第一篇：機械設計基礎習題(西北工業(yè)大學版)5（定稿）

第九章

9-1.帶傳動中的彈性滑動與打滑有什么區(qū)別？對傳動有何影響？影響打滑的因素有哪些？如何避免打滑？

解：由于緊邊和松邊的力不一樣導致帶在兩邊的彈性變形不同而引起的帶在帶輪上的滑動，稱為帶的彈性滑動，是不可避免的。打滑是由于超載所引起的帶在帶輪上的全面滑動，是可以避免的。

由于彈性滑動的存在，使得從動輪的圓周速度低于主動輪的圓周速度，使得傳動效率降低。影響打滑的因素有：預緊力大小、小輪包角、當量摩擦因素。

避免打滑：及時調(diào)整預緊力，盡量使用摩擦因素大的、伸縮率小的皮帶，對皮帶打蠟。9-3.試分析參數(shù)?

1、D1、i12的大小對帶傳動的工作能力有何影響？ 解：D1越小，帶的彎曲應力就越大。

?1 的大小影響帶與帶輪的摩擦力的大小，包角太小容易打滑（一般取?1≥1200）

i12越大，單根V帶的基本額定功率的增量就越大。

9-4.帶和帶輪的摩擦因數(shù)、包角與有效拉力有何關系？

ef??1?Fe，最大有效拉力Fec與張緊力F0、包角?和摩擦系數(shù)f有關，增大解：Fec=2F0f?e?1F0、?和f均能增大最大有效拉力Fec。

9-9.設計一由電動機驅(qū)動的普通V帶減速傳動，已知電動機功率P=7KW，轉(zhuǎn)速n1=1440r/min，傳動比i12?3，傳動比允許偏差為±5%，雙班工作，載荷平穩(wěn)。

解：

1.計算功率Pca

查表得，KA=1.2，則Pca=KAP=1.2?7?8.4kW 2.選擇帶的截型

根據(jù)P9-9選定A型帶。ca?8.4kW和n1?1440r/min查圖3.確定帶輪的基準直徑D1和D2

參考圖9-9和表9-3取小帶輪的基準直徑D1=100mm，大帶輪的基準直徑D2?i12D1(1??)?3?100?(1?0.01)?297mm。

查表取標準值D2?315mm。

i12?3.15滿足條件。

4．驗算帶的速度v v??D1n160?1000???100?144060?1000m/s?7.54m/s

帶速介于5~25m/s之間，合適。5.確定中心距a和帶的基準長度Ld

初定中心距為a0?800mm.則帶的基準長度Ld為

2(D?D)1Ld??2a?(D1?D2)?224a 2?(315?100)?[2?800?(100?315)?]mm?2266.33mm24?800?按表9-2選取Ld=2240mm,則V帶傳動實際中心距為

a?a0?Ld?Ld?2240?2266.33?(800?)mm?786.84mm 226.驗算小帶輪上的包角?1

?1?1800?7.帶的根數(shù)z D2?D1315?100?57.30?1800??57.30?164.340?1200(合適）a786.84根據(jù)表9-4a、b,當D1?100mm,n1?1440r/min時，P時，?P0=0.17kW.查表0?1.32kW,當i12?39-5得K??0.96;查表9-2得KL=1.06.則帶的根數(shù)為

z?取z=6

Pca8.4??5.54

(P0??P0)K?KL(1.32?0.17)?0.96?1.068.確定帶的張緊力F0 根據(jù)表9-1查得q=0.10kg/m F0?500Pca2.5500?8.42.5(?1)?qv2?[?(?1)?0.10?7.542]N?154.6N zvk?6?7.540.969.計算壓軸力FQ

164.340FQ?2zF0sin?2?6?154.6?sinN?1837.9N

22?1

第十章

10-1.為避免槽輪在開始和終止轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生剛性沖擊，設計時應注意什么問題？ 10-2.何謂槽輪機構(gòu)的運動系數(shù)？為什么k必須大于零而小于1？k有何幾何意義？

10-3.如圖所示為自行車后輪軸上的棘輪機構(gòu)，試分析當腳蹬踏板前進和不蹬踏板自由滑行時棘輪機構(gòu)的工作過程。

第十一章

11-1.常用的連接有哪些類型？它們各有哪些優(yōu)點？各適用于什么場合？

解：常用的連接有螺紋連接、鍵連接、銷連接、鉚釘連接、焊接、膠接、過盈配合連接以及型面連接等。

螺紋連接具有結(jié)構(gòu)簡單、裝拆方便、連接可靠、互換性強等特點。

鍵連接具有結(jié)構(gòu)簡單、連接可靠、裝拆方便等優(yōu)點，在機械的軸類連接中應用。銷連接主要用于確定零件間的相互位置，并可傳遞不大的載荷，也可用于軸和輪轂或其他零件的連接。

鉚接具有工藝設備簡單，工藝過程比較容易控制，質(zhì)量穩(wěn)定，鉚接結(jié)構(gòu)抗振、耐沖擊，連接牢固可靠，對被連接件材料的力學性能沒有不良影響等特點。在承受嚴重沖擊或劇烈振動載荷的金屬結(jié)構(gòu)連接中應用。

焊接是具有結(jié)構(gòu)成本低、質(zhì)量輕，節(jié)約金屬材料，施工方便，生產(chǎn)效率高，易實現(xiàn)自動化等特點。主要應用在五拆卸要求的對受力要求不太高的場合。

膠接具有連接后重量輕，材料利用率高，成本低，在全部膠接面上應力集中小，抗疲勞性能好，密封性和絕緣性好等特點。主要用于應力要求不高，對密封性要求較高的場合。11-6.在螺紋連接中，為什么要采用防松裝置？ 解：

11-8.平鍵的截面尺寸b×h和鍵的長度L如何確定？平鍵連接的失效形式是什么？如何進行強度校核？

解：b×h根據(jù)軸徑d有表中查標準得。鍵長L按輪轂的長度確定，一般略短于輪轂長度，并符合標準中規(guī)定的長度系列。平鍵的主要失效形式是側(cè)面工作面的壓潰。按?bs?F4T?????bs進行強度校核。kldhl11-14.圖示剛性聯(lián)軸器用螺栓連接，螺栓性能等級為8.8，聯(lián)軸器材料為鑄鐵（HT250），若傳遞載荷T=1500T·N。

1）采用4個M16的鉸制孔用螺栓，螺栓光桿處的直徑ds?17mm，受壓的最小軸向長度??14mm，試校核其連接強度。

2）若采用M16的普通螺栓連接，當接合面摩擦因素f=0.15，安裝時不控制預緊力，試確定所需螺栓數(shù)目（取偶數(shù)）。

解：1）F?T1500??19354.8N D155?10?322???bs??b2.2?250Mpa?113.64Mpa 2.2???????sS??640Mpa?160Mpa 44F4?19354.8?Mpa?21.32Mpa???? 22zi?ds4?1???17F19354.8??20.33Mpa????bs zds?4?17?14?bs?其連接強度滿足條件。2）????由???sS?640Mpa?213.33Mpa 31.3Fp?d124????得，F(xiàn)p??d2?????13.8352?213.334?1.3?4?1.3?24669.3N

由Fp?KFKSF1.3?19354.8得，z?S??6.8 zifFpif11390.5?1?0.15故取z=8 11-15.一鋼制液壓油缸，缸內(nèi)油壓p=4Mpa，油缸內(nèi)徑D=160mm（參看圖11-12），沿凸緣圓周均布8個螺栓，裝配時控制預緊力。試確定螺栓直徑。解：1.確定單個螺栓的工作載荷F p?D24???1602F???10053.1N

4z4?82.確定螺栓的總拉伸載荷FQ

考慮到壓力容器的密封性要求，取殘余預緊力Fp??1.6F，則

FQ?F?Fp??2.6F?26138.1N

3.求螺栓直徑

選取螺栓性能等級為8.8，則?s?640Mpa.由式?????ss確定許用應力???時需查找安全系數(shù)S，當不控制預緊力時，S與螺栓直徑d有關，故需用試算法。由表暫取S=3（假定d=20mm），則螺栓許用應力為

????螺栓小徑為d1??ss?640Mpa?256Mpa 2.54?1.3FQ?????4?1.3?26138.1mm?13.00mm

??256由表查得d=20mm時，d1?17.294mm?13.00mm,能滿足強度要求，且與原假設相符，故取M20合適。

第十二章

12-2.剛性聯(lián)軸器與撓性聯(lián)軸器的主要區(qū)別是什么？ 解：

剛性聯(lián)軸器各零件及連接件都是剛性的，它們之間不能作相對運動，不具有補償兩軸相對位移的能力，用于剛性支承的場合。若兩軸有偏移，將產(chǎn)生附加載荷，影響傳動性能和使用壽命。

