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JSJC作业题解-ZH

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JSJC作业题解-ZH

机械:是机器和机构的总称,机器:是执行机械运动的装置,用来变换或传递能量, 物料和信息。机器由若干机构组成。,机构:是由构件以可动联接方式联接起来,用来传递 运动和力的构件系统。,构件:是机构中的运动单元。构件可以是单一的整体,也可 是由几个零件组成的钢性结构。如内燃机的连杆,零件:是最小的制造单元。如轴系结构中的齿轮,轴等。,机器的基本组成要素是构件和零件,0-1 机器、机械与机构有何不同?构件与零件又有何区别?,0-3 什么是机械零件的工作能力?常用的计算准则有哪几种? 答:零件的工作能力是指在一定的运动、载荷和环境情况下,在预定的使用期限内,不发生失效的安全工作限度。,常用的计算准则有:强度准则性 ,刚度准则,耐磨性准则 ,振动和噪声准则,0-6 什么叫应力循环特征 ?= 1、= 0、= +1 1 +1 各表示何种循环的应力?,答:应力循环特征是用来表示应力的变化情况 =min/max,题1-6 图1-20所示活塞泵机构中,3为扇形齿轮,5为缸体。当轮1回转时,活塞在气缸中往复运动。试绘制该机构的运动简图,并计算其自由度。,图1-20,题解1-6图 机构运动简图,第01章 作业题解答,机构的自由度: F = 3 n2 PlPh = 3×42×5 1×1 = 1,如图所示油泵机构中,1为曲柄,2为活塞杆,3为转块(缸体),4为泵体(机架)。试绘制该机构的机构运动简图,并计算其自由度。,题1-7,机构运动简图,2. 机构的自由度: F = 3 n2 PlPh = 3×32×4 = 1,解:1 . 机构组成结构分析,题1-8 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18 图,题解18 图,机构的自由度: F = 3 n2 PlPh = 3×32×4 = 1,题1-9 计算图1-23图1-28所示各机构的自由度(若有复合铰链、局部自由度。,F = 3n2 pL pH = 3×72×10 =1,图1-23 解答:,n = 7 pL = 10 pH = 0,F = 3n2 pL pH = 3×72×91 = 2,解答:,n = 7 pL = 9 pH = 1,图1-24 筛料机机构,F = 3n2 pL pH = 3×32×4 = 1,图1-23 解答:,n = 3 pL = 4 pH = 0,解答:,n = 3 pL = 3 pH = 1,F = 3n2 pL pH = 3×32×31 =2,解答:,n = 4 pL = 5 pH = 1,自由度:F=3n2 pL pH = 3×42×51 = 1,解答:,n = 5 pL = 7 pH = 0,F = 3n2 pL pH = 3×52×7 = 1,第2章 平面连杆机构设计作业题解答,2-2 何谓曲柄?铰链四杆机构具有曲柄的条件是什么?曲柄是否就是最短杆?,答一:曲柄能作整周回转的连架杆称为曲柄,1) 最短杆与最长杆的长度和应小于或等 于其他两杆的长度之和;杆长条件,2) 连架杆和机架中有一杆是最短杆。,答三:曲柄不一定就是最短杆,机架亦可是最短杆(如双曲柄机构);最短杆也可为连杆(如双摇杆机构),双摇杆机构最短杆 为连杆,曲柄摇杆机构最短杆为连杆架,双曲柄机构最短杆为 机架,答二: K=1的铰链四杆机构的结构特点,极位夹角 =0° ,机构无急回特性;A、B1 、B2 、C1 、C2在同一直线上。即:主动曲柄与连杆拉直共线和重叠共线两处位置重合(如2-12题)。,2-5 如何判断机构有无急回特性?K=1的铰链四杆机构的结构特征是什么?,答一:判定机构是否有急回运动关键取决于极位夹角,当曲柄摇杆机构在运动过程中出现极位夹角时,机构便具有急回运动特性。角愈大,K值愈大,机构的急回运动性质也愈显著。,题2-6 试判别图2-32a所示机构为何种机构?设构件1为原动件,试确定该机构从动件的摆角和机构的最小传动角 min。如果分别以构件1、2和3为机架,它们又分别为什么机构(各杆长度见图2-32所示,单位为mm)?,解答:,1. 机构类型,曲柄摇杆机构,因为:lmin+lmxa=15+35=50 < 30+25=55且连架杆为最短杆,所以为曲柄摇杆机构。,2. 选长度比例l = 0.625画机构运动简图,确定1构件为从动件的摆角和机构的最小传动角 min的图示位置,从动件的摆角:,=C1DC2 =ADC2 - ADC1,30),min= min( 1 、2)= 15.36°,机构的最小传动角min,min发生在:曲柄与机架拉直和重共线处,即:AB 、AB ,因<90°,所以2= =75.522 °,分别以构件1、2和3为机架时机构机构类型:,以构件1为机架时机架为最短杆,为双曲柄机构,以构件2为机架时最短杆为连架杆,机构为曲柄摇杆机构,以构件3为机架时最短杆为连杆,机构为双摇杆机构。,2-8 图2-34所示为偏置曲柄滑块机构。