ZY-机械设计作业集.doc
机械设计基础课程设计任务书(doc 18页)
机械设计基础课程设计任务书（doc 18页）目录一、任务书 (1)二、小组设计分工具体情况 (6)三、第一章总体设计构想 (7)四、第二章方案设计 (8)五、第三章设计计算说明 (10)1、传动装置运动参数的计算 (10)2、轴与轴承部件的设计 (11)3、零件载荷计算 (11)4、机架及附件的设计 (12)六、第四章设计结论与探讨 (13)七、附录 (14)八、课程设计成绩评定表 (16)《机械设计基础》课程设计任务书一、实践的目的和任务（一）实践目的1.《机械设计基础课程设计》是工业设计专业在完成《机械设计基础课程》课堂理论学习后的一项重要的实践性设计环节，要求学生综合运用机械设计基础课程及其它先修课程的理论和生产实际知识进行机械设计训练。
通过课程设计实践环节，使学生树立正确的设计思想，培养学生综合运用理论与生产实际知识来分析和解决机械设计问题的能力，巩固和发展所学到的相关知识。
2.学习和掌握通用机械零件、机械传动装置或简单机械的一般设计方法，培养学生工程设计能力和分析问题、解决问题的能力。
3.进行机械设计基本技能的训练，如计算、绘图、运用设计资料（包括手册、标准和规范等）以及经验估算、考虑技术决策、机械CAD 技术等机械设计方面的基本技能进行一次训练，以提高这些技能的水平，并为后续专业课程设计和毕业设计奠定基础。
4.结合工业设计专业特点，将结构设计与造型设计知识相结合，通过实践，使学生了解产品设计的基本原则和方法，创造性地提出解决方案，将学生培养成能够在设计中有工程自觉意识的工业设计师。
（二）实践任务1.完成课程设计题目的方案分析与设计；2.完成传动装置的总体设计及主要零部件的设计计算；3.完成装配图、零件图设计；4.完成方案设计效果图。
5.完成课程设计报告。
二、课程设计题目与要求（一）设计题目选择通用机械的传动装置或简单机械。
设计题目仅给出要求机器实现的功能，由学生自定传动方案设计，学生亦可自选设计题目，但自选题目的难度与工作量应和课程设计要求相适应。
西工大版 机械设计作业集答案
8-39 某带传动由变速电动机驱动，大带轮的输出转速的变化范围 为500~1000r/min。若大带轮上的负载为恒功率负载，应该按哪一 种转速设计带传动？若大带轮上的负载为恒转矩负载，应该按哪 一种转速设计带传动？为什么？
P Fev 1000
P一定，∵n2↓→v，所需的有效圆周力 Fe，按较 大的Fe设计带传动能够保证不打滑和具有一定的疲劳
10—24 在齿轮传动中，获得软齿面的热处理方式有 调质 、 正火 ， 而获得硬齿面的热处理方式有 渗碳淬火 、 整体淬火 、 表面淬火 等。
10—25一般参数的闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式是 点蚀 ， 闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式是 断齿 ，开式齿轮传动的主 要失效形式是 磨损 ，高速重载齿轮传动，当润滑不良时最可能出 现的失效形式是 胶合 。
提高，设电动机的功率和减速器的强度足够，且更换大小带轮后引
起中心距的变化对传递功率的影响可忽略不计，为了实现这一增速
要求，试分析采用下列哪种方案更为合理，为什么？
1、将dd2减小到280mm；
电动机
2、将dd1增大到200mm；
dd2 V带传动
v D
3、将鼓轮直径D增大到355mm。
dd1 解 输出功率P出=F·v
带传动更适宜在高速下工作。
解：∵原V带传动比：
i12
dd2 dd1
400 140
2.857
方案1、2的V带传动比：
i12
i12
dd2 dd1
280 140
400 200
2
∵原运输带速度： v nyD ,
60000
现运输带速度： v nyD ,
60000
电动机
dd2 V带传动
机械原理与机械设计作业集
机械原理与机械设计作业集
