機械設(shè)計基本知識題含答案解析

1、機械設(shè)計基礎(chǔ)課程習(xí)題第1章 機械設(shè)計基礎(chǔ)概論1-1 試舉例說明機器、機構(gòu)和機械有何不同？1-2 試舉例說明何謂零件、部件及標(biāo)準(zhǔn)件？1-3 機械設(shè)計過程通常分為幾個階段？各階段的主要內(nèi)容是什么？1-4 常見的零件失效形式有哪些？1-5 什么是疲勞點蝕？影響疲勞強度的主要因素有哪些？1-6 什么是磨損？分為哪些類型？1-7 什么是零件的工作能力？零件的計算準(zhǔn)則是如何得出的？1-8 選擇零件材料時，應(yīng)考慮那些原則？1-9指出下列材料牌號的含義及主要用途：Q275、40Mn 、40Cr、45、ZG310-570 、QT600 3。第2章 現(xiàn)代設(shè)計方法簡介2-1 簡述三維CAD系統(tǒng)的特點。2-2 試寫出

2、優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型的一般表達式并說明其含義。2-3 簡述求解優(yōu)化問題的數(shù)值迭代法的基本思想。2-4 優(yōu)化設(shè)計的一般過程是什么？2-5 機械設(shè)計中常用的優(yōu)化方法有哪些？2-6 常規(guī)設(shè)計方法與可靠性設(shè)計方法有何不同？2-7 常用的可靠性尺度有那些？2-8 簡述有限元法的基本原理。2-9 機械創(chuàng)新設(shè)計的特點是什么？2-10簡述機械創(chuàng)新設(shè)計與常規(guī)設(shè)計的關(guān)系。第3章 平面機構(gòu)的組成和運動簡圖3-1 舉實例說明零件與構(gòu)件之間的區(qū)別和聯(lián)系。3-2 平面機構(gòu)具有確定運動的條件是什么？3-3 運動副分為哪幾類？它在機構(gòu)中起何作用？3-4 計算自由度時需注意那些事項？3-5 機構(gòu)運動簡圖有何用途？怎樣繪制機構(gòu)運動簡

3、圖？3-6 繪制圖示提升式水泵機構(gòu)的運動簡圖，并計算機構(gòu)的 自由度。3-7 試?yán)L制圖示縫紉機引線機構(gòu)的運動簡圖，并計算機構(gòu)的自由度。3-8 試?yán)L制圖示沖床刀架機構(gòu)的運動簡圖，并計算機構(gòu)的自由度。3-9 試判斷圖a、b、c所示各構(gòu)件系統(tǒng)是否為機構(gòu)。若是，判定它們的運動是否確定（圖中標(biāo)有箭 頭的構(gòu)件為原動件）。3-10 計算圖a、b、c、d、e、f所示各機構(gòu)的自由度，如有復(fù)合校鏈、局部自由度、或虛約束請指出。并判定它們的運動是否確定（圖中標(biāo)有箭頭的構(gòu)件為原動件）（e）壓縮匯引行（0搐水機祖杓第t3 0他舛期合泰境第4章平面連桿機構(gòu)4-1四桿機構(gòu)的急回特性是何含義？什么條件下機構(gòu)才具有急回特性？4-

4、2 什么是四桿機構(gòu)的死點？試舉出幾個利用和克服死點的實例。4-3 試述壓力角的概念，并分析它對機構(gòu)的工作性能有什么影響？4-4 舉例說明較鏈四桿機構(gòu)的三種演化方法。4-5 如圖所示，已知 AD =250 mm ; BC =265 mm ; CD =110 mm ; AB = 60 mm ,且是主動件 試確定：(1)該校鏈四桿機構(gòu)的類型；該機構(gòu)的行程速比系數(shù) Ko4-6 分析圖示偏置曲柄滑塊機構(gòu)有曲柄的條件。當(dāng)取滑塊為主動件時，試確定機構(gòu)的死點位置。題圖4-5段整四桿機構(gòu)HS0 i-6曲柄存在案件分析4-7 如圖所示，已知錢鏈四桿機構(gòu)各桿長度，試問：(1)是錢鏈四桿機構(gòu)中的哪種基本機構(gòu)；若AB是

5、原動件，在圖中畫出此機構(gòu)最小傳動角出現(xiàn)的位置； 若以AB為原動件，該機構(gòu)有無急回特性，為什么？4-8 試設(shè)計一腳踏軋棉機的曲柄搖桿機構(gòu)。如圖所示，要求踏板機構(gòu)CD在水平位置上下各擺 10且CD的長度500 mm , AD的長度是1000 mm 。試用圖解法求曲柄 AB和連桿BC的長度?腥圖4-片軋中機曲柄播杼機構(gòu)期圖4 9偏置曲柄符塊機構(gòu)4-9 試用圖解法設(shè)計一自動上料機所用的偏置曲柄滑塊機構(gòu)，如圖所示。要求曲柄主動時，行程速比系數(shù)K = 1.4 ,被推運的工件的長度l = 40 mm ,初選偏距e = 20 mm ，工作行程最大壓力角為 a max = 45 ° 滑塊的行程H應(yīng)比工

6、件的長度略大些，以保證料斗上的工件能順利下落。4-10 試用圖解法設(shè)計一擺動導(dǎo)桿機構(gòu)，已知機架長度為50 mm ,行程速比系數(shù)K =2,求曲柄的長4-11試用圖解法設(shè)計曲柄搖桿機構(gòu)ABCDo已知搖桿CD長度是75mm ,行程速比系數(shù) K =1.5 ,機架AD長度為100 mm。搖桿的一個極限位置與機架間的夾角/CDA = 45 °。4-12已知某操縱裝置采用圖示較鏈四桿機構(gòu)，要求兩連架桿的對應(yīng)位置為5=45 ° ,妨=50 ° ;必=80 ° ,。2 =70 ° ;（|）3= 120 ° , 3=110 ; 試用解析法確定各桿的長度。

