13219机械设计基础部分习题参考答案-

1、薛铜龙主编机械设计基础部分课后习题参考答案第2章 平面机构运动简图及自由度计算2- 1何谓构件？何谓运动副及运动副元素？平面运动副是如何分类的？答：构件：组成机械的各个相对运动的单元；运动副：构件之间直接接触的、可以产生相对运 动的活动连接；运动副元素：两个构件上直接参与接触构成运动副的部分；平面运动副按照不同的接触情况，一般讲运动副分为低副和高副两大类。2- 2何谓机构的自由度？机构具有确定运动的条件是什么？若不满足此条件将会产生什么后果？答：机构具有确定相对运动时所必须给定的独立运动参数的数目；机构具有确定运动的条件是机构原动件的个数应等于该机构的自由度F;如果机构的原动件个数小于机构的自

2、由度，机构的运动将不确定，如果机构的原动件个数大于机构的自由度，机构不能运动甚至在薄弱处发生破坏。2- 3计算平面机构自由度时应注意哪些事项？通常在哪些情况下存在虚约束？答：计算平面机构自由度时应注意：复合铰链、局部自由度和虚约束；常见的虚约束情况：1）轨迹重合”一-构件在未组成运动副前，连接点处的轨迹已重合为一，因此组成后的运动副将不提供独立的约束作用，为虚约束；2）导路平行”一一构件在多处同时构成若干移动副，且导路相互平行或重合时，事实上只有一个移动副起独立的约束限制作用，其余则为虚约束；3）轴线重合”一一构件同时在多处构成若干转动副，且轴线相互重合，事实上只有一个转动副起独立的约 束限制

3、作用，其余则为虚约束；4）距离恒定”一-构件两点间未组成运动副前距离保持不变，两点间用另一构件连接后，将产生虚约束；5）对称结构”一-构中对运动不起独立作用的对称部分，将产生虚约束；6）公法线重合” 一-口果两构件在多处构成平面高副，且接触点处的公法 线彼此重合，则只能算做一个平面高副；但如果各接触处的公法线彼此不重合，则相当于一个低副。2- 4试判定图2-27中、（b）的构件组合体能否运动？若使它们成为具有确定运动的机构，在结构 上应如何改进？图 2-27答：图（a）所示构件组合体的自由度为:F = 3n 2Pi Ph=3 X2 2X3 0 = 0不能运动，若使它们成为具有确定运动的机构，应

4、改为下图(a);图(b)所示组合体自由度为：F = 3n 2Pi Ph=3 6 2 刈一 0 = 0不能运动，若使它们成为具有确定运动的机构,B(a)2- 5绘出图2-28所示机构的机构运动简图。图82-22- 6如图2-29所示油泵机构中，1为曲柄, 动简图，并计算其自由度。答：2为活塞杆，3为缸体，4为机架。试绘制该机构的运F = 3n 2Pi Ph=3 X3 2 X4 0 = 12- 7计算如图2-30至题图2-35所示各机构的自由度（若有复合铰链、局部自由度或虚约束应明确 指出），并判断机构的运动是否确定，图中绘有箭头的构件为原动件。图 2-32CD EF .Cd： DH.CE=DF

5、FGFH图 2-34图 2-35解：F = 3n -2Pi -Ph=308 2XI1- 1 = 1,其中凸轮滚子处为局部自由度，运动确定;F = 3n -2Pi -Ph=3 X7-2 X10- 0= 1, C处为复合铰链，运动确定；F = 3n -2Pi -Ph=3 X6-2 X7- 3 = 1,构件8两端的F、I两处为虚约束，C、H两处为局部自由度, 运动确定；（4）F = 3n -2Pi -Ph=3X8-2X11- 1= 1,两个移动副之一为虚约束，一个复合铰链，运动确定；F = 3n -2Pi -Ph=3 X5-2 X7- 0 = 1, E、F为虚约束，C点为复合铰链，运动确定；（6）F

6、 = 3n -2Pi -Ph=3X9-2X12-2= 1,两个移动副之一为虚约束，一个复合铰链，运动确定。第 3 章 平面连杆机构3- 1 何谓曲柄？铰链四杆机构具有曲柄的条件是什么，曲柄是否就是最短杆？答：绕固定轴线作整周回转的构件称为曲柄。铰链四杆机构中曲柄存在的条件为：（ 1 ）连架杆或机架是最短杆；（2）最短杆与最长杆的长度之和应 頂他两杆长度之和（杆长条件）。曲柄不一定 是最短杆。3- 2 死点在什么情况出现？举例说明死点的危害以及死点在机械工程中的应用。答：在曲柄摇杆机构中，以摇杆为原动件，曲柄为从动件，当机构的从动件与连杆共线的两个 位置时，出现了传动角为零的情况， 这时原动件通

