机械设计基础-习题解答

1、机械设计基础习 题 解 答机械工程学院目录第0章绪论1第一章 平面机构运动简图及其自由度 2第二章平面连杆机构4第三章凸轮机构6第四章齿轮机构8第五章轮系及其设计19第六章间歇运动机构26第七章机械的调速与平衡29第八章带传动34第九章链传动38第十章联接42第一章轴46第十二章滚动轴承50第十三章 滑动轴承56第十四章联轴器和离合器59第十五章弹簧62第十六章机械传动系统的设计65第0章绪论0-1机器的特征是什么？机器和机构有何区别？解1）都是许多人为实物的组合；2）实物之间具有确定的相对运动；3）能完成有用的机械功能或转换机械能。0-2构件和零件的区别是什么？指出缝纫机的通用和专用零件。解

2、构件是运动的基本单元，而零件是制造的基本单元。缝纫机上的通用零件有：螺丝、螺母、齿轮等，专用零件有：曲 轴、凸轮、飞轮、脚踏板等。0-3机械零件常用的材料有哪几类？解有钢、铸铁、有色金属、非金属材料等。0-4机械零件的主要计算准则有哪些？解有强度准则、刚度准则、寿命准则和振动稳定性准则。0-5机械零件结构工艺性的基本要求有哪些？解1）选择合理的毛坯；2）结构简单、便于加工；3）便于装折和 维修。0-6为什么在设计机械时要尽量采用标准零件？解使用标准零件，可以简化设计工作，可以有效地组织现代化生 产，提高产品质量，降低成本，提高劳动生产率。第一章 平面机构运动简图及其自由度1- 1 一个在平面内

3、自由远东的构件有多少个自由度？解有 3个自由度。1- 2在平面内运动副所产生的约束数与自由度有何关系？解约束数+自由度=31- 3如何判别有构件和运动副组成的系统是否具有确定的相对运动?解自由度数=原动件数系统无确定的相对运动自由度数=原动件数系统有确定的相对运动1- 4在计算机构的自由度时应注意哪几个问题？解复合铰链、局部自由度和虚约束。1- 5绘制机构运动简图时，用什么来表示机构和运动副？解用简单的线条和符号表示构件和运动副。1- 6绘制图1-15所示的机构运动简图，并计算其自由度。解a) n =3, Pl =4, Ph =0F=3 3-2 4=1b) n =4, Pl =5, Ph =1

4、F=3 4-2 5 -1 = 1c) n =3, Pl =4， FH =0F=3 3-2 4=1d) n =3, Pl =4, FH = 0F=3 3-2 4=11- 7试计算下列图示机构的自由度，并指出机构中存在的复合铰链，局部 自由度或虚约束。a）n= 5, PL =7, PH =0F=3 5-2 7=1b）n= 5R =7,Ph =0（c处为复合铰链）F=3 5-2 7=1c）n = 5, PL =7, PH =0F=3 5-2 7=1d）n= 5,Pl = 7,Ph =0（cM为复合铰链）F=3 5-2 7=1e）n= 4,Pl =5,Ph =1（F处为虚约束）F=3 4-2 5-1=

5、1f）n = 4R =5,Ph =1（c处为复合铰链）F=3 3-2 3-2=1g）n= 3,PL =3,PH =2（2、“为虚约束）F=3 3-2 3-2=1第二章平面连杆机构2- 1铰链四杆机构的基本形式有几种？解有曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构三种。2- 2四杆机构的行程速比系数与极位夹角的关系如何确定？解一 180； “ K +12- 3 在铰链四杆机构中，a=60mm,b=150mm,c=120mm,d=100mm。分别把构件a、b、c、d作为机架，所对应的为何种类型的机构？解曲柄存在的条件 60+150min。实际时要避免时针，必须使 rk : min3- 5试用作图法设计一

