第一篇：機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題

《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》習(xí)題

機(jī)械設(shè)計(jì)部分

目錄 機(jī)械零件設(shè)計(jì)概論 9 聯(lián) 接 10 齒輪傳動(dòng) 11 蝸桿傳動(dòng) 12 帶傳 動(dòng) 13 鏈傳 動(dòng) 14 軸 15 滑動(dòng)軸承 16 滾動(dòng)軸承 聯(lián)軸器、離合器及制動(dòng)器 18 彈 簧 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)械零件設(shè)計(jì)概論

思 考 題

8-1 機(jī)械零件設(shè)計(jì)的基本要求是什么？

8-2 什么叫失效？機(jī)械零件的主要失效形式有幾種？各舉一例說(shuō)明。8-3 什么是設(shè)計(jì)準(zhǔn)則？設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的通式是什么？ 8-4 復(fù)習(xí)材料及熱處理問(wèn)題。復(fù)習(xí)公差與配合問(wèn)題。8-5 什么是零件的工藝性問(wèn)題？主要包含哪幾方面的問(wèn)題？

8-6 什么是變應(yīng)力的循環(huán)特性？對(duì)稱(chēng)循環(huán)應(yīng)力和脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力的循環(huán)特性為多少？ 8-7 什么是疲勞強(qiáng)度問(wèn)題？如何確定疲勞極限和安全系數(shù)？ 8-8 主要的摩擦狀態(tài)有哪四種？

8-9 磨損過(guò)程分幾個(gè)階段？常見(jiàn)的磨損有哪幾種？ 8-10 常見(jiàn)的潤(rùn)滑油加入方法有哪種？ 聯(lián) 接

思 考 題

9-1 螺紋的主要參數(shù)有哪些？螺距與導(dǎo)程有何不同？螺紋升角與哪些參數(shù)有關(guān)？ 9-2 為什么三角形螺紋多用于聯(lián)接，而矩形螺紋、梯形螺紋和鋸齒形螺紋多用于傳動(dòng)？為什么多線螺紋主要用于傳動(dòng)？ 9-3 螺紋副的自鎖條件是什么？理由是什么？ 9-4 試說(shuō)明螺紋聯(lián)接的主要類(lèi)型和特點(diǎn)。9-5 螺紋聯(lián)接為什么要預(yù)緊？預(yù)緊力如何控制？ 9-6 螺紋聯(lián)接為什么要防松？常見(jiàn)的防松方法有哪些？

9-7 在緊螺栓聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算中，為何要把螺栓所受的載荷增加30%？

9-8 試分析比較普通螺栓聯(lián)接和鉸制孔螺栓聯(lián)接的特點(diǎn)、失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。9-9 簡(jiǎn)述受軸向工作載荷緊螺栓聯(lián)接的預(yù)緊力和殘余預(yù)緊力的區(qū)別，并說(shuō)明螺栓工作時(shí)所受的總拉力為什么不等于預(yù)緊力和工作載荷之和。9-10 簡(jiǎn)述滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的主要特點(diǎn)及其應(yīng)用。

9-11平鍵聯(lián)接有哪些失效形式？普通平鍵的截面尺寸和長(zhǎng)度如何確定？

9-12 為什么采用兩個(gè)平鍵時(shí)，一般布置在沿周向相隔180°的位置，采用兩個(gè)楔鍵時(shí)，相隔90°～120°，而采用兩個(gè)半圓鍵時(shí)，卻布置在軸的同一母線上？ 9-13 試比較平鍵和花鍵的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)。

9-14 簡(jiǎn)述銷(xiāo)聯(lián)接、焊接、粘接、過(guò)盈聯(lián)接、彈性環(huán)聯(lián)接和成形聯(lián)接的主要特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)合。

習(xí)題

9-1 試證明具有自鎖性螺旋傳動(dòng)的效率恒小于50%。

9-2 試計(jì)算M24、M24×1.5螺紋的升角，并指出哪種螺紋的自鎖性好。

9-3 圖示為一升降機(jī)構(gòu)，承受載荷F =150 kN，采用梯形螺紋，d = 60 mm，d2 = 56 mm，P

= 8 mm，線數(shù)n = 3。支撐面采用推力球軸承，升降臺(tái)的上下移動(dòng)處采用導(dǎo)向滾輪，它們的摩擦阻力近似為零。試計(jì)算：

(1)工作臺(tái)穩(wěn)定上升時(shí)的效率（螺紋副當(dāng)量摩擦系數(shù)為0.10）。(2)穩(wěn)定上升時(shí)加于螺桿上的力矩。

(3)若工作臺(tái)以720 mm/min的速度上升，試按穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)條件求螺桿所需轉(zhuǎn)速和功率。(4)欲使工作臺(tái)在載荷F作用下等速下降，是否需要制動(dòng)裝置？加于螺桿上的制動(dòng)力矩是多少？

題9-3圖

題9-4圖

F

題9-5圖 導(dǎo)向滾輪

9-4 圖示起重吊鉤最大起重量F = 50 kN，吊鉤材料為35鋼。

牽曳力FR

齒輪

制動(dòng)輪

推力球軸承

F

試確定吊鉤尾部螺紋直徑。

9-5 圖示為一用兩個(gè)M12螺釘固定的牽曳鉤，若螺釘材料為Q235鋼，裝配時(shí)控制預(yù)緊力，F(xiàn) 結(jié)合面摩擦系數(shù)f = 0.15，求其允許的最大牽曳力。

9-6 圖示為一剛性凸緣聯(lián)軸器，材料為Q215鋼，傳遞的最大轉(zhuǎn)矩為1400 N.m（靜載荷）。聯(lián)軸器用4個(gè)M16的鉸制孔用螺栓聯(lián)接，螺栓材料為Q235鋼，試選擇合適的螺栓長(zhǎng)度，并校核該聯(lián)接的強(qiáng)度。

題9-6圖

題9-7圖

9-7 圖示為一用兩個(gè)螺栓聯(lián)接的鋼制扳手。已知扳緊力F = 200 N，有關(guān)尺寸如圖所示。試分別采用普通螺栓聯(lián)接和鉸制孔螺栓聯(lián)接兩種方案設(shè)計(jì)此螺栓組，并分析比較設(shè)計(jì)結(jié)果。9-8 在圖示夾緊螺栓中，已知螺栓數(shù)為2，螺紋為M20，螺栓材料為35鋼，軸徑d=50 mm，桿長(zhǎng)l=300 mm,軸與夾殼之間的摩擦系數(shù)f=0.15,試求桿端部作用力F的最大允許值。9-9 圖示為一鋼制液壓油缸，采用雙頭螺柱聯(lián)接。已知油壓p= 8 MPa，油缸內(nèi)徑D = 250 mm，為保證氣密性要求，螺柱間距l(xiāng)不得大于4.5d（d為螺紋大徑），試設(shè)計(jì)此雙頭

F

d 螺柱聯(lián)接。

題9-8圖

題9-9圖

9-10 受軸向載荷的緊螺栓聯(lián)接，被聯(lián)接件間采用橡膠墊片。已知螺栓預(yù)緊力F?= 15000 N，當(dāng)受軸向工作載荷F = 10000 N時(shí)，求螺栓所受的總拉力及被聯(lián)接件之間的殘余預(yù)緊力。滑塊

差動(dòng)桿

螺桿

機(jī)架 F 9-11 圖示為一差動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)。螺桿與機(jī)架固聯(lián)，其螺紋為右旋，導(dǎo)程SA=4 mm，滑塊在機(jī)架上只能左右移動(dòng)。差動(dòng)桿內(nèi)螺紋與螺桿形成螺紋副A，外螺紋與滑塊形成螺紋副B，當(dāng)沿箭頭方向轉(zhuǎn)動(dòng)5圈時(shí)，滑塊向左移動(dòng)5 mm。試求螺紋副B的導(dǎo)程SB和旋向。

題9-11圖

題9-12圖

9-12 圖示為一小型壓床，最大壓力為F = 30 kN，采用梯形螺紋，螺桿材料為45鋼正火處理，螺母材料為ZCuAl10Fe3。設(shè)壓頭支撐面平均直徑Dm等于螺紋中徑，操作時(shí)螺紋副當(dāng)量摩擦系數(shù)fˊ=0.12，壓頭支撐面摩擦系數(shù)fc=0.10，操作人員每只手用力約200 N，試求該壓床的螺紋參數(shù)（要求自鎖）和手輪直徑D。9-13 在題9-6中，已知軸的材料為45鋼，工作時(shí)有輕微沖擊。試為該聯(lián)軸器選擇平鍵，確定鍵的尺寸，并校核其強(qiáng)度。齒輪傳動(dòng)

思 考 題

10-1 齒輪傳動(dòng)中常見(jiàn)的失效形式有哪些？齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則有哪些？在工程設(shè)計(jì)實(shí)踐中，對(duì)于一般的閉式硬齒面、閉式軟齒面和開(kāi)式齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則是什么？ 10-2 在齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)，提高齒輪的疲勞強(qiáng)度的方法有哪些？ 10-3 與直齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算相比，斜齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算有何不同？ 10-4 如何確定齒輪傳動(dòng)中的許用接觸強(qiáng)度和許用彎曲強(qiáng)度值？

10-5 根據(jù)齒輪的工作特點(diǎn)，對(duì)輪齒材料的力學(xué)性能有何基本要求？什么材料最適合做齒輪？為什么？ 10-6 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)的流程怎樣？如何用框圖表示？ 10-7 在齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，齒輪的結(jié)構(gòu)主要由什么參數(shù)決定？

習(xí)題

10-1 有一直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，允許傳遞功率P，若通過(guò)熱處理方法提高材料的力學(xué)性能，使大、小齒輪的許用接觸應(yīng)力[σH2]、[σH1]各提高30%，試問(wèn)此傳動(dòng)在不改變工作條件及其他設(shè)計(jì)參數(shù)的情況下，抗疲勞點(diǎn)蝕允許傳遞的扭距和允許傳遞的功率可提高百分之幾？ 10-2 單級(jí)閉式直齒圓柱齒輪傳動(dòng)中，小齒輪的材料為45鋼調(diào)質(zhì)處理，大齒輪的材料為ZG270-500正火，P=7.2kW，n1=960r/min，m=4mm，z1=25，z2=73，b1=84mm，b2=78mm，單向轉(zhuǎn)動(dòng)，載荷有中等沖擊，用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，試驗(yàn)算此單級(jí)傳動(dòng)的強(qiáng)度。10-3 已知開(kāi)式直齒圓柱傳動(dòng)i=2.3，P=3.2kW，n1=150r/min，用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，單向轉(zhuǎn)動(dòng)，載荷均勻，z1=21，小齒輪為45鋼調(diào)質(zhì)，大齒輪為45鋼正火，試計(jì)算此單級(jí)傳動(dòng)的強(qiáng)度。10-4 已知閉式直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比i=3.6，n1=1440r/min，P=25kW，長(zhǎng)期雙向轉(zhuǎn)動(dòng)，載荷有中等沖擊，要求結(jié)構(gòu)緊湊，采用硬齒面材料。試設(shè)計(jì)此齒輪傳動(dòng)，校核齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度。

10-5 在題圖10-5中，當(dāng)輪2為主動(dòng)時(shí)，試畫(huà)出作用在輪2上的圓周力Ft2、軸向力Fa2和徑向力Fr2的作用線和方向。題圖10-題圖10-6

10-6 設(shè)兩級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器的已知條件如題圖10-6所示，試問(wèn)：1)低速級(jí)斜齒輪的螺旋線方向應(yīng)如何選擇才能使中間軸上兩齒輪的軸向力方向相反；2)低速級(jí)螺旋角β應(yīng)取多大數(shù)值才能使中間軸上兩個(gè)軸向力互相抵消。10-7 已知單級(jí)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的P=18kW，n1=960r/min，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，載荷平穩(wěn)，雙向轉(zhuǎn)動(dòng)。已知i=2.3，z1=21，mn=3mm，β=16°15′，b1=85mm，b2=80mm，小齒輪材料為40MnB調(diào)質(zhì)，大齒輪材料為35SiMn調(diào)質(zhì)，試校核此閉式傳動(dòng)的強(qiáng)度。10-8 設(shè)計(jì)一單級(jí)閉式斜齒輪傳動(dòng)，已知P=10kW，n1=1460r/min，i=3.3，工作機(jī)有中等沖擊載荷。要求采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，選用硬齒面材料，z1=19。試設(shè)計(jì)此單級(jí)斜齒輪傳動(dòng)，校核疲勞強(qiáng)度。10-9 已知閉式直齒圓錐齒輪傳動(dòng)的δ1＋δ2=90°，i=2.7，z1=16，P=7.5kW，n1=840r/min，用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，載荷有中等沖擊，要求結(jié)構(gòu)緊湊，故大、小齒輪的材料均選為40Cr表面淬火，試計(jì)算此傳動(dòng)。蝸桿傳動(dòng)

思 考 題

11-1 蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合是什么？

11-2 為什么蝸輪的端面模數(shù)是標(biāo)準(zhǔn)值？蝸桿傳動(dòng)的正確嚙合條件是什么？ 11-3 蝸桿直徑系數(shù)的含義是什么？為什么要引入蝸桿直徑系數(shù)？

11-4 蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比計(jì)算公式是什么？它是否等于蝸桿和蝸輪的節(jié)圓直徑之比？ 11-5 如何進(jìn)行蝸桿傳動(dòng)的受力分析？各力的方向任何確定？與齒輪傳動(dòng)的受力分析有什么不同？ 11-6 蝸桿傳動(dòng)的主要失效形式是什么？相應(yīng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是什么？

11-7 在蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算中，為什么只考慮蝸輪的強(qiáng)度？蝸桿的強(qiáng)度任何考慮？蝸桿的剛度在什么情況下才需要計(jì)算？ 11-8 蝸桿傳動(dòng)的效率受哪些因素影響？為什么具有自鎖特性的蝸桿傳動(dòng)，其嚙合效率通常只有40%左右？ 11-9 為什么蝸桿傳動(dòng)要進(jìn)行熱平衡的計(jì)算？采用什么原理進(jìn)行計(jì)算？當(dāng)熱平衡不滿(mǎn)足要求時(shí)，可以采取什么措施？

習(xí)題

11-1 設(shè)某一標(biāo)準(zhǔn)蝸桿傳動(dòng)的模數(shù)m=5mm，蝸桿的分度圓直徑d1=50mm，蝸桿的頭數(shù)z1=2，傳動(dòng)比i=20。試計(jì)算蝸輪的螺旋角和蝸桿傳動(dòng)的主要尺寸。11-2 對(duì)圖示的蝸桿傳動(dòng)，請(qǐng)根據(jù)已知的蝸桿的螺旋方向和轉(zhuǎn)向，確定蝸輪的螺旋方向和轉(zhuǎn)向。并在圖中表出蝸桿和蝸輪的受力方向。

11-3 圖示為手動(dòng)鉸車(chē)中所采用的蝸桿傳動(dòng)。已知m=8mm，d1=80mm，z1=1，i=40，卷筒的直徑D=250mm，試計(jì)算：（1）欲使重物上升1m，應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)蝸桿的轉(zhuǎn)數(shù)；（2）設(shè)蝸桿和蝸輪間的當(dāng)量摩擦系數(shù)為0.18，檢驗(yàn)該蝸桿傳動(dòng)是否滿(mǎn)足自鎖條件；（3）設(shè)重物重Q=5kN，通過(guò)手柄轉(zhuǎn)臂施加的力F=100N，手柄轉(zhuǎn)臂的長(zhǎng)度l的最小值。

題圖11-2 題圖11-3

11-4 試設(shè)計(jì)一單級(jí)圓柱蝸桿傳動(dòng)：傳動(dòng)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的功率為7kW，轉(zhuǎn)數(shù)為1440r/min，蝸輪軸的轉(zhuǎn)數(shù)為80r/min，載荷平穩(wěn)，單向傳動(dòng)。帶 傳 動(dòng)

思 考 題

12-1 帶傳動(dòng)主要類(lèi)型有哪些？各有什么特點(diǎn)？ 12-2 影響帶傳動(dòng)工作能力的因素有哪些？ 12-3 帶速為什么不宜太高也不宜太低？

12-4 帶傳動(dòng)中的彈性滑動(dòng)和打滑是怎樣產(chǎn)生的？對(duì)帶傳動(dòng)有何影響？ 12-5 帶傳動(dòng)的主要失效形式是什么？設(shè)計(jì)中怎樣考慮？ 12-6 為什么帶傳動(dòng)通常布置在機(jī)器的高速級(jí)？

12-7 帶傳動(dòng)在什么情況下才會(huì)發(fā)生打滑？打滑通常發(fā)生在大帶輪上還是小帶輪上？剛開(kāi)始打滑前，緊邊拉力與松邊拉力有什么關(guān)系？ 12-8 何謂滑動(dòng)率？滑動(dòng)率如何計(jì)算？ 12-9 帶傳動(dòng)中帶為何要張緊？如何張緊？

12-10 為何V帶輪的輪槽角要小于400？為什么帶輪的基準(zhǔn)直徑越小，輪槽槽角就越??？ 12-13 試分析帶傳動(dòng)中參數(shù)?

1、D1、i和a的大小對(duì)帶傳動(dòng)的影響。

12-14 試分析比較普通V帶、窄V帶、多楔帶、同步齒形帶和高速帶傳動(dòng)的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍。

習(xí)題

12-1 一普通V帶傳動(dòng)，已知帶的型號(hào)為A，兩輪基準(zhǔn)直徑分別為150 mm和400 mm，初定中心距a = 4500 mm，小帶輪轉(zhuǎn)速為1460 r/min。試求：(1)小帶輪包角；(2)選定帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld；(3)不考慮帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)時(shí)大帶輪的轉(zhuǎn)速；(4)滑動(dòng)率? =0.015時(shí)大帶輪的實(shí)際轉(zhuǎn)速；(5)確定實(shí)際中心距。12-2 題12-1中的普通V帶傳動(dòng)用于電動(dòng)機(jī)與物料磨粉機(jī)之間，作減速傳動(dòng)，每天工作8小時(shí)。已知電動(dòng)機(jī)功率P = 4 kW，轉(zhuǎn)速n1=1460 r/min，試求所需A型帶的根數(shù)。12-3 一普通V帶傳動(dòng)傳遞功率為P = 7.5 kW，帶速??= 10 m/s，緊邊拉力是松邊拉力的兩倍，即F1=2F2，試求緊邊拉力、松邊拉力和有效拉力。12-4 設(shè)計(jì)一破碎機(jī)用普通V帶傳動(dòng)。已知電動(dòng)機(jī)額定功率為P = 5.5 kW，轉(zhuǎn)速n1= 1440 r/min，從動(dòng)輪為n2= 600 r/min，允許誤差±5%，兩班制工作，希望中心距不超過(guò)650 mm。12-5 在例題12-1中，已知大帶輪軸的直徑d = 50 mm，試確定大帶輪的材料、各部分尺寸并繪制工作圖。鏈 傳 動(dòng)

思 考 題

13-1 與帶傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？

13-2 滾子鏈?zhǔn)侨绾螛?gòu)成的？其最主要的參數(shù)是什么？對(duì)傳動(dòng)有何影響？ 13-3 為什么一般鏈節(jié)數(shù)選偶數(shù)，而鏈輪齒數(shù)多取奇數(shù)？

13-4 鏈傳動(dòng)中為什么小鏈輪的齒數(shù)不宜過(guò)少？而大鏈輪的齒數(shù)又不宜過(guò)多？ 13-5 何謂鏈傳動(dòng)的多邊形效應(yīng)？如何減輕多邊形效應(yīng)的影響？ 13-6 在什么條件下鏈傳動(dòng)瞬時(shí)傳動(dòng)比為恒定？此時(shí)鏈速是否也恒定？ 13-7 鏈傳動(dòng)的緊邊拉力和松邊拉力各由哪幾部分組成？ 13-8 簡(jiǎn)述滾子鏈傳動(dòng)的主要失效形式和原因。13-9 簡(jiǎn)述滾子鏈傳動(dòng)的布置、潤(rùn)滑和張緊要點(diǎn)。13-10 簡(jiǎn)述齒形鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)。

習(xí)題

a 13-1 在如圖所示鏈傳動(dòng)中，小鏈輪為主動(dòng)輪，中心距a =(30～50)p。問(wèn)在圖a、b所示布置中應(yīng)按哪個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)才合理？?jī)奢嗇S線布置在同一鉛垂面內(nèi)（圖c）有什么缺點(diǎn)？應(yīng)采取什么措施？

a）

b）

c）

題圖13-1

13-2 當(dāng)其它條件相同時(shí)，試比較下列兩種鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案的運(yùn)動(dòng)不均勻性和附加動(dòng)載荷，哪一種較好？為什么？（１）p = 15.875 mm，z1=31；（２）p = 31.75 mm，z1=15。13-3 一單排滾子鏈傳動(dòng)，鏈輪齒數(shù)z1=

21、z2=

53、鏈型號(hào)為10A、鏈長(zhǎng)Lp=100節(jié)。試求兩鏈輪的分度圓、齒頂圓和齒根圓直徑以及傳動(dòng)的中心距。13-4 題13-3中，小鏈輪為主動(dòng)輪，n1= 600 r/min，載荷平穩(wěn)，試求：（1）此鏈傳動(dòng)能傳遞的最大功率；（2）工作中可能出現(xiàn)的失效形式；（３）應(yīng)采用何種潤(rùn)滑方式。13-5 設(shè)計(jì)一往復(fù)式壓氣機(jī)上的滾子鏈傳動(dòng)。已知電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n1=960 r/min，功率P = 3 kW，壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速n2=320 r/min，希望中心距不大于650 mm（要求中心距可以調(diào)節(jié)）。13-6 一單排滾子鏈傳動(dòng)，已知小鏈輪齒數(shù)z1=

