模具专机械设计练习题(广东石油化工学院)

练习题一一、填空题1、基本轮系，根据其运动时各轮轴线位置是否固定可分为定轴轮系和周转轮系两大类。2、平面机构具有确定运动的条件是自由度数=原动件数。3、直齿圆柱齿轮能够连续条件为≥1。4、普通平键联接，其工作面为两侧面，键的剖面尺寸是根据轴径d从标准中选取。5、对于常用的普通螺栓联接，预紧后螺栓处于拉应力状态。6、带传动的主要失效形式是打滑和疲劳损坏。7、系统中的转轴，一般设计成阶梯状的轴。8、30203轴承的类型名称是圆锥滚子轴承轴承，内径是17mm。9、两渐开线齿轮啮合传动时，当两轮的中心距略有改变时，两齿轮仍能保持原传动比传动，此特性称为齿轮传动的可分性。10、在闭式软齿面齿轮传动中，按_齿面接触强度_设计，按__齿根弯曲强度_校核。二、选择题（1、当两渐开线齿轮的中心距略有改变时，该对齿轮的（C）A、传动比不变，且啮合角也不变；B、传动比有变化，但啮合角不变；C、传动比不变，但啮合角有变化。2、平面四杆机构压力角α与传动角γ的关系为（C）A、α＋γ＝180°B、α＝γC、α＋γ＝90°3、下图所示轮系中，齿轮(B)称为惰轮。A.1和3B.2和4C.3和3D.3和44、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5、三角带传动工作时，与带轮轮槽接触▁C▁▁▁。A、带的底面B、带的顶面C、带的两侧面6、普通平键是靠键的▁▁B▁来传递扭矩。A、下表面B、两侧面C、上、下表面7、闭式软齿面齿轮传动中，齿轮最可能出现的破失效形式为▁CA、轮齿折断B、齿面磨料磨损C、齿面疲劳点蚀8、只承受弯矩的轴，称为▁B▁▁。A、转轴B、心轴C、传动轴三、计算下列各平面机构的自由度。（若有复合铰链、局部自由度、或虚约束，必须明确指出）解：a、H为局部自由度，E为复合铰链F=3n-2PL-PH=3×9-2×12-2=1b、G为局部自由度，C为复合铰链，EF为虚约束F=3n-2PL-PH=3×6-2×7-2=2c、D为局部自由度，H或I之一为虚约束F=3n-2PL-PH=3×6-2×8-1=1四、图示刚性联轴器，螺栓孔分布圆直径mmD160，其传递的扭矩mNT.1200，若使用16M的普通螺栓（螺纹内径mmd84.131），被联接件接合面的摩擦系数25.0f，防滑系数2.1s，螺栓材料的许用应力MPa80，问至少需要多少个螺栓才能满足联接的要求？（10分）解：设螺栓数为Z：每个螺栓受的横向载荷R为:zDRzRD33102400,1012002/每个螺栓受的预紧力Qp为:fzDKfRKQRKfQsspsp3102400,强度条件：77.78016025.084.131024002.13.14][1024003.14][1024003.14][4/3.12321321321fDdKzfzDdKdQssp至少需8个螺栓。五、已知一对标准直齿圆柱齿轮的中心距a=120mm，传动比i=3，小齿轮齿数z1=20。试确定这对齿轮的模数和分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径。解：z2＝iz1=3×20=60a=m(z1+z2)/2得：m＝3mmd1=mz1=3×20=60mmda1=d1+2mha*=60+6=66mmdf1=d1-2m(ha*+c*)=60-6×1.25=52.5mmd2=mz2=3×60=180mmda2=d2+2mha*=180+6=186mmdf2=d2-2m(ha*+c*)=180-6×1.25=172.5mm六、图示轮系中，设已知151z，252z，20'2z，603z，又min/2001rn，350/minnr，试求系杆H的转速Hn的大小和方向。解：H,3,22,1组成周转轮系：齿轮1和3的转向相反，设：,2001n则503nmin)/(3.82015602550200)1(21323113rnnnzzzznnnniHHHHHH所以，系杆H的转速Hn大小为8.3r/min，方向与轮1转向相反。七、一偏置直动尖项从动件盘形凸轮机构如图所示。已知凸轮为一偏心圆盘，圆盘半径R=30mm，几何中心为A，回转中心为O，从动件偏距OD=e=10mm，OA=10mm。凸轮以等角速度逆时针方向转动。当凸轮在图示位置，即ADCD时，试求：（1）凸轮的基圆半径r0；（2）图示位置的凸轮机构压力角；（3）图示位置的凸轮转角；（4）图示位置的从动件的位移s；(1)r020mm(2)tgADBD203020089418122.,.(3)cos.,ODOB0010200560(4)sRADOBOD220202504.mm八、分析图示结构设计的错误。（用数字标出并说明）解：①联轴器无轴向定位②联轴器与端盖接触③端盖不能与轴接触④端盖中缺密封圈⑤套筒处不应有键⑥轴承座孔不应有凸肩⑦齿轮左侧轴向定位不可靠⑧右端轴承不需要弹性挡圈⑨右端盖未顶到轴承外圈九、图示斜齿圆柱齿轮传动，（1）按Ⅱ轴轴向力平衡原则，确定齿轮3、4的旋向。（2）已知1nm，1，1，，写出1tF、1rF、1aF的计算式（3）判断齿轮1、4的受力方向（各用三个分力标在图上）解：1）3左旋，4右旋2）tgFFtgFFzmTdTFtaTrntt111111111,cos,cos/223）练习题二一、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、行星轮系的自由度为1，差动轮系的自由度为2。3、加工标准直齿圆柱齿轮时，当齿数17时会出现根切。