6、对心尖顶直动草丛洞见行程凸轮机构的凸轮轮廓曲线。已知凸轮一等角速顺时针方向转动，从动件行程h=40mm，凸轮的基圆半径ro=50mm，从动件运动规律为:卄1352 =303二仁。：；-=75。从动件在 推程以余弦加速度运动规律（简谐运动）上升，在回程以等加速 和等减速运动规律返回。3- 6在上题中1）如果采用一对心滚子从动件，其滚子半径rk=10mm，其它条件与上相同。试设计此凸轮轮廓曲线。2）:如果采用偏置方式，凸轮轴心偏向从动件轴线的右侧，其它条件相同，试设计此凸轮的轮廓曲线。3- 7试用作图法设计一摆动滚子从动件盘形凸轮机构的轮廓曲线。已知凸 轮等角速顺时针方向回转，基圆半径r=70mm

7、，中心距a=160mm,摆杆长度l=100mm，滚子半径k=10mm，从动件的运动规律为：。冲动件在推 程和回程均以正弦加速度运动规律运动。（以上三题见教材上的作图方法）第四章齿轮机构4- 1为什么要规定模数的标准系列？在直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮，蜗 杆蜗轮和直齿圆锥齿轮上何处的模数是标准值？解为了设计、制造、检验和使用的方便。直齿轮端面模数是标准值； 斜齿法面模数是标准值；蜗杆蜗轮中间平面上的模数是标准值； 圆锥齿轮大端的模数是标准值。4- 2渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数有哪几个？那些是标准的，其标准值 是否相同？为什么这些参数称为基本参数？解基本参数：齿数z、模数m、压力角:、齿顶高系数

8、h；和顶隙系数 c*。其中后四个是标准的，标准值不相同。4- 3分度圆与节圆有什么区别？在什么情况下节圆与分度圆重合？解分度圆是齿轮上具有标准压力角的圆。节圆是过节点所作的两个相切的圆。标准安装时节圆与分度圆重合。4- 4渐开线的形状取决于什么？若两个齿轮的模数和齿数分别相等，但压 力角不同，他们齿数不同，他们齿廓渐开线形状是否相同？ 一对相啮合的 两个齿轮，若它们的齿数不同，他们齿廓的渐开线形状是否相同？解取决于基圆的大小。不同。不同。4- 5何谓齿廓的根切现象？产生根切的原因是什么？是否基圆愈小愈容 易发生根切？根切有什么危害？如何避免根切？解齿轮齿根的渐开线齿廓被切去的现象为根切现象。原

9、因是展成 法加工时，刀具的齿顶线或齿顶圆与啮合线的焦点超过了被切极 限点N。不是。根切使刀具的齿顶线或齿顶圆与捏合线的焦点不 超过极限点N可避免根切。4- 6平行轴斜齿圆柱齿轮机构、蜗杆蜗轮机构和直齿圆锥齿轮机构的正确 啮合条件与直齿圆柱机构的正确啮合条件相比较有何异同？解平行轴斜齿轮是法面（或端面）的模数和压力角相等，且+；蜗杆蜗轮是中间面上模数和压力角相等且为标准值，且+2 =90；直齿圆锥齿轮是大端的模数和压力角相等且为标 准值。4- 7何谓平行轴斜齿圆柱齿轮和直齿圆锥齿轮当量齿数？当量齿数有什 么用途？解斜齿圆柱齿轮量齿数：Zv学；圆锥齿轮当量齿数：Zv COS 6cos6当量齿数用于

10、齿轮加工、强度计算、变位系数的选择等处。4-8齿轮传动常见的失效形式有哪些？各种失效形式常在何种情况下发生？试对工程实际中见到的齿轮失效形式和原因进行分析。齿轮传动的设计计算准则有哪些，他们分别针对何种失效形式？在工程设计实践中，对 于一般使用的闭式硬齿面、闭式软齿面和开式齿轮传动的设计计算准则是 什么？解失效形式：轮齿折断、齿面点蚀、齿面磨损、齿面胶合和齿面塑性变 形。当齿根弯曲应力过大或突然过载、冲击载荷等易产生折断。在闭式传 动中，若接触应力过大，齿轮工作一段时间后会出现点蚀。齿面磨损是由 于齿面间的灰尘、硬屑粒等引起的。齿面胶合是在高速、重载传动中，高 温、高压使两接触面熔粘在一起而产

