機械設計基礎-習題解答

1、機械設計基礎習題解答機械工程學院目錄第0章 緒論-1第一章 平面機構運動簡圖及其自由度-2第二章平面連桿機構-4第三章 凸輪機構-6第四章 齒輪機構- -8第五章 輪系及其設計-19第六章 間歇運動機構-26第七章 機械的調(diào)速與平衡-29第八章 帶傳動-34第九章 鏈傳動-38第十章 聯(lián)接-42第十一章 軸-46第十二章 滾動軸承-50第十三章 滑動軸承- - 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 機械傳動系統(tǒng)的設計-65第0章 緒論0-1 機器的特征是什么？機器和機構有何區(qū)別？解 1）都是許多人為實物的組合；2）實物之間具有確定的相對運動；3）能完成有用的機械功能

2、或轉換機械能。0-2 構件和零件的區(qū)別是什么？指出縫紉機的通用和專用零件。解 構件是運動的基本單元，而零件是制造的基本單元。 縫紉機上的通用零件有：螺絲、螺母、齒輪等，專用零件有：曲軸、凸輪、飛輪、腳踏板等。0-3 機械零件常用的材料有哪幾類？解 有鋼、鑄鐵、有色金屬、非金屬材料等。0-4 機械零件的主要計算準則有哪些？解 有強度準則、剛度準則、壽命準則和振動穩(wěn)定性準則。0-5 機械零件結構工藝性的基本要求有哪些？解 1）選擇合理的毛坯；2）結構簡單、便于加工；3）便于裝折和維修。0-6 為什么在設計機械時要盡量采用標準零件？解使用標準零件，可以簡化設計工作，可以有效地組織現(xiàn)代化生產(chǎn)，提高產(chǎn)品

3、質量，降低成本，提高勞動生產(chǎn)率。第一章 平面機構運動簡圖及其自由度1-1 一個在平面內(nèi)自由遠東的構件有多少個自由度？解有3個自由度。1-2 在平面內(nèi)運動副所產(chǎn)生的約束數(shù)與自由度有何關系？解 約束數(shù)+自由度=31-3 如何判別有構件和運動副組成的系統(tǒng)是否具有確定的相對運動？解 自由度數(shù)=原動件數(shù) 系統(tǒng)無確定的相對運動 自由度數(shù)原動件數(shù) 系統(tǒng)有確定的相對運動1-4在計算機構的自由度時應注意哪幾個問題？解 復合鉸鏈、局部自由度和虛約束。1-5 繪制機構運動簡圖時，用什么來表示機構和運動副？解用簡單的線條和符號表示構件和運動副。1-6繪制圖1-15所示的機構運動簡圖，并計算其自由度。解1-7試計算下列

4、圖示機構的自由度，并指出機構中存在的復合鉸鏈，局部自由度或虛約束。解第二章平面連桿機構2-1 鉸鏈四桿機構的基本形式有幾種？解有曲柄搖桿機構、雙曲柄機構、雙搖桿機構三種。2-2 四桿機構的行程速比系數(shù)與極位夾角的關系如何確定？解2-3 在鉸鏈四桿機構中，a=60mm,b=150mm,c=120mm,d=100mm。分別把構件a、b、c、d作為機架，所對應的為何種類型的機構？解 曲柄存在的條件 60+150<120+100A為機架，是雙曲柄機構；b、d為機架，是曲柄搖桿機構；c為機架，是雙搖桿機構。2-4 在曲柄搖桿機構中，如何確定最小傳動角？解 曲柄與機架共線時連桿與搖桿之間的夾角，兩位

5、置中夾角較下的為最小傳動角。2-5 四桿鉸鏈機構的演化方式主要有哪幾種？解 有改變機構的形狀和相對尺寸、擴大轉動副尺寸、選用不同的構件為機架三種。2-6 已知一曲柄搖桿機構的搖桿長度l3=150mm,擺角，行程速比系數(shù)k=1.25，試確定曲柄、連桿和機架的長度l1l2和l4。解lAB=AB=45mm LBC=BC=213mm lAD=AD=165mm2-7 已知一曲柄滑塊機構的滑塊行程H=60mm，偏距e=20mm，行程速比系數(shù)K=1.4。試確定曲柄和連桿的長度l1和l2。解取作圖，由圖上量得。解之得lAB=27mm，lBC=55mm2-8 已知一導桿機構的固定件長度l4=1000mm，行程速

6、比系數(shù)k=1.5，試確定曲柄長度和導桿擺角。解導桿的擺角 由解析法得曲柄長度2-9 已知一曲柄搖桿機構，搖桿與機架之間的夾角分別為固定件長度l4=300mm搖桿長度l3=200mm，試確定曲柄和連桿的長度l1和l2。解取5mm/mm作圖，得l1=72.5mm，l2=287.7mm。第三章 凸輪機構3-1 從動件的常用運動規(guī)律有哪種？各適用在什么場合？解 1)等速運動規(guī)律，使用于低速、輕載的場合；2）等加速等減速運動規(guī)律，適用于中速、輕載的場合；3） 余弦加速度運動規(guī)律（簡諧運動規(guī)律），適用于中、低速；4）正弦加速度運動規(guī)律，適用于高速。3-2 凸輪機構的常用類型有幾種？選擇凸輪的類型時應該考慮