7、过连杆作用于从动件上的力恰好通过其回转中心， 不产生转距。因此机构在此位置起动时，不论驱动力多大，即便无摩擦，也不能使从动曲柄转动。 机构的这种位置称为死点。当机构运动到死点位置时会产生运动不确定现象。曲柄可能无法运动， 甚至是反向运动即顺时针转动。 为了使机构能顺利地闯过死点而顺利运行， 可以采用将两组以上的 相同机构组合使用的方法。 如机车联动装置， 其两侧的曲柄滑块机构的曲柄位置就相互错开了90；再如多缸内燃机的各缸曲柄位置同样也错开了一定的角度。还可以采用安装飞轮增大惯性的方法， 借惯性作用通过死点， 如缝纫机驱动机构的飞轮以及拖拉机单缸引擎上的飞轮等等。在工程实际中，也常利用死点来实

8、现一定的工作要求。如飞机起落架机构、工件夹紧装置。3- 3 试说明平面四杆机构常见的几种演化形式？导杆机构是由何机构演变而来？如何演变？答：1、转动副演化为移动副 （改变构件形状或尺寸） ； 2、运动副尺寸的扩大； 3、机构的倒置； 4、运动副包容关系的逆转。导杆机构可由曲柄滑块机构倒置得到。3- 4 如何判断机构有无急回运动？ K= 1 的铰链四杆机构的结构特征是什么？答：行程速比系数的大小表明了急回运动的剧烈程度，行程速比系数值越大，机构的急回运动 特性越显著， 行程速比系数值大小取决于极位夹角的大小。 极位夹角越大， 行程速比系数值就越大； 若 K=1 ，极位夹角为零，机构没有急回运动特

9、性。3- 5 分别分析如图 3-29 所示两种曲柄滑块机构的最小传动角的位置。B1c(b)(a)3- 6试根据图3-48中注明的尺寸判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、双曲柄机构、还是双摇图 3-483-7画出图3-49所示各机构的传动角和压力角。图中标注箭头的构件为原动件。答：如图所示:(c)(d)3- 8试判别图3-50中a、b所示机构为何种机构？设构件 1为原动件，试确定两机构从动件的摆角 “和机构的最小传动角 Yin。如果分别以构件1、2和3为机架，它们又是什么机构？（各构件长度 如图所示，单位 mm）图 3-50答：1、(a) (b)均为曲柄摇杆机构；2、摆角和最小传动角可按下图方法

10、确定，其中：当/BCD是锐角时，该角就是传动角；而当/BCD为钝角时，与之相对应的传动角应为180/ BCD。有：(1) 若/ B2C2D是锐角，则/ BiCiD为最小传动角；(2)若/ B2C2D是钝角，则应比较/ BiCiD 与180/ B2C2D两者中的小者，即为最小传动角。 3、分别以1、2和3为机架(a)、 (b)均分别为 双曲柄机构、曲柄摇杆机构、双摇杆机构。C2CY min1B2书-/y /BB13- 9如图3-51所示为偏置曲柄滑块机构。已知a= 150 mm, b= 400mm, e= 50mm,试求滑块行程H、机构的行程速度变化系数K和最小传动角 Yin。图 3-51解：H

11、 . b a2 e b a 2 e2 302.8mmee180arcsin() arcsin( ) 6.32 , K1.07b ab a180minarccos603-10设计一曲柄滑块机构，已知滑块的行程速度变化系数K = 1.5;滑块的行程H = 50mm，导路偏距e= 20mm，求曲柄长度Iab和连杆长度Ibc （参照上题图）。解：提示：先用课本 26页公式（3-7）根据行程速比系数求出极位夹角，然后在根据上题方法 反算曲柄和连杆长度。3-11已知摇杆CD的行程速度变化系数 K=1,摇杆CD的长度Icd = 150 mm ,摇杆的极限位置与机架 所成角度3= 330和“2= 90。试设计

12、此曲柄摇杆机构。解：提示：参见课本36页2）按行程速比系数设计平面四杆机构中（1）曲柄摇杆机构的设计。第4章凸轮机构4- 1凸轮机构有哪些优缺点？答：优点：适当的设计凸轮廓线可实现各种运动规律，而且机构简单，紧凑；缺点：点、线接触，易磨损，凸轮制造较困难。4- 2在选用从动件运动规律时，主要考虑哪些因素？答：1满足机器的工作要求；2良好的动力特性；3凸轮便于加工。4- 3设计用于控制刀具进给运动的凸轮机构，从动件处于切削段时采用什么运动规律合适？答：等速运动规律4- 4设计时为什么控制压力角的最大值？平底推杆凸轮机构的压力角是多少？答：一般来说，凸轮廓线上不同点的压力角是不同的，当最大压力角超

13、过临界压力角时，机构 自锁；再者，为了提高机构的效率，改善受力状况，要控制压力角的最大值。0度4- 5选取基圆半径和滚子半径应注意哪些问题？答：基圆半径受到压力角的限制，最大压力角越大，基圆半径越小，最大压力角越小，基圆半径越大；此外，还要考虑凸轮结构和强度要求。滚子半径选择时，如果轮廓曲线内凹，由于凸轮工作廓线可光滑作出，滚子半径选择主要考虑其其强度和结构的限制；如果轮廓曲线外凸，应使滚子半径rr小于理论廓线的最小曲率半径pmin。4- 6什么是反转法？略4- 7用作图法求图4-17所示位置的凸轮机构压力角、凸轮基圆半径、从动杆推程h。4- 8略第5章齿轮机构5- 1.齿轮传动的优点有哪些？