11、生的。塑性变形是在重载情况下产生的。计算准则；齿面接触疲劳强度计算，针对齿面点蚀；齿根弯曲疲劳强 度计算，针对齿根弯曲疲劳折断。闭式硬齿面齿轮传动设计准则：按弯曲 疲劳强度和接触疲劳强度设计；闭式软齿面齿轮传动设计准则：按接触疲 劳强度设计，校核弯曲疲劳强度；开式齿轮传动设计准则：按弯曲疲劳强 度设计。4-9现有A、B两对闭式软齿面直齿圆柱齿轮传动，A对参数为；模数m=2mm，齿数乙=40， Z2=9O，齿宽b=60mm ； B对参数为：模数 m=4mm， 齿数zi=20，Z2=45，齿宽b=60mm。两对齿轮精度为 8级，小齿轮转速均 为1450r/min，其它条件分别相同。试比较两对齿轮接

12、触强度及抗弯强度 的高低。解两对齿轮接触强度相同，弯曲强度第二对较高。4-10应主要根据哪些因素来决定齿轮的结构型式？常见的齿轮结构型式 有哪几种？它们分别用于何种场合？解根据齿轮的几何尺寸、毛坯材料、加工工艺等决定等决定齿轮结构 型式。结构型式：齿轮轴，用于直径很小的场合；实心结构，用于da160mm； 腹板式结构，用于da _500mm；轮辐式结构，用于400 一 da 一 1000mm。4-11已知一对外啮合正常齿制标准直齿圆柱齿轮m=2mm，z仁20,z2=45,试计算这对吃乱的分度直径、齿顶高、齿根高、顶隙、中心距、齿顶圆直 径、齿根圆直径、基圆直径、齿距、齿厚和齿槽宽。解di =

13、2 20 = 40mmd2 = 2 45 =90mmha =1 2 = 2mmhf = 1.25 2 = 2.5mmc = 2.5 -2 = 0.5mmdai = 40 2 2 二 44 mmda2 = 90 2 2 = 94mmdf1 =40 -2 2.5 = 35mmdf2=902 2.5 = 85mmdbi =40cos20 = 37.588mmdb2 =90cos20、= 84.572mmp = 2二-6.28mms = e =3.144-12已知一正常齿制标准直齿圆柱齿轮m=5mm，：, -20 , z=45，试分别求出分度圆、基圆、齿顶圆上渐开线齿廓的曲率半径和压力角。解1 内分度

14、圆 ? =5 45sin 2038.4772:-=20 基圆 =0:b =00齿顶圆ra =1545251 = 117.5 mmcos112.5cos20 0C QCC7-a -117.5- 0.899/： a二 25.88P =a=117.5sin25.880 二 51.2884-13试比较正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮的基圆和齿根圆，在什么条件下基圆大于齿根圆？什么条件下基圆小于齿根圆？解db = d cos： = mzcos20；df 二 d-2.5m = m(z-2.5)df -db 二 m(z-2.5-0.9397z)二 m(0.0603z-2.5)由上式可见，当齿数z增大时，(df

15、 -dj值亦增大。当df -db =0时，得2.5z=41.40.0603因此，当z_42时，df db;反之，当z42时，df : dbo4-14试根据渐开线特性说明一对模数相等，压力角相等，但齿数不等的渐开线标准直齿圆柱齿轮，其分度圆齿厚、齿顶圆和齿根圆齿厚是否相等，哪个较大。解分度圆齿厚相等，齿顶圆和齿根圆齿厚不等，因基圆愈小，渐开线愈弯曲，基圆愈大，渐开线愈平直，故齿数多的齿轮齿顶圆和齿根圆的齿厚 大。4-15现需要传动比i=3的一对渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，有三个压力角相等的渐开线标准直齿圆柱齿轮，它们的齿数分别为Z1=20，Z2=z3=60,齿顶圆直径分别为 da1=44mm，

16、da2=124mm， da3=139.5mm，问哪两个齿轮 能用？中心距a等于多少？并用作图法求出它们的重合度；。解da1 = mzi 2hm = 20m 2h；m = 44da2 二 mz2 2h；m = 60m 2h；m = 124da3 =mz3 2ham =60m 2l%m =139.5解得；齿轮1、2能用。m = 2mm, a=80mm。4-16单级闭式直齿圆柱齿轮传动中，小齿轮材料为45钢调质处理，大齿轮的材料为 ZG270 500 正火，P=4kw， n1=720r/min，m=4mm， Z1=25,z2=73,b1=84mm,b2=78mm,单向传动，载荷有中等冲击，用电动机驱