17、采用10A滾子鏈、中心距a = 500 mm，水平布置，傳遞功率P = 1.5 kW，主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速n1=130 r/min。設(shè)工作情況系數(shù)KA=1.2，靜力強(qiáng)度安全系數(shù)S = 7，試驗(yàn)算此鏈傳動(dòng)。軸

思 考 題

14-1 軸的功用是什么？

14-2 什么是傳動(dòng)軸、心軸、轉(zhuǎn)軸，他們的區(qū)別是什么？

14-3 分析一下自行車(chē)的前軸、中軸和后軸的受載情況，他們各屬于什么軸？ 14-4 軸的一般設(shè)計(jì)步驟是什么？ 14-5 軸的常用材料有那些？

14-6 為什么當(dāng)軸的剛度不夠時(shí)，選用合金鋼來(lái)代替普碳鋼效果不明顯？ 14-7 彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，折算系數(shù)的意義是什么？ 14-8 在什么情況下要作軸的剛度計(jì)算？

習(xí)題

14-1 有一臺(tái)水泵，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，傳遞的功率P=4.5kW，軸的轉(zhuǎn)速n=960 r/min，設(shè)計(jì)時(shí)，軸材料采用45號(hào)鋼，試按強(qiáng)度要求計(jì)算出軸所需的最小直徑。14-2 已知一傳動(dòng)軸直徑d=32mm，轉(zhuǎn)速n=1440 r/min，如果軸上的扭切應(yīng)力不允許超過(guò)50

N/mm2，問(wèn)此軸能傳遞多少功率？ 14-3 在圖示軸的結(jié)構(gòu)圖中存在多處錯(cuò)誤，請(qǐng)指出錯(cuò)誤點(diǎn)，說(shuō)明出錯(cuò)原因，并加以改正。

題圖14-3 14-4 如圖所示單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器，用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的功率P=12kW，轉(zhuǎn)速n=1470r/min，齒輪的模數(shù)m=4mm，齒數(shù)z1=19，z2=72，若支承間跨距l(xiāng)=180mm（齒輪位于中央），軸材料為45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)。試計(jì)算減速器輸出軸的最小直徑，并進(jìn)行軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

題圖14-4 滑動(dòng)軸承

思 考 題

15-1 滑動(dòng)軸承的性能特點(diǎn)有哪些？主要的應(yīng)用場(chǎng)合有哪些？ 15-2 滑動(dòng)軸承的主要結(jié)構(gòu)型式有哪幾種？各有什么特點(diǎn)？

15-3 軸承材料應(yīng)具備哪些性能？是否存在著能同時(shí)滿(mǎn)足這些性能的材料？ 15-4 非液體潤(rùn)滑軸承的設(shè)計(jì)依據(jù)是什么？限制p和pv的目的是什么？

15-5 液體動(dòng)壓潤(rùn)滑的必要條件是什么？敘述向心滑動(dòng)軸承形成動(dòng)壓油膜的過(guò)程？ 15-6 找出一滑動(dòng)軸承應(yīng)用實(shí)例，確定滑動(dòng)軸承類(lèi)型，分析其特點(diǎn)和采用滑動(dòng)軸承的原因。

習(xí)

題

15-1 有一滑動(dòng)軸承，軸轉(zhuǎn)速n =650r/min，軸頸直徑d =120mm，軸承上受徑向載荷F =5000N，軸瓦寬度B =150mm，試選擇軸承材料，并按非液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承校核。15-2 現(xiàn)有一非液體潤(rùn)滑徑向滑動(dòng)軸承，軸頸直徑d=100mm，軸瓦寬度B=100mm，轉(zhuǎn)速n=1200r/min，軸承材料ZChPbSb 16-16-2，試問(wèn)該軸承能承受多大的徑向載荷？ 15-3 已知一推力軸承，其軸頸結(jié)構(gòu)為空心，大徑d0 =120mm，內(nèi)徑d1 =90mm，轉(zhuǎn)速n =300r/min，軸瓦材料為青銅，試求該軸承能承受多大軸向載荷？滾動(dòng)軸承

思 考 題

16-1 在機(jī)械設(shè)計(jì)中，選擇滾動(dòng)軸承類(lèi)型的原則是什么？一般優(yōu)先選用什么類(lèi)型的軸承？ 16-2 滾動(dòng)軸承的代號(hào)由幾部分組成？基本代號(hào)又分幾項(xiàng)內(nèi)容？基本代號(hào)中各部分代號(hào)是如何規(guī)定的？ 16-3 滾動(dòng)軸承的應(yīng)力特性和主要失效形式是什么？

16-4 什么是滾動(dòng)軸承的基本額定壽命？什么是滾動(dòng)軸承的基本額定動(dòng)載荷？ 16-5 當(dāng)量動(dòng)載荷的意義和用途是什么？如何計(jì)算？

16-6 滾動(dòng)軸承壽命計(jì)算一般式是什么？考慮溫度系數(shù)、載荷系數(shù)、可靠性系數(shù)后的計(jì)算公式是什么？ 16-7 何時(shí)要進(jìn)行滾動(dòng)軸承的靜載荷計(jì)算？ 16-8 滾動(dòng)軸承裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮哪些問(wèn)題？ 16-9 自行車(chē)前后輪采用的是何種軸承？有什么結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？

習(xí)

題

16-1 試說(shuō)明以下滾動(dòng)軸承的類(lèi)型、內(nèi)徑尺寸、精度：6210、7207C/P5、N208、31306、51205。16-2 有一深溝球軸承，受徑向載荷Fr=8000N，常溫下工作，載體平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速n =1440r/min，要求設(shè)計(jì)壽命Lh =5000h，試計(jì)算此軸承所要求的額定動(dòng)載荷。16-3 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在某一軸上安裝一對(duì)7000C軸承（如圖所示），已知兩個(gè)軸承的徑向載荷分別是：Fr1=1000N，F(xiàn)r2=2060N，外加軸向力Fa=880N，軸頸d=40mm，轉(zhuǎn)速n =5000r/min，常溫下運(yùn)轉(zhuǎn)，有中等沖擊，預(yù)期壽命Lh=2000小時(shí)，試選擇軸承型號(hào)。

題圖16-3

聯(lián)軸器、離合器及制動(dòng)器

思 考 題

17-1 什么是剛性聯(lián)軸器？什么是彈性聯(lián)軸器？?jī)烧哂惺裁磪^(qū)別？ 17-2 固定式剛性聯(lián)軸器與可移式剛性聯(lián)軸器的主要區(qū)別是什么？ 17-3 可移式剛性聯(lián)軸器與彈簧聯(lián)軸器的異同點(diǎn)是什么？

17-4 參照機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，進(jìn)一步了解聯(lián)軸器、離合器和制動(dòng)器的主要參數(shù)。17-5 拆解自動(dòng)車(chē)上的超越離合器，繪出工作簡(jiǎn)圖。

17-6 觀察、分析各種自動(dòng)車(chē)上的制動(dòng)器和制動(dòng)系統(tǒng)，繪制出三種以上的制動(dòng)系統(tǒng)原理簡(jiǎn)圖。

習(xí)

題

17-1 電動(dòng)機(jī)與水泵之間用聯(lián)軸器聯(lián)接，已知電動(dòng)機(jī)功率P=11kW,轉(zhuǎn)速n=960r/min，電動(dòng)機(jī)外伸軸端直徑d1=42mm，水泵軸的直徑為d’=38mm，試選擇聯(lián)軸器類(lèi)型和型號(hào)。17-2 由交流電動(dòng)直接帶動(dòng)直流發(fā)電機(jī)供應(yīng)直流電。已知所需最大功率P = 18～20kW，轉(zhuǎn)速n =3000r/min，外伸軸軸徑d=45mm。（1）試為電動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)之間選擇一種類(lèi)型的聯(lián)軸器，并說(shuō)明理由；（2）根據(jù)已知條件，定出型號(hào)。彈 簧

思 考 題

18-1 常用彈簧的類(lèi)型有哪些？各用在什么場(chǎng)合？

18-2 對(duì)制造彈簧的材料有身哪些主要要求？常用的材料有哪些？

18-3 設(shè)計(jì)彈簧時(shí)為什么通常取彈旋繞比C為4～16？彈簧旋繞比C的含義是什么？ 18-4 彈簧剛度kp的物理意義是什么？彈簧剛kp與哪些因素有關(guān)？ 18-5 什么是彈簧的特性曲線？它與彈簧的剛度有什么關(guān)系？

18-6 圓柱螺旋拉，壓彈簧受載后，彈簧絲截面上受有哪些載荷？各產(chǎn)生什么樣的應(yīng)力？ 18-7 圓柱螺旋拉，壓彈簧的彈簧絲最先損壞的一般是內(nèi)側(cè)還是外側(cè)？為什么？ 18-8 當(dāng)圓柱螺旋壓縮彈簧有失穩(wěn)可能時(shí)，可采用什么防止措施？

習(xí)

題

18-1 已知一壓縮螺旋彈簧的彈簧絲直徑d＝6mm，中徑D2 = 33 mm，有效圈數(shù)n＝10。采用II組碳素彈簧鋼絲，受邊載荷作用次數(shù)在103-105次。求：1）允許的最大工作載荷及變形量；2）若端部采用磨平端支承圈結(jié)構(gòu)時(shí)（圖18-8a），求彈簧的并緊高度Hs和自由高度H 0；3）驗(yàn)算彈簧的穩(wěn)定性。18-2 試設(shè)計(jì)一能承受沖擊載荷的彈簧。已知：F1=40N，F(xiàn)2=240N，工作行程y＝40mm，中間有?30的芯軸，彈簧外徑不大于45mm，材料用碳素彈簧鋼絲II制造。18-3 設(shè)計(jì)一壓縮螺旋彈簧。已知：采用d＝8 mm的鋼絲制造，D2=48mm。該彈簧初始時(shí)為自由狀態(tài)，將它壓縮40mm后，需要儲(chǔ)能25N.m。求：1）彈簧剛度；2）若許用

２切應(yīng)力為400N/mm時(shí)，此彈簧的強(qiáng)度是否足夠？3）有效圈數(shù)n。18-4 試設(shè)計(jì)一受靜載荷的壓縮螺旋彈簧。已知條件如下：當(dāng)彈簧受載荷 F1 = 178N時(shí)，其長(zhǎng)度H1 = 89mm；當(dāng)F2 = 1160N時(shí)，H2 = 54mm；該彈簧使用時(shí)套在直徑為30mm的芯棒上?，F(xiàn)取材料為碳素彈簧鋼絲，并要求所設(shè)計(jì)彈簧的尺寸盡可能小。18-5 一扭轉(zhuǎn)螺旋彈簧用在760mm的門(mén)上。當(dāng)門(mén)關(guān)閉時(shí)，手把上加4.5N的推力才能把門(mén)打

2?開(kāi)。當(dāng)門(mén)轉(zhuǎn)到180后，手把上的力為13.5N。若材料的許用力[?]?1100N/mm。求：1）該彈簧的彈簧絲直徑d和平均直徑D2；2）所需的初始角變形；3）彈簧的工作圈數(shù)。

題圖18-5 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

思 考 題

19-1 傳動(dòng)系統(tǒng)與工作機(jī)的作用有何不同？是否所有的機(jī)器都有傳動(dòng)系統(tǒng)？ 19-2 選擇傳動(dòng)類(lèi)型的基本原則是什么？

19-3 選擇傳動(dòng)路線的主要依據(jù)是什么？是否根據(jù)工作機(jī)的多少確定？ 19-4 布置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)順序時(shí)，應(yīng)考慮哪些因素？

19-5 自行車(chē)鏈傳動(dòng)的主動(dòng)大鏈輪齒數(shù)z1 = 48，小鏈輪齒數(shù)z2 = 18，車(chē)輪直徑為28英寸（D

= 711.2mm）。試問(wèn)：

（1）自行車(chē)為什么采用增速傳動(dòng)？能否采用帶傳動(dòng)？為什么？（2）自行車(chē)行走1公里時(shí)，車(chē)輪、大鏈輪和小鏈輪各要轉(zhuǎn)幾圈？

19-6 給出五種把回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，畫(huà)出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖并說(shuō)明其特點(diǎn)。

習(xí)題

19-1 圖示為一運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)方案，試分析該方案中各級(jí)傳動(dòng)安排有何不合理之處，并畫(huà)出正確的傳動(dòng)方案圖。

1-電動(dòng)機(jī)；2-鏈傳動(dòng)； 3-齒輪減速器；4-帶傳動(dòng)；5-工作機(jī) 題圖19-1

19-2 立式攪拌機(jī)由電動(dòng)機(jī)遠(yuǎn)距離傳動(dòng)，連續(xù)工作，攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速n = 40 r/min，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速nd = 1440 r/min，功率P = 5.5 kW。試設(shè)計(jì)兩種以上傳動(dòng)方案，并作比較。

1 1-電動(dòng)機(jī)；2-攪拌機(jī) 題圖19-2

19-3 圖示為一螺旋推力機(jī)傳動(dòng)裝置，已知電動(dòng)機(jī)功率Pd = 5.5 kW，轉(zhuǎn)速n = 1440 r/min，各齒輪齒數(shù)z1=26，z2=156，z3=22，z4=55，螺桿螺距P = 6 mm，取工作機(jī)效率?w=0.82（包括螺旋傳動(dòng)和軸承效率），滾動(dòng)軸承效率?承=0.98，聯(lián)軸器效率?聯(lián)=0.99，試求：

（1）傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)；（2）螺旋的推力F；

（3）被推物料的移動(dòng)速度??；

（4）根據(jù)以上數(shù)據(jù)，分析該傳動(dòng)方案是否合適，并另外提出三種傳動(dòng)方案（其中包括一種不用螺旋機(jī)構(gòu)的推力機(jī)方案）。

z2 z3 z1 z4 題圖19-3

第二篇：機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案.

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(第七版)陳云飛 盧玉明主編課后答案 chapter1 1-1 什么是運(yùn)動(dòng)副？高副與低副有何區(qū)別？ 答：運(yùn)動(dòng)副：使兩構(gòu)件直接接觸，并能產(chǎn)生一定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接。平面低副－ 凡是以面接觸的運(yùn)動(dòng)副，分為轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副；平面高副－以點(diǎn)或線相接觸的運(yùn)動(dòng)副。1-2 什么是機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖？它有什么作用？ 答：用簡(jiǎn)單的線條和符號(hào)代表構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副，并按比例定出各運(yùn)動(dòng)副位置，表示機(jī)構(gòu)的組成 和傳動(dòng)情況。這樣繪制出的簡(jiǎn)明圖形就稱(chēng)為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。作用： 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖不僅能表示出機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)原理，而且還可以用圖解法求出機(jī)構(gòu)上各 有關(guān)點(diǎn)在所處位置的運(yùn)動(dòng)特性（位移，速度和加速度）。它是一種在分析機(jī)構(gòu)和 設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)時(shí)表示機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的簡(jiǎn)便而又科學(xué)的方法。1-3平面機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是什么？ 答：機(jī)構(gòu)自由度 F>0，且與原動(dòng)件數(shù)相等，則機(jī)構(gòu)各構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是確定的；這就是機(jī) 構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件。（復(fù)習(xí)自由度 4 個(gè)結(jié)論 P17）chapter2 2-1 什么是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的急回特性和死點(diǎn)位置？ 答：急回特性：曲柄等速回轉(zhuǎn)的情況下，搖桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度快慢不同，搖桿反行程時(shí)的平均 擺動(dòng)速度必然大于正行程時(shí)的平均擺動(dòng)速度，此即急回特性。死點(diǎn)位置：搖桿是主動(dòng)件，曲柄是從動(dòng)件，曲柄與連桿共線時(shí)，搖桿通過(guò)連桿加于曲柄 的驅(qū)動(dòng)力 F 正好通過(guò)曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)中心，所以不能產(chǎn)生使曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩，機(jī)構(gòu)的這種位置稱(chēng)為死點(diǎn)位置。即機(jī)構(gòu)的從動(dòng)件出現(xiàn)卡死或運(yùn)動(dòng)不確定的 現(xiàn)象的那個(gè)位置稱(chēng)為死點(diǎn)位置（從動(dòng)件的傳動(dòng)角）。chapter3 3-2 通常采用什么方法使凸輪與從動(dòng)件之間保持接觸？ 答：力鎖合：利用重力、彈簧力或其他外力使從動(dòng)件與凸輪輪廓始終保持接觸。形鎖合：利用高副元素本身的幾何形狀使從動(dòng)件與凸輪輪廓始終保持接觸。3-3 什么叫剛性沖擊和柔性沖擊？用什么方法可以避免剛性沖擊？ 答：剛性沖擊：從動(dòng)件在運(yùn)動(dòng)開(kāi)始和推程終止的瞬間，速度突變?yōu)榱?，理論上加速度為無(wú)窮 大，產(chǎn)生無(wú)窮大的慣性力，機(jī)構(gòu)受到極大的沖擊，稱(chēng)為剛性沖擊。柔性沖擊：當(dāng)從動(dòng)件做等加速或等減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，在某些加速度突變處，其慣性力也隨之 有限突變而產(chǎn)生沖擊，這種由有限突變而引起的沖擊比無(wú)窮大慣性力引起的 剛性沖擊輕柔了許多，故被稱(chēng)為柔性沖擊。避免剛性沖擊的方法：為了避免剛性沖擊，常將這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律已知的運(yùn)動(dòng)開(kāi)始和終止兩 小段加以修正，使速度逐漸升高和逐漸降低。讓從動(dòng)件按正弦加速度運(yùn)動(dòng)（既 無(wú)剛性運(yùn)動(dòng)，也無(wú)柔性沖擊）chapter4 4-1 棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)及不完全齒輪機(jī)構(gòu)各有何運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)？是舉出應(yīng)用這些間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 的實(shí)例。答：槽輪機(jī)構(gòu)特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，常用于只要求恒定旋轉(zhuǎn)角的分度機(jī)構(gòu)中；停歇 運(yùn)動(dòng)主要依靠槽數(shù)和圓柱銷(xiāo)數(shù)量（運(yùn)動(dòng)系數(shù)）應(yīng)用: 應(yīng)用在轉(zhuǎn)速不高，要求間歇轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置中。如：電影放映機(jī) 自動(dòng)傳送 鏈裝置 紡織機(jī)械 棘輪機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：這種有齒的棘輪其進(jìn)程的變化最少是 1 個(gè)齒距，且工作時(shí)有響聲。應(yīng)用：起重機(jī)絞盤(pán) 牛頭刨床的橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu) 計(jì)數(shù)器 不完全齒輪機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：普通齒輪傳動(dòng)，不同之處在于輪齒不布滿(mǎn)整個(gè)圓周。主動(dòng)輪上的 鎖住弧與從動(dòng)輪上的鎖住弧互相配合鎖住，以保證從動(dòng)輪停歇在 預(yù)定位置上。應(yīng)用：各種計(jì)數(shù)器 多工位自動(dòng)機(jī) 半自動(dòng)機(jī) chapter6 6-1 設(shè)計(jì)機(jī)械零件時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足哪些基本要求？ 答：足夠的強(qiáng)度和剛度，耐摩擦磨損，耐熱，耐振動(dòng)（衡量機(jī)械零件工作能力的準(zhǔn)則）。6-2 按時(shí)間和應(yīng)力的關(guān)系，應(yīng)力可分為幾類(lèi)？實(shí)際應(yīng)力、極限應(yīng)力和許用應(yīng)力有什么不同？ 答：隨時(shí)間變化的特性，應(yīng)力可分為靜應(yīng)力和變應(yīng)力兩類(lèi)。許用應(yīng)力：是設(shè)計(jì)零件時(shí)所依據(jù)的條件應(yīng)力。[σ] 極限應(yīng)力:零件設(shè)計(jì)時(shí)所用的極限值，為材料的屈服極值。實(shí)際應(yīng)力: 零件工作時(shí)實(shí)際承受的應(yīng)力。（靜應(yīng)力下：[σ] = σS /s [σ] = σB /s s= s1 s2 s3）6-4 指出下列符號(hào)各表示什么材料： Q235、35、65Mn、20CrMnTi、ZG310-570、HT200.Q235：屈服強(qiáng)度為 235，抗拉強(qiáng)度為 375-460，伸長(zhǎng)率為：26%的普通碳素鋼。35：優(yōu)質(zhì)碳素鋼（數(shù)字表示碳的平均含量）65Mn;優(yōu)質(zhì)碳素鋼，平均含碳量為 0.65%，含 Mn 量約為 1%。20CrMnTi：合金鋼，含碳量 0.20%，平均含 Cr，Mn，Ti 量約為 1%。ZG310-570：屈服強(qiáng)度為 310MPa，抗拉強(qiáng)度為 570MPa 伸長(zhǎng)率為 15%，硬度為：40-50HRC 的 鑄鋼 HT200：抗拉強(qiáng)度為 200，硬度為 170-241HBS 的灰鑄鐵。6-5 在強(qiáng)度計(jì)算時(shí)如何確定許用應(yīng)力？ 答：許用應(yīng)力的確定通常有兩種方法： 1.查許用應(yīng)力表：對(duì)于一定材料制造的并在一定條件下工作的零件，根據(jù)過(guò)去機(jī)械制造的 實(shí)踐與理論分析，將他們所能安全工作的最大應(yīng)力制成專(zhuān)門(mén)的表格。這種表格簡(jiǎn)單，具體，可靠，但每一種表格的適用范圍較窄。2.部分系數(shù)法：以幾個(gè)系數(shù)的乘積來(lái)確定總的安全系數(shù) S1——考慮計(jì)算載荷及應(yīng)力準(zhǔn)確性的系數(shù)，一般 s1=1-1.5。S2——考慮材料力學(xué)性能均勻性的系數(shù)。S3——考慮零件重要程度的系數(shù)。6-8-各代表什么？

