第一篇：機械設計基礎習題答案2

《機械設計基礎》

一、填空題(每空1分，共30分)

1、構件是機器的______單元體；零件是機器的______單元體，分為______零件和_______零件；部件是機器的_______單元體。

2、運動副是使兩構件________，同時又具有_________的一種聯接。平面運動副可分為________和_______。

3、機構處于壓力角α=_________時的位置，稱機構的死點位置。曲柄搖桿機構，當曲柄為原動件時，機構______死點位置，而當搖桿為原動件時，機構______死點位置。

4、繪制凸輪輪廓曲線，需已知__________、___________和凸輪的轉向。

5、為保證帶傳動的工作能力，一般規定小帶輪的包角α≥__________。

6、漸開線標準直齒圓柱齒輪正確嚙合的條件為______和______分別相等。

7．斜齒圓柱齒輪的重合度______直齒圓柱齒輪的重合度，所以斜齒輪傳動______，承載能力______，可用于____________的場合。

8.機械靜聯接又可以分為______聯接和______聯接，其中鍵聯接、螺紋聯接、銷聯接屬于_________。9.螺紋聯接防松的目的是防止___________________________，按工作原理的不同有三種防松方式：_________、_________、_________。

10.按軸的承載情況不同，可以分為轉軸、________、_________。

二、判斷題(每題1分，共10分)

1、所有構件一定都是由兩個以上零件組成的。（）

2、鉸鏈四桿機構中，傳動角γ越大，機構傳力性能越高。（）

3、凸輪機構中，從動件按等速運動規律運動時引起剛性沖擊。（）

4、V帶型號中，截面尺寸最小的是Z型。（）

5、定軸輪系的傳動比等于始末兩端齒輪齒數之反比。（）

6、在直齒圓柱齒輪傳動中，忽略齒面的摩擦力，則輪齒間受有圓周力、徑向力和軸向力三個力作用。（）

7、蝸桿傳動一般用于傳動大功率、大速比的場合。（）

8、設計鍵聯接時，鍵的截面尺寸通常根據傳遞轉矩的大小來選擇。（）

9、在螺紋聯接的結構設計中，通常要采用凸臺或魚眼坑作為螺栓頭和螺母的支承面，其目的是使螺栓免受彎曲和減小加工面。（）

10、在相同工作條件的同類型滾動軸承，通常尺寸越大，其壽命越長。（）

三、選擇題(每空2分，共20分)

1、若機構由n個活動構件組成，則機構自由度為（）

A、>3n

B、=3n

C、<3n

2、為使機構順利通過死點，常采用在高速軸上裝什么輪增大慣性？（）

A、齒輪 B、飛輪 C、凸輪

3、當曲柄為原動件時，下述哪種機構具有急回特性？（）

A、平行雙曲柄機構 B、對心曲柄滑塊機構 C、擺動導桿機構

4、凸輪機構中，從動件在推程按等速運動規律上升時，在何處發生剛性沖擊？（）A、推程開始點 B、推程結束點 C、推程開始點和結束點

5、帶傳動的中心距過大將會引起什么不良后果？（）

A、帶產生抖動 B、帶易磨損 C、帶易疲勞斷裂

6、漸開線在基圓上的壓力角?為多大？（）

A、0° B、20° C、90°

7、蝸桿傳動傳動比的正確計算公式為（）A、8、經校核，平鍵聯接強度不夠時，可采用下列措施中的幾種?①適當地增加輪轂及鍵的長度；②改變鍵的材料；③增大軸的直徑，重新選鍵；④配置雙鍵或選用花鍵。（）

A、①、②、③、④均可采用

B、采用②、③、④之一

C、采用①、③、④之一

D、采用①、②、④之一

9、齒輪減速器的箱體與箱蓋用螺紋聯接，箱體被聯接處的厚度不太大，且需經常拆裝，一般宜選用什么聯接?

（）

A、螺栓聯接

B、螺釘聯接

C、雙頭螺柱聯接

10、剛性聯軸器和彈性聯軸器的主要區別是什么?