17、 动，试验算此单级传动的强度。解1.验算接触强度(1)计算接触应力 可=670腦；1)6 P4755 105.3 10 Nmm;=2.92; d = 0.78; K =1.3(查表 4 - 5),25d1100其中，则70.3 5.3 10：(2.92 J231N/mm2 ,0.78 1002.92(2)查许用应力片小齿轮45钢调质，HB=217 255,取HB=220 ;大齿轮 ZG270 500，正火，HB=156 200 取 HB=180。查图 4-21C 得匚Hiim1=560N/mm2；查图 4-21b 得貯Hlim2=360 N/mm2。由表 4-6， SH=1.1。5602二Hh

18、616N /mm则 3602二H2327.27N / mm1.1(3)结论 -h (1)(610)2其中：k=1.1(表4一5),d =1(表4一7),T, =9.55 106 - -9.55 106丄0 =9.95 104 N_mm1n196031.1 9.95 104(3.71)V1X3.7(610(536.362)=56.44取=12,ziz3.7 2178,则d1 cos PmnZ156.44cos12；21=2.63mm取标准值 mn =3，贝V a = -(21_= 151.82mm2cos12”取 a = 152mm,贝V cos ： =0.9772152 =12.32；3714

19、64.485mmcos12.32v3江78d2238.595mmcos12.32vb2 = %d1 =64.485mm 圆整后b2 = 65mm; d = 70mm。3.较核弯曲强度当量齿数21(cos12.32)3二 22.52z78Z/ (cos12.32)3= 83.40由表4 -8得,=2.705,Ysi = 1.573,Yf 牙 2.215,Ys =21.773则i.6KTYf YSbma,1.6 1.1 9.95 104 2.705 1.573 cos12.32-65x3x64.485= 57.89MPaYF2YS2二F2 = S=53.43MPav v F1 TS1弯曲强度满足要

20、求。4-20标准蜗杆传动的蜗杆轴向齿距 p=15.708mm,蜗杆头数Z1=2,蜗杆齿顶 圆直径da1=60mm,蜗轮的齿数Z2=40,试确定其模数 m、蜗杆铁性系数q、蜗轮分度圆直径d2和中心距a。p 15.708 厂m5m51JI因 da12m,则d1=60-2 5 = 50mmq = a =10 md2 = 5 40 = 200mm a (q z2) = 125mm2，并画出各蜗4-21试判断图中所示各蜗杆蜗轮的转向和旋向（蜗杆主动）轮所受三个分力的方向解a）蜗轮右旋，逆时针转动，b）蜗杆右旋，转向向下；c）蜗杆蜗轮都为 左旋；d）蜗杆蜗轮都为右旋；蜗轮受力图如图：4-22在图示的二级展

21、开式斜齿圆柱齿轮减速器中，已知从I轴输入，山 轴为输出轴，其转动方向如图所示，齿轮4的轮齿旋向为右旋。试解答：(1) 标出输入轴I和中间轴H的转向(2) 确定并标出齿轮1、2和3的齿轮旋向，要求使H轴上 所受轴向力尽可能小。(3) 标出各个齿轮在啮合点处所受各分力的方向。(4) 画出H轴联同齿轮2和3一体的空间受力图。解(1)输入轴，中间轴；(2) 轮I右旋，轮2左旋，轮3左旋；、(3) 如图；(4) 如图。4-23在图示直齿圆锥-斜齿圆柱齿轮减速器中，已知锥齿轮 m=5mm,Zi=25,Z2=60,齿宽 b=50mm;斜齿轮 mn=6mm,z3=21,Z4=84。(1) 欲 使轴H上的轴向力

22、在轴承上的作用完全抵消，求斜齿轮3的螺旋角的大小和旋向。(2)试画出作用在斜齿轮3和锥齿轮2上的圆周力 斤、径向力Fr和轴象立Fa的作用线和方向。解(1)Fa2 二 Fa3即2Tltan： cos j utan :dm1d3得 sin 一： =0.1667, ： =9.6齿轮3为右旋(3)如图第五章轮系及其设计5-1什么是惰轮？它在轮系中起什么作用？解其齿数不影响传动比大小，但改变从动轮转向的齿轮，其作用是改变 从动轮转向。5-2在定轴轮系中，如何来确定首、末两轮转向间的关系？解（1）当所有齿轮轴线平行时，可用（-1）m确定：（2）用画箭头的方法。5-3什么叫周转轮系的“转化机构”？它在计算周