7、哪些因素？解 按凸輪的形狀分：盤形凸輪、移動凸輪和圓柱凸輪；按從動件形狀來分：尖端從動件、滾子從動件和平底從動件；按凸輪與從動件鎖合形式分：力鎖合和幾何鎖合。選擇凸輪時，應考慮凸輪和從動件的相對運動形式從動件的運動形式等。3-3 圖解法設計凸輪時，采用了什么原理？簡單敘述此原理的主要內(nèi)容。解 才用反轉原理，即給整個機構加上一個反向轉動，各構件之間的相對運動并不改變，根據(jù)這一原理，設想給整個凸輪機構加上一反向轉動（即加上一個凸輪角速度轉向相反、數(shù)值相等繞凸輪回轉中心0的角速度（-）的轉動），則凸輪處于相對靜止狀態(tài)，從動件一方面隨機架以角速度（-）繞0點轉動，另一方面又按給定的運動規(guī)律作往復移動或

8、擺動。3-4 何謂凸輪的運動失真？滾子從動件盤形凸輪機構運動時針時，應如何解決？解 在凸輪設計中 ，由于 實際輪廓出現(xiàn)交叉現(xiàn)象某加工時交叉的部分被切去，使得從動件不能實現(xiàn)預期的運動規(guī)律稱為運動失真。滾子從動件運動失真是由于rk>min。實際時要避免時針，必須使rk>min。3-5 試用作圖法設計一對心尖頂直動草叢洞見行程凸輪機構的凸輪輪廓曲線。已知凸輪一等角速順時針方向轉動，從動件行程h=40mm，凸輪的基圓半徑r0=50mm，從動件運動規(guī)律為：。從動件在 推程以余弦加速度運動規(guī)律（簡諧運動）上升，在回程以等加速和等減速運動規(guī)律返回。3-6 在上題中1）如果采用一對心滾子從動件，其

9、滾子半徑rk=10mm，其它條件與上相同。試設計此凸輪輪廓曲線。2）：如果采用偏置方式，凸輪軸心偏向從動件軸線的右側，其它條件相同，試設計此凸輪的輪廓曲線。3-7 試用作圖法設計一擺動滾子從動件盤形凸輪機構的輪廓曲線。已知凸輪等角速順時針方向回轉，基圓半徑r0=70mm，中心距a=160mm，擺桿長度l=100mm，滾子半徑rk=10mm，從動件的運動規(guī)律為：。沖動件在推程和回程均以正弦加速度運動規(guī)律運動。（以上三題見教材上的作圖方法）第四章 齒輪機構4-1 為什么要規(guī)定模數(shù)的標準系列？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)是標準值？解 為了設計、制造、檢驗和使用的方

10、便。直齒輪端面模數(shù)是標準值；斜齒法面模數(shù)是標準值；蝸桿蝸輪中間平面上的模數(shù)是標準值；圓錐齒輪大端的模數(shù)是標準值。4-2 漸開線直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)有哪幾個？那些是標準的，其標準值是否相同？為什么這些參數(shù)稱為基本參數(shù)？解 基本參數(shù)：齒數(shù)z、模數(shù)m、壓力角、齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)。其中后四個是標準的，標準值不相同。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準壓力角的圓。節(jié)圓是過節(jié)點所作的兩個相切的圓。標準安裝時節(jié)圓與分度圓重合。4-4 漸開線的形狀取決于什么？若兩個齒輪的模數(shù)和齒數(shù)分別相等，但壓力角不同，他們齒數(shù)不同，他們齒廓漸開線形狀是否相同？一對相嚙

11、合的兩個齒輪，若它們的齒數(shù)不同，他們齒廓的漸開線形狀是否相同？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，刀具的齒頂線或齒頂圓與嚙合線的焦點超過了被切極限點N。不是。根切使刀具的齒頂線或齒頂圓與捏合線的焦點不超過極限點 N可避免根切。4-6 平行軸斜齒圓柱齒輪機構、蝸桿蝸輪機構和直齒圓錐齒輪機構的正確嚙合條件與直齒圓柱機構的正確嚙合條件相比較有何異同？ 解 平行軸斜齒輪是法面（或端面）的模數(shù)和壓力角相等，且；蝸桿蝸輪是中間面上模

12、數(shù)和壓力角相等且為標準值，且；直齒圓錐齒輪是大端的模數(shù)和壓力角相等且為標準值。4-7 何謂平行軸斜齒圓柱齒輪和直齒圓錐齒輪當量齒數(shù)？當量齒數(shù)有什么用途？解 斜齒圓柱齒輪量齒數(shù)：；圓錐齒輪當量齒數(shù)：。當量齒數(shù)用于齒輪加工、強度計算、變位系數(shù)的選擇等處。4-8 齒輪傳動常見的失效形式有哪些？各種失效形式常在何種情況下發(fā)生？試對工程實際中見到的齒輪失效形式和原因進行分析。齒輪傳動的設計計算準則有哪些，他們分別針對何種失效形式？在工程設計實踐中，對于一般使用的閉式硬齒面、閉式軟齒面和開式齒輪傳動的設計計算準則是什么？解 失效形式：輪齒折斷、齒面點蝕、齒面磨損、齒面膠合和齒面塑性變形。當齒根彎曲應力過大

