第一篇：機(jī)械設(shè)計(jì)課后習(xí)題第8章作業(yè)

第8章作業(yè)

8-l 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，轉(zhuǎn)動(dòng)副成為周轉(zhuǎn)副的條件是什么?在下圖所示四桿機(jī)構(gòu)ABCD中哪些運(yùn)動(dòng)副為周轉(zhuǎn)副?當(dāng)其桿AB與AD重合時(shí)，該機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)上有何特點(diǎn)?并用作圖法求出桿3上E點(diǎn)的連桿曲線。

答：轉(zhuǎn)動(dòng)副成為周轉(zhuǎn)副的條件是：（1）最短桿與最長(zhǎng)桿的長(zhǎng)度之和小于或等于其他兩桿長(zhǎng)度之和；（2）機(jī)構(gòu)中最短桿上的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副均為周轉(zhuǎn)副。圖示ABCD四桿機(jī)構(gòu)中C、D為周轉(zhuǎn)副。

當(dāng)其桿AB與AD重合時(shí)，桿BE與CD也重合因此機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置。

8-2曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)以曲柄為原動(dòng)件時(shí)，機(jī)構(gòu)是否一定存在急回運(yùn)動(dòng)，且一定無(wú)死點(diǎn)?為什么? 答：機(jī)構(gòu)不一定存在急回運(yùn)動(dòng)，但一定無(wú)死點(diǎn)，因?yàn)椋海?）當(dāng)極位夾角等于零時(shí)，就不存在急回運(yùn)動(dòng)如圖所示，（2）原動(dòng)件能做連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所以一定無(wú)死點(diǎn)。8-3 四桿機(jī)構(gòu)中的極位和死點(diǎn)有何異同? 8-4圖a為偏心輪式容積泵；圖b為由四個(gè)四桿機(jī)構(gòu)組成的轉(zhuǎn)動(dòng)翼板式容積泵。試?yán)L出兩種泵的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并說(shuō)明它們?yōu)楹畏N四桿機(jī)構(gòu)，為什么? 解

機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如右圖所示，ABCD是雙曲柄機(jī)構(gòu)。

因?yàn)橹鲃?dòng)圓盤(pán)AB繞固定軸A作整周轉(zhuǎn)動(dòng)，而各翼板CD繞固定軸D轉(zhuǎn)動(dòng)，所以A、D為周轉(zhuǎn)副，桿AB、CD都是曲柄。

8-5試畫(huà)出圖示兩種機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并說(shuō)明它們各為何種機(jī)構(gòu)。

圖a曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

圖b為導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。

8-6如圖所示，設(shè)己知四桿機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的長(zhǎng)度為a?240mm，b?600mm,c?400mm,d試問(wèn):

?500mm。1)當(dāng)取桿4為機(jī)架時(shí)，是否有曲柄存在?

2)若各桿長(zhǎng)度不變，能否以選不同桿為機(jī)架的辦法獲得雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)?如何獲得?

3)若a、b﹑c三桿的長(zhǎng)度不變，取桿4為機(jī)架，要獲得曲柄搖桿機(jī)構(gòu),d的取值范圍應(yīng)為何值?

:

解

(1)因a+b=240+600=840≤900=400+500=c+d且最短桿 1為連架軒．故當(dāng)取桿4為機(jī)架時(shí)，有曲柄存在。

“

(2)、能。要使此此機(jī)構(gòu)成為雙曲柄機(jī)構(gòu)，則應(yīng)取1桿為機(jī)架；兩使此機(jī)構(gòu)成為雙搖桿機(jī)構(gòu)，則應(yīng)取桿3為機(jī)架。

(3)要獲得曲柄搖桿機(jī)構(gòu), d的取值范圍應(yīng)為240~760mm。

8-7圖示為一偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，試求桿AB為曲柄的條件。若偏距e=0，則桿AB為曲柄的條件是什么?、解

(1)如果桿AB能通過(guò)其垂直于滑塊導(dǎo)路的兩位置時(shí)，則轉(zhuǎn)動(dòng)副A為周轉(zhuǎn)副，故桿 AB為曲柄的條件是AB+e≤BC。

(2)若偏距e=0, 則桿AB為曲柄的條件是AB≤BC

l2?52mm，l4?72mm，8-8 在圖所示的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，各桿的長(zhǎng)度為l1?28mm，l3?50mm，試求: 1)當(dāng)取桿4為機(jī)架時(shí)，該機(jī)構(gòu)的極位夾角?、桿3的最大擺角?、最小傳 動(dòng)角?min和行程速比系數(shù)K;2)當(dāng)取桿1為機(jī)架時(shí)，將演化成何種類型的機(jī)構(gòu)?為什么?并說(shuō)明這 時(shí)C、D兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副是周轉(zhuǎn)副還是擺轉(zhuǎn)副;3)當(dāng)取桿3為機(jī)架時(shí)，又將演化成何種機(jī)構(gòu)?這時(shí)A、B兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副是 否仍為周轉(zhuǎn)副?

解

(1)怍出機(jī)構(gòu)的兩個(gè)極位，如圖, 并由圖中量得：

θ=18.6o,φ=70.6o, γmin=22.7 o

??180??18?0k????180??18?0

(2)①由l1+l4 ≤l2+l3可知圖示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)各桿長(zhǎng)度符合桿長(zhǎng)條件；小②最短桿l為機(jī)架時(shí)，該機(jī)構(gòu)將演化成雙曲柄機(jī)構(gòu)；③最短桿1參與構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)副A、B都是周轉(zhuǎn)副而C、D為擺轉(zhuǎn)副；

（3）當(dāng)取桿3為機(jī)架時(shí)，最短桿變?yōu)檫B桿，又將演化成雙搖桿機(jī)構(gòu)，此時(shí)A、B仍為周轉(zhuǎn)副。

1?8.6?12.31?8.6

8-9 在圖示的連桿機(jī)構(gòu)中，已知各構(gòu)件的尺寸為lAB?160mm,lBC?260mm，lCD?200mm,lAD?80mm,構(gòu)件AB為原動(dòng)件，沿順時(shí)針?lè)较騽蛩倩剞D(zhuǎn)，試確定: 1)四桿機(jī)構(gòu)ABCD的類型;2)該四桿機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角?min； 3)滑塊F的行程速比系數(shù)K。

解

（1)由lAD+lBC

(2)作出四桿機(jī)構(gòu)ABCD傳動(dòng)角最小時(shí)的位置。見(jiàn)圖并量得γmin=12o

(3)作出滑塊F的上、下兩個(gè)極位及原動(dòng)件AB與之對(duì)應(yīng)的兩個(gè)極位，并量得θ=47o。求出滑塊F的行程速比系數(shù)為

??180??18?0k????180??18?0

47?1.71?47

?

8-10試說(shuō)明對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)當(dāng)以曲柄為主動(dòng)件時(shí)，其傳動(dòng)角在何處最大?何處最小? 解

在曲柄與導(dǎo)軌共線的兩位置之一傳動(dòng)角最大，γmax=90 o；

在曲柄與機(jī)架共線的兩位置之一傳動(dòng)角最小，γmin=arcos(LAB/lBC)。

8-11正弦機(jī)構(gòu)(圖8一15b)和導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)(圖8—22a)中，當(dāng)以曲柄為主動(dòng)件時(shí)，最小傳動(dòng)角γmin為多少?傳動(dòng)角按什么規(guī)律變化? 解

γmin=90o；

傳動(dòng)角恒定不變。

8-12圖示為偏置導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，試作出其在圖示位置時(shí)的傳動(dòng)角以及機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角及其出現(xiàn)的位置，并確定機(jī)構(gòu)為回轉(zhuǎn)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的條件。

解

傳動(dòng)角以及機(jī)構(gòu)最小傳動(dòng)角及其出現(xiàn)的位置如下圖所示。機(jī)構(gòu)為 回轉(zhuǎn)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的條件:

AB≤AC

8-13如圖8—57所示，當(dāng)按給定的行程速度變化系數(shù)K設(shè)計(jì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)時(shí)，試證明若將固定鉸鏈A的中心取在FG弧段上將不滿足運(yùn)動(dòng)連續(xù)性要求。

答

因這時(shí)機(jī)構(gòu)的兩極位DC1, DC2將分別在兩個(gè)不連通的可行域內(nèi)。

8-14圖示為一實(shí)驗(yàn)用小電爐的爐門(mén)裝置，關(guān)閉時(shí)為位置E1，開(kāi)啟時(shí)為位置E2。試設(shè)計(jì)一個(gè)四桿機(jī)構(gòu)來(lái)操作爐門(mén)的啟閉(各有關(guān)尺寸見(jiàn)圖)。(開(kāi)啟時(shí)，爐門(mén)應(yīng)向外開(kāi)啟，爐門(mén)與爐體不得發(fā)生干涉。而關(guān)閉時(shí)，爐門(mén)應(yīng)有一個(gè)自動(dòng)壓向爐體的趨勢(shì)(圖中S為爐門(mén)質(zhì)心位置)。B、C為兩活動(dòng)鉸鏈所在位置。

解

(1)作出B2C2的位置；用作圖法求出A及D的位置，并作出機(jī)構(gòu)在E2位置的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，見(jiàn)下圖，并從圖中量得

lAB==μl.AB=95 mm

lAD=μl.AD =335mm

lCD=μl.CD=290mm(2)用怍圖法在爐門(mén)上求得B及C點(diǎn)位置，并作出機(jī)構(gòu)在位置的運(yùn)動(dòng)圖(保留作圖線)。作圖時(shí)將位置E1轉(zhuǎn)至位置E2，見(jiàn)圖并量得

lAB=μl.AB=92.5 mm

lBC=μlBC=l 27.5 rnm

lCD=μl.CD=262.5 mn

8-15 圖示為公共汽車(chē)車(chē)門(mén)啟閉機(jī)構(gòu)。已知車(chē)門(mén)上鉸鏈C沿水平直線移動(dòng)，鉸鏈B繞固定鉸鏈A轉(zhuǎn)動(dòng)，車(chē)門(mén)關(guān)閉位置與開(kāi)啟位置夾角為a=115 o，AB1//C1C2，lBC=400 mm，1C1C2=550 mm , 試求構(gòu)件AB的長(zhǎng)度，驗(yàn)算最小傳動(dòng)角，并繪出在運(yùn)動(dòng)中車(chē)門(mén)所占據(jù)的空間(作為公共汽車(chē)的車(chē)門(mén)，要求其在啟閉中所占據(jù)的空間越小越好。

8-16

圖示為一已知的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，現(xiàn)要求用一連桿將搖桿CD和 滑塊F聯(lián)接起來(lái)，使搖桿的三個(gè)已知位置C1D、C2D、C3D和滑塊的三個(gè)位置F1、F2、F3相對(duì)應(yīng)(圖示尺寸系按比例繪出)。試確定此連桿的長(zhǎng)度及其與搖桿CD鉸接點(diǎn)的位置。