7、越圖簫析法設(shè)計皎鏈四桿機構(gòu)第5章凸輪機構(gòu)5-1凸輪機構(gòu)常用的四種從動件運動規(guī)律中，哪種運動規(guī)律有剛性沖擊？哪種運動規(guī)律有柔性沖擊？哪種運動規(guī)律沒有沖擊？5-2 在圖示偏置直動從動件盤形凸輪機構(gòu)中，已知AB段為凸輪推程廓線，試在圖上標(biāo)出推程運動角&。5-3 已知從動件升程 h=30mm, 6 t =150 o, 6 s = 30 o , Sh =120 o, 6 s' = 60 o ,從動件在推程作 簡諧運動，在回程作等加速等減速運動，試用作圖法或公式計算繪出其運動線圖S2t、V2t和a2t。5-4 設(shè)計圖示偏置直動從動件盤形凸輪。已知凸輪以等角速度 31順時針方向回轉(zhuǎn)，偏距e=

8、10 mm凸輪基圓半徑r0 = 60 mm ,滾子半徑rT =10 mm ,從動件的升程及運動規(guī)律與題5-2相同，試用圖解法繪出凸輪的輪廓并校核推程壓力角。EMS 5-25-5 已知條件同題5-4 ,試用解析法通過計算機輔助設(shè)計求凸輪理論輪廓和實際輪廓上各點的坐標(biāo)值（每隔10o計算一點），推程壓力角的最大值a max,并打印凸輪輪廓。5-6 在圖示自動車床控制刀架移動的滾子擺動從動件凸輪機構(gòu)中，已知 l oa = 60 mm , l ab =36 mm , r0 = 35 mm , rT= 8 mm。從動件的運動規(guī)律如下：當(dāng)凸輪以角速度31逆時針方向回轉(zhuǎn)1500時，從動件以簡諧運動向上擺15o

9、；當(dāng)凸輪自1500轉(zhuǎn)到180 0時，從動件停止不動；當(dāng)凸輪自 180 0轉(zhuǎn)到3000時，從動件以簡諧運動擺回原處；當(dāng) 凸輪自300 0轉(zhuǎn)到360 0時，從動件又停止不動。試?yán)L制凸輪輪廓。5-7 試設(shè)計一平底直動從動件盤形凸輪機構(gòu)。已知凸輪以等角速度31逆時針方向回轉(zhuǎn)，凸輪的基圓半徑 r0 = 40 mm ,從動件升程 h =20 mm , 6t =120 0, 6s = 30 0, 6h = 120 0, 6s'= 90 0,從動件在 推程和回程均作簡諧運動。試?yán)L出凸輪的輪廓。5-8 用作圖法求圖示中各凸輪從圖示位置轉(zhuǎn)過45 0后機構(gòu)的壓力角a,并在圖上標(biāo)注出來。第6章齒輪機構(gòu)6-1漸

10、開線齒輪上哪一圓的壓力角為標(biāo)準(zhǔn)值？哪一圓的壓力角最??？ 一般所說壓力角是指哪個圓上的壓力角，壓力角取 50?會有何問題？6-2 現(xiàn)有 4 個標(biāo)準(zhǔn)齒輪： m 1 = 4 mm , z 1 = 25 , m 2 = 4 mm , z 2 = 50 , m 3 = 3 mm , z 3 = 60 ; m 4 = 2.5 mm , Z4 = 40 ;試問：(1)哪些齒輪的漸開線形狀相同？ 哪些齒輪可以配對正確嚙合？ 哪些齒輪可用同一把滾刀切制？6-3 斜齒輪和錐齒輪的當(dāng)量齒輪以及當(dāng)量齒數(shù)是如何定義的，其意義何在？6-4 漸開線變位齒輪和標(biāo)準(zhǔn)齒輪相比較，哪些參數(shù)和尺寸發(fā)生了改變？哪些未發(fā)生改變？6-5

11、試述所學(xué)各種齒輪機構(gòu)的一對齒輪的正確嚙合條件。6-6蝸桿機構(gòu)的傳動比如何計算？能否用分度圓直徑之比表示其傳動比？為什么？6-7為何要引入蝸桿直徑系數(shù)q ?6-8 有一對外嚙合正常齒標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪機構(gòu)，已知： m = 2.5 mm , a = 112.5 mm , i = 2.6。試 計算這對齒輪的分度圓直徑、齒頂圓直徑、齒根圓直徑；齒頂高、齒根高、全齒高、頂隙和公法線長度和 分度圓弦齒厚。6-9 一對外嚙合的標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的小齒輪丟失，現(xiàn)測得大齒輪：z2 = 52 , da2 = 135 mm , m =2.5 mm , a = 112.5 mm。試確定這對齒輪的齒制以及小齒輪的齒數(shù)和齒頂

12、圓直徑，以便配制。6-10標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪機構(gòu)中的一對齒輪，已知模數(shù) m n = 2 mm , a = 20 ? , z 1 =20, z2 =40,若安裝中心距a = 61 mm ,試問(1)這對齒輪是否屬于標(biāo)準(zhǔn)安裝？此時，節(jié)圓半徑與分度圓半徑、嚙合角與壓力角是否相等？6-11用齒條插刀切制一直齒圓柱齒輪。已知被加工齒輪輪坯的角速度3 1 = 5 rad/s ,刀具的移動速度為0.375 m/s ,刀具的模數(shù) m = 10 mm ,壓力角a =20?,試問:（1）被加工齒輪的齒數(shù) z 1 = ?如果齒條的中線距離齒輪坯中心為77 mm ,則被加工齒輪的分度圓齒厚是多大？6-12 一對正常齒制