13、或突然過載、沖擊載荷等易產(chǎn)生折斷。在閉式傳動中，若接觸應力過大，齒輪工作一段時間后會出現(xiàn)點蝕。齒面磨損是由于齒面間的灰塵、硬屑粒等引起的。齒面膠合是在高速、重載傳動中，高溫、高壓使兩接觸面熔粘在一起而產(chǎn)生的。塑性變形是在重載情況下產(chǎn)生的。計算準則；齒面接觸疲勞強度計算，針對齒面點蝕；齒根彎曲疲勞強度計算，針對齒根彎曲疲勞折斷。閉式硬齒面齒輪傳動設計準則：按彎曲疲勞強度和接觸疲勞強度設計；閉式軟齒面齒輪傳動設計準則：按接觸疲勞強度設計，校核彎曲疲勞強度；開式齒輪傳動設計準則：按彎曲疲勞強度設計。4-9 現(xiàn)有A、B兩對閉式軟齒面直齒圓柱齒輪傳動，A對參數(shù)為；模數(shù)m=2mm，齒數(shù)=40，=90，齒寬

14、b=60mm；B對參數(shù)為：模數(shù)m=4mm，齒數(shù)=20，=45，齒寬b=60mm。兩對齒輪精度為8級，小齒輪轉速均為1450r/min，其它條件分別相同。試比較兩對齒輪接觸強度及抗彎強度的高低。解 兩對齒輪接觸強度相同，彎曲強度第二對較高。4-10 應主要根據(jù)哪些因素來決定齒輪的結構型式？常見的齒輪結構型式有哪幾種？它們分別用于何種場合？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構型式。結構型式：齒輪軸，用于直徑很小的場合；實心結構，用于腹板式結構，用于輪輻式結構，用于。4-11 已知一對外嚙合正常齒制標準直齒圓柱齒輪m=2mm，z1=20,z2=45,試計算這對吃亂的分度直徑

15、、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 4-12 已知一正常齒制標準直齒圓柱齒輪 m=5mm，z=45，試分別求出分度圓、基圓、齒頂圓上漸開線齒廓的曲率半徑和壓力角。解 4-13 試比較正常齒制漸開線標準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4-14 試根據(jù)漸開線特性說明一對模數(shù)相等，壓力角相等，但齒數(shù)不等的漸開線標準直齒圓柱齒輪 ，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，漸開線愈彎曲，基圓愈大，漸開線愈平直，故齒數(shù)多的齒輪齒頂圓和

16、齒根圓的齒厚大。4-15 現(xiàn)需要傳動比i=3的一對漸開線標準直齒圓柱齒輪傳動，有三個壓力角相等的漸開線標準直齒圓柱齒輪，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，問哪兩個齒輪能用？中心距a等于多少？并用作圖法求出它們的重合度。解 4-16 單級閉式直齒圓柱齒輪傳動中，小齒輪材料為45鋼調(diào)質處理，大齒輪的材料為ZG270500正火，P=4kw，n1=720r/min，m=4mm，z1=25,z2=73,b1=84mm,b2=78mm,單向傳動，載荷有中等沖擊，用電動機驅動，試驗算此單級傳動的強度。解1.驗算接觸強度

17、 （1）計算接觸應力 其中，（2）查許用應力小齒輪45鋼調(diào)質，HB=217255，取HB=220；大齒輪ZG270500，正火，HB=156200取HB=180。查圖4-21c得=560N/mm2；查圖4-21b 得=360 N/mm2。由表4-6，SH=1.1。則（3）結論 <,故滿足接觸強度要求。 2驗算彎曲強度（1）計算彎曲應力 其中，由表4-8得（2）查許用應力由圖4-23c，=185N/mm2；由圖4-23b，=130N/mm2。查表4-6，取SF=1.4，則 4-17 已知一對正常齒漸開線標準斜圓柱齒輪a=250mm,z1=23,z2=98,mn=4mm試計算其螺旋角、端面模

18、數(shù)、端面壓力角、當量齒數(shù)、分度圓直徑、齒頂圓直徑和齒根圓直徑。解4-18 設計一對外嚙合圓柱齒輪，已知z1=21,z2=32,mn=2,實際中心距為55mm，問：（1）該對齒輪能否采用標準直齒圓柱齒輪傳動？（2）若采用標準直齒圓柱齒輪傳動來滿足中心距要求，其分度圓螺旋角、反度圓直徑d1、d2和節(jié)圓直徑各為多少？解 （1）不能采用標準直齒圓柱齒輪傳動 （2）由 4-19 已知單級閉式斜齒輪傳動P=10kW,n1=960r/min,i=3.7，電動機驅動，載荷平穩(wěn)，雙向傳動，設小齒輪用40MnB調(diào)質，大齒輪用45鋼調(diào)質，z1=25，試設計此單級斜齒輪傳動。解 1.計算許用應力小齒輪40MnB調(diào)質，

