《机械设计基础》第七章 轮系及减速器
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第二章 平面机构的自由度和速度分析习 题2-2抄画图2-26所示机构简图,补注构件号、运动副符号、计算自由度F 。
若有局部自由度、复合铰链、虚约束,请在图上明确指出。
解:活动构件n=4A 处为复合铰链,3’处为虚约束,无局部自由度。
2214243 23=⨯-⨯-⨯=--=HL P P n F(a) 周转轮系解:活动构件n=82为无局部自由度,无复合铰链,无虚约束11111283 23=⨯-⨯-⨯=--=HL P P n F(b) 锯木机机构解:活动构件n=6D 处为复合铰链,有3个转动副,无虚约束,无局部自由度。
1317263 23=⨯-⨯-⨯=--=HL P P n F(c) 连杆齿轮组合机构解:活动构件n=9无复合铰链,无虚约束,无局部自由度。
10113293 23=⨯-⨯-⨯=--=HL P P n F(d) 多杆机构解:活动构件n=7A 、B 、C 、D 处为复合铰链,四处的转动副数均为2,无虚约束,无局部自由度。
2318273 23=⨯-⨯-⨯=--=HL P P n F(e) 连杆齿轮组合机构解:活动构件n=7滚子5和9处存在局部自由度,同时D’处为虚约束,无复合铰链。
1219273 23=⨯-⨯-⨯=--=HL P P n F(f) 凸轮连杆机构图2-26 几种机构运动简图2-3画出图2-27所示机构的运动简图并计算自由度F 。
试找出原动件,并标以箭头。
解:活动构件n=3无复合铰链,无局部自由度,无虚约束。
1014233 23=⨯-⨯-⨯=--=HL P P n F图2-27(a )解:活动构件n=4无复合铰链,无局部自由度,无虚约束。
1115243 23=⨯-⨯-⨯=--=HL P P n F图2-27(b )解:活动构件n=3无复合铰链,无局部自由度,无虚约束。
1014233 23=⨯-⨯-⨯=--=HL P P n F图2-27(c )图2-27 几种机构运动简图2-4试绘制图2-28所示机构的运动简图,并计算其机构的自由度F 。
浙江大学《机械设计基础》考研基本概念自测题三三、推断题(正确的在括号内填“√”,错误的填“×”)第一章总论1、构件是机械中独立制造单元。
( )2、两构件通过点或者线接触构成的运动副为低副。
( )3、常见的平面运动副有回转副、移动副与滚滑副。
( )4、运动副是两构件之间具有相对运动的联接。
( )5、两构件用平面高副联接时相对约束为l。
( )6、两构件用平面低副联接时相对自由度为1。
( )7、机械运动简图是用来表示机械结构的简单图形。
( )8、将构件用运动副联接成具有确定运动的机构的条件是自由度数为1。
( )9、由于虚约束在计算机构自由度时应将其去掉,故设计机构时应尽量避免出现虚约束。
( )10、有四个构件汇交,并有回转副存在则必定存在复合铰链。
( )11、在同一个机构中,计算自由度时机架只有1个。
( )12、在一个确定运动的机构中原动件只能有1个。
( )13、刚度是指机件受载时抵抗塑性变形的能力。
( )14、机件刚度准则可表述为弹性变形量不超过许用变形量。
( )15、碳钢随着含碳量的增加,其可焊性越来越好。
( )16、使用国家标准的机械零件的优点是能够外购,无需设计制造。
( )17、钢制机件使用热处理办法来提高其刚度非常有效。
( )18、使机件具有良好的工艺性,应合理选择毛坯,结构简单合理、规定适当的制造精度与表面粗糙度。
( )第二章联接1、在机械制造中广泛使用的是右旋螺纹。
( )2、三角形螺纹比梯形螺纹效率高、自锁性差。