-1。-1 ：對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力下，疲勞極限為 2 ：脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力下，疲勞極限為 ：靜應(yīng)力下的疲勞極限。

chapter7 7-1 常見(jiàn)的螺栓中的螺紋式右旋還是左旋、是單線還是多線？怎樣判別?多線螺紋與單線螺 紋的特點(diǎn)如何

？ 答：常見(jiàn)的螺栓中的螺紋是右旋、單線。根據(jù)螺旋線繞行方向科判別右旋與左旋；根據(jù)螺旋 線的數(shù)目可判別單線還是多線。特點(diǎn)：?jiǎn)尉€螺紋的螺距等于導(dǎo)程，多線螺紋的導(dǎo)程等于螺距與線數(shù)的乘積；單線螺紋由于其 螺旋升角較小，用在螺紋的鎖緊，多線螺紋由于其螺紋升角較大，用于傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)。7-2 螺紋主要類(lèi)型有哪幾種？說(shuō)明他們的特點(diǎn)及用途。答：機(jī)械制造中主要螺紋類(lèi)型：三角形螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋、鋸齒形螺紋、半圓形螺 紋。三角形螺紋：a.普通螺紋：特點(diǎn)為抗拉強(qiáng)度較高，連接自鎖作用也較可靠，一般適用于 薄壁零件及受沖擊零件的連接。b.管螺紋（半圓形螺紋）：特點(diǎn)為螺紋深度較淺，是專(zhuān)門(mén)用來(lái)連接管子的。矩形螺紋： 特點(diǎn)為刨面呈矩形、螺母與螺桿對(duì)中的精度較差以及螺紋根部強(qiáng)度較弱等缺 點(diǎn)；沒(méi)有自鎖。梯形螺紋：特點(diǎn)為刨面為梯形，效率較矩形螺紋低，沒(méi)有自鎖。多用于車(chē)床絲桿等傳動(dòng) 螺旋及起重螺旋中。鋸齒形螺紋：效率較矩形螺紋略低，強(qiáng)度較大，沒(méi)有自鎖。在受載很大的起重螺旋及螺 旋壓力機(jī)中常采用。（三角形螺紋用于連接；鋸齒、梯形、矩形用于傳動(dòng)。）7-3 螺旋副的效率與哪些參數(shù)有關(guān)？各參數(shù)變化大小對(duì)效率有何影響？螺紋牙型角大小對(duì) 效率有何影響？ 答：

為升角，ρ為摩擦角

當(dāng)摩擦角不變時(shí)，螺旋副的效率是升角的函數(shù)。牙型角變小，效率變大；牙型角變大，效率變小。（舉例矩形螺紋變?yōu)槿切温菁y）7-4 螺旋副自鎖條件和意義是什么？常用鏈接螺紋是否自鎖？ 答：自鎖條件：（一般情況：越小，自鎖性能愈好）：螺紋升角 ρ：當(dāng)量摩擦 角。意義 ：不加支持力 F，重物不會(huì)自動(dòng)下滑。即螺旋副不會(huì)自動(dòng)松脫，當(dāng)擰緊螺母時(shí)，螺旋副的效率總是小于 50%。常用鏈接螺紋自鎖。7-5 在螺紋連接中，為什么采用防松裝置？例舉幾種最典型的防松裝置，會(huì)出其結(jié)構(gòu)件圖，說(shuō)明其工作原理和機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。答：螺紋連接的自鎖作用只有在靜載荷下才是可靠的，在振動(dòng)和變載荷下，螺紋副之間會(huì)產(chǎn) 3 生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而出現(xiàn)自動(dòng)松脫的現(xiàn)象，故需采用防松裝置。舉例:

（一）利用摩擦力的防松裝置： 原理： 在螺紋間經(jīng)常保持一定的摩擦力，且附加摩擦力的大小盡可能不隨載荷大小變化。（1）彈簧墊圈: 工作原理：彈簧墊圈被壓平后，利用其反彈力使螺紋間保持壓 緊力和摩擦力（2）雙螺母：工作原理：梁螺母對(duì)頂，螺栓始終收到附加壓力和附加摩擦力的 作用。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，用于低速重載。

（二）利用機(jī)械方法防松裝置： 原理：利用機(jī)械裝置將螺母和螺栓連成一體，消除了它們之間相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的可能性。（1）開(kāi)口銷(xiāo)：開(kāi)口銷(xiāo)從螺母的槽口和螺栓尾部的孔中穿過(guò)，起防松作用。效果 良好。（2）止動(dòng)墊圈：墊片內(nèi)翅嵌入螺栓的槽內(nèi)，待螺母擰緊后，再將墊片的外翅之 一折嵌于螺母的一個(gè)槽內(nèi)。將止動(dòng)片的折邊，分別彎靠在螺 母和被聯(lián)接件的側(cè)邊起防松作用 7-6 將松螺栓連接合金螺栓連接（受橫向外力和軸向歪理）的強(qiáng)度計(jì)算公示一起列出，是比 較其異同，并作出必要的結(jié)論。7-10平鍵鏈接可能有哪些失效形式？平鍵的尺寸如何確定？ 答：失效形式：擠壓破壞和剪切 確定尺寸：按擠壓和剪切的強(qiáng)度計(jì)算，再根據(jù)工作要求，確定鍵的種類(lèi)；再按照軸的直 徑 d 查標(biāo)準(zhǔn)的鍵的尺寸，鍵的長(zhǎng)度取 且要比軸上的輪轂短。chapter8 8-2 帶傳動(dòng)中的彈性滑動(dòng)和打滑時(shí)怎樣產(chǎn)生的？它們對(duì)帶傳動(dòng)有何影響？ 答：彈性滑動(dòng)：由于帶的緊邊與松邊拉力不等，使帶兩邊的彈性變形不等，所引起的帶與輪 面的微量相對(duì)滑動(dòng)為彈性滑動(dòng)。彈性滑動(dòng)是不可避免的，對(duì)帶傳動(dòng)影響不大 打滑：機(jī)器出現(xiàn)過(guò)載，摩擦力不能克服從動(dòng)輪上的阻力矩，帶沿輪面全面滑動(dòng)，從動(dòng)輪 轉(zhuǎn)速急劇降低甚至不動(dòng)，此現(xiàn)象即為打滑，是帶傳動(dòng)的主要失效形式之一，可避免。8-3 帶傳動(dòng)中主要失效形式是什么？設(shè)計(jì)中怎么樣考慮？ 答： 主要失效形式： 1.張緊力不足導(dǎo)致的打滑； 2.張緊力過(guò)大導(dǎo)致的疲勞損壞； 3.疲勞壽命。設(shè)計(jì)是必須要考慮：在保證不打滑的情況下（確保工況系數(shù)），帶應(yīng)有一定的疲勞強(qiáng)度 或壽命。chapter9 9-1 齒輪傳動(dòng)的最基本要求是什么？齒廓的形狀符合什么條件才能滿(mǎn)足上述要求？ 答：基本要求是：傳動(dòng)比恒定。齒廓的形狀是：漸開(kāi)線形、擺線形、圓弧齒時(shí)滿(mǎn)足上述要求。（齒廓的形狀必須滿(mǎn)足不 論輪齒齒廓在任何位置接觸，過(guò)觸點(diǎn)所做齒廓的公法線均須通過(guò)節(jié)點(diǎn)。）4 9-2 分度圓和節(jié)圓，壓力角和嚙合角有何區(qū)別？ 答：分度圓：為了便于齒廓各部分尺寸的計(jì)算,在齒輪上選擇一個(gè)圓作為計(jì)算的基準(zhǔn),該 圓稱(chēng)為齒輪的分度圓.(標(biāo)準(zhǔn)齒輪分度圓與節(jié)圓重合且 s=e)標(biāo)準(zhǔn)化的齒輪上壓力角和模數(shù)均為標(biāo)準(zhǔn)值的圓稱(chēng)為分度圓.節(jié)圓：通過(guò)節(jié)點(diǎn)的兩圓具有相同的圓周速度，他們之間作純滾動(dòng)，這兩圓稱(chēng)為齒輪 的節(jié)圓。分度圓、節(jié)圓區(qū)別：分度圓是齒輪鑄造成立后本身具有的，而節(jié)圓是在兩齒輪運(yùn)動(dòng) 嚙合時(shí)根據(jù)其速度而確定出來(lái)的。壓力角：漸開(kāi)線上任一點(diǎn)法向壓力的方向線（即漸開(kāi)線在該點(diǎn)的法線）和該點(diǎn)速度 方向之間的夾角稱(chēng)為該點(diǎn)的壓力角。嚙合角：過(guò)節(jié)點(diǎn)的兩節(jié)圓的公切線，與兩齒廓公法線間的夾角。壓力角、嚙合角區(qū)別：選取點(diǎn)的不同，壓力角的大小也就不同；而只要兩齒輪的大 小確定，則其嚙合角也就隨確定。9-3 一對(duì)漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)齒輪正確嚙合的條件什么？ 答：1.兩齒輪的模數(shù)必須相等

m2 ；

2.兩齒輪分度圓上的壓力角必須相等

9-4 為什么要限制齒輪的最少齒數(shù)？對(duì)于α=20、正常齒制的標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，最少齒數(shù) 是多少？ 答：限制最少齒數(shù)是為了保證不發(fā)生根切，要使所設(shè)計(jì)齒數(shù)大于不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)，當(dāng) α=20 的標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，則 h a =1，則 z min =17。9-12 齒輪輪齒有哪幾種失效形式？開(kāi)式傳動(dòng)和閉式傳動(dòng)的失效形式是否相同？在設(shè)計(jì)及使 用中應(yīng)該怎樣防止這些失效？ 答：失效形式有：（1）輪齒折斷（2）齒面膠合（3）齒面磨粒磨損（4）齒面點(diǎn)蝕（5）塑性變形 開(kāi)式傳動(dòng)和閉式傳動(dòng)的失效形式不完全相同： 其中磨損和疲勞破壞主要為開(kāi)式齒輪傳動(dòng) 的失效形式；而齒面點(diǎn)蝕和折斷主要為閉式齒輪傳動(dòng)的失效形式。為了防止輪齒折斷：在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使用抵抗沖擊和過(guò)載能力較強(qiáng)的材料。為了避免齒面磨粒磨損：可采用閉式傳動(dòng)或加防護(hù)罩等； 為了避免輪齒齒面點(diǎn)蝕：應(yīng)使用接觸應(yīng)力較大的材料； 為了防止齒面膠合：必須采用粘度大的潤(rùn)滑油（低速傳動(dòng)）或抗膠合能力強(qiáng)的潤(rùn)滑油（高速 傳動(dòng)）。9-13 選擇齒輪材料時(shí)，為什么軟齒面齒輪的小齒輪比大齒輪的材料要好些或熱處理硬度要 5 o

高些？ 答：主要由于小齒輪轉(zhuǎn)速高，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)多，則壽命較短，為了使大小齒輪的壽命接近，則在材料的選取方面要好些或熱處理要更高些。9-16 在輪齒的彎曲強(qiáng)度計(jì)算中，齒形系數(shù) YF 與什么因素有關(guān)？ 答：齒形系數(shù) YF 只與齒形有關(guān)，即與壓力角α，齒頂高系數(shù) ha 以及齒數(shù) Z 有關(guān)。chapter10 10-2 蝸桿傳動(dòng)的嚙合效率受哪些因素的影響？ 答：蝸桿傳動(dòng)的嚙合效率為：

tan r，則效率受導(dǎo)程角和當(dāng)量摩擦角的影響。

10-3 蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比等于什么？為什么蝸桿傳動(dòng)可得到大的傳動(dòng)比？ 答：蝸桿傳動(dòng)傳動(dòng)比：i=n1/n2 = z2/z1(傳動(dòng)比與齒數(shù)成反比)因?yàn)槲仐U的齒數(shù)可以非常小，小到 z=1，因而可以得到很大的傳動(dòng)比。10-4 蝸桿傳動(dòng)中，為什么要規(guī)定 d1 與 m 對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值？ 答：當(dāng)用滾刀加工蝸輪時(shí)，為了保證蝸桿與該蝸輪的正確嚙合，所用蝸輪滾刀的齒形及直徑 必須與相嚙合的蝸桿相同，這樣，每一種尺寸的蝸桿，就對(duì)應(yīng)有一把蝸輪刀滾，因此規(guī) 定蝸桿分度圓直徑 d 為標(biāo)準(zhǔn)值，且與模數(shù) m 相搭配；其次，蝸輪加工的刀具昂貴，規(guī)定 蝸桿分度直徑 d 為標(biāo)準(zhǔn)值且與模數(shù)相搭配可以減少加工刀具的數(shù)量。10-7 為什么蝸桿傳動(dòng)常用青銅渦輪而不采用鋼制渦輪？ 答：因?yàn)榍嚆~的耐磨性，抗膠合性能及切削加工性能均好，而嚙合處有較大的滑動(dòng)速度，會(huì) 產(chǎn)生嚴(yán)重的摩擦磨損引起熱，使?jié)櫥闆r惡化，青銅的熔點(diǎn)較高，所以用青銅渦輪而不 用鋼制渦輪。10-9 為什么對(duì)連續(xù)工作的蝸桿傳動(dòng)不僅要進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，而且還要進(jìn)行熱平衡計(jì)算？ 答：蝸桿傳動(dòng)由于摩擦損失大，效率較低，因而發(fā)熱量就很大、若熱量不能散逸將使?jié)櫥?的粘度降低，潤(rùn)滑油從嚙合齒間被擠出進(jìn)而導(dǎo)致膠合。chapter11 11-1 定軸輪系中，輸入軸與輸出軸之間的傳動(dòng)比如何確定？與主動(dòng)齒輪的齒數(shù)有何關(guān)系？ 如何判定輸出軸的轉(zhuǎn)向？ 答： 輪系的總傳動(dòng)比等于組成該輪系的各對(duì)齒輪的傳動(dòng)比的連成積，其值等于所有從動(dòng)輪齒 數(shù)的連成積與所有主動(dòng)輪齒連成積之比。傳動(dòng)比 判定方向： a.通常規(guī)定若最末從動(dòng)輪與第一個(gè)主動(dòng)輪的回轉(zhuǎn)方向相同時(shí)，傳動(dòng)比為正號(hào)，若兩輪回轉(zhuǎn)方向相反時(shí)，則取為負(fù)號(hào) b.若傳動(dòng)比的計(jì)算結(jié)果為正，則表示輸入軸與輸出軸的轉(zhuǎn)向相同，為負(fù)則表 示轉(zhuǎn)向相反。c.還可以用畫(huà)箭頭標(biāo)志的方法表示轉(zhuǎn)向: 外嚙合的齒輪轉(zhuǎn)向相反,內(nèi)嚙合的 6 齒輪轉(zhuǎn)向相同.chapter12 12-1 心軸與轉(zhuǎn)軸有何區(qū)別？試列舉應(yīng)用的實(shí)例。答：心軸只承受彎矩，不承受轉(zhuǎn)矩，如：裝帶輪和凸輪的軸； 轉(zhuǎn)軸既承受彎矩，又承受轉(zhuǎn)矩。如：齒輪減速器中的軸，是機(jī)器中最常見(jiàn)的軸。12-4 軸的結(jié)構(gòu)和尺寸與哪些因素有關(guān)？ 答：軸的結(jié)構(gòu)決定因素：載荷及載荷分布、軸上標(biāo)準(zhǔn)件、軸上已確定的零件、軸上零件的裝 配位置及固定方法、軸的加工工藝性、軸上零件的裝配工藝性等。軸尺寸決定因素 ： 軸沿軸向尺寸及形狀是由軸上各零件的相互舉例，尺寸和安裝情況，與軸的制造情況及軸上載荷(彎矩、轉(zhuǎn)矩、軸向力)分布情況等決定的。計(jì)算題： 1.已知一對(duì)外嚙合的標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的齒數(shù)分別為 z1=20 z2=80，模數(shù) m=2，計(jì)算兩個(gè)齒 輪的齒頂圓，齒根圓和分度圓的直徑，以及齒輪傳動(dòng)的中心距。解：由公式及系數(shù)得： 齒頂圓直徑： d a1

d 齒根圓直徑：

35mm m 分度圓直徑： 中心距：，

第三篇：機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)-習(xí)題解答

《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》

習(xí)題 解 答

機(jī)械工程學(xué)院

目錄

第0章 緒論-----1 第一章平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及其自由度---2 第二章平面連桿機(jī)構(gòu)--------------------------4 第三章 凸輪機(jī)構(gòu)------------------------------6 第四章 齒輪機(jī)構(gòu)-----------------------------8 第五章 輪系及其設(shè)計(jì)-----------------------19 第六章 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)-----------------------26 第七章 機(jī)械的調(diào)速與平衡-----------------29 第八章 帶傳動(dòng)-34 第九章 鏈傳動(dòng)-38 第十章 聯(lián)接----42 第十一章 軸----46 第十二章 滾動(dòng)軸承--------------------------50 第十三章 滑動(dòng)軸承-------------------------56 第十四章 聯(lián)軸器和離合器 59 第十五章 彈簧-----------62 第十六章 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)----------------------------65

第一章平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及其自由度

1-1 一個(gè)在平面內(nèi)自由遠(yuǎn)東的構(gòu)件有多少個(gè)自由度？ [解]有3個(gè)自由度。

1-2 在平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)副所產(chǎn)生的約束數(shù)與自由度有何關(guān)系？ [解] 約束數(shù)+自由度=3 1-3 如何判別有構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副組成的系統(tǒng)是否具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)？ [解] 自由度數(shù)=原動(dòng)件數(shù)

系統(tǒng)無(wú)確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)

自由度數(shù)?原動(dòng)件數(shù)

系統(tǒng)有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng) 1-4在計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)應(yīng)注意哪幾個(gè)問(wèn)題？ [解] 復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束。

1-5 繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖時(shí)，用什么來(lái)表示機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)副？ [解]用簡(jiǎn)單的線條和符號(hào)表示構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副。

1-6繪制圖1-15所示的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并計(jì)算其自由度。[解] a)n?3，PL?4，PH?0 F=3?3-2?4=1b)n?4，PL?5，PH?1 F=3?4-2?5?1=1c)n?3，PL?4，PH?0 F=3?3-2?4=1d)n?3，PL?4，PH?0 F=3?3-2?4=1

1-7試計(jì)算下列圖示機(jī)構(gòu)的自由度，并指出機(jī)構(gòu)中存在的復(fù)合鉸鏈，局部自由度或虛約束。

45第三章 凸輪機(jī)構(gòu)

3-1 從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律有哪種？各適用在什么場(chǎng)合？

[解] 1)等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律，使用于低速、輕載的場(chǎng)合；2）等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律，適用于中速、輕載的場(chǎng)合；3）余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律（簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律），適用于中、低速；4）正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律，適用于高速。

3-2 凸輪機(jī)構(gòu)的常用類(lèi)型有幾種？選擇凸輪的類(lèi)型時(shí)應(yīng)該考慮哪些因素？

[解] 按凸輪的形狀分：盤(pán)形凸輪、移動(dòng)凸輪和圓柱凸輪；按從動(dòng)件形狀來(lái)分：尖端從動(dòng)件、滾子從動(dòng)件和平底從動(dòng)件；按凸輪與從動(dòng)件鎖合形式分：力鎖合和幾何鎖合。

選擇凸輪時(shí)，應(yīng)考慮凸輪和從動(dòng)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)形式 從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式等。

3-3 圖解法設(shè)計(jì)凸輪時(shí)，采用了什么原理？簡(jiǎn)單敘述此原理的主要內(nèi)容。[解] 才用反轉(zhuǎn)原理，即給整個(gè)機(jī)構(gòu)加上一個(gè)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，各構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)并不改變，根據(jù)這一原理，設(shè)想給整個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)加上一反向轉(zhuǎn)動(dòng)（即加上一個(gè)凸輪角速度轉(zhuǎn)向相反、數(shù)值相等繞凸輪回轉(zhuǎn)中心0的角速度（-?）的轉(zhuǎn)動(dòng)），則凸輪處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，從動(dòng)件一方面隨機(jī)架以角速度（-?）繞0點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，另一方面又按給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律作往復(fù)移動(dòng)或擺動(dòng)。

3-4 何謂凸輪的運(yùn)動(dòng)失真？滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)針時(shí)，應(yīng)如何

第四章 齒輪機(jī)構(gòu)

4-1 為什么要規(guī)定模數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)系列？在直齒圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪，蝸桿蝸輪和直齒圓錐齒輪上何處的模數(shù)是標(biāo)準(zhǔn)值？

[解] 為了設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)和使用的方便。直齒輪端面模數(shù)是標(biāo)準(zhǔn)值；斜齒法面模數(shù)是標(biāo)準(zhǔn)值；蝸桿蝸輪中間平面上的模數(shù)是標(biāo)準(zhǔn)值；圓錐齒輪大端的模數(shù)是標(biāo)準(zhǔn)值。