19、HB=260；大齒輪45鋼調(diào)質，HB=230（表4-4）查圖4-21，=680N/mm2，=590N/mm2查圖4-23，=220N/mm2，=190N/mm2表4-6，SH=1.1，SF=1.4，則2按接觸疲勞設計設計公式則3.較核彎曲強度當量齒數(shù) 4-20 標準蝸桿傳動的蝸桿軸向齒距p=15.708mm,蝸桿頭數(shù)z1=2,蝸桿齒頂圓直徑da1=60mm,蝸輪的齒數(shù)z2=40,試確定其模數(shù)m、蝸桿鐵性系數(shù)q、蝸輪分度圓直徑d2和中心距a。解4-21 試判斷圖中所示各蝸桿蝸輪的轉向和旋向（蝸桿主動），并畫出各蝸輪所受三個分力的方向。解 a)蝸輪右旋，逆時針轉動，b）蝸桿右旋，轉向向下；c)蝸桿

20、蝸輪都為左旋；d)蝸桿蝸輪都為右旋；蝸輪受力圖如圖：4-22 在圖示的二級展開式斜齒圓柱齒輪減速器中，已知從軸輸入，軸為輸出軸，其轉動方向如圖所示，齒輪4的輪齒旋向為右旋。試解答：（1）標出輸入軸和中間軸的轉向（2）確定并標出齒輪1、2和3的齒輪旋向，要求使軸上所受軸向力盡可能小。（3）標出各個齒輪在嚙合點處所受各分力的方向。（4）畫出軸聯(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,

21、z4=84。（1） 欲使軸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）（3）如圖。第五章 輪系及其設計5-1 什么是惰輪？它在輪系中起什么作用？解 其齒數(shù)不影響傳動比大小，但改變從動輪轉向的齒輪，其作用是改變從動輪轉向。5-2 在定軸輪系中，如何來確定首、末兩輪轉向間的關系？解 （1）當所有齒輪軸線平行時，可用（-1）m確定：（2）用畫箭頭的方法。5-3 什么叫周轉輪系的“轉化機構”？它在計算周轉輪系傳動比中起什么作用？解 給整個輪系加上一個附加的角速度（-）后所得的機構。

22、 “轉化機構”可以使周轉輪系的傳動比計算轉化成用定軸輪系傳動比的計算方法計算。5-4 在差動輪系中，若兩個基本機構的轉向，如何確定第三個基本構件的轉向？解 又周轉輪系傳動比計算公式確定。5-5 周轉輪系中兩輪傳動比的正負號該周轉輪系轉化機構中兩輪傳動比的正負號相同嗎？為什么？解 不同。因為周轉輪系中兩輪的傳動比是真實角速度之比，而轉化機構中兩輪的傳動比是相對角速度之比。5-6 計算混合輪系傳動比的基本思路是什么？能否通過給整個輪系加上一個公共的角速度（-）的方法來計算整個輪系的傳動比？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算公式； （3）找出基本輪系間的關系；

23、（4）聯(lián)立各式，求出要求的傳動比。不能。因為混合輪系不是一個基本周轉輪系。5-7 如何從復雜的混合輪系中劃分出各個基本輪系？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、中心輪和基價組成一個周轉輪系。重復上述方法，直至找出所有的周轉輪系后，剩余的便是定軸輪系。5-8 什么樣的輪系可以進行運動的合成和分解？解 差動輪系。5-9 在圖中所示的車床變速箱中，已知各輪齒數(shù)為z1=42,z2=58,z3=38,z4=42,z5=50,z6=48,電動機轉速為1450r/min，若移動三聯(lián)滑移齒輪a使齒輪3和4嚙合,又移動雙聯(lián)滑移齒輪b使齒輪5和6嚙合，試求此時帶輪轉速的大小和方向。解 5

24、-10 在圖5-16所示的滾齒機工作臺的傳動系統(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，試計算傳動比i75。解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的轉速n3：（1）當n3與nH同向時：（2）當n1與nH相反時。解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,試求此輪系的傳動比i1H。解定軸輪系1-2-3 行星輪系3-4-4-55-13 在圖所示輪系中，

25、已知各輪齒數(shù)為：z1=24,z2=48, z2=30,z3=102,z3=20, z4=40, z5=100。試求該輪系的傳動比i1H。解 差動輪系1-2-2 -3-H-65-14 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兩者轉向相反，試求齒輪4的轉速n4的大小和方向。解 差動輪系1-2-2 -3 差動輪系3-2 -45-15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，各輪齒數(shù)為z1=101,z2=99, z2= z4, z4=100，z5=100。（1）試求傳動比i1H。

26、（2）若主動蝸桿1的轉速為1375r/min的電動機帶動，問輸出軸H轉一周需要多長時間？解 （1）定軸輪系1-2-6 定軸輪系1-5-5-4-6 差動輪系2-3-4-H-6 (2) 上式表明H轉一周時，蝸桿1轉1980000周，故H轉一周的時間為1980000/601375=24h5-16 汽車自動變速器中的預選式行星變速器如圖所示。軸為主動軸，軸為從動軸，S，P為制動帶，其轉動有良種情況：（1）S壓緊齒輪3，P處于松開狀態(tài)；（2）P壓緊齒輪6。S處于松開狀態(tài)。已知各齒輪數(shù)為z1=30,z2=30, z3= z6=90,z4=40，z=25。試求良種請寬下的傳動比。 解 （1）1-2-3-6組