13、的外嚙合標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪z 1 = 33 , z 2 = 66 , m = 5 mm 。試問：（1）若標(biāo)準(zhǔn)中心距a= 250 mm ,試求螺旋角0、分度圓直徑d和齒頂圓直徑da；若不改變模數(shù)和齒數(shù)，能否將這對齒輪裝在中心距為255 mm的兩平行軸上。6-13 已知一對正常齒制漸開線標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪a = 250 mm , Z1 = 23 , z 2 = 98 , m n = 4 mm ,試計算其螺旋角、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。6-14 已知一對正常齒制等頂隙收縮的漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓錐齒輪，軸交角2 = 90? Z1 = 17*2=43,m = 3 mm

14、 ,試求兩輪的分度圓錐角、分度圓直徑、齒頂圓直徑、齒根圓直徑、錐頂距、齒頂角、齒根角、 頂錐角、根錐角和當(dāng)量齒數(shù)。6-15 已知蝸桿機構(gòu)的參數(shù)如下：蝸桿頭數(shù)z 1 =2 ,蝸桿直徑系數(shù)q =8 ,蝸輪齒數(shù)z 2 = 46 ,模數(shù)m =8mm 0試計算該蝸桿機構(gòu)的傳動比i、中心距a及蝸桿和蝸輪的主要尺寸。第7章間歇運動機構(gòu)7-1試比較棘輪機構(gòu)、槽輪機構(gòu)、不完全齒輪機構(gòu)及凸輪間歇運動機構(gòu)的特點和用途。7-2 槽輪機構(gòu)的運動特性系數(shù)t= 0.4表示什么意義？為什么運動特性系數(shù)必須大于零而小于1?五個槽的單銷槽輪機構(gòu)的運動特性系數(shù)偌于多少？7-3 已知槽輪的槽數(shù)z=6 ,撥盤的圓銷數(shù) K=1 ,轉(zhuǎn)速n

15、= 60 r/min ,求槽輪的運動時間t d和靜止時 間t j。7-4 設(shè)計一槽輪機構(gòu)，要求槽輪機構(gòu)的運動時間等于停歇時間，試選擇槽輪的槽數(shù)和撥盤的圓銷數(shù)。7-5 在六角車床上六角刀架轉(zhuǎn)位用的槽輪機構(gòu)中，已知槽數(shù)z=6 ,槽輪的靜止時間tj=5/6 s，槽輪的運動時間td=2 s ,求槽輪機構(gòu)的運動系數(shù) t及所需的圓銷數(shù) Ko第8章聯(lián) 接8-1 試比較普通螺紋、梯形螺紋和鋸齒形螺紋的特點，各舉一例說明它們 的應(yīng)用。8-2 螺紋的自鎖性和效率各與哪些因素有關(guān)？8-3 試計算普通螺紋 M20、M20 X1.5的螺紋升角；并說明在靜載荷下這 兩種螺紋能否自鎖（已知摩擦因數(shù)f= 0.10.15）。8

16、-4 將承受軸向變載荷的聯(lián)接螺栓的光桿部分的直徑縮小，有什么好處？8-5 如圖所示三塊板用4個M10螺栓固定，若螺栓的性能等級為 4.6,裝 配時控制預(yù)緊力，接合面間的摩擦因數(shù)f = 0.15 ,求其允許的最大橫向拉力F。8-6 如圖所示為一拉桿螺紋聯(lián)接，已知拉桿上的拉力F為50000 N，載荷踮陰fi 6穩(wěn)定，拉桿材料為 Q235鋼（對照螺栓的性能等級為4.6）,試設(shè)計此聯(lián)接。8-7一凸緣聯(lián)軸器，允許傳遞的最大轉(zhuǎn)矩T為1500 N?m （靜載荷），材料為HT250。半聯(lián)軸器用4個M16較制孔螺栓聯(lián)接成一體，螺栓的性能等級為4.8,試選取合適的螺栓長度，并校核其剪切和擠壓強度。如果改為M16的

17、普通螺栓聯(lián)接，已知螺栓的性能等級為 4.8,接合面的摩擦因數(shù)為 0.15 ,安裝時不控制預(yù)緊力，試確定螺栓數(shù)。8-8 圖8-23所示為一汽缸，缸蓋和缸體用螺栓聯(lián)接。已知汽缸內(nèi)氣體壓力p最大為2.5 MPa ,缸蓋和缸體均為鋼制，汽缸內(nèi)徑 D= 180 mm o為了保證密封性要求，螺栓間距不得大于4.5d （d為螺紋大徑），試設(shè)計此聯(lián)接并確定螺栓分布圓直徑。8-9 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Qo=15000 N ,軸向工彳載荷 Qe=10000 N ,求螺栓所受的 總拉力和被聯(lián)接件間的殘余預(yù)緊力。8-10試為題8-7中的聯(lián)軸器選擇平鍵并校核平鍵聯(lián)接的強度。第

18、9章螺旋傳動40 kN ,最大舉起高9-1 試確定圖9-1a所示的千斤頂?shù)穆輻U和螺母的主要尺寸。已知起重量最大為 度450 mm，螺桿用45鋼，螺母用鑄鐵。（注意：需要校核螺桿穩(wěn)定性和自鎖性）第10章齒輪傳動10-1 齒輪傳動的主要失效形式有那些？設(shè)計準(zhǔn)則如何？10-2 齒寬系數(shù)的大小對齒輪傳動有何影響？模數(shù)和齒數(shù)對齒輪傳動有何影響？設(shè)計時應(yīng)如何 選??？10-3 齒形系數(shù) Yf與哪些因素有關(guān)？兩個直齒圓柱齒輪的模數(shù)和齒數(shù)分別為m1=20 mm,zi=20 ; m2=2 mm , Z2=20 ,其齒形系數(shù)是否相等？10-4 根據(jù)蝸桿傳動的失效特點，設(shè)計時應(yīng)如何選擇蝸桿副材料？10-5 蝸桿傳動為