解

由題意知，本題實(shí)際是為按兩連架汗(搖桿與滑塊)的預(yù)定對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四扦機(jī)構(gòu)的同題。具體作圖過(guò)程如下圖所示。連桿的長(zhǎng)度為lEF=μlE2F2= l 30 mm。

8-17 圖示為某儀表中采用的搖桿滑塊機(jī)構(gòu)，若已知滑塊和搖桿的對(duì)應(yīng)位置為S1=36mm，S12=8mm，S23=9 mm;φ12=25 o，φ23=35 o，搖桿的第Ⅱ位置在鉛垂方向上。滑塊上鉸鏈點(diǎn)取在B點(diǎn)，偏距e=28 mm, 試確定曲柄和連桿長(zhǎng)度。

解

本題屬于按兩連架軒預(yù)定的對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)問(wèn)題。此問(wèn)題可用反轉(zhuǎn)法求解。曲柄長(zhǎng)度22.2mm，連桿長(zhǎng)度52.2 mm．見(jiàn)圖中標(biāo)注。

8-18試設(shè)計(jì)圖示的六桿機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)當(dāng)原動(dòng)件l自y軸順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)φ12=60 o時(shí)，構(gòu)件3順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)ψ=45 o恰與x軸重合。此時(shí)，滑塊6自E1點(diǎn)移動(dòng)到E2點(diǎn)，位移s12=20 mm。試確定鉸鏈B及C的位置。

解

由題意知，所要設(shè)計(jì)的六桿機(jī)構(gòu)ABCDEF是由鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)ABCD和搖桿滑塊機(jī)構(gòu)CDE串聯(lián)所組成，故此設(shè)計(jì)問(wèn)題，可分解為兩個(gè)四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)問(wèn)題。

對(duì)于搖桿滑塊機(jī)構(gòu)CDE的設(shè)計(jì)，就是確定活動(dòng)鉸鏈C的位置，可用反轉(zhuǎn)法設(shè)汁，具體作法如下圖所示。

對(duì)于鉸鏈四扦機(jī)構(gòu)ABCD的設(shè)計(jì)．就是確定活動(dòng)鉸鏈B的位置，也可用反轉(zhuǎn)法設(shè)計(jì)，具體作法如下圖所示。

8-19現(xiàn)欲設(shè)計(jì)一四桿機(jī)構(gòu)翻書(shū)器。如圖所示，當(dāng)踩動(dòng)腳踏板時(shí)，連桿上的肘點(diǎn)自M，移至M：就可翻過(guò)一頁(yè)書(shū)。現(xiàn)已知固定鉸鏈A、D的位置，連架桿AB的長(zhǎng)度及三個(gè)位置以及描點(diǎn)M的三個(gè)位置。試設(shè)計(jì)該四桿機(jī)構(gòu)(壓重用以保證每次翻書(shū)時(shí)只翻過(guò)一頁(yè))

解：作圖，并量得：AB=36mm, AD=47mm, CD=5mm，BC=10mm, BM=36mm, CM=44mm

8-20現(xiàn)需設(shè)計(jì)一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，用以啟閉汽車(chē)前燈的遮避窗門(mén)。圖示為該門(mén)(即連桿上的標(biāo)線)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的五個(gè)位置，其參數(shù)如表8—3所示。試用解析法設(shè)計(jì)該四桿機(jī)構(gòu)(其位置必須限定在圖示長(zhǎng)方形的有效空間內(nèi))。

8-21圖示為一用推拉纜操作的長(zhǎng)桿夾持器，用一四桿機(jī)構(gòu)ABCD來(lái)實(shí)現(xiàn)夾持動(dòng)作。設(shè)已知兩連架桿上標(biāo)線的對(duì)應(yīng)角度如圖所示，試確定該四桿機(jī)構(gòu)各桿的長(zhǎng)度。

解：取AD為機(jī)架，并以適當(dāng)比例尺作機(jī)架AD及AB桿與DE桿的三對(duì)對(duì)應(yīng)位置。此機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)要步驟如圖（保留作圖線），機(jī)構(gòu)各桿長(zhǎng)度為：

8-22圖示為一汽車(chē)引擎油門(mén)控制裝置。此裝置由四桿機(jī)構(gòu)ABCD、平行四邊形機(jī)構(gòu)DEFG及油門(mén)裝置所組成，由繞O軸轉(zhuǎn)動(dòng)的油門(mén)踏板OI驅(qū)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)油門(mén)踏板與油門(mén)的協(xié)調(diào)配合動(dòng)作。當(dāng)油門(mén)踏板的轉(zhuǎn)角分別為0o、5o、15o及20o時(shí)，桿MAB相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)角分別為0o、32o、52o及63o(逆時(shí)針?lè)较?，與之相應(yīng)油門(mén)開(kāi)啟程度為0o(關(guān)閉)、14o、44o及60o(全開(kāi))四個(gè)狀態(tài)。現(xiàn)設(shè)lAD=120 mm，試以作圖法設(shè)計(jì)此四桿機(jī)構(gòu)ABCD，并確定桿AB及CD的安裝角度β1及β2的大小(當(dāng)踏板轉(zhuǎn)20o時(shí)，AM與OA重合，DE與AD重合)。

解：（1）由平行四邊形機(jī)構(gòu)特征知桿CD的轉(zhuǎn)角與油門(mén)開(kāi)啟角相同，故四桿機(jī)構(gòu)ABCD兩連架桿AB及CD的三對(duì)對(duì)應(yīng)角α12=32 o, φ12=14 o;α13=52 o, φ13=44 o, α14=63 o, φ14=60 o；且均為逆時(shí)針?lè)较颍唬?）取相應(yīng)比例尺作出機(jī)架AD如圖所示；

取BB為歸并點(diǎn)，按點(diǎn)歸并法設(shè)計(jì)此四桿機(jī)構(gòu)（保留全部作圖線），并量得：

lAB=μl.AB=92mm, lAD=μl.AD=120mm, lBC=μl.BC=180mm, lCD=μl.CD=34mm;β1=92o, β2=102o

8-23 如圖所示，現(xiàn)欲設(shè)計(jì)一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，設(shè)已知搖桿CD的長(zhǎng)lCD?75mm行程速比系數(shù)K=1.5，機(jī)架AD的長(zhǎng)度為lAD?100mm，搖桿的一個(gè)極限位置與機(jī)架間的夾角為??45?，試求曲柄的長(zhǎng)度lAB和連桿的長(zhǎng)度lBC（有兩組解）。

解：先計(jì)算

再以相應(yīng)比例尺μl.作圖可得兩個(gè)解：

(1)lAB=μl.(AC2-AC1)/2 =49.5mm, lBC=μl.(AC2+AC1)/2=119.5mm(2)lAB=μl.(AC1-AC2)/2 =22mm, lBC=μl.(AC2+AC1)/2=48mm ???180k?151?1.??180?k?11.?51?36

8-24如圖所示，設(shè)已知破碎機(jī)的行程速度變化系數(shù)K=1.2，顎板長(zhǎng)度lCD=300 mm顎板擺角φ=35o，曲柄長(zhǎng)度lAD=80 mm。求連桿的長(zhǎng)度，并驗(yàn)算最小傳動(dòng)角γmin是否在允許的范圍內(nèi)。

解：先計(jì)算取相應(yīng)比例尺μl作出搖桿CD的兩極限位置C1D及C2D和固定鉸鏈A所 在圓s1(保留作圖線)。

如圖所示，以C2為圓心、2AB為半徑作圓，同時(shí)以F為圓心2FC2為半徑作圓，兩圓交于點(diǎn)E，作C2E的延長(zhǎng)線與圓s1的交點(diǎn)，即為鉸鏈A的位置。

由圖知： lBC=μl.AC1+lAB=310mm γmin=γ``=45o>40o ??180?k?11.5?1?180??36?k?11.5?1

8-25圖示為一牛頭刨床的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，已知lAB=75 mm，lDE=100 mm，行程速度變化系數(shù)K=2，刨頭5的行程H=300 mm。要求在整個(gè)行程中，推動(dòng)刨頭5有較小的壓力角，試設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。

解

先算導(dǎo)桿的擺角取相應(yīng)比例尺μl作圖，由圖可得導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿和機(jī)架的長(zhǎng)度為：

LCD=μl.CD=300mm, lAC=μl.AC=150mm;導(dǎo)桿端點(diǎn)D的行程

D1D2=E1E2=H/μl

為了使推動(dòng)刨頭5在整行程中有較小壓力角，刨頭導(dǎo)路的位置h成為

H=lCD(1+cos(φ/2))/2=300[(1+cos(60/2))/2=279.9mm ????180?k?12?1?180??60?k?12?1

點(diǎn)津

本題屬于按行程速比系數(shù)K設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)問(wèn)題，需要注意的是：①導(dǎo)桿CD的最大擺角與機(jī)構(gòu)極位夾角相等：②因H=300mm，且要求在整個(gè)行中刨頭運(yùn)動(dòng)壓力角較小。所以取CD1=CD2=300mm, 則D1D2=H=300mm。

8-26某裝配線需設(shè)計(jì)一輸送工件的四桿機(jī)構(gòu)，要求將工件從傳遞帶C1經(jīng)圖示中間位置輸送到傳送帶C2上。給定工件的三個(gè)方位為：M1(204，-30)，θ21=0o；M2(144，80)，θ22=22 o；M3(34，100)，θ23=68 o。初步預(yù)選兩個(gè)固定鉸鏈的位置為A(0，0)、D(34，一83)。試用解析法設(shè)計(jì)此四桿機(jī)構(gòu)。

解

由題可知, 本題屬于按預(yù)定的連桿位置用解析法設(shè)汁四桿機(jī)構(gòu)問(wèn)題，N=3，并已預(yù)選xA, yA和xD, yD坐標(biāo)值，具體計(jì)算過(guò)程略。

8-27

如圖所示，設(shè)要求四桿機(jī)構(gòu)兩連架桿的三組對(duì)應(yīng)位置分別為:?1?35?，?1?50?，?2?80?，?2?75?，?3?125?，?3?105?。試以解析法設(shè)計(jì)此四桿機(jī)構(gòu)。解：（1）將α, φ 的三組對(duì)應(yīng)值帶入式（8-17）（初選α0=φ0=0）

Cos(α+α0)=p0cos(φ+φ0)+p1cos[(φ+φ0)-(α+α0)]+p2

??cos3?5?p0cos?50p1????p0cos?75p1?cos80???cos12?5pcos1?0p501??co?s(50?p325)??cos?(75?p820)?co?s(10?5?p2125)