( )3、普通细牙螺纹比粗牙螺纹效率高、自锁性差。
( )4、受相同横向工作载荷的联接使用铰制孔用螺栓联接通常直径比使用普通紧螺栓联接可小一些。
( )5、铰制孔用螺栓联接的尺寸精度要求较高,不适合用于受轴向工作载荷的螺栓联接。
( )6、双头螺柱联接不适用于被联接件厚度大、且需经常装拆的联接。
( )7、螺纹联接需要防松是由于联接螺纹不符合自锁条件且λ≤ρv。
第七章1.轮系的分类依据是什么?轮系在运转过程中各轮几何轴线在空间的相对位置关系是否变动2.怎样计算定轴轮系的传动比?如何确定从动轮的转向?定轴轮系的传动比等于组成轮系的各对齿轮传动比的连乘积,也等于从动轮齿数的连乘积与主动轮齿数的连乘积之比。
对于首末两轮的轴线相平行的轮系,其转向关系用正、负号表示。
还可用画箭头的方法来确定齿轮的转向3.定轴轮系和周转轮系的区别有哪些?定轴轮系是指在轮系运转过程中,各个齿轮的轴线相对于机架的位置都是固定的。
周转轮系是指在轮系运转过程中,其中至少有1个齿轮轴线的位置不固定,而是绕着其他齿轮的固定轴线回转4.怎样求混合轮系的传动比?分解混合轮系的关键是什么?如何划分?在计算复合轮系时,首要的问题是必须正确地将轮系中的各组成部分加以划分。
而正确划分的关键是要把其中的周转轮系部分找出来。
周转轮系的特点是具有行星轮和行星架,所以要找到轮系中的行星轮,然后找出行星架(行星架往往是由轮系中具有其他功用的构件所兼任)。
每一行星架,连同行星架上的行星轮和行星轮相啮合的太阳轮就组成一个基本的周转轮系,当周转轮系一一找出之后,剩下的便是定轴轮系部分了5.轮系的设计应从哪些方面考虑?考虑机构的外廓尺寸、效率、重量、成本等。
根据工作要求和使用场合合理地设计对应的轮系。
6.如图7-32所示为一蜗杆传动的定轴轮系,已知蜗杆转速n 1 = 750 r/min ,z 1 = 3,z 2 = 60,z 3 = 18,z 4 = 27,z 5 = 20,z 6 = 50。
试用画箭头的方法确定z 6的转向,并计算其转速。
答:齿轮方向向左,n6=75r/min7.如图7-33示为一大传动比的减速器,z 1 = 100,z 2 = 101,z 2 = 100,z 3 = 99。
求:输入件H 对输出件1的传动比i H1。
图7-32 蜗杆传动的定轴轮系 图7-33 减速器 答:100001 H i8.如图7-34所示为卷扬机传动示意图,悬挂重物G 的钢丝绳绕在鼓轮5上,鼓轮5与蜗轮4连接在一起。
第六章 齿轮传动思考题和练习题6-1渐开线齿轮具有哪些啮合特点?解:能满足定传动比传动的要求,具有可分性,渐开线齿廓之间的正压力方位不变。
6-2什么是节圆?什么是分度圆?二者有什么区别?解:节圆是一对齿轮啮合时,以轮心为圆心,过节点所做的圆,即节点在齿轮上所走的轨迹圆;分度圆则是为了便于计算齿轮各部分的尺寸,在介于齿顶圆和齿根圆之间,人为定义的一个基准圆。
每个齿轮都有自己的分度圆,且大小是确定不变的;而节圆是对一对相啮合的齿轮而言的,节圆的大小随中心距的变化而变化。
6-3渐开线齿轮的五个基本参数是什么?解:模数、齿数、压力角、齿顶高系数、顶隙系数。
6-4标准齿轮传动的实际中心距大于标准中心距时,下列参数:分度圆半径、节圆半径、基圆半径、分度圆压力角、顶隙等哪些发生了变化?哪些不变?解:节圆半径、顶隙变大,分度圆半径、基圆半径、分度圆压力角不变。
6-5已知一对直齿圆柱齿轮的传动比5.112=i ,中心距a =100mm ,模数m =2mm 。
试计算这对齿轮的几何尺寸。