撓性聯(lián)軸器分兩種，一種是由可作相對移動的剛性件組成，用連接元件間的相對可動性來補償被連接兩軸之間的相對移動，用于彈性支承且載荷大的場合；另一種是連接件都是彈性的，通過連接件的彈性變形來補償被連接兩軸之間的相對移動，用于彈性支承需要緩沖和減振的場合。

12-5.試分析自行車“飛輪”中離合器的工作原理。

解：自行車后輪有個內(nèi)棘輪機構(gòu)，起到了離合器的作用，稱為超越離合器,。工作原理是當鏈條帶動棘輪的鏈齒外圈時，中心轉(zhuǎn)軸上的棘爪通過彈簧與棘輪保持接觸，棘爪將力矩傳遞給中心轉(zhuǎn)軸，后輪就轉(zhuǎn)動前進。當棘輪的轉(zhuǎn)速低于中心轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速，或騎車者停止腳踏時，棘爪能夠在棘輪上滑動，超越外圈棘輪轉(zhuǎn)速，此時就會聽見發(fā)出的“嗒嗒”聲響。

因為棘輪只能單向傳遞轉(zhuǎn)矩，不能雙向傳遞轉(zhuǎn)矩，使得自行車具有正常行駛功能，不能后退行駛。因此也稱為單向超越離合器.第十三章

13-5.說明下列滾動軸承代號的意義：N208/P5,7321C，6101,30310，5207.解：

N208/P5表示圓柱滾子軸承，寬度系列為0系列，直徑系列為2系列，內(nèi)徑為40mm，5級公差等級；

7321C表示角接觸球軸承，寬度系列為0系，直徑系列為3系列，內(nèi)徑為105mm，公稱接觸角??15，0級公差等級；

6101表示深溝球軸承，寬度系列為0系，直徑系列為1系列，內(nèi)徑為12mm，0級公差等級； 30310表示圓錐滾子軸承，寬度系列為0系，直徑系列為3系列，內(nèi)徑為50mm，0級公差等級；

5207表示推力球軸承，寬度系列為0系，直徑系列為2系列，內(nèi)徑為35mm，0級公差等級；

13-8.試設計一提升機用非液體摩擦滑動軸承，已知每個軸承的徑向載荷為2?10N，軸頸直徑為100mm，轉(zhuǎn)速為1200r/min.解：

1.選擇軸承類型和軸瓦材料

因軸承承受徑向載荷，并考慮使用條件，選用剖分式徑向軸承。此軸承載荷大，轉(zhuǎn)速高，根據(jù)表13-1選擇軸瓦材料為ZPbSb16Sn16Cu2，其[p]=15Mpa,[v]=12m/s,[pv]=10Mpa·m/s 2.選取軸承寬徑比

選取軸承寬徑比B/d=1.0，則軸承寬度B=d=100mm.3.驗算軸承工作能力 軸承的p,pv,v分別為：

4?F10000?Mpa?1MpaBd100?100Fn10000?1200pv??MPa?m/s?6.28MPa?m/s

19100B19100?100?dn??100?1200v??m/s?6.283m/s60?100060?1000p?計算表明，p<[p],pv<[pv],v<[v],工作能力滿足要求。由表13-2，考慮到轉(zhuǎn)速較高，選取配合為H7/e8。

13-10.根據(jù)設計要求，在某一軸上安裝一對7000C軸承（如圖所示），已知兩個軸承的徑向載荷分別為：Fr1?2000N,Fr2?1000N,外加軸向載荷FA?880N，軸徑d?40mm，轉(zhuǎn)速n?5000r/min，常溫下運轉(zhuǎn)，有中等沖擊，預期壽命Lh??5000h，試選擇軸承型號。

解：

1.初選軸承型號

根據(jù)軸徑d?40mm，選擇軸承型號7208C，查機械設計手冊得其基本額定動載荷C?36.8KN,基本額定靜載荷C0?25.8KN。

2.計算軸承1、2的軸向載荷F?

1、F?2 7000C的接觸角??15，試取e?0.4052 由表13-8查得軸承的派生軸向力為 0Fs1?eFr1?0.4052?2000N?810.4NFs2?eFr2?0.4052?1000N?405.2N

FA?Fs2??880?405.2?N?1285.2N?Fs1

可知軸承1為壓緊端，兩軸承的載荷分別為

Fa1?FA?Fs2?(880?405.2)N?1285.2NFa2?Fs2?405.2N3.計算軸承1、2的當量動載荷

Fa11285.2??0.6426?eFr12000Fa2405.2??0.4052?eFr21000

由表13-7查得X1?0.44,由線性插值得 Y1?1.3018;X2?1,Y2?0.故當量動載荷為

P1?X1Fr1?Y1Fa1??0.44?2000?1.3018?1285.2??2553.1NP2?X2Fr2?Y2Fa2??1?1000?0?405.2??1000N

4.計算所需的徑向基本額定動載荷

因軸的結(jié)構(gòu)要求兩端選同樣尺寸的軸承，而P1?P2，故應以軸承1的當量動載荷P1為計算依據(jù)。因工作溫度正常查表13-5得ft?1；按中等沖擊載荷，查表13-6取fP?1.25。所以

1fPP260nLh?11.25?2553.160?5000?5000C1?()3??()3N?36532.1N?36.8KN 66ft10110故選擇7208C軸承合適。

第十四章

14-4.指出圖示中軸的結(jié)構(gòu)有哪些不合理和不完善的地方，提出改進意見，并畫出改進后的結(jié)構(gòu)圖。

14-5.圖示為二級斜齒圓柱齒輪減速器（z1?22,z2?77,z3?21,z4?78），由高速Ⅰ輸入的功率P=40kW，轉(zhuǎn)速n1?590r/min，軸的材料為45鋼。試按扭轉(zhuǎn)強度計算三根軸的最小直徑（不考慮摩擦損失）。

解：軸的材料為45鋼查表14-1得???=30~40MPa

n2?n3?z122n1??590r/min?168.6r/minz277z321n2??168.6r/min?45.4r/minz478

9.55?106P39.55?106?40d1?3?mm?43.26mm0.2???n10.2?40?5909.55?106P39.55?106?40d2?3?mm?65.67mm 0.2???n20.2?40?168.69.55?106P39.55?106?40d3?3?mm?101.7mm0.2???n30.2?40?45.4取d1=45mm,d2?65mm,d3?105mm14-6.試校核圖示直齒圓柱齒輪軸的強度。已知傳遞功率P=10kw，轉(zhuǎn)速n=200r/min，齒輪分度圓直徑d=356mm，單向轉(zhuǎn)動。軸的材料為40Cr調(diào)質(zhì)處理，齒輪相對軸對稱布置，軸的輸出端裝聯(lián)軸器。

解：

1.求解徑向力及各支點力，并畫出彎矩圖

T?9.55?106P10?9.55?106?N?mm?477500N?mmn2002T2?477500 Ft??N?2682.58Nd356Fr?Fttan??2682.58?tan20??976.38NFn?Fr976.38??2854.7N sin?sin20?

1Fn?1427.35N21FCn?Fn?1427.35N 21M??Fn?80?1427.35?80N?mm?114188N?mm2FAn?22Me?M2???T??1141882??0.6?477500??308417.17N?mm

2．強度校核

軸在B截面處的彎矩和扭矩最大為軸的危險截面，軸單下轉(zhuǎn)動，扭矩可認為脈動循環(huán)變化，取折合系數(shù)a=0.6。軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查表得????60MPa

??M2???T?W2?2MB2???T?0.1d32?1141882??0.6?477500?0.1?60232MPa?14.3Mpa????

