右旋(通常螺纹为右旋)。
图7-3 虽说螺纹并不陌生,但为了从理论的高度来理解和研究螺纹联接,接下来我们就需要对
从图中可以看出,联接必须存在至少两个被联接件。同时具有螺栓、垫片、螺母等零件
联接实际上是和人类的发展紧密相连的。随着工业化进程的发展,随着专业化分工的出现,为了提高零件的互换性,标准化势在必行。作为各个行业都不可或缺的重要部分:联接,特别是螺纹联接、螺纹紧固件的类型、规格标准化显得更具重要性。
就目前来讲,螺纹紧固件的品种很多,但是从结构等方面来说,常用的有以下几种。
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比较大的场合,材料会发生蠕变和应力松弛,也会使摩擦力减小。在多次的作用下,就会造成
7-1解:(1)先求解该图功的比例尺。 (2 )求最大盈亏功。根据图7.5做能量指示图。将和曲线的交点标注, ,,,,,,,。将各区间所围的面积分为盈功和亏功,并标注“+”号或“-” 号,然后根据各自区间盈亏功的数值大小按比例作出能量指示图(图7.6)如下:首先自向上做 ,表示区间的盈功;其次作向下表示区间的亏功;依次类推,直到画完最后一个封闭 矢量。由图知该机械系统在区间出现最大盈亏功,其绝对值为: (3 )求飞轮的转动惯量 曲轴的平均角速度:; 系统的运转不均匀系数:; 则飞轮的转动惯量:
图7.5图7.6 7-2 图7.7 图7.8 解:(1)驱动力矩。因为给定为常数,因此为一水平直线。在一个运动循环中,驱
动力矩所作的功为,它相当于一个运动循环所作的功,即: 因此求得: (2)求最大盈亏功。根据图7.7做能量指示图。将和曲线的交点标注, ,,。将各区间所围的面积分为盈功和亏功,并标注“+”号或“-”号,然后根据各自区间盈亏 功的数值大小按比例作出能量指示图(图7.8)如下:首先自向上做,表示区间的盈功; 其次作向下表示区间的亏功;然后作向上表示区间的盈功,至此应形成一个封闭区间。 由图知该机械系统在区间出现最大盈亏功。 欲求,先求图7.7中的长度。如图将图中线1和线2延长交于点,那么在中, 相当于该三角形的中位线,可知。又在中,,因此有: ,则
根据所求数据作出能量指示图,见图7.8,可知最大盈亏功出现在段,则 。 (3)求飞轮的转动惯量和质量。 7-3解:原来安装飞轮的轴的转速为,现在电动机的转速为,则若将飞轮 安装在电动机轴上,飞轮的转动惯量为: 7-4解:(1)求安装在主轴上飞轮的转动惯量。先求最大盈亏功。因为是最大动能与最小 动能之差,依题意,在通过轧辊前系统动能达到最大,通过轧辊后系统动能达到最小,因此: 则飞轮的转动惯量: (2)求飞轮的最大转速和最小转速。
5-4 螺纹连接与螺旋传动练习题(四) 班级姓名学号 一,填空题 1、螺旋传动是由和组成。 2、螺旋传动按用途可分为螺旋、螺旋和螺旋。 3,能实现微量调节的是螺旋传动。 4,螺旋传动可以方便地反主动件的运动转变为从动件的运动。 5,普通螺旋传动是由构件和组成的简单螺旋副实现的传动。 6,常用的螺旋传动有、和滚珠螺旋传动等。 7,差动螺旋传动公式中L=N(P h1±P h2)中,“+”号表示两螺纹旋向,“-”号表示两螺纹旋向。 8,判断下列螺旋传动中移动件的移动方向 托环朝(上下)移动螺母朝(上下)移动螺母朝(左右)移动二,判断题 ()1,滚珠螺旋传动动的传动效率高,传动时运动平稳,动作灵敏。 ()2,差动螺旋传动可以产生极小的位移,因此,可方便地实现微量调节。 ()3,普通螺旋传动,从动件的直线运动(移动)方向,与螺纹的回转方向有关,但与螺纹的旋向无关。 ()4,普通螺旋传动的直线运动的距离公式为:L=N*P。 ()5,普通螺旋传动和差动螺旋传动中的运动副是低副,滚珠螺旋传动中的运动副是高副。()6,滚珠螺旋传动具有自锁性。三,单项选择题 1,普通螺旋传动机构()。 A,结构复杂B,传动效率高C,传动精度低D,承载能力强 2,能实现微量调节的是()。 A,普通螺旋传动B,差动螺旋传动C,滚珠螺旋传动D,特殊螺旋传动 3,台虎钳中螺旋传动属于() A,普通螺旋传动B,差动螺旋传动C,滚珠螺旋传动D,特殊螺旋传动 4,属于“螺杆不动、螺母回转并作直线运动”的机构是() A,螺旋压力机B,千分尺C,螺旋千斤顶D,机床工作台 5,差动螺旋传动机构中,若固定螺母与活动螺母的旋向相同,则活动螺母的移动距离公式为()A,L=N*P h B,L=N(P h1+P h2)C,L=N(P h1-P h2)D,L=N(P h1±P h2) 6,差动螺旋传动机构中,若固定螺母与活动螺母的旋向相反,则活动螺母的移动距离公式为()A,L=N*P h B,L=N(P h1+P h2)C,L=N(P h1-P h2)D,L=N(P h1±P h2) 7,滚珠螺旋传动() A,结构简单,制造要求不高B,传动效订低 C,间隙大,传动不够平稳D,目前主要用于精密传动的场合 8,台式虎钳属于() A,螺杆原地转动,螺母作直线运动B,螺杆转动并作直线 A,螺母原地转动,螺杆作直线运动B,螺母转动并作直线 9,某螺杆、螺母组成的螺旋传动,螺距P=4mm,当螺杆原地转动4周时,螺母移动距离为48mm,该螺纹的线数为()。 A,2 B,3 C,4 D,6 10,机床进给机构的螺旋传动中,采用双线螺纹,螺距为4mm,若螺杆转4周,则螺母(刀具)的位移是()A,32mm B,16mm C,8mm D,4mm 11,能将旋转运动转变为平稳而又产生很大轴向的直线运动的传动是() A,齿轮传动B,蜗杆传动C,螺旋传动D,链传动 四,多项选择题 1,普通螺旋传动机构()。 A,结构简单B,传动效率高C,传动精度高D,承载能力强 2,滚珠螺旋传动() A,结构简单,制造要求不高B,传动效率高 C,传动平稳D,目前主要用精密传动的场合 3,下列属于普通螺旋传动的有() A,台虎钳B,螺旋千斤顶C,千分尺D,铣床快动夹紧装置