（）

A、性聯軸器內有彈性元件，而剛性聯軸器內則沒有

B、性聯軸器能補償兩軸較大的偏移，而剛性聯軸器不能補償 C、性聯軸器過載時打滑，而剛性聯軸器不能

四、簡答題(每題3分，共12分)i12?ddz2i12?2i12?1dC、d2 zB、1、說出凸輪機構從動件常用運動規律，沖擊特性及應用場合。

2、說明帶的彈性滑動與打滑的區別

3、為什么閉式蝸桿傳動必須進行熱平衡計算？

4、軸上零件的軸向固定方法主要有哪些種類?各有什么特點?（指出四種以上）

五、計算題(每題7分，共28分)

1、說明機構具有確定相對運動的條件，并判斷機構運動是否確定？

2、已知四桿機構中各構件長度LAB=55mm, LBC=40mm, LCD=50mm, LAD=25mm。要求：（1）指出連架桿存在曲柄的條件（2）哪個構件固定可以獲得曲柄搖桿機構？哪個構件固定可以獲得雙搖桿機構？哪個構件固定可以獲得雙曲柄機構？

3、已知圖示的輪系中各齒輪的齒數為Z1=15，Z2=20，Z2′=65，Z3=20，Z3′=15，Z4=65，試求輪系的傳動比i1H。

4、某標準直齒圓柱齒輪，已知齒距p=12.566mm，齒數z=25，正常齒制。求該齒輪的分度圓直徑d、齒頂圓直徑da、、齒根圓直徑df、基圓直徑db、、齒高h及齒厚s。

答

案

一、填空題（每空1分，共30分）

1、運動、制造、通用、專用、裝配

2、接觸、確定相對運動、低副、高副 3、90°、無、有

4、基圓半徑、從動件運動規律 5、120°

6、模數、壓力角

7、大于、平穩、高、高速重載

8、可拆、不可拆、可拆連接

9、螺紋副的相對運動、摩擦力防松、機械防松、其它方法防松

10、心軸、傳動軸

二、判斷題（每題1分，共10分）

1、×

2、√

3、√

4、×

5、×

6、×

7、×

8、×

9、√

10、√

三、單項選擇題（每題2分，共20分）

1、C

2、B

3、C

4、C

5、A

6、A

7、A

8、C

9、A

10、A

四、簡答題（每題3分，共12分）

1、說出凸輪機構從動件常用運動規律，沖擊特性及應用場合。

答：等速運動規律、等加速等減速運動規律、簡諧運動規律（余弦加速度運動規律）、擺線運動規律（正弦加速度運動規律）；等速運動規律有剛性沖擊，用于低速輕載的場合；等加速等減速運動規律有柔性沖擊，用于中低速的場合；簡諧運動規律（余弦加速度運動規律）當有停歇區間時有柔性沖擊，用于中低速場合、當無停歇區間時無柔性沖擊，用于高速場合；擺線運動規律（正弦加速度運動規律）無沖擊，用于高速場合。

2、說明帶的彈性滑動與打滑的區別

答：彈性滑動是由于帶傳動時的拉力差引起的，只要傳遞圓周力，就存在著拉力差，所以彈性滑動是不可避免的；而打滑是由于過載引起的，只要不過載，就不產生打滑，所以，打滑是可以避免的。

3、為什么閉式蝸桿傳動必須進行熱平衡計算？

蝸桿傳動存在著相對滑動，摩擦力大，又因為閉式蝸桿傳動散熱性差，容易產生膠合，所以要進行熱平衡計算。

4、軸上零件的軸向固定方法主要有哪些種類?各有什么特點?（指出四種以上）軸向固定：軸肩、軸環、軸套、軸端擋板、彈性檔圈

軸肩、軸環、軸套固定可靠，可以承受較大的軸向力；彈性檔圈固定可以承受較小的軸向力；軸端擋板用于軸端零件的固定。

五、計算題（每題7分，共28分）

1、解：機構具有確定相對運動的條件是：機構的自由度數等于機構中接受外界給定運動規律的原動件的個數。

機構中，n=9，Pl=12，PH=1 F＝3n－2Pl－PH=2＝W>0，所以機構運動確定。C處復合鉸鏈，E處虛約束，F處局部自由度

2、連架桿是曲柄的條件：（1）構件的長度和條件：最短構件與最長構件長度之和小于等于另外兩構件的長度之和；（2）最短構件條件：連架桿和機架之一為最短構件

取AD為機架，得雙曲柄機構；取AB或CD為機架，得曲柄搖桿機構；取BC為機架，得雙搖桿機構。

3、定軸輪系傳動比i12=n1/n2=z2/z1=4/3，n2=0.75n1

行星輪系傳動比i2′4=(n2′-nH)/(n4-nH)= z3.z4/z2’.z3’=4/3 將n2’＝n2=0.75n1，n4=0代入上式，得i1H＝n1/nH＝-4/9