《机械原理与机械设计作业集》是与高等教育出版社出版的《机械原理》（第八版）和《机械设计》（第十版）配套使用的教学辅助用书，其内容包括绪论、平面机构的结构分析、平面机构的运动分析、平面机构的力分析、机械的效率和自锁、机械的平衡、机械的运转及其速度波动的调节、平面连杆机构及其设计、凸轮机构及其设计、齿轮机构及其设计、齿轮系及其设计、其他常用机构、机械系统的方案设计等。
本书可作为高等院校机械类各专业的教材，也可供有关专业的师生和工程技术人员参考。
机械设计第1章作业
4-10 试与标准齿轮比较说明正变位直齿圆柱齿轮的下 列参数：m、α、α′、d、d′、s、sf、hf、df、db， 哪些不 变？哪些起了变化？变大还是变小？ 解：不变： m、α、 d、 db、 α′、 d′ （ 等移距不变） 变：α′、 d′↑（不等移距变） s↑、sf↑、 df↑ 、 hf↓（正移距）
4-14 试述一对直齿圆柱齿轮、一对斜齿圆柱齿轮、一对直齿
圆锥齿轮的正确啮合条件。
解：直齿圆柱齿轮：两轮的模数、压力角分别相等 斜齿圆柱齿轮：两轮端面或法面的模数、压力角分别相等
且β1=±β2
直齿圆锥齿轮：两轮大端的模数、压力角分别相等 且外锥距相等。
5章
5.1
n2
习题答案
5.2
v6
n3
5-2
v6=10.5mm/s
得:M′=150 Nm ②Aoa=(400-150)×π/2=125π Aab=150×π/2=75π Abc=(400-150)×π/4=62.5π Aco=150×π3/4=112.5π
Amix= │-Aoa│ =125π
O
a
c
-
a +
b c
M′
+ O
J= Amix/ωm2δ= 98.17Kg.m2
5-8 图示圆锥齿轮行星轮系中，各轮齿数为：Z1=20， Z2=30，Z2′=50，Z3=80，n1=50r/min， 求nH的大小和方向。
解:i13H=n1-nH / n3-nH=-z2z3/z1z2′ 50-nH/0-nH=-30×80/20×50 nH=14.7r/min 与n1同向 5-9 图示差动轮系中，各轮齿数为：Z1=30， Z2=25， Z2′=20，Z3=75，齿轮1的转速为 200r/min(箭头向上)，齿轮3的转速为 50r/min(箭头向下)，求行星架转速的大小 和方向。 解:i13H=n1-nH / n3-nH = - z2z3/z1z2′ 200-nH / - 50-nH = - 25×75 / 30×20 nH=10.6r/min 与n1同向
机械设计大作业二
机械设计大作业二 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】机械设计大作业二说明书课程名称：机械设计设计题目：螺旋起重器的设计 院系：机电工程学院 班级：1008301 设计者：丁烨 学号：指导教师：张锋设计时间：2012年9月16日设计题目：第三章螺纹传动设计表螺旋起重器的示意图及已知数据题号 起重器/Q F kN最大起重高度/H mm设计要求：⑴绘制装配图一张，画出起重器的全比结构，按照比例装配图要求标注尺寸、序号及填写明细栏、标题栏、编写技术要求。
⑵撰写设计说明书一份，主要包括起重器各部分尺寸的计算，对螺杆和螺母螺纹牙强度、螺纹副自锁性、螺杆的稳定性的校核等。
目录一、设计任务书-----------------------------------------------------------1二、螺母、螺杆选用材料---------------------------------------------------1三、千斤顶设计和数据计算耐磨性计算------------------------------------------------------------------------------------------------1 螺杆强度校核---------------------------------------------------------------------------------------------2 