14、答：(1)优点 传动效率高，瞬时传动比稳定，工作可靠，寿命长；适用的速度和传递的功率 范围广；可实现平行轴、相交轴、交错轴之间的传动。5- 2.渐开线的性质及渐开线齿廓哦啮合的特性有哪些？答：根据渐开线的形成过程，可知渐开线具有以下特性：(1) 发生线沿基圆滚过的长度(如图，从位置II滚到位置I)，等于该基圆上被滚过圆弧的长度，即 bk Ab。(2) 发生线为渐开线在任意点K的法线，即渐开线上任意点的法线必与基圆相切。(3) 发生线与基圆的切点 B是渐开线在点 K的曲率中心，其曲率半径为 BK。渐开线上越接近基圆的点，其曲率半径越小，渐开线在基圆上点A的曲率半径为零。(4) 渐开线的形状取决于

15、基圆的大小。如图5-4所示，在展角9k ( = 1傑 的相等条件下，基圆半径越小，渐开线愈弯曲，其曲率半径越小；基圆半径越大，渐开线愈平直，其曲率半径越大；当基圆半径趋于无穷大时，渐开线变成直线，此即为齿条的齿廓。cosOB 鸟OK K。可知，渐开线上各(5) 渐开线上各点的压力角不相等。渐开线上任意点法向压力Fn的方向线(即该点法线)，与该点速度VK方向所夹的锐角 a，称为该点的压力角。由图可知点的压力角不相等，在渐开线的起始点的压力角a为零。(6) 因渐开线是从基圆开始向外逐渐展开的，故基圆以内无渐开线。 同一基圆上任意两条渐开线AKi、BK2之间各点的公法线长度相等，即AiBi = A2

16、B2,如图渐开线齿廓啮合的特点：1能满足啮合基本定理并能保证定传动比传动；2渐开线齿廓传动的可分性5- 3.渐开线直齿圆柱齿轮的分度圆和节圆有何区别？在什么情况下，分度圆和节圆重合？答：一个齿轮只有分度圆，只有一对齿轮传动时才有节圆。在标准安装时分度圆和节圆相等重 合。5- 4.何为根切现象？渐开线标准齿轮不发生根切的最少齿数与哪些因素有关？答：齿轮的根切现象用范成法加工齿数较少的标准齿轮时，若刀具的顶部切入轮坯齿根渐开 线部分，则将轮坯齿根一部分已加工好的渐开线齿廓切去，这种现象称为根切。根切将会使齿轮的抗弯强度降低、重合度减小，平稳性变差，对齿轮传动不利，应力求避免。渐开线标准齿轮不根切的

17、最少齿数Zmin只要保证刀具齿顶线与啮合线的交点B不超过啮合极限点N，轮齿将不会发生根切，即PB 15- 6何为成形法，其常用的刀具有哪些？答：成形法是用与被加工齿轮齿槽形状完全相等的成形刀具加工齿形的方法，称成形法，是用成形铳削和与工件的最终表面轮廓相匹配的成形刀具，或成形砂轮等加工出成形面，如成形车削、 成形磨削等，由于成形刀具的制造比较困难，因此一般只用于加工短的成形面。5- 7 何谓变位修正法？变位齿轮传动的类型及特点有哪些？答：所谓变位修正法，就是用改变刀具与轮坯的相对位置，使刀具的齿顶线不超过 N1 点，来 避免根切现象的加工方法。（1）变位齿轮传动1）变位齿轮传动的正确啮合和连续

18、传动条件与标准齿轮传动相同。2）变位齿轮传动的中心距取无侧隙中心距a= a+ ym。需将两轮齿顶各减短厶 ym，以满足标准顶隙的要求。其中齿顶高降低系数厶y =（X1+X2 ） y。（2）变位齿轮传动的类型1）标准齿轮传动 X1 = X2= 0 ； 2）等变位齿轮传动 Xl1 = -X2M0； 3）不等变位齿轮传动 X1+X2M0 当X什X2 0时，为正传动；当X什X2 V 0时，为负传动5- 8 试说明齿轮传动的几种主要失效形式及产生原因、开式齿轮与闭式齿轮各以产生何种失效形式 为主？设计准则分别是什么？答：齿轮失效的主要形式有断齿、磨损、点蚀、胶合。闭式传动 闭式传动的主要失效形式为齿面点