19、什么要進行熱平衡計算？10-6 有一直齒圓柱齒輪傳動，原設(shè)計傳遞功率P,主動軸轉(zhuǎn)速n 1。若其他條件不變，輪齒的工作應(yīng)力也不變，當(dāng)主動軸轉(zhuǎn)速提高一倍，即n 1 '= 2 n 1時，該齒輪傳動能傳遞的功率P'為若干？10-7 有一直齒圓柱齒輪傳動，允許傳遞功率 P,若通過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（TH2、 bH1各提高30%,試問此傳動在不改變工作條件及其他設(shè)計參數(shù)的 情況下，抗疲勞點蝕允許傳遞的扭矩和允許傳遞的功率可提高百分之幾？解：有一直齒圓柱齒輪傳動，允許傳遞功率 P,若通過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bH2、o

20、H1各提高30%。試問此傳動在不改變工作條件及其他設(shè)計參數(shù)的情 況下，抗疲勞點蝕允許傳遞的扭矩和允許傳遞的功率可提高百分之幾？解由公式設(shè)提高后的轉(zhuǎn)矩和許用應(yīng)力分別為T1'、制251,697；當(dāng)轉(zhuǎn)速不變時，轉(zhuǎn)矩和功率可提高69% o10-8 單級閉式直齒圓柱齒輪傳動，小齒輪的材料為45鋼調(diào)質(zhì)，大齒輪材料為 ZG310-570 正火，P= 4 kW , ni=720 r/min , m =4 mm , z 1=25 , z 2 =73 , b 1=84 mm , b 2 =78 mm ,單向 傳動，載荷有中等沖擊，用電動機驅(qū)動，試問這對齒輪傳動能否滿足強度要求而安全工作。解：軟齒面閉式齒輪

21、傳動應(yīng)分別驗算其接觸強度和彎曲強度。(1)許用應(yīng)力查教材表11-1小齒輪45鋼調(diào)質(zhì)硬度：210230HBs 取220HBS ;大齒輪 ZG270-500 正火 硬度：140 170HBs ,取 155HBS 。查教材圖11-7知dHlim1=560MPa, aHlim2=335MPa查教材圖11-10#lim1=180MPa ,#lim1=130MPa查教材表11-4取SH=1.1, SF=1.4故："J = - 01.1(2)驗算接觸強度，驗算公式為:其中：小齒輪轉(zhuǎn)矩查教材表11-3得，載荷系數(shù)K=1.3齒寬 b=b2=78mm中心距a= Ljk(芍+弓=： at 4x(25+7J

22、) = 196 bbh齒數(shù)比 u=z2/z1=73/25=2.9271x1 弱1S1則：bH< oH1 , bH<bH2,能滿足接觸強度(3)驗算彎曲強度，驗算公式:其中：查教材圖11-9得，齒形系數(shù):YF1 =2.72, YF2 =2.26則：=12Unr<fnJ2j = k門>=12"益=1皿工業(yè)ml滿足彎曲強度10-9 已知閉式直齒圓柱齒輪傳動的傳動比i= 4.6, n 1=730 r/min , P=30 kW，長期雙向轉(zhuǎn)動，載荷有中等沖擊，要求結(jié)構(gòu)緊湊。且zi=27 ,大小齒輪都用40Cr表面淬火，試計算此單級齒輪傳動的強度。解：硬齒面閉式齒輪傳動的

23、主要失效形式是折斷，設(shè)計方法是按彎曲強度設(shè)計，并驗算其齒面接觸強 度。(1)許用彎曲應(yīng)力查教材表11-1，大小齒輪材料 40Cr表面淬火硬度：5256HRC ,取54HRC。查教材圖11-10 得(rFlim=320MPa,查材料圖 11-7 得 dHlim=1220MPa。查教材表 11-4 SF=1.6 , SH=1.2 ,因齒輪傳動是雙向工作，彎曲應(yīng)力為對稱循環(huán)，應(yīng)將極限值乘 70% o故(2)按彎曲強度設(shè)計，設(shè)計公式:其中：小齒輪轉(zhuǎn)矩B111r =5_55xioi =9J5jdOB)t-=3g(M«JV-»BRJn,砌查教材表11-3得，載荷系數(shù) K=1.3取齒寬系

24、數(shù)a=0.4齒數(shù) z2=iz1=4.6 X27=124.2,取 z2=124齒數(shù)比u=z2/z1=124/27=4.59應(yīng)將齒形系數(shù)較大值代入公式，而齒形系數(shù)值與齒數(shù)成反比,將小齒輪的齒形系數(shù)代入設(shè)計公式，查教材圖11-9得，齒形系數(shù)YF1=2.67因此3 >_ 1r 初 13就的16他2£7"->>±lWk,l=0xC4-SH 1)«27 ?=140 =取模數(shù)m=3mm(3)驗算接觸強度，驗算公式:其中：中心距齒寬取 b=90mm滿足接觸強度10-10 說明下列幾種情況下應(yīng)采用的是斜齒輪的齒數(shù)還是當(dāng)量齒數(shù)：(1)計算斜齒圓柱齒輪傳動的

25、角速比；用成型法切制斜齒輪時選盤形銃刀；計算斜齒輪的分度圓直徑；齒根彎曲強度計算時查取齒形系數(shù)。解 斜齒圓柱齒輪的齒數(shù) z與其當(dāng)量齒數(shù)zv之間的關(guān)系：釬品(1)計算傳動的角速比用齒數(shù)。(2)用成型法切制斜齒輪時用當(dāng)量齒數(shù)選盤形銃刀刀號。(3)計算斜齒輪分度圓直徑用齒數(shù)。(4)計算彎曲強度時用當(dāng)量齒數(shù)查取齒形系數(shù)。10-11兩對齒輪分別為： mn=5 mm , zi=40 , Z2=158 , B=8o06'34 Wi n=10 , z 1=20 ,z 2=79 , B= 8o06 '34，其他條件(如材料、硬度、齒寬、轉(zhuǎn)數(shù)等)均為主動輪與主動輪，從動輪與 從動輪對應(yīng)相等。試問：

