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工业设计工程基础补充习题

第1章思考题1—1 何为运动副?运动副是如何分类的?1—2机构运动简图有何用处?它能表示机构的哪些方面的特征?1—3 试述绘制机构运动简图的基本步骤,并对周围所见机械选择1~2例作出运动简图。

1—4 机构具有确定运动条件是什么?当机构的原动件数目少于或多于机构的自由度时,机构的运动将发生什么情况?习题1—1如图1—18所示为一具有急回作用的冲床。

图中绕固定轴心A转动的菱形盘1为原动件,其与滑块2在B点铰接,通过滑块2推动拨叉3,拨叉3与圆盘4为同一构件,当圆盘4转动时,通过连杆5使冲头6实现冲压运动,试绘制其机构运动简图,并计算自由度。

1—2 试绘制如图1—19所示的液压泵机构的运动简图,并计算其自由度。

图1—18 题1-1图图1—19 题1-2图1—3试计算如图1—20所示各机构的自由度,并指出所有的复合铰链、局部自由度或虚约束。

同时判断它们是否有确定的运动。

F(a)(b)C(c) (d)图1—20 题1-3图1—4如图1—21所示为一简易冲床的初步设计方案。

设计者的意图是通过齿轮1带动凸轮2旋转,经过摆杆3带动导杆4来实现冲头上下冲压的动作。

试分析此方案有无结构组成原理的错误。

若有,应如何修改。

图1—21第2章 思考题与习题2—1 什么是瞬心?瞬心在机构的速度分析中有什么作用? 2—2 速度多边形有哪些特性?2—3 试求如图2—8所示的各机构在图示位置的全部瞬心。

B4(a) (b)A C3(c) (d)图2—8 题2—3图2—4 如图2—9所示的四杆机构中,=60,=90,==120,ω2=10,试用瞬心法求:(1)当φ=165º时点C的速度νC;(2)当νC=0º时,φ的值(有两个解)。

2—5如图2—10所示的机构,设已知构件的尺寸,原动件1以等角速度ω1逆时针方向转动,试以图解法求机构在图示位置时构件3上C点的速度。

1图2—9 题2—4图图2—10 题2—5图第3章思考题与习题3—1 在铰链四杆机构中转动副作整周转动的条件是什么?3—2 在曲柄摇杆机构中,当以曲柄为原动件时,机构是否一定存在急回特性,且一定无死点?为什么?3—3 在四杆机构中极位和死点有何异同?3—4 平面四杆机构有哪几种基本型式?何谓曲柄?何谓摇杆?何谓连杆?3—5 何谓连杆机构的死点?试举出避免死点和利用死点的例子。

3—6 何谓传动中的极位夹角,它与行程速比系数有什么关系?习题3—1 试根据给定的各构件尺寸,判断如图3—28所示的各机构的类型。

DD C 80B 45BDC80ACBC(a) (b) (c) (d)图3—28 习题3—1图3—2 如图3—29所示的铰链四杆机构中,设已知l2=45,l3=40,l4=50,试求当机构分别为曲柄摇杆机构、双摇杆机构时,l1的取值范围。

3—3 如图3—29所示的铰链四杆机构中,各杆的长度为l1=28,l2=52,l3=50,l4=72,试求:(1)当取杆4为机架时,该机构的极位夹角θ、杆3的最大摆角φ、最小传动角γ和行程速比系数K;图3—29 习题3—2、3—3图(2)当取杆1为机架时,将演化成何种类型的机构?为什么?并说明这时的C、D是整转副还是摆转副;(3)当取构件3为机架时,又将演化成何种机构?这时的A、B是整转副还是摆转副。

3—4如图3—30所示为一偏置的曲柄滑块机构,已知=20,=70,e=10,试用作图法画出:(1)当曲柄为原动件时,从动滑块的行程H、极位夹角θ,以及机构的最大压力角;(2)当滑块为原动件时机构的死点位置。

