机械设计1 文档
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第一章绪论分析与思考题1-1 机器的基本组成要素是什么?1-2 什么是零件?什么是构件?什么是部件?试各举三个实例。
1-3 什么是通用零件?什么是专用零件?试各举三个实例。
1-4 机械设计课程研究的内容是什么?第二章机械设计总论分析与思考题2-1 一台完整的机器通常由哪些基本部分组成?各部分的作用是什么?2-2 设计机器时应满足哪些基本要求?设计机械零件时应满足哪些基本要求?2-3 机械零件主要有哪些失效形式?常用的计算准则主要有哪些?2-4 什么是零件的强度要求?强度条件是如何表示的?如何提高零件的强度?2-5 什么是零件的刚度要求?刚度条件是如何表示的?提高零件刚度的措施有哪些?2-6 零件在什么情况下会发生共振?如何改变零件的固有频率?2-7 什么是可靠性设计?它与常规设计有何不同?零件可靠度的定义是什么?2-8 机械零件设计中选择材料的原则是什么?2-9 指出下列材料的种类,并说明代号中符号及数字的含义:HTl50,ZG230-450, 65Mn,45,Q235,40Cr,20CrMnTi,ZCuSnl0Pb5。
2-10 机械的现代设计方法与传统设计方法有哪些主要区别?第三章机械零件的强度一、选择与填空题3-1 零件表面的强化处理方法有_________________、___________________、_________________等。
3-2 零件的截面形状一定,当截面尺寸增大时,其疲劳极限值将随之____________。
(1)增高 (2)不变 (3)降低3-3 机械零件受载时,在_____________________处产生应力集中,应力集中的程度通常随材料强度的增大而___________________。
3-4在载荷和几何形状相同的情况下,钢制零件间的接触应力_____________铸铁零件间的接触应力。
3-5 两零件的材料和几何尺寸都不相同,以曲面接触受载时,两者的接触应力值__________。
第五章机械设计基础第一节平面连杆机构一、平面机构的运动简图1.运动副及其分类▪运动副▪分类:▪高副、低副低副转动副移动副球面副、螺旋副高副凸轮副2.平面机构的运动简图⏹固定件⏹原动件⏹从动件机构运动简图符号:3.平面机构的自由度 计算公式其中F —自由度,n —活动机构数,p L --低副的数目,p H --高副的数目HL p p n F --=23例1:计算如图所示的内燃机中曲柄连杆机构的自由度。
例2:计算如图所示的牛头刨床传动机构的自由度。
⏹注意的问题⏹复合铰链例3:计算如图所示的圆盘锯主体机构(直线机构)的自由度。
B、C、D、E四处都是复合铰链,各由2个转动副。
复合铰链⏹局部自由度⏹例4:计算如图所示的滚子从动件凸轮机构的自由度。
二、四连杆机构的基本类型1.铰链四杆机构曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构2.偏心轮机构3.曲柄滑块机构4.导杆机构第二节凸轮机构一、分类1.按凸轮的形状分盘形凸轮移动凸轮圆柱凸轮2.按从动轮的型式分⏹尖顶从动件⏹滚子从动件⏹平底从动件二、从动件的常用运动规律1.等速运动1---凸轮的转角,s---工作行程2.等加速等减速运动1---凸轮的转角,s---工作行程3.摆线运动1---凸轮的转角,s---工作行程三、按给定从动件运动规律绘制凸轮轮廓1.理论轮廓2.实际轮廓习题设计一直动滚子从动件盘形凸轮。
已知凸轮顺时针匀速回转,从动件的运动规律为:当凸轮转过120°时,从动件以等加速等减速运动规律上升20mm;当凸轮继续回转60°时,从动件在最高位置停留不动;当凸轮再转90°时,从动件以等加速等减速运动规律下降到初始位置;当凸轮再转其余90°时,从动件停留不动。
今取凸轮基圆半径l OB1=50mm,滚子半径r=10mm,并要求滚子中心沿着通过凸轮回转中心的直线运动。
试绘出此凸轮的轮廓。
第三节间歇运动机构一、槽轮机构1.组成:由具有径向槽的槽轮2、具有圆销的机构1和机架组成。
机械设计方案1. 引言机械设计是指设计、研发和制作机械产品的过程,它涉及到各种机械元件的选择、装配和结构设计等方面。
本文档将详细介绍一个机械设计方案的整体流程和步骤。
2. 设计需求在开始设计机械产品之前,首先需要明确设计需求。
设计需求可以包括产品的功能要求、性能指标、使用环境和限制条件等。
清晰明确的设计需求对于后续的设计工作至关重要,可以指导设计的方向和过程。
3. 创意设计创意设计阶段是机械设计中的重要环节。
在这个阶段,设计师可以充分发挥想象力和创造力,提出不同的设计方案。
创意设计可以包括产品的整体结构设计、功能模块的设计以及特殊机械元件的设计等。
4. 参数分析与计算在完成创意设计后,需要对设计方案进行参数分析与计算。
这一步骤可以确保设计的合理性和可行性。
常见的参数分析包括强度计算、运动分析、热传导计算等。
通过参数分析与计算,可以找出设计中存在的问题,并进行相应的优化。
