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机械产品设计的典型例题分析及框图展示

更新时间:2025-01-10 工作计划 版权反馈
【摘要】:例1-1请用框图来表示机械产品设计的一般过程。产品的开发性设计过程大致包括规划设计阶段、方案设计阶段、技术设计阶段、施工设计阶段及改进设计阶段等,可用如图1-1所示的框图表示,其详细说明可参考有关资料。零件的结构工艺性反映在毛坯制备过程、切削加工过程、热处理过程和装配过程中。毛坯选择一般取决于生产条件、批量大小和材料性质。毛坯制备方法有轧制、铸造、锻造、焊接及冲压等。表1-1零件结构工艺性示例续表

例11-1 已知一阿基米德蜗杆传动,其传动比i=18,蜗杆头数z1=2,直径系数q=10,分度圆直径d1=80 mm。试求:

(1)模数m、蜗杆分度圆导程角γ、蜗轮齿数z2及分度圆螺旋角β。

(2)蜗轮的分度圆直径d2及蜗杆传动的中心距a。

解:(1)确定蜗杆传动的基本参数。

(2)求d2和中心距a。

例11-2 如图11-1所示的蜗杆传动均以蜗杆为主动件。请在图11-1中标出蜗杆和蜗轮的转向、蜗轮齿的螺旋线方向及蜗杆、蜗轮所受各分力的方向。

图11-1 例11-2图

解:蜗杆(或蜗轮)的转向、螺旋齿的螺旋线方向,蜗杆、蜗轮所受各分力的方向均标于图11-2的图解中。

图11-2 例11-2图解

例11-3 图11-3所示为由斜齿轮和右旋蜗杆组成的轮系,已知主动蜗杆的转动方向。为使轴Ⅰ受到的轴向力最小,求:

(1)轮4的螺旋线方向和转动方向;

(2)轮2和轮3啮合点受到的径向力Fr、轴向力Fa和圆周力Ft的方向。

解:(1)首先判断蜗杆的轴向力方向。由蜗轮轴向力方向和蜗杆圆周力方向相反可知蜗轮轴向力Fa2方向向左。要使轴Ⅰ所受的轴向力最小,轮3的轴向力应向右,齿轮3的转动方向和蜗轮转动方向相同,由右旋蜗杆和蜗杆的转动方向可知蜗轮的转动方向n2,由此可知轮3的转动方向,如图11-4所示。齿轮3为主动轮,根据其转动方向和轴向力方向可判断其螺旋线方向为右旋,而轮4和轮3是外啮合的,因此轮4的螺旋线方向为左旋,而轮4的转向和蜗轮2的转向相反。

(2)根据前面的方法可以分别判断蜗轮2和齿轮3的径向力Fr、轴向力Fa和圆周力Ft,如图11-4所示。

图11-3 例11-3图

图11-4 例11-3图解

例11-4 一手动蜗杆传动起重装置如图11-5所示。已知该蜗杆传动的有关参数为:m=8 mm,q=8,z1=1,z2=40,卷筒直径D2=200 mm。试求:

(1)使重物上升1 m手柄所转圈数n1,并在图11-5中标出手柄的转向;

(2)若蜗杆和蜗轮之间当量摩擦系数fV=0.2,求传动的啮合效率η1,并说明该传动能否自锁。

(3)若起重量W=104N,人手推力P=200 N,求手柄长度L;

(4)重物下降时的手柄推力P′。

解:(1)求手柄转过圈数n1

重物上升1 m时卷筒转过圈数n2

因为

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所以

手柄转向如图11-5所示。

图11-5 例11-4图

(2)计算啮合效率。

导程角:

当量摩擦角:

由于γ<φV,故该蜗杆传动自锁。

啮合效率:

(3)计算手柄长度。

蜗轮转矩:

蜗杆转矩:

在忽略轴承效率时有:

故得:

(4)求重物下降时的手柄推力P′。

重物下降是反行程,重物W作用于蜗轮轴的转矩T2是主动力矩,但由于蜗杆传动具有自锁性,若使重物下降,则必须在蜗杆上施加一个与工作阻力矩相反方向的力矩,因而要有手柄推力P′。

参照螺旋副自锁螺旋拧松力矩的关系式:

式中,P′L——施加于蜗杆的力矩;

Fa1——蜗杆轴向力,

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