4-2 漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)有哪幾個(gè)？那些是標(biāo)準(zhǔn)的，其標(biāo)準(zhǔn)值是否相同？為什么這些參數(shù)稱(chēng)為基本參數(shù)？

[解] 基本參數(shù)：齒數(shù)z、模數(shù)m、壓力角?、齒頂高系數(shù)ha*和頂隙系數(shù)c*。其中后四個(gè)是標(biāo)準(zhǔn)的，標(biāo)準(zhǔn)值不相同。

4-3 分度圓與節(jié)圓有什么區(qū)別？在什么情況下節(jié)圓與分度圓重合？ [解] 分度圓是齒輪上具有標(biāo)準(zhǔn)壓力角的圓。節(jié)圓是過(guò)節(jié)點(diǎn)所作的兩個(gè)相切的圓。標(biāo)準(zhǔn)安裝時(shí)節(jié)圓與分度圓重合。

4-4 漸開(kāi)線的形狀取決于什么？若兩個(gè)齒輪的模數(shù)和齒數(shù)分別相等，但壓力角不同，他們齒數(shù)不同，他們齒廓漸開(kāi)線形狀是否相同？一對(duì)相嚙合的兩個(gè)齒輪，若它們的齒數(shù)不同，他們齒廓的漸開(kāi)線形狀是否相同？

[解] 取決于基圓的大小。不同。不同。

4-5 何謂齒廓的根切現(xiàn)象？產(chǎn)生根切的原因是什么？是否基圓愈小愈容易發(fā)生根切？根切有什么危害？如何避免根切？

[解] 齒輪齒根的漸開(kāi)線齒廓被切去的現(xiàn)象為根切現(xiàn)象。原因是展成法加工時(shí)，刀具的齒頂線或齒頂圓與嚙合線的焦點(diǎn)超過(guò)了被切極 的。

計(jì)算準(zhǔn)則；齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算，針對(duì)齒面點(diǎn)蝕；齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算，針對(duì)齒根彎曲疲勞折斷。閉式硬齒面齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：按彎曲疲勞強(qiáng)度和接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)；閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：按接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，校核彎曲疲勞強(qiáng)度；開(kāi)式齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：按彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)。

4-9 現(xiàn)有A、B兩對(duì)閉式軟齒面直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，A對(duì)參數(shù)為；模數(shù)m=2mm，齒數(shù)z1=40，z2=90，齒寬b=60mm；B對(duì)參數(shù)為：模數(shù)m=4mm，齒數(shù)z1=20，z2=45，齒寬b=60mm。兩對(duì)齒輪精度為8級(jí)，小齒輪轉(zhuǎn)速均為1450r/min，其它條件分別相同。試比較兩對(duì)齒輪接觸強(qiáng)度及抗彎強(qiáng)度的高低。

[解] 兩對(duì)齒輪接觸強(qiáng)度相同，彎曲強(qiáng)度第二對(duì)較高。

4-10 應(yīng)主要根據(jù)哪些因素來(lái)決定齒輪的結(jié)構(gòu)型式？常見(jiàn)的齒輪結(jié)構(gòu)型式有哪幾種？它們分別用于何種場(chǎng)合？

[解]

根據(jù)齒輪的幾何尺寸、毛坯材料、加工工藝等決定等決定齒輪結(jié)構(gòu)型式。結(jié)構(gòu)型式：齒輪軸，用于直徑很小的場(chǎng)合；實(shí)心結(jié)構(gòu)，用于da?160mm;腹板式結(jié)構(gòu)，用于da?500mm;輪輻式結(jié)構(gòu)，用于400?da?1000mm。4-11 已知一對(duì)外嚙合正常齒制標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪m=2mm，z1=20,z2=45,試計(jì)算這對(duì)吃亂的分度直徑、齒頂高、齒根高、頂隙、中心距、齒頂圓直徑、齒根圓直徑、基圓直徑、齒距、齒厚和齒槽寬。[解]

d1?2?20?40mmd2?2?45?90mmha?1?2?2mmhf?1.25?2?2.5mmc?2.5?2?0.5mmda1?40?2?2?44mmda2?90?2?2?94mm

df1?40?2?2.5?35mmdf2?90?2?2.5?85mmdb1?40cos20??37.588mmdb2?90cos20??84.572mmp?2??6.28mms?e?3.144-12 已知一正常齒制標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪 m=5mm，??20?，z=45，試分別求出分度圓、基圓、齒頂圓上漸開(kāi)線齒廓的曲率半徑和壓力角。[解]

分度圓 ?=1?5?45sin20?2?38.477 ?=20?基圓 ?=0 ??b=0齒頂圓r1a?2?5?45?5?1?117.5mm cos?112.5cos20?a?117.5?0.8997 ?a?25.88? ?a?117.5sin25.88??51.2884-13 試比較正常齒制漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基圓和齒根圓，在什么條件下基圓大于齒根圓？什么條件下基圓小于齒根圓？ [解] db?dcos??mzcos20?df?d?2.5m?m(z?2.5)df?db?m(z?2.5?0.9397z)?m(0.0603z?2.5)由上式可見(jiàn)，當(dāng)齒數(shù)z增大時(shí)，（df?db）值亦增大。當(dāng)df?db?0時(shí)，得2.5?41.40.0603因此，當(dāng)z?42時(shí)，df?db；反之，當(dāng)z?42時(shí)，df?db。z=

4-14 試根據(jù)漸開(kāi)線特性說(shuō)明一對(duì)模數(shù)相等，壓力角相等，但齒數(shù)不等的漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，其分度圓齒厚、齒頂圓和齒根圓齒厚是否相等，哪個(gè)較大。

[解] 分度圓齒厚相等，齒頂圓和齒根圓齒厚不等，因基圓愈小，漸開(kāi)線愈彎曲，基圓愈大，漸開(kāi)線愈平直，故齒數(shù)多的齒輪齒頂圓和齒根圓的齒厚大。

4-15 現(xiàn)需要傳動(dòng)比i=3的一對(duì)漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，有三個(gè)壓力角相等的漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，它們的齒數(shù)分別為z1=20，z2=z3=60,齒頂圓直徑分別為da1=44mm，da2=124mm，da3=139.5mm，問(wèn)哪兩個(gè)齒輪能用？中心距a等于多少？并用作圖法求出它們的重合度?。[解]

**da1?mz1?2ham?20m?2ham?4

4**da2?mz2?2ham?60m?2ham?124da3?mz3?2hm?60m?2hm?139.5*a*a

解得；齒輪1、2能用。m?2mm，a?80mm。4-16 單級(jí)閉式直齒圓柱齒輪傳動(dòng)中，小齒輪材料為45鋼調(diào)質(zhì)處理，大齒輪的材料為ZG270—500正火，P=4kw，n1=720r/min，m=4mm，z1=25,z2=73,b1=84mm,b2=78mm,單向傳動(dòng)，載荷有中等沖擊，用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，試驗(yàn)算此單級(jí)傳動(dòng)的強(qiáng)度。

3（2）查許用應(yīng)力[?F]由圖4-23c，?Flim1=185N/mm2；由圖

4-23b，?Flim2=130N/mm2。查表4-6，取SF=1.4，則

185?132.14N/mm21.4130[?F]2??92.85N/mm2

1.4(3)結(jié)論：彎曲強(qiáng)度也滿(mǎn)足。[?F]1?

4-17 已知一對(duì)正常齒漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)斜圓柱齒輪a=250mm,z1=23,z2=98,mn=4mm試計(jì)算其螺旋角、端面模數(shù)、端面壓力角、當(dāng)量齒數(shù)、分度圓直徑、齒頂圓直徑和齒根圓直徑。[解]

mn(z1?z2)4(23?98)??0.9682a2?250得??14.53?cos?? mt?mn4??4.132mm cos?0.968 tanantan20? tanat???0.376cos? cos14.53? at?20.6?23?25.360.968398 zv1??108.0530.9684 d1??23?95.041mm0.9684 d2??98?404.959mm0.968 da1?95.041?2mn?103.041mm zv1? da2?404.959?2mn?412.959mm df1?95.041?2.5mn?85.041mm df2?404.959?2.5mn?394.959mm

4-18 設(shè)計(jì)一對(duì)外嚙合圓柱齒輪，已知z1=21,z2=32,mn=2,實(shí)際中心距為55mm，問(wèn)：（1）該對(duì)齒輪能否采用標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)？（2）若采用

51617（1）標(biāo)出輸入軸Ⅰ和中間軸Ⅱ的轉(zhuǎn)向

（2）確定并標(biāo)出齒輪1、2和3的齒輪旋向，要求使Ⅱ軸上所受軸向力盡可能小。

（3）標(biāo)出各個(gè)齒輪在嚙合點(diǎn)處所受各分力的方向。（4）畫(huà)出Ⅱ軸聯(lián)同齒輪2和3一體的空間受力圖。

[解]（1）輸入軸，中間軸；

（2）輪Ⅰ右旋，輪2左旋，輪3左旋；、（3）如圖；（4）如圖。

4-23 在圖示直齒圓錐-斜齒圓柱齒輪減速器中，已知錐齒輪m=5mm,z1=25,z2=60,齒寬b=50mm;斜齒輪mn=6mm,z3=21,z4=84。（1）欲使軸Ⅱ上的軸向力在軸承上的作用完全抵消，求斜齒輪3的螺旋角的大小和旋向。（2）

試畫(huà)出作用在斜齒輪3和錐齒輪2上的圓周力Ft、徑向力Fr和軸象立Fa的作用線和方向。[解]（1）

Fa2?Fa3即2T12iTtan?cos?1?11tan?dm1d3 得sin??0.1667,??9.6?齒輪3為右旋（3）如圖。

9中兩輪的傳動(dòng)比是相對(duì)角速度之比。

5-6 計(jì)算混合輪系傳動(dòng)比的基本思路是什么？能否通過(guò)給整個(gè)輪系加上一個(gè)公共的角速度（-?H）的方法來(lái)計(jì)算整個(gè)輪系的傳動(dòng)比？為什么？

[解] 基本思路：（1）區(qū)分基本輪系

（2）分別列出基本輪系的計(jì)算公式；

（3）找出基本輪系間的關(guān)系；

（4）聯(lián)立各式，求出要求的傳動(dòng)比。不能。因?yàn)榛旌陷喯挡皇且粋€(gè)基本周轉(zhuǎn)輪系。5-7 如何從復(fù)雜的混合輪系中劃分出各個(gè)基本輪系？ [解] 先找行星輪，再找支持行星輪的系桿及其中心論，則行星輪、系桿、中心輪和基價(jià)組成一個(gè)周轉(zhuǎn)輪系。重復(fù)上述方法，直至找出所有的周轉(zhuǎn)輪系后，剩余的便是定軸輪系。

5-8 什么樣的輪系可以進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的合成和分解？ [解] 差動(dòng)輪系。

5-9 在圖中所示的車(chē)床變速箱中，已知各輪齒數(shù)為z1=42,z2=58,z3=38,z4=42,z5=50,z6=48,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1450r/min，若移動(dòng)三聯(lián)滑移齒輪a使齒輪3’和4’嚙合,又移動(dòng)雙聯(lián)滑移齒輪b使齒輪5’和6’嚙合，試求此時(shí)帶輪轉(zhuǎn)速的大小和方向。[解]

??n148?42?583z6z4z2i16??(?1)????1.465n650?38?42z5?z3?z1 則 n6= n11450????989.76r/min-1.4651.4655-10 在圖5-16所示的滾齒機(jī)工作臺(tái)的傳動(dòng)系統(tǒng)中，已知各齒輪的齒數(shù)為z1=15,z2=28,z3=15,z4=55, z9=40，被加工齒輪B的齒數(shù)為2，試計(jì)算傳動(dòng)比i75。[解] iAB?nAzB??72nBzAz1z4z7z915?55z7?40?z2z3z5z828?15z5?1n7z515?55?40???1.09n5z728?15?72又iAB?則i75?

5-11 如圖所示的輪系中，已知各輪齒數(shù)為：z1 = z3,nH=100r/min,n1=20 r/min,試求下列兩種情況下輪3的轉(zhuǎn)速n3：

（1）當(dāng)n3與nH同向時(shí)：（2）當(dāng)n1與nH相反時(shí)。[解] H(1)i13?n1?nH20?100???1n3?nHn3?100 n3?180r/min 與n1同向n?n20?100H(2)i13?1H???1n3?nHn3?100 n3??220r/min 與n1反向

5-12 在圖示輪系中，已知各輪齒數(shù)為：z1=30,z2=30,z3=90,z3’=40, z4=30, z4’=40, z5=30,試求此輪系的傳動(dòng)比i1H。[解] 定軸輪系1-2-3

i13?zn1??3??3 n3z1行星輪系3’-4-4’-5 i3H?5?n3?nHzz30?309?45??n5?nHz3?z4?40?4016n因n5，則i1H?1??1.3125nH

5-13 在圖所示輪系中，已知各輪齒數(shù)為：z1=24,z2=48, z2’=30,z3=102,z3’=20, z4=40, z5=100。試求該輪系的傳動(dòng)比i1H。[解] 差動(dòng)輪系1-2-2’-3-H-6 Hi13?zzn1?nH48?102??23????6.8n3?nHz1z2?24?30定軸輪系3'?4?5?6nz20i53??5??3?????0.2n3?z5100因，n5=nH，則i1H?n1?41.8nH

5-14 在圖所示輪系中，已知各輪齒數(shù)為：z1=26,z2=32, z2’=22,z3=80,z4=80，又n1=300 r/min，n3=50 r/min兩者轉(zhuǎn)向相反，試求齒輪4的轉(zhuǎn)速n4的大小和方向。

[解]

差動(dòng)輪系1-2-2’-3

Hi13?zzn1?nH??23n3?nHz1z2?300?nH32?80即????4.48 nH?13.9?50?nH26?22

差動(dòng)輪系3-2’-4 Hi34?n3?nHz??4n4?nHz3即?50?nH369????n4?nH8020

聯(lián)立二式得 n4?155.97r/min5-15在圖示的大速比減速器中，已知蝸桿1和5的頭數(shù)為1，且均為右旋，3

Hi34?n3?nHz??4n4?nHz3

Hi46?zn4?nHn1?nH9???6??n6?nHn6?nHz4

4求聯(lián)立得ni1H?1?2.08nH

(2)4-5-6-H組成行星輪系

HHi46?i16?zn1?nH9??6??0?nHz44

得 i1H?3.255-17 如圖所示自行車(chē)?yán)锍瘫頇C(jī)構(gòu)中，C為車(chē)輪軸，P為里程表指針。已知各齒輪數(shù)為：z1=17,z2=23,z4=19，z4’=20, z5=24。設(shè)輪胎受壓變形后使28英寸車(chē)輪的有效直徑約為0.7m，當(dāng)車(chē)行1km時(shí)，表上的指針剛好回轉(zhuǎn)一周。試求齒輪2的齒數(shù)。[解] 定軸輪系1-2 n1z??1n2z2

行星輪系3-4-4’-5(P)-2(H)2i52?1?i52?1?z4??z320?231?1???z5?z424?19114i52z11??i12z2114聯(lián)立二式得 i51? 當(dāng)車(chē)行一公里時(shí)C軸的轉(zhuǎn)數(shù)為n1?1000轉(zhuǎn)，此時(shí)5轉(zhuǎn)過(guò)一轉(zhuǎn)，??0.7則 i51?得 z2?n5??0.7?n110001000?171??68??0.71145-18 如圖所示輪系中，已知各輪齒數(shù)為：z1=34,z2=40, z2’=30, z3=18, z3’=38, z1’=24,z4=36，z4’=22。試求該輪系的傳動(dòng)比iAH，并說(shuō)明軸A與軸H的轉(zhuǎn)向是否相同。

526上的圓柱銷(xiāo)，使從動(dòng)盤(pán)作間歇運(yùn)動(dòng)。

特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠、轉(zhuǎn)位精確，無(wú)需專(zhuān)門(mén)的定位裝置，易實(shí)現(xiàn)工作對(duì)動(dòng)程和動(dòng)停比的要求。通過(guò)適當(dāng)選擇從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和合理設(shè)計(jì)凸輪 的輪廓曲線，可減小動(dòng)載荷和避免沖擊，以適應(yīng)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的要求。主要缺點(diǎn)是精確度要求較高，加工比較復(fù)雜，安裝調(diào)整比較困難。

6-5 不完全齒輪機(jī)構(gòu)與普通齒輪機(jī)構(gòu)的嚙合過(guò)程有何異同點(diǎn)？

[解]

在不完全齒輪機(jī)構(gòu)中，主動(dòng)輪1連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)輪齒進(jìn)入嚙合時(shí)，從動(dòng)輪2開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)輪1上的輪恥退出嚙合時(shí)，由于兩輪的凸、凹鎖止弧的定位作用，齒輪2可靠停歇，從而實(shí)現(xiàn)從動(dòng)齒輪2的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。而普通齒輪嚙合是連續(xù)的，從動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)也是連續(xù)的。

6-6 設(shè)計(jì)一外嚙合棘輪機(jī)構(gòu)，已知棘輪的模數(shù)m=10mm，棘輪的最小轉(zhuǎn)角?max?12?，試設(shè)計(jì)該棘輪機(jī)構(gòu)。

[解]

棘輪最小齒數(shù)

z?360??max?30?

齒頂圓直徑

D=mz=300mm

周節(jié)

P=m?=10?=7.5mm

齒槽夾角

??60?

齒項(xiàng)厚

h=0.75m=7.5mm

棘爪長(zhǎng)度

L?2P=62.8mm 6-7 某自動(dòng)機(jī)床工作轉(zhuǎn)臺(tái)要求有6個(gè)工作位置，轉(zhuǎn)臺(tái)靜止時(shí)完成加工工序，最長(zhǎng)的工序時(shí)間為5s，原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度為720r/min，槽輪與撥盤(pán)之間的中心距a?200mm,試設(shè)計(jì)此槽輪機(jī)構(gòu)。

8297-5 機(jī)械平衡的目的是什么？ [解]

目的：完全或部分地消除慣性力的影響，減小或消除附加的動(dòng)壓力，減輕有害的機(jī)械振動(dòng)。7-6 機(jī)械平衡有哪幾類(lèi)？ [解] 機(jī)械平衡可以分為回轉(zhuǎn)件的平衡和機(jī)構(gòu)的平衡兩類(lèi)。

7-7剛性回轉(zhuǎn)的動(dòng)平衡和靜平衡，而動(dòng)平衡不僅是慣性力平衡，而且要慣性力矩也平衡。[解]

靜平衡條件：慣性力的合力等于零。動(dòng)平衡條件：慣性力的合力偶矩都等于零。7-8 為什么要進(jìn)行平衡試驗(yàn)平衡試驗(yàn)有哪幾種？ [解] 雖然經(jīng)過(guò)平衡計(jì)算的回轉(zhuǎn)件在理論上是完全平衡的，但由于制造和安裝誤差及材質(zhì)不均勻等原因，還會(huì)存在不平衡現(xiàn)象，這種不平衡現(xiàn)象只能用試驗(yàn)的方法來(lái)進(jìn)一步平衡。平衡試驗(yàn)有靜平衡試驗(yàn)和動(dòng)平衡試驗(yàn)兩種。

7-9 為什么設(shè)計(jì)一個(gè)剛性回轉(zhuǎn)件時(shí)要確定它的不平衡量？ [解]

回轉(zhuǎn)件通過(guò)試驗(yàn)后可將不平衡慣性力以及其引起的動(dòng)力效應(yīng)減小到相當(dāng)?shù)偷某潭龋剞D(zhuǎn)件一般不可能達(dá)到完全平衡。在實(shí)際工作中

1323334打滑是由于過(guò)載所引起的帶在帶輪上的全面滑動(dòng)。打滑是可以避免的，而彈性華東是不可避免的。

8-5 帶傳動(dòng)的失效形式有：①打滑；②疲勞破壞。

設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：保證帶傳動(dòng)不發(fā)生打滑的前提下，充分發(fā)揮帶傳動(dòng)的能力，使傳動(dòng)具有一定的疲勞強(qiáng)度和壽命。

8-6 為什么V帶剖面的楔角為40?，而帶輪的槽角則為32?、34?、36?及38?？ [解]

由于帶在帶輪上彎曲時(shí)要產(chǎn)生橫向的楔角邊小。

8-7 已知帶傳動(dòng)的功率為7.5kW,平均帶速為10m?s?1，緊邊拉力是松邊拉力的兩倍，試求緊邊拉力、有效工作拉力及初拉力。[解] FV1000?7.5,F??750N100010F?F1?F2?F2 P?F0?F1?F2?1125N

則F1?2F?1500N8-8 一V帶傳動(dòng)，已知兩帶輪的直徑 分別為125mm和315mm，中心距為600mm，小帶輪為主動(dòng)，轉(zhuǎn)速為1440r?min?1。試求：（1）小帶輪的包角；（2）帶長(zhǎng)；（3）不考慮帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)時(shí)大帶輪的轉(zhuǎn)速；（4）滑動(dòng)率為0.015時(shí)大帶輪的實(shí)際轉(zhuǎn)速。[解]