解:5.112=i , a =100mm , m =2mm ,5.1=12Z Z ,100=2)+(21Z Z m 401=z ,602=z8040211=⨯=⨯=z m d mm ,12060222=⨯=⨯=z m d mm84480211=+=+=a a h d d mm ,1244120221=+=+=a a h d d mm 。
6-6相比直齿圆柱齿轮,平行轴斜齿圆柱齿轮有哪些特点?解:一对斜齿圆柱齿轮啮合传动时,其轮齿间的接触线是倾斜的,齿面接触是由一个点开始,逐渐增至一条最长的线,再由最长的接触线减短至一个点而后退出啮合的。
因此,相比直齿圆柱齿轮,斜齿圆柱齿轮传动平稳,冲击和噪声较小,又由于同时啮合的齿对数多(重合度大),故承载能力也高。
但斜齿轮存在派生的轴向力。
6-7齿轮的轮齿切制方法有哪些?各有什么特点?解:齿轮可以通过压铸、热扎、冷扎、粉末冶金、冲压等的无屑加工方法和切削等方法来加工,其中切削加工方法具有良好的加工精度,是目前齿形加工的主要方法。
第三章部分题解参考3-5 图3-37所示为一冲床传动机构的设计方案。
设计者的意图是通过齿轮1带动凸轮2旋转后,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上的错误。
若有,应如何修改?习题3-5图习题3-5解图(a) 习题3-5解图(b) 习题3-5解图(c) 解 画出该方案的机动示意图如习题3-5解图(a),其自由度为:14233 2345=-⨯-⨯=--=P P n F 其中:滚子为局部自由度计算可知:自由度为零,故该方案无法实现所要求的运动,即结构组成原理上有错误。
解决方法:①增加一个构件和一个低副,如习题3-5解图(b)所示。
其自由度为:115243 2345=-⨯-⨯=--=P P n F ②将一个低副改为高副,如习题3-5解图(c)所示。
其自由度为:123233 2345=-⨯-⨯=--=P P n F 3-6 画出图3-38所示机构的运动简图(运动尺寸由图上量取),并计算其自由度。
习题3-6(a)图 习题3-6(d)图解(a) 习题3-6(a)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(a)解图(a)或习题3-6(a)解图(b)的两种形式。
自由度计算:1042332345=-⨯-⨯=--=P P n F习题3-6(a)解图(a)习题3-6(a)解图(b)解(d) 习题3-6(d)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(d)解图(a)或习题3-6(d)解图(b)的两种形式。
自由度计算:1042332345=-⨯-⨯=--=P P n F习题3-6(d)解图(a) 习题3-6(d)解图(b)3-7 计算图3-39所示机构的自由度,并说明各机构应有的原动件数目。
解(a) 10102732345=-⨯-⨯=--=P P n FA 、B 、C 、D 为复合铰链原动件数目应为1说明:该机构为精确直线机构。
当满足BE =BC =CD =DE ,AB =AD ,AF =CF 条件时,E 点轨迹是精确直线,其轨迹垂直于机架连心线AF解(b) 1072532345=-⨯-⨯=--=P P n FB 为复合铰链,移动副E 、F 中有一个是虚约束 原动件数目应为1说明:该机构为飞剪机构,即在物体的运动过程中将其剪切。
机械设计基础轮系在机械设计中,轮系的设计和布局是至关重要的。
轮系,或者称为齿轮系,是由一系列齿轮和轴组成的,它们通过精确的配合和排列,将动力从一个轴传递到另一个轴,或者改变轴的转速。
这种设计广泛应用于各种机械设备中,如汽车、飞机、机床等。