已知a=150 mm,b=400 mm, e=50 mm,试求滑块行程H、 机构的行程速比系数K和最小传动角min。,1. 选长度比例尺 画偏置曲柄滑块机构运动简图,解答:,2. 画出滑块左右极限位置,求滑块的行程H:,3. 求偏置曲柄滑块机构的行程速比系数K,1) 求机构的极位夹角,2) 求行程速比系数K:,4. 求偏置曲柄滑块机构的最小传动角min,曲柄为主动件时,最小传动角min发生在曲柄AB与滑块导路垂直且曲柄和铰链A位于导路同侧的位置,,最小传动角min的大小:,最小传动角min发生的位置:,啮合角 过节点所作的两节圆的内公切线(t t)与两齿廓接触点的公法线所夹的锐角。用'表示。,一对齿廓啮合过程中,啮合角始终为常数。当中心距加大时,啮合角随中心距的变化而改变。,分度圆是齿轮几何尺寸计算的基准圆,是具有标准模数和压力角的圆。,习题5-2,分度圆和压力角 是单独一个齿轮的几何参数节圆和啮合角 是两齿轮啮合传动时才出现的啮合参数只有在标准齿轮、标准安装时才存在节圆与分度圆重合、啮合角与压力角相等现象,否则节圆与分度圆不重合,啮合角不等于压力角。,节圆与分度圆、压力角与啮合角的区别,标准齿轮: , 标准齿轮标准安装; 使两轮分度圆相切,此时两轮的节圆和分度圆重合。,a)标准安装(无侧隙),齿轮的分度圆与节圆重合即:,,标准齿轮标准安装时的中心距:(),标准齿轮标准安装特点:,齿轮的压力角与啮合角相等: o,齿轮传动的失效形式及计算准则,一齿轮传动的失效形式,1轮齿折断有过载折断(短时突然过载引起)、疲劳折断(循环弯应力作用引起)两种情况,断齿原因 齿根弯曲应力过大,即:FFP(许用弯曲应力),齿根有应力集中。,习题5-8,2齿面点蚀齿面金属脱落而形成麻点状小坑,称为齿面疲劳点蚀。,疲劳点蚀原因 循环变化的接触应力H过大,即: HHP(许用接触应力),3齿面磨损 轮齿接触表面上材料因摩擦而发生损耗的现象。其后果,使轮齿磨薄导致轮齿断裂。,4齿面胶合是一种严重的粘着磨损现象。,5齿面塑性变形 轮齿材料因屈服产生塑性流动而形成齿面的塑性变形。其后果,使齿面失去正确的齿形,在齿面节线处产生凸棱。,二.齿轮传动的计算准则1. 闭式齿轮传动软齿面齿轮(350HBS)(一对或一个齿轮轮齿为软齿面)设计: 齿面接触疲劳强度校核: 轮齿弯曲疲劳强度硬齿面齿轮(350HBS)(一对齿轮轮齿均为硬齿面)设计: 轮齿弯曲疲劳强度校核: 齿面接触疲劳强度2. 开式齿轮传动设计:轮齿弯曲疲劳强度,适当降低许用应力考虑磨损 的影响,习题5-11,习题5-12,习题8-2. 带的应力分析,一)带传动工作时,带截面上的应力种类,紧边拉应力:1=F1/A MPa,松边拉应力:2=F2/A MPa,带绕过小带轮时:,式中: E 带的当量弯曲弹性模量; y 带的最外层到中性层的距离; dd2 、dd1 大小带轮节圆直径。,1.离心拉应力:c=Fc/A =qv2/A MPa离心拉应力 作用于带的全长。,带绕过大带轮时:,习题8-2 带中应力分布情况,带中的最大应力产生在带的紧边开始绕上小带轮处,习题8-5 带传动的运动分析,带传动的运动特性存在弹性滑动和打滑,一)弹性滑动及其特性,1.弹性滑动: 是带的弹性变形量的变化而引起带在带轮接触面 上局部的微量相对滑动的现象,称为弹性滑动。,二)带传动打滑,打滑当传递的有效拉力达到极限值Fflim时,过载引起的带与小带轮接面间将发生显著的相对滑动。,三)弹性滑动与打滑的本质区别,发生在带和带轮的全部接触弧上。,是带传动正常工作时不可避免的固有特性;,是带传动的失效形式,设计时必须避免;,只发生在带离开带轮前的那部分接触弧上;,弹性滑动,打 滑,习题8-6 提高单根V带传动承载能力的措施,2. 增大摩擦系数 fv铸铁带轮皮革带=0.595, fv铸铁带轮胶带=0.51;,习题8-7 带传动的失效形式和计算准则,2)疲劳破坏(脱层和疲劳断裂)max 引起失效,1)过载打滑由F实传Flim引起的失效,二)带传动的计算准则 带传动的计算准则是:保证带传动不打滑的前提下,充分发挥带的传动能力,并使传动带具有足够的疲劳强度和寿命。即应满足:,不打滑条件:F实传,疲劳强度条件:,平键联接,工作原理 键的上表面和轮毂槽底之间留有间隙,两侧 面为工作,依靠侧面受挤压传递运动和转矩。,优点: 结构简单,装拆方便,易加工,对中性好,缺点:不能实现轴上零件的轴向固定。,应用:广泛,楔键联接,工作原理键的上下两面为工作面,其上表面和轮毂槽底均有1:100的斜度。装配时,将键沿轴向打入轴和轮槽内,工作表面上产生很大的正压力,工作时,依靠工作面上正压力产生摩擦力传递转矩T.,优点:能承受单方向的轴向力,对轮毂起到单向轴向固定作用。,缺点:楔紧后会使轴与轮毂产生偏心,且在受到冲击、变载荷 时易松脱,,应用 楔键联接仅适用于定心要求不高、载荷平稳的低速场合。,键宽b,键高h,普通平键根据被联接处轮毂长度确定,键长L轮毂长度B,一般可取L=B-(510)mm,并按标准长度系列确定。,键的尺寸选择,导向平键根据被联接处轮毂长度及其滑动距离来确定。,2失效形式及计算准则,静联接较弱零件(通常是轮毂)被压溃。,

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