Me?M2???T??1141882??0.6?477500??308417.17N?mm所以軸的強度滿足要求。3.剪切強度校核

軸的材料為40Cr調(diào)質(zhì)處理查表14-1得???=40~52MPa

T9.55?106P/n9.55?106?10/200?????26.2Mpa???? 33WT0.2d0.2?45故滿足強度條件。

第十六章

16-2．為了提高動平衡效果，兩平衡基面的位置及平衡質(zhì)量的位置應如何選擇？

解：

16-4.何謂速度不均勻系數(shù)？速度不均勻系數(shù)是否越小越好？ 解：速度不均勻系數(shù)是角速度的最大波動幅度與平均角速度之比值。速度不均勻系數(shù)并非越小越好，在滿足使用要求的條件下速度不均勻系數(shù)應盡量取大些，這樣可減小飛輪的轉(zhuǎn)動慣量，不致使飛輪過于笨重。

16-6.圖示為一等候均質(zhì)圓盤，因工作需要其上開有三個圓孔，圓孔直徑及偏心距分別為。為使此回轉(zhuǎn)體達d1?12mm,e1?50mm;d2?16mm,e2?40mm;d3?20mm,e3?55mm到平衡，須再制一工藝圓孔，若其回轉(zhuǎn)半徑取為eb?60mm，試求該圓孔的直徑db及方位角?b。

解：

16-8.若某一機械主軸的平均轉(zhuǎn)速n=1500r/min,機械作周期性速度波動，經(jīng)測定其最大盈虧功?Wmax?8000N.m，現(xiàn)在主軸上安裝了一個JF?1.2kg?m2的飛輪，如不計其他活動構(gòu)件 的轉(zhuǎn)動慣量，試求其最大角速度、最小角速度及速度不均勻系數(shù)。解：

第二篇：機械設計基礎習題(西北工業(yè)大學版)3

第七章

7-1.對于定傳動比的齒輪傳動，其齒廓曲線應滿足的條件是什么？ 解：由于相嚙合的齒廓在接觸點處的公法線與連心線交于固定點，故齒廓曲線上任意一點的法線與連心線都交于固定點。

7-2.節(jié)圓與分度圓、嚙合角與壓力角有什么區(qū)別？

解：分度圓是指定義齒輪標準模數(shù)（并且壓力角為20°時）乘以齒數(shù)所求得的直徑。以輪心為圓心，過節(jié)點所作的圓稱為節(jié)圓。也就是說分度圓在齒輪確定時是確定不變的，節(jié)圓是只有兩齒輪嚙合時才存在，單個齒輪沒有節(jié)圓，并且節(jié)圓是隨著中心距變化而變化的。漸開線齒廓上某點的法線（壓力線方向），與齒廓上該點速度方向線所夾的銳角稱為壓力角，漸開線齒廓上各點的壓力角不等。嚙合角是在一般情況下（不指明哪個圓上的嚙合角，一般就是指分度圓上的壓力角），兩相嚙合齒輪的端面齒廓在接觸點處的公法線與兩節(jié)圓在節(jié)點處公切線所夾的銳角。

7-4.標準齒輪傳動的實際中心距大于標準中心距時，下列參數(shù)：傳動比、嚙合角、分度圓半徑、節(jié)圓半徑、基圓半徑、頂隙等中哪些發(fā)生變化？哪些不變？

解：標準齒輪傳動的實際中心距大于標準中心距時，由于a變大，節(jié)圓半徑變大,r1≠r1?,r2≠r2?(r1?、r2?為標準節(jié)圓半徑），傳動比不發(fā)生變化，頂隙變大，嚙合角也變大。分度圓半徑與基圓半徑與齒輪本身相關，故不會發(fā)生變化。

7-8.模數(shù)和齒數(shù)相同的正變位齒輪與標準齒輪相比，下列參數(shù)d、p、s、e、h?、hf、da、dfdb、中哪些參數(shù)變大了？哪些參數(shù)變小了？哪些參數(shù)沒有變？ 解：變大的參數(shù)：h?、da、df、s

變小的參數(shù)：hf、e 不變的參數(shù)：d、p、db 7-11.現(xiàn)有一閉

式

直

齒

輪

傳

動，已

知

輸

入

功

率P1=w，輸入轉(zhuǎn)速4k?1nr7?z201/?z2mi?mn,m11?m8b,，?m5m5,b小齒輪材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面平均硬度為230HBS，大齒輪材料為ZG310-570，正火處理，齒面平均硬度為180HBS。齒輪雙向轉(zhuǎn)動，載荷有中等沖擊，取K=1.6，齒輪相對軸承非對稱布置。試校核該齒輪傳動的強度。解：1.確定許用壓力

小齒輪的齒面平均硬度為230HBS。查表得：

???H1???513??230?217??(545?513)?MPa?523.95MPa

255?217????F1???301??230?217??(315?301)??0.7MPa?214.05MPa

255?217?

大齒輪的齒面平均硬度為180HBS。查表得：???H2???270????F22.計算小齒輪的轉(zhuǎn)矩 ?

180?163????171??(189?171)??0.7MPa?126MPa197?163??180?163??(301?270)?MPa?285.5MPa197?163?9.55?106p19.55?106?4T1??N?mm?53056N?mm

n17203．按齒面接觸疲勞強度計算

u?KT1z255??3.06 z118d1?76.63?d???H22?u?11.6?530563.06?1?76.63?mm?86.13mm u0.972?285.523.06根據(jù)題目中，d1=mz1?4?18?72mm不能滿足齒面疲勞強度要求。4.按齒根彎曲強度計算

由z1?18,z2?55，查表得YFS1?4.45,YFS2?4.005

???F1???F2由于

YFS1?4.45?0.02077 214.24.005?0.03174 126YFS2????F2YFS2較大，故將其帶入下式中：

m?1.263KTY1.6?53056?4.0051FS23?1.26mm?2.55mm 22?dz1???F20.972?18?126由以上計算結(jié)果可見，滿足齒根彎曲強度要求。

故不能滿足強度要求。

7-12.設計一單級減速器中的直齒輪傳動。已知傳遞的功率P=10KW，小齒輪轉(zhuǎn)速n1?960r/min,傳動比i12=4.2，單向轉(zhuǎn)動，載荷平穩(wěn)，齒輪相對軸承對稱布置。

解：1.材料選擇

單級減速器工作載荷相對平穩(wěn)，對外廓尺寸也沒有限制，故為了加工方便，采用軟齒面齒輪傳動。小齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面平均硬度為240HBS；大齒輪選用45鋼，正火處理，齒面平均硬度為190HBS。2.參數(shù)選擇

1）齒數(shù)

由于采用軟齒面?zhèn)鲃樱嗜1?20,z2?i12z1?4.2?20?84

2）齒寬系數(shù)

由于是單級齒輪傳動，兩支承相對齒輪為對稱布置，且兩輪均為軟齒面，查表得?d?1.4

3）載荷系數(shù)

因為載荷比較平穩(wěn)，齒輪為軟齒面，支承對稱布置，故取K=1.4.4）齒數(shù)比

對于單級減速傳動，齒數(shù)比u?i12?4.2

3.確定需用應力

小齒輪的齒面平均硬度為240HBS。許用應力根據(jù)線性插值計算：

240?217???(545?513)?MPa?532MPa255?217??

240?217?301??(315?301)MPa?309MPa???F1????255?217?????H1??513?大齒輪的齒面平均硬度為190HBS，許用應力根據(jù)線性插值計算：

?(513?468)?MPa?491MPa???H2??468?217?162???190?163????F2???280??4.計算小齒輪的轉(zhuǎn)矩

190?162??(301?280)?MPa?291MPa217?162?

9.55?106p19.55?106?10T1??N?mm?99479N?mm

n19605.按齒面接觸疲勞強度計算

取較小應力???H2帶入計算，得小齒輪的分度圓直徑為

d1?76.63KT1?d???H22?u?11.4?994794.2?1?76.63?mm?61.23mm u1.4?49124.2齒輪的模數(shù)為m?d161.23??3.065mm z1206.按齒根彎曲疲勞強度計算

由齒數(shù)z1?20,z2?84查表得，復合齒形系數(shù)YFS1?4.36,YFS2?3.976

???F1???F2由于

YFS1?4.36?0.01411309YFS23.976??0.013663291

???F1YFS1較大，故帶入下式：

m?1.263KTY1.4?99479?3.9761FS13?1.26mm?1.89mm 22?dz1???F11.4?20?2917.確定模數(shù)

由上述結(jié)果可見，該齒輪傳動的接觸疲勞強度較薄弱，故應以m≥3.065mm為準。取標準模數(shù)m=4mm 8.計算齒輪的主要幾何尺寸

d1?mz1?4?20mm?80mmd2?mz2?4?84mm?336mm?da1?(z1?2ha)m?(20?2?1)?4mm?88mm?da2?(z2?2ha)m?(84?2?1)?4mm?344mm

d1?d280?336??208mm22b??dd1?1.4?70mm?98mma?取b2?98mm,b1?b2?(2~10),取b1?104mm7-14.圖示為一雙級斜齒輪傳動。齒輪1的轉(zhuǎn)向和螺旋線旋向如圖所示，為了使軸Ⅱ上兩齒輪的軸向力方向相反，是確定各齒輪的螺旋線旋向，并在嚙合點處畫出齒輪各力的方向。解：1和3為左旋，2和4為右旋。