机械设计基础》教案 教学内容:第十章 第一节带传动概述 授课人:工作单位:工作部门:专业方向:授课年级:学生人数:
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机械设计基础- 教案 教学进程: 教学内容教学活时间复习上一节课内容】复习键连接的重要知识点 新课讲授】 5 分钟 一、带传动的组成及传动原理 (1)组成:主动轮,传动带,从动轮 (2)传动原理:利用两轮直接接触产生的摩擦力来传递运动和动力的一种机 械传动。 (3)传动条件:两轮产生的摩擦力矩要大与从动轮的阻力矩。 二、带传动的特点 ⑴ 结构简单,使用维修方便,成本低。 ⑵ 传动噪声小,平稳,减震。 ⑶ 过载时,两轮接触处会打滑,因而可防止薄弱环节零件的损坏,起到安全保护 作用。 ⑷ 不能保持准确的传动比。 ⑸ 寿命短,需要安装张紧装置。 三、带传动的分类 (1)根据工作原理不同,分为两种(如图5-1、5-2 所示):1) 摩擦型带传动;2)啮合型带传动。 讲述10 分钟 2)根据传动方式的不同,分为交叉传动、半交叉传动结合实 例讲解10 分钟 10-1 摩擦带传动10-2 啮合型传动
五、带的传动失效——打滑 若带所需传递的圆周力超过带与轮面间极限摩擦力的总和时, 带与带轮将发生显著的相对滑动,这种现象称为打滑。经常打滑将 (2)摩擦型带传动按照带的截面形状又可以分为: v 带、 c )多楔带、 d )圆带传动。 a )平带、 b ) 1. 平带:平带传动结构最简单,传动效率较高,在传动中心距较大 的场合应用 较多。 平带的接头方式常用的有胶合、缝合、铰链扣等。 2.v 带传动: V 带传动的传动能力较大, 在传动比较大时、 要求结构 紧凑的 场合应用较多,是带传动的主要类型。 四、带传动的受力分析与打滑 带必须以一定的初拉力张紧在带轮上。静止时,带两边的拉力 都等于初 拉力 F0;传动时,由于带与轮面间摩擦力的作用,带两边 的拉力不再相等。 绕进主动轮的一边,拉力由 F0 增加到 F1,称为 紧边,为紧边拉力;而另一 边带的拉力由 F0 减为 F2,称为松边, 为松边拉力。 设环形带的总长度不变 (近似的 ),则紧边拉力的增量应等于松 边拉力的 减少量,即 两边拉力之差称为带传动的有效拉力,也就是带所传递的圆周 力 F ,即 将两式换算可得 圆周力 F(N)、带速 v(m/s)和传递功率 P(kW) 之间的 关系 为 绘图示 意,讲解 计算 15 分钟
第一章 平面机构的自由度和速度分析 题1-1 在图示偏心轮机构中,1为机架,2为偏心轮,3为滑块,4为摆轮。试绘制该机构的运动简图,并计算其自由度。 题1—2 图示为冲床刀架机构,当偏心轮1绕固定中心A 转动时,构件2绕活动中心C 摆动,同时带动刀架3上下移动。B 点为偏心轮的几何中心,构件4为机架。试绘制该机构的机构运动简图,并计算其自由度。 题1—3 计算题1-3图a )与 图b )所示机构的自由度(若有复合铰链,局部自由度或虚约束应明确指出)。 A B C 1 2 3 4 a) 曲柄摇块机构 A B C 1 2 3 4 b) 摆动导杆机构 题解1-1 图
题1-3图a)题1-3图b) 题1—4计算题1—4图a、图b所示机构的自由度(若有复合铰链,局部自由度或虚约束应明确指出),并判断机构的运动是否确定,图中画有箭头的构件为原动件。 题1—5 计算题1—5图所示机构的自由度(若有复合铰链,局部自由度或虚约束应明确指出),并标出原动件。 题1—5图题解1—5图
题1-6 求出图示的各四杆机构在图示位置时的全部瞬心。 第二章 连杆机构 题2-1在图示铰链四杆机构中,已知 l BC =100mm ,l CD =70mm ,l AD =60mm ,AD 为机架。试问: (1)若此机构为曲柄摇杆机构,且AB 为曲柄, 求l AB 的最大值; (2)若此机构为双曲柄机构,求l AB 最小值; (3)若此机构为双摇杆机构,求l AB 的取值范围。 题2-2 如图所示的曲柄滑块机构: (1)曲柄为主动件,滑块朝右运动为工作 行程,试确定曲柄的合理转向,并简述其理由; (2)当曲柄为主动件时,画出极位夹角θ,最小传动角g min ; (3)设滑块为主动件,试用作图法确定该机构的死点位置 。 题2-3 图示为偏置曲柄滑块机构,当以曲柄为原动件时,在图中标出传动角的位置, 并给出机构传动角的表达式,分析机构的各参数对最小传动角的影响。 A C D 题2-1图