4、P＝12.566mm，m=4mm;分度圓直徑d=mz=4╳25=100mm;基圓直徑db=dcos20o=94mm;齒頂圓直徑da=m(Z+2ha﹡)=108mm;齒根圓直徑df= m(Z－2ha﹡－2c﹡)=90mm;齒高h=(2ha﹡ +c﹡)=9mm;齒厚s=0.5p=6.283mm

H

第二篇：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？高副與低副有何區別？ 答：運動副：使兩構件直接接觸，并能產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 什么是機構運動簡圖？它有什么作用？ 答：用簡單的線條和符號代表構件和運動副，并按比例定出各運動副位置，表示機構的組成 和傳動情況。這樣繪制出的簡明圖形就稱為機構運動簡圖。作用： 機構運動簡圖不僅能表示出機構的傳動原理，而且還可以用圖解法求出機構上各 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和 設計機構時表示機構運動的簡便而又科學的方法。1-3平面機構具有確定運動的條件是什么？ 答：機構自由度 F>0，且與原動件數相等，則機構各構件間的相對運動是確定的；這就是機 構具有確定運動的條件。（復習自由度 4 個結論 P17）chapter2 2-1 什么是曲柄搖桿機構的急回特性和死點位置？ 答：急回特性：曲柄等速回轉的情況下，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 的驅動力 F 正好通過曲柄的轉動中心，所以不能產生使曲柄轉動的力矩，機構的這種位置稱為死點位置。即機構的從動件出現卡死或運動不確定的 現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，速度突變為零，理論上加速度為無窮 大，產生無窮大的慣性力，機構受到極大的沖擊，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、槽輪機構及不完全齒輪機構各有何運動特點？是舉出應用這些間歇運動機構 的實例。答：槽輪機構特點： 結構簡單，工作可靠，常用于只要求恒定旋轉角的分度機構中；停歇 運動主要依靠槽數和圓柱銷數量（運動系數）應用: 應用在轉速不高，要求間歇轉動的裝置中。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 計數器 不完全齒輪機構特點：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：優質碳素鋼（數字表示碳的平均含量）65Mn;優質碳素鋼，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.部分系數法：以幾個系數的乘積來確定總的安全系數 S1——考慮計算載荷及應力準確性的系數，一般 s1=1-1.5。S2——考慮材料力學性能均勻性的系數。S3——考慮零件重要程度的系數。6-8-各代表什么？

-1。-1 ：對稱循環變應力下，疲勞極限為 2 ：脈動循環變應力下，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。根據螺旋線繞行方向科判別右旋與左旋；根據螺旋 線的數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有關？各參數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。牙型角變小，效率變大；牙型角變大，效率變小。（舉例矩形螺紋變為三角形螺紋）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，會出其結構件圖，說明其工作原理和機構簡圖。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 3 生相對轉動，從而出現自動松脫的現象，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。結構簡單，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：墊片內翅嵌入螺栓的槽內，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。將止動片的折邊，分別彎靠在螺 母和被聯接件的側邊起防松作用 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 轉速急劇降低甚至不動，此現象即為打滑，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），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點。）4 9-2 分度圓和節圓，壓力角和嚙合角有何區別？ 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圓重合且 s=e)標準化的齒輪上壓力角和模數均為標準值的圓稱為分度圓.節圓：通過節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 的節圓。分度圓、節圓區別：分度圓是齒輪鑄造成立后本身具有的，而節圓是在兩齒輪運動 嚙合時根據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：過節點的兩節圓的公切線，與兩齒廓公法線間的夾角。壓力角、嚙合角區別：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？對于α=20、正常齒制的標準直齒圓柱齒輪，最少齒數 是多少？ 答：限制最少齒數是為了保證不發生根切，要使所設計齒數大于不產生根切的最少齒數，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：主要由于小齒輪轉速高，應力循環次數多，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 YF 與什么因素有關？ 答：齒形系數 YF 只與齒形有關，即與壓力角α，齒頂高系數 ha 以及齒數 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(傳動比與齒數成反比)因為蝸桿的齒數可以非常小，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 定蝸桿分度圓直徑 d 為標準值，且與模數 m 相搭配；其次，蝸輪加工的刀具昂貴，規定 蝸桿分度直徑 d 為標準值且與模數相搭配可以減少加工刀具的數量。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 產生嚴重的摩擦磨損引起熱，使潤滑情況惡化，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，因而發熱量就很大、若熱量不能散逸將使潤滑油 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？與主動齒輪的齒數有何關系？ 如何判定輸出軸的轉向？ 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.通常規定若最末從動輪與第一個主動輪的回轉方向相同時，傳動比為正號，若兩輪回轉方向相反時，則取為負號 b.若傳動比的計算結果為正，則表示輸入軸與輸出軸的轉向相同，為負則表 示轉向相反。c.還可以用畫箭頭標志的方法表示轉向: 外嚙合的齒輪轉向相反,內嚙合的 6 齒輪轉向相同.chapter12 12-1 心軸與轉軸有何區別？試列舉應用的實例。答：心軸只承受彎矩，不承受轉矩，如：裝帶輪和凸輪的軸； 轉軸既承受彎矩，又承受轉矩。如：齒輪減速器中的軸，是機器中最常見的軸。12-4 軸的結構和尺寸與哪些因素有關？ 答：軸的結構決定因素：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分別為 z1=20 z2=80，模數 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：由公式及系數得： 齒頂圓直徑： d a1