7-17.一對斜齒輪的齒數(shù)為z1?21,z2?37,法向模數(shù)mn?3.5mm.若要求兩輪的中心

距a=105mm，試求其螺旋角?。

解：由a?mn(z1?z2)3.5?（27+37）得，cos?==0.9667

2cos?2?105??14.830

7-19.一對錐齒輪傳動，已知z1?20,z2?50,m?5mm,試計算兩輪的主要幾何尺寸及當量齒輪數(shù)zv。解：

?h??h?m?m?5mm?hf?(h??c?)?1.2m?6mmh?h??hf?11mmc?c?m?1mm?1?arctan(z1/z2)?21.80?2?arctan(z2/z1)?68.20d1?mz1?100mmd2?mz2?250mmda1?d1?2h?cos?1?109.3mmda2?d2?2h?cos?2?253.7mmdf1?d1?2hfcos?1?88.84mmdf2?d2?2hfcos?2?245.56mm1m222d12?d2?z1?z2?134.63mm22b??RR,?0.3R?40.39mm,?R?0.25~0.3R??f?arctan(hf/R)?2.550?a1??1??f?24.350?a2??2??f=70.750?f1??1??f?19.250?f2??2??f?65.650zv1?z1?21.54cos?1

z2zv2??134.64cos?2

7-21.圖示蝸桿傳動中，蝸桿均為主動件。試在圖中標出未注明的蝸桿或蝸輪的轉(zhuǎn)向及螺旋線的旋向，在嚙合點處畫出蝸桿和蝸輪各分力的方向。解：

7-24.為什么在圓柱齒輪傳動中，通常取小齒輪齒寬b1?b2（大齒輪齒寬）；而在錐齒輪傳動中，卻取b1?b2？

解：在圓柱齒輪傳動中裝配、制造都可能有軸向偏差。如果等寬就有可能使接觸線長度比齒寬要小（軸向有有錯位）。因此有一個齒輪應寬些以補償可能的軸向位置誤差帶來的嚙合長度減小的問題。加寬小輪更省材料和加工工時。

在錐齒輪傳動中，安裝時要求兩齒輪分度圓的錐頂重合，大端對齊，所以取b1?b2。

第三篇：機械設計基礎習題

《機械設計基礎》習題

機械設計部分

目錄 機械零件設計概論 9 聯(lián) 接 10 齒輪傳動 11 蝸桿傳動 12 帶傳 動 13 鏈傳 動 14 軸 15 滑動軸承 16 滾動軸承 聯(lián)軸器、離合器及制動器 18 彈 簧 機械傳動系統(tǒng)設計機械零件設計概論

思 考 題

8-1 機械零件設計的基本要求是什么？

8-2 什么叫失效？機械零件的主要失效形式有幾種？各舉一例說明。8-3 什么是設計準則？設計準則的通式是什么？ 8-4 復習材料及熱處理問題。復習公差與配合問題。8-5 什么是零件的工藝性問題？主要包含哪幾方面的問題？

8-6 什么是變應力的循環(huán)特性？對稱循環(huán)應力和脈動循環(huán)應力的循環(huán)特性為多少？ 8-7 什么是疲勞強度問題？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 磨損過程分幾個階段？常見的磨損有哪幾種？ 8-10 常見的潤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？螺距與導程有何不同？螺紋升角與哪些參數(shù)有關？ 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？為什么多線螺紋主要用于傳動？ 9-3 螺紋副的自鎖條件是什么？理由是什么？ 9-4 試說明螺紋聯(lián)接的主要類型和特點。9-5 螺紋聯(lián)接為什么要預緊？預緊力如何控制？ 9-6 螺紋聯(lián)接為什么要防松？常見的防松方法有哪些？

9-7 在緊螺栓聯(lián)接強度計算中，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、失效形式和設計準則。9-9 簡述受軸向工作載荷緊螺栓聯(lián)接的預緊力和殘余預緊力的區(qū)別，并說明螺栓工作時所受的總拉力為什么不等于預緊力和工作載荷之和。9-10 簡述滑動螺旋傳動的主要特點及其應用。

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度如何確定？

9-12 為什么采用兩個平鍵時，一般布置在沿周向相隔180°的位置，采用兩個楔鍵時，相隔90°～120°，而采用兩個半圓鍵時，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和不同點。

9-14 簡述銷聯(lián)接、焊接、粘接、過盈聯(lián)接、彈性環(huán)聯(lián)接和成形聯(lián)接的主要特點和應用場合。

習題

9-1 試證明具有自鎖性螺旋傳動的效率恒小于50%。

9-2 試計算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，升降臺的上下移動處采用導向滾輪，它們的摩擦阻力近似為零。試計算：

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

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

題9-3圖

題9-4圖

F

題9-5圖 導向滾輪

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M12螺釘固定的牽曳鉤，若螺釘材料為Q235鋼，裝配時控制預緊力，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度，并校核該聯(lián)接的強度。

題9-6圖

題9-7圖

9-7 圖示為一用兩個螺栓聯(lián)接的鋼制扳手。已知扳緊力F = 200 N，有關尺寸如圖所示。試分別采用普通螺栓聯(lián)接和鉸制孔螺栓聯(lián)接兩種方案設計此螺栓組，并分析比較設計結(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），試設計此雙頭

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。已知螺栓預緊力F?= 15000 N，當受軸向工作載荷F = 10000 N時，求螺栓所受的總拉力及被聯(lián)接件之間的殘余預緊力。滑塊

差動桿

螺桿

機架 F 9-11 圖示為一差動螺旋機構(gòu)。螺桿與機架固聯(lián)，其螺紋為右旋，導程SA=4 mm，滑塊在機架上只能左右移動。差動桿內(nèi)螺紋與螺桿形成螺紋副A，外螺紋與滑塊形成螺紋副B，當沿箭頭方向轉(zhuǎn)動5圈時，滑塊向左移動5 mm。試求螺紋副B的導程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。設壓頭支撐面平均直徑Dm等于螺紋中徑，操作時螺紋副當量摩擦系數(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，并校核其強度。齒輪傳動

思 考 題

10-1 齒輪傳動中常見的失效形式有哪些？齒輪傳動的設計計算準則有哪些？在工程設計實踐中，對于一般的閉式硬齒面、閉式軟齒面和開式齒輪傳動的設計計算準則是什么？ 10-2 在齒輪傳動設計時，提高齒輪的疲勞強度的方法有哪些？ 10-3 與直齒輪傳動強度計算相比，斜齒輪傳動的強度計算有何不同？ 10-4 如何確定齒輪傳動中的許用接觸強度和許用彎曲強度值？

10-5 根據(jù)齒輪的工作特點，對輪齒材料的力學性能有何基本要求？什么材料最適合做齒輪？為什么？ 10-6 齒輪傳動設計的流程怎樣？如何用框圖表示？ 10-7 在齒輪結(jié)構(gòu)設計時，齒輪的結(jié)構(gòu)主要由什么參數(shù)決定？

習題

10-1 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性能，使大、小齒輪的許用接觸應力[σH2]、[σH1]各提高30%，試問此傳動在不改變工作條件及其他設計參數(shù)的情況下，抗疲勞點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 單級閉式直齒圓柱齒輪傳動中，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，載荷有中等沖擊，用電動機驅(qū)動，試驗算此單級傳動的強度。10-3 已知開式直齒圓柱傳動i=2.3，P=3.2kW，n1=150r/min，用電動機驅(qū)動，單向轉(zhuǎn)動，載荷均勻，z1=21，小齒輪為45鋼調(diào)質(zhì)，大齒輪為45鋼正火，試計算此單級傳動的強度。10-4 已知閉式直齒圓柱齒輪傳動的傳動比i=3.6，n1=1440r/min，P=25kW，長期雙向轉(zhuǎn)動，載荷有中等沖擊，要求結(jié)構(gòu)緊湊，采用硬齒面材料。試設計此齒輪傳動，校核齒輪的接觸疲勞強度和彎曲疲勞強度。