19、蚀和轮齿的弯曲疲劳折断。当采用软齿面（齿面硬度 350HBS时，其齿面接触疲劳强度相对较低。因此，一般应首先按齿面接触疲 劳强度条件，计算齿轮的分度圆直径及其主要几何参数（如中心距、齿宽等），然后再对其轮齿的抗弯曲疲劳强度进行校核。当采用硬齿面（齿面硬度350HBS ）时，则一般应首先按齿轮的抗弯曲疲劳强度条件， 确定齿轮的模数及其主要几何参数， 然后再校核其齿面接触疲劳强 度。开式传动 开式传动的主要失效形式为齿面磨粒磨损和轮齿的弯曲疲劳折断。由于目前齿面磨粒磨损尚无完善的计算方法， 因此通常只对其进行抗弯曲疲劳强度计算， 并采用适当加 大模数的方法来考虑磨粒磨损的影响。5-9齿根危险点及危

20、险剖面是如何确定的?答：齿根危险剖面位置通常用 30 度切线法确定。作与轮齿对称线成 30 度夹角的两直线， 与齿根过渡曲线相切，连接两切点的截面即为齿根危险剖面。5-10 复合齿形系数 Yfs 的含义是什么？他与哪些参数有关？答：在齿形参数一定的条件下 , YFa; Ysa 均为法向变位系数 X 及当量齿数 Zv 的二元函数 , 因 此YFs “亦为其二元函数，即YFs=f（ X , Z v ）,为在平面坐标系中表示出此函数关系，需将其中的一个变量取为离散的参变量 , 使 YFs 化为一元函数 ,为使 YFs 与 YFa Ysa 对应 , 将取值范围较小的 X 取为参变量 ， Z v 取为自

21、变量 ， 取值范围为 : X=-0.6-1.0 。5-11说明选择齿宽系数、螺旋角时应考虑哪些因素的影响 ?答：齿宽系数 “ d选大些时，可以使齿轮的直径和中心距减小，但是增大了齿宽和轴向尺寸， 增加了载荷沿齿宽分布的不均匀性， 提高了对轴系支承刚度的要求。 另外，对变速器中的齿轮传动， 齿宽还受到轴向移动距离的限制。螺旋角B选大些时，可增大重合度，从而提高了传动的平稳性和承载能力。但B过大时，导致轴向力剧增。故一般选3=820度。如B角过小，不能显示斜齿轮传动的优越性。从减小齿轮的振动和噪音角度来考虑，目前有采用大螺旋角齿轮的趋势。5- 12求斜齿轮端面与法面参数的关系，并在其平面展开图中表

22、示出来，并求斜齿轮的总重合度。答：若将斜齿圆柱齿轮沿其分度圆柱面展开，这时分度圆柱上齿面的螺旋线便展成为一条条斜直线，图中阴影线部分为轮齿，空白部分为齿槽。由图可得=/?fCOSy?又因厲二拯已二硼*故得叫二帆心501 11nd斜齿轮传动的重合度为便于分析一对斜齿轮的连续传动条件，现以一对直齿轮传动与一对斜齿轮传动进行对比。如图8-53所示，上图为直齿轮传动的啮合面，下图为斜齿轮传动的啮合面，直线表示轮齿进入啮合的位置，表示脱离啮合的位置；丑彳耳 与 玖耳 之间的区域为轮齿的啮合区。对于直齿轮传动来说，轮齿在处进入啮合时，就沿整个齿宽接触，在“ I处脱离啮合时，也是沿整个齿宽同时分开，故直齿轮

23、传动的重合度。 一门对于斜齿轮传动来说，齿轮也是在丄二处进入啮合，不过它不是沿整个齿宽同时进入啮合，而是由轮齿的一端先进入啮合，在:处脱离啮合时也是一样，也是由轮齿的一端先脱离啮合， 直到该轮齿转到图中虚线所示的位置时，这对轮齿才完全脱离接触。这样，斜齿轮传动的实际啮合区就比直齿轮传动增大了匕一 二一段，因此斜齿轮传动的重合度也就比直齿轮传动大，设其增加的一部分重合度以 J表示；则计区口 g =氏如由于八式中为螺旋线的导程），故得S阿 I pt COSG；(7-48)=(Bsin/cos0ypn /cosy?) =所以斜齿轮传动的总重合度为J与两部分之和，即(7-49)7-27）来求，不过这时

24、要用(7-50)其中，-为端面重合度，其大小可用直齿轮传动时重合度的计算式（斜齿轮的端面参数来进行计算，即：% =咖* ）q 傷 -皆乩）/2爪是由于斜齿轮轮齿的倾斜和齿轮具有一定的轴向宽度，而使斜齿轮传动增加的一部分重合度，特称为轴面重合度（或纵向重合度）。5- 13圆锥齿轮的基本参数有哪些？如何求其当量齿数？答：由于直齿锥齿轮大端的尺寸最大，测量方便。因此，规定锥齿轮的参数和几何尺寸均以大端为准。大端的模数m的值为标准值，按下表选取。在GB12369-90中规定了大端的压力角 a=20。, 齿顶高系数ha*=1，顶隙系数c*=0.2。当量齿数如果将这两个扇形齿轮补足成完整的直齿圆柱齿轮，则