例13-1 如图所示,用8个M24(d 1=20.752 mm )的普通螺栓联接的钢制液压油缸,螺栓材料的许用应力][σ=80 MPa ,液压油缸的直径D =200 mm ,为保证紧密性要求,剩余预紧力为P Q '=1.6F ,试求油缸内许用的的最大压强P max 。 1.先根据强度条件求出单个螺栓的许用拉力Q ; 2.在求许用工作载荷F 。 解:根据: ][ ≤4 3.1= 2 1σπ σd Q ca , 解得: Q ≤][ 3.1×4 2 1σπd =80×3 .1×4752.20 2π =20814 N 依题意: F F F F Q Q P 6.26.1=+=+'= 由: 2.6F = 20814,解得:F = 8005 N 汽缸许用载荷: F Σ = z F = 8F = 64043 N 根据: 6404342 max ==∑D p F π 解得: 04.220064043 442 2 max =??= = ∑ ππD F p MPa 例13-5 如例13-5图1所示螺栓联接,4个普通螺栓成矩形分布,已知螺栓所受载荷R = 4000 N ,L =300mm ,r =100mm ,接合面数m =1,接合面间的摩擦系数为f = 0.15,可靠性系数K f = 1.2,螺栓的许用应力为][σ=240MPa ,试求:所需螺栓的直径(d 1)。 解:(1) 将R 简化到螺栓组形心,成为一个横向载荷R 和一个转矩T ,如例13-5图2所示,其中: 510123004000?=?==RL T Nmm (2) 求每个螺栓联接承受的分力 R 的分力:F SR = R/z = 4000/4 =1000 N T 的分力:3000100410125 =??===∑zr T r T F i ST N (3求F S max ?++=45cos 22 2max ST SR ST SR S F F F F F = ???++45cos 3000100023000100022= 3774 N (4) 据不滑移条件:Q P f m ≥K f F S max 所需预紧力Q P : fm F K Q S f P max ==1 15.037742.1??= 30192 N (5) 根据强度条件:2 14 3.1d Q P ca π σ= ≤][σ 例13-5图2
平面机构及其自由度 1、如图a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(各尺寸由图上量取),分析其是否能实现设计意图?并提出修改方案。 解 1)取比例尺 绘制其机构运动简图(图b)。 l 图 b) 2)分析其是否能实现设计意图。 GAGGAGAGGAFFFFAFAF
GAGGAGAGGAFFFFAFAF 由图b 可知,3=n ,4=l p ,1=h p ,0='p ,0='F 故:00)0142(33)2(3=--+?-?='-'-+-=F p p p n F h l 因此,此简单冲床根本不能运动(即由构件3、4与机架5和运动副B 、C 、D 组成不能运动的刚性桁架),故需要增加机构的自由度。 3)提出修改方案(图c )。 为了使此机构能运动,应增加机构的自由度(其方法是:可以在机构的适当位置增加一个活动构件和一个低副,或者用一个高副去代替一个低副,其修改方案很多,图c 给出了其中两种方案)。
GAGGAGAGGAFFFFAFAF 图 c 1) 图 c 2) 2、试画出图示平面机构的运动简图,并计算其自由度。 解:3=n ,4=l p ,0=h p ,123=--=h l p p n F 解:4=n ,5=l p ,1=h p ,123=--=h l p p n F 3、计算图示平面机构的自由度。
GAGGAGAGGAFFFFAFAF 解:7=n ,10=l p ,0=h p ,123=--=h l p p n F
教学 环节 教学内容教师活动学生活动 第一课绪论 前期导入相关视频资料,吸引学生兴趣。 罗列出学习大纲,让学生预习,收集相关信息。 本课程的内容: (1)常用机械传动它包括带传动、螺旋传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动和轮系。主要讨论其类型、组成、工作原理、传动特点、传动比计算和应用场合等。(2)常用机构包括平面连杆机构、凸轮机构及其他常用机构。主要讨论它的结构、工作原理和应用场合等。(3)轴系零件包括常用连接、轴、轴承、联轴器、离合器和制动器。主要讨论它们的结构、特点、常用材料和应用场合。 (4)液压传动包括液压传动的基本概念、常用液压元件、液压基本回路和液压系统。 正式进入课题: 机械基础概述:播放视频 并根据视 频内容进 行提问 分学习小 组进行回 答 信息 反馈 教学环节、内容、活动 教师备课专用川锅技校教务处印制
教学 环节 教学内容教师活动学生活动 一、机器和机构 机器:执行机械运动,用于传递或转换能量、物料、信息,代替或减轻人类体力或脑力劳动。 机构:传递或转换运动和力的可动装置,是机器的组成部分。 机器的分类 动力机器:转换能量(由任何一种能量转换成机械能)eg:电动机、汽油机、柴油机机器 工作机器:传递物料(用来完成有用的机械工或输送物 品等)eg:起重机、织布机、汽车 信息机器:信息机器(用来完成信息的交换和传递)eg:电脑、手机、复印打印机、照相机 机器与机构的区别 机器的主要功用是利用机械能做功或实现能量的转换 机构的主要功用在于传递或转变运动的形式。利用生活 中的机器 举例 自主分析 机器类型 及组成 信息反馈教学环节、内容、活动 教学教学内容教师活动学生活动 教师备课专用川锅技校教务处印制