10-5 在題圖10-5中，當輪2為主動時，試畫出作用在輪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 設兩級斜齒圓柱齒輪減速器的已知條件如題圖10-6所示，試問：1)低速級斜齒輪的螺旋線方向應如何選擇才能使中間軸上兩齒輪的軸向力方向相反；2)低速級螺旋角β應取多大數(shù)值才能使中間軸上兩個軸向力互相抵消。10-7 已知單級斜齒圓柱齒輪傳動的P=18kW，n1=960r/min，電動機驅(qū)動，載荷平穩(wěn)，雙向轉(zhuǎn)動。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)，試校核此閉式傳動的強度。10-8 設計一單級閉式斜齒輪傳動，已知P=10kW，n1=1460r/min，i=3.3，工作機有中等沖擊載荷。要求采用電動機驅(qū)動，選用硬齒面材料，z1=19。試設計此單級斜齒輪傳動，校核疲勞強度。10-9 已知閉式直齒圓錐齒輪傳動的δ1＋δ2=90°，i=2.7，z1=16，P=7.5kW，n1=840r/min，用電動機驅(qū)動，載荷有中等沖擊，要求結(jié)構(gòu)緊湊，故大、小齒輪的材料均選為40Cr表面淬火，試計算此傳動。蝸桿傳動

思 考 題

11-1 蝸桿傳動的特點及應用場合是什么？

11-2 為什么蝸輪的端面模數(shù)是標準值？蝸桿傳動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 蝸桿傳動的傳動比計算公式是什么？它是否等于蝸桿和蝸輪的節(jié)圓直徑之比？ 11-5 如何進行蝸桿傳動的受力分析？各力的方向任何確定？與齒輪傳動的受力分析有什么不同？ 11-6 蝸桿傳動的主要失效形式是什么？相應的設計準則是什么？

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

習題

11-1 設某一標準蝸桿傳動的模數(shù)m=5mm，蝸桿的分度圓直徑d1=50mm，蝸桿的頭數(shù)z1=2，傳動比i=20。試計算蝸輪的螺旋角和蝸桿傳動的主要尺寸。11-2 對圖示的蝸桿傳動，請根據(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 圖示為手動鉸車中所采用的蝸桿傳動。已知m=8mm，d1=80mm，z1=1，i=40，卷筒的直徑D=250mm，試計算：（1）欲使重物上升1m，應轉(zhuǎn)動蝸桿的轉(zhuǎn)數(shù)；（2）設蝸桿和蝸輪間的當量摩擦系數(shù)為0.18，檢驗該蝸桿傳動是否滿足自鎖條件；（3）設重物重Q=5kN，通過手柄轉(zhuǎn)臂施加的力F=100N，手柄轉(zhuǎn)臂的長度l的最小值。

題圖11-2 題圖11-3

11-4 試設計一單級圓柱蝸桿傳動：傳動由電動機驅(qū)動，電動機的功率為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。帶 傳 動

思 考 題

12-1 帶傳動主要類型有哪些？各有什么特點？ 12-2 影響帶傳動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 帶傳動中的彈性滑動和打滑是怎樣產(chǎn)生的？對帶傳動有何影響？ 12-5 帶傳動的主要失效形式是什么？設計中怎樣考慮？ 12-6 為什么帶傳動通常布置在機器的高速級？

12-7 帶傳動在什么情況下才會發(fā)生打滑？打滑通常發(fā)生在大帶輪上還是小帶輪上？剛開始打滑前，緊邊拉力與松邊拉力有什么關系？ 12-8 何謂滑動率？滑動率如何計算？ 12-9 帶傳動中帶為何要張緊？如何張緊？

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

1、D1、i和a的大小對帶傳動的影響。

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的特點和應用范圍。

習題

12-1 一普通V帶傳動，已知帶的型號為A，兩輪基準直徑分別為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)選定帶的基準長度Ld；(3)不考慮帶傳動的彈性滑動時大帶輪的轉(zhuǎn)速；(4)滑動率? =0.015時大帶輪的實際轉(zhuǎn)速；(5)確定實際中心距。12-2 題12-1中的普通V帶傳動用于電動機與物料磨粉機之間，作減速傳動，每天工作8小時。已知電動機功率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 設計一破碎機用普通V帶傳動。已知電動機額定功率為P = 5.5 kW，轉(zhuǎn)速n1= 1440 r/min，從動輪為n2= 600 r/min，允許誤差±5%，兩班制工作，希望中心距不超過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

思 考 題

13-1 與帶傳動相比，鏈傳動有哪些優(yōu)缺點？

13-2 滾子鏈是如何構(gòu)成的？其最主要的參數(shù)是什么？對傳動有何影響？ 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 鏈傳動中為什么小鏈輪的齒數(shù)不宜過少？而大鏈輪的齒數(shù)又不宜過多？ 13-5 何謂鏈傳動的多邊形效應？如何減輕多邊形效應的影響？ 13-6 在什么條件下鏈傳動瞬時傳動比為恒定？此時鏈速是否也恒定？ 13-7 鏈傳動的緊邊拉力和松邊拉力各由哪幾部分組成？ 13-8 簡述滾子鏈傳動的主要失效形式和原因。13-9 簡述滾子鏈傳動的布置、潤滑和張緊要點。13-10 簡述齒形鏈傳動的特點。

習題

a 13-1 在如圖所示鏈傳動中，小鏈輪為主動輪，中心距a =(30～50)p。問在圖a、b所示布置中應按哪個方向轉(zhuǎn)動才合理？兩輪軸線布置在同一鉛垂面內(nèi)（圖c）有什么缺點？應采取什么措施？

a）

b）

c）

題圖13-1

13-2 當其它條件相同時，試比較下列兩種鏈傳動設計方案的運動不均勻性和附加動載荷，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，鏈輪齒數(shù)z1=

21、z2=

53、鏈型號為10A、鏈長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的中心距。13-4 題13-3中，小鏈輪為主動輪，n1= 600 r/min，載荷平穩(wěn)，試求：（1）此鏈傳動能傳遞的最大功率；（2）工作中可能出現(xiàn)的失效形式；（３）應采用何種潤滑方式。13-5 設計一往復式壓氣機上的滾子鏈傳動。已知電動機轉(zhuǎn)速n1=960 r/min，功率P = 3 kW，壓氣機轉(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，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，主動鏈輪轉(zhuǎn)速n1=130 r/min。設工作情況系數(shù)KA=1.2，靜力強度安全系數(shù)S = 7，試驗算此鏈傳動。軸

思 考 題

14-1 軸的功用是什么？

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

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

14-6 為什么當軸的剛度不夠時，選用合金鋼來代替普碳鋼效果不明顯？ 14-7 彎扭合成強度計算時，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算？

習題

14-1 有一臺水泵，由電動機驅(qū)動，傳遞的功率P=4.5kW，軸的轉(zhuǎn)速n=960 r/min，設計時，軸材料采用45號鋼，試按強度要求計算出軸所需的最小直徑。14-2 已知一傳動軸直徑d=32mm，轉(zhuǎn)速n=1440 r/min，如果軸上的扭切應力不允許超過50

N/mm2，問此軸能傳遞多少功率？ 14-3 在圖示軸的結(jié)構(gòu)圖中存在多處錯誤，請指出錯誤點，說明出錯原因，并加以改正。

題圖14-3 14-4 如圖所示單級直齒圓柱齒輪減速器，用電機驅(qū)動，電動機的功率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號鋼調(diào)質(zhì)。試計算減速器輸出軸的最小直徑，并進行軸結(jié)構(gòu)設計。

題圖14-4 滑動軸承

思 考 題

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

15-3 軸承材料應具備哪些性能？是否存在著能同時滿足這些性能的材料？ 15-4 非液體潤滑軸承的設計依據(jù)是什么？限制p和pv的目的是什么？

15-5 液體動壓潤滑的必要條件是什么？敘述向心滑動軸承形成動壓油膜的過程？ 15-6 找出一滑動軸承應用實例，確定滑動軸承類型，分析其特點和采用滑動軸承的原因。

習

題

15-1 有一滑動軸承，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，并按非液體潤滑滑動軸承校核。15-2 現(xiàn)有一非液體潤滑徑向滑動軸承，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？滾動軸承

思 考 題

16-1 在機械設計中，選擇滾動軸承類型的原則是什么？一般優(yōu)先選用什么類型的軸承？ 16-2 滾動軸承的代號由幾部分組成？基本代號又分幾項內(nèi)容？基本代號中各部分代號是如何規(guī)定的？ 16-3 滾動軸承的應力特性和主要失效形式是什么？

16-4 什么是滾動軸承的基本額定壽命？什么是滾動軸承的基本額定動載荷？ 16-5 當量動載荷的意義和用途是什么？如何計算？

16-6 滾動軸承壽命計算一般式是什么？考慮溫度系數(shù)、載荷系數(shù)、可靠性系數(shù)后的計算公式是什么？ 16-7 何時要進行滾動軸承的靜載荷計算？ 16-8 滾動軸承裝置結(jié)構(gòu)設計時應考慮哪些問題？ 16-9 自行車前后輪采用的是何種軸承？有什么結(jié)構(gòu)特點？