得

解之得（計(jì)算到小數(shù)點(diǎn)后四位）p0=1.5815, p1=-1.2637, p2=1.0233（2）如圖所示，求各桿的相對(duì)長(zhǎng)度，得n=c/a=p0=1.5815, l=-n/p=1.2515

22m?l?n?1?2lp2?1.5831

（3）求各桿的長(zhǎng)度：得d=80.00

a=d/l=80/1.2515=63.923mm

b=ma=1.5831ⅹ63.923=101.197mm c=na=1.5851ⅹ63.923=101.094mm

8-28試用解析法設(shè)計(jì)一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，設(shè)已知滑塊的行程速度變化系數(shù)K=1．5，滑塊的沖程H=50 mm，偏距e=20 mm。并求其最大壓力角αmax。

解：計(jì)算及作θ圓，作偏距線，兩者的交點(diǎn)即鉸鏈所在的位置，由圖可得：

lAB=μl.(AC2-AC1)/2 =17mm, lBC=μl.(AC2+AC1)/2=36mm ??180?k?11.5?1?180??36?k?11.5?1并取相應(yīng)比例尺μl根據(jù)滑塊的行程H作出極位

8-29試用解析法設(shè)計(jì)一四桿機(jī)構(gòu)，使其兩連架桿的轉(zhuǎn)角關(guān)系能實(shí)現(xiàn)期望函數(shù)y=^，l≤z≤10。8-30如圖所示，已知四桿機(jī)構(gòu)。ABCD的尺寸比例及其連桿上E點(diǎn)的軌跡曲線，試按下列兩種情況設(shè)計(jì)一具有雙停歇運(yùn)動(dòng)的多桿機(jī)構(gòu)： 1)從動(dòng)件搖桿輸出角為45o：

2)從動(dòng)件滑塊輸出行程為5倍曲柄長(zhǎng)度。

8-31請(qǐng)結(jié)合下列實(shí)際設(shè)計(jì)問(wèn)題，選擇自己感興趣的題目，并通過(guò)需求背景調(diào)查進(jìn)一步明確設(shè)計(jì)目標(biāo)和技術(shù)要求，應(yīng)用本章或后幾章所學(xué)知識(shí)完成相應(yīng)設(shè)計(jì)并編寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告。

1)結(jié)合自己身邊學(xué)習(xí)和生活的需要，設(shè)計(jì)一折疊式床頭小桌或晾衣架，或一收藏式床頭書(shū)架或臉盆架或電腦架等；

2)設(shè)計(jì)一能幫助截癱病人獨(dú)自從輪椅轉(zhuǎn)入床上或四肢癱瘓已失去活動(dòng)能力的病人能自理用餐或自動(dòng)翻書(shū)進(jìn)行閱讀的機(jī)械；

3)設(shè)計(jì)適合老、中、青不同年齡段使用并針對(duì)不同職業(yè)活動(dòng)性質(zhì)(如坐辦公室人員運(yùn)動(dòng)少的特點(diǎn))的健身機(jī)械；

4)設(shè)計(jì)幫助運(yùn)動(dòng)員網(wǎng)球或乒乓球訓(xùn)練的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)球機(jī)或步兵步行耐力訓(xùn)練，或空軍飛行員體驗(yàn)混戰(zhàn)演習(xí)訓(xùn)練(即給可能的飛行員各方位加一個(gè)重力)，或宇航員失重訓(xùn)練(即能運(yùn)載一人并提供一個(gè)重力加速度)的模擬訓(xùn)練機(jī)械；

5)設(shè)計(jì)放置在超市外投幣式的具有安全、有趣或難以想像的運(yùn)動(dòng)的小孩“坐椅”或能使兩位、四位游客產(chǎn)生毛骨悚然的顫動(dòng)感覺(jué)的輕便“急動(dòng)”坐車(chē)。

第二篇：《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課后習(xí)題答案

模塊 八

一、填空

1、帶傳動(dòng)的失效形式有 打滑 和 疲勞破壞。

2、傳動(dòng)帶中的的工作應(yīng)力包括 拉應(yīng)力、離心應(yīng)力 和 彎曲應(yīng)力。

3、單根V帶在載荷平穩(wěn)、包角為180°、且為特定帶長(zhǎng)的條件下所能傳遞的額定功率P0主要與 帶型號(hào)、小輪直徑 和 小輪轉(zhuǎn)速 有關(guān)。

4、在設(shè)計(jì)V帶傳動(dòng)時(shí)，V帶的型號(hào)根據(jù) 傳遞功率 和 小輪轉(zhuǎn)速 選取。

5、限制小帶輪的最小直徑是為了保證帶中 彎曲應(yīng)力 不致過(guò)大。

6、V帶傳動(dòng)中，限制帶的根數(shù) Z≤Zmax，是為了保證 每根V帶受力均勻（避免受力不均）。

7、V帶傳動(dòng)中，帶繞過(guò)主動(dòng)輪時(shí)發(fā)生 帶滯后于帶輪 的彈性滑動(dòng)。

8、帶傳動(dòng)常見(jiàn)的張緊裝置有 定期張緊裝置、自動(dòng)張緊裝置 和張緊輪等幾種。

9、V帶兩工作面的夾角?為 40°，V帶輪的槽形角?應(yīng) 小于?角。

10、鏈傳動(dòng)和V帶傳動(dòng)相比，在工況相同的條件下，作用在軸上的壓軸力 較小，其原因是鏈傳動(dòng)不需要 初拉力。

11、鏈傳動(dòng)張緊的目的是 調(diào)整松邊鏈條的懸垂量。采用張緊輪張緊時(shí)，張緊輪應(yīng)布置在松 邊，靠近小輪，從外向里張緊。

二、選擇

1、平帶、V帶傳動(dòng)主要依靠（D）來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。

A．帶的緊邊拉力；B．帶的松邊拉力；C．帶的預(yù)緊力；D．帶和帶輪接觸面間的摩擦力。

2、在初拉力相同的條件下，V帶比平帶能傳遞較大的功率，是因?yàn)閂帶（C）。A．強(qiáng)度高；B．尺寸小；C．有楔形增壓作用；D．沒(méi)有接頭。

3、帶傳動(dòng)正常工作時(shí)不能保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比，是因?yàn)椋―）。A．帶的材料不符合虎克定律；B．帶容易變形和磨損； C．帶在帶輪上打滑；D．帶的彈性滑動(dòng)。

4、帶傳動(dòng)在工作時(shí)產(chǎn)生彈性滑動(dòng)，是因?yàn)椋˙）。A．帶的初拉力不夠；B．帶的緊邊和松邊拉力不等； C．帶繞過(guò)帶輪時(shí)有離心力；D．帶和帶輪間摩擦力不夠。

5、帶傳動(dòng)發(fā)生打滑總是（A）。

A．在小輪上先開(kāi)始；B．在大輪上先開(kāi)始；C．在兩輪上同時(shí)開(kāi)始；D不定在哪輪先開(kāi)始。

6、帶傳動(dòng)中，v1為主動(dòng)輪的圓周速度，v2為從動(dòng)輪的圓周速度，v為帶速，這些速度之間存在的關(guān)系是（B）。

A．v1 = v2 = v ；B．v1 ＞v＞v2；C．v1＜v＜ v2；D．v1 = v＞ v2。

7、一增速帶傳動(dòng)，帶的最大應(yīng)力發(fā)生在帶（D）處。

A．進(jìn)入主動(dòng)輪；B．進(jìn)入從動(dòng)輪；C．退出主動(dòng)輪；D．退出從動(dòng)輪。

8、用（C）提高帶傳動(dòng)傳遞的功率是不合適的。A．適當(dāng)增加初拉力F0 ；B．增大中心距a ；

C．增加帶輪表面粗糙度；D．增大小帶輪基準(zhǔn)直徑dd ；

9、V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)中，選取小帶輪基準(zhǔn)直徑的依據(jù)是（A）。A．帶的型號(hào)；B．帶的速度；C．主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速；D．傳動(dòng)比。

10、帶傳動(dòng)采用張緊裝置的目的是（D）。A．減輕帶的彈性滑動(dòng)；B．提高帶的壽命； C．改變帶的運(yùn)動(dòng)方向；D．調(diào)節(jié)帶的初拉力。

11、確定單根V帶許用功率P0的前提條件是（C）。A．保證帶不打滑；B．保證帶不打滑，不彈性滑動(dòng)； C．保證帶不打滑，不疲勞破壞；D．保證帶不疲勞破壞。

12、設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)的基本原則是：保證帶在一定的工作期限內(nèi)（D）。A．不發(fā)生彈性滑動(dòng)；B．不發(fā)生打滑；

C．不發(fā)生疲勞破壞；D．既不打滑，又不疲勞破壞。

13、設(shè)計(jì)V帶傳動(dòng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)帶的根數(shù)過(guò)多，可采用（A）來(lái)解決。

A．換用更大截面型號(hào)的V帶；B．增大傳動(dòng)比；C．增大中心距；D．減小帶輪直徑。

14、與齒輪傳動(dòng)相比，帶傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是（A）。

A．能過(guò)載保護(hù)；B．承載能力大；C．傳動(dòng)效率高；D．使用壽命長(zhǎng)。

15、設(shè)計(jì)V帶傳動(dòng)時(shí)，選取V帶的型號(hào)主要取決于（C）。

A．帶的緊邊拉力 ；B．帶的松邊拉力；C．傳遞的功率和小輪轉(zhuǎn)速；D．帶的線速度。

16、兩帶輪直徑一定時(shí)，減小中心距將引起（B）。A．帶的彈性滑動(dòng)加劇；B．小帶輪包角減小； C．帶的工作噪聲增大；D．帶傳動(dòng)效率降低。

17、帶的中心距過(guò)大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致（D）。A．帶的壽命縮短；B．帶的彈性滑動(dòng)加劇； C．帶的工作噪聲增大；D．帶在工作中發(fā)生顫動(dòng)。

18、V帶輪是采用實(shí)心式、輪輻式或腹板式，主要取決于（C）。

A．傳遞的功率；B．帶的橫截面尺寸；C．帶輪的直徑；D．帶輪的線速度。

19、與齒輪傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是（D）。

A．傳動(dòng)效率高；B．工作平穩(wěn)，無(wú)噪聲；C．承載能力大；D．傳動(dòng)的中心距大，距離遠(yuǎn)。20、鏈傳動(dòng)張緊的目的主要是（C）。A．同帶傳動(dòng)一樣；B．提高鏈傳動(dòng)工作能力； C．避免松邊垂度過(guò)大；D．增大小鏈輪包角。