d 齒根圓直徑：

35mm m 分度圓直徑： 中心距：，

第三篇：機械設計基礎,第六版習題答案

1-1至1-4解 機構運動簡圖如下圖所示。

圖 1.11 題1-1解圖

圖1.12 題1-2解圖

圖1.13 題1-3解圖

圖1.14 題1-4解圖

題 2-3 見圖 2.16。

題 2-7

解 : 作圖步驟如下（見圖 2.19）：

（1）求（2）作（3）作，頂角，；并確定比例尺。

。的外接圓，則圓周上任一點都可能成為曲柄中心。

相距，交圓周于

點。（4）作一水平線，于（5）由圖量得。解得 ：

曲柄長度：

連桿長度： 題 2-7圖 2.19

3-1解

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

凸輪與從動件在B點接觸時，導路的方向線。推程運動角 3-2解

如圖所示。

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

凸輪與從動件在D點接觸時，導路的方向線。凸輪與從動件在D點接觸時的壓力角所示。

4-1解

分度圓直徑

齒頂高

齒根高

頂 隙

如圖

中心距

齒頂圓直徑

齒根圓直徑

基圓直徑

齒距

齒厚、齒槽寬

4-11解

因

螺旋角

端面模數

端面壓力角

當量齒數

分度圓直徑

齒頂圓直徑

齒根圓直徑

4-12解（1）若采用標準直齒圓柱齒輪，則標準中心距應

說明采用標準直齒圓柱齒輪傳動時，實際中心距大于標準中心距，齒輪傳動有齒側間隙，傳動不

連續、傳動精度低，產生振動和噪聲。

（2）采用標準斜齒圓柱齒輪傳動時，因

螺旋角

分度圓直徑

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

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

相反（外嚙合），即、、。

一對直齒圓錐齒輪正確嚙合的條件是：兩齒輪的大端模數和壓力角分別相等，即、。

5-1解： 蝸輪 2和蝸輪3的轉向如圖粗箭頭所示，即 和。

圖 5.圖5.6

5-2解： 這是一個定軸輪系，依題意有：

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

此有：

通過箭頭法判斷得到齒輪 5 ′的轉向順時針，齒條 6 方向水平向右。

6-2解

拔盤轉每轉時間

槽輪機構的運動特性系數

槽輪的運動時間

槽輪的靜止時間

6-3解 槽輪機構的運動特性系數

因：

所以

6-4解 要保證 則槽輪機構的運動特性系數應為

因

得

，則 槽數 和拔盤的圓銷數 之間的關系應為：

由此得當取槽數 ～8時，滿足運動時間等于停歇時間的組合只有一種：。

10-1證明 當升角與當量摩擦角 符合 時，螺紋副具有自鎖性。

當 時，螺紋副的效率

所以具有自鎖性的螺紋副用于螺旋傳動時，其效率必小于 50%。

10-2解 由教材表10-

1、表10-2查得

，粗牙，螺距，中徑

螺紋升角，細牙，螺距，中徑

螺紋升角

對于相同公稱直徑的粗牙螺紋和細牙螺紋中，細牙螺紋的升角較小，更易實現自鎖。

11-6解 斜齒圓柱齒輪的齒數與其當量齒數 之間的關系：

（1）計算傳動的角速比用齒數。（2）用成型法切制斜齒輪時用當量齒數 選盤形銑刀刀號。

（3）計算斜齒輪分度圓直徑用齒數。

（4）計算彎曲強度時用當量齒數 查取齒形系數。

11-7解 見題11-7解圖。從題圖中可看出，齒輪1為左旋，齒輪2為右旋。當齒輪1為主動時按左手定

則判斷其軸向力 ；當齒輪2為主動時按右手定則判斷其軸向力。

輪1為主動

輪2為主動時

圖 11.2 題11-7解圖

11-8解 見題11-8解圖。齒輪2為右旋，當其為主動時，按右手定則判斷其軸向力方向 向力

；徑總是指向其轉動中心；圓向力 的方向與其運動方向相反。

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，則低速級斜齒輪3的螺旋經方向應與齒輪2的