25、它们的齿数增加为Zvl和Zv2。人们将 这两个设想的直齿圆柱齿轮称为这一对圆锥齿轮的当量齿轮，其齿数Zvl和Zv2就称为当量齿数。最终完成了以圆锥齿轮的模数与压力角，以齿数为Zv的直齿圆柱齿轮的齿形来近似代替圆锥齿轮的大端齿形。可知-代入得由此计算所得当量齿数 Zv 一般不为整数，可近似取整。引入背锥和当量齿数的概念，就可以将直齿圆柱齿轮的某些原理近似地用到圆锥齿轮上。如直齿圆锥齿轮的正确啮合条件可从当量圆柱齿轮啮合得到，即两轮大端的模数和压力角应分别相等。又如，直齿圆锥齿轮无根切的最少齿数Zmin与当量齿轮的最少齿数Zvmin之间的关系为Zmin=ZvminCOS由此可见 Zmin 3 80

26、mm 240mm齿顶圆直径:由于齿轮是标准直齿圆柱齿轮，所以取ha1 .da1(Z12ha)m (202 1) 3mm66mm .da2(Z22ha)m (802 1) 3mm246mm齿顶圆直径:由于齿轮是标准直齿圆柱齿轮，所以取ha1 , c 0.25 .d f1(Z12ha 2c )m (20 2 1 20.25)3mm52.5mm.d f 2(Z22ha 2c )m (80 2 1 20.25)3mm232.5mm .5-1719 略5- 20图5-50所示为一直齿锥齿轮斜齿圆柱齿轮减速器，输出轴川转向如图所示。试：（1）画出各轴转向及各齿轮受力方向； 为使轴n轴向力小，合理确定斜齿轮

27、3和4应具有的旋向。（假设齿轮4为右旋）解：（1）各轴转向见下图:（2）各齿轮受力方向和斜齿轮 3和4应具有的旋向。（假设齿轮4为右旋）5- 21若上图中直齿锥齿轮传动参数：m=4mm , zi=18, Z2=36 ,= 0.3 ;斜齿轮传动参数： mn=4mm ,Z3=20 , Z4=48。若要求n轴上两轮轴向力抵消，斜齿轮3的螺旋角B应等于多少？如果输出轴川反向，n轴的轴向力是否还为零，试说明理由。解：（1）若使n轴上两轮轴向力抵消则：Fa2 Fa3由已知条件得Z2 uZ136u25，d1mz!4 1872mm ；齿宽中点直径182 ；cos 1-.1 u22000T2000Tdm1 (1

28、0.5R)d1(1 0.50.3)7261.2mm ；Ft132.68Td m161.2锥齿轮2轴向力Fa2Ft1 tancos 132.68Ttan 2002二 10.639T .-5d3cos20 4802000Tcos cos t3 d32000T cosmz32000T cos8025T cos斜齿轮3轴向力 Fa3Ft3ta n2000T2000T sin25T sind380由 Fa2Fa3 得：10.639T cc sin0.42556,25T（2）如果输出轴川反向，n轴的轴向力不为零第6章 蜗杆传动机构6- 1试与齿轮传动比较，说明蜗杆传动的特点和应用范围。答：蜗杆传动机构具有

29、传动比大、结构紧凑、工作平稳、噪声低，在一定条件下可以实现自锁等优点而获得广泛的应用。 但蜗杆传动机构有效率低、 发热量和磨损大，常需耗用有色金属等缺点。 用于传递空间两交错轴之间的运动和动力，通常是两轴在空间相互垂直，轴交错角 工=90； 般蜗杆为主动件。6- 2与齿轮传动比较，蜗杆传动的失效形式有何特点？为什么？答：蜗轮蜗杆传动的主要失效形式是蜗轮齿面产生胶合、点蚀及磨损。因为齿面间的相对滑移很大，摩擦生热较大。6- 3蜗杆传动的正确啮合条件是什么？自锁条件是什么？答：正确啮合条件 mx1 = mt2 = m ； a x1 = a t2 = y = 3自锁条件：蜗杆导程角小于当量摩擦角。6

30、- 4试说明蜗杆传动效率低的原因，蜗杆头数Z1对效率有何影响？为什么？答：因为齿面间的相对滑滑动速度很大，摩擦生热较大。头数越少，导程角越小，因此效率越低。6- 5蜗杆传动的设计计算中有哪些主要参数？如何选择？为何规定蜗杆分度圆直径d1为标准值？答：蜗杆头数，蜗轮齿数，模数，导程角，直径系数等。在蜗杆轴刚度允许的情况下，尽可能选择较小的直径系数，这样导程角较大，效率较高。为了限制涡轮滚刀是数目，便于刀具的标准化。6- 6为什么蜗杆传动的传动比只能表达为i =Z2/zi ,不能表达为i =d2/di ?答：因为d仁mq而非mzl。6- 7与齿轮传动相比，为什么说蜗杆传动平稳，噪声低 ？答：相对滑