27、成行星輪系 4（1）-5-6-H組成差動輪系 (2)4-5-6-H組成行星輪系 5-17 如圖所示自行車里程表機構中，C為車輪軸，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。設輪胎受壓變形后使28英寸車輪的有效直徑約為0.7m，當車行1km時，表上的指針剛好回轉一周。試求齒輪2的齒數(shù)。解 定軸輪系1-2 行星輪系3-4-4-5(P)-2(H) 5-18 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。試求該輪系的傳動比，并說明軸A與軸H的轉向是否相同。解 4

28、-1和4-3組成定軸輪系： 1-2-2-3-H組成差動輪系: 第六章 間歇運動機構6-1 在間歇運動機構中，怎樣保證從動件在停歇時間確實靜止不動？解 采用止動構件或利用幾何形狀鎖住。6-2 常見的棘輪機構有哪幾種？試述棘輪機構的工作特點。解 常用類型：單動式、雙動式；單向式、雙向式；外嚙合、內(nèi)嚙合；摩擦式等。 如圖6-1，當擺桿1順時針方向擺動時，棘爪2將插入棘輪齒槽中，并帶動棘輪順時針方向轉過一定的角度；當擺桿逆時針方向擺動時，棘爪在棘輪的齒背上滑過，這時棘輪不動。為防止棘輪倒轉，機構中裝有止回棘爪5，并用彈簧使止回爪與棘輪齒始終保持接觸。這樣，當白干1連續(xù)往復擺動時，就實現(xiàn)了棘輪的單向間歇

29、運動。6-3 槽輪機構有哪幾種基本型式？槽輪機構的運動系數(shù)是如何定義的？解 基本型式：外接式和內(nèi)接式。在一個運動循環(huán)內(nèi)，槽輪運動時間tb與撥盤運動時間tj之比值kt稱為運動特性系數(shù)。6-4 試述凸輪間歇運動機構的工作原理及運動特點。解工作原理：當凸輪轉動時，通過其曲線溝槽（或凸脊）撥動從動盤上的圓柱銷，使從動盤作間歇運動。 特點：優(yōu)點是結構簡單、運轉可靠、轉位精確，無需專門的定位裝置，易實現(xiàn)工作對動程和動停比的要求。通過適當選擇從動件的運動規(guī)律和合理設計凸輪 的輪廓曲線，可減小動載荷和避免沖擊，以適應高速運轉的要求。主要缺點是精確度要求較高，加工比較復雜，安裝調(diào)整比較困難。6-5 不完全齒輪機

30、構與普通齒輪機構的嚙合過程有何異同點？解 在不完全齒輪機構中，主動輪1連續(xù)轉動，當輪齒進入嚙合時，從動輪2開始轉動，當輪1上的輪恥退出嚙合時，由于兩輪的凸、凹鎖止弧的定位作用，齒輪2可靠停歇，從而實現(xiàn)從動齒輪2的間歇轉動。而普通齒輪嚙合是連續(xù)的，從動輪的運動也是連續(xù)的。6-6 設計一外嚙合棘輪機構，已知棘輪的模數(shù)m=10mm，棘輪的最小轉角，試設計該棘輪機構。解 棘輪最小齒數(shù) 齒頂圓直徑 D=mz=300mm 周節(jié) P=m=10=7.5mm 齒槽夾角 齒項厚 h=0.75m=7.5mm 棘爪長度 L2P=62.8mm6-7 某自動機床工作轉臺要求有6個工作位置，轉臺靜止時完成加工工序，最長的工

31、序時間為5s，原動機轉動速度為720r/min，槽輪與撥盤之間的中心距a200mm,試設計此槽輪機構。解 槽數(shù) z=7 圓銷數(shù) z=1 運動系數(shù) 取中心距 a=160mm 圓銷回轉半徑 槽頂高 取圓銷半徑 r=20mm 槽底高 凸圓弧張開角 槽頂側壁厚 e=6mm第七章 機械的調(diào)速與平衡7-1 什么是速度波動？為什么機械運轉時會產(chǎn)生速度波動？解 機械主軸的角速度發(fā)生不斷的變化稱為間歇的速度波動。機械在外力作用下運動，當驅動功大于阻力功時，出現(xiàn)盈功，機械的動能將增加；當驅動功小于阻力功時，出現(xiàn)虧功，則使機械的動能減小。機械動能的變化使得機械主軸的角速度發(fā)生變化，從而形成機械運轉的速度波動。7-2

32、 機械速度波動的類型有哪幾種？分別用什么方法來調(diào)試？解 類型：周期性速度波動和非周期性波動。周期性速度波動用飛輪來調(diào)節(jié)；非周期性波動用調(diào)速器來調(diào)節(jié)。7-3 飛輪的作用有哪些？能否用飛輪來調(diào)節(jié)非周期性速度波動？解 飛輪不僅可以調(diào)節(jié)周期性波動，還有儲能作用，可以克服短期過載。非周期性速度波動不能用飛輪來調(diào)節(jié)。7-4 機械運轉的不均勻程度用什么來表示？飛輪的轉動慣量與不均勻系數(shù)有何關系？解 機械運轉的不均勻程度用不均勻系數(shù)來表示。關系：7-5 機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壓力，減輕有害的機械振動。7-6 機械平衡有哪幾類？解 機械平衡可以分為回轉件