D2?D1?57.3??161.85?aD2?D1(D2?D1)2(2)L??()?2a??1905.8mm24a D1125(3)n2?n1?1440??571.4r/minD2315(1)?1?180??(4)n2?n1D1(1??)?562.86r/minD28-9 設(shè)計(jì)一作減速傳動(dòng)的普通V帶傳動(dòng)，每天工作8h，載荷較平穩(wěn)，已知電動(dòng)功率為5kW，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1440r?min?1，從動(dòng)帶輪的輸出轉(zhuǎn)速為650r?min?1。[解](1)確定計(jì)算功率Pca?KAP?5kw其中KA?1(表8?3)（2）選擇帶的型號(hào)為A型。（3）確定帶輪的基準(zhǔn)直徑由表8-4，取D1?90mm，設(shè)滑動(dòng)率?=0.02，得D2?n11440D1(1??)??90?0.98?195.4mmn2650由表8?4，取D2?200mm。（4）驗(yàn)算帶速?D1n1??90?1440v=??6.78m/s60?100060?1000在5?25m/s范圍內(nèi)，所以帶速合適。（5）確定中心距?和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld初選中心距?0?450mm,符合 0.7（D1+D2）

由式（8-1）得帶長(zhǎng)2（D1-D2）3.14(200?90)L=2a0?（D1+D2）+?2?450??(90?200)??1362mm24a022?450?由表8?2對(duì)工A型帶選用基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld?1400mm,然后計(jì)算實(shí)際中心距，由式（8-34）得a=450+(1400-1362)?469mm2中心距變動(dòng)范圍：amin?469?0.015?1400?448mmamax?469?0.015?1400?490mm(6)小帶輪包角a1?180???180??D1-D2?57.3?a200?90?57.3??166.5??120?469(7)確定帶的根數(shù)z因D1?90mm,i?D2?3.62D1(1??)n1?1440r/min,查表8?5得P0?1.07kw查表8?6得?P0?0.17kw因?1?166.5?查表8?7Ka?0.958因Ld?1400mm,查表8?8得KL?0.96由式（8-37）得pca5z=??4.38(P0+?P0)KaKL(1.07?0.17)?0.958?0.96取z?5根。(8)確定初拉力查表8?1，q?0.10kg?m?1,并由式（3-380得單根普通V帶的處拉力為500pca2.5F0?(?1)?qv2zvka500?52.5?(?1)?0.1?6.7825?6.780.958?123.3N?(9)計(jì)算壓軸力由式（8-39）得壓軸力為FQ?2zF0sin(?/2)?2?5?123.3?sin(166.52)?1224.5N

(10)帶傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。略。-38后，套筒和滾子都被磨薄而且中心偏移，這時(shí)鏈與輪齒實(shí)際嚙合的節(jié)距將增大，因而分度圓的直徑也增大。鏈輪齒數(shù)越多，分度圓直徑的增量就越大，所以鏈節(jié)越向外移，因而鏈從鏈輪上脫落下來(lái)的可能性也就越大，鏈的使用壽命也就越短，因此通常限制大鏈輪的齒數(shù)z2?120。

9-6 一滾子鏈傳動(dòng)，鏈輪z1=23,z2=63,鏈條型號(hào)為08A，鏈長(zhǎng)Lp=100節(jié)。試求連鏈輪的分度圓、齒頂圓和齒根圓直徑及中心距。[解] d1?d2?P12.7??93.27??180180sin()sin()z123P?sin(180z2)?12.7?sin(180)63?254.79mm

??z1?z2z1?z22z2?z12?P?(L?)?(L?)?8()? ?PP4?222??12.7?402?2??(100?43)?(100?43)?8()?4?2???352.6mm9-7 設(shè)計(jì)一滾子鏈傳動(dòng)。已知電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n1=960r?min?1,試確定大、小鏈輪齒數(shù)、鏈條節(jié)距、傳動(dòng)中心距、鏈節(jié)數(shù)以及作用在鏈輪軸上的壓力。[解] 1.選擇鏈輪的齒數(shù)

設(shè)V=3?8m?s?1，由表9-5取小鏈齒輪數(shù)z1=67，所以大鏈輪數(shù)z2=iz1=3.2?21=67.2，取z2=67。2．初步確定中心距

?0?40p

3.鏈條節(jié)數(shù)

08.選擇潤(rùn)滑方式

按p=15.875mm,v=5.34ms-1, 由圖9-15查得應(yīng)采用油浴或飛濺潤(rùn)滑。

9．計(jì)算壓軸力FQ

由式（9-15），F(xiàn)Q=KQF，取KQ=1.15

4?749N 5.34FQ?KQF?1.15?749?861.4NF?1000P/v?100?10．鏈輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 略。

2因數(shù)越多，效率越高。當(dāng)量摩擦角?v，在摩擦因數(shù)一頂?shù)那闆r下，牙型斜角?越大，則當(dāng)量摩擦角?v越大，效率越低，自鎖性能越好，所以在螺旋傳動(dòng)中，為了提高效率，采用牙型斜角?小的螺紋，如矩形螺紋、梯形螺旋傳動(dòng)中，為了提高效率，采用了提高自鎖性能，應(yīng)采用牙型斜角大的螺紋，如三角形螺紋。

10-7 螺紋副的自鎖條件是什么？

[解]

螺紋副的自鎖條件為

???v

10-8 如圖10-40 所示為某機(jī)構(gòu)上拉桿頭用普通粗牙螺紋聯(lián)接。已知拉桿所受最大載荷Q=10kgN，載荷平穩(wěn)拉桿桿頭的材料為Q235，試確定拉桿螺紋直徑。

[解]

松螺栓聯(lián)接設(shè)計(jì)公式

d1?4F?????s240?171.42MPa 1.4Q235鋼，表10?5，?s?240MPa松螺紋設(shè)計(jì)公式

n4?10000則d1??8.62mm?171.42由表10?3得選用M12的螺桿。表10?6，?????10-9 如圖10-41所示為一螺栓聯(lián)接，螺栓的個(gè)數(shù)為2，螺紋為M20，許用cw為.2，試計(jì)算該聯(lián)接允許傳遞的靜載荷FR。[解] 每個(gè)螺栓的預(yù)緊力

4[解] 構(gòu)件2按箭頭方向轉(zhuǎn)動(dòng)5圈時(shí)，構(gòu)件2向右移動(dòng) L2=5SA=20mm

螺母3向左移動(dòng)L=5mm，L

2說(shuō)明螺旋副B與螺旋副A旋向相同，皆為右旋。則

L?

?5?2?（SB-SA）=（SB-SA）2?2?LSB-SA??1 SB?SA?1?5mm5

第十一章 軸

11-1 軸按承載情況可分為哪三種軸？試從實(shí)際機(jī)器中舉例說(shuō)明其特點(diǎn)。

中，?意義如何？取值如何確定？ [解]

?為由扭矩性質(zhì)而定的折合系數(shù)。

對(duì)于不變轉(zhuǎn)矩?=0.3；對(duì)于脈動(dòng)循環(huán)變化的轉(zhuǎn)矩?=0.6；對(duì)于對(duì)稱(chēng)循環(huán)變化的轉(zhuǎn)矩?=1。

11-8 一直齒圓柱減速器如圖11-15所示，z2=22，z3=77，由軸Ⅰ輸入的功率P=20kW，軸Ⅰ的轉(zhuǎn)速n1=600r/min，兩軸材料均為45號(hào)鋼，試按轉(zhuǎn)矩初步確定兩軸的直徑。[解] 軸Ⅱ轉(zhuǎn)速

22?600?171.43r/min77由表11?2，取A?110，則n2?3d1?110320?35.4mm600

20?53.75mm171.43圓整后d1?36mm,d2?54mmd2?11011-9 圖示為單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器的 輸出軸簡(jiǎn)圖，齒輪的分度圓直徑及支點(diǎn)間的距離如圖11-16所示，齒輪與兩軸支承對(duì)稱(chēng)分布。如軸的轉(zhuǎn)速為323r/min，傳遞的功率為22KW，軸的材料為45號(hào)鋼，試按當(dāng)量彎矩計(jì)算該危險(xiǎn)截面的直徑。[解]

（1）求作用在軸上的力

扭矩T?9.55?106P22?9.55?106??650?103N?mm n3232T2?6.5?105?3960N 圓周力Ft??d328

第四篇：機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ),第六版習(xí)題答案

1-1至1-4解 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如下圖所示。

圖 1.11 題1-1解圖

圖1.12 題1-2解圖

圖1.13 題1-3解圖

圖1.14 題1-4解圖

題 2-3 見(jiàn)圖 2.16。

題 2-7

解 : 作圖步驟如下（見(jiàn)圖 2.19）：

（1）求（2）作（3）作，頂角，；并確定比例尺。

。的外接圓，則圓周上任一點(diǎn)都可能成為曲柄中心。

相距，交圓周于

點(diǎn)。（4）作一水平線，于（5）由圖量得。解得 ：

曲柄長(zhǎng)度：

連桿長(zhǎng)度： 題 2-7圖 2.19

3-1解

圖 3.10 題3-1解圖 如圖 3.10所示，以O(shè)為圓心作圓并與導(dǎo)路相切，此即為偏距圓。過(guò)B點(diǎn)作偏距圓的下切線，此線為

凸輪與從動(dòng)件在B點(diǎn)接觸時(shí)，導(dǎo)路的方向線。推程運(yùn)動(dòng)角 3-2解

如圖所示。

圖 3.12 題3-2解圖 如圖 3.12所示，以O(shè)為圓心作圓并與導(dǎo)路相切，此即為偏距圓。過(guò)D點(diǎn)作偏距圓的下切線，此線為

凸輪與從動(dòng)件在D點(diǎn)接觸時(shí)，導(dǎo)路的方向線。凸輪與從動(dòng)件在D點(diǎn)接觸時(shí)的壓力角所示。

4-1解

分度圓直徑

齒頂高

齒根高

頂 隙

如圖

中心距

齒頂圓直徑

齒根圓直徑

基圓直徑

齒距

齒厚、齒槽寬

4-11解

因

螺旋角

端面模數(shù)

端面壓力角

當(dāng)量齒數(shù)

分度圓直徑

齒頂圓直徑

齒根圓直徑

4-12解（1）若采用標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，則標(biāo)準(zhǔn)中心距應(yīng)

說(shuō)明采用標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)時(shí)，實(shí)際中心距大于標(biāo)準(zhǔn)中心距，齒輪傳動(dòng)有齒側(cè)間隙，傳動(dòng)不

連續(xù)、傳動(dòng)精度低，產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。

（2）采用標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)時(shí)，因

螺旋角

分度圓直徑

節(jié)圓與分度圓重合，4-15答： 一對(duì)直齒圓柱齒輪正確嚙合的條件是：兩齒輪的模數(shù)和壓力角必須分別相等，即、。

一對(duì)斜齒圓柱齒輪正確嚙合的條件是：兩齒輪的模數(shù)和壓力角分別相等，螺旋角大小相等、方向

相反（外嚙合），即、、。

一對(duì)直齒圓錐齒輪正確嚙合的條件是：兩齒輪的大端模數(shù)和壓力角分別相等，即、。

5-1解： 蝸輪 2和蝸輪3的轉(zhuǎn)向如圖粗箭頭所示，即 和。

圖 5.圖5.6

5-2解： 這是一個(gè)定軸輪系，依題意有：

齒條 6 的線速度和齒輪 5 ′分度圓上的線速度相等；而齒輪 5 ′的轉(zhuǎn)速和齒輪 5 的轉(zhuǎn)速相等，因

此有：

通過(guò)箭頭法判斷得到齒輪 5 ′的轉(zhuǎn)向順時(shí)針，齒條 6 方向水平向右。

6-2解

拔盤(pán)轉(zhuǎn)每轉(zhuǎn)時(shí)間

槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性系數(shù)

槽輪的運(yùn)動(dòng)時(shí)間

槽輪的靜止時(shí)間

6-3解 槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性系數(shù)

因：

所以

6-4解 要保證 則槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性系數(shù)應(yīng)為

因

得

，則 槽數(shù) 和拔盤(pán)的圓銷(xiāo)數(shù) 之間的關(guān)系應(yīng)為：

由此得當(dāng)取槽數(shù) ～8時(shí)，滿(mǎn)足運(yùn)動(dòng)時(shí)間等于停歇時(shí)間的組合只有一種：。

10-1證明 當(dāng)升角與當(dāng)量摩擦角 符合 時(shí)，螺紋副具有自鎖性。

當(dāng) 時(shí)，螺紋副的效率

所以具有自鎖性的螺紋副用于螺旋傳動(dòng)時(shí)，其效率必小于 50%。

10-2解 由教材表10-

1、表10-2查得

，粗牙，螺距，中徑

螺紋升角，細(xì)牙，螺距，中徑

螺紋升角

對(duì)于相同公稱(chēng)直徑的粗牙螺紋和細(xì)牙螺紋中，細(xì)牙螺紋的升角較小，更易實(shí)現(xiàn)自鎖。

11-6解 斜齒圓柱齒輪的齒數(shù)與其當(dāng)量齒數(shù) 之間的關(guān)系：

（1）計(jì)算傳動(dòng)的角速比用齒數(shù)。（2）用成型法切制斜齒輪時(shí)用當(dāng)量齒數(shù) 選盤(pán)形銑刀刀號(hào)。

（3）計(jì)算斜齒輪分度圓直徑用齒數(shù)。

（4）計(jì)算彎曲強(qiáng)度時(shí)用當(dāng)量齒數(shù) 查取齒形系數(shù)。

11-7解 見(jiàn)題11-7解圖。從題圖中可看出，齒輪1為左旋，齒輪2為右旋。當(dāng)齒輪1為主動(dòng)時(shí)按左手定

則判斷其軸向力 ；當(dāng)齒輪2為主動(dòng)時(shí)按右手定則判斷其軸向力。

輪1為主動(dòng)

輪2為主動(dòng)時(shí)

圖 11.2 題11-7解圖

11-8解 見(jiàn)題11-8解圖。齒輪2為右旋，當(dāng)其為主動(dòng)時(shí)，按右手定則判斷其軸向力方向 向力

；徑總是指向其轉(zhuǎn)動(dòng)中心；圓向力 的方向與其運(yùn)動(dòng)方向相反。

圖 11.3 題11-8解圖 11-9解（1）要使中間軸上兩齒輪的軸向力方向相反，則低速級(jí)斜齒輪3的螺旋經(jīng)方向應(yīng)與齒輪2的

旋向同為左旋，斜齒輪4的旋向應(yīng)與齒輪3的旋向相反，為右旋。

（2）由題圖可知：、、、、分度圓直徑

軸向力

要使軸向力互相抵消，則：

即

11-15解（1）圓錐齒輪2的相關(guān)參數(shù)

分度圓直徑

分度圓錐角

平均直徑

軸向力

（2）斜齒輪3相關(guān)參數(shù)

分度圓直徑

軸向力

（3）相互關(guān)系

因 得：

（4）由題圖可知，圓錐齒輪2的軸向力 向上，轉(zhuǎn)

指向大端，方向向下；斜齒輪3的軸向力 方向指動(dòng)方向與錐齒輪2同向，箭頭指向右。齒輪3又是主動(dòng)齒輪，根據(jù)左右手定則判斷，其符合右手定則，故

斜齒輪3為右旋。

圖11.6 題11-16 解圖

11-16解 見(jiàn)題 11-16解圖。徑向力總是指向其轉(zhuǎn)動(dòng)中心；對(duì)于錐齒輪2圓周力與其轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同，對(duì)于斜齒輪3與其圓周力方向相反。12-2

圖12.3

解 ：（1）從圖示看，這是一個(gè)左旋蝸桿，因此用右手握桿，四指，大拇指，可以

得到從主視圖上看，蝸輪順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。（見(jiàn)圖12.3）

（2）由題意，根據(jù)已知條件，可以得到蝸輪上的轉(zhuǎn)矩為

蝸桿的圓周力與蝸輪的軸向力大小相等，方向相反，即：

蝸桿的軸向力與蝸輪的圓周力大小相等，方向相反，即：

蝸桿的徑向力與蝸輪的徑向力大小相等，方向相反，即：

各力的方向如圖 12-3所示。

13-1解（1）

（2）

=

=2879.13mm

（3）不考慮帶的彈性滑動(dòng)時(shí)，（4）滑動(dòng)率 時(shí)，13-2解（1）

（2）

=

（3）

= =

13-3解（1）

=

（2）由教材表 13-2 得

=1400mm

（3）

13-4解

由教材表 13-6 得

由教材表 13-4 得： △=0.17kW, 由教材表 13-3 得： =1.92 kW, 由教材表 13-2 得： ,由教材表 13-5 得：

取 z=3

14-1解 I 為傳動(dòng)軸，II、IV 為轉(zhuǎn)軸，III 為心軸。14-9改錯(cuò)

16-6解（1）按題意，外加軸向力 已接近，暫選 的角接觸軸承類(lèi)型70000AC。

（2）計(jì)算軸承的軸向載荷(解圖見(jiàn)16.4b)

由教材表 16-13查得，軸承的內(nèi)部派生軸向力，方向向左，方向向右

因，軸承 1被壓緊

軸承 2被放松

（3）計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷

查教材表 16-12，查表16-12得，查表16-12得，（3）計(jì)算所需的基本額定動(dòng)載荷

查教材表 16-9，常溫下工作，承時(shí)，；查教材表16-10，有中等沖擊，取 ；球軸；并取軸承1的當(dāng)量動(dòng)載荷為計(jì)算依據(jù)

查手冊(cè)，根據(jù) 和軸頸，選用角接觸球軸承7308AC合適（基本額定動(dòng)載荷）。

第五篇：機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題解答6-15

第六章 齒輪傳動(dòng) 思考題和練習(xí)題

6-1漸開(kāi)線齒輪具有哪些嚙合特點(diǎn)? 解：能滿(mǎn)足定傳動(dòng)比傳動(dòng)的要求，具有可分性，漸開(kāi)線齒廓之間的正壓力方位不變。6-2什么是節(jié)圓？什么是分度圓？二者有什么區(qū)別？

解：節(jié)圓是一對(duì)齒輪嚙合時(shí)，以輪心為圓心，過(guò)節(jié)點(diǎn)所做的圓，即節(jié)點(diǎn)在齒輪上所走的軌跡圓；分度圓則是為了便于計(jì)算齒輪各部分的尺寸，在介于齒頂圓和齒根圓之間，人為定義的一個(gè)基準(zhǔn)圓。每個(gè)齒輪都有自己的分度圓，且大小是確定不變的；而節(jié)圓是對(duì)一對(duì)相嚙合的齒輪而言的，節(jié)圓的大小隨中心距的變化而變化。6-3漸開(kāi)線齒輪的五個(gè)基本參數(shù)是什么？

解：模數(shù)、齒數(shù)、壓力角、齒頂高系數(shù)、頂隙系數(shù)。

6-4標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)的實(shí)際中心距大于標(biāo)準(zhǔn)中心距時(shí)，下列參數(shù)：分度圓半徑、節(jié)圓半徑、基圓半徑、分度圓壓力角、頂隙等哪些發(fā)生了變化？哪些不變？

解：節(jié)圓半徑、頂隙變大，分度圓半徑、基圓半徑、分度圓壓力角不變。

6-5已知一對(duì)直齒圓柱齒輪的傳動(dòng)比i12?1.5，中心距a=100mm，模數(shù)m=2mm。試計(jì)算這對(duì)齒輪的幾何尺寸。

解：i12?1.5，a=100mm，m=2mm，m(Z1+Z2)Z2=100 =1.5，2Z1z1?40，z2?60

d1?m?z1?2?40?80mm，d2?m?z2?2?60?120mm da1?d1?2ha?80?4?84mm，da1?d2?2ha?120?4?124mm。

6-6相比直齒圓柱齒輪，平行軸斜齒圓柱齒輪有哪些特點(diǎn)？ 解：一對(duì)斜齒圓柱齒輪嚙合傳動(dòng)時(shí)，其輪齒間的接觸線是傾斜的，齒面接觸是由一個(gè)點(diǎn)開(kāi)始，逐漸增至一條最長(zhǎng)的線，再由最長(zhǎng)的接觸線減短至一個(gè)點(diǎn)而后退出嚙合的。因此，相比直齒圓柱齒輪，斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)，沖擊和噪聲較小，又由于同時(shí)嚙合的齒對(duì)數(shù)多（重合度大），故承載能力也高。但斜齒輪存在派生的軸向力。6-7齒輪的輪齒切制方法有哪些？各有什么特點(diǎn)？

解：齒輪可以通過(guò)壓鑄、熱扎、冷扎、粉末冶金、沖壓等的無(wú)屑加工方法和切削等方法來(lái)加工，其中切削加工方法具有良好的加工精度，是目前齒形加工的主要方法。

切削加工方法按加工原理可分為仿形法和展成分兩種。

仿形法的特點(diǎn)是所用刀具的切削刃形狀與被切齒輪輪槽的形狀相同。有：用齒輪銑刀在銑床上銑齒、用成形砂輪磨齒、用齒輪拉刀拉齒等方法。

展成法是利用一對(duì)齒輪相互嚙合時(shí)，其共軛齒廓互為包絡(luò)線的原理來(lái)進(jìn)行加工的。如果把其中一個(gè)齒輪做成刀具，使其與被加工齒輪的輪坯按要求的傳動(dòng)比對(duì)滾（稱(chēng)其為展成運(yùn)動(dòng)），就可以在被加工齒輪的輪坯上加工出與刀具齒形共軛的齒廓。用這種方法加工齒數(shù)不同的齒輪，只要模數(shù)和齒形角相同，都可以用同一把刀具來(lái)加工。