21、鏈傳動(dòng)的張緊輪應(yīng)裝在（A）。

A．靠近小輪的松邊上；B．靠近小輪的緊邊上； C．靠近大輪的松邊上；D．靠近大輪的緊邊上。

22、鏈傳動(dòng)不適合用于高速傳動(dòng)的主要原因是（B）。

A．鏈條的質(zhì)量大；B．動(dòng)載荷大；C．容易脫鏈；D．容易磨損。

23、鏈條因?yàn)殪o強(qiáng)度不夠而被拉斷的現(xiàn)象，多發(fā)生在（A）的情況下。A．低速重載；B．高速重載；C．高速輕載；D．低速輕載。

三、簡(jiǎn)答

1、在多根V帶傳動(dòng)中，當(dāng)一根帶失效時(shí)，為什么全部帶都要更換？

答：在多根V帶傳動(dòng)中，當(dāng)一根帶失效時(shí)，為什么全部帶都要更換？新V帶和舊V帶長(zhǎng)度不等，當(dāng)新舊V帶一起使用時(shí)，會(huì)出現(xiàn)受力不均現(xiàn)象。舊V帶因長(zhǎng)度大而受力較小或不受力，新V帶因長(zhǎng)度較小受力大，也會(huì)很快失效。

2、為什么普通車(chē)床的第一級(jí)傳動(dòng)采用帶傳動(dòng)，而主軸與絲杠之間的傳動(dòng)鏈中不能采用帶傳動(dòng)？

答：帶傳動(dòng)適用于中心距較大傳動(dòng)，且具有緩沖、吸振及過(guò)載打滑的特點(diǎn)，能保護(hù)其他傳動(dòng)件，適合普通機(jī)床的第一級(jí)傳動(dòng)要求；又帶傳動(dòng)存在彈性滑動(dòng)，傳動(dòng)比不準(zhǔn)，不適合傳動(dòng)比要求嚴(yán)格的傳動(dòng)，而機(jī)床的主軸與絲杠間要求有很高的精度，不能采用帶傳動(dòng)。

3、為什么帶傳動(dòng)的中心距都設(shè)計(jì)成可調(diào)的？

答：因?yàn)閹г诠ぷ鬟^(guò)程中受變化的拉力，其長(zhǎng)度會(huì)逐漸增加，使初拉力減小。因此需要經(jīng)常調(diào)整中心距，以調(diào)整帶的初拉力。因此便將中心距設(shè)計(jì)成可調(diào)的。

四、分析與計(jì)算

1、如圖所示為一兩級(jí)變速裝置，如果原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和工作機(jī)的輸出功率不變，應(yīng)按哪一種速度來(lái)設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)？為什么？

題8-4-1圖

解：帶傳動(dòng)應(yīng)按照減速傳動(dòng)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，因?yàn)閼?yīng)該按照傳遞有效圓周力最大的工況設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)，而減速傳動(dòng)時(shí)傳遞的有效圓周力比增速傳動(dòng)時(shí)大。

根據(jù)： v??n1d160 和 Fe?P v當(dāng)帶傳動(dòng)傳遞的功率不變，帶速越小，傳遞的有效圓周力就越大。當(dāng)原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不變時(shí)，帶速取決于主動(dòng)輪直徑。主動(dòng)輪直徑越小，帶速越低。綜上，按按照減速傳動(dòng)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2、已知：V帶傳遞的實(shí)際功率P = 7 kW，帶速 v=10m/s，緊邊拉力是松邊拉力的兩倍，試求有效圓周力Fe 和緊邊拉力F1。

解：根據(jù)：

得到： P?Fe?v

Fe?P7000??700 N v10聯(lián)立： ?Fe?F1?F2?700 ?F?2F2?1解得： F2?700N，F(xiàn)1?1400N

3、已知：V帶傳動(dòng)所傳遞的功率P = 7.5 kW，帶速 v=10m/s，現(xiàn)測(cè)得初拉力F0 = 1125N，試求緊邊拉力F1和松邊拉力F2。

解：Fe?P7500??750 N v10Fe750?1125??1500 N 22Fe750?1125??750 N 22F1?F0?F2?F0?

第三篇：機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課后習(xí)題與答案

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

1-5至1-12 指出（題1-5圖~1-12圖）機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖中的復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束，計(jì)算各機(jī)構(gòu)的自由度，并判斷是否具有確定的運(yùn)動(dòng)。

1-5 解 F=3n?2PL?PH=3?6?2?8?1=1 1-6 解F=3n?2PL?PH=3?8?2?11?1=1 1-7 解F=3n?2PL?PH=3?8?2?11?0=2 1-8 解F=3n?2PL?PH=3?6?2?8?1=1 1-9 解F=3n?2PL?PH=3?4?2?4?2=2 1-10 解F=3n?2PL?PH=3?9?2?12?2=1 1-11 解F=3n?2PL?PH=3?4?2?4?2=2 1-12 解F=3n?2PL?PH=3?3?2?3?0=3

2-1 試根據(jù)題2-1圖所標(biāo)注的尺寸判斷下列鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)還是雙搖桿機(jī)構(gòu)。

題2-1圖 答 : a）40?110?150?70?90?160，且最短桿為機(jī)架，因此是雙曲柄機(jī)構(gòu)。

b）45?120?165?100?70?170，且最短桿的鄰邊為機(jī)架，因此是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。

c）60?100?160?70?62?132，不滿足桿長(zhǎng)條件，因此是雙搖桿機(jī)構(gòu)。

d）50?100?150?100?90?190，且最短桿的對(duì)邊為機(jī)架，因此是雙搖桿機(jī)構(gòu)。

2-3 畫(huà)出題2-3圖所示個(gè)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角和壓力角。圖中標(biāo)注箭頭的構(gòu)件為原動(dòng)件。

題2-3圖

解：

2-5 設(shè)計(jì)一腳踏軋棉機(jī)的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，如題2-5圖所示，要求踏板CD在水平位置上下各擺10度，且lCD?500mm，lAD?1000mm。（1）試用圖解法求曲柄AB和連桿BC的長(zhǎng)度；（2）用式（2-6）和式（2-6）’計(jì)算此機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角。

題2-5圖

解 :（1）由題意踏板CD在水平位置上下擺動(dòng)10?，就是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中搖桿的極限位置，此時(shí)曲柄與連桿處于兩次共線位置。取適當(dāng)比例 圖 尺，作出兩次極限位置AB1C1D和。由圖量得：AC1?1037mm，AC2?1193mm。

AB2C2D（見(jiàn)圖2.17）解得 ：

l1?l2?12121212?AC2?AC2?AC1??AC1??1193?1193?1037?1037??78mm ??1115mm

由已知和上步求解可知：

l1?78mm，l2?1115mm，l3?500mm，l4?1000mm

（2）因最小傳動(dòng)角位于曲柄與機(jī)架兩次共線位置，因此取??0和??180?代入公式（2-6）計(jì)算可得：

cos?BCD??l2?l3?l1?l4?2l1l4cos?2l2l322222

=11152?500?78?100022?2?78?1000cos0?2?1115?500=0.5768 ?BCD?54.77?

或：

cos?BCD?l2?l3?l1?l4?2l1l4cos?2l2l32222 =11152?5002?78?100022?2?78?1000cos180?2?1115?500=0.2970 ?BCD?72.72?

代入公式（2-6）′，可知?min??BCD?54.77?

3-1 題3-1圖所示為一偏置直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)。已知AB段為凸輪的推程廓線，試在圖上標(biāo)注推程運(yùn)動(dòng)角?。

題3-1圖

解

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?如圖所示。

3-2 題3-2圖所示為一偏置直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)。已知凸輪是一個(gè)以C為圓心的圓盤(pán)，試求輪廓上D點(diǎn)與尖頂接觸時(shí)的壓力角，并作圖表示。

題3-2圖

解：

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? 如圖所示。

3-4 設(shè)計(jì)題3-4圖所示偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪。已知凸輪以等角速度順時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)，偏距e=10mm，凸輪基圓半徑r0?60mm，滾子半徑rT?10mm，從動(dòng)件的升程及運(yùn)動(dòng)規(guī)律與3-3相同，試用圖解法繪出凸輪的輪廓并校核推程壓力角。

題3-4圖

根據(jù) 3-3題解作圖如圖3-15所示。根據(jù)(3.1)式可知，ds2d?1取最大，同時(shí)s2取最小時(shí)，凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角最大。從圖3-15可知，這點(diǎn)可能在推程段的開(kāi)始處或在推程的中點(diǎn)處。由圖量得在推程的開(kāi)始處凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角最大，此時(shí)?max?9.6?＜[?]=30°。

4-2 已知一對(duì)外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的標(biāo)準(zhǔn)中心距a=160mm，齒數(shù)z1?20，z2?60，求模數(shù)和分度圓直徑。

解 由a?12m(z1?z2)可得模數(shù)m?2az1?z2 ?2?16020?60=4mm

分度圓直徑d1?mz1?4?20?80mm，d2?mz2?4?60?240mm

4-3 已知一正常齒制標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的齒數(shù)z=25，齒頂圓直徑da?135mm，求齒輪的模數(shù)。

?解 由da=d+2ha=mz+2ham=mz+2m 得 m?da(z?2)=135(25?2)=5mm

4-4 已知一正常齒制標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪??20?，m=5mm，z=40，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

分度圓半徑 r?mz2?5?402?100mm

分度圓上漸開(kāi)線齒廓的曲率半徑 ??r?rb??221002?93.972=34.2mm

分度圓上漸開(kāi)線齒廓的壓力角

??20

?

基圓半徑

rb?rcos??100?cos20?93.97mm

基圓上漸開(kāi)線齒廓的曲率半徑為 0；壓力角為0?。

?

齒頂圓半徑ra?r?ham?100?5?105mm

齒頂圓上漸開(kāi)線齒廓的曲率半徑 ?a?ra?rb?rbra221052?93.972?46.85mm

?