旋向同為左旋，斜齒輪4的旋向應與齒輪3的旋向相反，為右旋。

（2）由題圖可知：、、、、分度圓直徑

軸向力

要使軸向力互相抵消，則：

即

11-15解（1）圓錐齒輪2的相關參數

分度圓直徑

分度圓錐角

平均直徑

軸向力

（2）斜齒輪3相關參數

分度圓直徑

軸向力

（3）相互關系

因 得：

（4）由題圖可知，圓錐齒輪2的軸向力 向上，轉

指向大端，方向向下；斜齒輪3的軸向力 方向指動方向與錐齒輪2同向，箭頭指向右。齒輪3又是主動齒輪，根據左右手定則判斷，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 見題 11-16解圖。徑向力總是指向其轉動中心；對于錐齒輪2圓周力與其轉動方向相同，對于斜齒輪3與其圓周力方向相反。12-2

圖12.3

解 ：（1）從圖示看，這是一個左旋蝸桿，因此用右手握桿，四指，大拇指，可以

得到從主視圖上看，蝸輪順時針旋轉。（見圖12.3）

（2）由題意，根據已知條件，可以得到蝸輪上的轉矩為

蝸桿的圓周力與蝸輪的軸向力大小相等，方向相反，即：

蝸桿的軸向力與蝸輪的圓周力大小相等，方向相反，即：

蝸桿的徑向力與蝸輪的徑向力大小相等，方向相反，即：

各力的方向如圖 12-3所示。

13-1解（1）

（2）

=

=2879.13mm

（3）不考慮帶的彈性滑動時，（4）滑動率 時，13-2解（1）

（2）

=

（3）

= =

13-3解（1）

=

（2）由教材表 13-2 得

=1400mm

（3）

13-4解

由教材表 13-6 得

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

取 z=3

14-1解 I 為傳動軸，II、IV 為轉軸，III 為心軸。14-9改錯

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

（2）計算軸承的軸向載荷(解圖見16.4b)

由教材表 16-13查得，軸承的內部派生軸向力，方向向左，方向向右

因，軸承 1被壓緊

軸承 2被放松

（3）計算當量動載荷

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

查教材表 16-9，常溫下工作，承時，；查教材表16-10，有中等沖擊，取 ；球軸；并取軸承1的當量動載荷為計算依據

查手冊，根據 和軸頸，選用角接觸球軸承7308AC合適（基本額定動載荷）。

第四篇：《機械設計基礎》課后習題答案

模塊 八

一、填空

1、帶傳動的失效形式有 打滑 和 疲勞破壞。

2、傳動帶中的的工作應力包括 拉應力、離心應力 和 彎曲應力。

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

4、在設計V帶傳動時，V帶的型號根據 傳遞功率 和 小輪轉速 選取。

5、限制小帶輪的最小直徑是為了保證帶中 彎曲應力 不致過大。

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

7、V帶傳動中，帶繞過主動輪時發生 帶滯后于帶輪 的彈性滑動。

8、帶傳動常見的張緊裝置有 定期張緊裝置、自動張緊裝置 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 小于?角。

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

11、鏈傳動張緊的目的是 調整松邊鏈條的懸垂量。采用張緊輪張緊時，張緊輪應布置在松 邊，靠近小輪，從外向里張緊。

二、選擇

1、平帶、V帶傳動主要依靠（D）來傳遞運動和動力。

A．帶的緊邊拉力；B．帶的松邊拉力；C．帶的預緊力；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，是因為V帶（C）。A．強度高；B．尺寸小；C．有楔形增壓作用；D．沒有接頭。