習

題

16-1 試說明以下滾動軸承的類型、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，要求設計壽命Lh =5000h，試計算此軸承所要求的額定動載荷。16-3 根據(jù)設計要求，在某一軸上安裝一對7000C軸承（如圖所示），已知兩個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，常溫下運轉(zhuǎn)，有中等沖擊，預期壽命Lh=2000小時，試選擇軸承型號。

題圖16-3

聯(lián)軸器、離合器及制動器

思 考 題

17-1 什么是剛性聯(lián)軸器？什么是彈性聯(lián)軸器？兩者有什么區(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)軸器的異同點是什么？

17-4 參照機械設計手冊，進一步了解聯(lián)軸器、離合器和制動器的主要參數(shù)。17-5 拆解自動車上的超越離合器，繪出工作簡圖。

17-6 觀察、分析各種自動車上的制動器和制動系統(tǒng)，繪制出三種以上的制動系統(tǒng)原理簡圖。

習

題

17-1 電動機與水泵之間用聯(lián)軸器聯(lián)接，已知電動機功率P=11kW,轉(zhuǎn)速n=960r/min，電動機外伸軸端直徑d1=42mm，水泵軸的直徑為d’=38mm，試選擇聯(lián)軸器類型和型號。17-2 由交流電動直接帶動直流發(fā)電機供應直流電。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）試為電動機與發(fā)電機之間選擇一種類型的聯(lián)軸器，并說明理由；（2）根據(jù)已知條件，定出型號。彈 簧

思 考 題

18-1 常用彈簧的類型有哪些？各用在什么場合？

18-2 對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 設計彈簧時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？ 18-5 什么是彈簧的特性曲線？它與彈簧的剛度有什么關系？

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 當圓柱螺旋壓縮彈簧有失穩(wěn)可能時，可采用什么防止措施？

習

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（圖18-8a），求彈簧的并緊高度Hs和自由高度H 0；3）驗算彈簧的穩(wěn)定性。18-2 試設計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 設計一壓縮螺旋彈簧。已知：采用d＝8 mm的鋼絲制造，D2=48mm。該彈簧初始時為自由狀態(tài)，將它壓縮40mm后，需要儲能25N.m。求：1）彈簧剛度；2）若許用

２切應力為400N/mm時，此彈簧的強度是否足夠？3）有效圈數(shù)n。18-4 試設計一受靜載荷的壓縮螺旋彈簧。已知條件如下：當彈簧受載荷 F1 = 178N時，其長度H1 = 89mm；當F2 = 1160N時，H2 = 54mm；該彈簧使用時套在直徑為30mm的芯棒上。現(xiàn)取材料為碳素彈簧鋼絲，并要求所設計彈簧的尺寸盡可能小。18-5 一扭轉(zhuǎn)螺旋彈簧用在760mm的門上。當門關閉時，手把上加4.5N的推力才能把門打

2?開。當門轉(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 機械傳動系統(tǒng)設計

思 考 題

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

19-3 選擇傳動路線的主要依據(jù)是什么？是否根據(jù)工作機的多少確定？ 19-4 布置傳動機構(gòu)順序時，應考慮哪些因素？

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

= 711.2mm）。試問：

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

19-6 給出五種把回轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€運動的機構(gòu)，畫出機構(gòu)運動簡圖并說明其特點。

習題

19-1 圖示為一運輸機的傳動方案，試分析該方案中各級傳動安排有何不合理之處，并畫出正確的傳動方案圖。

1-電動機；2-鏈傳動； 3-齒輪減速器；4-帶傳動；5-工作機 題圖19-1

19-2 立式攪拌機由電動機遠距離傳動，連續(xù)工作，攪拌機轉(zhuǎn)速n = 40 r/min，電動機轉(zhuǎn)速nd = 1440 r/min，功率P = 5.5 kW。試設計兩種以上傳動方案，并作比較。

1 1-電動機；2-攪拌機 題圖19-2

19-3 圖示為一螺旋推力機傳動裝置，已知電動機功率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，取工作機效率?w=0.82（包括螺旋傳動和軸承效率），滾動軸承效率?承=0.98，聯(lián)軸器效率?聯(lián)=0.99，試求：

（1）傳動裝置的運動和動力參數(shù)；（2）螺旋的推力F；

（3）被推物料的移動速度??；

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

z2 z3 z1 z4 題圖19-3

第四篇：機械設計基礎習題答案.

機械設計基礎(第七版)陳云飛 盧玉明主編課后答案 chapter1 1-1 什么是運動副？高副與低副有何區(qū)別？ 答：運動副：使兩構(gòu)件直接接觸，并能產(chǎn)生一定相對運動的連接。平面低副－ 凡是以面接觸的運動副，分為轉(zhuǎn)動副和移動副；平面高副－以點或線相接觸的運動副。1-2 什么是機構(gòu)運動簡圖？它有什么作用？ 答：用簡單的線條和符號代表構(gòu)件和運動副，并按比例定出各運動副位置，表示機構(gòu)的組成 和傳動情況。這樣繪制出的簡明圖形就稱為機構(gòu)運動簡圖。作用： 機構(gòu)運動簡圖不僅能表示出機構(gòu)的傳動原理，而且還可以用圖解法求出機構(gòu)上各 有關點在所處位置的運動特性（位移，速度和加速度）。它是一種在分析機構(gòu)和 設計機構(gòu)時表示機構(gòu)運動的簡便而又科學的方法。1-3平面機構(gòu)具有確定運動的條件是什么？ 答：機構(gòu)自由度 F>0，且與原動件數(shù)相等，則機構(gòu)各構(gòu)件間的相對運動是確定的；這就是機 構(gòu)具有確定運動的條件。（復習自由度 4 個結(jié)論 P17）chapter2 2-1 什么是曲柄搖桿機構(gòu)的急回特性和死點位置？ 答：急回特性：曲柄等速回轉(zhuǎn)的情況下，搖桿往復運動速度快慢不同，搖桿反行程時的平均 擺動速度必然大于正行程時的平均擺動速度，此即急回特性。死點位置：搖桿是主動件，曲柄是從動件，曲柄與連桿共線時，搖桿通過連桿加于曲柄 的驅(qū)動力 F 正好通過曲柄的轉(zhuǎn)動中心，所以不能產(chǎn)生使曲柄轉(zhuǎn)動的力矩，機構(gòu)的這種位置稱為死點位置。即機構(gòu)的從動件出現(xiàn)卡死或運動不確定的 現(xiàn)象的那個位置稱為死點位置（從動件的傳動角）。chapter3 3-2 通常采用什么方法使凸輪與從動件之間保持接觸？ 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：從動件在運動開始和推程終止的瞬間，速度突變?yōu)榱悖碚撋霞铀俣葹闊o窮 大，產(chǎn)生無窮大的慣性力，機構(gòu)受到極大的沖擊，稱為剛性沖擊。柔性沖擊：當從動件做等加速或等減速運動時，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，常將這種運動規(guī)律已知的運動開始和終止兩 小段加以修正，使速度逐漸升高和逐漸降低。讓從動件按正弦加速度運動（既 無剛性運動，也無柔性沖擊）chapter4 4-1 棘輪機構(gòu)、槽輪機構(gòu)及不完全齒輪機構(gòu)各有何運動特點？是舉出應用這些間歇運動機構(gòu) 的實例。答：槽輪機構(gòu)特點： 結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，常用于只要求恒定旋轉(zhuǎn)角的分度機構(gòu)中；停歇 運動主要依靠槽數(shù)和圓柱銷數(shù)量（運動系數(shù)）應用: 應用在轉(zhuǎn)速不高，要求間歇轉(zhuǎn)動的裝置中。如：電影放映機 自動傳送 鏈裝置 紡織機械 棘輪機構(gòu)特點：這種有齒的棘輪其進程的變化最少是 1 個齒距，且工作時有響聲。應用：起重機絞盤 牛頭刨床的橫向進給機構(gòu) 計數(shù)器 不完全齒輪機構(gòu)特點：普通齒輪傳動，不同之處在于輪齒不布滿整個圓周。主動輪上的 鎖住弧與從動輪上的鎖住弧互相配合鎖住，以保證從動輪停歇在 預定位置上。應用：各種計數(shù)器 多工位自動機 半自動機 chapter6 6-1 設計機械零件時應滿足哪些基本要求？ 答：足夠的強度和剛度，耐摩擦磨損，耐熱，耐振動（衡量機械零件工作能力的準則）。6-2 按時間和應力的關系，應力可分為幾類？實際應力、極限應力和許用應力有什么不同？ 答：隨時間變化的特性，應力可分為靜應力和變應力兩類。許用應力：是設計零件時所依據(jù)的條件應力。[σ] 極限應力:零件設計時所用的極限值，為材料的屈服極值。實際應力: 零件工作時實際承受的應力。（靜應力下：[σ] = σS /s [σ] = σB /s s= s1 s2 s3）6-4 指出下列符號各表示什么材料： Q235、35、65Mn、20CrMnTi、ZG310-570、HT200.Q235：屈服強度為 235，抗拉強度為 375-460，伸長率為：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：屈服強度為 310MPa，抗拉強度為 570MPa 伸長率為 15%，硬度為：40-50HRC 的 鑄鋼 HT200：抗拉強度為 200，硬度為 170-241HBS 的灰鑄鐵。6-5 在強度計算時如何確定許用應力？ 答：許用應力的確定通常有兩種方法： 1.查許用應力表：對于一定材料制造的并在一定條件下工作的零件，根據(jù)過去機械制造的 實踐與理論分析，將他們所能安全工作的最大應力制成專門的表格。這種表格簡單，具體，可靠，但每一種表格的適用范圍較窄。2.部分系數(shù)法：以幾個系數(shù)的乘積來確定總的安全系數(shù) S1——考慮計算載荷及應力準確性的系數(shù)，一般 s1=1-1.5。S2——考慮材料力學性能均勻性的系數(shù)。S3——考慮零件重要程度的系數(shù)。6-8-各代表什么？