33、的平衡和機構的平衡兩類。7-7剛性回轉的動平衡和靜平衡，而動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。動平衡條件：慣性力的合力偶矩都等于零。7-8 為什么要進行平衡試驗平衡試驗有哪幾種？解 雖然經(jīng)過平衡計算的回轉件在理論上是完全平衡的，但由于制造和安裝誤差及材質不均勻等原因，還會存在不平衡現(xiàn)象，這種不平衡現(xiàn)象只能用試驗的方法來進一步平衡。平衡試驗有靜平衡試驗和動平衡試驗兩種。7-9 為什么設計一個剛性回轉件時要確定它的不平衡量？解 回轉件通過試驗后可將不平衡慣性力以及其引起的動力效應減小到相當?shù)偷某潭?，但回轉件一般不可能達到完全平衡。在實際工作中對回轉見的

34、平衡要求高是沒有必要的，因此，設計時應該確定許用不平衡量。7-10 有四個不平衡質量m1=3kg,m2=6kg,m3=7kg,m4=9kg，它們位于同一回轉平面內(nèi)，向徑分別為r1=20mm、r2=12mm、r3=10mm、r4=8mm，其夾角依次互為，如圖所示?，F(xiàn)要求在回轉半徑rb=10mm處加一平衡質量mb，試求mb的大小和方位。解 X方向： Y方向：7-11 有一薄壁轉盤質量為m，經(jīng)靜平衡試驗測定其質心偏距為r，方向如圖垂直向下。由于該回轉面不允許安裝平衡質量，只能在平面、上調(diào)整，求應加的平衡質徑積及其方向。解 在、面內(nèi)加的質徑積為面 面7-12 圖示A、B兩根曲軸，曲拐在同一平面中，其質

35、徑，長度。試分析其平衡狀態(tài)（不平衡、靜平衡、動平衡）B軸：平衡。（靜平衡、動平衡）7-13 高速水泵的凸輪軸由三個互相錯開的偏心輪組成。每一偏心輪的質量為0.4kg，其偏心距為12.7mm。設在校正平面A和B中各裝一個平衡質量mA和mB使之平衡，其回轉半徑為10mm ,其它尺寸如圖（單位為mm）試求的大小和位置。解 將mA、mB、mc分解到A、B兩平面，得第八章 帶傳動8-1 V帶傳動為什么比平帶傳動承載能力大？解 因為V帶安裝在楔形面內(nèi)，V帶傳動產(chǎn)生的摩擦大于平帶傳動產(chǎn)生的摩擦力，這種現(xiàn)象也稱V帶傳動的楔面摩擦效應。另外，V帶傳動通常是多根帶同時工作，所以V帶傳動與平帶傳動相比可以傳遞更大的

36、功率。8-2 傳動帶工作時有哪些應力？這些應力是如何分布的？最大應力點在何處？解 有拉應力，離心應力和彎曲應力三種應力。應力分布如圖8-13。最大應力發(fā)生在緊邊繞入小帶輪處。8-3 影響帶傳動承載能力的因素有哪些？如何提高帶傳動的承載能力？解 有摩擦系數(shù)、包角和初拉力。摩擦系數(shù)、包角和初拉力越大，帶的承載能力越大。8-4什么是彈性滑動？什么是打滑？在工作中彈性滑動和打滑是否都能避免？為什么？解 因材料的彈性變形而引起的帶與帶輪輪緣表面之間產(chǎn)生的相對滑動現(xiàn)象稱為彈性滑動。打滑是由于過載所引起的帶在帶輪上的全面滑動。打滑是可以避免的，而彈性華東是不可避免的。8-5 帶傳動的失效形式有：打滑；疲勞破

37、壞。設計準則：保證帶傳動不發(fā)生打滑的前提下，充分發(fā)揮帶傳動的能力，使傳動具有一定的疲勞強度和壽命。8-6 為什么V帶剖面的楔角為，而帶輪的槽角則為？解 由于帶在帶輪上彎曲時要產(chǎn)生橫向的楔角邊小。8-7 已知帶傳動的功率為7.5kW,平均帶速為10，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 8-8 一V帶傳動，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，轉速為1440。試求：（1）小帶輪的包角；（2）帶長；（3）不考慮帶傳動的彈性滑動時大帶輪的轉速；（4）滑動率為0.015時大帶輪的實際轉速。解 8-9 設計一作減速傳動的普通V帶傳動

38、，每天工作8h，載荷較平穩(wěn)，已知電動功率為5kW，電動機轉速為1440，從動帶輪的輸出轉速為650。解 第九章 鏈傳動9-1 套筒滾子鏈的結構如何組成的，鏈的節(jié)距和排數(shù)對承載能力有何影響？解 套筒滾子鏈由滾子1、套筒2、銷軸3、內(nèi)鏈板4和外鏈斑5組成正比。 增大鏈節(jié)距p可提高承載能力。鏈傳動的承載能力與鏈的排數(shù)成正比。9-2 鏈傳動工作時受有哪些力，這些力如何確定？解 有效圓周力、離心拉力和懸垂拉力。9-3 分別寫出鏈傳動的平均傳動比和瞬時傳動比表達式。解 平均傳動比 瞬時傳動比 9-4 鏈條節(jié)數(shù)一般取為偶數(shù)，鏈輪齒數(shù)一般取為奇數(shù)，其中有什么理由、解 節(jié)數(shù)為奇數(shù)時，要采用過渡鏈節(jié)，過渡鏈節(jié)有附