3—5 如图3—31所示为一缝纫机踏板机构,已知=350,=175 ,要求踏板在水平位置上下各A D15º范围内摆动,用作图法求曲柄和连杆的长度。

图3—30 习题3—4图 图3—31 习题3—5图3—6 试用图解法设计一偏置曲柄滑块机构。

已知行程速比系数K =1.4,滑块行程H =50,偏距e =10。

3—7 试用图解法设计一摆动导杆机构。

已知行程速比系数K =2,机架长为60。

第4章 思考题与习题4—1凸轮机构主要用于哪些场合?试举例说明。

4—2凸轮机构由哪些构件组成?与平面连杆机构相比有何特点? 4—3凸轮机构有哪些分类方法?有哪些锁合方式? 4— 4凸轮机构常用的运动规律有哪些?各有什么特点?4— 5在凸轮机构设计中如何理解“反转法“原理?在图解法设计时应注意哪些问题? 4— 6与图解法相比,用解析法设计凸轮轮廓有哪些特点? 4— 7设计凸轮轮廓应注意哪些问题?4—8什么是凸轮机构的压力角?与传力性能的关系如何?4—9试思考基圆半径与凸轮机构结构紧凑性和压力角大小之间的关系,如何选择?4— 10如图4—22所示为滚子式对心直动从动件盘形凸轮机构。

已知:圆盘半径30=R ,偏心距10=e ,滚子半径10=T r ,试确定凸轮的基圆半径;标出图示位置机构的压力角、凸轮的推程运动角t δ;并确定从动件的升程h 。

图4—22 思考题4—10图习题4—1如图4—23所示的偏置式直动从动件盘形凸轮机构,段为凸轮的推程轮廓线,请分别在图上标出:从动件的升程h,推程运动角tδ、远休止角sδ、回程运动角hδ、近休止角'sδ,偏距e,画出偏距圆和基圆。

图4—23 习题4—1图4—2有一尖顶式对心直动从动件盘形凸轮,其向径的变化如下表所示,试画出其位移线图,指出基圆半径;并根据位移线图,判断从动件的运动规律。

4—3设计一尖顶式对心直动盘形凸轮机构。

已知凸轮逆时针等速回转,升程为32=h ,基圆半径40=b r ;推程运动角 150=t δ,按余弦加速度运动规律;远休止角30=s δ;回程运动角120=h δ,按等加速等减速规律运动;近休止角 60'=s δ。

(1) 试用图解法设计凸轮轮廓曲线。

(2) 找出最大压力角的位置,量取最大压力角,并判断是否满足30m ax ≤α?(3) 当改尖顶式为滚子式,滚子半径10=T r ,试绘制凸轮的实际轮廓。

4—4设计一滚子式偏置直动从动件盘形凸轮机构。

已知凸轮以等角速度顺时针方向回转,偏距10=e ,基圆半径40=b r ,从动件的行程30=h ,滚子半径10=T r ,推程运动角 150=t δ,按等加速等减速规律运动上升,远休止角30=s δ;回程运动角 120=h δ,按等速规律运动,近休止角60'=s δ。

试问:(1)要使推程的压力角较小,应如何偏置为宜?(2)用图解法或解析法设计此凸轮的轮廓。

第5章 思考题与习题5—1什么叫间歇运动机构? 常用的间歇运动机构有哪几种?各有何运动特性? 5—2棘轮机构中调节从动棘轮转角大小的方法有哪几种?5—3对外啮合槽轮机构,决定槽轮每次转动角度的是什么参数?主动拨盘转动一周,决定从动槽轮运动次数的是什么参数?第6章 思考题与习题6-1 键联接有哪些类型?它们是怎样工作的?6-2 园头、平头及单园头普通平键分别用于什么场合?各自的键槽是怎样加工的? 6-3 平键联接的主要失效形式是什么?6-4 装配楔键时都是打入的吗?试述几种楔键的装配方法? 6-5 花键联接的优缺点是什么?6-6 销联接都有哪些类型?其功能有哪些?6-7 螺纹有哪些类型?试说明常用螺纹的主要特点和用途? 6-7 螺纹主要参数有哪些?螺距和导程的区别在那里?6-8 螺纹螺距的基本类型有哪些?各有何特点?适用于什么场合? 6-9 螺纹螺距防松的基本原理有哪些?列举出几种常用的防松措施。