齒頂圓上漸開(kāi)線齒廓的壓力角 ?a?arccos?arccos93.97105?26.5

4-9 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)不相等的漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，其分度圓齒厚、齒頂圓齒厚和齒根圓齒厚是否相等，哪一個(gè)較大？

解 模數(shù)相等、壓力角相等的兩個(gè)齒輪，分度圓齒厚s??m2相等。但是齒數(shù)多的齒輪分度圓直徑大，所以基圓直徑就大。根據(jù)漸開(kāi)線的性質(zhì)，漸開(kāi)線的形狀取決于基圓的大小，基圓小，則漸開(kāi)線曲率大,基圓大，則漸開(kāi)線越趨于平直。因此，齒數(shù)多的齒輪與齒數(shù)少的齒輪相比，齒頂圓齒厚和齒根圓齒厚均為大值。

5-1 在題5-1圖所示雙級(jí)渦輪傳動(dòng)中，已知右旋蝸桿I的轉(zhuǎn)向如圖所示，試判斷渦輪2與渦輪3的轉(zhuǎn)向，用箭頭表示。

題5-1圖

解：

5-2 在題5-2圖所示輪系中，已知，z5?60,z5??30z1?15,z2?25,z2??15,z3?30,z3??15,z4?30,z4??2（右旋）（m=4mm），若n1?500rmin，求齒條6的線速度v的大小和方向。

題5-2圖

解： 這是一個(gè)定軸輪系，依題意有： i15?z2z3z4z5z1zzz/2/3/4?25?30?30?6015?15?15?2?200，n5?n1i15?500200?2.5r/min

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： v1?v5?/n5/?r5/30?n5/?mz5/30?2?2.5?3.14?4?2030?2?10.5mm/s

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。

5-4 在題5-4圖所示行星減速裝置中，已知z1?z2?17，z3?51。當(dāng)手柄轉(zhuǎn)過(guò)90度時(shí)，轉(zhuǎn)盤(pán)H轉(zhuǎn)過(guò)多少角度？

題5-4圖

n1HH

解： 從圖上分析這是一個(gè)周轉(zhuǎn)輪系，其中齒輪 1、3為中心輪，齒輪2為行星輪，構(gòu)件 H為行星架。則有：iH13?n3?n1?nHn3?nH??z3z1??5117??3

?n3?0，?n1nH?1?3?4，當(dāng)手柄轉(zhuǎn)過(guò)90，即n1?90時(shí)，轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò)的角度nH???904??方向與手柄方向相同。

?22.5，5-8 在題5-8圖所示錐齒輪組成的行星輪系中，已知各輪的齒數(shù)為z1?20、z2?30、z2??50、z3?80，n1?50rmin，求nH的大小及方向。

題5-8圖

解： 這是一個(gè)周轉(zhuǎn)輪系，其中齒輪 1、3為中心輪，齒輪2、2′為行星輪，H為行星架。iH13?n1nHH3?n1?nHn3?nH??z2z3z1z2/??30?8020?50??2.4

?n3?0,n1?50r/min，?50?nH0?nH??2.4，?nH?14.7r/min，nH與 n1方向相同

5-9 在題5-9圖所示差動(dòng)輪系中，已知各輪的齒數(shù)z1?30、z2?

25、z2??20、z3?75，齒輪I的轉(zhuǎn)速為200rmin（箭頭向上），齒輪3的轉(zhuǎn)速為50rmin（箭頭向下），求行星架轉(zhuǎn)速nH的大小及方向。

題5-9圖 解： 這是一個(gè)周轉(zhuǎn)輪系，其中齒輪 1、3為中心輪，齒輪2、2′為行星輪，H為行星架。

iH13?n1nHH3?n1?nHn3?nH??z2z3z1z2??25?7530?20??3.125

∵設(shè)齒輪 1方向?yàn)檎瑒tn1=200rmin，n3=-50rmin ∴ nH=10.61rmin，nH與 n1方向相同。

200?nH?50?nH=?3.125∴

10-2 試計(jì)算M20、M20X1.5螺紋的升角，并指出哪種螺紋的自鎖性較好。

解 由教材表10-

1、表10-2查得

M20，粗牙，螺距P?2.5mm，中徑d2?18.376mm

螺紋升角??arctgP?arctg2.53.14?18.376?2.48

??d

2M20?1.5，細(xì)牙，螺距P?1.5mm，中徑d2?d?1?0.026?19.026mm

螺紋升角??arctgP?arctg1.53.14?19.026?1.44

??d2對(duì)于相同公稱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。

11-7 設(shè)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)方向及螺旋線方向如題11-7圖所示，試分別畫(huà)出輪1為主動(dòng)輪時(shí)和輪2為主動(dòng)輪時(shí)軸向力Fa1和Fa2的方向。

輪1主動(dòng)時(shí)

輪2主動(dòng)時(shí) 題11-7圖

輪1為主動(dòng) 輪2為主動(dòng)時(shí)

題11-7解圖

11-8 在題11-7圖中，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。

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Fa2；徑向力Fr2總是指向其轉(zhuǎn)動(dòng)中心；圓向力Ft2的方向與其運(yùn)動(dòng)方向相反。

題11-8解圖

11-9 設(shè)兩級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器的已知條件如題11-9圖所示，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?應(yīng)取多大數(shù)值才能使中間軸上兩個(gè)軸向力相互抵消。

題11-9圖 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：mn2?3mm、z2?

51、?2?15?、mn3?5mm、z3?17 分度圓直徑d?mnzcos? 軸向力Fa?2T2dtan??2T2mnzsin?

要使軸向力互相抵消，則：Fa2?Fa3 即

2T2mn2z2?sin?2?2T2mn3z3sin?

3?3?arcsinmn3z3mn2z2sin?2?arcsin5?173?51sin15?8.3?818

??/12-1 計(jì)算例12-1的蝸桿和渦輪的幾何尺寸。

解 ：從例 12-1已知的數(shù)據(jù)有： m?4mm，d1?40mm，q?10，z1?2，z2?39，???11.3099，中心距a?98mm，因此可以求得有關(guān)的幾何尺寸如下：

蝸輪的分度圓直徑： d2?mz2?4?39?156mm 蝸輪和蝸桿的齒頂高：ha?m?4mm

蝸輪和蝸桿的齒根高：hf?1.2m?1.2?4mm?4.8mm

蝸桿齒頂圓直徑： da1?m?q?2??4??10?2??48mm 蝸輪喉圓直徑：da2?m?z2?2??4??39?2??164mm

蝸桿齒根圓直徑：df1?m?q?2.4??4??10?2.4??30.4mm

蝸輪齒根圓直徑：df2?m?z2?2.4??4??39?2.4??146.4mm

蝸桿軸向齒距和蝸輪端面齒距：Pa1?Pt2?Px??m?3.14?4?12.56mm

徑向間隙：c?0.2m?0.2?4?0.8mm

12-2 如題12-2所示，蝸桿主動(dòng)，T1?20N.m，m=4mm，z1?2，d1?50mm，渦輪齒數(shù)z2?50，傳動(dòng)的嚙合效率??0.75。試確定：（1）渦輪的轉(zhuǎn)向；（2）蝸桿與渦輪上的作用力的大小和方向。

題12-2圖

解 ：（1）從圖示看，這是一個(gè)左旋蝸桿，因此用右手握桿，四指 w1，大拇指w2，可以得到從主視圖上看，蝸輪順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。

（2）由題意，根據(jù)已知條件，可以得到蝸輪上的轉(zhuǎn)矩為

T2?T1i??T1?z2z1?20?0.75?502?375N.m

蝸桿的圓周力與蝸輪的軸向力大小相等，方向相反，即：

Ft1?Fa2?2T1d1?2?20/50?10??32??800N

蝸桿的軸向力與蝸輪的圓周力大小相等，方向相反，即：

Fa1?Ft2?2T2d2?2?375/4?50?10??32??3750N

蝸桿的徑向力與蝸輪的徑向力大小相等，方向相反，即：

Fr1?Fr2?Ft2tan??3750?tan20?1364.89N

?12-3如題12-3所示為蝸桿傳動(dòng)和錐齒輪傳動(dòng)的組合，已知輸出軸上的錐齒輪z4的轉(zhuǎn)向n，（1）欲使中間軸上的軸向力能部分抵消，試確定蝸桿傳動(dòng)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。

題12-3圖 解 ：（1）先用箭頭法標(biāo)志出各輪的轉(zhuǎn)向，如圖12.5所示。由于錐齒輪軸向力指向大端，因此可以判斷出蝸輪軸向力水平向右，從而判斷出蝸桿的轉(zhuǎn)向?yàn)轫槙r(shí)針，如圖12.5所示。因此根據(jù)蝸輪和蝸桿的轉(zhuǎn)向，用手握法可以判定蝸桿螺旋線為右旋。（2）各輪軸軸向力方向如圖12.5所示。

13-1 一平帶傳動(dòng)，已知兩帶輪直徑分別為150mm和400mm，中心距為1000mm，小輪主動(dòng)、轉(zhuǎn)速為1460rmin。試求（1）小輪包角;（2）帶的幾何長(zhǎng)度；（3）不考慮帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)時(shí)彈性滑動(dòng)時(shí)大輪的轉(zhuǎn)速；（4）滑動(dòng)率??0.015時(shí)大輪的實(shí)際轉(zhuǎn)速。

解（1）cos?2?d2?d12a?400?1502?1000?0.125，??165.63?2.89rad

?（2）L?2a?=2879.13mm ?2?d1?d2???d2?d1?24a?2?1000??2?150?400???400?150?24?1000

（3）不考慮帶的彈性滑動(dòng)時(shí)，n1n2?d2d1

n2?d1n1d2?150?1460400?547.5r/min

（4）滑動(dòng)率??0.015時(shí)，d1n1?1???d2n1n2?d2d1?1???

n2??150?1460??1?0.015400??539.29r/min

13-2 題13-1中。若傳遞功率為5KW，帶與鑄鐵帶輪間的摩擦系數(shù)f=0.3。所用平帶每米長(zhǎng)的質(zhì)量q=0.35kg/m。試求（1）帶的緊邊、松邊拉力；（2）此帶傳動(dòng)所需的初拉力；（3）作用在軸上的壓力。

題13-1圖

解（1）F?1000Pv?1000P60P?106?d1n160?1000??d1n1?60?5?106??1460?150?436.26N ef??e0.3?2.89?2.38

F1?FF2?Feef?f??11?436.26?2.382.38?112.38?1?752.39N

ef??112?436.26?12?316.13N

（2）F0??F1?F2???12?752.39?316.13??534.26N

165.632?（3）FQ?2F0sin?2?532sin?1060.13N

14-1 在題14-1圖中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ軸，是心軸、轉(zhuǎn)軸、還是傳動(dòng)軸？

題14-1圖

解 I 為傳動(dòng)軸，II、IV 為轉(zhuǎn)軸，III 為心軸。

14-6 已知一單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器，用電動(dòng)機(jī)直拖動(dòng)，電動(dòng)機(jī)功率P=22KW，轉(zhuǎn)速n1?1470rmin，齒輪的模數(shù)m=4mm，齒數(shù)z1?