第五章 螺纹联接及螺旋传动 一、选择题 5-1 在常用的螺旋传动中,传动效率最高的螺纹是__________。 (1)三角形螺纹 (2)梯形螺纹 (3)锯齿形螺纹 (4)矩形螺纹 5-2 在常用的螺纹联接中,自锁性能最好的螺纹是__________。 (1)三角形螺纹 (2)梯形螺纹 (3)锯齿形螺纹 (4)矩形螺纹 5-3 当两个被联接件不太厚时,宜采用__________。 (1)双头螺柱联接 (2)螺栓联接 (3)螺钉联接 (4)紧定螺钉联接 5-4 当两个被联接件之一太厚,不宜制成通孔,且需要经常拆装时,往往采用__________。 (1)螺栓联接 (2)螺钉联接 (3)双头螺柱联接 (4)紧定螺钉联接 5-5 当两个被联接件之一太厚,不宜制成通孔,且联接不需要经常拆装时,往往采用__________。 (1)螺栓联接 (2)螺钉联接 (3)双头螺柱联接 (4)紧定螺钉联接 5-6 普通螺纹的牙型角α为60o ,当摩擦系数μ=0.10时,则该螺纹副的当量摩擦系数μv =__________。 (1)0.105 (2)0.115 (3)0.1115 (4)0.104 5-7 在拧紧螺栓联接时,控制拧紧力矩有很大方法,例如__________。 (1)增加拧紧力 (2)增加扳手力臂 (3)使用测力矩扳手或定力矩扳手 5-8 螺纹联接防松的根本问题在于__________。 (1)增加螺纹联接的轴向力 (2)增加螺纹联接的横向力 (3)防止螺纹副的相对转动 (4)增加螺纹联接的刚度 5-9 螺纹联接预紧的目的之一是__________。 (1)增强联接的可靠性和紧密性 (2)增加被联接件的刚性(3)减小螺栓的刚性 5-10 承受预紧力F ′的紧螺栓联接在受工作拉力F 时,剩余预紧力为 F ″,其螺栓所受的总拉力F 0为__________。 (1)'+=F F F 0 (2)"+=F F F 0 (3)"'=F F F +0 (4)F C C C F F m b b ++ =0 5-11 承受预紧力和轴向变载荷的紧螺栓联接,当其螺栓的总拉力F 0的最大值和被联接件的刚度C m 不变时,螺栓的刚度C b 愈小,则__________。 (1)螺栓中总拉力的变化幅度愈大 (2)螺栓中总拉力的变化幅度愈小 (3)螺栓中总拉力的变化幅度不变 (4)螺栓中的疲劳强度降低 5-12 承受预紧力和轴向变载荷的紧螺栓联接,当其螺栓的总拉力F 0的最大值和螺栓的刚度C b 不变时,被联接件的刚度C m 愈小,则__________。 (1)螺栓中总拉力的变化幅度愈大 (2)螺栓中总拉力的变化幅度愈小 (3)螺栓中总拉力的变化幅度不变 (4)螺栓疲劳强度愈高
机械设计基础复习题(一) 一、判断题:正确的打符号√,错误的打符号× 1.在实际生产中,有时也利用机构的"死点"位置夹紧工件。( ) 2. 机构具有确定的运动的条件是:原动件的个数等于机构的自由度数。( ) 3.若力的作用线通过矩心,则力矩为零。( ) 4.平面连杆机构中,连杆与从动件之间所夹锐角称为压力角。( ) 5.带传动中,打滑现象是不可避免的。( ) 6.在平面连杆机构中,连杆与曲柄是同时存在的,即只要有连杆就一定有曲柄。 ( ) 7.标准齿轮分度圆上的齿厚和齿槽宽相等。( ) 8.平键的工作面是两个侧面。( ) 9.连续工作的闭式蜗杆传动需要进行热平衡计算,以控制工作温度。( ) 10.螺纹中径是螺纹的公称直径。() 11.刚体受三个力作用处于平衡时,这三个力的作用线必交于一点。( ) 12.在运动副中,高副是点接触,低副是线接触。( ) 13.曲柄摇杆机构以曲柄或摇杆为原动件时,均有两个死点位置。( ) 14.加大凸轮基圆半径可以减少凸轮机构的压力角。( ) 15.渐开线标准直齿圆柱齿轮不产生根切的最少齿数是15。( ) 16.周转轮系的自由度一定为1。( ) 17.将通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面定义为中间平面。( ) 18.代号为6205的滚动轴承,其内径为25mm。( ) 19.在V带传动中,限制带轮最小直径主要是为了限制带的弯曲应力。( ) 20.利用轴肩或轴环是最常用和最方便可靠的轴上固定方法。( ) 二、填空题 1.直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是相等,相等。 2.螺杆相对于螺母转过一周时,它们沿轴线方向相对移动的距离称为 。 3.在V带传动设计中,为了限制带的弯曲应力,应对带轮的 加以限制。 4.硬齿面齿轮常用渗碳淬火来得到,热处理后需要加工。5.要将主动件的连续转动转换为从动件的间歇转动,可用机构。6.轴上零件的轴向固定方法有、、、等。7.常用的滑动轴承材料分为、、三类。8.齿轮轮齿的切削加工方法按其原理可分为和两类。9.凸轮机构按从动件的运动形式和相对位置分类,可分为直动从动件凸轮机构和凸轮机构。 10.带传动的主要失效形式是、及带与带轮的磨损。11.蜗杆传动对蜗杆导程角和蜗轮螺旋角的要求是两者大小和旋向。闭式蜗杆传动必须进行以控制油温。12.软齿面齿轮常用中碳钢或中碳合金钢制造,其中大齿轮一般经处理,而小齿轮采用处理。