用展成原理加工齒形的方法有：滾齒、插齒、剃齒、珩齒和磨齒等方法。其中剃齒、珩齒和磨齒屬于齒形的精加工方法。展成法的加工精度和生產(chǎn)率都較高，刀具通用性好，所以在生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。

6-8模數(shù)和齒數(shù)相同的變位齒輪與標(biāo)準(zhǔn)齒輪相比，哪些參數(shù)發(fā)生了變化？哪些參數(shù)沒(méi)有變化？

解：模數(shù)、齒數(shù)、分度圓壓力角、基圓直徑、分度圓直徑、齒距等都沒(méi)有發(fā)生變化；齒厚、齒槽寬、齒頂高和齒根高等發(fā)生了變化，而且變位齒輪的齒廓曲線用的是與標(biāo)準(zhǔn)齒輪同一基圓上的漸開(kāi)線的不同區(qū)段。

6-9一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪傳動(dòng)，大小齒輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度是否相等？齒根彎曲疲勞強(qiáng)度是否相等？為什么？ 解：大小齒輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度相等，因?yàn)榇笮↓X輪接觸應(yīng)力是作用力與反作用力的關(guān)系；齒根彎曲疲勞強(qiáng)度不相等，因?yàn)閮升X輪輪齒的齒根厚度不同。

6-10什么是斜齒輪、錐齒輪的當(dāng)量齒輪？寫(xiě)出其當(dāng)量齒數(shù)的計(jì)算公式。為什么要提出當(dāng)量齒輪的概念？

解：虛擬一個(gè)直齒輪，這個(gè)直齒輪的齒形與斜齒輪的法面齒形相當(dāng)（對(duì)于錐齒輪，與大端背錐上的齒形相當(dāng)）。把虛擬的這個(gè)直齒輪稱(chēng)為該斜齒輪的當(dāng)量齒輪。當(dāng)量齒輪所具有的齒數(shù)稱(chēng)為該齒輪的當(dāng)量齒數(shù)，對(duì)于斜齒輪zv?z/cos3?，對(duì)于錐齒輪zv?z/cos?。提出當(dāng)量齒輪的概念，一方面是齒輪加工時(shí)按當(dāng)量齒輪來(lái)選刀具，另一方面是為了設(shè)計(jì)方便，即設(shè)計(jì)斜齒輪、錐齒輪時(shí)，都將其“折合”成直齒輪（當(dāng)量齒輪）來(lái)設(shè)計(jì)。6-11如圖所示為一雙級(jí)斜齒輪傳動(dòng)。齒輪1轉(zhuǎn)向和螺旋方向如圖所示，為了使軸Ⅱ上兩齒輪的軸向力方向相反，試確定各齒輪的螺旋線方向，并在嚙合點(diǎn)處齒輪各分力的方向。

題6-13

6-12蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)是什么？為什么蝸桿傳動(dòng)要比齒輪傳動(dòng)效率低的多？

解：蝸桿傳動(dòng)具有傳動(dòng)比大、工作平穩(wěn)、噪聲小和反行程可自鎖等優(yōu)點(diǎn)。其主要缺點(diǎn)是嚙合齒面間有較大的相對(duì)滑動(dòng)速度，容易引起磨損和膠合。蝸桿傳動(dòng)比齒輪傳動(dòng)效率低的多的原因也是嚙合齒面間有較大的相對(duì)滑動(dòng)速度，相對(duì)滑動(dòng)不僅徑向上有，齒向上也有，而且更大。6-13圖示蝸桿傳動(dòng)中，蝸桿均為主動(dòng)件。試在圖中標(biāo)出未注明的蝸桿或蝸輪的轉(zhuǎn)向及螺旋線方向，并在嚙合點(diǎn)處畫(huà)出蝸桿和蝸輪各分力的方向。題6-1

1題6-11解

題6-13解

第七章輪系和減速器 思考題和練習(xí)題-1在什么情況下要考慮采用輪系？輪系有哪些功用？試舉例說(shuō)明。

解：一對(duì)齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比有限，不能過(guò)大。為了在一臺(tái)機(jī)器上獲得很大的傳動(dòng)比，或是獲得不同轉(zhuǎn)速，就要采用一系列的齒輪組成輪系。

輪系功用有：（1）獲得大的傳動(dòng)比；（2）實(shí)現(xiàn)變速、變向傳動(dòng)；（3）實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成和分解；（4）實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊的大功率傳動(dòng)。例子見(jiàn)教材。

7-2定軸輪系與周轉(zhuǎn)輪系有什么區(qū)別？行星輪系與差動(dòng)輪系的區(qū)別是什么？

解：定軸輪系中各輪幾何軸線的位置相對(duì)于機(jī)架是固定不動(dòng)的。輪系在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，若其中至少有一個(gè)齒輪的幾何軸線位置相對(duì)于機(jī)架不固定，而是繞著其他齒輪的固定幾何軸線回轉(zhuǎn)的，稱(chēng)為周轉(zhuǎn)輪系。行星輪系是單自由度的軸轉(zhuǎn)輪系，而差動(dòng)輪系是兩自由度的軸轉(zhuǎn)輪系。實(shí)際上看一個(gè)周轉(zhuǎn)輪系是行星輪系還是差動(dòng)輪系，只要看有無(wú)中心輪被固定為機(jī)架，若有中心輪被固定為機(jī)架，則為行星輪系，若中心輪都是可動(dòng)的，則為軸轉(zhuǎn)輪系。

7-3什么是轉(zhuǎn)化輪系？引入轉(zhuǎn)化輪系的目的是什么？ 解：通過(guò)在整個(gè)周轉(zhuǎn)輪系上加上一個(gè)與行星架H旋轉(zhuǎn)方向相反的相同大小的角速度nH，把周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)化成假想的“定軸輪系”，并稱(chēng)其為原周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化輪系。因?yàn)檗D(zhuǎn)化輪系是“定軸輪系”，故可利用定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算方法，求得轉(zhuǎn)化輪系中各輪之間的傳動(dòng)比關(guān)系，從而導(dǎo)出原周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比。

7-4如何確定輪系的轉(zhuǎn)向關(guān)系？

解：定軸輪系的轉(zhuǎn)向關(guān)系是用畫(huà)箭頭的方法來(lái)確定，周轉(zhuǎn)輪系、復(fù)合輪系的轉(zhuǎn)向關(guān)系是計(jì)算出來(lái)的，傳動(dòng)比前“+”號(hào)為方向相同，“—”號(hào)為方向相反。

7-5如何把復(fù)合輪系分解為簡(jiǎn)單的輪系？ 解：劃分輪系關(guān)鍵是把復(fù)合輪系中的周轉(zhuǎn)輪系劃分出來(lái)，一個(gè)行星架好似一個(gè)周轉(zhuǎn)輪系的“家長(zhǎng)”，連同其上的行星輪及與行星輪嚙合的中心輪同屬一個(gè)周轉(zhuǎn)輪系。定軸輪系部分，一定是每對(duì)相嚙合的齒輪的軸線都是固定不動(dòng)的。

7-6在題7-6圖的滾齒機(jī)工作臺(tái)傳動(dòng)裝置中，已知各輪的齒數(shù)如圖中括弧內(nèi)所示。若被切齒輪為64齒，求傳動(dòng)比i75。

題7-6圖

解：

7-7題7-7圖示輪系中，已知1輪轉(zhuǎn)向n1如圖示。各輪齒數(shù)為：Z1=20，Z2=40，Z3=15，Z4=60，Z5=Z6=18，Z7=1（左旋蝸桿）Z8=40，Z9=20。若n1=1000r/min，齒輪9的模數(shù)m=3mm，Z3Z264Z7Z915×28×64×13225?0.78125 =，傳動(dòng)比i75?××=×，i57=35×15×1×4025Z4Z11Z5Z832

試求齒條10的速度V10。

題7-7圖

解：i18?40?60?18?4020?15?18?1n1，?320，n9?n8?320?1000320v10??dn960?1000???20?3?100060?320?1000?0.01ms

7-8如題7-8圖所示為 Y38滾齒機(jī)差動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖，其中行星輪 2空套在轉(zhuǎn)臂（即軸II）上，軸II和軸III的軸線重合。當(dāng)銑斜齒圓柱齒輪時(shí)，分齒運(yùn)動(dòng)從軸I輸入，附加轉(zhuǎn)動(dòng)從軸II輸人，故軸III的轉(zhuǎn)速（傳至工作臺(tái)）是兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的合成。已知z1=z2=z3及輸入轉(zhuǎn)速n1、nII時(shí)，求輸出轉(zhuǎn)速nIII。

題7-8圖

解：i13?Hzn1?nH??3??1，n3?nIII,nH?nII,n1?nI，nIII?2nII?nI

n3?nHz17-9如題7-9圖示，已知Z1=30，Z2=20，Z3=120，Z4=2，Z5=50，Z6=20（m=3mm），nl=1450rpm，求齒條7線速度V的大小和方向。

題7-9圖

題7-10圖

解：i13?Hzn1?nHn50??3??4，nH?n1，i45?4??25，n5?n6,n4?nH，5n3?nHz1n52

n6??dn6nHn1??0.03644，v7?2525?560?10007-10題7-10圖示為錐齒輪組成的周轉(zhuǎn)輪系。已知Z1=Z2=17，Z2′=30，Z3=45，若1輪轉(zhuǎn)速n1=200r/min，試求系桿轉(zhuǎn)速nH。

解：i13?Hzzn1?nH?23?1.5，n3?0，nH??2n1??400rmin /n3?nHz1z2第八章間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)及組合結(jié)構(gòu)

思考題及練習(xí)題

8-1 棘輪機(jī)構(gòu)除常用來(lái)實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)的功能外，還常用來(lái)實(shí)現(xiàn)什么功能？ 解：制動(dòng)器、單向離合器、超越離合器等。8-2為什么槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù)k不能大于1？ 解：因?yàn)榭傄型Ｐ獣r(shí)間。

8-3 某自動(dòng)機(jī)的工作臺(tái)要求有六個(gè)工位，轉(zhuǎn)臺(tái)停歇時(shí)進(jìn)行工藝動(dòng)作，其中最長(zhǎng)的一個(gè)工序?yàn)?0秒鐘?，F(xiàn)擬采用一槽輪機(jī)構(gòu)來(lái)完成間歇轉(zhuǎn)位工作，試確定槽輪機(jī)構(gòu)主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速。

解：k?n(?)=1?(?)?121z12161 3tdt?tj?由k?

得

t?tj/(1?k)，tt1'

和tj?30'

得

t?45 314則 n1??60?r/min

t3代入k?8-4為什么不完全齒輪機(jī)構(gòu)主動(dòng)輪首、末兩輪齒的齒高一般需要削減？加上瞬心線附加桿后，是否仍需削減？為什么？

解：對(duì)于不完全齒輪，從動(dòng)輪起動(dòng)時(shí)，主動(dòng)輪的第一個(gè)齒要繞著主動(dòng)輪心，以圓弧方向進(jìn)入從動(dòng)輪的齒槽，如果是正常齒高，就會(huì)與從動(dòng)輪的后續(xù)輪齒產(chǎn)生干涉。類(lèi)似的情況，當(dāng)從動(dòng)輪停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，主動(dòng)輪的最后一個(gè)輪齒還沒(méi)有退出嚙合區(qū)域，同樣產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。因此，為了避免在起動(dòng)時(shí)輪齒發(fā)生干涉，和在停止時(shí)保證從動(dòng)輪定位準(zhǔn)確，主動(dòng)輪首末兩齒的齒頂高要適當(dāng)微降低。加上瞬心線附加桿后，這種干涉關(guān)系并沒(méi)改變，故仍需削減。

8-5棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)及凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)均能使執(zhí)行構(gòu)件獲得間歇運(yùn)動(dòng)，試從各自的工作特點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力性能分析它們各自的適用場(chǎng)合。

解：棘輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)有剛性沖擊，適合于低速運(yùn)動(dòng)的機(jī)械；槽輪機(jī)構(gòu)有柔性沖擊，適合中等速度的機(jī)械；凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)可以沒(méi)有沖擊，適合高速運(yùn)動(dòng)的機(jī)械。

第九章帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)

思考題和練習(xí)題

9-1什么是帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)和打滑？二者有什么區(qū)別？分別對(duì)帶傳動(dòng)有什么影響？ 解：帶在工作過(guò)程中的緊邊拉力和松邊拉力引起帶的彈性變形導(dǎo)致帶與帶輪間的滑動(dòng)為帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)，這是帶傳動(dòng)正常工作時(shí)固有的特性。彈性滑動(dòng)的存在使得摩擦型帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比必然存在誤差。在正常情況下，帶的彈性滑動(dòng)只發(fā)生在帶由主、從動(dòng)輪上離開(kāi)以前的那一部分接觸弧上，隨著工作載荷的增大，彈性滑動(dòng)的區(qū)段也將擴(kuò)大。當(dāng)彈性滑動(dòng)區(qū)段擴(kuò)大到整個(gè)接觸弧時(shí)，帶傳動(dòng)的有效拉力即達(dá)到最大值。如果工作載荷再進(jìn)一步增大，則帶與帶輪間就將發(fā)生顯著的相對(duì)滑動(dòng)，即產(chǎn)生打滑。打滑使得帶傳動(dòng)失效，這種情況應(yīng)當(dāng)避免。但若機(jī)器出現(xiàn)瞬間過(guò)載，則打滑會(huì)對(duì)機(jī)器起到一種保護(hù)作用。

9-2為什么說(shuō)帶傳動(dòng)適合高速傳動(dòng)？但速度又不能過(guò)高，限制高速的因素是什么？

解：從帶所能傳遞的功率P?Fev來(lái)看，帶的速度越高，則有效拉力越小，要求帶的1000截面尺寸就越小，或者說(shuō)，同樣有效拉力下，速度越高，則帶能傳遞的功率就越大。所以說(shuō)帶傳動(dòng)適合高速傳動(dòng)。但速度又不能過(guò)高，限制高速的因素是離心拉應(yīng)力。

9-3在V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)中，為什么要限制小帶輪的最小基準(zhǔn)直徑？ 解：因?yàn)樾л喌闹睆竭^(guò)小，就會(huì)使帶的彎曲應(yīng)力過(guò)大。

9-4帶傳動(dòng)的失效形式是什么？其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則如何？計(jì)算的主要內(nèi)容是什么？

解：帶傳動(dòng)的失效形式是帶的疲勞破壞和打滑。設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是在保證不打滑的條件下，使帶具有一定的疲勞壽命。計(jì)算的主要內(nèi)容是帶的截型、長(zhǎng)度、根數(shù)、傳動(dòng)中心距、帶輪直徑及結(jié)構(gòu)尺寸等。

9-5什么是鏈傳動(dòng)的多邊形效應(yīng)？它對(duì)傳動(dòng)有什么影響？影響多邊形效應(yīng)的因素有哪些？

解：當(dāng)主動(dòng)鏈輪以等角速度回轉(zhuǎn)時(shí)，從動(dòng)鏈輪的角速度將周期性地變動(dòng)。鏈傳動(dòng)的這種運(yùn)動(dòng)特征，是由于圍繞鏈輪上的鏈條形成了正多邊形這一特點(diǎn)所造成的，故稱(chēng)為鏈傳動(dòng)的多邊形效應(yīng)。對(duì)傳動(dòng)的影響是瞬時(shí)傳動(dòng)比不恒定和產(chǎn)生動(dòng)載荷。影響多邊形效應(yīng)的因素有鏈節(jié)距、鏈輪齒數(shù)。

9-6試分析鏈輪齒數(shù)過(guò)大或過(guò)小對(duì)鏈傳動(dòng)有何影響？

解：小鏈輪齒數(shù)對(duì)鏈傳動(dòng)的平穩(wěn)性和使用壽命有較大的影響，齒數(shù)少可減小外廓尺寸，但圓周力增大，多邊形效應(yīng)顯著，傳動(dòng)的不均勻性和動(dòng)載荷增大，鏈條鉸鏈磨損加劇。鏈輪齒數(shù)過(guò)大，越容易發(fā)生跳齒和脫鏈現(xiàn)象。

9-7鏈傳動(dòng)和帶傳動(dòng)相比較，各有何優(yōu)缺點(diǎn)？分別適用于什么場(chǎng)合？

解：與帶傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)沒(méi)有彈性滑動(dòng)和打滑，能保證準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比；需要的張緊力?。唤Y(jié)構(gòu)緊湊。鏈傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)是：只能用于兩平行軸之間的傳動(dòng)，并且不能用于載荷變化大或急速反轉(zhuǎn)的場(chǎng)合；不能保證恒定的瞬時(shí)傳動(dòng)比；鏈節(jié)容易磨損，使鏈條伸長(zhǎng)，從而容易產(chǎn)生跳鏈甚至脫鏈；工作中有沖擊、噪聲，并且隨速度增大而增大，故鏈傳動(dòng)一般用于低速傳動(dòng)。

帶傳動(dòng)主要用于高速時(shí)的遠(yuǎn)距離傳動(dòng)，鏈傳動(dòng)用于不易采用帶傳動(dòng)或齒輪傳動(dòng)的場(chǎng)合。9-8滾子鏈由哪幾種零件組成？哪些零件之間為過(guò)盈配合？哪些零件之間為間歇配合？ 解：滾子鏈由滾子、套筒、銷(xiāo)軸、內(nèi)鏈板和外鏈板組成。內(nèi)鏈板與套筒之間、外鏈板與銷(xiāo)軸之間分別采用過(guò)盈連接；套筒和銷(xiāo)軸之間、套筒和滾子之間、內(nèi)鏈板和外鏈板之間均有間隙，可以相對(duì)運(yùn)動(dòng)。套筒和銷(xiāo)軸組成的鉸鏈可實(shí)現(xiàn)相鄰鏈節(jié)之間的彎曲。滾子是活套在套

筒上，有間隙。

9-9鏈傳動(dòng)有哪些失效形式？通常發(fā)生在什么工況下？

解：鏈傳動(dòng)中兩邊鏈條的拉力也不相等，在變應(yīng)力的作用下，經(jīng)過(guò)一定的循環(huán)次數(shù)后，鏈板將會(huì)發(fā)生疲勞斷裂，滾子和套筒表面也會(huì)在接觸變應(yīng)力的作用下產(chǎn)生疲勞點(diǎn)蝕。由于組成鉸鏈的銷(xiāo)軸與套筒間承受較大的壓力，同時(shí)傳動(dòng)時(shí)相對(duì)擺動(dòng)，故將導(dǎo)致鉸鏈磨損。當(dāng)速度過(guò)高而又潤(rùn)滑不當(dāng)時(shí)，銷(xiāo)軸與套筒接觸面上壓力增大且瞬時(shí)溫度過(guò)高，接觸面上的潤(rùn)滑油膜將被破壞，導(dǎo)致某些接觸點(diǎn)熔焊在一起，然后又被撕裂，形成膠合破壞。低速的鏈條過(guò)載，并超過(guò)了鏈條靜力強(qiáng)度的情況下，鏈條就會(huì)被拉斷。

9-10鏈傳動(dòng)發(fā)生脫鏈和跳齒的主要原因有哪些？若只考慮鏈條鉸鏈的磨損跳齒和脫鏈通常會(huì)發(fā)生在哪個(gè)鏈輪上？為什么？

解：兩鏈輪不共面、鏈條鉸鏈磨損、鏈條垂度過(guò)大等。若只考慮鏈條鉸鏈的磨損跳齒和脫鏈通常會(huì)發(fā)生在大鏈輪上，因?yàn)?p一定時(shí)，齒數(shù)越多，節(jié)圓外移量?d越大，也就越容易發(fā)生跳齒和脫鏈現(xiàn)象。

9-11鏈傳動(dòng)有哪些潤(rùn)滑方式？設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)如何選用？

解：人工定期潤(rùn)滑、滴油潤(rùn)滑、浸油或飛濺潤(rùn)滑、壓力噴油潤(rùn)滑。隨著鏈速、鏈節(jié)節(jié)距的增大，依次選擇以上潤(rùn)滑方式。

第十章機(jī)械連接 思考題和練習(xí)題

10-1螺紋主要有哪幾種類(lèi)型？根據(jù)什么選用螺紋類(lèi)型？

解：傳動(dòng)螺紋和連接螺紋。傳動(dòng)螺紋主要有矩形螺紋、梯形螺紋、鋸齒形螺紋；連接螺紋主要有普通螺紋和管螺紋，前者多用于緊固連接，后者用于緊密連接。主要根據(jù)用途來(lái)選用螺紋類(lèi)型。

10-2螺紋的主要參數(shù)有哪些？螺距和導(dǎo)程有什么區(qū)別？如何判斷螺紋的線數(shù)和旋向？ 解：螺紋的主要參數(shù)有大徑（公稱(chēng)直徑）、螺距、導(dǎo)程、線數(shù)等。螺距是相鄰兩螺紋牙的軸向尺寸；導(dǎo)程是同一螺紋轉(zhuǎn)一周所走的軸向距離，大小等于螺距乘線數(shù)。線數(shù)根據(jù)同一螺紋轉(zhuǎn)一圈所走的螺距數(shù)來(lái)判斷，旋向根據(jù)左右手法則來(lái)判斷，四個(gè)指指向旋轉(zhuǎn)方向，若拇指正好指向螺紋前進(jìn)方向，符合哪個(gè)手，就是那個(gè)旋向。