18、z2?82，若支承間跨距l(xiāng)=180mm（齒輪位于跨距中央），軸的材料用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)，試計(jì)算輸出軸危險(xiǎn)截面處的直徑d。

解 T1?9.55?10Fr?Fttan??Frl46pn=9.55?10?62200014708?1.429?10N/m

82T1mZ1tan??2?1.429?104?18?1000tan20?1445N

?M??21445?0.184?65.025N?m

Me?M???T1??265.025?10?0.6?1.429?1026?52?=107.609?10N?mm

3d?3Me0.1???1b??31.0761?100.1?605?26.17583mm 故d?28mm

16-1 說(shuō)明下列型號(hào)軸承的類型、尺寸系列、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、公差等級(jí)及其適用場(chǎng)合。6005，N209/P6，7207C，30209/P5。

解 由手冊(cè)查得

6005 深溝球軸承，窄寬度，特輕系列，內(nèi)徑d?25mm，普通精度等級(jí)（0級(jí)）。主要承受徑向載荷，也可承受一定的軸向載荷；可用于高速傳動(dòng)。

N209/P6 圓柱滾子軸承，窄寬度，輕系列，內(nèi)徑d?45mm，6級(jí)精度。只能承受徑向載荷，適用于支承剛度大而軸承孔又能保證嚴(yán)格對(duì)中的場(chǎng)合，其徑向尺寸輕緊湊。

7207C角接觸球軸承，窄寬度，輕系列，內(nèi)徑 d?35mm，接觸角??15?,鋼板沖壓保持架，普通精度等級(jí)。既可承受徑向載荷，又可承受軸向載荷，適用于高速無(wú)沖擊, 一般成對(duì)使用，對(duì)稱布置。

30209/P5 圓錐滾子軸承，窄寬度，輕系列，內(nèi)徑d?45mm，5級(jí)精度。能同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷。適用于剛性大和軸承孔能?chē)?yán)格對(duì)中之處，成對(duì)使用，對(duì)稱布置。

16-6 根據(jù)工作條件，決定在某傳動(dòng)軸上安裝一對(duì)角接觸球軸承，如題16-6圖所示。已知兩個(gè)軸承的載荷分別為Fr1?1470N，F(xiàn)r2?2650N，外加軸向力FA?1000N，軸頸d=40mm，轉(zhuǎn)速n?5000rmin，常溫下運(yùn)轉(zhuǎn)，有中等沖擊，預(yù)期壽命Lh?2000h，試選擇軸承的型號(hào)。

題16-6圖

解（1）按題意，外加軸向力FA已接近Fr1，暫選??25?的角接觸軸承類型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

/F1?0.68Fr1?0.68?1470?1000N，方向向左

F2?0.68Fr2?0.68?2650?1802N，方向向右 / 因FA?F2/?1000?1802?2802N?F1/?1000N，軸承 1被壓緊Fa1?FA?F2/?1000?1802?2802N

軸承 2被放松Fa2?F2/?1802N（3）計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷

查教材表 16-12，e?0.68 Fa1Fr1Fa2Fr2?2802***0?1.91?e，查表16-12得 X1?0.41，Y1?0.87

??0.68?e，查表16-12得 X2?1，Y2?0

P1?X1Fr1?Y1Fa1=0.41?1470?0.87?2802?3040N P2?X2Fr2?Y2Fa2=1?2650?0?1802?2650N

（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，ft?1；查教材表16-10，有中等沖擊，取fp?1.5；球軸承時(shí)，??3；并取軸承1的當(dāng)量動(dòng)載荷為計(jì)算依據(jù)

fpP?60n?/Cr?L?h?6ft?10?1?1.5?3040?60?5000???2000??6110??13?38.46KN

/

查手冊(cè)，根據(jù)Cr和軸頸d?40mm，選用角接觸球軸承7308AC合適（基本額定動(dòng)載荷Cr?38.5KN）。

機(jī)械基礎(chǔ)

8.8 試?yán)L出如圖8.17所示平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。

圖8.17 8.9 試計(jì)算如圖8.18所示各運(yùn)動(dòng)鏈的自由度（若含有復(fù)合鉸鏈、局部自由度或虛約束，應(yīng)明確指出），并判斷其能否成為機(jī)構(gòu)（圖中繪有箭頭的構(gòu)件為原動(dòng)件）。

圖8.18 9.8 某鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)各桿的長(zhǎng)度如圖9.20所示，試問(wèn)分別以a，b，c，d為機(jī)架時(shí)，將各得到什么類型的機(jī)構(gòu)？若將500改為560，又為何種機(jī)構(gòu)？

圖9.20 ?50?03?00

4且最短桿為機(jī)架，因此是雙曲柄機(jī)構(gòu)。解：a為機(jī)架

150?50?03?00

4且最短桿的鄰邊為機(jī)架，因此是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。b為機(jī)架

?50?03?00

4且最短桿的對(duì)邊為機(jī)架，因此是雙搖桿機(jī)構(gòu)。c為機(jī)架

150?50?03?00

4且最短桿的鄰邊為機(jī)架，因此是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。d為機(jī)架

150

若將500改為560時(shí)，150?560?300?400，不滿足桿長(zhǎng)條件，因此無(wú)論哪個(gè)桿為機(jī)架，都是雙搖桿機(jī)構(gòu)。

9.9 在如圖9.21所示的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，已知lBC?50mm，lCD?35mm，lAD?30mm，AD為機(jī)架。試求：

1）若此機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，且AB桿為曲柄，求lAB的最大值； 2）若此機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)，求lAB的最小值； 3）若此機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)，求lAB的數(shù)值。

圖9.21 解：1）因?yàn)闄C(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，且AB桿為曲柄，所以，AB桿為曲柄必為最短桿，有公式lAB?50?35?30得，lAB的最大值為15mm。

2）因?yàn)闄C(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)，所以，AD桿必為最短桿，有公式lAB?35?50?3，0lAB的最大值為45mm。

3）若此機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)，求lAB的數(shù)值。

10.3 凸輪機(jī)構(gòu)常用的4種從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律中，哪種運(yùn)動(dòng)規(guī)律有剛性沖擊？哪種運(yùn)動(dòng)規(guī)律有柔性沖擊？哪種運(yùn)動(dòng)規(guī)律沒(méi)有沖擊？如何來(lái)選擇從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律？

答：剛性沖擊：等速運(yùn)動(dòng)。

柔性沖擊：等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律；余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律。沒(méi)有沖擊：正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

可以根據(jù)機(jī)構(gòu)所承受的載荷以及運(yùn)動(dòng)速度來(lái)選擇。

10.8 如圖10.22所示為尖頂直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)線圖，但給出的運(yùn)動(dòng)線圖尚不完全，試在圖上補(bǔ)全各段的曲線，并指出哪些位置有剛性沖擊？那些位置有柔性沖擊？

圖10.22 11.21 圖11.32所示的傳動(dòng)簡(jiǎn)圖中，Ⅱ軸上裝有2個(gè)斜齒輪，試問(wèn)如何合理的選擇齒輪的旋向？

圖11.32 答：根據(jù)Ⅱ軸上所受的軸向力為最小來(lái)選擇齒輪的旋向。

假如Ⅰ軸轉(zhuǎn)向?yàn)轫槙r(shí)針，則Ⅱ軸齒輪的轉(zhuǎn)向?yàn)槟鏁r(shí)針，Ⅱ軸的小斜齒輪假設(shè)軸向力向外，根據(jù)左手定則，小斜齒輪的旋向?yàn)樽笮恚硪粋€(gè)大齒輪的旋向也是左旋。

11.22 試分析如圖11.33所示的蝸桿傳動(dòng)中，蝸桿的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，并繪出蝸桿和渦輪嚙合點(diǎn)作用力的方向。

圖11.33 11.23 如圖11.34所示為一手搖蝸桿傳動(dòng)裝置。已知傳動(dòng)比i=50，傳動(dòng)效率η=0.4，卷筒直徑D=0.6m。若作用手柄上的力F=200N，則它能夠提升的重量G是多少？

圖11.34

11.24 某斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的中心距a=300mm，小齒輪的齒數(shù)Z1=40，傳動(dòng)比i=2.7，試確定該對(duì)斜齒輪的模數(shù)m，螺旋角?及主要幾何尺寸。

?n=20°，mn=2mm，11.25 已知一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)齒數(shù)Z1=21，Z2=22，a=55mm。要求不用變位而湊中心距，這對(duì)斜齒輪的螺旋角應(yīng)為多少？

z2?56，12.1 某外圓磨床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)如圖12.18所示，已知各輪的齒數(shù)為z1?28，z3?38，z4?57，手輪與齒輪

1相固連，橫向絲桿與齒輪4相固連，其絲桿螺距為3mm，試求當(dāng)手輪轉(zhuǎn)動(dòng)1/100轉(zhuǎn)時(shí)，砂輪架的橫向進(jìn)給量S。

圖12.18 12.5 在如圖12.22所示的輪系中，已知齒數(shù)z1?120，z2?40，z3?20，z4?20。若n1?n4?120rmin，且n1與n4轉(zhuǎn)向相反，試求iH1。

圖12.22 15.1 軸的功用是什么？

答：軸的功用是支撐旋轉(zhuǎn)零件，以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞。15.2 試說(shuō)明下列幾種軸材料的適用場(chǎng)合：Q235A，45,40Cr，20CrMnTi，QT600-2。答：Q235A用于載荷不大、轉(zhuǎn)速不高的一般不重要的軸。

45用于應(yīng)用于應(yīng)力集中敏感性小的場(chǎng)合，一般用于用途和較重要的軸。40Cr應(yīng)用于強(qiáng)度高而尺寸小、重量輕的重要的軸或特殊性能要求的軸。

20CrMnTi用于齒輪,軸類,活塞類零配件等.用于汽車(chē),飛機(jī)各種特殊零件部位，良好的加工性,加工變形微小,抗疲勞性能相當(dāng)好。QT600-2應(yīng)用于制作形狀復(fù)雜的軸。

15.3 在齒輪減速器中，為什么低速軸的直徑要比高速軸粗得多？

答：因?yàn)榈退佥S的扭矩大 高速軸的扭矩小 所以低速軸要選擇粗一些。15.4 在軸的結(jié)構(gòu)工藝性來(lái)看，在作軸的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意哪些問(wèn)題？ 答：（1）、軸上零件有準(zhǔn)確的位置和可靠的相對(duì)固定。（2）、良好的制造和安裝公益性。（3）、形狀、尺寸應(yīng)有利于減少應(yīng)力集中。15.5 如圖15.13所示為幾種軸上零件的軸向定位和固定方式，試指出其設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，并畫(huà)出改正圖。

16.1 滾動(dòng)軸承一般由哪些基本元件組成？各有什么作用？

答：滾動(dòng)軸承一般由內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體和保持架四部分組成，內(nèi)圈的作用是與軸相配合并與軸一起旋轉(zhuǎn)；外圈作用是與軸承座相配合，起支撐作用；滾動(dòng)體是借助于保持架均勻的將滾動(dòng)體分布在內(nèi)圈和外圈之間，其形狀大小和數(shù)量直接影響著滾動(dòng)軸承的使用性能和壽命；保持架能使?jié)L動(dòng)體均勻分布，防止?jié)L動(dòng)體脫落，引導(dǎo)滾動(dòng)體旋轉(zhuǎn)起潤(rùn)滑作用。