一、轮系的基本类型根据轮系中齿轮的排列和组合方式,我们可以将其分为以下几种基本类型:1、定轴轮系:在这种轮系中,齿轮是固定在轴上的,因此轴的旋转速度是恒定的。
这种轮系主要用于改变动力的大小和方向。
2、行星轮系:在这种轮系中,有一个或多个齿轮是浮动的,它们可以随着轴一起旋转,也可以绕着轴旋转。
这种轮系主要用于平衡轴的转速和改变动力的方向。
3、差动轮系:在这种轮系中,有两个或多个齿轮的旋转速度是不一样的,它们之间存在一定的速度差。
这种轮系主要用于实现复杂的运动规律。
在设计轮系时,我们需要遵循以下原则:1、确定传递路径:根据机械设备的需要,确定动力从哪个轴输入,需要传递到哪个轴。
2、选择合适的齿轮类型:根据需要传递的动力大小、转速等因素,选择合适的齿轮类型(直齿、斜齿、锥齿等)。
3、确定齿轮的参数:根据需要传递的动力大小、转速等因素,确定齿轮的模数、齿数、压力角等参数。
4、确定齿轮的排列方式:根据需要实现的传动比、转速等因素,确定齿轮的排列方式(串联、并联等)。
5、确定轴的结构形式:根据需要传递的动力大小、转速等因素,确定轴的结构形式(实心轴、空心轴、悬臂轴等)。
6、确定支承形式:根据需要传递的动力大小、转速等因素,确定支承形式(滚动支承、滑动支承等)。
7、确定润滑方式:根据需要传递的动力大小、转速等因素,确定润滑方式(油润滑、脂润滑等)。
在满足设计要求的前提下,我们还可以通过优化设计来提高轮系的性能。
以下是一些常用的优化方法:1、优化齿轮参数:通过调整齿轮的模数、齿数、压力角等参数,来提高齿轮的承载能力和降低噪声。
2、优化齿轮排列:通过优化齿轮的排列方式,来提高传动效率、降低传动噪声和减少摩擦损失。
机械设计基础之轮系详解在机械工程中,轮系的设计与使用至关重要。
轮系主要由一系列相互啮合的齿轮组成,通过齿轮的旋转运动,可以实现动力的传输、速度的改变、方向的转换等功能。
本文将详细解析轮系的基本概念、类型及设计要点。
一、轮系的类型根据齿轮轴线的相对位置,轮系可以分为两大类:平面轮系和空间轮系。
1、平面轮系:所有齿轮的轴线都在同一平面内。
这种类型的轮系在机械设计中最为常见,包括定轴轮系、周转轮系和混合轮系。
2、空间轮系:齿轮的轴线不在同一平面内,而是相互交错。
这种类型的轮系相对复杂,包括差动轮系和行星轮系。
二、定轴轮系定轴轮系是最简单的轮系类型,所有齿轮的轴线都固定在同一轴线上。
这种轮系的主要功能是通过齿轮的旋转实现动力的传输和速度的改变。
定轴轮系的传动比可以根据齿轮的齿数和转速计算得出。
三、周转轮系周转轮系的齿轮轴线可以绕着其他齿轮的轴线旋转。
这种轮系的主要功能是通过齿轮的旋转实现动力的传输和速度的改变,同时还能实现方向的转换。
周转轮系的传动比可以根据齿轮的齿数和转速计算得出。
四、混合轮系混合轮系是定轴轮系和周转轮系的组合。
这种轮系的优点是可以实现更复杂的运动和动力传输,同时具有较高的传动效率。
混合轮系的传动比可以根据定轴轮系和周转轮系的传动比计算得出。
五、差动轮系差动轮系是一种空间轮系,其特点是两个齿轮的轴线可以不在同一平面内。
这种轮系的主要功能是通过齿轮的旋转实现动力的传输和速度的改变,同时还能实现方向的转换。
差动轮系的传动比可以根据齿轮的齿数和转速计算得出。
六、行星轮系行星轮系是一种空间轮系,其特点是至少有一个齿轮的轴线可以绕着其他齿轮的轴线旋转。
这种轮系的主要功能是通过齿轮的旋转实现动力的传输和速度的改变,同时还能实现方向的转换。
行星轮系的传动比可以根据齿轮的齿数和转速计算得出。
七、设计要点在设计和使用轮系时,需要考虑以下几点:1、传动比:根据实际需求选择合适的传动比,以保证轮系的传动效率和稳定性。