10-3螺栓、雙頭螺柱、螺釘、緊定螺釘?shù)姆謩e應(yīng)用于什么場(chǎng)合？

解：普通螺栓連接用于連接兩個(gè)被連接件，既可承受軸向載荷，也可承受橫向載荷。螺栓與孔壁之間有間隙，故無(wú)定位作用，靠結(jié)合面間摩擦承受橫向載荷，應(yīng)用最廣泛。鉸制孔螺栓連接承受橫向載荷的兩個(gè)被連接件，靠螺栓光桿部分與孔壁之間相互擠壓來(lái)承受橫向載荷，承載能力大，并有定位作用，用螺栓桿承受橫向載荷或者固定被連接件的相對(duì)位置的場(chǎng)合。雙頭螺柱、螺釘連接都是用于其中一個(gè)被連接件過(guò)厚不便加工成通孔的情況，其中雙頭螺柱用于需要經(jīng)常拆卸的場(chǎng)合，螺釘用于不需經(jīng)常拆卸的場(chǎng)合。緊定螺釘多用于固定軸上的零件，傳遞不大的載荷。

10-4螺紋連接防松的本質(zhì)是什么？螺紋防松主要有哪幾種方法？

解：螺紋連接防松的本質(zhì)就是防止螺紋副的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。按照工作原理來(lái)分，螺紋防松有摩擦防松（如對(duì)頂螺母、彈簧墊圈)、機(jī)械防松(如槽形螺母和開(kāi)口銷(xiāo)、止動(dòng)墊片、螺母和帶翅墊片)、破壞性防松以及粘合法防松等多種方法。

10-5受拉螺栓的松連接和緊連接有何區(qū)別？設(shè)計(jì)計(jì)算公式是否相同？

解：松連接不預(yù)緊，緊連接要預(yù)緊。設(shè)計(jì)計(jì)算公式不同，松連接只有拉應(yīng)力，而緊連接還要記入扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力。

10-6什么情況下使用鉸制孔用螺栓？

解：常用于承受較大橫向載荷或需要同時(shí)起定位作用的場(chǎng)合。

10-7在受拉伸螺栓連接強(qiáng)度計(jì)算中，總載荷是否等于預(yù)緊力與拉伸工作載荷之和？ 解：總載荷不等于預(yù)緊力與拉伸工作載荷之和，因?yàn)榧由贤廨d荷后預(yù)緊力會(huì)減小。根據(jù)力的平衡，總載荷應(yīng)等于殘余預(yù)緊力與拉伸工作載荷之和。

10-8影響螺栓聯(lián)強(qiáng)度的主要因素有哪些？可以采用哪些措施提高螺栓連接強(qiáng)度？

解：應(yīng)力幅值、應(yīng)力集中、螺栓工藝等。提高螺栓連接強(qiáng)度措施主要有：減小螺栓剛度增大被連接件剛度以減小應(yīng)力幅值；從結(jié)構(gòu)或工藝上采取措施以減少或避免附加應(yīng)力；從結(jié)構(gòu)上采取措施以減小應(yīng)力集中；從工藝上采取措施（如搓絲、滾絲等塑性加工工藝）以提高螺栓疲勞強(qiáng)度等方法。

10-9什么是鉚釘連接？

解：鉚釘連接是將鉚釘穿過(guò)被連接件的預(yù)制孔經(jīng)鉚合后形成的不可拆卸連接。

10-10 機(jī)械制造中常見(jiàn)的焊接方式有幾種？都有哪些焊縫形式？焊接接頭有哪些形式？

解：常用的焊接方法有電弧焊、氣焊和電渣焊等，常用的焊縫形式有對(duì)接焊縫和填角焊縫。焊接接頭有平頭型（當(dāng)被焊接件厚度不大時(shí)）、各種形式的預(yù)制坡口（當(dāng)被連接件厚度較大時(shí)）。

10-11 膠接接頭主要有哪幾種型式？常用的膠接粘劑有哪些？

解：膠接接頭的基本形式有對(duì)接、搭接和正交。常用的膠粘劑有酚醛乙烯、聚氨脂、環(huán)氧樹(shù)脂等。

10-12 什么是過(guò)盈連接？ 解：過(guò)盈連接是利用零件間的過(guò)盈配合來(lái)達(dá)到連接的目的，靠配合面之間的摩擦來(lái)傳遞載荷，其配合面大多為圓柱面，如軸類(lèi)零件和輪轂之間的連接等。

10-13 鉚接、焊接和膠接各有什么特點(diǎn)？分別適用于什么場(chǎng)合？

解：鉚接的工藝簡(jiǎn)單、耐沖擊、連接牢固可靠，但結(jié)構(gòu)較笨重，被連接件上有釘孔使其強(qiáng)度削弱，鉚接時(shí)噪聲很大。目前，鉚接主要用于橋梁、造船、重型機(jī)械及飛機(jī)制造等部門(mén)。焊接強(qiáng)度高、工藝簡(jiǎn)單、重量輕，在單件生產(chǎn)、新產(chǎn)品試制及復(fù)雜零件結(jié)構(gòu)情況下，采用焊接替代鑄造，可以提高生產(chǎn)效率，減少成本。但焊接后常常有殘余應(yīng)力和變形存在，不能承受?chē)?yán)重的沖擊和振動(dòng)。膠接工藝簡(jiǎn)單、便于不同材料及極薄金屬間的連接，膠接的重量輕、耐腐蝕、密封性能好；但是，膠接接頭一般不宜在高溫及沖擊、振動(dòng)條件下工作，膠接劑對(duì)膠接表面的清潔度有較高要求，結(jié)合速度慢，膠接的可靠性和穩(wěn)定性易受環(huán)境影響。

10-14常用的連接有哪些類(lèi)型？它們各有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？各適用于什么場(chǎng)合？

解：機(jī)械連接可分為兩類(lèi)：1）可拆連接，用于需拆裝的場(chǎng)合，拆裝時(shí)無(wú)需損傷連接中的任何零件，且其工作能力不遭破壞。屬這類(lèi)連接的有螺紋連接、鍵連接、銷(xiāo)連接及型面連接等。2）不可拆連接，用于不拆卸的場(chǎng)合，拆卸時(shí)至少會(huì)損壞連接中的一個(gè)零件。如鉚釘連接、焊接、膠接等均屬這類(lèi)連接。

10-15分析普通螺紋、管螺紋的特點(diǎn)，并舉例說(shuō)明它們的應(yīng)用。解：普通螺紋有獨(dú)立的連接件（如螺栓、螺母等），用其來(lái)連接被連接件；而管螺紋是連接管子的，一般直接在被連接的管子上直接做出內(nèi)外螺紋。

10-16為什么大多數(shù)螺紋連接必須預(yù)緊？預(yù)緊后，螺栓和被連接件各受到什么載荷？ 解：為了保證螺紋連接的可靠性或被連接件的氣密性，在安裝時(shí)必須把螺母或螺釘擰緊。預(yù)緊后，螺栓受拉，被連接件受壓。

10-17普通螺栓連接和鉸制孔螺栓連接在結(jié)構(gòu)、承載原理上各有什么特點(diǎn)？

解：普通螺栓連接用于連接兩個(gè)被連接件，既可承受軸向載荷，也可承受橫向載荷。螺栓與孔壁之間有間隙，故無(wú)定位作用，靠結(jié)合面間摩擦承受橫向載荷，應(yīng)用最廣泛。鉸制孔

螺栓連接承受橫向載荷的兩個(gè)被連接件，靠螺栓光桿部分與孔壁之間相互擠壓來(lái)承受橫向載荷，承載能力大，并有定位作用。

10-18在螺紋連接中，為什么要采用防松裝置？

解：連接螺紋滿(mǎn)足自鎖條件，按說(shuō)不會(huì)自行松脫。但在沖擊、振動(dòng)和變載荷作用下，螺紋間的摩擦力可能瞬時(shí)消失，連接有可能松脫。當(dāng)溫度變化較大時(shí)，由于熱變形等原因，也可能發(fā)生螺紋的松脫現(xiàn)象。為了保證連接的可靠性和安全，必須在設(shè)計(jì)時(shí)考慮螺紋連接的防松問(wèn)題。

10-19鍵連接有哪些類(lèi)型？

解：鍵連接的主要類(lèi)型有：平鍵連接、半圓鍵連接、楔鍵連接和切向鍵連接。10-20平鍵連接與楔鍵連接在結(jié)構(gòu)和使用性能上有什么不同？ 解：平鍵連接中鍵與鍵槽底部有間隙，故軸與輪轂的對(duì)中性好，而楔鍵與鍵槽底面楔緊，必然使軸與輪轂軸線產(chǎn)生偏斜。

10-21花鍵連接與平鍵連接相比有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？

解：與平鍵連接相比，花鍵連接的導(dǎo)向性好，齒根處的應(yīng)力集中較小，適用于傳遞載荷大、定心精度要求高或者經(jīng)常需要滑移的連接。但花鍵制造成本高。

10-22銷(xiāo)的基本類(lèi)型及其功用有哪些？

解：圓柱銷(xiāo)、圓錐銷(xiāo)和槽銷(xiāo)等, 其功用有定位、連接和安全保護(hù)。10-23型面連接有何特點(diǎn)？

解：型面連接應(yīng)力集中小，能傳遞大扭矩，裝拆方便，但是加工工藝復(fù)雜，需要專(zhuān)用設(shè)備。

10-24試比較鉚接、焊接、膠接的特點(diǎn)及其應(yīng)用。

解：鉚接的工藝簡(jiǎn)單、耐沖擊、連接牢固可靠，但結(jié)構(gòu)較笨重，被連接件上有釘孔使其強(qiáng)度削弱；焊接強(qiáng)度高、工藝簡(jiǎn)單、重量輕，但焊接后常常有殘余應(yīng)力和變形存在，不能承受?chē)?yán)重的沖擊和振動(dòng)；膠接工藝簡(jiǎn)單、便于不同材料及極薄金屬間的連接，膠接的重量輕、耐腐蝕、密封性能好；但是，膠接接頭一般不宜在高溫及沖擊、振動(dòng)條件下工作，膠接劑對(duì)膠接表面的清潔度有較高要求，結(jié)合速度慢，膠接的可靠性和穩(wěn)定性易受環(huán)境影響。

10-25一齒輪裝在軸上，采用A型普通平鍵連接。齒輪、軸、鍵均用45鋼，軸徑d=80mm，輪轂長(zhǎng)度L=150mm，傳遞傳矩T=2 000 N·m，工作中有輕微沖擊。試確定平鍵尺寸和標(biāo)記，并驗(yàn)算連接的強(qiáng)度。

解：?d=80，b?h?22?14, L=150，k?h/2?7, [?]bs?110MPa, l?L?b?150?22?128，?bs2T2?2000?103???60.5 MPa kdl7?80?128平鍵標(biāo)記：鍵A 22X14 GB/T—1096—79，鍵長(zhǎng)L=150mm，?bs?60.5 MPa，???bs?110MPa，滿(mǎn)足連接的強(qiáng)度。

10-26題10-26圖所示剛性聯(lián)軸器用螺栓連接，螺栓性能等級(jí)為8.8，聯(lián)軸器材料為鑄鐵（HT250），若傳遞載荷T=1 500 N.m。

1)采用4個(gè)M16的鉸制孔用螺栓，螺栓光桿處的直徑ds= 17mm，受壓的最小軸向長(zhǎng)度?= 14 mm，試校核其連接強(qiáng)度；

2)若采用M16的普通螺栓連接，當(dāng)接合面間摩擦因數(shù)f =0.15，安裝時(shí)不控制預(yù)緊力，試確定所需螺栓數(shù)目（取偶數(shù)）。

題10-26圖

解：F?2T1）[?]?4?155?8838.7N，?s?640 MPa，S??2.5

?s?640?240MPa，[?]bs?2.5s??b2.25?111 MPa ??F4?FFF??21.32 MPa，????20.33 MPa bs22d0?17?14d??17?04滿(mǎn)足連接強(qiáng)度。

2）d1?13.835mm，?????s3?213.3 MPa，1.3FQ[?]?d12155zFQf?KsT，?[?]，F(xiàn)Q??24665.8 N（取Ks?1.3)，?224?1.3d142KsT?103z??6.8，取z=8。

FQf?15510-27一鋼制液壓油缸，缸內(nèi)油壓p=4 MPa，油缸內(nèi)徑D = 160 mm（圖10-7），沿凸緣圓周均布8個(gè)螺栓，裝配時(shí)控制預(yù)緊力。試確定螺栓直徑。

解：F??p??4D2?4??4?1602?80424.78N

F?F?F???10053N z8Fp/?0.6F，F(xiàn)Q?F?Fp/?1.6F，?s?640，S=1.35，[?]?6401.35?474，??1.3FQ?4d21?[?]，d1?1.3FQ?4?[?]?7.49，螺栓直徑d?8mm。

10-28試為題10-26圖所示聯(lián)軸器選擇平鍵連接的尺寸并校核其強(qiáng)度。

11，L=108，l?L?b?90，k?5.5，?bS?解：b×h=18×2T/60?101 MPa，lk???bS?75 MPa，強(qiáng)度不足。

10-29一鋼制齒輪與軸采用靜連接，軸徑d = 100 mm，齒輪輪轂寬度為180 mm，工作時(shí)有輕微沖擊。試確定普通平鍵連接尺寸，并計(jì)算其能傳遞的最大轉(zhuǎn)矩。

解：鍵A 28X16GB/T—1096—79，鍵長(zhǎng)L=176mm，l=L-b=160，k=h/2=8，???bs?110MPa，?bs?2T2T??[?]bs，kdl8?100?160T?[?]bs?8?100?160/2?7040Nm

第十一章軸承 思考題和練習(xí)題

11-1滑動(dòng)軸承的摩擦狀況有哪幾種？它們有何本質(zhì)差別？

解：分為四種：干摩擦狀態(tài)，當(dāng)兩相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面之間無(wú)任何介質(zhì)時(shí)，兩摩擦表面直接接觸，摩擦因數(shù)大，兩表面的磨損快，摩擦功率損耗也較大；邊界摩擦狀態(tài)，兩摩擦表面上吸附有一層極薄的潤(rùn)滑介質(zhì)薄膜，兩摩擦表面被薄膜隔開(kāi)，但在載荷作用下，有部分表面上的凸峰會(huì)刺破薄膜而形成直接接觸，因此這種狀態(tài)下摩擦因數(shù)和磨損都比較大；液體摩擦狀態(tài)，當(dāng)兩表面之間存在液體介質(zhì)，同時(shí)液體介質(zhì)的厚度足以將兩表面完全隔開(kāi)，在這種狀態(tài)下，兩表面之間的摩擦完全來(lái)自液體介質(zhì)內(nèi)部，摩擦因數(shù)很小，磨損幾乎為零；混合摩擦狀態(tài)，當(dāng)兩表面之間液體介質(zhì)的厚度較小，使兩摩擦表面之間一些地方形成液體摩擦，而在另一地方形成邊界摩擦。

滑動(dòng)軸承的摩擦狀況本質(zhì)差別在于摩擦系數(shù)和磨損不同。11-2徑向滑動(dòng)軸承的主要結(jié)構(gòu)形式有哪幾種？各有何特點(diǎn)？

解：有整體式、剖分式和調(diào)心式。整體式滑動(dòng)軸承具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、剛度大等優(yōu)點(diǎn)，但在裝拆時(shí)需要軸承或軸作較大的軸向移動(dòng)，故裝拆不便。而且當(dāng)軸頸與軸瓦磨損后，無(wú)法調(diào)整其間的間隙。剖分式軸承裝拆方便，且通過(guò)調(diào)整墊片的厚薄，可以調(diào)整軸瓦和軸頸間的間隙，以補(bǔ)償磨損造成的間隙增大。調(diào)心式軸承軸瓦外表面為球面，起調(diào)心作用，以適應(yīng)軸的偏斜。

11-3非液體摩擦滑動(dòng)軸承的主要失效形式是什么，試從下面選擇正確解案？

(a)點(diǎn)蝕

(b)膠合 √(c)磨損

(d)塑性變形

11-4常用軸瓦材料有哪些，適用于何處？為什么有的軸瓦上澆鑄一層減磨金屬作軸承襯使用？

解：軸承合金，常用來(lái)做軸承襯材料；青銅，常用來(lái)整體軸瓦。能同時(shí)滿(mǎn)足軸承材料要求的是難找的，為使各種軸承材料在性能上取長(zhǎng)補(bǔ)短，在工藝上可以用澆鑄或壓合方法，將具有減磨作用的薄層材料粘附在軸瓦基體上。

11-5形成滑動(dòng)軸承動(dòng)壓油膜潤(rùn)滑要具備什么條件？

解：形成液體動(dòng)壓油膜需要具備以下條件：(1)軸頸和軸瓦工作表面間必須有一個(gè)收斂的楔形間隙。(2)軸頸和軸瓦工作表面間必須有一定的相對(duì)速度，且它們的運(yùn)動(dòng)方向必須使?jié)櫥?/p>

劑從大口流入，從小口流出。(3)要有一定粘度的潤(rùn)滑劑，且供應(yīng)要充分。

11-6選擇下列正確解案。液體滑動(dòng)軸承的動(dòng)壓油膜是在一個(gè)收斂間楔、充分供油和一定

條件下形成的。

√(a)相對(duì)速度

(b)外載

(c)外界油壓

(d)溫度 11-7校核鑄件清理滾筒上的一對(duì)滑動(dòng)軸承，已知裝載量加自重為 18000 N，轉(zhuǎn)速為 40 r/min，兩端軸頸的直徑為 120 mm，軸瓦材料為錫青銅ZCuSn10Pl，用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。解：F=18000/2=9000N，l?1?d?120，[p]?14.7，[pv]?14.7，[v]?10

F9000??0.625 MPa ld120?120F?dnpv???0.157 MPa.m/s ld60?1000?dnv??0.25 m/s 60?1000p?11-8驗(yàn)算一非液體摩擦的滑動(dòng)軸承，已知軸轉(zhuǎn)速n=65r/min，軸直徑d=85mm，軸承寬度B=85mm，徑向載荷R=70kN，軸的材料為45號(hào)鋼。

R70?103??9.69 MPa 解：p?ld85?85v? ?dn60?1000?0.289 m/s pv?R?dn??2.8 MPa.m/s ld60?1000滑動(dòng)軸承的材料為ZCuZn16Si4。

11-9一起重用滑動(dòng)軸承，軸頸直徑d=70mm，軸瓦工作寬度B=70mm，徑向載荷R=30000N，軸的轉(zhuǎn)速n=200r/min，試選擇合適的軸瓦材料。解：p?R30000??6.12 MPa ld70?70?dnv??0.733 m/s 60?1000pv?R?dn??4.49 MPa.m/s ld60?1000

滑動(dòng)軸承的材料為ZCuZn16Si4。

11-10已知一支承起重機(jī)卷筒的非液體摩擦的滑動(dòng)軸承所受的徑向載荷R=25000N，軸頸直徑d=90mm，寬徑比B/d=1，軸頸轉(zhuǎn)速n=8r/min，試選擇該滑動(dòng)軸承的材料。解：p?R25000??3.09 MPa ld90?90?dnv??0.038 m/s 60?1000

pv?R?dn??0.12 MPa.m/s ld60?1000滑動(dòng)軸承的材料為HT150。

11-11 滾動(dòng)軸承主要類(lèi)型有哪幾種？各有何特點(diǎn)？試畫(huà)出它們的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。解：見(jiàn)表11—2 11-12 說(shuō)明下列型號(hào)軸承的類(lèi)型、尺寸、系列、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及精度等級(jí)：32210E，52411/P5，61805，7312AC，NU2204E。

解：32210E：圓錐滾子軸承，d=50，直徑系列2，寬度系列2，普通級(jí)精度 52411/P5：推力球軸承，d=55，直徑系列4，寬度系列2，5級(jí)精度 61805：深溝球軸承，d=55，直徑系列8，寬度系列1，普通級(jí)精度 7312AC：角接觸球軸承，d=60，直徑系列3，寬度系列0，普通級(jí)精度 NU2204E：圓柱滾子軸承，d=20，直徑系列2，寬度系列2，普通級(jí)精度 11-13 選擇滾動(dòng)軸承應(yīng)考慮哪些因素？試舉出1~2個(gè)實(shí)例說(shuō)明之。

解：主要應(yīng)考慮如下三方面的影響因素來(lái)確定。1．軸承承受的載荷

軸承的類(lèi)型選擇主要決定于載荷的大小、方向和性質(zhì)。1)由于球軸承元件之間是點(diǎn)接觸，而滾子軸承是線接觸，所以在同樣的載荷下球軸承的接 觸應(yīng)力要比滾子軸承大，因此當(dāng)載荷輕而平穩(wěn)時(shí)，宜選球軸承；而當(dāng)載荷大、有沖擊時(shí)則宜選用滾子軸承。

2)當(dāng)軸承載荷的方向?yàn)榧儚较驎r(shí)，應(yīng)選用深溝球軸承、圓柱滾子軸承或滾針軸承。而當(dāng)載 荷方向?yàn)榧冚S向時(shí)，則應(yīng)選用推力球軸承。

3)若軸承同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷，且軸向載荷較小時(shí)，可選用深溝球軸承；而當(dāng)軸向荷較大時(shí)，則可選用角接觸球軸承和圓錐滾子軸承。

2．軸承的轉(zhuǎn)速

1)由于球軸承比滾子軸承的滾動(dòng)阻力小，所以在尺寸、精度相同時(shí)，球軸承比滾子軸承的極限轉(zhuǎn)速高，在高速時(shí)應(yīng)優(yōu)先選用球軸承。