26、(1)兩對齒輪的接觸疲勞強度是否相等？彎曲疲勞強度是否相等？ 若傳動速度低，短時超載大，用哪一對合適？若傳動速度高，用哪一對合適？10-12 斜齒圓柱齒輪傳動的轉(zhuǎn)動方向及螺旋線方向如圖a所示，試分別在圖b和圖c中畫出輪1為主動時和輪2為主動時軸向力Fa1及Fa2的方向解見題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 手定則判斷其軸向力；當(dāng)齒輪2為主動時按右手定則判斷其軸向力為主動時按左'口 I10-13 某兩級斜齒圓柱齒輪減速器，傳遞功率P= 40 kW ,電機驅(qū)動，雙向轉(zhuǎn)動，載荷平穩(wěn)，高速級轉(zhuǎn)速 n 1=1470 r/min ,齒數(shù)z1=19 , z 2=63

27、 ,模數(shù) mn=3 mm ,螺旋角 由18 o53'18",齒寬 b 1 =60 mm , b 2=55 mm ,小齒輪材料為 20CrMnTi滲碳淬火，大齒輪材料為 20Cr滲碳淬火，試 校核此高速級齒輪傳動的強度。解軟齒面閉式齒輪傳動應(yīng)分別校核其接觸強度和彎曲強度。(1)許用應(yīng)力查教材表11-1小齒輪40MnB 調(diào)質(zhì)硬度：240280HBs 取260HBs ;大齒輪35SiMn 調(diào)質(zhì)硬 度：200 260HBs ,取 230HBS 。查教材圖11-7 :dHlim=690 MPa,dHlim=660 MPa;查教材圖11-10 : #lim1=240 MPa, #lim2

28、=230 MPa 查教材表 11-4 取 SH=1.1 , SF=1.4故:g=竺=600 Affh15.1.1% 吆“_7 "吧 k。，工 1201ffh 與IjI230 x07xO.7 = 115Aff*cr(2)驗算接觸強度，其校核公式:其中：小齒輪轉(zhuǎn)矩pjyJI = 9-55x10- S = 9J5)clO> >c=L = 1.43 立 1nt3%1470載荷系數(shù)K=1.1查教材表11-3得齒寬 b=b2=80 mm中心距齒數(shù)比u=z2/z1=107/21=5.1則：FL MS再運至年巴布"中FUffir T lo£mr滿足接觸強度。(3)驗算

29、彎曲強度，校核公式:<KJ小齒輪當(dāng)量齒數(shù)21cofl 府場”¥=23.72大齒輪當(dāng)量齒數(shù)1C7商g cot6iy= 120:52查教材圖11-9得齒形系數(shù) YF1=2.77 、 YF2=2.18asfl _ 21卜1監(jiān)曰0匕77工0喇5t9021-553MPfl<krtT1 IfF = ",守=玨3 嗡引j 滿足彎曲強度。10-14 已知單級閉式斜齒圓柱齒輪傳動， P=10 kW , ni=1210 r/min , i =4.3 向傳動，載荷有中等沖擊，設(shè)小齒輪用 45MnB調(diào)質(zhì)，大齒輪用 45鋼調(diào)質(zhì)，Z1=21 齒輪傳動。解 軟齒面閉式齒輪傳動應(yīng)按接觸強度設(shè)計

30、，然后驗算其彎曲強度： (1)許用應(yīng)力查教材表11-1小齒輪40MnB 調(diào)質(zhì)硬度：240280HBs 取260HBs ;大齒輪 210 230HBs ,取 220HBS 。查教材圖11-7 :dHlim=690 MPa,dHlim=555 MPa;查教材圖11-10 :#lim1=240 MPa, #lim2=180 MPa ;查教材表 11-4 取 SH=1.1 , SF=1.4 , 故：,電機驅(qū)動，雙,試計算此單級45鋼調(diào)質(zhì)硬度:(2)按接觸強度設(shè)計，其設(shè)計公式:其中：小齒輪轉(zhuǎn)矩pin3%1210查教材表11-3得 載荷系數(shù) K=1.3 ,齒寬系數(shù)，取a=0.3 中心距齒數(shù)比u=i=4.3

31、將許用應(yīng)力較小者#=由2=505 MPa代入設(shè)計公式，則:一瞰離堤取中心距a=170 mm初選螺旋角0=14 °大齒輪齒數(shù)z2=iz1=4.3 X21=90.3,取 z2=90齒數(shù)比：u=z2/z1=90/21=4.29模數(shù)=2.97取 mn=3 mm螺旋角B= «=eas_- = Kxns =IPWla2xlTO(3)驗算其彎曲強度，校核公式：小齒輪當(dāng)量齒數(shù)z = 駕= 甩2235大齒輪當(dāng)量齒數(shù)均90m '' qg co?h叼a，查教材圖11-9得齒形系數(shù) YF1=2.82, YF2=2.22b=aa=0.3 X170=51 mmcm" 2x13

32、x710* H tgjxnall啥:n =滿足彎曲強度。10-15 斜齒圓柱齒輪減速器的已知條件如圖所示，試問：(1)低速級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；低速級螺旋角斷取多大值才能使中間軸上兩個軸向力相互抵消。解(1)要使中間軸上兩齒輪的軸向力方向相反，則低速級斜齒輪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： mn2=3 mm 、z2=52 、02=15 °、mn3=5 mm 、z3=17分度圓直徑d=mnz/cos 0軸向力要使軸向力互相抵消，則：Fa2=Fa310-16 一對閉式直齒圓