螺纹联结与螺旋传动 一、单项选择题(从给出的A、B、C、D中选一个答案) 1 当螺纹公称直径、牙型角、螺纹线数相同时,细牙螺纹的自锁性能比粗牙螺纹的自锁性能。 A. 好 B. 差 C. 相同 D. 不一定 2 用于连接的螺纹牙型为三角形,这是因为三角形螺纹。 A. 牙根强度高,自锁性能好 B. 传动效率高 C. 防振性能好 D. 自锁性能差 3 若螺纹的直径和螺旋副的摩擦系数一定,则拧紧螺母时的效率取决于螺纹的。 A. 螺距和牙型角 B. 升角和头数 C. 导程和牙形斜角 D. 螺距和升角 4 对于连接用螺纹,主要要求连接可靠,自锁性能好,故常选用。 A. 升角小,单线三角形螺纹 B. 升角大,双线三角形螺纹 C. 升角小,单线梯形螺纹 D. 升角大,双线矩形螺纹 5 用于薄壁零件连接的螺纹,应采用。 A. 三角形细牙螺纹 B. 梯形螺纹 C. 锯齿形螺纹 D. 多线的三角形粗牙螺纹 6 当铰制孔用螺栓组连接承受横向载荷或旋转力矩时,该螺栓组中的螺栓。 A. 必受剪切力作用 B. 必受拉力作用 C. 同时受到剪切与拉伸 D. 既可能受剪切,也可能受挤压作用 7 计算紧螺栓连接的拉伸强度时,考虑到拉伸与扭转的复合作用,应将拉伸载荷增加到原来的 倍。 A. 1.1 B. 1.3 C. 1.25 D. 0.3 8 采用普通螺栓连接的凸缘联轴器,在传递转矩时,。 A. 螺栓的横截面受剪切 B. 螺栓与螺栓孔配合面受挤压 C. 螺栓同时受剪切与挤压 D. 螺栓受拉伸与扭转作用 9 在下列四种具有相同公称直径和螺距,并采用相同配对材料的传动螺旋副中,传动效率最高的是。 A. 单线矩形螺旋副 B. 单线梯形螺旋副 C. 双线矩形螺旋副 D. 双线梯形螺旋副 10 在螺栓连接中,有时在一个螺栓上采用双螺母,其目的是。 A. 提高强度 B. 提高刚度 C. 防松 D. 减小每圈螺纹牙上的受力 11 在同一螺栓组中,螺栓的材料、直径和长度均应相同,这是为了。 A. 受力均匀 B. 便于装配. C. 外形美观 D. 降低成本
第九章 螺纹联接和螺纹传动 机器是零部件通过联接实现的有机组合体。在机械中,联接是指为实现某种功能,使两个或两个以上的零件相互接触,并以某种方式保证一定的位置关系。如果被联接件间相互位置固定,不能作相对运动,称为静联接,能作相对运动的则称为动联接(如铰链等)。习惯上,机械设计中的联接通常指的是静联接,简称联接。联接的方法很多,有些联接需要专门的联接件,如箱体与箱盖的螺纹联接,轴与轴上零件(如齿轮、带轮)的键联接。联接件又称紧固件,常见的有螺栓、螺母、键、销等;有些联接则不需要专门的联接件。 §9—1机械制造中的常用螺纹 一、螺纹的形成 将一直角三角形绕在直径为d2的圆柱表面上,使三角形底边ab 与圆柱体的底边重合,则三角形的斜边在圆柱体表面形成一条螺旋线。三角形的斜边与底边的夹角λ,称为螺旋线升角。若取一平面图形,使其平面始终通过圆柱体的轴线并沿着螺旋线运动,则这平面图形在空间形成一个螺旋形体,称为螺纹。 根据平面图形的形状,螺纹可分为三角形、矩形、梯形和锯齿形螺 纹等(见教材图9—2)。根据螺旋线的绕行方向,可分为左旋螺纹和右旋螺纹(见教材图9—3),规定将螺纹直立时螺旋线向右上升为右旋螺纹,向左上升为左旋螺纹。机械制造中一般采用右旋螺纹,有特殊要求时,才采用左旋螺纹。根据螺旋线的数目,可分为单线螺纹和等距排列的多线螺纹(见教材图9—4)。为了制造方便,螺纹一般不超过4线。 二、螺纹的主要参数 要区分不同的螺纹,就要掌握说明螺纹特点的一些参数。以广泛应用的圆柱普通螺纹为例,螺纹的主要参数如下: (1)大径d (外径)(D )——与外螺纹牙顶相重合的假想圆 柱面直径——亦称公称直径 (2)小径(内径)d 1(D 1)——与外螺纹牙底相重合的假想圆柱 面直径,在强度计算中作危险剖面的计算直径 (3)中径d 2——在轴向剖面内牙厚与牙间宽相等处的假想圆 柱面的直径,近似等于螺纹的平均直径 d 2≈0.5(d+d 1) (4)螺距P ——相邻两牙在中径圆柱面的母线上对应两点间πd S ψ d d 2d 1
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。 2-2 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。 4 3 5 1 2 解答:原机构自由度F=3?3- 2 ?4-1 = 0,不合理 ,
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 E M D F E L K J I F B C C D B A 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。 B D C A (a) C D B A (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。