16.5 試說(shuō)明下列軸承代號(hào)的含義，并說(shuō)明哪個(gè)軸承不能承受徑向載荷？

3308

6210

7200AC/P6 N409/P5

5307/P6 答：3308 3——圓錐滾子軸承

（0）3——寬度系列為0,3為直徑系列代號(hào) 08——內(nèi)徑為40mm

6210 6——深溝球軸承

（0）2——寬度系列為0,2為直徑系列代號(hào) 10——內(nèi)徑為50mm 7200AC/P6 7——角接觸球軸承

（0）2——寬度系列為0,2為直徑系列代號(hào) 00——內(nèi)徑為10mm

AC——公稱接觸角α=25°

P6——軸承公差等級(jí)為6級(jí)

N409/P5

N——圓柱滾子軸承

（0）4——寬度系列為0,4為直徑系列代號(hào) 09——內(nèi)徑為45mm

P5——軸承公差等級(jí)為5級(jí)

5307/P6

5——推力球軸承

（0）3——寬度系列為0,3為直徑系列代號(hào) 07——內(nèi)徑為35mm

P6——軸承公差等級(jí)為6級(jí) 5307/P6不能承受徑向載荷。

16.7 試說(shuō)明滾動(dòng)軸承的基本額定壽命、基本額定動(dòng)載荷、當(dāng)量動(dòng)載荷的意義。答：基本額定壽命：一批同樣的軸承，在相同條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，其中百分之九十的軸承不發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕時(shí)所能達(dá)到的壽命。

基本額定動(dòng)載荷：滾動(dòng)軸承若同時(shí)承受徑向和軸向聯(lián)合載荷，為了計(jì)算軸承壽命時(shí)在相同條件下比較，在進(jìn)行壽命計(jì)算時(shí)，必須把實(shí)際載荷轉(zhuǎn)換為與確定基本額定動(dòng)載荷的載荷條件相一致的當(dāng)量動(dòng)載荷，用P表示。

當(dāng)量動(dòng)載荷: 使軸承的基本額定壽命恰好為一百萬(wàn)轉(zhuǎn)時(shí)，軸承所能承受的載荷值，稱為軸承的基本額定動(dòng)載荷，用C表示。對(duì)向心軸承，指的是純徑向載荷，用Cr表示；對(duì)推力軸承，指的是純軸向載荷，用Ca表示。

16.11 已知一傳動(dòng)軸上的深溝球軸承，承受的徑向載荷Fr?1200N，軸向載荷Fa?300N，軸承轉(zhuǎn)速n?1460rmin，軸頸直徑d?40mm，要求使用Lh?8000h，載荷有輕微沖擊，常溫下工作，試選擇軸承的型號(hào)尺寸。

汽車(chē)機(jī)械基礎(chǔ)

4-1 軸的功用是什么？根據(jù)所受的載荷不同，軸分為哪幾種類型？各舉一例說(shuō)明。

答：軸的功用是支撐旋轉(zhuǎn)零件，以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞。轉(zhuǎn)軸：電動(dòng)機(jī)的輸入軸。心軸：火車(chē)的輪軸。

傳動(dòng)軸：連接汽車(chē)變速器與后橋的軸。

4-5 某傳動(dòng)軸所傳遞的功率P=750Kw，轉(zhuǎn)速n?400rmin。若采用45鋼正火，該軸所需的最小直徑是多少？

4-6 圖4-10中，若軸的支承跨距L=400mm，主動(dòng)齒輪分度圓直徑d1?180mm，螺旋角??15?，傳遞功率P1?7KW，轉(zhuǎn)速n1?300rmin，軸的材料采用45鋼調(diào)質(zhì)。

① 試確定軸的危險(xiǎn)截面上的直徑。

② 指出圖4-10中主動(dòng)軸結(jié)構(gòu)的不合理之處，并提出改進(jìn)意見(jiàn)。

圖4-10 主動(dòng)軸

5-8 滾動(dòng)軸承的額定動(dòng)載荷和當(dāng)量動(dòng)載荷有何關(guān)系？

答：在進(jìn)行壽命計(jì)算時(shí)，必須把實(shí)際載荷轉(zhuǎn)換為與確定基本額定動(dòng)載荷的載荷條件相一致的當(dāng)量動(dòng)載荷。

5-9 滾動(dòng)軸承壽命設(shè)計(jì)計(jì)算的基本思想是什么？什么情況下需要作滾動(dòng)軸承的靜強(qiáng)度計(jì)算？

答：滾動(dòng)軸承壽命設(shè)計(jì)計(jì)算的基本思想是軸承壽命不小于滾動(dòng)軸承的預(yù)期壽命。對(duì)于承受連續(xù)載荷或間斷載荷而不旋轉(zhuǎn)的軸承；在載荷作用下緩慢旋轉(zhuǎn)的軸承；承受正常載荷但受到短時(shí)沖擊的軸承，要考慮靜強(qiáng)度計(jì)算。

5-10 說(shuō)明以下幾個(gè)代號(hào)的含義：7210B、7210AC、N210E、51210、30316、7305B/P4。

答：7210B 3——角接觸球軸承

（0）2——寬度系列為0,2為直徑系列代號(hào) 10——內(nèi)徑為50mm

7200AC 7——角接觸球軸承

（0）2——寬度系列為0,2為直徑系列代號(hào) 00——內(nèi)徑為10mm

AC——公稱接觸角α=25°

N210E

N——圓柱滾子軸承

（0）2——寬度系列為0,2為直徑系列代號(hào) 10——內(nèi)徑為50mm

E——軸承公差等級(jí)為6級(jí)

51210

5——推力球軸承

1——寬度系列為1，2為直徑系列代號(hào) 10——內(nèi)徑為50mm

30316

3——圓錐滾子軸承

0——寬度系列為0,3為直徑系列代號(hào) 16——內(nèi)徑為82mm 7305B/P4

7——角接觸球軸承

（0）3——寬度系列為0,3為直徑系列代號(hào) 05——內(nèi)徑為25mm

B——公稱接觸角α=40°

P4——軸承公差等級(jí)為4級(jí)

5-11 一深溝球軸承需要承受的徑向載荷為10000N，軸向載荷為2000N，預(yù)期壽命為10000h，軸徑為50mm。試選擇兩種型號(hào)的軸承并作比較。6-1 試說(shuō)明聯(lián)軸器和離合器在軸連接中起到什么作用？

答：聯(lián)軸器和離合器都是機(jī)械傳動(dòng)中常用件，用于軸與軸（或其它回轉(zhuǎn)零件）的連接，傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，也可作為安全裝置。區(qū)別在于聯(lián)軸器將兩軸連接后，機(jī)械在運(yùn)轉(zhuǎn)中兩軸不能分離，只有停機(jī)后才能拆開(kāi)。而離合器在機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)中能隨時(shí)結(jié)合與分離，實(shí)現(xiàn)機(jī)械操作系統(tǒng)的斷續(xù)、變速、換向。聯(lián)軸器一般用于動(dòng)力機(jī)（如電機(jī)）與工作機(jī)之間的鏈接，離合器用于操作機(jī)構(gòu)中，比如汽車(chē)離合器是傳動(dòng)系中起到動(dòng)力傳遞的結(jié)合和分離及過(guò)載保護(hù)作用。

6-2 某發(fā)動(dòng)機(jī)需要電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行正常后，兩機(jī)脫開(kāi)，試問(wèn)兩機(jī)間該采用哪種離合器？ 答：

6-4 萬(wàn)向節(jié)有什么作用？由其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可以分為幾類各有什么特點(diǎn)？ 答：萬(wàn)向節(jié)是汽車(chē)萬(wàn)向傳動(dòng)裝置中實(shí)現(xiàn)變角速度傳動(dòng)的一種聯(lián)軸器。

可以分為剛性萬(wàn)向節(jié)和繞行聯(lián)軸節(jié)。剛性萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)效率較高，繞行聯(lián)軸節(jié)的傳力單元采用夾布橡膠盤(pán)、橡膠塊、橡膠環(huán)等彈性元件。6-7 試述制動(dòng)器的工作原理及功用。

答：萬(wàn)向節(jié)是汽車(chē)萬(wàn)向傳動(dòng)裝置中實(shí)現(xiàn)變角速度傳動(dòng)的一種聯(lián)軸器。7-1 常用的不可拆聯(lián)接有哪些類型？各有什么特點(diǎn)？

7-3 普通平鍵聯(lián)接的主要失效形式是什么？平鍵剖面尺寸b、h及標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度L如何確定？

7-5 螺紋按牙型分哪幾種類型？聯(lián)接螺紋常用何種螺紋？為什么？ 7-7 螺紋聯(lián)接有哪幾種主要聯(lián)接類型？各適用于什么場(chǎng)合？ 7-9 簡(jiǎn)述銷聯(lián)接的類型、特點(diǎn)和應(yīng)用。

8-6 根據(jù)圖8-42中所標(biāo)注的尺寸，判斷各鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)屬哪種基本形式？

圖8-42 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的形式判斷

8-9 如圖8-45所示的偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，若已知a=20mm，b=40mm，e=10mm，試用作圖法求此機(jī)構(gòu)的極位夾角θ、行程速比系數(shù)K、行程H，并標(biāo)出圖示位置的傳動(dòng)角。

圖8-45 極位夾角與傳動(dòng)角的確定

8-10 如圖8-46所示，擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)以曲柄（圖8-46a）或?qū)U（8-46b）為原動(dòng)件，試分析并分別作出： 1）機(jī)構(gòu)的極限位置。

2）最大壓力角（或最小傳動(dòng)角）的位置。3）死點(diǎn)的位置。

4）機(jī)構(gòu)的極位夾角。

圖8-46 擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)分析

9-4 說(shuō)明等速、等加速等減速、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)等三種常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律的加速度變化特點(diǎn)和它們的應(yīng)用場(chǎng)合。

9-11 在什么情況下凸輪的實(shí)際輪廓線會(huì)出現(xiàn)尖點(diǎn)或相交叉形象？如何避免？ 9-14 在圖9-23各圖中標(biāo)出圖示位置的凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角。

圖9-23 標(biāo)出凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角

10-1 帶傳動(dòng)有哪些特點(diǎn)？普通v帶傳動(dòng)有哪些類型？適用于哪些場(chǎng)合？ 10-4 帶傳動(dòng)為什么會(huì)產(chǎn)生彈性滑動(dòng)？彈性滑動(dòng)與打滑有什么不同？