螺纹牙强度校核-----------------------------------------------------------------------------------------3 螺纹副自锁条件校核-----------------------------------------------------------------------------------4螺杆稳定性校核-----------------------------------------------------------------------------------------4螺母外径及凸缘设----------------------------------------------------5手柄设计------------------------------------------------------------5底座设计------------------------------------------------------------6四、参考资料---------------------------------------------------------------7一、设计任务书螺旋起重器是一种简单的起重装置，用手推动手柄即可起升重物。
《机械设计基础》作业3
机械设计基础作业3５轮系思考题5—1 定轴轮系与周转轮系得主要区别就是什么？行星轮系与差动轮系有何区别?５－2 定轴轮系中传动比大小与转向得关系？5－３什么就是惰轮？它有何用途?5－4 什么就是转化轮系?如何通过转化轮系计算出周转轮系得传动比?5-５如何区别转化轮系得转向与周转轮系得实际转向？5—6 怎样求混合轮系得传动比?分解混合轮系得关键就是什么?如何划分？5－７观察日常生活周围得机器，各举出一个定轴轮系与周转轮系,并计算出传动比与转向。
习题5—１在图示得轮系中，已知z1=15，z２＝23,z２'=15,z3＝31，ｚ３’=15，z4=33,z4'=２（右旋）,z5=60,ｚ５’=20，（m =4 ｍm），若n1 ＝500r/min,求齿条6线速度u得大小与方向.题图5-15-2 在图示齿轮系中，已知z1=ｚ2＝19,z3'=２6，z4=30,z４’=20，z5=7８,齿轮１与齿轮3同轴线,求齿轮3得齿数及传动比i15。
题图5-35—3 在图示得钟表传动示意图中,E 为擒纵轮，N 为发条盘,S ，M 及H 分别为秒针，分针与时针。
设ｚ1=７２,z ２=１２，ｚ3=64,z 4=8，ｚ5=６0,ｚ６=8,z 7=60,z 8=6,ｚ9=8,ｚ10＝24，z 11=6，z 1２=24,求秒针与分针得传动比i ＳM 及分针与时针得传动比i ＭＨ。
5-4 图示车床变速箱中,移动三联齿轮a 可使齿轮3’与４’啮合，又移动双联齿轮ｂ，可使齿轮５’与6’啮合。
已知各轮得齿数为z 1=4２，z 2=５8,ｚ3'=38，ｚ4’=4２，z 5’=50，z 6’=48,电动机转速为１450r ／m ｉn 。
试求此种情况下输出轴转速得大小与方向.5-5 在图示得行星减速装置中,已知z １=z 2＝１7,z 3=15。
当手柄转过９0°时转盘H 转过多少度?题图5-5题图5-75－６ 在图示得差动齿轮系中,已知各轮齿数ｚ１=1５,z 2＝25,z ２’=2０，ｚ3=6０。
机械设计作业
10-1 试分析图10-47所示的齿轮传动各齿轮所受的力（用受力图表示各力的作用位置及方向）。
[解] 受力图如下图：10-6 设计铣床中的一对圆柱齿轮传动，已知54,26min,r 1450,kW 5.72111====z z n P ，寿命h 12000=h L ，小齿轮相对其轴的支承为不对称布置，并画出大齿轮的机构图。
[解] (1) 选择齿轮类型、精度等级、材料 ①选用直齿圆柱齿轮传动。
②铣床为一般机器，速度不高，故选用7级精度（GB10095-88）。
③材料选择。
由表10-1选择小齿轮材料为40Cr （调质），硬度为280HBS ，大齿轮材料为45刚（调质），硬度为240HBS ，二者材料硬度差为40HBS 。