-1。-1 ：對稱循環(huán)變應力下，疲勞極限為 2 ：脈動循環(huán)變應力下，疲勞極限為 ：靜應力下的疲勞極限。

chapter7 7-1 常見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 紋的特點如何

？ 答：常見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：單線螺紋的螺距等于導程，多線螺紋的導程等于螺距與線數(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，用于傳遞動力和運動。7-2 螺紋主要類型有哪幾種？說明他們的特點及用途。答：機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：a.普通螺紋：特點為抗拉強度較高，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）：特點為螺紋深度較淺，是專門用來連接管子的。矩形螺紋： 特點為刨面呈矩形、螺母與螺桿對中的精度較差以及螺紋根部強度較弱等缺 點；沒有自鎖。梯形螺紋：特點為刨面為梯形，效率較矩形螺紋低，沒有自鎖。多用于車床絲桿等傳動 螺旋及起重螺旋中。鋸齒形螺紋：效率較矩形螺紋略低，強度較大，沒有自鎖。在受載很大的起重螺旋及螺 旋壓力機中常采用。（三角形螺紋用于連接；鋸齒、梯形、矩形用于傳動。）7-3 螺旋副的效率與哪些參數(shù)有關？各參數(shù)變化大小對效率有何影響？螺紋牙型角大小對 效率有何影響？ 答：

為升角，ρ為摩擦角

當摩擦角不變時，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：當量摩擦 角。意義 ：不加支持力 F，重物不會自動下滑。即螺旋副不會自動松脫，當擰緊螺母時，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，會出其結(jié)構(gòu)件圖，說明其工作原理和機構(gòu)簡圖。答：螺紋連接的自鎖作用只有在靜載荷下才是可靠的，在振動和變載荷下，螺紋副之間會產(chǎn) 3 生相對轉(zhuǎn)動，從而出現(xiàn)自動松脫的現(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)簡單，用于低速重載。

（二）利用機械方法防松裝置： 原理：利用機械裝置將螺母和螺栓連成一體，消除了它們之間相對轉(zhuǎn)動的可能性。（1）開口銷：開口銷從螺母的槽口和螺栓尾部的孔中穿過，起防松作用。效果 良好。（2）止動墊圈：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槽內(nèi)。將止動片的折邊，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）的強度計算公示一起列出，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：按擠壓和剪切的強度計算，再根據(jù)工作要求，確定鍵的種類；再按照軸的直 徑 d 查標準的鍵的尺寸，鍵的長度取 且要比軸上的輪轂短。chapter8 8-2 帶傳動中的彈性滑動和打滑時怎樣產(chǎn)生的？它們對帶傳動有何影響？ 答：彈性滑動：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 面的微量相對滑動為彈性滑動。彈性滑動是不可避免的，對帶傳動影響不大 打滑：機器出現(xiàn)過載，摩擦力不能克服從動輪上的阻力矩，帶沿輪面全面滑動，從動輪 轉(zhuǎn)速急劇降低甚至不動，此現(xiàn)象即為打滑，是帶傳動的主要失效形式之一，可避免。8-3 帶傳動中主要失效形式是什么？設計中怎么樣考慮？ 答： 主要失效形式： 1.張緊力不足導致的打滑； 2.張緊力過大導致的疲勞損壞； 3.疲勞壽命。設計是必須要考慮：在保證不打滑的情況下（確保工況系數(shù)），帶應有一定的疲勞強度 或壽命。chapter9 9-1 齒輪傳動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：傳動比恒定。齒廓的形狀是：漸開線形、擺線形、圓弧齒時滿足上述要求。（齒廓的形狀必須滿足不 論輪齒齒廓在任何位置接觸，過觸點所做齒廓的公法線均須通過節(jié)點。）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算,在齒輪上選擇一個圓作為計算的基準,該 圓稱為齒輪的分度圓.(標準齒輪分度圓與節(jié)圓重合且 s=e)標準化的齒輪上壓力角和模數(shù)均為標準值的圓稱為分度圓.節(jié)圓：通過節(jié)點的兩圓具有相同的圓周速度，他們之間作純滾動，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)圓是在兩齒輪運動 嚙合時根據(jù)其速度而確定出來的。壓力角：漸開線上任一點法向壓力的方向線（即漸開線在該點的法線）和該點速度 方向之間的夾角稱為該點的壓力角。嚙合角：過節(jié)點的兩節(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 一對漸開線標準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)？對于α=20、正常齒制的標準直齒圓柱齒輪，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，要使所設計齒數(shù)大于不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)，當 α=20 的標準直齒圓柱齒輪，則 h a =1，則 z min =17。9-12 齒輪輪齒有哪幾種失效形式？開式傳動和閉式傳動的失效形式是否相同？在設計及使 用中應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）齒面點蝕（5）塑性變形 開式傳動和閉式傳動的失效形式不完全相同： 其中磨損和疲勞破壞主要為開式齒輪傳動 的失效形式；而齒面點蝕和折斷主要為閉式齒輪傳動的失效形式。為了防止輪齒折斷：在設計時應使用抵抗沖擊和過載能力較強的材料。為了避免齒面磨粒磨損：可采用閉式傳動或加防護罩等； 為了避免輪齒齒面點蝕：應使用接觸應力較大的材料； 為了防止齒面膠合：必須采用粘度大的潤滑油（低速傳動）或抗膠合能力強的潤滑油（高速 傳動）。9-13 選擇齒輪材料時，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 在輪齒的彎曲強度計算中，齒形系數(shù) YF 與什么因素有關？ 答：齒形系數(shù) YF 只與齒形有關，即與壓力角α，齒頂高系數(shù) ha 以及齒數(shù) Z 有關。chapter10 10-2 蝸桿傳動的嚙合效率受哪些因素的影響？ 答：蝸桿傳動的嚙合效率為：