31、移大，齿面减摩性好。6-8试标注图6-11所示蜗杆传动的各力（Fr、Fa、Ft）。答：蜗杆与蜗轮的径向力分别向左、向右，切向力分别向下、向外，轴向力分别向内、向上。6-9为什么蜗杆传动要进行热平衡计算？计算原理是什么？当热平衡不能满足要求时，应采取什么？答：蜗轮蜗杆传动由于效率低，其功率损耗将使减速器发热和油温升高，如果热量不能及时散逸，将会使油的温度继续升高而降低油的粘度（即油稀释），使齿面间润滑条件恶化，从而引起蜗轮齿面的磨损和胶合。计算原理是使产生的热量和散发的热量间达到动态平衡。散热措施：增加散热面积，提高散热系数。6-10 略。第7章轮系7- 1至7-4略i15，并指出当提升重7-

32、5如图7-25所示为一手摇提升装置，其中各轮齿数均为已知，试求传动比 物时手柄的转向。1图7-25 习题7-5图答：订 577.8,当提升重物时手柄逆时针转动（图中从左向右看）。Z1Z2 Z3 Z47- 6图7-26所示为一滚齿机工作台的传动机构，工作台与蜗轮5相固联。已知Z1 = z = 20, Z2 =35,乙=1 （右旋），Zs = 40,滚刀Z6 = 1 （左旋），Z7 = 28。若要加工一个Z5 = 64的齿轮，试求挂轮组各轮的齿数Z2和Z4 。Z7Z5Z15 i 15得:Z4Z2A图 7-261is/ rBra如aI.ii5习题7-6图28 6420 1，Z2Z4Z5Zi Z2 Z

33、432257-7在图7-27所示轮系中，已知 z = 60,35 4020 1Z4Z2Z2 = 15, Z3 = 18,各轮均为标准齿轮，且模数相同。试求乙并计算传动比iiH的大小及行星架H的转向。解:由 a34a12Z4Z2Z2Z4Z463图 7-27习题7-7图.H114n1 nH n4 nHiiHiiHZ1Z3125 ,H与1同向7-8图7-28所示轮系中，已知Z1 =乙=40, Z2 = Z5 = 30, Z3 =Zs = 100,齿轮 1 的转速 n1 = 100 r/min ,试求行星架H的转速nH的大小和方向。图 7-28(二-丄 ju习题7-8图_H解：146n4 nH1 i1

34、4Z5.i4H3.5，且 i4Hi3HZ4iiHii3i3HZ3i3H8.75 nH 11.42r / min7-9在图7-29所示的双级行星齿轮减速器中，各齿轮的齿数为 =40，试求：7i =z6= 20,z2 =Z510,z3 = z4解:1)2)iH11)i6；2固定齿轮4时的传动比i1H2 ； 2)固定齿轮meF7zlJr图 7-293时的传动比i1H2。习题7-9图H1i13n1n6 匹nH2nH1 n3nH1nii1 H11H,i6H2Z3zZ3i1 H1色 i6H2Z6i1H13，i643,即 i1H2i1H 31H,3,i64 i1 H 3n6nH2n4nH2n6n6 /3 n

35、H2Z4zi6H21.8,即 i1H1.87-10在图7-30所示的三爪电动卡盘的传动轮系中，各轮齿数为z = 6, Z2 = z2 = 25 ,=56,求传动比i14z3 = 57 , z4图 7-30习题7-10图解：诸-一-1 i1Hn3 r)H強i1H邑 10.5z1门日Z2Z4 I14Z1Z2576.26H n1nHn1 n1 /10.5Il4n4 nHn4 n 1 /10.57- 11如图7-31所示的马铃薯挖掘机组成的行星轮系中，齿轮4固定不动，挖叉 A固连在外边的齿轮3上。挖薯时，十字架I回转而挖叉却始终保持一定的方向。问各轮齿数满足条件。解：行星轮3的绝对运动为平动方可保证挖

36、叉却始终保持一定的方向，因此n3=0. H门4 n H 彳 Z3I431，因此齿轮3与齿轮4齿数应相同。门3 nHZ47- 12 在图7-32所示的双螺旋桨飞机的减速器中，已知Z1 = 26, Z2 = Z2 = 20，乙=30, Z5 = Z5 =18,齿轮1的转速n1 = 15000 r/mIn，试求螺旋桨P和Q的转速nP、的大小和方向。解:a23a12.H1I13.H 2 I46n4nH26产乳/才严$O同理可得Z66666,3.53,1 iZ3Z1nPn4nHi = 4249.3r / minZ3Z2Q弧4249.3nH2nH2Z6Z4图7-32 习题7-12图1327.90r / m

37、innQ 门比=1327.90r / min7- 13在图7-33所示的轮系中，已知各轮的齿数分别为 Z = 1 （右旋），z2 = 99, z2 =乙,乙=100, Z5 = 1 （右旋），Z3 = 30, Z5 = 100, z = 101，蜗杆1的转速口 = 100 r/min （转向如图所示），试求 行星架H的转速nH。解:i12n2Z2Zi.Hi2 4n2nHZ4n4 nHZ2图7-33n2习题7-13图1.01r / minnH(n2 n4)/ 23n4Z5Z4Zi Z51.01r / minn41.01r / min乙=49,H的转速H7-34 习题7-14图解:ii4Z2Z4n