3、帶傳動正常工作時不能保證準確的傳動比，是因為（D）。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。

4、帶傳動在工作時產生彈性滑動，是因為（B）。A．帶的初拉力不夠；B．帶的緊邊和松邊拉力不等； C．帶繞過帶輪時有離心力；D．帶和帶輪間摩擦力不夠。

5、帶傳動發生打滑總是（A）。

A．在小輪上先開始；B．在大輪上先開始；C．在兩輪上同時開始；D不定在哪輪先開始。

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

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

7、一增速帶傳動，帶的最大應力發生在帶（D）處。

A．進入主動輪；B．進入從動輪；C．退出主動輪；D．退出從動輪。

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

C．增加帶輪表面粗糙度；D．增大小帶輪基準直徑dd ；

9、V帶傳動設計中，選取小帶輪基準直徑的依據是（A）。A．帶的型號；B．帶的速度；C．主動輪轉速；D．傳動比。

10、帶傳動采用張緊裝置的目的是（D）。A．減輕帶的彈性滑動；B．提高帶的壽命； C．改變帶的運動方向；D．調節帶的初拉力。

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； C．保證帶不打滑，不疲勞破壞；D．保證帶不疲勞破壞。

12、設計帶傳動的基本原則是：保證帶在一定的工作期限內（D）。A．不發生彈性滑動；B．不發生打滑；

C．不發生疲勞破壞；D．既不打滑，又不疲勞破壞。

13、設計V帶傳動時，發現帶的根數過多，可采用（A）來解決。

A．換用更大截面型號的V帶；B．增大傳動比；C．增大中心距；D．減小帶輪直徑。

14、與齒輪傳動相比，帶傳動的優點是（A）。

A．能過載保護；B．承載能力大；C．傳動效率高；D．使用壽命長。

15、設計V帶傳動時，選取V帶的型號主要取決于（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速；D．帶的線速度。

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

17、帶的中心距過大時，會導致（D）。A．帶的壽命縮短；B．帶的彈性滑動加劇； C．帶的工作噪聲增大；D．帶在工作中發生顫動。

18、V帶輪是采用實心式、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、與齒輪傳動相比，鏈傳動的優點是（D）。

A．傳動效率高；B．工作平穩，無噪聲；C．承載能力大；D．傳動的中心距大，距離遠。20、鏈傳動張緊的目的主要是（C）。A．同帶傳動一樣；B．提高鏈傳動工作能力； C．避免松邊垂度過大；D．增大小鏈輪包角。

21、鏈傳動的張緊輪應裝在（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、鏈傳動不適合用于高速傳動的主要原因是（B）。

A．鏈條的質量大；B．動載荷大；C．容易脫鏈；D．容易磨損。

23、鏈條因為靜強度不夠而被拉斷的現象，多發生在（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、簡答

1、在多根V帶傳動中，當一根帶失效時，為什么全部帶都要更換？

答：在多根V帶傳動中，當一根帶失效時，為什么全部帶都要更換？新V帶和舊V帶長度不等，當新舊V帶一起使用時，會出現受力不均現象。舊V帶因長度大而受力較小或不受力，新V帶因長度較小受力大，也會很快失效。

2、為什么普通車床的第一級傳動采用帶傳動，而主軸與絲杠之間的傳動鏈中不能采用帶傳動？

答：帶傳動適用于中心距較大傳動，且具有緩沖、吸振及過載打滑的特點，能保護其他傳動件，適合普通機床的第一級傳動要求；又帶傳動存在彈性滑動，傳動比不準，不適合傳動比要求嚴格的傳動，而機床的主軸與絲杠間要求有很高的精度，不能采用帶傳動。

3、為什么帶傳動的中心距都設計成可調的？

答：因為帶在工作過程中受變化的拉力，其長度會逐漸增加，使初拉力減小。因此需要經常調整中心距，以調整帶的初拉力。因此便將中心距設計成可調的。

四、分析與計算

1、如圖所示為一兩級變速裝置，如果原動機的轉速和工作機的輸出功率不變，應按哪一種速度來設計帶傳動？為什么？

題8-4-1圖

解：帶傳動應按照減速傳動要求進行設計，因為應該按照傳遞有效圓周力最大的工況設計帶傳動，而減速傳動時傳遞的有效圓周力比增速傳動時大。

根據： v??n1d160 和 Fe?P v當帶傳動傳遞的功率不變，帶速越小，傳遞的有效圓周力就越大。當原動機轉速不變時，帶速取決于主動輪直徑。主動輪直徑越小，帶速越低。綜上，按按照減速傳動要求進行設計。

2、已知：V帶傳遞的實際功率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：

得到： P?Fe?v

Fe?P7000??700 N v10聯立： ?Fe?F1?F2?700 ?F?2F2?1解得： F2?700N，F1?1400N

3、已知：V帶傳動所傳遞的功率P = 7.5 kW，帶速 v=10m/s，現測得初拉力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?