10-5 v帶傳動(dòng)時(shí)的速度，為什么不能太大也不能太小，一般在什么范圍內(nèi)？ 11-7 當(dāng)兩漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒輪傳動(dòng)的安裝中心距大于標(biāo)準(zhǔn)中心距時(shí)，下列參數(shù)中哪些將發(fā)生變化？哪些不會(huì)變化？

A傳動(dòng)比 B 嚙合角C 節(jié)圓半徑D 分度圓半徑E 基圓半徑F 頂隙G測(cè)隙。11-9 什么叫根切現(xiàn)象？根切產(chǎn)生的原因是什么？避免根切的條件是什么？

11-17 齒輪傳動(dòng)的主要失效形式有哪些？齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則通常是按哪些失效形式?jīng)Q定的？ 11-26 已知一對(duì)外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直圓柱齒輪的中心距a=160mm，齒數(shù)z1?20、z2?60，求模數(shù)和分度圓直徑。

11-27 已知一對(duì)漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，小齒輪的齒數(shù)z1?26，傳動(dòng)比i12?2.5，模數(shù)m=3，試求大齒輪的齒數(shù)、主要幾何尺寸及中心距。

12-1 什么叫定軸輪系？憜輪在定軸輪系中起什么作用？如何求定州輪系的傳動(dòng)比？

12-2 什么叫周轉(zhuǎn)輪系？如何判定一個(gè)輪系是否是周轉(zhuǎn)輪系？ 12-6 試確定圖12-16中各輪的轉(zhuǎn)向。

圖12-16 確定圖中各輪轉(zhuǎn)向

12-8 在圖12-18所示的輪系中，已知各輪齒數(shù)為z1?15,z2?25,z2??15,z3?30,z3??15，z4?30,z4??2（右旋螺桿），該輪系的傳動(dòng)比i15，并判斷渦輪5的轉(zhuǎn)向。

z5?60。求

圖12-18 求定軸輪系的傳動(dòng)比

第四篇：機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第七版課后習(xí)題答案

第一章

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）第二章

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)位置稱為死點(diǎn)位置（從動(dòng)件的傳動(dòng)角? =0°）。

第三章

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)榱悖碚撋霞铀俣葹闊o(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)

第六章

6-1 設(shè)計(jì)機(jī)械零件時(shí)應(yīng)滿足哪些基本要求？

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？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。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：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。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)s=s1s2s3 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 ?-1 ? 0 ?1 各代表什么？

答：-1 ：對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力下，疲勞極限為-1。0 ：脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力下，疲勞極限為0。1 ：靜應(yīng)力下的疲勞極限。

第七章

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：

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。

管螺紋（半圓形螺紋）：特點(diǎn)為螺紋深度較淺，是專門(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：A2 ? ? A1

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？ tg? tg??

?? ? ? 為升角，ρ為摩擦角

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)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：開(kāi)口銷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；再按照軸的直 徑 d 查標(biāo)準(zhǔn)的鍵的尺寸，鍵的長(zhǎng)度取l ? 1.5d 且要比軸上的輪轂短。第八章

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。

第九章

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)滿足上述要求。（齒廓的形狀必須滿足不 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)。）

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

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 o 的標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，則h?a =1，則zmin =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)）。

第五篇：機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課后習(xí)題答案 第11章

11-1 解 1）由公式可知：

輪齒的工作應(yīng)力不變，則 則，若，該齒輪傳動(dòng)能傳遞的功率

11-2解 由公式

可知，由抗疲勞點(diǎn)蝕允許的最大扭矩有關(guān)系：

設(shè)提高后的轉(zhuǎn)矩和許用應(yīng)力分別為、當(dāng)轉(zhuǎn)速不變時(shí)，轉(zhuǎn)矩和功率可提高 69%。

11-3解 軟齒面閉式齒輪傳動(dòng)應(yīng)分別驗(yàn)算其接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度。（1）許用應(yīng)力 查教材表 11-1小齒輪45鋼調(diào)質(zhì)硬度：210～230HBS取220HBS；大齒輪ZG270-500正火硬度：140～170HBS，取155HBS。

查教材圖 11-7，查教材圖 11-10 , 查教材表 11-4取，故：

（2）驗(yàn)算接觸強(qiáng)度，驗(yàn)算公式為：

其中：小齒輪轉(zhuǎn)矩

載荷系數(shù) 查教材表11-3得

齒寬

中心距 齒數(shù)比

則：、，能滿足接觸強(qiáng)度。

（3）驗(yàn)算彎曲強(qiáng)度，驗(yàn)算公式：

其中：齒形系數(shù)：查教材圖 11-9得、則 ：

滿足彎曲強(qiáng)度。

11-4解 開(kāi)式齒輪傳動(dòng)的主要失效形式是磨損，目前的設(shè)計(jì)方法是按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，并將許用應(yīng)力

降低以彌補(bǔ)磨損對(duì)齒輪的影響。

（1）許用彎曲應(yīng)力 查教材表11-1小齒輪45鋼調(diào)質(zhì)硬度：210～230HBS取220HBS；大齒輪

45鋼正火硬度：170～210HBS，取190HBS。查教材圖11-10得 , 查教材表 11-4，并將許用應(yīng)用降低30%

（2）其彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式：

其中：小齒輪轉(zhuǎn)矩

載荷系數(shù) 查教材表11-3得

取齒寬系數(shù)

齒數(shù)

，取

齒數(shù)比

齒形系數(shù) 查教材圖 11-9得、因

故將

代入設(shè)計(jì)公式

因此

取模數(shù)

中心距

齒寬

11-5解硬齒面閉式齒輪傳動(dòng)的主要失效形式是折斷，設(shè)計(jì)方法是按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，并驗(yàn)算其齒面接觸強(qiáng)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：52～56HRC，取54HRC。查教材圖11-10得，查材料圖11-7得。查教材表11-4，因齒輪傳動(dòng)是雙向工作，彎曲應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)，應(yīng)將極限值乘 70%。

故

（2）按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)公式：

其中：小齒輪轉(zhuǎn)矩

載荷系數(shù) 查教材表11-3得

取齒寬系數(shù)

齒數(shù)，取

齒數(shù)比

齒形系數(shù) 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(jì)公式，查教材圖 11-9得

因此

取模數(shù)

（3）驗(yàn)算接觸強(qiáng)度，驗(yàn)算公式：

其中：中心距

齒寬

，取

滿足接觸強(qiáng)度。

11-6解 斜齒圓柱齒輪的齒數(shù)角速比用齒數(shù)

與其當(dāng)量齒數(shù) 之間的關(guān)系：（1）計(jì)算傳動(dòng)的。（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,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 ；徑向力

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

11-10解 軟齒面閉式齒輪傳動(dòng)應(yīng)分別校核其接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度。

（1）許用應(yīng)力

查教材表 11-1小齒輪40MnB調(diào)質(zhì)硬度：240～280HBS取260HBS；大齒輪35SiMn調(diào)質(zhì)硬度：200～

260HBS，取230HBS。

查教材圖 11-7： ；

查教材圖 11-10： ； 查教材表 11-4 取，故：

（2）驗(yàn)算接觸強(qiáng)度，其校核公式：

其中：小齒輪轉(zhuǎn)矩

載荷系數(shù) 查教材表11-3得

齒寬

中心距

齒數(shù)比

則： 滿足接觸強(qiáng)度。

（3）驗(yàn)算彎曲強(qiáng)度，校核公式：

小齒輪當(dāng)量齒數(shù) 大齒輪當(dāng)量齒數(shù)

齒形系數(shù) 查教材圖 11-9得、滿足彎曲強(qiáng)度。

11-11解 軟齒面閉式齒輪傳動(dòng)應(yīng)按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)，然后驗(yàn)算其彎曲強(qiáng)度：（1）許用應(yīng)力

查教材表 11-1小齒輪40MnB調(diào)質(zhì)硬度：240～280HBS取260HBS；大齒輪45鋼調(diào)質(zhì)硬度：210～

230HBS，取220HBS。查教材圖 11-7：

；

；

查教材表 11-4 取，查教材圖 11-10：

故

（2）按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)公式：

其中：小齒輪轉(zhuǎn)矩 11-3得 齒寬系數(shù) 取

載荷系數(shù) 查教材表中心距

齒數(shù)比 將許用應(yīng)力較小者 代入設(shè)計(jì)公式

則： 取中心距

初選螺旋角

大齒輪齒數(shù)

，取 齒數(shù)比：

模數(shù)，取

螺旋角

（3）驗(yàn)算其彎曲強(qiáng)度，校核公式： 小齒輪當(dāng)量齒數(shù)

大齒輪當(dāng)量齒數(shù)

齒形系數(shù) 查教材圖 11-9得、滿足彎曲強(qiáng)度。

11-12解 由題圖可知：，高速級(jí)傳動(dòng)比

低速級(jí)傳動(dòng)比 輸入軸的轉(zhuǎn)矩

中間軸轉(zhuǎn)矩

輸出軸轉(zhuǎn)矩

11-13解 硬齒面閉式齒輪傳動(dòng)應(yīng)按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，然后驗(yàn)算其接觸強(qiáng)度。（1）許用應(yīng)力

查教材表 11-1齒輪40Cr表面淬火硬度：52～56HRC取54HRC。

查教材圖 11-7： 查教材圖 11-10：

查教材表 11-4 取，故：

（2）按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)公式：

其中：小齒輪轉(zhuǎn)矩

載荷系數(shù) 查教材表11-3得

齒寬系數(shù) 取

大齒輪齒數(shù)，取 齒數(shù)比：

分度圓錐角

小齒輪當(dāng)量齒數(shù) 大齒輪當(dāng)量齒

齒形系數(shù) 查教材圖 11-9得、則平均模數(shù)： 大端模數(shù) 取

（3）校核其接觸強(qiáng)度，驗(yàn)算公式：

其中：分度圓直徑

錐距

齒寬

取

滿足接觸強(qiáng)度。

11-14解 開(kāi)式齒輪傳動(dòng)只需驗(yàn)算其彎曲強(qiáng)度

（1）許用彎曲應(yīng)力

查教材表 11-1小齒輪45鋼調(diào)質(zhì)硬度：210～230HBS取220HBS；大齒輪ZG310-570正火硬度：160～

200HBS取190HBS。

查教材圖 11-10： ； 查教材表 11-4 取，故：

（2）校核彎曲強(qiáng)度，驗(yàn)算公式： 其中：小齒輪轉(zhuǎn)矩

載荷系數(shù) 查教材表11-3得

分度圓錐角

小齒輪當(dāng)量齒數(shù)大齒輪當(dāng)量齒數(shù)

齒形系數(shù) 查教材圖 11-9得、分度圓直徑

錐距

齒寬系數(shù)

平均模數(shù)

則：

滿足彎曲強(qiáng)度。

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 指向大端，方向向下；斜齒輪3的軸向力 方向指向上，轉(zhuǎn)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。