23、转轮系传动比中起什么 作用？解给整个轮系加上一个附加的角速度（-r）后所得的机构。“转化机构”可以使周转轮系的传动比计算转化成用定轴轮系传动比 的计算方法计算。5-4在差动轮系中，若两个基本机构的转向，如何确定第三个基本构件的 转向？解又周转轮系传动比计算公式确定。5-5周转轮系中两轮传动比的正负号该周转轮系转化机构中两轮传动比 的正负号相同吗？为什么？解不同。因为周转轮系中两轮的传动比是真实角速度之比，而转化机构中两轮的传动比是相对角速度之比。5-6计算混合轮系传动比的基本思路是什么？能否通过给整个轮系加上 一个公共的角速度(-r )的方法来计算整个轮系的传动比？为什么?解基本思路：(1)区

24、分基本轮系(2) 分别列出基本轮系的计算公式；(3) 找出基本轮系间的关系；(4) 联立各式，求出要求的传动比。不能。因为混合轮系不是一个基本周转轮系。5-7如何从复杂的混合轮系中划分出各个基本轮系？解先找行星轮，再找支持行星轮的系杆及其中心论，则行星轮、系杆、中心轮和基价组成一个周转轮系。重复上述方法，直至找出所有的周转轮系后，剩余的便是定轴轮系。5-8什么样的轮系可以进行运动的合成和分解？解差动轮系。5-9在图中所示的车床变速箱中，已知各轮齿数为 Zi=42,Z2=58,Z3=38,Z4=42,Z5=50,Z6=48,电动机转速为 1450r/min，若移动三联 滑移齿轮a使齿轮3和4齿合

25、,又移动双联滑移齿轮b使齿轮5和6齿合， 试求此时带轮转速的大小和方向。解48 42 5850 38 42-1.465则 n6=匕 1450 = _989.76r / min-1.4651.4655-10在图5-16所示的滚齿机工作台的传动系统中，已知各齿轮的齿数为Zi=15,Z2=28,Z3=15,Z4=55, Z9=40，被加工齿轮 B的齿数为2，试计算传动比i75。I ABnBZap：Z1Z4Z7Z9又 i AB 二15 55z7 40Z2Z3Z5Z828 15z5 1则i75亠二価28 15 72nsZ75-11如图所示的轮系中，已知各轮齿数为：Z1 = Z3, nH=100r/mi

26、n,n 1=20 r/mi n,试求下列两种情况下轮 3的转速匕:(1)当n3与nH同向时：(2)当n1与门日相反时。(1)i1Hg -nH100n3= 180r / min 与n同向(2)i=_1匕nH匕+100n3 =-220r/min 与 口 反向5-12在图示轮系中，已知各轮齿数为:Z1=30,Z2=30,Z3=90,Z3=40, Z4=30,Z4=40, Z5=30,试求此轮系的传动比 咕。疋轴轮系1-2-3i13-3n3Z1行星轮系3-4-4-5.h n3 -nH z4z5 30 30 9i35 :n5 nH z3z4, 40x4016因 n5 ，则 Jh =比二-1.3125nH

27、5- 13在图所示轮系中，已知各轮齿数为：Zi=24,Z2=48, Z2=30,Z3=102,Z3=20,Z4=40, Z5=100。试求该轮系的传动比i1H。解差动轮系1-2-2 -3-H-6.hn1 讥i13Z2Z3Z1 Z2 如卫2 _6.824 304定轴轮系34 - 5 -6n5Z3n3Z5-200.2100因,n5= nH，则 i1Hn1= 41.8nH5-14在图所示轮系中，已知各轮齿数为:Z1=26,Z2=32, Z2=22,Z3=80,Z4=80，又小=300 r/min， n3=50 r/min两者转向相反，试求齿轮 4的转速 帀的大小 和方向。解差动轮系1-2-2 3n3