33、錐齒輪傳動，已知 2= Si +/=900, i= 2.7, zi=16 , P =7.5 kW , ni = 840 r/min ,用電動機驅(qū)動，單向轉(zhuǎn)動，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40Cr表面淬火，試計算此傳動。解硬齒面閉式齒輪傳動應(yīng)按彎曲強度設(shè)計，然后驗算其接觸強度。(1)許用應(yīng)力查教材表11-1齒輪40Cr表面淬火硬度：5256HRC 取54HRC查教材圖11-7 :dHlim=1220 MPa查教材圖11-10#lim=320 MPa查教材表 11-4 取 SH=1.2 , SF=1.6故：% 口巴厘=吧N10 7皿力0r 1-62)按彎曲強度設(shè)計，其設(shè)計公

34、式:其中：小齒輪轉(zhuǎn)矩r =5_55xlO, £= 9j»xlo*jdrN_一3%IW查教材表11-3得 載荷系數(shù) K=1.3,齒寬系數(shù)，取R=0.3大齒輪齒數(shù)z2=iz1=2.7 X1.6=43.2取 z2=43齒數(shù)比：u=z2/z1=43/16=2.69分度圓錐角L69=20.41另2D.41q-陽國”小齒輪當(dāng)量齒數(shù)15= 17.1大齒輪當(dāng)量齒數(shù)43皿初卻1253查教材圖11-9得、齒形系數(shù) YF1=3.08, YF2=2,18則平均模數(shù):大端模數(shù)工旦 !-0x03取 me=4 mm3_51rer(3)校核其接觸強度，驗算公式:其中：分度圓直徑d1=m eZ1=4 X16

35、=64 mmd2=m eZ2=4 X43=172 mm錐距4=周停)=J停j+G?)川""齒寬 b=巾 RRe=0.3 X91.8=27.5 mm取 b=28 mma _ ，曬 /口加NT _335底石而而翁?！?4.-Q5& V''«9L*-Q*2>V如則:=tDO0>Y 眄J滿足接觸強度10-17已知直齒圓錐-斜齒圓柱齒輪減速器布置如圖。錐齒輪 m =5 mm , b =50 mm , zi=25 ,Z2=60 ;斜齒輪mn =6 mm , zi=21 , Z2=84。欲使軸口上的軸向力在軸承上的作用完全抵消，求斜 齒輪3的

36、螺旋角役的大小和旋向。解(1 )圓錐齒輪2的相關(guān)參數(shù)分度圓直徑d2=mez2=5 X60=300 mm分度圓錐角S2=arctanz2/z1=arctan60/25=67.38平均直徑軸向力&am, p;nb, sp;(2)斜齒輪3相關(guān)參數(shù)分度圓直徑4 _ g _6x21 _ 126 &nb, sp;': 小力.城軸向力心苧即工需小(3)相互關(guān)系因 Fa2=Fa3 得:136 汽妒T可跖(4)由題圖11.5可知，圓錐齒輪2的軸向力Fa2指向大端，方向向下； 斜齒輪3的軸向力Fa3方向指向上，轉(zhuǎn)動方向與錐齒輪 2同向，箭頭指向右。齒輪 3又是主動齒輪，根據(jù)左右手定則判斷，

37、蝸輪齒數(shù)z 2=50，傳動的嚙合效率Y = 0.75 o試確定:(1)蝸輪的轉(zhuǎn)向； 蝸桿與蝸輪上作用力的大小和方向。-I-*n WtMl* 力 41/-| |ZJI Ii 卜題圖10-15題圖】0 7710-19如圖所示為蝸桿傳動和圓錐齒輪傳動組合。已知輸出軸上的錐齒輪Z4的轉(zhuǎn)向n4o欲使中間軸上的軸向力能部分抵消，試確定：(1)蝸桿傳動的螺旋線方向和蝸桿的轉(zhuǎn)向；(2)在圖中標(biāo)出各輪軸向力的方向。疆圖1 0一 18題及10-1910-20 試設(shè)計一蝸桿傳動。已知電動機功率 P 1=7 kW ,轉(zhuǎn)速n 1 =1440 r/min ,蝸輪軸轉(zhuǎn)速 為n 2 = 80 r/min ,載荷平穩(wěn)，單向傳動

38、。蝸輪材料選錫青銅 ZCuSn10P1 ,砂型；蝸桿選用 40Cr , 表面淬火。10-21某蝸桿減速器輸入功率 Pi=3 kW , zi=2 ,箱體散熱面積為1 m2,通風(fēng)條件較好，室溫20 C,試驗算油溫是否滿足使用要求。第11章輪系11-1 在圖示的輪系中， 已知 z 1=15 , z 2=25 , Z2 =15 , Z3=30 , z 3 =15 , Z4=30 , Z4=2 , Z5=60 , Z5 =20 ( m = 4 mm),若n 1=500 r/min ,求齒條6線速度v的大小和方向。鬢圖11-1題國11-2圖示為一滾齒機工作臺的傳動系統(tǒng)，已知各輪齒數(shù)為z 1=15 ,Z2=

39、28,Z3=15 , Z4=35 ,Z8=1 ,z 9 =40 ; A為單線滾刀ZA=1 , B為被切輪坯?，F(xiàn)欲加工 64個齒的齒輪，求傳動比i 57 o11-3 圖示輪系中，各輪齒數(shù)為Z1= Z2= Z3 =Z4=20 , Z3= Z5 =60 ,模數(shù)均為 m =2 mm ,求(1)傳動比i15 ；(2)齒輪1、2及齒輪2、3的中心距a 12 , a 23。11-4 圖示輪系中，蝸桿 1是單線右旋，轉(zhuǎn)速 n 1 =1000 r/min , Z2=50 , z 2 = z 3 =20 , z 4=60 , 求輸出軸轉(zhuǎn)速n ho題圖11-411-5 在圖示馬鈴薯挖掘機構(gòu)中，齒輪 4固定不動，挖叉