tan r，則效率受導程角和當量摩擦角的影響。

10-3 蝸桿傳動的傳動比等于什么？為什么蝸桿傳動可得到大的傳動比？ 答：蝸桿傳動傳動比：i=n1/n2 = z2/z1(傳動比與齒數(shù)成反比)因為蝸桿的齒數(shù)可以非常小，小到 z=1，因而可以得到很大的傳動比。10-4 蝸桿傳動中，為什么要規(guī)定 d1 與 m 對應的標準值？ 答：當用滾刀加工蝸輪時，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，就對應有一把蝸輪刀滾，因此規(guī) 定蝸桿分度圓直徑 d 為標準值，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 為標準值且與模數(shù)相搭配可以減少加工刀具的數(shù)量。10-7 為什么蝸桿傳動常用青銅渦輪而不采用鋼制渦輪？ 答：因為青銅的耐磨性，抗膠合性能及切削加工性能均好，而嚙合處有較大的滑動速度，會 產(chǎn)生嚴重的摩擦磨損引起熱，使?jié)櫥闆r惡化，青銅的熔點較高，所以用青銅渦輪而不 用鋼制渦輪。10-9 為什么對連續(xù)工作的蝸桿傳動不僅要進行強度計算，而且還要進行熱平衡計算？ 答：蝸桿傳動由于摩擦損失大，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，潤滑油從嚙合齒間被擠出進而導致膠合。chapter11 11-1 定軸輪系中，輸入軸與輸出軸之間的傳動比如何確定？與主動齒輪的齒數(shù)有何關系？ 如何判定輸出軸的轉(zhuǎn)向？ 答： 輪系的總傳動比等于組成該輪系的各對齒輪的傳動比的連成積，其值等于所有從動輪齒 數(shù)的連成積與所有主動輪齒連成積之比。傳動比 判定方向： a.通常規(guī)定若最末從動輪與第一個主動輪的回轉(zhuǎn)方向相同時，傳動比為正號，若兩輪回轉(zhuǎn)方向相反時，則取為負號 b.若傳動比的計算結(jié)果為正，則表示輸入軸與輸出軸的轉(zhuǎn)向相同，為負則表 示轉(zhuǎn)向相反。c.還可以用畫箭頭標志的方法表示轉(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？試列舉應用的實例。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，是機器中最常見的軸。12-4 軸的結(jié)構(gòu)和尺寸與哪些因素有關？ 答：軸的結(jié)構(gòu)決定因素：載荷及載荷分布、軸上標準件、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。計算題： 1.已知一對外嚙合的標準直齒圓柱齒輪的齒數(shù)分別為 z1=20 z2=80，模數(shù) m=2，計算兩個齒 輪的齒頂圓，齒根圓和分度圓的直徑，以及齒輪傳動的中心距。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：，

第五篇：機械設計基礎-習題解答

《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(gòu)運動簡圖及其自由度---2 第二章平面連桿機構(gòu)--------------------------4 第三章 凸輪機構(gòu)------------------------------6 第四章 齒輪機構(gòu)-----------------------------8 第五章 輪系及其設計-----------------------19 第六章 間歇運動機構(gòu)-----------------------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

第一章平面機構(gòu)運動簡圖及其自由度

1-1 一個在平面內(nèi)自由遠東的構(gòu)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=3 1-3 如何判別有構(gòu)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(gòu)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(gòu)運動簡圖時，用什么來表示機構(gòu)和運動副？ [解]用簡單的線條和符號表示構(gòu)件和運動副。

1-6繪制圖1-15所示的機構(gòu)運動簡圖，并計算其自由度。[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試計算下列圖示機構(gòu)的自由度，并指出機構(gòu)中存在的復合鉸鏈，局部自由度或虛約束。

45第三章 凸輪機構(gòu)

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(gòu)的常用類型有幾種？選擇凸輪的類型時應該考慮哪些因素？

[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(zhuǎn)原理，即給整個機構(gòu)加上一個反向轉(zhuǎn)動，各構(gòu)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(gòu)加上一反向轉(zhuǎn)動（即加上一個凸輪角速度轉(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），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(zhuǎn)動，另一方面又按給定的運動規(guī)律作往復移動或擺動。

3-4 何謂凸輪的運動失真？滾子從動件盤形凸輪機構(gòu)運動時針時，應如何

第四章 齒輪機構(gòu)

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)ha*和頂隙系數(shù)c*。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 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)z1=40，z2=90，齒寬b=60mm；B對參數(shù)為：模數(shù)m=4mm，齒數(shù)z1=20，z2=45，齒寬b=60mm。兩對齒輪精度為8級，小齒輪轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)型式？常見的齒輪結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)型式。結(jié)構(gòu)型式：齒輪軸，用于直徑很小的場合；實心結(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、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 已知一正常齒制標準直齒圓柱齒輪 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] 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，當齒數(shù)z增大時，（df?db）值亦增大。當df?db?0時，得2.5?41.40.0603因此，當z?42時，df?db；反之，當z?42時，df?db。z=

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]

**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 單級閉式直齒圓柱齒輪傳動中，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，載荷有中等沖擊，用電動機驅(qū)動，試驗算此單級傳動的強度。

3（2）查許用應力[?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：彎曲強度也滿足。[?F]1?

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]

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

51617（1）標出輸入軸Ⅰ和中間軸Ⅱ的轉(zhuǎn)向

（2）確定并標出齒輪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）標出各個齒輪在嚙合點處所受各分力的方向。（4）畫出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（-?H）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；

（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(zhuǎn)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(zhuǎn)輪系。重復上述方法，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(zhuǎn)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(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] 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n3與nH同向時：（2）當n1與nH相反時。[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。試求該輪系的傳動比i1H。[解] 差動輪系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 如圖所示自行車里程表機構(gòu)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(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? 當車行一公里時C軸的轉(zhuǎn)數(shù)為n1?1000轉(zhuǎn)，此時5轉(zhuǎn)過一轉(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。試求該輪系的傳動比iAH，并說明軸A與軸H的轉(zhuǎn)向是否相同。

526上的圓柱銷，使從動盤作間歇運動。

特點：優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、運轉(zhuǎn)可靠、轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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 不完全齒輪機構(gòu)與普通齒輪機構(gòu)的嚙合過程有何異同點？

[解]

在不完全齒輪機構(gòu)中，主動輪1連續(xù)轉(zhuǎn)動，當輪齒進入嚙合時，從動輪2開始轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(gòu)，已知棘輪的模數(shù)m=10mm，棘輪的最小轉(zhuǎn)角?max?12?，試設計該棘輪機構(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?

齒項厚

h=0.75m=7.5mm

棘爪長度

L?2P=62.8mm 6-7 某自動機床工作轉(zhuǎn)臺要求有6個工作位置，轉(zhuǎn)臺靜止時完成加工工序，最長的工序時間為5s，原動機轉(zhuǎn)動速度為720r/min，槽輪與撥盤之間的中心距a?200mm,試設計此槽輪機構(gòu)。

8297-5 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(zhuǎn)件的平衡和機構(gòu)的平衡兩類。

7-7剛性回轉(zhuǎn)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(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(zhuǎn)件時要確定它的不平衡量？ [解]

回轉(zhuǎn)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)偷某潭龋剞D(zhuǎn)件一般不可能達到完全平衡。在實際工作中

1323334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：①打滑；②疲勞破壞。

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，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(zhuǎn)速為1440r?min?1。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(zhuǎn)速；（4）滑動率為0.015時大帶輪的實際轉(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 設計一作減速傳動的普通V帶傳動，每天工作8h，載荷較平穩(wěn)，已知電動功率為5kW，電動機轉(zhuǎn)速為1440r?min?1，從動帶輪的輸出轉(zhuǎn)速為650r?min?1。[解](1)確定計算功率Pca?KAP?5kw其中KA?1(表8?3)（2）選擇帶的型號為A型。（3）確定帶輪的基準直徑由表8-4，取D1?90mm，設滑動率?=0.02，得D2?n11440D1(1??)??90?0.98?195.4mmn2650由表8?4，取D2?200mm。（4）驗算帶速?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?和帶的基準長度Ld初選中心距?0?450mm,符合 0.7（D1+D2）

由式（8-1）得帶長2（D1-D2）3.14(200?90)L=2a0?（D1+D2）+?2?450??(90?200)??1362mm24a022?450?由表8?2對工A型帶選用基準長度Ld?1400mm,然后計算實際中心距，由式（8-34）得a=450+(1400-1362)?469mm2中心距變動范圍：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)帶傳動的結(jié)構(gòu)設計。略。-38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)z2?120。

9-6 一滾子鏈傳動，鏈輪z1=23,z2=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] 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 設計一滾子鏈傳動。已知電動機轉(zhuǎn)速n1=960r?min?1,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?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

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

2因數(shù)越多，效率越高。當量摩擦角?v，在摩擦因數(shù)一頂?shù)那闆r下，牙型斜角?越大，則當量摩擦角?v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

???v

10-8 如圖10-40 所示為某機構(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)接設計公式

d1?4F?????s240?171.42MPa 1.4Q235鋼，表10?5，?s?240MPa松螺紋設計公式

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

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

螺母3向左移動L=5mm，L

2說明螺旋副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？試從實際機器中舉例說明其特點。

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)。

對于不變轉(zhuǎn)矩?=0.3；對于脈動循環(huán)變化的轉(zhuǎn)矩?=0.6；對于對稱循環(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(zhuǎn)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T?9.55?106P22?9.55?106??650?103N?mm n3232T2?6.5?105?3960N 圓周力Ft??d328