28、f %即 300 -nH50 nH32 8026 22=-4.48nH =13.9差动轮系3-2 4 h匕 一 nHZ4i34-n4 fZ3即-50 _nH 一36 一9n4 - nH8020联立二式得n4 = 155.97r/ min5- 15在图示的大速比减速器中，已知蜗杆1和5的头数为1，且均为右旋,各轮齿数为 Zi，= 101,Z2=99, Z2 Z4, Z4=100 , Z5 = 100。( 1)试求传动比 ilH。(2)若主动蜗杆1的转速为1375r/min的电动机带动，问输出轴H转周需要多长时间?解(1)定轴轮系1-2-6 n 2=彳山Z2定轴轮系1-5-5-4 -6n4空厲Z5

29、引差动轮系2-3-4-H-6.H 门2，一 片Z412 4 ：一nHZ2由于2的回转方向与4的回转方向相反，则nH2101 1=198000099 100 100(2)上式表明H转一周时，蜗杆1转1980000周，故H转一周的时间为 1980000/60 1375=24h5- 16汽车自动变速器中的预选式行星变速器如图所示。I轴为主动轴，H轴为从动轴，S，P为制动带，其转动有良种情况：(1) S压紧齿轮3,P处于松开状态；(2) P压紧齿轮6。S处于松开状态。已知各齿轮数为Z1=30,Z2=30, Z3= Z6=90,Z4=40，z=25。试求良种请宽下的传动比 讪。解(1) 1-2-3-6组

30、成行星轮系.6 厲一门6Z3113 :门3 -门6Z1-匹一召 门6 乙n64 (1) -5-6-H组成差动轮系 h g - nHZ4I34 :山 一nHZ3 h 帀-片n1-nHZ69I46 :g fg -nHZ44求联立得Iih 1 -2.08nH(2) 4-5-6-H组成行星轮系H HI46 - I160-nHZ44得I1H= 3.255-17如图所示自行车里程表机构中，C为车轮轴，P为里程表指针。已知各齿轮数为：Zi=17,Z2=23,Z4=19,Z4，=20,Z5=24。设轮胎受压变形后使 28英寸车轮的有效直径约为0.7m，当车行1km时，表上的指针刚好回转一周。试求齿轮2的齿数。

31、解定轴轮系1-2Zin2Z2行星轮系 3-4-4 -5(P)-2(H)20 23I5219Z5 一乙4114联立二式得 I51 =蜃二互-I12z2 114当车行一公里时C轴的转数为n11000二 0.7 转,此时5转过一转,则I51 二一二n5二 0.7n11000应卫丄68得罟二 0.71145-18如图所示轮系中，已知各轮齿数为:Z1=34,Z2=40, Z2=30, Z3=18, Z3=38,Z1，=24,Z4=36，Z4=22。试求该轮系的传动比Iah，并说明轴A与轴H的转向是否相同。4-1和4-3 组成定轴轮系:门人Zi34Iai :n1z436lA3 JZ338n3Z4221 -

32、2-2 -3-H组成差动轮系 hni nHl13 :n3 一nHZ2Z340 184 z224 30因m和n3,则用同号代入第三式得lAHH与A同向nH第六章间歇运动机构6- 1在间歇运动机构中，怎样保证从动件在停歇时间确实静止不动？解采用止动构件或利用几何形状锁住。6- 2常见的棘轮机构有哪几种？试述棘轮机构的工作特点。解常用类型：单动式、双动式；单向式、双向式；外啮合、内啮合； 摩擦式等。如图6-1，当摆杆1顺时针方向摆动时，棘爪 2将插入棘轮齿槽 中，并带动棘轮顺时针方向转过一定的角度；当摆杆逆时针方向 摆动时，棘爪在棘轮的齿背上滑过，这时棘轮不动。为防止棘轮 倒转，机构中装有止回棘爪

33、5,并用弹簧使止回爪与棘轮齿始终 保持接触。这样，当白干1连续往复摆动时，就实现了棘轮的单 向间歇运动。6- 3槽轮机构有哪几种基本型式？槽轮机构的运动系数是如何定义的？解基本型式：外接式和内接式。在一个运动循环内，槽轮运动时间 tb与拨盘运动时间tj之比值 kt称为运动特性系数。6-4试述凸轮间歇运动机构的工作原理及运动特点。解工作原理：当凸轮转动时，通过其曲线沟槽（或凸脊）拨动从动盘上的圆柱销，使从动盘作间歇运动。特点：优点是结构简单、运转可靠、转位精确，无需专门的定位装 置，易实现工作对动程和动停比的要求。通过适当选择从动件的运动规 律和合理设计凸轮 的轮廓曲线，可减小动载荷和避免冲击，