（2）按齿面接触强度设计[]3211t 132.2⎪⎪⎭⎫⎝⎛⋅+⋅≥H E d σZ u u ΦKT d 1）确定公式中的各计算值①试选载荷系数.51t =K ②计算小齿轮传递的力矩mm N 4939714505.7105.95105.9551151⋅=⨯⨯=⨯=n P T③小齿轮作不对称布置，查表10-7，选取0.1=d Φ④由表10-6查得材料的弹性影响系数21MPa 8.189=E Z⑤由图10-21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限MPa 6001lim =H σ；大齿轮的接触疲劳强度极限MPa 5502lim =H σ。
⑥齿数比 08.2265412===z z u ⑦计算应力循环次数91110044.112000114506060⨯=⨯⨯⨯==h jL n N991210502.008.210044.1⨯=⨯==u N N ⑧由图10-19取接触疲劳寿命系数 0.1,98.021==H N H N K K ⑨计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数1=S []MPa 588160098.01lim 11=⨯==S σK σH HN H[]MPa 5.566155003.12lim 22=⨯==S σK σH HN H2）计算①计算小齿轮分度圆直径1t d ，代入[]H σ中较小值[]mm 577.535.5668.18908.2108.21493975.132.2132.2323211t =⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯+⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅+⋅≥H E d σZ u u ΦKT d ②计算圆周速度νs m 066.41000601450577.5314.310006011t =⨯⨯⨯=⨯π=n d ν③计算尺宽bmm 577.53577.5311t =⨯==d Φb d ④计算尺宽与齿高之比hb mm 061.226577.5311t ===z d m t mm 636.4061.225.225.2=⨯==t m h56.11636.4577.53==h b ⑤计算载荷系数根据s m 066.4=ν，7级精度，查图10-8得动载荷系数2.1=v K 直齿轮，1==ααF H K K由表10-2查得使用系数25.1=A K 由表10-4用插值法查得420.1=H βK 由56.11=hb，420.1=H βK ，查图10-13得37.1=F βK 故载荷系数 13.2420.112.125.1=⨯⨯⨯==βαH H v A K K K K K ⑥按实际的载荷系数校正所算的分度圆直径 22.605.113.2577.53331t 1=⨯==t K K d d ⑦计算模数m mm 32.22622.6011===z d m 取5.2=m⑧几何尺寸计算分度圆直径：mm 65265.211=⨯==mz d mm 135545.222=⨯==mz d中心距： mm 100213565221=+=+=d d a 确定尺宽：[]mm 74.515.5668.1895.208.2108.2654939713.225.212222211=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛⋅+⋅≥H E σZ u u d KT b 圆整后取mm 57mm,5212==b b 。