39、加彎曲載荷。鏈輪 齒數(shù)為奇數(shù)，是為了使磨損均勻。9-5 鏈傳動為何小鏈輪的齒數(shù)不宜過少？而大鏈輪齒數(shù)又不宜過多？解 鏈輪齒數(shù)過少時，多邊形效應的影響嚴重，加劇了傳動的不均勻性，工作條件惡化，加速鉸鏈的磨損。所以為了使傳動平穩(wěn)及減少動載荷，小鏈輪的齒數(shù)宜取多些。 鏈輪的齒數(shù)也不宜過多，過多將縮短鏈的使用壽命。因為鏈節(jié)磨損后，套筒和滾子都被磨薄而且中心偏移，這時鏈與輪齒實際嚙合的節(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)。9-6 一滾子鏈傳動，鏈輪z1=23,z2

40、=63,鏈條型號為08A，鏈長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 9-7 設計一滾子鏈傳動。已知電動機轉速n1=960,試確定大、小鏈輪齒數(shù)、鏈條節(jié)距、傳動中心距、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V=3，由表9-5取小鏈齒輪數(shù)z1=67，所以大鏈輪數(shù)z2=iz1=3.221=67.2，取z2=67。2初步確定中心距 3. 鏈條節(jié)數(shù)4 計算功率Pca由表9-2查得KA=1.0，故有 5 鏈條節(jié)距p由式9-10得 估計此鏈傳動工作于圖9-11所以曲線的左側，由表9-3得6實際中心距為便于張緊，將中心距設計成可調(diào)節(jié)的，所以不必計算實際中心距，

41、可取7驗算鏈速由式（9-14），符合要求。8.選擇潤滑方式按p=15.875mm,v=5.34ms-1, 由圖9-15查得應采用油浴或飛濺潤滑。9計算壓軸力FQ由式（9-15），F(xiàn)Q=KQF，取KQ=1.15 10鏈輪的結構設計略。第十章 聯(lián)接10-1 螺紋的主要類型有哪幾種？如何合理地選用？解 類型：矩形螺紋、三角螺紋（普通）、梯形螺紋和鋸齒螺紋。應用見表10-210-2 螺紋聯(lián)接的種類有哪些？它們個用在何種場合？解 類型：螺栓聯(lián)接、雙頭螺柱聯(lián)接、螺釘聯(lián)接和緊定螺釘連接。o10-3 螺紋的主要參數(shù)：（1）大徑d（D）（2）小徑d1（D1）（3）中徑d2(D2)；（4）螺距p;(5)導程s（6

42、）螺紋升角；（7）牙型；（8）牙型斜角（9）螺紋牙的工作高度h。螺距和導程的關系： s=np 單線時相等10-4 螺紋聯(lián)接常用的防松方法有哪幾種？它們防松的原理是怎么樣的？解 方法：摩擦防松、機械防松、破壞紋副的防松。防松原理都是防止螺旋副相對轉動。10-5受拉伸載荷作用的緊螺栓聯(lián)接中，為什么總載荷不是預緊力和拉伸載荷之和？解 因為螺栓和被聯(lián)接見都是彈性體。10-6 螺紋副的效率與哪些因素有關？為什么多線羅紋多用于傳動，普通三角螺紋主要用于聯(lián)接，而梯形、矩形、鋸齒形螺紋主要用語傳動？解 與線數(shù)、螺距和當量摩擦角有關。因數(shù)越多，效率越高。當量摩擦角，在摩擦因數(shù)一頂?shù)那闆r下，牙型斜角越大，則當量摩

43、擦角越大，效率越低，自鎖性能越好，所以在螺旋傳動中，為了提高效率，采用牙型斜角小的螺紋，如矩形螺紋、梯形螺旋傳動中，為了提高效率，采用了提高自鎖性能，應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 10-8 如圖10-40 所示為某機構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)接設計公式松螺紋設計公式 10-9 如圖10-41所示為一螺栓聯(lián)接，螺栓的個數(shù)為2，螺紋為M20，許用cw為.2，試計算該聯(lián)接允許傳遞的靜載荷FR。解 每個螺栓的預緊力10-10 如圖

44、10-42所示千斤頂，其額定起重量Q=20KN，采用螺紋副用單線標準螺紋線（公稱直徑d=60mm,中徑d2=56mm,螺距p=8mm,牙型角），螺紋副中的摩擦因數(shù)f=0.1，若忽略不計支撐載荷的托杯與螺旋上部見的滾動摩擦阻力。試求（1）當操作者作用與手柄上的力為150 N時，舉起額定載荷時作用點至螺旋軸線的距離l;（2）當力臂l不變時，下降額定載荷所需的力。解10-11 圖10-43所示為一差動螺旋機構，螺桿1與機架4固聯(lián)，其螺紋為右旋，導程sA=4mm;螺母3相對機架4只能移動，不能轉動；構件2沿箭頭方向轉動5圈，螺母3向左移動5mm。試求螺旋副的導程SB和旋向。解構件2按箭頭方向轉動5圈時