34、 以适应高速 运转的要求。主要缺点是精确度要求较高，加工比较复杂，安装调整比 较困难。6- 5不完全齿轮机构与普通齿轮机构的啮合过程有何异同点？解 在不完全齿轮机构中，主动轮1连续转动，当轮齿进入啮合时，从 动轮2开始转动，当轮1上的轮耻退出啮合时，由于两轮的凸、凹锁止弧 的定位作用，齿轮2可靠停歇，从而实现从动齿轮 2的间歇转动。而普通 齿轮啮合是连续的，从动轮的运动也是连续的。6- 6设计一外啮合棘轮机构，已知棘轮的模数m=10mm，棘轮的最小转角為ax =12，试设计该棘轮机构(p maxD=mz=300mmP=m 二=10 二=7.5mmJ - 60；h=0.75m=7.5mmL 2P

35、=62.8mm解棘轮最小齿数齿顶圆直径周节齿槽夹角 齿项厚棘爪长度6- 7某自动机床工作转台要求有 6个工作位置，转台静止时完成加工工序， 最长的工序时间为5s，原动机转动速度为720r/min，槽轮与拨盘之间的中 心距a乞200mm,试设计此槽轮机构。z=7槽数圆销数z1运动系数k 二(z-2)_2z3取中心距a=160mm圆销回转半径兀1A =as in16080mm22槽顶咼L = a cos160cos30： = 138.6mm2取圆销半径r=20mm槽底咼h ： L 佰 r) 4 =34.56mm凸圆弧张开角容活）=240z 2槽顶侧壁厚e=6mm第七章 机械的调速与平衡7- 1什么

36、是速度波动？为什么机械运转时会产生速度波动？解机械主轴的角速度发生不断的变化称为间歇的速度波动。机械在外力作用下运动，当驱动功大于阻力功时，出现盈功，机械的 动能将增加；当驱动功小于阻力功时，出现亏功，则使机械的动能减 小。机械动能的变化使得机械主轴的角速度发生变化，从而形成机械 运转的速度波动。7- 2机械速度波动的类型有哪几种？分别用什么方法来调试？解类型：周期性速度波动和非周期性波动。周期性速度波动用飞轮来调节；非周期性波动用调速器来调节。7- 3飞轮的作用有哪些？能否用飞轮来调节非周期性速度波动？解飞轮不仅可以调节周期性波动， 还有储能作用，可以克服短期过载。 非周期性速度波动不能用飞

37、轮来调节。7-4机械运转的不均匀程度用什么来表示？飞轮的转动惯量与不均匀系 数有何关系？解机械运转的不均匀程度用不均匀系数来表示。关系:WmaxJ 厂 m7- 5机械平衡的目的是什么?解目的：完全或部分地消除惯性力的影响，减小或消除附加的动压力， 减轻有害的机械振动。7- 6机械平衡有哪几类？解机械平衡可以分为回转件的平衡和机构的平衡两类。7- 7刚性回转的动平衡和静平衡，而动平衡不仅是惯性力平衡，而且要惯 性力矩也平衡。解静平衡条件：惯性力的合力等于零。动平衡条件：惯性力的合力偶矩都等于零。7- 8为什么要进行平衡试验平衡试验有哪几种？解虽然经过平衡计算的回转件在理论上是完全平衡的，但由于制

38、造和安 装误差及材质不均匀等原因，还会存在不平衡现象，这种不平衡现象 只能用试验的方法来进一步平衡。平衡试验有静平衡试验和动平衡试验两种。7-9为什么设计一个刚性回转件时要确定它的不平衡量？解回转件通过试验后可将不平衡惯性力以及其引起的动力效应减小到 相当低的程度，但回转件一般不可能达到完全平衡。在实际工作中对回转见的平衡要求高是没有必要的，因此，设计时应该确定许用不平衡量。7- 10有四个不平衡质量mi=3kg,m2=6kg,m3=7kg,m4=9kg，它们位于同一回 转平面内，向径分别为 ri=20mm、“=12mm、3=10mm、“=8mm，其夹角 依次互为，如图所示。现要求在回转半径