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1 机械设计作业集 第五章 螺纹 一、简答题 1. 相同公称直径的细牙螺纹和粗牙螺纹有何区别? 2. 螺栓、双头螺柱、紧定螺钉连接在应用上有何不同? 3. 为什么多数螺纹连接都要求拧紧?预紧的目的是什么？ 4. 连接用螺纹已经满足自锁条件，为什么在很多连接中还要采取防松措施? 5. 防松原理和防松装置有哪些? 6. 为什么只受预紧力的紧螺栓连接，对螺栓的强度计算要将预紧力增大到它的1．3倍按纯拉伸计算? 7. 常见的螺栓中的螺纹是右旋还是左旋、是单线还是多线？ GB5782-2000螺栓M16X100，8.8级，螺栓试问：螺栓的公称直径是多少?100是螺栓哪部分的长度？螺栓的屈服极限是多少？ 8. 为什么螺母的螺纹圈数不宜大于10圈？提高螺栓联接强度有哪些主要措施？ 二、计算题 1.图示螺栓联接中，采用两个M20的4.6级普通螺栓，其安全系数为1.5，联接接合面间的摩擦系数f=0.20，防滑系数2.1sK ，计算该联接允许传递的静载荷F。（M20的螺栓
mmd294.171 ） 2
2. 一悬臂粱由四个普通螺栓联接固定于立墙上的两个夹板间，如图所示，已知载荷P=1000N，螺栓布局和相关尺寸如图所示，试选择螺栓直径d。（15分）注：（1）螺栓的性能等级为6.8；安全系数为1.5.（2）图示尺寸单位为mm； （3）板间摩擦系数f=0.15，防滑系数KS=1.2 ； ；（4）螺纹标准见下表：
3.图示刚性联轴器由6个均布于直径mmD1950
的圆周上的螺栓联接，联轴器传递的转矩 mNT.2600。 试按下列情况校核该螺栓联接的强度。
螺纹外径d（mm） 5 6 8 10 12 14 16 螺纹内径d1（mm） 4.134 4.917 6.647 8.376 10.106 11.835 13.835 3
（1）采用M16的小六角头铰制孔螺栓，如图方案I，螺栓受剪处直径mmd170，螺栓材料为45钢，许用剪应力MPa195][；许用挤压应力MPap300][1；联轴器的材
料为HT250，许用挤压力MPap100][2。
(2）采用M16的普通螺栓，如图方案II，接合面的摩擦系数为f=0.15，螺栓材料为45钢，许
用拉应力MPa240][，螺纹内径mmd835.131，防滑系数2.1sK。
4. 一压力容器的平盖用M16（mmd835.131）螺栓联接。已知制螺栓的MPa120][，容器的压强为P=2Mpa，内径D=180mm。试求： （1）所需螺栓的个数z（取残余预
紧力FF6.11，F为工作载荷）； （2）预紧力F0（取相对刚度
3.0mbbCC
C
）。 4
5. 一薄板零件用两个M10的螺钉)026.9,376.8(21mmdmmd固定于机架侧壁上，其上受有
2000N的拉力，如图所示。已知螺钉的屈服极限MPas240
零件与机架间的摩擦系数12.0f，若安全系数5.1S，防滑系数2.1sK，那么，两螺钉的强度是否足
够？ 5
第六章 键连接 一、简答题 1. 平键连接的工作原理是什么，可能的失效形式是什么?如何进行强度计算? 2.如仍选择平键的类型和尺寸? 3. 平键、半圆键、切向键、楔键在结构和使用性能上有何区别?为什么平键应用广泛? 4.采用两个平键、两个楔键或两个半圆键时，如何布置？ 5.分别用箭头指出工作面，并在图下方标出键的名称。
二、计算题 已知齿轮安装在两支点间，齿轮和轴的材料为锻钢，用普通平键联接，轴径d=80mm，毂宽度为110mm，T=3000N.m，键、轴和轮毂的材料均为钢，MPap110][，普通平键的主要尺寸如下表，设计此键联接。 附表：普通平键（GB1096-79）的主要尺寸 6
轴的直径d ＞50～58 ＞58～65 ＞65～75 ＞75～85 ＞85～95
＞95～
110
键宽b×键高h 16×10 18×11 20×12 22×14 25×14 28×16
键的长度系列 40、45、50、56、63、70、80、90、100、110、125、140 7
第八章 带传动 一、简答题 1. 三角带为什么比平带承载能力大? 2.传动带工作时受哪些力的作用?最大应力出现在哪个部位？有哪些部分组成？ 3.按图简述带传动的弹性滑动是如何产生的。它和打滑有什么区别？能否通过正确设计来消除弹性滑动?打滑首先发生在哪个带轮上?为什么?