第五篇：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 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 聯軸器、離合器及制動器 18 彈 簧 機械傳動系統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特性？對稱循環應力和脈動循環應力的循環特性為多少？ 8-7 什么是疲勞強度問題？如何確定疲勞極限和安全系數？ 8-8 主要的摩擦狀態有哪四種？

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 接

思 考 題

9-1 螺紋的主要參數有哪些？螺距與導程有何不同？螺紋升角與哪些參數有關？ 9-2 為什么三角形螺紋多用于聯接，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 試說明螺紋聯接的主要類型和特點。9-5 螺紋聯接為什么要預緊？預緊力如何控制？ 9-6 螺紋聯接為什么要防松？常見的防松方法有哪些？

9-7 在緊螺栓聯接強度計算中，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接和鉸制孔螺栓聯接的特點、失效形式和設計準則。9-9 簡述受軸向工作載荷緊螺栓聯接的預緊力和殘余預緊力的區別，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 簡述銷聯接、焊接、粘接、過盈聯接、彈性環聯接和成形聯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，承受載荷F =150 kN，采用梯形螺紋，d = 60 mm，d2 = 56 mm，P

= 8 mm，線數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)工作臺穩定上升時的效率（螺紋副當量摩擦系數為0.10）。(2)穩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，試按穩定運轉條件求螺桿所需轉速和功率。(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 結合面摩擦系數f = 0.15，求其允許的最大牽曳力。

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

題9-6圖

題9-7圖

9-7 圖示為一用兩個螺栓聯接的鋼制扳手。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接和鉸制孔螺栓聯接兩種方案設計此螺栓組，并分析比較設計結果。9-8 在圖示夾緊螺栓中，已知螺栓數為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，采用雙頭螺柱聯接。已知油壓p= 8 MPa，油缸內徑D = 250 mm，為保證氣密性要求，螺柱間距l不得大于4.5d（d為螺紋大徑），試設計此雙頭

F

d 螺柱聯接。

題9-8圖

題9-9圖

9-10 受軸向載荷的緊螺栓聯接，被聯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。螺桿與機架固聯，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fˊ=0.12，壓頭支撐面摩擦系數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（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 在齒輪結構設計時，齒輪的結構主要由什么參數決定？

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鋼調質處理，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。10-3 已知開式直齒圓柱傳動i=2.3，P=3.2kW，n1=150r/min，用電動機驅動，單向轉動，載荷均勻，z1=21，小齒輪為45鋼調質，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，長期雙向轉動，載荷有中等沖擊，要求結構緊湊，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，電動機驅動，載荷平穩，雙向轉動。已知i=2.3，z1=21，mn=3mm，β=16°15′，b1=85mm，b2=80mm，小齒輪材料為40MnB調質，大齒輪材料為35SiMn調質，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，用電動機驅動，載荷有中等沖擊，要求結構緊湊，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 蝸桿直徑系數的含義是什么？為什么要引入蝸桿直徑系數？

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m=5mm，蝸桿的分度圓直徑d1=50mm，蝸桿的頭數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，請根據已知的蝸桿的螺旋方向和轉向，確定蝸輪的螺旋方向和轉向。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，應轉動蝸桿的轉數；（2）設蝸桿和蝸輪間的當量摩擦系數為0.18，檢驗該蝸桿傳動是否滿足自鎖條件；（3）設重物重Q=5kN，通過手柄轉臂施加的力F=100N，手柄轉臂的長度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：傳動由電動機驅動，電動機的功率為7kW，轉數為1440r/min，蝸輪軸的轉數為80r/min，載荷平穩，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生打滑？打滑通常發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?