5. 三维建模和装配在完成参数分析与计算后,需要利用计算机辅助设计软件进行三维建模和装配。
三维建模可以将设计方案转化为数字模型,方便后续的分析和制造。
装配则是将各个部件组装在一起,形成最终的产品结构。
6. 材料选择和制造工艺选择合适的材料和制造工艺对于产品的性能和质量至关重要。
在这一步骤中,需要考虑到产品的使用环境、功能要求以及成本等因素,选择最适合的材料和制造工艺。
7. 产品测试和优化在设计完成后,需要进行产品的测试和优化。
通过测试,可以验证设计的合理性和可行性。
如果测试结果不理想,需要对设计方案进行优化,直至满足设计需求。
8. 结论机械设计方案的流程主要包括设计需求的确定、创意设计、参数分析与计算、三维建模和装配、材料选择和制造工艺以及产品测试和优化等步骤。
在整个设计过程中,需要考虑产品的功能要求、性能指标、使用环境和限制条件,并结合合理的设计理念和工程原理,进行设计和优化。
通过这些步骤的有序进行,可以得到一个高质量、高性能的机械产品设计方案。
一、(15分)某轴用一对同型号角接触球轴承支承,受力情况如图所示。
已知:内部轴向力S F =0.68R F ,e =0.68。
当R A F F ≤e 时,X =1,Y =0;当R
A F F >e 时,X =0.41,Y =0.87。
问哪个轴承的寿命低? 二、(18分)图示为一蜗杆轴用两个角接触球轴承支承。
已知蜗杆所受轴向力x F =580N ,两轴承的径向力为:1R F =935N ,R2F =1910N ,载荷性质系数P f =1.1。
试计算两个轴承的当量动载荷。
注:*内部轴向力S F =eF R , e =0.36。
*当R
A F F ≤e 时,X =1,Y =0;当R A F F >e 时,X =0.41,Y =0.87。
三、(17分)图示为由圆锥齿轮和斜齿圆柱齿轮组成的传动系统。
已知:Ⅰ轴为输入轴,转向如图所示,输出轴功率P Ⅲ=5KW ,
转速n Ⅲ=157rpm ,各轮齿数为:z 1=25,z 2=60,z 3=22,z 4=84,设效率为100%。
(1) 在图中标出各轮转向,并计算各轴的转矩。
(2) 为使2、3两轮的轴向力方向相反,确定并在图中标出3、4两轮的螺旋方向。
(3) 在图中标出2、3两轮在啮合点处所受各分力(t F 、F r 、F x )的方向。
(一)
(二)
1
21
2
Ⅱ
Ⅲ
四(10分)如图4-1为圆柱齿轮—蜗杆传动。
已知斜齿轮1的转动方向和斜齿轮2的轮齿旋向。
(1)在图中啮合处标出齿轮1和齿轮2所受轴向力F a1和F a2的方向。
(2)为使蜗杆轴上的齿轮2与蜗杆3所产生的轴向力相互抵消一部分,试确定并标出蜗杆3轮齿的螺旋线方向,并指出蜗轮4轮齿的螺旋线方向及其转动方向。
(3)在图中啮合处标出蜗杆和蜗轮所受各分力的方向。
一、解:(1)1168.0R s F F ==2720400068.0=⨯(N ) 2268.0R s F F ==1700250068.0=⨯(N )
(2)260090017002=+=+x s F F (N )<27201=s F (N ) 故 =1A F 27201=s F (N )
182090027201=-=-x s F F (N )>17002=s F (N ) 故 =2A F 18201=-x s F F (N )
e F F R A ===68.04000
272011,则X =1,Y=0。
则 )2720040001()(1111P1⨯+⨯⨯=+=P A R P f F Y F X f F =4000P f (N )728.02500
182022==R A F F >e ,则 X =0.41,Y =0.87。
则 )182087.0250041.0()(2222P2⨯+⨯⨯=+=P A R P f F Y F X f F
P f 3500=(N ) 由于 P1F >P2F ,故轴承1的寿命短。
二、解:(1))(6.336)(93536.036.011N N F F R s =⨯== )(6.687)(191036.036.022N N F F R s =⨯==
(2))(6.12675806.6872N F F x s =+=+ >)(6.3361N F s = 故 )(6.126721N F F F x s A =+= )(4.2435806.3361N F F x s -=-=-<)(6.6872N F s = 故 )(6.68722N F F s A ==
(3)36.1935
6.126711==R A F F >e ,故 41.01=X ,8
7.01=Y 7
8.1634)6.126787.093541.0(1.1)(11111=⨯+⨯⨯=+=A R P P F Y F X f F (N )
e F F R A ===36.101910
6.68722,故 12=X ,02=Y 2101)6.687019101(1.1)(22222=⨯+⨯⨯=+=A R P P F Y F X f F (N ) 四.蜗杆和
蜗轮所受各分力的方向。
(6分)。