38、4999.71r / min ,.7帀i4 6n7Zen4Z1Z3%Z4Hn?nHZ9i79nH124.88r / minnHZ7图n7345.92r / min7- 14 在图7-34所示的复合轮系中，已知各轮的齿数分别为z, = 36, z2 = 60, Z3 = 23,Z, = 69, z5 = 31, Z5 = 131 , z7 = 94, z = 36, z9 = 167,设 n, = 3549 r/min，试求行星架第8章其他机构8- 1至8-4略静止时间8- 5在一转塔车床用的外啮合槽轮机构中，已知槽轮的槽数z=6,槽轮的运动时间为 4s,为2s,试求该槽轮机构的运动特性系数和所

39、需的圆销数目K ?解：当槽轮机构为单销时,单销槽轮机构为单销时，设销与槽接触的时间为t运动，槽轮机构为多销时，两销之间运行时间为则有，=，则 K 2 /2t运动 4 _ 2 13 总 6 _K 单销=38- 6 一个四槽单销外槽轮机构，已知停歇时间需要30s，求主动拨盘的转速及槽轮的运动时间。解：由于是四槽单销外槽轮机构，所以t间歇=3t运动，所以槽轮的运动时间的t运动=10秒 。1 1 = 1 = t工作2 z 2t拔盘t拔盘=20秒，所以拨盘的转速为 3r/min.8- 7如图8-20b所示的螺旋机构，A处的螺旋为左旋，Pa 5mm , B处的螺旋为右旋，Pb 6mm ,沿图示手柄方向旋转

40、10o，求C处的移动量s及移动方向。解： S ( PA+PB) = (5+6)/36=0.305mm，移动方向向左移动。 2第9章挠性传动9- 1什么是带传动的打滑？它与弹性滑动有何区别？打滑对传动有什么影响？打滑先发生在大带 轮上还是小带轮上？答：带沿整个接触弧面滑动的现象称为打滑，打滑时带传动的一种失效方式。 弹性滑动是带传动的固有特性，无法避免。打滑使带迅速失效，传动将无法进行。先发生的小轮上。9- 2带在传动中产生哪几种应力？最大应力出现在什么位置？答：拉应力、离心拉应力、弯曲应力。 出现在紧边开始绕上小带轮处。9- 3从增大包角考虑，带传动设计时松边在上好还是紧边在上好？答：松边在上

41、。9- 4带的最大有效拉力Fmax与那些因素有关？答：包角、当量摩擦系数和初拉力。9- 5与带传动相比，链传动有哪些不同？答：与带传动相比，链传动具有以下特点：无弹性滑动和打滑现象，保持准确的平均传动比； 传动效率较高(一般约为 94%98%);无需张紧力，链条对轴的压力较小。此外，传动链可以在 高温、低速、腐蚀和多尘等恶劣条件下工作。9- 6为什么在一般条件下，链传动的瞬时传动比不是恒定值？什么条件下恒定？答：由于多边形效应引起的运动不均匀性。只有当z仁z2，且链传动中心距恰好是节距的整数倍时，瞬时传动比方为常数。9- 7 在链速一定的情况下，链节距的大小对链传动的动载荷有何影响？ 答：节距

42、越大，多边形效应越显著，动载荷越大。9-8某一液体搅拌机的普通V带传动，传递功率P = 7.5kW，带速v = 10m / s,紧边与松边拉力之比为 5：1，求该带传动的有效拉力 F 及紧边拉力 F1。答：有效拉力 F=7500/10=750N ,由 F1=5F2 及 F1-F2=750N 得 F1=937.5N9-9 带传动的小带轮的基准直径dd1 =100mm，大带轮的基准直径 dd2 =400mm。若主动小带轮转速n1 =600 r / min,V 带传动的滑动率 =2%,求从动大带轮的转速 n2？答：由公式 9-15 可知，4/98%=600/n2,得 n2=147 r / min9-

43、10 已知一普通V带传动，ni =1460 r/min，主动轮ddi =180mm，从动轮转速 吐=650r/min，传动中心距a 800mm工作有轻微振动，每天工作16 h，采用三根E型带，试求能传递的最大功率。若为使结构紧凑，改取 dd1 =125mm , a疋400mm问带所能传递的功率比原设计降低多少？提示：由 Pr （P0P0）K KL 可查表确定出单根 B 型带的功率。9-1113 略9- 14 已知主动链轮转速 n1 =950 r/min，齿数乙=21，从动链轮的齿数 Z2 =95，中心距a =900 mm, 滚子链极限拉伸载荷为 55.6 kN,工作情况系数Ka =1.2，试设