39、b=10mm处加一平衡质量 mb， 试求mb的大小和方位。解X方向：-n%rbcos：=吋533 =3 20 - 7 10 =-10即 mbcos： =1Y方向：-mbrb sin： =m2r2-m4r4=6 12-9 8 = 0即 mb sin ： = 0则得 mb =1kg,=07- 11有一薄壁转盘质量为 m，经静平衡试验测定其质心偏距为r，方向如图垂直向下。由于该回转面不允许安装平衡质量，只能在平面I、上调 整，求应加的平衡质径积及其方向。解在I、H面内加的质径积为 mt rb和g %I面 M =0 mra=m b rb (b -a)得mb rb二m2 与mr同向b-a面-mara s

40、in ： a =讥 rcsin120 丫 0 mE rE sin 240;得mbrb二mr- 与mr反向b-a7-12图示A、B两根曲轴，曲拐在同一平面中， 其质径gri =m22 =口33 =m44 ,长度h=13。试分析其平衡状态（不平衡、静平衡、动平衡）B轴：平衡。（静平衡、动平衡）7-13高速水泵的凸轮轴由三个互相错开 120的偏心轮组成。每一偏心轮的 质量为0.4kg，其偏心距为12.7mm。设在校正平面 A和B中各装一个平 衡质量mA和mB使之平衡，其回转半径为10mm，其它尺寸如图（单位为mm）试求的大小和位置。解将mA、mB、me分解到A、B两平面，得F190IFF40mc-m

41、c_mc-mc230230F115115mD一 mmD-mD230230F40r190mE-mmE-mE230230取OD为X轴建立坐标系，在平面A中-mara cos： A 二 mc rc cos120 mD rD mE rE cos24019141=12.7(0.4() 2 0.4()23223219J3= 12.7(0.4()0.4232=2.869kgmm因sin :a为负值，故:a =： da =270；2.869m a0.2869 kg10因A、B两面对称，故 mB =0.2869kgdb = -270 = 90第八章带传动8- 1 V带传动为什么比平带传动承载能力大？解因为V带安

42、装在楔形面内，V带传动产生的摩擦大于平带传动产生 的摩擦力，这种现象也称 V带传动的楔面摩擦效应。另外， V带传 动通常是多根带同时工作，所以 V带传动与平带传动相比可以传递 更大的功率。8- 2传动带工作时有哪些应力？这些应力是如何分布的？最大应力点在何处？解有拉应力，离心应力和弯曲应力三种应力。应力分布如图8-13。最大应力发生在紧边绕入小带轮处。8- 3影响带传动承载能力的因素有哪些？如何提高带传动的承载能力？解有摩擦系数、包角和初拉力。摩擦系数、包角和初拉力越大，带的 承载能力越大。8- 4什么是弹性滑动？什么是打滑？在工作中弹性滑动和打滑是否都能避免？为什么？解因材料的弹性变形而引起

43、的带与带轮轮缘表面之间产生的相对滑动 现象称为弹性滑动。打滑是由于过载所引起的带在带轮上的全面滑动。打滑是可以避免的，而弹性华东是不可避免的。8- 5带传动的失效形式有：打滑；疲劳破坏。设计准则：保证带传动不发生打滑的前提下， 充分发挥带传动的能力， 使传动具有一定的疲劳强度和寿命。8- 6为什么V带剖面的楔角为40，而带轮的槽角则为32、4及38 ？解由于带在带轮上弯曲时要产生横向的楔角边小。8-7已知带传动的功率为 7.5kW,平均带速为10ms，紧边拉力是松边拉力 的两倍，试求紧边拉力、有效工作拉力及初拉力。1000 7.510= 750NP 二FV1000,F 二则 F1 =2F =1500NF。讦1 -F2=1125N8-8 一 V带传动，已知两带轮的直径分别为125mm和315mm，中心距为600mm，小带轮为主动，转速为1440rLlmin。试求：（1）小带轮的包角;（2）带长；（3）不考虑带传动的弹性滑动时大带轮的转速；（4）滑动率 为0.015时大带轮的