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1-1-4举例说明什么是通用零件,什么是专用零件答在各种机器中普遍使用的零件,称为通用零件,如螺栓、螺母、销、轴、齿轮、弹簧等;只在某些机器中使用的零件,称为专用零件,如内燃机的曲轴、连杆、活塞,飞机中的螺旋桨,洗衣机中的波轮,起重机中的吊钩等1-1-5零件与部件、零件与构件有何区别和联系?答零件与部件的区别零件是机械中最小的制造单元,是不可拆的,部件是由几个零件组成的装配单元,是可拆的零件与部件的联系部件是由若干零件装配在一起的具有独立功能部分零件与构件的区别零件是最小的制造单元,构件是运动单元零件与构件的联系构件一般由若干个零件刚性连接而成,也可能是单一的零件1-2-1什么是运动副?运动副有哪些类型?它们各有何特点?答直接接触的两个构件间的可动连接称为运动副平面运动副有两种类型低副和局副O特点低副是面接触,在承受载荷时压强较低,便于润滑,故不易磨损高副是以点或线相接触,其接触部分的压强较高,故易磨损1-2-2如图1-1所示的机械压力机中传动轴、曲轴与轴承、小齿轮和大齿轮、连杆与曲轴构成何种运动副?答传动轴、曲轴与轴承分别构成转动副;小齿轮和大齿轮构成高副;连杆与曲轴构成转动副1-2-3如图1-14所示的单缸内燃机中有哪些运动副?答曲轴与缸体(机架)间构成转动副,曲轴与连杆间构成转动副,连杆与活塞间构成转动副,活塞与缸体间构成移动副1-2-4构件和运动副的结构有何特点?答转动副的结构应保证两构件间自由旋转,两构件间以圆柱面接触,有滑动轴承式转动副和滚动轴承式转动副移动副的结构有平面、棱柱面和圆柱面等接触面构件的结构有具有转动副的构件,具有移动副和转动副的构件,具有两个移动副的构件1-2-5什么是机构运动简图?什么是机构示意图?火车车轮转动时,车轮轴中间部分表面上一点的正应力为对称循环应力1-5-5机械零件的表面强度有哪几种?强度条件是什么?答1表面接触强度,强度条件是2表面挤压强度,强度条件是3表面磨损强度,强度条件是1-5-6接触应力外的特点是什么?答:接触应力外的特点是
①两个零件上的接触应力具有大小相等、方向相反、对称分布及稍离接触区中线即迅速降低
②接触应力一般是变应力1-5-7机械零件的常用材料有哪些类型?材料的选用原则是什么?答机械零件的常用材料有;
①钢:碳素钢、合金钢、铸钢
②铸铁灰铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁
③铜合金
④铸造锡基和铅基轴承合金
⑤工程塑料
⑥橡胶1-5-8试指出如图1-31所示零件的结构工艺性不合理之处其中,图a看铸造结构工艺性,图b看锻造结构工艺性,图c看焊接结构工艺性,图d〜图k看切削加工结构工艺性图1-31题1-5-8图答a三箱造型,分型面多b筋板部分锻造易变性,去掉筋板c焊缝集聚,零件易变形d空间不足,刀具无法钻孔e两加工面高度不同,不易加工f钻孔的起点和终点端面与钻头偏斜,不易保证加工质量,易使钻头折断g斜孔加工不易保证加工质量使钻套结构复杂h空间不足,刀具易损伤非加工面与加工面垂直面且两面垂直处不易加i加工平面过大j两键槽不在同一侧面,加工时需改装夹位置且左键槽宽度标注错误k被加工孔无钻削刀槽,中心孔前端无锥度1-30机械零部件互换性的含义是什么?答同一规格的机械零、部件按规定的技术要求制造,能够彼此相互替换使用而效果相同的性能,称为机械零、部件的互换性1-6-2零件的精度有哪些类型?各自的规定方式是什么?答1尺寸精度,规定极限值方式2几何精度,规定公差带方式3表面精度,规定评定参数方式1-6-3几何公差的特征项目分为哪几种?各有多少项?答几何公差的特征项目分为形状公差、方向公差、位置公差和跳动公差等4种,共19项其中,形状公差特征项目有6个,它们没有基准要求;方向公差特征项目有5个,位置公差特征项目有6个,跳动公差特征项目有2个,这些都有基准要求1-6-4机械零部件的标准化、系列化、通用化的意义是什么?答实行机械零部件的标准化、系列化和通用化,有利于简化零部件的品种和规格,便于组织大规模生产,保证质量,降低成本;有利于减少设计和制造的工作量,缩短生产周期;有利于增大互换性,减少维修工时;对于规定了标准参数的零件,有利于减少刀具和量具的损耗答不考虑与运动无关的因素,用线条表示构件,用简单符号表示运动副的类型,按一定比例确定运动副的相对位置及与运动有关的尺寸,这种简明表示机构各构件间运动关系的图形称为机构运动简图对于只为了表示机构的结构及运动情况,而不严格按照比例绘制的简图,通常称为机构示意图1-2-6如何区别机架、主动件和从动件?答机构中固定不动的构件称为机架,图中一般用斜线表示;由外界给定的已知运动规律运动的构件称为主动件,图中用箭头表示;除主动件之外的全部活动构件则称为从动件1-2-7图1-20所示为草坪洒水器机构,试绘制机构示意图图1-20题1-2-7图1-2-8图1-21所示为手动冲床机构,试绘制机构示意图,并计算机构的自由度图1-21题1-2-8图机构的自由度/=3〃一2《一%=3X5-2X7-0=11-2-9图1-22所示为牛头刨床主机构的机构运动简图,U1=