4.试说明带轮直径、初拉力、包角、摩擦系数、带速、中心距对带传动分别有何影响?带的最大有效拉力的影响因素有哪些？ 5.带传动的失效形式和计算准则是什么? 6. 带轮槽楔角和三角带梯形剖面夹角为什么不相同？ 7. 带传动为什么要张紧？常见的张紧装置有哪些？张紧轮应如何布置才合理？
二计算题 1. 单根V带（三角带）传动的初拉力F0＝354N，主动带轮的基准直径dd1=160mm，主动轮转速n1=1500r/min，主动带轮上的包角1＝150，带与带轮之间的摩擦系数=0.485。求： 8
1）V带（三角带）紧边、松边的拉力F1、F2； 2）V带（三角带）传动能传递的最大有效圆周力Fe及最大功率P。 2. 一开口平带传动，已知两带轮基准直径分别为150mm和400mm，中心距为1000mm，小带轮主动，小带轮转速为1460r/min，若传递功率为5kW，带与铸铁带轮间的摩擦系数=0.3，平带每米长的质量q=0.35kg/m，试求： 1）带的紧边拉力和松边拉力； 2）此带传动所需的预拉力（或初拉力）； 3）此带传动作用在轴上的压力。 9
第九章 链传动 一、简答题 1. 链传动工作时，产生动载荷的原因有哪些？ 2. 链传动的可能失效形式有哪些? 3. 链传动张紧的目的何在？张紧方法有哪些？ 4. 图示链传动（两轮轴线在同一铅垂面内）有何缺点？为保证其传动能力，应采用哪些措施？
5. 标出图示链传动主动轮小链轮的转向，并说明原因。 6. 简述链传动的多边效应。 10
12
2R1R
x
x1
1y
2y
212
1
7.某运输带由电动机通过三套减速装置来驱动，它们分别是双级直齿圆柱齿轮减速器、套筒滚子链传动和三角带传动。试分折由电动机到工作机之间，应怎样布置这三级传动，并说明理由。
二、计算题 1. 已知链节距p＝19.05mm，主动链轮齿数z1=23，转速n1=970r/min。试求平均链速v、瞬时最大链速vmax和瞬时最小链速vmin。
2. 单列滚子链水平传动，已知主动链轮转速n1=970r/min，从动链轮转速n2=323r/min，平均链速v＝5.85m/s，链节距p=19.05mm，求链轮齿数z1、z2和两链轮分度圆直径。 11
第十章 齿轮传动 一、简答题 1. 齿轮传动的失效形式有哪些?产生的原因是什么?有哪些相应的措施？ 2. 闭式和开式齿轮传动在设计上有何不同特点? 3. 为什么主从动轮的硬度要有一定差别?差别多大合适? 4. 齿轮强度计算时有哪些载荷系数?这些载荷系数与哪些因素有关? 5.齿形系数的意义是什么?对弯曲强度有何影响? 6.某运输带由电动机通过三套减速装置来驱动，它们分别是双级直齿圆柱齿轮减速器、套筒滚子链传动和三角带传动。试分折由电动机到工作机之间，应怎样布置这三级传动，并说明理由。 7.什么叫硬齿面齿轮？什么叫软齿面齿轮？各适用于什么场合？ 8.一对传动比大于1的标准齿轮啮合时，哪个齿轮的齿面接触应力较大？哪个齿轮的齿根弯曲应力较大？为什么？
二、计算题 1. 在图示两种直齿圆柱齿轮传动方案中，已知：小齿轮分度圆直mmdddd100'3'131 大齿轮分度圆直径1'4'2422ddddd输入扭矩 mmNTT.1025'11，输入轴转速'11nn，齿轮寿命'hhLL，若不计齿
轮传动和滚动轴承效率的影响，试求： 12
1）.两种方案的总传动比i和'i； 2）.计算齿轮1、1’及4、4’啮合处的圆周力和径向力，标出各力的方向和各轴的转向； 13 2.在图示的两级展开式斜齿圆柱齿轮减速器中，,57,1921zz,68,2043zz高速级和低速级的模数和螺旋角分别
相等，其值分别为;2mmmn15输入功率KWPI5转速，输出轴转速rpmnIII96，若不计摩擦功耗，试确定： （1）为使中间轴上的轴承所受的轴向力较小，试确定其余各齿轮的螺旋方向，并在图上确定各轴的转向。 （2）绘出以上四轮在啮合点的受力图，并计算齿轮2、3的圆周力、径向力和轴向力的大小。此时中间轴上的轴向力等于多少？方向如何？