4、带传动工作时，带的最大应力发生在▁紧边刚进入小带轮处▁5、滚动轴承的额定寿命是指可靠性为▁▁90%▁▁▁▁的寿命。6、平键联接是靠键和键槽侧面的挤压传递转矩的。7、闭式软齿面齿轮传动中，齿面疲劳点蚀通常出现在节线附近靠近齿根的一侧处，提高材料硬度可以增强轮齿抗点蚀能力。二、选择题1、轴环的用途是（C）A．提高轴的强度；B．提高轴的刚度；C．使轴上零件获得轴向定位2、两个构件直接接触而形成的（A），称为运动副。A、可动联接B、联接C、接触3、齿轮加工效率最高的加工方法是（C）A、仿形法B、插齿法C、滚齿法4、设计铰链四杆机构时，应使最小传动角min（C）A、尽可能小一些B、尽可能大一些C、90°5、普通平键是靠键的▁B▁▁来传递扭矩。A、下表面B、两侧面C、上、下表面6、在带传动中用▁A▁▁的方法可以使小带轮包角加大。A、增大小带轮直径1dB、减小小带轮直径1dC、增大大带轮直径2d7、已知某齿轮传递的转矩T=100N·m，齿数Z=80，模数m=2.5，则其圆周力Ft=(C)。A、500NB、1NC、1000N8、当轴上零件要求承受轴向力时，采用（A）来进行轴向定位，所能承受的轴向力较大。A、圆螺母B、紧定螺钉C、弹性档圈三、计算下列各平面机构的自由度。（若有复合铰链、局部自由度、或虚约束，必须明确指出，并判断其运动是否确定）解：a)AB、CD之一为虚约束；G处为局部自由度；F=3n-2PL-PH=3×6-2×7-2=2b、A、B之一为虚约束；CDEFG、IJKLH之一为虚约束F=3n-2PL-PH=3×5-2×7-0=1四、有一对外啮合正常齿制的直齿圆柱齿轮机构，现大齿轮2已丢失，留下小齿轮1。中心距a＝112.5mm，z1＝38，da1＝100mm，试确定丢失的大齿轮的模数、齿数、分度圆、齿顶圆、齿根圆和基圆直径。（11分）（cos20°=0.94,sin20°=0.34）解：(1)求模数因da1=m(z1+2ha)得m=da1/(z1+2ha)=100/(38+2×1)=2.5mm(2)求齿数z2因a=m(z1+z2)/2得z2=2a/m－z1=2×112.5/2.5－38=52(3)求大齿轮几何尺寸da=mz2=2.5×52=130mmda2=m(z2+2ha)=2.5×(52+2×1)=135mmdf2=m(z2-2ha-2c)=2.5×(52-2×1-2×0.25)=123.75mmdb2=d2×cos=130×cos20=122.2mm五、凸缘联轴器，用六个普通螺栓联接，螺栓分布在mmD100的圆周上，接合面摩擦系数16.0f，防滑系数2.1s，若联轴器传递扭矩为mN.150，试求螺栓螺纹小径。（螺栓MPa120）。解：每个螺栓受的横向载荷为：311501050066100/21.250037500.1641.341.337506.3[]120psSPPTRNrQfKRKRQNfQdmm六、在图示复合轮系中，已知各轮均为标准齿轮，各轮齿数为：Z1=18，Z2=51，Z2'=17，Z4=73，试求该轮系的传动比i1H，并说明轮1与系杆的转向关系。解：1，2，机架构成定轴轮系：122112zzi2，4，3，H构成行星轮系：15)1()(1)1(1124122121222424422zzzziiizzzziiHHHH轮1和系杆转向相反。七、在铰链四杆机构中，已知lAB=30mm，lBC=110mm，lCD=80mm，lAD=120mm，构件1为原动件。（1）判断构件1能否成为曲柄；（2）用作图法求出构件3的最大摆角max；（3）用作图法求出最小传动角min；（4）当分别固定构件1、2、3时，各获得何种机构？m/mm解：（1）1501203041llmm1908011032llmm3241llll且构件1为连架杆，所以构件1能成为曲柄。（2）最大摆角max如图示。（3）当机构处于AB''C''D位置时有最小传动角minminBCD（4）当固定构件1时，得双曲柄机构；当固定构件2时，得曲柄摇杆机构；当固定构件3时，得双摇杆机构；八、试分析图中的结构有哪些不合理。答：1：定位轴间高度超过轴承内圈高度；2：齿轮少右侧轴向定位；3：安装齿轮的轴头长度应比齿轮轮毂宽度略短，否则，不能保证齿轮的定位可靠性。4：同一轴上的键应布置在同一条母线上，以方便加工；5：轮毂上的键槽应为通槽，这里的结构无法安装；6：轴头的长度应略小于轮毂宽度。九、某减速器轴上装有一对30312轴承，已查出C=101000N，轴的转速n=10000r/min，受力如图，已求出两轴承的径向支反力Fr1=6000N，Fr2=8000N，齿轮的轴向力FA=1000N，载荷系数fd=1，试求轴承寿命为多少小时？（e=0.30，Fa/Fre,x=0.4,y=2；Fa/Fr≤e,x=1y=0；FS=Fr/2y）123456解：求Fs1、Fs2（方向如图所示）：NyFFrs1500226000211NyFFrs20002280002222）．求Fa1、Fa2：NFFFssA150030002000100012∴轴承1被压紧，轴承2被放松，得Fa1=FA+Fs2=1000+2000=3000NFa2=Fs2=2000N3）．求P1、P2：3.05.06000300011eFFra得：NyFxFfPard8400)3000260004.0(1)(1113.025.08000200022eFFra得：NFfPrd800080001224）．求Lh10：∵P1P2∴只求轴承16637)8400101000(100006010)(601031061610PCnLh小时