45、，構件2向右移動L2=5SA=20mm 螺母3向左移動L=5mm，L<L2 說明螺旋副B與螺旋副A旋向相同，皆為右旋。則 第十一章 軸11-1 軸按承載情況可分為哪三種軸？試從實際機器中舉例說明其特點。解 類型：心軸、轉軸、傳動軸。自行車前軸、滑輪軸都是心軸。機床主軸、齒輪軸是轉軸。汽車中聯(lián)接變速箱與后橋之間的軸是傳動軸。11-2 試述設計軸的一般步驟。解（1）選擇軸的材料；（2）初估軸的直徑；（3）軸的機構設計；（4）軸的強度計算。11-3 軸對材料有哪些要求？軸的常用材料有哪些？解 要求：足夠的疲勞強度，對應力集中敏感性小，易于加工，價格合理。 常用的材料：碳素鋼和合金鋼。35、15

46、、50、Q235、Q275、20Cr等11-4 公式有何用途？其中A值取決于什么？計算出的d應作為軸的哪一部分？解 按轉矩估算軸的直徑。A值取決于材料的御用切應力。計算出的d作為軸的最小直徑。11-5 軸上零件為什么要作軸向固定？試說明其定位方法及特點。解 步驟：（1）作出軸的空間受力圖；（2）作出水平玩具圖和垂直平面彎矩圖；（3）計算合成彎矩圖；（4）作扭矩圖；（50計算當量彎矩（6）計算危險截面的軸徑。11-7 計算當量彎矩的公式中，意義如何？取值如何確定？解 為由扭矩性質而定的折合系數(shù)。對于不變轉矩=0.3；對于脈動循環(huán)變化的轉矩=0.6；對于對稱循環(huán)變化的轉矩=1。11-8 一直齒圓柱

47、減速器如圖11-15所示，z2=22，z3=77，由軸輸入的功率P=20kW，軸的轉速n1=600r/min，兩軸材料均為45號鋼，試按轉矩初步確定兩軸的直徑。解 軸轉速11-9 圖示為單級直齒圓柱齒輪減速器的 輸出軸簡圖，齒輪的分度圓直徑及支點間的距離如圖11-16所示，齒輪與兩軸支承對稱分布。如軸的轉速為323r/min，傳遞的功率為22KW，軸的材料為45號鋼，試按當量彎矩計算該危險截面的直徑。解 （1）求作用在軸上的力扭矩圓周力徑向力（2）求彎矩（4）求當量彎矩（5）求軸徑 又表11-3，45鋼調(diào)質=55MPa11-10 指出圖11-7中所示軸系結構上的主要錯誤，并改正。解 1）左鍵太

48、長，端蓋無法裝入； 2）左邊零件軸向未定位 3）沒有調(diào)整墊片，無法調(diào)整軸承游隙；4）左端蓋與軸間無間隙，沒有密封裝置；5）左邊軸承裝反了； 6）精加工年太長，左軸承拆卸困難，沒有非定位軸肩；7）套筒太厚，超過軸承內(nèi)圈，軸承無法拆卸；8）齒輪寬度過短，套筒抵不住齒輪；9）右軸承應與左軸承同型號，成對安裝；10）右軸承未軸向固定；11）齒輪無潤滑，軸承脂潤滑無擋油環(huán)。 第十二章 滾動軸承12-1 選擇滾動軸承應考慮哪些因素?球軸承和滾子軸承在極限轉速和承載能力方面各有什么特點?解 選擇滾動軸承時應考慮軸承所受的載荷情況,軸承轉速,調(diào)心性能和結構等要求. 球軸承一般極限轉速較高,但承載能力較低;滾動

49、軸承極限轉速低,而承載能力較高.12-2 滾動軸承的主要失效形式有那幾種?設計準則是什么?解 主要失效形式:疲勞點蝕,塑性變形,磨損,膠合和保持架破損等. 設計準則:壽命計算,針對疲勞點蝕;靜載荷計算,針對塑性變形.12-3 試述滾動軸承基本額定壽命,基本額定動載荷及當量動載荷的含義.在壽命期限內(nèi)軸承是否出現(xiàn)點蝕?解 基本額定壽命:一批同型號的軸承,在相同條件下運轉,其可靠度為90%時,能夠達到或超過的總轉速或工作小時數(shù). 基本額定動載荷:軸承基本額定壽命 L=1Xr 時，軸承所能承受的載荷值。 當量動載荷：在某一恒定的徑向（或軸向）載荷，在該載荷作用下，軸承具有與實際載荷作用下相同的壽命，此載荷稱當量動載荷。 在壽命期限內(nèi)軸承可能會出現(xiàn)點蝕。出現(xiàn)點蝕的概率為10%12-4 在什么情況下滾動軸承要進行靜強度計算？解 在低速或擺動時，當載荷很大或有沖擊載荷時要進行靜強度計算。12-5 滾動軸承的潤滑和密封意義何在？什么情況下選用脂潤滑？解 潤滑的目的：減少摩擦，降低磨損，具有冷卻，吸振，防銹等作用。 密封的目的：防止灰塵，水分等進入軸承，并阻止?jié)櫥瑒┝魇?。一?/p>