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速；(4)滑動率? =0.015時大帶輪的實際轉速；(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，轉速n1=1460 r/min，試求所需A型帶的根數。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，鏈傳動有哪些優缺點？

13-2 滾子鏈是如何構成的？其最主要的參數是什么？對傳動有何影響？ 13-3 為什么一般鏈節數選偶數，而鏈輪齒數多取奇數？

13-4 鏈傳動中為什么小鏈輪的齒數不宜過少？而大鏈輪的齒數又不宜過多？ 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動才合理？兩輪軸線布置在同一鉛垂面內（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z1=

21、z2=

53、鏈型號為10A、鏈長Lp=100節。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，試求：（1）此鏈傳動能傳遞的最大功率；（2）工作中可能出現的失效形式；（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。已知電動機轉速n1=960 r/min，功率P = 3 kW，壓氣機轉速n2=320 r/min，希望中心距不大于650 mm（要求中心距可以調節）。13-6 一單排滾子鏈傳動，已知小鏈輪齒數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，主動鏈輪轉速n1=130 r/min。設工作情況系數KA=1.2，靜力強度安全系數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、轉軸，他們的區別是什么？

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，由電動機驅動，傳遞的功率P=4.5kW，軸的轉速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 在圖示軸的結構圖中存在多處錯誤，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，用電機驅動，電動機的功率P=12kW，轉速n=1470r/min，齒輪的模數m=4mm，齒數z1=19，z2=72，若支承間跨距l=180mm（齒輪位于中央），軸材料為45號鋼調質。試計算減速器輸出軸的最小直徑，并進行軸結構設計。

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 滑動軸承的主要結構型式有哪幾種？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，其軸頸結構為空心，大徑d0 =120mm，內徑d1 =90mm，轉速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容？基本代號中各部分代號是如何規定的？ 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、載荷系數、可靠性系數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 滾動軸承裝置結構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？有什么結構特點？

習

題

16-1 試說明以下滾動軸承的類型、內徑尺寸、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，轉速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，Fr2=2060N，外加軸向力Fa=880N，軸頸d=40mm，轉速n =5000r/min，常溫下運轉，有中等沖擊，預期壽命Lh=2000小時，試選擇軸承型號。

題圖16-3

聯軸器、離合器及制動器

思 考 題

17-1 什么是剛性聯軸器？什么是彈性聯軸器？兩者有什么區別？ 17-2 固定式剛性聯軸器與可移式剛性聯軸器的主要區別是什么？ 17-3 可移式剛性聯軸器與彈簧聯軸器的異同點是什么？

17-4 參照機械設計手冊，進一步了解聯軸器、離合器和制動器的主要參數。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，繪制出三種以上的制動系統原理簡圖。

習

題

17-1 電動機與水泵之間用聯軸器聯接，已知電動機功率P=11kW,轉速n=960r/min，電動機外伸軸端直徑d1=42mm，水泵軸的直徑為d’=38mm，試選擇聯軸器類型和型號。17-2 由交流電動直接帶動直流發電機供應直流電。已知所需最大功率P = 18～20kW，轉速n =3000r/min，外伸軸軸徑d=45mm。（1）試為電動機與發電機之間選擇一種類型的聯軸器，并說明理由；（2）根據已知條件，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側還是外側？為什么？ 18-8 當圓柱螺旋壓縮彈簧有失穩可能時，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n＝10。采用II組碳素彈簧鋼絲，受邊載荷作用次數在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構時（圖18-8a），求彈簧的并緊高度Hs和自由高度H 0；3）驗算彈簧的穩定性。18-2 試設計一能承受沖擊載荷的彈簧。已知：F1=40N，F2=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，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?，F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。

題圖18-5 機械傳動系統設計

思 考 題

19-1 傳動系統與工作機的作用有何不同？是否所有的機器都有傳動系統？ 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是什么？是否根據工作機的多少確定？ 19-4 布置傳動機構順序時，應考慮哪些因素？

19-5 自行車鏈傳動的主動大鏈輪齒數z1 = 48，小鏈輪齒數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幾圈？

19-6 給出五種把回轉運動變為直線運動的機構，畫出機構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，連續工作，攪拌機轉速n = 40 r/min，電動機轉速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，轉速n = 1440 r/min，各齒輪齒數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，聯軸器效率?聯=0.99，試求：

（1）傳動裝置的運動和動力參數；（2）螺旋的推力F；

（3）被推物料的移動速度??；

（4）根據以上數據，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的推力機方案）。

z2 z3 z1 z4 題圖19-3