40、固連在齒輪 3上。挖薯時，十字架1回轉(zhuǎn),挖叉始終保持一定的方向，齒輪1、2、3的齒數(shù)分別為Z1、Z2、Z3,問各輪齒數(shù)有何關(guān)系？11-6 圖示輪系中，已知 zi=22 , z 3=88 , z 3 = z 50試求傳動比 "5。勒圖11-5題圖11-7 在圖示行星齒輪減速器中，已知 z 1= Z2=17 , Z3 =51 0當(dāng)手柄轉(zhuǎn)過90?時，轉(zhuǎn)盤H轉(zhuǎn)過多少度？11-8 在圖示圓錐齒輪組成的行星輪系中，已知各輪齒數(shù)z 1= 20 , z 2= 30 , Z2，= 50 , z 3 = 80 ,輪1的轉(zhuǎn)速n 1=50 r/min ,試求n h的大小和方向。愿用 11一7H-811-9

41、求圖示輪系的傳動比 i 14。已知 z 1= Z 2 =25 , z 2 = z 3=20 , z H =100 , z 4 =20 11-10 已知 z1=17 , z2 =20 , z 3=85 , z4 =18 , z5=24 , ze =21 , z7 =63 ,求： (1)當(dāng) n 1=10001 r/min , n 4=10000 r/min 時，np = ? 當(dāng) n 1 = n 4 時，np= ? 當(dāng) n 1=10000 r/min , n4=10001 r/min 時，np= ?11-11在圖示輪系中，已知 z 1= z4=40 , z 2 = z5 =30 , z3 = ze

42、=100 ,求 i 1h。11-12圖示輪系中，已知 z 1= z 3=16 , z2 =32 , z 4=80 , z 5 =42 , ze =z 7 =14 , z 8 =46 ,求 i 18題圖11TL題圖第12章帶傳動12-1為什么在帶傳動中彈性滑動不可避免？12-2 V帶傳動的最大有效拉力 Fec與哪些因素有關(guān)？12-3 簡述造成帶傳動傳動比不能保持恒定的原因。12-4 有一帶式輸送裝置，其異步電動機和齒輪減速器之間用普通V帶傳動，電動機功率P= 8 kW,轉(zhuǎn)速n1 = 960 r/min ,減速器輸入軸的轉(zhuǎn)速 n2 = 360 r/min ,允許誤差為± 5% ,運輸裝置

43、工作時有輕度 沖擊，兩班制工作，試設(shè)計此帶傳動。12-5 一普通V帶傳動，帶的型號為 B型，傳遞的功率 P= 9 kW ,帶速v= 11 m/s ,帶與帶輪間的 摩擦因數(shù)f=0.3,帶在小輪上的包角 “1=170 ° o試求：（1）傳遞的圓周力；（2）緊邊、松邊拉力；（3）離心 力在帶中引起的拉力；（4）所需的初拉力；（5）壓軸力。12-6 計算習(xí)題12-5的帶傳動中的各種應(yīng)力以及最大應(yīng)力。第13章鏈傳動13-1 鏈傳動有那些特點，適用那些場合？13-2鏈傳動中小鏈輪齒數(shù) Z1不能過少，大鏈輪齒數(shù) Z2不能過多，其原因是什么？13-3分析鏈傳動工作時動載荷的大小與那些因素有關(guān)。13-

44、4 用P=5.5 kW , n1=1450 r/min的電動機，通過鏈傳動驅(qū)動一液體攪拌機，載荷平穩(wěn)，傳動比i =3 ,試設(shè)計此鏈傳動。13-5 選擇并驗算一輸送裝置用的傳動鏈。已知鏈傳動傳遞的功率P=7.5 kW ,主動鏈輪的轉(zhuǎn)速n1=960 r/min ，傳動比i =3.2 ,工作情況系數(shù) Ka=1.5 ,中心距a<650 mm （可以調(diào)節(jié)）。第14章軸14-1軸按承載性質(zhì)的不同可分為哪三種？14-2 軸最常用的材料是什么？如果優(yōu)質(zhì)碳素鋼的軸剛度不足，改用合金鋼能否解決問題？14-3 零件在軸上軸向固定的常見方法有哪些？各有何特點？14-4 圖中I、口、W、IV軸是心軸、轉(zhuǎn)軸、還是傳

45、動軸？14-5 已知一傳動軸傳遞的功率為37 kW ,轉(zhuǎn)速n = 900 r/min ,如果軸上的扭切應(yīng)力不許超過40MPa ,試求該軸的直徑？14-6 已知一傳動軸直徑 d = 32 mm ,轉(zhuǎn)速 n = 1725 r/min ,如果軸上的扭切應(yīng)力不許超過50MPa，問該軸能傳遞多大功率？14-7 圖示的轉(zhuǎn)軸，直徑 d = 70 mm , a = 320 mm ，傳遞的轉(zhuǎn)矩 T = 2350 N ?m , F = 9200 N 。若軸的許用彎曲應(yīng)力db = 80 MPa ，求長度x的大小。闞圖 147ISffi U-714-8 已知一單級直齒圓柱齒輪減速器， 用電動機直接拖動，電動機功率P

46、= 22 kW ,轉(zhuǎn)速n1 = 1470 r/min ,齒輪的模數(shù) m = 4 mm ,齒數(shù)z 1 = 18, z 2 = 82 ,若支承間跨距 l = 180 mm （齒輪位于跨距中 央），軸的材料用45號鋼調(diào)質(zhì)，試計算輸出軸危險截面處的直徑 do14-9 圖示二級圓柱齒輪減速器。已知高速級傳動比i12 =2.5 ，低速級傳動比i34 = 4。若不計輪齒嚙合及軸承摩擦的功率損失，試計算三根軸傳遞轉(zhuǎn)矩之比，并按扭轉(zhuǎn)強度估算三根軸的軸徑之比。14-10設(shè)計圖示直齒圓柱齒輪減速器的輸出軸。已知該軸傳遞的功率 P=11 kW，轉(zhuǎn)速n=225 r/min :從動齒輪的齒數(shù)Z2 =72 ,模數(shù)m=4 m