2)在軸承內(nèi)徑相同情況下，不同的滾動(dòng)體尺寸對(duì)應(yīng)于不同的軸承尺寸系列。滾動(dòng)體的尺寸 愈大，在高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的離心力也愈大，對(duì)軸承的強(qiáng)度和壽命影響也隨之增大，因此滾動(dòng)體小的軸承更適合于高速轉(zhuǎn)動(dòng)下工作。

3)推力軸承的滾道對(duì)滾動(dòng)體的約束能力很小，在較高轉(zhuǎn)速時(shí)滾動(dòng)體很容易脫離滾道位置而失效，所以推力軸承的極限轉(zhuǎn)速都很低。

3．軸承的調(diào)心性能 當(dāng)軸的跨距較大、彎曲剛度較小或由于加工安裝等原因造成軸兩端的軸承有較大不同心時(shí)，應(yīng)采用具有自動(dòng)調(diào)心性能的調(diào)心球軸承或調(diào)心滾子軸承。

11-14 滾動(dòng)軸承的主要失效形式是什么？應(yīng)怎樣采取相應(yīng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則？

解：疲勞點(diǎn)蝕是滾動(dòng)軸承的主要失效形式，設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是驗(yàn)算當(dāng)量動(dòng)載荷以避免在要求壽命內(nèi)發(fā)生點(diǎn)蝕；當(dāng)軸承轉(zhuǎn)速很低或間歇擺動(dòng)時(shí)，很大的靜載荷或沖擊載荷會(huì)使軸承滾道和滾動(dòng)體接觸處產(chǎn)生塑性變形，使?jié)L道表面形成變形凹坑，設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是驗(yàn)算當(dāng)量靜載荷以避免發(fā)生塑性變形。

11-15 試按滾動(dòng)軸承壽命計(jì)算公式分析：

（1）轉(zhuǎn)速一定的7207C軸承，其額定動(dòng)載荷從C增為2C時(shí)，壽命是否增加一倍？（2）轉(zhuǎn)速一定的7207C軸承，當(dāng)量動(dòng)載荷從P增為2P時(shí)，壽命是否由Lh下降為L(zhǎng)h/2？（3）當(dāng)量動(dòng)載荷一定的7207C軸承，當(dāng)工作轉(zhuǎn)速由n增為2n時(shí)，其壽命有何變化？ 解：（1）否，應(yīng)是原來(lái)的8倍

（2）否，應(yīng)是Lh/8

（3）轉(zhuǎn)數(shù)壽命不變，時(shí)間壽命縮小一半。

第十二章 軸和聯(lián)軸器 思考題和練習(xí)題

12-1 軸有哪些類(lèi)型？各有何特點(diǎn)？請(qǐng)各舉2~3個(gè)實(shí)例？ 解：根據(jù)承受載荷的不同，軸可分為轉(zhuǎn)軸、傳動(dòng)軸和心軸三種。轉(zhuǎn)軸既承受轉(zhuǎn)矩又承受彎矩，如的減速箱轉(zhuǎn)軸。傳動(dòng)軸主要承受轉(zhuǎn)矩，不承受或承受很小的彎矩，如汽車(chē)的傳動(dòng)軸。心軸只承受彎矩而不傳遞轉(zhuǎn)矩。

12-2 轉(zhuǎn)軸所受彎曲應(yīng)力的性質(zhì)如何？其所受扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的性質(zhì)又怎樣考慮？ 解：轉(zhuǎn)軸所受彎曲應(yīng)力為對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力，扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為靜應(yīng)力（單向轉(zhuǎn)動(dòng)）、脈動(dòng)應(yīng)力（單向轉(zhuǎn)動(dòng)且頻繁起動(dòng)）、對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力（頻繁正反轉(zhuǎn)）12-3 軸的常用材料有哪些？應(yīng)如何選用？

解：軸的材料常采用碳素鋼和合金鋼。碳素鋼具有較高的綜合機(jī)械性能，因此應(yīng)用較多，特別是45號(hào)鋼應(yīng)用最為廣泛。為了改善碳素鋼的機(jī)械性能，應(yīng)進(jìn)行正火或調(diào)質(zhì)處理。合金鋼具有較高的機(jī)械性能，但價(jià)格較貴，多用于有特殊要求的軸。值得注意的是：鋼材的種類(lèi)和熱處理對(duì)其彈性模量的影響甚小，因此如欲采用合金鋼或通過(guò)熱處理來(lái)提高軸的剛度，并無(wú)實(shí)效。此外，合金鋼對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較高，因此設(shè)計(jì)合金鋼軸時(shí)，更應(yīng)從結(jié)構(gòu)上避免或減小應(yīng)力集中，并減小其表面粗糙度。

12-4 在齒輪減速器中，為什么低速軸的直徑要比高速軸粗得多？ 解：因?yàn)榈退佥S轉(zhuǎn)矩大。

12-5 轉(zhuǎn)軸設(shè)計(jì)時(shí)為什么不能先按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算，然后再進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，而必須按初估直徑、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、彎扭合成強(qiáng)度驗(yàn)算三個(gè)步驟來(lái)進(jìn)行？ 解：因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前各軸段長(zhǎng)度不定，彎矩?zé)o法確定。

12-6 軸上零件的周向和軸向定位方式有哪些？各適用什么場(chǎng)合？

解：軸向定位方式有軸肩、軸環(huán)和套筒等。軸肩和軸環(huán)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，并能承受較大軸向力；套筒定位結(jié)構(gòu)也簡(jiǎn)單、可靠，但不適合高轉(zhuǎn)速情況。

軸上零件的周向定位大多采用鍵、花鍵或過(guò)盈配合等聯(lián)接形式。以傳遞動(dòng)力為目的時(shí)，可用鍵連接；以傳遞精確運(yùn)動(dòng)為目的時(shí)，可用圓錐面或過(guò)盈配合；緊螺釘或銷(xiāo)連接僅用在傳遞扭矩小、且不重要的場(chǎng)合。

12-7已知一傳動(dòng)軸傳遞的功率為40kW，轉(zhuǎn)速n=1000r/min，如果軸上的剪切應(yīng)力不許超過(guò)40MPa，求該軸的直徑？ 解：T?9.55?10?6P40?9.55?106??382000Nm n1000??40?0.2TT3[?]?0.2/T?3，??[?]d??16.83mm WT0.2d338200012-8已知一傳動(dòng)軸直徑d=35mm，轉(zhuǎn)速n=1450r/min，如果軸上的剪切應(yīng)力不許超過(guò)55MPa，問(wèn)該軸能傳遞多少功率？ 解：??TT33??[?]，Nm T?[?]?0.2?d?55?0.2?35?4716253WT0.2d?71.6 kW P?Tn9.55?10612-9 已知一轉(zhuǎn)軸在直徑d=55mm處受不變的轉(zhuǎn)矩T=15?103N.m和彎矩M=7?103N.m，軸的

材料為45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理，問(wèn)該軸能否滿(mǎn)足強(qiáng)度要求？ 解：Me?M2?(?T)2?72?(0.3?15)2?106N﹒mm，?ca?MeMeMe???500 MPa，33W0.1d0.1?55而???1?b?300 MPa，軸不能滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。

12-10 聯(lián)軸器、離合器和制動(dòng)器的功用有何異同？各用在機(jī)械的什么場(chǎng)合？

解：聯(lián)軸器和離合器都是用來(lái)連接兩軸(或軸與軸上的回轉(zhuǎn)零件)，使它們一起旋轉(zhuǎn)并傳遞扭矩的部件，但離合器在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)中可將傳動(dòng)系統(tǒng)隨時(shí)分離或接合，聯(lián)軸器則不能。制動(dòng)器是對(duì)機(jī)器的運(yùn)動(dòng)件施加阻力或阻力矩，實(shí)現(xiàn)迅速減速或停止運(yùn)動(dòng)。

12-11 為什么有的聯(lián)軸器要求嚴(yán)格對(duì)中，而有的聯(lián)軸器則可以允許有較大的綜合位移？ 解：聯(lián)軸器有剛性聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器，剛性聯(lián)軸器無(wú)誤差補(bǔ)償能力，故要求嚴(yán)格對(duì)中，否則兩軸憋著勁無(wú)法正常工作；而撓性聯(lián)軸器有誤差補(bǔ)償能力，可依靠聯(lián)軸器元件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)或彈性變形，來(lái)自動(dòng)適應(yīng)兩軸的偏斜誤差。

12-12 剛性聯(lián)軸器和彈性聯(lián)軸器有何差別？各舉例說(shuō)明它們適用于什么場(chǎng)合？

解：剛性聯(lián)軸器無(wú)誤差補(bǔ)償能力，適用于系統(tǒng)剛性好，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)的場(chǎng)合；彈性聯(lián)軸器有誤差補(bǔ)償能力，彈性元件有緩沖減震作用，適用于系統(tǒng)剛性較差，工作中易產(chǎn)生兩軸偏斜誤差和有沖擊振動(dòng)的場(chǎng)合。

12-13萬(wàn)向聯(lián)軸器有何特點(diǎn)？如何使軸線間有較大偏斜角?的兩軸保持瞬時(shí)角速度不變？ 解：萬(wàn)向聯(lián)軸器的最大特點(diǎn)就是能適應(yīng)兩軸間很大的角度位移，為保持輸出瞬時(shí)角速度不變，可采用雙萬(wàn)向聯(lián)軸器，且在聯(lián)軸器布置上滿(mǎn)足恒速要求的三個(gè)條件。

12-14選擇聯(lián)軸器的類(lèi)型時(shí)要考慮哪些因素？確定聯(lián)軸器的型號(hào)應(yīng)根據(jù)什么原則？

解：依據(jù)機(jī)器的工作條件（諸如轉(zhuǎn)速、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性、系統(tǒng)剛性、溫度等）選定合適的類(lèi)型，按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩、軸的轉(zhuǎn)速和軸端直徑從標(biāo)準(zhǔn)中選擇所需的型號(hào)和尺寸。12-15 試比較牙嵌離合器和摩擦離合器的特點(diǎn)和應(yīng)用？

解：牙嵌離合器結(jié)合準(zhǔn)確、可靠、傳遞載荷大，但結(jié)合過(guò)程沖擊大，不適合高速，一般在空載下離合。摩擦離合器和牙嵌離合器相比，有下列優(yōu)點(diǎn)：不論在何種速度時(shí)，兩軸都可以接合或分離；接合過(guò)程平穩(wěn)，沖擊、振動(dòng)較??；從動(dòng)軸的加速時(shí)間和所傳遞的最大轉(zhuǎn)矩可以調(diào)節(jié)；過(guò)載時(shí)可發(fā)生打滑，以保護(hù)重要零件不致?lián)p壞。其缺點(diǎn)為外廓尺寸較大；在接合、分離過(guò)程中要產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦，故發(fā)熱量較大，磨損也較大。一般而言，當(dāng)要求主、從動(dòng)軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)且傳遞轉(zhuǎn)矩較大時(shí)，可選用嵌入式離合器；當(dāng)要求在高速下平穩(wěn)接合而主、從動(dòng)軸同步要求低時(shí)，宜選用摩擦式離合器。

12-16帶式制動(dòng)器與塊式制動(dòng)器有何不同？各適用于什么場(chǎng)合？

解：塊式制動(dòng)器靠瓦塊與制動(dòng)輪間的摩擦力來(lái)制動(dòng)，瓦塊對(duì)制動(dòng)輪的包角較小，故制動(dòng)力相對(duì)較小，但對(duì)軸的作用力?。ɡ碚撋蠈?duì)軸的徑向力為零）。帶式制動(dòng)器主要用撓性鋼帶包圍制動(dòng)輪。制動(dòng)帶包在制動(dòng)輪上，制動(dòng)帶與制動(dòng)輪之間產(chǎn)生摩擦力，從而實(shí)現(xiàn)合閘制動(dòng)。帶式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，它由于包角大而制動(dòng)力矩大，但其缺點(diǎn)是制動(dòng)帶磨損不均勻，容易斷裂，而且對(duì)軸的作用力大。

第十三章彈簧 思考題和練習(xí)題-1 彈簧有哪些類(lèi)型？各有什么功用？

解：按照所承受的載荷不同，彈簧可以分為拉伸彈簧、壓縮彈簧、扭轉(zhuǎn)彈簧和彎曲彈簧等四種。按外形不同又可分為：螺旋彈簧、碟形簧、環(huán)形簧、盤(pán)彈簧和板簧。

彈簧的主要功用有：1）控制機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，如制動(dòng)器、離合器中的控制彈簧，內(nèi)燃機(jī)氣缸的閥門(mén)彈簧等。2）減振和緩沖，如汽車(chē)、火車(chē)車(chē)廂下的減振彈簧，以及各種緩沖器用的彈簧等。3）儲(chǔ)存及輸出能量，如鐘表彈簧、槍栓彈簧等。4）測(cè)量力的大小，如測(cè)力器和彈簧秤中的彈簧等。-2 彈簧旋繞比C的含義是什么？設(shè)計(jì)彈簧時(shí)為什么C值不宜取得過(guò)大或過(guò)?。?解：彈簧旋繞比C是彈簧外徑與鋼絲直徑之比，旋繞比C影響彈簧的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性及制造的難易。C值大，彈簧較軟，剛性小，容易變形，容易繞制。C值小，則相反，彈簧較硬，剛性大，不易繞制，還會(huì)影響壓簧的穩(wěn)定性。-3 什么是彈簧的特性曲線？它與彈簧的剛度有什么關(guān)系？ 解：彈簧所受載荷與其變形之間的關(guān)系曲線稱(chēng)為彈簧的特性曲線。該特性曲線的斜率值反映彈簧的剛度。定剛度彈簧的特性曲線為直線，而變剛度彈簧的特性曲線為曲線。

第十四章機(jī)械的平衡和調(diào)速

思考題和練習(xí)題

14-1什么情況下要對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行靜平衡？什么情況下要對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)平衡？動(dòng)平衡后的轉(zhuǎn)子是否達(dá)到了靜平衡？

解：對(duì)于軸向尺寸較小的盤(pán)狀轉(zhuǎn)子（b/D<0.2），其質(zhì)量可以近似認(rèn)為分布在垂直于其回轉(zhuǎn)軸線的同一平面內(nèi)，不平衡質(zhì)量所產(chǎn)生的離心慣性力形成一平面匯交力系，故對(duì)這類(lèi)轉(zhuǎn)子只需要靜平衡就可以了。對(duì)于軸向尺寸較大的轉(zhuǎn)子（b/D≥0.2），其偏心質(zhì)量往往是分布在若干個(gè)不同的回轉(zhuǎn)平面內(nèi)。對(duì)于這一類(lèi)轉(zhuǎn)子，即使轉(zhuǎn)子的質(zhì)心位于回轉(zhuǎn)軸線上，滿(mǎn)足靜平衡的條件，但在轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)時(shí)，各不平衡質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力偶矩仍然會(huì)在支承中引起附加的動(dòng)載荷和機(jī)械振動(dòng)，這種轉(zhuǎn)子需要?jiǎng)悠胶?。?dòng)平衡后的轉(zhuǎn)子也就達(dá)到了靜平衡。

14-2選擇平衡質(zhì)量的位置以及動(dòng)平衡中兩個(gè)平衡基面的位置時(shí)應(yīng)考慮哪些因素？ 解：選擇平衡質(zhì)量的位置以及動(dòng)平衡中兩個(gè)平衡基面的位置時(shí)首先應(yīng)考慮轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，布置平衡質(zhì)量的位置以及動(dòng)平衡中兩個(gè)平衡基面的位置要方便；為減小平衡質(zhì)量，其位置的回轉(zhuǎn)半徑盡可能大，兩個(gè)平衡基面的距離也盡可能大。

14-3飛輪的調(diào)速功能是利用了飛輪的儲(chǔ)能作用，在工程中利用飛輪的儲(chǔ)能作用還有哪些應(yīng)用？試舉幾例。飛輪能否調(diào)節(jié)非周期性速度波動(dòng)？

解：飛輪由于它的儲(chǔ)能作用，使其在工程中得到廣泛應(yīng)用。比如鍛壓、沖壓機(jī)械，在鍛壓、沖壓的瞬間釋放動(dòng)能來(lái)克服瞬間的尖峰載荷，達(dá)到節(jié)能的目的；玩具小汽車(chē)用飛輪的動(dòng)能提供能量；以回轉(zhuǎn)構(gòu)件為從動(dòng)件的桿機(jī)構(gòu)，利用飛輪動(dòng)能創(chuàng)過(guò)死點(diǎn)等。飛輪不能調(diào)節(jié)非周期性速度波動(dòng)。

14-4轉(zhuǎn)子不平衡和速度波動(dòng)均會(huì)在運(yùn)動(dòng)副中引起附加動(dòng)壓力，試分析它們的區(qū)別。

解：不平衡在運(yùn)動(dòng)副中引起附加動(dòng)壓力是由于不平衡質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力（外力）引起的；而速度波動(dòng)則是由于速度變化使得構(gòu)件間的相互作用力（內(nèi)力）變化引起的。二者是獨(dú)立的，即勻速運(yùn)動(dòng)的不平衡轉(zhuǎn)子會(huì)產(chǎn)生附加動(dòng)壓力，平衡轉(zhuǎn)子速度波動(dòng)也會(huì)產(chǎn)生附加動(dòng)壓力。14-5什么是速度不均勻系數(shù)？速度不均勻系數(shù)是否越小越好？

解：速度不均勻系數(shù)是速度波動(dòng)的幅度與平均速度之比，速度不均勻系數(shù)越小，要求飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量就越大，結(jié)構(gòu)尺寸和質(zhì)量就越大。故不能片面追求速度的均勻，滿(mǎn)足使用要求即可。

14-6圖示為一鋼制圓盤(pán)，盤(pán)厚b?50mm。在位置Ⅰ處有一直徑??50mm的通孔，位置Ⅱ處有一質(zhì)量m2?0.5kg凸臺(tái)。為了使圓盤(pán)平衡，擬在圓盤(pán)上直徑為r?200mm處打一通孔。試求此通孔的直徑與位置。（鋼的密度??7.8g/cm3）

題14-6圖

解：(mbrb)x??(?52?5?7.8)?100?cos1350?500?200?cos2100??32454.94(mbrb)y??(?52?5?7.8)?100?sin1350?500?200?sin2100??104147.64??

2mbrb?[(mbrb)2?(mr)xbby]12?109087.35，mb?1122 [(mbrb)x?(mbrb)y]2?545.44，rb(?d24?5)?7.8?mb，d?4mb?10?42.mm

5?7.8???b?arctan[(mbrb)y/(mbrb)x]?3600?72.70?287.30

第十五章機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案的擬定

思考題和練習(xí)題

15-1設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案需要考慮哪些基本要求？設(shè)計(jì)的大致步驟如何？

解：基本要求：采用盡可能簡(jiǎn)短的運(yùn)動(dòng)鏈，優(yōu)先選用基本機(jī)構(gòu)，應(yīng)使機(jī)械有較高的機(jī)械效率，合理安排不同類(lèi)型傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的順序，合理分配傳動(dòng)比，保證機(jī)械的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

一般步驟：1擬定機(jī)械的工作原理,2執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)及原動(dòng)機(jī)的選擇，3機(jī)構(gòu)的選型及組合，4機(jī)構(gòu)的尺寸綜合，5方案分析，6方案評(píng)審。

15-2什么叫機(jī)械的工作循環(huán)圖？什么情況下需要畫(huà)工作循環(huán)圖？ 解：工作循環(huán)圖即機(jī)器在一個(gè)工作循環(huán)中各執(zhí)行構(gòu)件運(yùn)動(dòng)配合關(guān)系的圖。對(duì)于有運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)配合要求的執(zhí)行構(gòu)件，在設(shè)計(jì)機(jī)械時(shí)應(yīng)編制出機(jī)械工作循環(huán)圖。

15-3機(jī)構(gòu)的選型一般遵循哪些原則？ 解：機(jī)構(gòu)選型時(shí)，應(yīng)考慮以下一些原則：

（1）所選機(jī)構(gòu)應(yīng)滿(mǎn)足機(jī)器運(yùn)動(dòng)方面的要求。這些要求包括運(yùn)動(dòng)形式的變換、減速或增

速、變速以及運(yùn)動(dòng)精度等。

（2）根據(jù)需要，所選機(jī)構(gòu)應(yīng)具有較好的動(dòng)力性能，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)沖擊、振動(dòng)，具有較高的機(jī)械效率，對(duì)工作負(fù)荷的改變有較好的適應(yīng)能力等。

（3）在滿(mǎn)足運(yùn)動(dòng)及工作要求的前提下，選用盡可能少的構(gòu)件組成簡(jiǎn)短的運(yùn)動(dòng)鏈。這對(duì)于保證運(yùn)動(dòng)精度、提高機(jī)械效率和降低生產(chǎn)成本等都是有利的。

（4）選用機(jī)構(gòu)時(shí)應(yīng)考慮現(xiàn)場(chǎng)條件，要取材方便，加工容易，便于安裝調(diào)試。（5）所選機(jī)構(gòu)在工作中要安全可靠，便于操作、維護(hù)和檢修。15-4機(jī)構(gòu)組合有哪幾種方式？

解：機(jī)構(gòu)的串聯(lián)組合、機(jī)構(gòu)的并聯(lián)組合、機(jī)構(gòu)的封閉組合。