A B C D E 解答: a) n=7; P l =10; P h =0,F=3?7-2 ?10 = 1 C 处存在复合铰链。 b) n=7; P l =10; P h =0,F=3?7-2 ?10 = 1 B D E C A c) 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 = 1 A B C D E F G G' H A B D C E F G H I J e) 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。 f) n=9; P l =12; P h =2,F=3?9 -2 ?12-2 = 1 C 处存在局部自由度,I 处存在复合铰链。
A卷 一、简答与名词解释(每题5分,共70分) 1. 简述机构与机器的异同与其相互关系 答. 共同点:①人为的实物组合体;②各组成部分之间具有确定的相对运动;不同点:机器的主要功能是做有用功、变换能量或传递能量、物料、信息等;机构的主要功能是传递运动和力、或变换运动形式。相互关系:机器一般由一个或若干个机构组合而成。 2. 简述“机械运动”的基本含义 答. 所谓“机械运动”是指宏观的、有确定规律的刚体运动。 3. 机构中的运动副具有哪些必要条件? 答. 三个条件:①两个构件;②直接接触;③相对运动。 4. 机构自由度的定义是什么?一个平面自由构件的自由度为多少?答. 使机构具有确定运动所需输入的独立运动参数的数目称机构自由度。平面自由构件的自由度为3。 5. 机构具有确定运动的条件是什么?当机构的原动件数少于或多于机构的自由度时,机构的运动将发生什么情况? 答. 机构具有确定运动条件:自由度=原动件数目。原动件数目<自由度,构件运动不确定;原动件数目>自由度,机构无法运动甚至构
件破坏。 6. 铰链四杆机构有哪几种基本型式? 答. 三种基本型式:曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。7. 何谓连杆机构的压力角、传动角?它们的大小对连杆机构的工作有何影响?以曲柄为原动件的偏置曲柄滑块机构的最小传动角minγ发生在什么位置? 答. 压力角α:机构输出构件(从动件)上作用力方向与力作用点速度方向所夹之锐角;传动角γ:压力角的余角。α+γ≡900。压力角(传动角)越小(越大),机构传力性能越好。偏置曲柄滑块机构的最小传动角γmin发生在曲柄与滑块移动导路垂直的位置 8. 什么是凸轮实际轮廓的变尖现象和从动件(推杆)运动的失真现象?它对凸轮机构的工作有何影响?如何加以避免? 答. 对于盘形凸轮,当外凸部分的理论轮廓曲率半径ρ与滚子半径 r T 相等时:ρ=r T ,凸轮实际轮廓变尖(实际轮廓曲率半径ρ’=0)。 在机构运动过程中,该处轮廓易磨损变形,导致从动件运动规律失真。增大凸轮轮廓半径或限制滚子半径均有利于避免实际轮廓变尖现象的发生。 9. 渐开线齿廓啮合有哪些主要特点? 答. ①传动比恒定;②实际中心距略有改变时,传动比仍保持不变(中
授课教师:日期: 教学环节及时间分配、备注师生 活动 教学内容4学时 新课引入 准备知识学习 学习重点和难点 学生 回答 教师 补充 理论 知识 学习 实物 展示 第六章带传动和链传动 学习目标 了解带传动与链传动的类型、工作原理、特点及应用; 了解V带的标记及V带轮的机构; 了解带传动与链传动的失效分析; 了解带传动与链传动的安装与维护常识。 新课引入 举例:自己在生活中见过的带传动或者链传动的例子有哪些? 如自行车的链条传动,生产流水线上的带传动等等。(结合PPT形象生动)粗略讲解PPT中展示图片的工作机理。 6.1 带传动的工作原理、类型及特点(一下内容结合PPT)教材P83 1、主动轮,从动轮。 2、带传动的组成主动轮 从动轮 传动带 3、带传动的分类:1、摩擦式(靠摩擦力工作,工作时不需要润滑,成本低) 2、啮合式(不打滑,精度高) 3.1 摩擦式:平带f1 V带f2=3f1(分类、结构) 多楔带(功率大的场合) 圆带(多见于早起缝纫机) P96 练习:判断题1、2 选择题1、2、3、4 6.2 普通V带及V带轮 1、结构P 85 帘布芯结构抗拉强度好
PPT图演示 讲授 举例说明 绳芯结构柔韧性好 2、V带的几何参数: θ:楔角,一般取 40° 3、V带标准化的认识 4、普通V带轮 4.1 V带轮结构: θ一般都小于40° 以铸造为主 小结:带传动的特点P84 6.3 带传动工作能力分析 简单的讲述受力情况。并引出包角的概念 摩擦式带传动打滑的地方在小轮。原因是包角小。带传动的失效形式:打滑、传动带磨损、疲劳断裂 6.4 带传动的张紧、安装与维护 1、张紧装置:1、通过滑道调节螺钉
第5单元练习题 一、填空题 5-52 螺纹相邻两牙在中经线上对应两点间的轴向距离称为。5-53 普通螺纹的牙型角为。 5-54 螺纹连接的基本类型有:、、和,当两倍连接件之一较厚,且不需经常拆卸的场合时,宜采 用连接。 二、选择题 5-55 常见的螺纹连接是。 A 单线左旋 B 单线右旋 C 双线左旋 D 双线右旋 5-56 普通螺纹的公称直径是指。 A 螺纹大径 B 螺纹小径 C 螺纹中径 D 平均直径 5-57 在螺旋压力机的螺旋副机构中,常用的是。 A 锯齿形螺纹 B 梯形螺纹 C 普通螺纹 D 矩形螺纹 5-58 在机械上采用的螺纹当中,自锁性最好的是。 A 锯齿形螺纹 B 梯形螺纹 C 普通细牙螺纹 D 矩形螺纹 5-59 梯形螺纹与锯齿形、矩形螺纹相比较,具有的优点是。 A 传动效率高 B 获得自锁性大