0.02m/mmo试分析主动件1是怎样将运动和动力传递给执行构件6(刨头)的,各构件的运动形式怎样?求出/猫、爪的实际长度,并计算机构的自由度图1-22题1-2-9图解主动件1作旋转运动带动滑块4作往复移动,滑块4带动杆件3作平面运动,构件3带动构件6作往复移动从图中量得4B=9z、%=40mm、hx=
21.5mm,根据比例尺计算后实际长度为lAB=
0.02x9=
0.18m sh=
0.02x40=
0.8m=
0.02x
21.5=
0.43m机构的自由度歹=3八-2匕-降=3X5-2X7-0=11-2-10图1-23所示为颗式破碎机偏心轴1为主动件,当它绕轴心转动时,颗板5绕固定轴心G往复摆动,将矿石轧碎试绘制此机器的机构示意图,并计算机构的自由度图1-23题1-2-10图解机构的自由度b=3〃-2片-路=3X5-2X7-0=11-2-11机械的动力部分和执行部分各有哪些主要的运动形态?答机械的动力部分主要的运动形态有连续转动、往复移动或摆动、间歇运动执行部分主要的运动形态有往复移动或摆动、间歇运动、单向移动或摆动、实现运动轨迹1-2-12试说出由动力机直接驱动执行部分工作的机械实例答由动力机直接驱动执行部分工作的机械如电风扇、小型鼓风机、水泵、排油烟机等等L3-3在图L25所示的摆动导杆机构中,设已知〃B=60mm,lA c=120mm,曲柄A3以等角速度0=30rad/s顺时针转动,试求当NA4C=90°时,构件3的角速度必和角加速度%图1-25题1-3-3图解
(1)求速度、角速度使用绘图软件按比例绘制机构运动简图,得Me=
134.2mm机构运动简图V B3=V B2+V B3B2±BC±AB〃BC=60x30=1800mm/s使用绘图软件按比例作速度图,得速度图皈=与P%=805mm/s叼2=43b2=1610mm/s V B380533=Q=W^=6rQd/s(顺时针)
(2)求加速度、角加速度B-C±BC B-A±AB±BC〃BC砥=0居=BC可=
134.2X62=4831mm/s2a§2—功3彳=60x302=54000mm/s23鼠~2a)3v F3F2=2X6X1610=19320mm/s2使用绘图软件按比例作加速度图,得加速度图砧=Nab[b[=29479mm/s2a B3-Me a3a B329479a3=7^=1342=220rad/S1-3-4解
(1)求速度、角速度27ml27r x120%=B=-^=4ad/s vA=//0]3i=200x4/r=2512mm/s使用绘图软件按比例作速度图速度图因32〃401,为与“A同向,所以有%4=0,vB=vA=vc=2512mm/s V BA=l AB^2=°,他二°%2512%-7----=
6.28rad/s二-W L02B
(2)求加速度、角加速度22B^°±B°A-®±BA(〃23和便)%=IO2B^3=400x
6.282=i
5775.36mm/s2Q[=//3彳=200x(4兀)2=
31550.72mm/s2使用绘图软件按比例作加速度图,得嗝=0a血=二
15775.36mm/s2aBA
15775.36=45rad/s lBA350加速度图按照速度影像,有bc,BC ba/BA ac={p b+b cA=
45072.5mm/s21-20解求速度V C-V B+V CB〃AC±AB±CB使用绘图软件按比例作速度图速度图V CB—0,V CB—MCM,所以有初=027ml2兀X1500必=可-=一^^=5°3S vc=v^==100x507r=15700mm/s2求加速度和角加速度a C-a B+a B+a cs+a CB沿AC线B-A±BA C-B±CB吗=0a CB=a CB=^CB a2dp—UR3彳—100X50=2=7857n7s2使用绘图软件按比例作加速度图,得a%=%b,c/=
823.731m/s2ac—p,a pc7=