47、m,輪轂寬度lh=70 mm,選用直徑系列為2的深溝球軸承，兩軸承中心間距離為 130 mm 。題圖 14 - 914-1014-11一鋼制等直徑直軸，只傳遞轉(zhuǎn)矩 T= 4000 N ?n,許用切應(yīng)力=50 MPa。長度為1800mm ,要求軸每米長的扭轉(zhuǎn)角 4不超過0.5?。試求該軸的直徑。14-12 與直徑75 mm 實心軸等扭轉(zhuǎn)強度的空心軸，其外徑do =85 mm，設(shè)兩軸材料相同，試求該空心軸的內(nèi)徑d i和減輕重量的百分率。14-13圖示為某減速器輸出軸的裝配結(jié)構(gòu)圖，指出圖中 1、2、3、4處結(jié)構(gòu)錯誤，并繪制正確的結(jié)構(gòu)草圖。嶇圖14-13第15章軸 承15-1 滑動軸承的摩擦狀態(tài)有幾種

48、？各有什么特點？15-2 滑動軸承有哪些類型？滑動軸承的結(jié)構(gòu)型式有哪幾種？各適用在何種場合？15-3 對軸瓦軸承襯的材料有哪些基本要求？15-4 滾動軸承類型選擇的基本原則有哪些？15-5 角接觸軸承的內(nèi)部軸向力是如何產(chǎn)生的，其方向如何判斷？大小如何計算？角接觸軸承為何通 常成對使用？15-6 說明下列滾動軸承代號的意義。6208N208/P67207C30209/P515-7 有一非液體摩擦徑向滑動軸承，已知軸頸直徑為100 mm ,軸瓦寬度為100 mm ,軸的轉(zhuǎn)速為1200 r/min ,軸承材料為 ZCuSn10P1 ,試問它允許承受多大的徑向載荷？15-8已知某支承采用非液體摩擦徑向

49、滑動軸承，軸承所受徑向載荷 Fr = 25000 N，軸頸直徑d = 90mm ,軸的轉(zhuǎn)速為 n =8.3 r/min ,材料為ZCuZn38Mn2Pb2,試設(shè)計此滑動軸承。15-9已知下列軸承承受的徑向載荷Fr和軸向載荷Fa,試計算當(dāng)量動載荷。(1) N207 軸承，F(xiàn)r =3553 NFa= 0 ;(2) 6215 軸承，F(xiàn)r =6500 NFa=1100 N ;(3) 30313 軸承， Fr =8700 NFa=5310 N 。15-10 某機械傳動裝置中，已知軸承型號是6312 ,軸承所受徑向載荷Fr=5400 N，軸向載荷Fa=2600 N,軸的轉(zhuǎn)速n=1250 r/min ,運轉(zhuǎn)

50、中有輕微沖擊，預(yù)期壽命 Lh=5000 h,工作溫度t <100 C。問該軸 承是否適用？15-11 根據(jù)工作條件，某機械傳動裝置中，軸的兩端各采用一個深溝球軸承，軸徑 d =35 mm ,轉(zhuǎn) 速n=2000 r/min ,每個軸承承受徑向載荷 Fr=2000 N ,常溫下工作，載荷平穩(wěn)，預(yù)期壽命 Lh=8000 h , 試選軸承型號。15-12根據(jù)工作條件，決定在某傳動軸上安裝一對角接觸球軸承，如圖所示。已知兩個軸承的載荷分別為 Fr1 =1470 N ,Fr2 =2650 N，外加軸向載荷 Ka=1000 N，軸頸直徑 d =40 mm，轉(zhuǎn)速 n=5000 r/min , 常溫下運轉(zhuǎn)

51、，有中等沖擊，預(yù)期壽命Lh=2000 h ,試選軸承型號。15-13根據(jù)工作條件，初步?jīng)Q定在軸的兩端選用兩個角接觸球軸承7207AC ,如圖所示，軸頸直徑d=35 mm ，工作中有中等沖擊， 轉(zhuǎn)速n =1800 r/min ，已知Fr1=3390 N , Fr2=1040 N ，軸向載荷 Ka=870 N ,試計算其工作壽命。第16章聯(lián)軸器、離合器和制動器16-1 聯(lián)軸器和離合器的主要功用是什么？有何異同？16-2 常用的聯(lián)軸器和離合器有哪些主要類型？各具有什么特點？16-3 剛性凸緣式聯(lián)軸器如何對中？16-4 萬向聯(lián)軸器有何特點？雙萬向聯(lián)軸器安裝時應(yīng)注意什么問題？16-5 離合器應(yīng)滿足哪些基

52、本要求?16-6電動機與減速器之間用聯(lián)軸器相聯(lián)，載荷平穩(wěn)，電動機功率P=15 KW ,轉(zhuǎn)速n = 960 r/min ,兩外伸軸徑 d均為35 mm , 長度為70 mm。試選擇聯(lián)軸器。16-7試選擇圖示的蝸桿蝸輪減速器與電動機及卷筒之間的聯(lián)軸器。已知電動機的功率 Pi = 7.5 KW ,轉(zhuǎn)速n = 970 r/min ,電動機 軸直徑d 1= 42 mm ,減速器傳動比i =30，傳動效率刀=0.8 ,輸出 軸直徑d = 60 mm ,工作機為輕型起重機。第17章機械的平衡與調(diào)速17-1某汽輪機轉(zhuǎn)子質(zhì)量為1000 kg ,由于材質(zhì)不均及葉片安裝誤差使質(zhì)心偏離回轉(zhuǎn)軸線0.5 mm ,當(dāng)該轉(zhuǎn)子以5000 r/min 的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動時，其離心慣性力有多大？是自重的幾倍？17-2 圖示盤形回轉(zhuǎn)件上有兩個偏心質(zhì)量。已知 m 1 = 8 kg , m 2= 4 kg, r=80 mm , r2= 110 mm ,設(shè)所有不平衡質(zhì)量分布在同一回轉(zhuǎn)面上，問應(yīng)在什么