44、计链条所能传递的功率。提示：由极限拉伸载荷可确定链号为16A，然后根据图9-29和公式9-50确定功率P。第 10 章连接10- 1 螺纹的主要类型有哪几种 ?如何合理选用 ?答：（1）三角形螺纹（即普通螺纹）牙型角为600,可分为粗牙和细牙，粗牙用于一般连接； 细牙螺纹在相同公称直径时,螺距小,螺纹深度浅,导程和升角也小,自锁性能好,宜用于薄壁零 件和微调装置。（ 2）管螺纹 多用于有紧密性要求的管件连接,牙型角为550,公称直径近似于管子内径,属于细牙三角螺纹。（3）梯形螺纹 牙型角为 300,是应用最广泛的一种传动螺纹。（4）锯齿形螺纹 两侧牙型斜角分别为 3= 3o和8 = 30o3o

45、的侧面用来承受载荷，可得到较高效率；30o的侧面用来增加牙根强度,适用于单向受载的传动螺旋。（5）矩形螺纹 牙型角为 00,适于作传动螺纹。10- 2 螺纹的主要参数有哪些 ?螺距和导程有何不同 ?答：大径d,小径d1,中径d2，螺距p,线数n,导程s,升角入，牙型角a对单线螺纹，s = p;对多线螺纹，s = np。10- 3 螺栓、双头螺柱、螺钉、紧定螺钉在应用上有何不同 ?提示：参看表 10-110- 4 受拉螺栓的松连接与紧连接有什么区别?它们在设计计算时有何不同 ?答：松螺栓连接装配时不需将螺母拧紧,即承受工作载荷之前螺栓不受预紧力。紧螺栓连接装配时需将螺母拧紧。在拧紧力矩作用下，螺

46、栓不仅受预紧力F产生的拉应力（T作用，同时还受螺纹力矩 T1产生的扭剪应力 T的作用，因此螺栓处于受拉伸和扭转的复合应力状 态。对于钢制 M10M68普通螺纹，取 仟0.出 根据第四强度理论，可求出螺栓危险剖面的当量 应力为e J 23 2 J 2 3 (0.5 )1.3。因此，对紧螺栓连接的强度计算，只要将所受的拉应力增大30%以考虑剪应力的影响即可。10- 5螺纹连接常用的防松方法有哪几种？它们是如何防松的？提示：参看表10-210- 6在受横向载荷的螺栓组连接中，什么情况下宜采用铰制孔用螺栓？答：有振动、冲击载荷或工作温度较高时。10- 7受拉伸载荷作用的紧螺栓连接中，为什么总载荷不是预

47、紧力和拉伸载荷之和？答：在连接承受轴向工作载荷F后，由于螺栓继续受拉伸，因此被连接件则发生弹性回复，其压缩变形量减少了 相应的压力就是残余预紧力F而非预紧力。10-8验算键连接时，如强度不够应采用什么措施？如需再加一个键，这个键的位置放在何处为好？平键与楔键的位置放置有何不同？答：采用双键布置或增加键长。双键布置：两个平键沿周向相隔180布置；两个半圆键应布置在同一母线上；两个楔键应布置在沿周向相隔9012010-9平键与楔键的工作原理有何差异？答：平键主要靠左右两侧面的相互挤压传递扭矩，而楔键是靠上下表面的挤压及摩擦力传递转矩的。10-10如何选取普通平键的尺寸b0XL?它的公称长度 L与工

48、作长度I之间有什么关系？根据轴的直径及轮毂宽度从标准中选取。答：A 型键：I=L-b , B 型键：I=L , C 型键：I=L-b/210-11花键连接和平键连接相比有哪些优缺点？答：花键连接的承载能力高、定心性和导向性好，对轴和毂的强度削弱较少。但需要专用设备才能加工花键，成本较高。10-12如图10-26所示，某机构上拉杆与拉杆头用粗牙普通螺纹连接。已知拉杆所受最大载荷F=I0kN，拉杆的材料为 Q235，试确定拉杆螺纹直径。提示：本题属于松螺栓连接，材料的屈服强度为240MPa，直接应用公式 10-13即可。其中，由表10-4安全系数可取1.5，求出小径后查表确定其大径即公称直径。图1

49、0-26拉杆与拉杆头连接图10-27凸缘联轴器10-13带式输送机的凸缘联轴器（参见图10-27），用4个普通螺栓连接，Do =125 mm ,传递转矩 T =200 N m，联轴器接合面上的摩擦系数f = 0.15，试计算螺栓直径。提示：本题属于紧螺栓连接。 4条螺栓所提供的最大静摩擦力至少为2T/D。，对个单条螺栓该值为800N。因此，通过摩擦系数 0.15可以求得为确保该摩擦力而所需的预紧力F,然后应用公式10-14即可确定螺栓直径。10-14有一压力容器，已知容器内直径D = 280 mm，气体压强 p = 0.5 MPa，容器盖用12只普通螺栓与容器相连接，螺栓材料为35钢，采用石棉铜皮垫，试确定螺栓直径。（参考图10-12）。提示：本题属于承受轴向