249.615m/s2Q
4823.731X IO32=与-=------33Q------=2496rad/s(逆时针)加速度图按照速度影像,有b0BS2百”=正,由此求得S2点,进而求得ps2aS2=HQPS]=
529.886m/s2
(3)求惯性力F i3=~m3a C(与a方向相反),尸i3的大小为P-3=m3ac=
1.5X
249.615=374N/口=-m ia s{=°M n0=-7s^i=F i2=~m2a S2(与方向相反),Pi2的大小为=ni2as2=
2.5x
529.886=13257V Mi2=_/s2a2(顺时针),”i2的大小为B=15卧2=
0.04X2496=lOON.m M[2100x IO3的=而=1325=75mm
(4)求约束反力取BC杆和滑块组为研究对象,画受力图根据达朗伯原理,作用在组上的主动力、约束力和惯性力构成平衡力系BC杆和滑块组受力图使用绘图软件绘制机构运动简图,求得b=
23.293mm,%c=3im84mm作力封闭多边形,得412=1078N BC杆和滑块组的力封闭多边形取曲柄AB为研究对象,画受力图曲柄受力图使用绘图软件作图得,a=
34.87mm F/41=_FR21根据平面力偶系的平衡条件,有-M1-FR21a=0M1=-FR21a=—FRI2a=—1078X
34.87X10一=-
37.59/V.m负号说明吧的实际方向与图中所示方向相反1-21解1求速度、角速度使用绘图软件绘制机构运动简图,机构运动简图V B3=V B2+VB3B2±BC±AB//BC裂三=BM=15x100=15000mm/s使用绘图软件按比例作速度图,求得速度图%=l BC^3=所以有%=0UB3B2=VB2=15000mm/s2求加速度、角加速度a B3+a B3=a B2+刃区+沏冠B-C±BC B-A±BC〃BC=功3彳=150x1002=1500m/s2a B^B02=232%%=233vB3B2=使用绘图软件按比例作加速度图,得加速度图觎=0恤3=a;=通;=1500m/s2a B3-Me a3a B31500X1033=犷=
327.26=
4583.5rod/s(逆时针)+a/3=0+lc$3a3=200x
4583.5=
916.699m/s2±BC
(3)求惯性力Fii=-m ia s{=°M ii=-7s^i=0忽略滑块2的质量和转动惯量,其惯性力为0F i3=~m3a S3(与%3方向相反),%的大小为=ni3as3=10X
916.699=9167N“i3=-/s3a3(与戊3方向相反,顺时针),Mj3的大小为M i3=Js a33=・2X
4583.5=917N.m(顺时针)Mi3917X103,l3=F^=^16^=100mm
(4)求约束反力取导杆为研究对象,画受力图忽略摩擦力根据达朗伯原理,作用在导杆上的主动力、约束力和惯性力构成平衡力系导杆受力图根据力系平衡条件,有FR23BC~Fj3S3+h3=F;3l cs3+h39167x200+100FR23==8403N IRC
327.26建立如图所示直角坐标系,根据力系平衡条件,有FR23+FR43一号、=0FR43=F;3-FR23=9167-8403=764N再取滑块2和杆1组为研究对象,画受力图滑块2和杆1组受力图根据平面力偶系的平衡条件,有M1=0FR41=~FR32,FR41的大小为F/41=FR32=FR23=8403N1-5-1机械零件的失效形式主要有哪些?答机械零件丧失工作能力或达不到要求的性能时,称为失效机械零件的失效形式主要有因强度不足而断裂;过大的弹性变形或塑性变形;摩擦表面的过度磨损、打滑或过热;连接松动;压力容器、管道等的泄漏;运动精度达不到要求等1-5-2什么是名义载荷和计算载荷?答根据动力机的额定功率和额定转速计算出的载荷称为名义载荷在机械工作中,零件实际上还要承受动载、偏载、冲击载荷等附加载荷,一般用载荷系数来考虑这些因素的影响,载荷系数与名义载荷的乘积称为计算载荷1-5-3某传动系统中,动力机的功率P=4kW,转速〃=1450r/mi n,从动力机到所计算零件之间的总传动比=
9.67,传动的总效率n=
0.86,载荷系数K=
1.22,求该零件的计算转矩心解取K=
1.21-5-4试说出产生脉动循环应力和对称循环应力的机械零件及工作状态答例如,作单向运转的一对齿轮,当两齿开始接触时齿根处的弯曲应力达到最大值,脱离接触时为零,齿轮每转一周,齿根处的应力按此规律重复变化一次,此应力为脉动循环交变应力。