习 题6-1 一减速器的输出轴与铸钢齿轮拟用平键联接。

已知配合直径d =65,齿轮轮毂长L 1=70,传递的转矩900⋅,载荷有轻微冲击。

试选择合适的平键。

6-2 图6—38所示为起重吊钩,要吊起重力10000N 的工作载荷,吊钩螺杆材料为45钢(其许用应力[σ]=100),试确定吊钩螺杆的螺纹直径。

6— 3图6—39所示一受横向载荷作用的普通紧螺栓组联接(被联接件为钢件),4个普通螺栓传递载荷F 2kN ∑=,联接接合面摩擦因数f =0.15,可靠性系数f K 1.2=。

试设计此联接?(设螺栓材料的许用应力[σ]=100)6—4请指出图6—40所示结构的错误或设计不合理的地方,并改正。

图6—38 题6—2图图6—39 题6—3图图6—40 题6—4图第7章思考题与习题7—1对齿轮传动的基本要求是什么?如何满足该要求?7—2渐开线有哪些性质?7—3渐开线齿廓啮合有哪些特性?7—4基圆是否一定比齿根圆小?压力角α=20º、齿顶高系数*=1的直齿圆柱齿轮,其齿数在什么范围时,基圆比齿根圆大?7—5一对标准直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是什么?连续传动的条件是什么?7—6当一对齿轮安装后的实际中心距大于标准中心距时,齿轮下列参数哪些不变?哪些变化?如何变?分度圆r、节圆、压力角α、啮合角α′和传动比i127—7规定标准模数m和压力角α的意义是什么?7—8什么是变位齿轮?与相应标准齿轮相比其参数、齿形及几何尺寸有何变化?7—9与直齿圆柱齿轮相比斜齿圆柱齿轮有什么特点?用在何种场合?7—10斜齿圆柱齿轮哪个面上的参数为标准参数?斜齿轮的当量齿数有何用处?求出的当量齿数是否需要圆整?7—11标准直齿锥齿轮,何处的参数为标准参数?7—12齿轮精度主要有哪几项要求?下列机器中的齿轮,对精度要求有何不同?数控机床进给传动齿轮;汽车变速器传动齿轮;桥式起重机天车行走传动齿轮。

7—13为什么齿轮的材料要求齿面硬、齿芯韧?7—14一对直齿圆柱齿轮传动,两轮的材料和热处理方法已定,传动比不变,在满足下列条件下,如何调整齿轮的参数和几何尺寸?(1)主要提高齿面接触强度,不降低齿根抗弯强度。

(2)主要提高齿根抗弯强度,基本上不增加结构尺寸。

7—15齿宽系数ψd的大小对传动有何影响?7—16斜齿圆柱齿轮在下述情况时轴向力的方向:(1)主动齿轮,顺时针转动,左旋。

(2)从动齿轮,逆时针转动,左旋。

(3)主动齿轮,顺时针转动,左旋。

7—17当齿轮分度圆直径60,模数为3,轴径为35时,应采用哪种齿轮结构?当齿轮分度圆直径510时,应采用哪种齿轮结构?7—18一对圆柱齿轮传动,两齿轮的材料与热处理情况均相同,试问两齿轮在啮合处的接触力是否相等?其许用接触应力是否相等?其接触强度是否相等?两齿轮在齿根处的弯曲应力是否相等?其许用弯曲应力是否相等?其抗弯强度是否相等?7—19降低齿轮最大接触应力的最有效措施是什么?降低齿轮最大弯曲应力的最有效措施是什么?习题7—1 已知一正常齿制标准渐开线直齿圆柱外齿轮,4mm50, 试求齿廓在分度圆上的曲率半径,以及渐开线齿廓在齿顶圆、齿根圆上的压力角。

7—2 有一对正常齿制的外啮合直齿圆柱齿轮机构,实测两轮轴孔中心距112.5mm, 小齿轮齿数Z1=38,齿顶圆1=100mm,试配一大齿轮,确定大齿轮的齿数Z2、模数m及其主要几何尺寸。

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