C 应力集中小 D 工艺性和对中性好 5-60 当两个被连接件之一太厚,且需经常拆卸时,宜采用。 A 螺钉连接 B 普通螺栓连接 C 双头螺柱连接 D 紧定螺钉连接 5-61 在螺栓连接中,采用弹簧垫圈防松是。 A 摩擦放松 B 机械放松 C 冲边防松 D 粘结防松 三、简答题 5-62 连接螺纹已经具有自锁性,为什么螺纹连接还要采取防松措施? 5-63 简述螺栓连接的特点和应用? 第6单元练习题 一、填空题 5-67 螺旋机构通过螺杆与螺母间的相对运动,将运动转变为运动。 5-68 螺旋机构根据螺旋副的摩擦性质,可分为 和两大类。 5-69 滑动螺旋机构所采用的螺纹为、、和。
5-70 螺旋传动可实现自锁和精密位移。() 5-71 滑动螺旋机构的主要失效形式是螺纹牙间的磨损。()三、简答题 5-72 简述滑动螺旋机构的特点? 5-73 简述单螺旋机构有哪四种应用形式?并分别举例说明。 四、计算题 5-74 如图5-1所示为一机床上带动溜板2在导轨3上移动的微螺旋机构。螺杆1上有两段旋向均为右旋的螺纹,A段的导程Ph1=2mm,B段的导程Ph2=0.75mm,试求当手轮按K向顺时针转动一周时,溜板2相对于导轨3移动的方向及距离是多少? 答案 第5单元 一、填空题 5-52螺距 5-53 60° 5-54 螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉联接、紧定螺钉联接、螺钉联接 二、选择题 5-55 B 5-56 A 5-57 D 5-58 C 5-59 D 5-60 C 5-61 A
《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 , 045sin 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。
第七章 螺纹联接与传动 (一)教学要求: 掌握螺纹和螺纹联接的基本知识、螺栓组联接的结构设计原则和受力分析;掌握单个螺栓联接的强度计算理论和方法,以及螺纹联接的预紧与防松措施;熟练掌握提高螺纹联接强度的各种措施。 (二)重点难点: 1、掌握单个螺栓联接的强度计算理论和方法 2、掌握螺纹联接的预紧与防松措施 (三)教学手段与方式: 课堂讲授,实物模型、课件演示、课堂练习 (四)建议学时:6 (五)教学内容: 由于使用、结构、制造、装配、运输等原因,机器中有相当多的零件需要彼此联接。 联接分为:?? ?—运动副。—形式做相互运动的动联接:能按一定运动 运动。相互固定,不能做相互静联接:被联接件之间 本课程所讲“联接”通常主要是指“静联接”。 联接的类型: ????? ? ? ? ???? ? ??????????????往失效。结构是粘接的。热时往—如飞机机翼的蜂窝状—粘接——焊接劳强度。于提高疲就停止扩展,所以有利—裂纹遇到铆钉孔后,—铆接不可拆联接—介于两者之间 —过盈联接轮毂联接)弹性环联接等(常用与用与轮毂联接)键、花键、销联接(常螺纹联接可拆联接 可拆联接:是指联接拆开时,不破坏联接中的零件。重新安装后,可以继续使用。 不可拆联接:是指拆开时,要破坏联接中的零件,不能继续使用的联接。 本章主要讨论螺纹联接的构造,计算和设计。
第一节 螺纹连接的基本知识 一、 螺纹的主要参数 螺纹分为???内螺纹 外螺纹 分为?? ?圆锥螺纹 圆柱螺纹 等 λ主要参数有:????? ??? ? ? ???? ??? ??==22211 tg 10n .9nP S S .8P .7h .6.5.4d D .3d D .2d D .1d nP πλλ螺纹升角螺纹头数导程螺距—接触面的径向高度—工作高度牙型斜角β牙型角α。是理想直径。—其上牙厚=牙间宽度—)(或中经—作为危险截面的直径—)(或小经—作为公称直径—) (或大经 二、 常用的螺纹 按用途不同分为?? ?高传动螺纹:要求效率 好联接螺纹;要求自锁性 η 按牙型不同分为: 注:目前:除了矩形螺纹尚无标准以外,其它三种均已标准化。使用时,可查阅标准。 第二节 螺纹联接的基本类型及其预紧和防松 一、 主要联接形式 实现螺纹联接,通常有两种方式: ① 在被联接件上直接做出,内、外螺纹,把两个被联接件直接拧在一起。 ② 是利用具有,内、外螺纹的辅助零件(螺纹紧固件)来实现。 对于第二种方式,根据辅助零件的不同可以分为四种基本类型:
1-1至1-4解机构运动简图如下图所示。 图 1.11 题1-1解图图1.12 题1-2解图 图1.13 题1-3解图图1.14 题1-4解图 1-5 解 1-6 解 1-7 解 1-8 解 1-9 解 1-10 解 1-11 解 1-12 解 1-13解该导杆机构的全部瞬心如图所示,构件 1、3的角速比为: 1-14解该正切机构的全部瞬心如图所示,构件 3的速度为:,方 向垂直向上。 1-15解要求轮 1与轮2的角速度之比,首先确定轮1、轮2和机架4三个构件的三个瞬心,即,和,如图所示。则:,轮2与轮1的转向相反。 1-16解( 1)图a中的构件组合的自由度为: 自由度为零,为一刚性桁架,所以构件之间不能产生相对运 动。 ( 2)图b中的 CD 杆是虚约束,去掉与否不影响机构的运动。故图 b中机构的自由度为:所以构件之间能产生相对运动。 题 2-1答 : a ),且最短杆为机架,因此是双曲柄机构。 b ),且最短杆的邻边为机架,因此是曲柄摇杆机构。 c ),不满足杆长条件,因此是双摇杆机构。 d ),且最短杆的对边为机架,因此是双摇杆机构。 题 2-2解 : 要想成为转动导杆机构,则要求与均为周转副。 ( 1 )当为周转副时,要求能通过两次与机架共线的位置。见图 2-15 中位置和 。 在中,直角边小于斜边,故有:(极限情况取等号); 在中,直角边小于斜边,故有:(极限情况取等号)。 综合这二者,要求即可。 ( 2 )当为周转副时,要求能通过两次与机架共线的位置。见图 2-15 中位置和 。 在位置时,从线段来看,要能绕过点要求:(极限情况取等号); 在位置时,因为导杆是无限长的,故没有过多条件限制。 ( 3 )综合( 1 )、( 2 )两点可知,图示偏置导杆机构成为转动导杆机构的条件是: 题 2-3 见图 2.16 。
带传动教案(全)
截面尺寸:V带截面尺寸已标准化,按截面大小分为Y、Z、A、B、C、D、E七种型号(表9-1),截面尺寸大的传递的功率也愈大。 普通V带轮的常用材料与结构 一、V带轮的材料 当v≤25m/s时:HT150、HT200 当v >25m/s时:铸钢或钢板焊接的带轮 小功率带轮:铸铝或塑料 二、V带轮的结构和尺寸 1.带轮的结构 带轮由轮缘、轮毂和轮辐三部分组成 轮缘:带轮的外缘部分 轮毂:带轮与轴相配合的部分。通常带轮与轴用键连接,轮毂上开有键槽,孔的尺寸ds按轴的强度和刚度要求确定。 轮辐:轮缘与轮毂相连的部分。轮辐的结构形式随带轮的基准直径而超出类表范围时可以另外查询《机械设计手册》 在V带轮上,与所配V带的界面处于同一配置的槽型轮廓的宽度宽度处的带轮直径为基准直径
异,直径小的做成实心式,中等的做成腹板式,大的做成辐条式2.带轮的尺寸 7-3 V带传动的工作能力分析 带传动的受力分析与应力分析 一、带传动的受力分析 初拉力F0:带静止时带轮两边带中承受的拉力 紧边拉力F1:带传动工作时在摩擦力的作用下 绕入主动轮一边的带被拉紧,拉 力由F0增大到F1,称为紧边拉力 松边拉力F2:绕出主动轮一端的带被放松,拉力 有F0减至为F2,称为松边拉力 有效圆周力: Fe = F1 -F2(注意:带传动摩擦力的总和与有效圆周 力永远保持相等。其有效拉力由工作机的阻力所确定, 而摩擦力由带传动本身的因素决定,与带传动的弹性滑 动有关) 有效圆周力的欧拉公式: αf e F F = 2 1 由上式可知,带所传递的圆周力F与下列因素有关:1)初拉力F0 (初拉力F0愈大,有效拉力F就愈大,所以安装带时,要保持一定的 初拉力。但F0过大,会加大带的磨损,致使带过快的松弛,缩普通V带轮的标记组成如下: 名称带轮槽形、槽轮书*基准直径、带轮结构形式带号国标变化 带传动的受力分析部分,注意讲明初拉力、紧边、松边拉力的概念与判断,对各类力的定量分析只做简单介绍 由欧拉公式认真分析有效圆周力与哪些因素有关
螺纹联接和螺旋传动 一 选择题 (1) 在常用螺纹中,效率最低、自锁性最好的是 C ,效率较高,牙根强度较大、制造方便的是 B ;螺纹联接常用 C ,传动螺纹常用 B 。 A. 矩形螺纹 B. 梯形螺纹 C. 三角螺纹 (2) 螺纹副在摩擦因数一定时,螺纹的牙型角越大,则 D 。 A. 当量摩擦因数越小,自锁性能越好 B. 当量摩擦因数越小,自锁性能越差 C. 当量摩擦因数越大,自锁性能越差 D. 当量摩擦因数越大,自锁性能越好 (3) 当轴上安装的零件要承受轴向力时,采用 A 来轴向定位,所能承受的轴向力较大。 A. 圆螺母 B. 紧定螺钉 C. 弹性挡圈 (4) 一箱体与箱盖用螺纹联接,箱体被联接处厚度较大,且材料较软,强度较低,需要经常装拆箱盖进行修理,则一般宜采用 A 联接。 A. 双头螺柱联接 B. 螺栓联接 C. 螺钉联接 (5) 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 (6) 紧螺栓联接受轴向外载荷,假定螺栓的刚度b C 与被联接件的刚度m C 相等,联接的预紧力为0F ,要求受载后结合面不分离,当外载荷F 等于预紧力0F 时,则 D 。 A. 被联接件分离,联接失效 B. 被联接件即将分离,联接不可靠 C. 联接可靠,但不能继续再加载 D. 联接可靠,只要螺栓强度足够,还可以继续加大外载荷F (7) 受轴向载荷的紧螺栓联接,为保证被联接件不出现缝隙,因此 B A. 残余预紧力1F 应小于零 B. 残余预紧力1F 应大于零 C. 残余预紧力1F 应等于零 D. 预紧力0F 应大于零 (8) 图5-1所示钢板用普通螺栓联接。已知横向工作载荷为F 结合面之间的摩擦因数15.0=f ,为使联接可靠,取防滑系数2.1s =K ,则每个螺栓需要的预紧力0F 为 B 。