机械设计基础-习题解答

1、- - -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

2、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1一个在平面内自由运动的构件有多少个自由度？解有3个自由度。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=33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丰原动件数系统有确定的相对运动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

3、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,P=4,P=0LHF=3x3-2x4=1b)n=4,P=5,P=1LHF=3x4-2x5-1=1c)n=3,P=4,P=0LHF=3x3-2x4=1d)n=3,P=4,P=0LHF=3x3-2x4=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。解a）n=5,P=7,P=0LHF=3x5-2x7=1b）n=5,P=7,P=0（c处为复合铰链）LHF=3x5-2x7=1c）n=5,P=7,P=0LHF=3x5-2x7=1d）n=5,P=7,P=0（c处为复合铰链）LHF=3x

4、5-2x7=1e）n=4,P=5,P=1（F处为虚约束）LHF=3x4-2x5-1=1f）n=4,P=5,P=l（c处为局部自由度）LHF=3x3-2x3-2=1g）n=3,P=3,P=2（2、2为虚约束）LHF=3x3-2x3-2=1- - -第二章平面连杆机构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。2四杆机构的行程速比系数与极位夹角的关系如何确定？解心180。x肘2-3在铰链四杆机构中，a=60mm,b=15Omm,c=12Omm,d=1O0mm。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+150P.。实际时要避免

5、失真，必须使rk0.8P.kminkmin。3-5试用作图法设计一对心尖顶直动从动件盘形凸轮机构的凸轮轮廓曲线。已知凸轮以等角速顺时针方向转动，从动件行程h=40mm，凸轮的基半径r0=5Omm，从动件运动规律为6=135。,6=30。,6123=120。,6=75。4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在上题中如果采用一对心滚子从动件，其滚子半径rk=10mm，其它条k件与上相同。试设计此凸轮轮廓曲线。如果采用偏置方式，凸轮轴心偏向从动件轴线的右侧，e=10mm，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

6、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r0=70mm，中心距a=160mm，摆杆长度l=100mm，滚子半径rk=10mm，从动件的运动规律为：从动件在推k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凸轮轮廓曲线作图方法。）第四章齿轮机构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。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

7、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h*和顶隙系数c*。a其中后四个是标准的，标准值不相同。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？解渐开线的形状取决于基圆的大小。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不同。一对相啮合的两个齿轮，若

8、它们的齿数不同，他们齿廓的渐开线形状不同。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。原因是展成法加工时，刀具的齿顶线或齿顶圆与啮合线的交点超过了极限点N。不是基圆愈小愈容易发生根切。只要根切使刀具的齿顶线或齿顶圆与啮合线的交点不超过极限点N,就可避免根切。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p._p；12蜗杆蜗轮是中间面上模数和压力角相等且为标准值，且p

9、+p二90；直齿12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：z二z；圆锥齿轮当量齿数：z二z。当vcos35vcos5量齿数用于齿轮加工、强度计算、变位系数的选择等场合。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

10、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z=40

11、,z=90,齿宽b=60mm；B对参数为：模数m=4mm,12齿数z=20,z=45,齿宽b=60mm。两对齿轮精度为8级，小齿轮转速均12为1450r/min,其它条件分别相同。试比较两对齿轮接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d160mm;腹a板式结构,用于d500mm;轮辐式结构,用于400d42时，dd；反之，当z42时，dd。fbfb4-14试

12、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d=44mm，d行=124mm，da=139.5mm，问哪两个齿a1a2a3轮能用？中心距a等于多少？并用作图法求出它们的重合度e。解d=mz+2h*m=20m+2h*m=4

13、4a11aad=mz+2h*m=60m+2h*m=124a22aad=mz+2h*m=60m+2h*m=139.5a33aa解得；齿轮1、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ZG270500正火，P=4kw，n1=720r/min，m=4mm，- - -zl=25,z2=73,bl=84mm,b2=78mm,向传动，载荷有中等冲击，用电动机驱动，试验算此单级传动的强度。解1.验算接触强度计算接触应力=6叫PT=9.55x106=5.3x104Nmm;1n1寸2770卩=2.92询=0.78;K=1.3（查表4-5）,25

14、dd100其中，则1c=670空汕23=231N/mm2h0.78x1003x2.92（2）查许用应力c小齿轮45钢调质，HB=217255,H取HB=220；大齿轮ZG270500，正火，HB=156200取HB=180。查图4-21c得c=560N/mm2；查Hlim1图4-21b得c=360N/mm2。由表4-6,SH=11。Hlim2Hc=616N/mm2贝Uh11.1c二二327.27N/mm2H21.1（3）结论c31:K（叶1）（2ZQDH其中：k=1.1（表4-5）,=1（表4-7）,DP10T=9.55x106=9.55x106=9.95x104NDmm1n96011x3.7

15、小9.95x104（3.7+D（_）2=56.44536.36取卩=12。,z=iz=3.7x21沁7&贝U21dcosP56.44cos12。m=t=2.63mmnz211取标准值m=3,贝Ua=151.82mmn2cos12。取a=152mm,贝UcosP=33（21+78）=0.9772x152P=12.32。3x21d=64.485mmcos12.32。qrqd=一J=238.595mmcos12.32。b=d=64.485mm圆整后2d1b=65mm;b=70mm。213.较核弯曲强度当量齿数21z=22.52v1(cos12.32。)378z=83.40v2(cos12.32。)3

16、由表48得，Y=2.705,Y=1.573,Y=2.215,Y=1.773F1S1F2S2则1.6KTYY1.6x1.1x9.95x104x2.705x1.573xcos12.32。C=1F1S=F1bmdn1=57.89MPa65x3x64.485YYc=cf2s2=53.43MPaF2F1YYF1S1弯曲强度满足要求。4-20标准蜗杆传动的蜗杆轴向齿距p=15708mm,蜗杆头数=2,蜗杆齿顶蜗轮分度圆直径d2和中心距a。2解p15.708m=因d=d+2m,则da111q=d=10m=602x5=50mmd=mz=5x40=200mm22ma=(q+z)=125mm224-21试判断图中

17、所示各蜗杆蜗轮的转向和旋向（蜗杆主动），并画出各蜗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；蜗轮受力根据左右手定则确定。4b）C）G（）4-22在图示的二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器中，已知从I轴输入，HI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II的转向确定并标出齿轮1、2和3的齿轮旋向，要求使II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II轴联同齿轮2和3一体的空间受力图。解（1）输入轴中间轴的转向（2）轮I右旋，轮2左旋，轮3左旋;、

18、3）受力根据左右手定则确定；4）受力根据左右手定则确定。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,Z=25,z2=60,齿宽b=50mm;斜齿轮mn=6mm,z3=21,z4=84。（1）欲使轴II上的轴向力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Ft、径向力F和轴向力F的作用线和方向。ra解1）1）-i9-i9-F=F即TOC o 1-5 h za2a32T2iTitanacoso=itanpd1dmi3得sinp=0.1667,p=9.6齿轮3为右旋3）受力根据左右手定则确定第五章轮系及其设计5-1什么

19、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来确定;（2）也可以用画箭头的方法来确定。5-3什么叫周转轮系的“转化机构”？它在计算周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（-o）后所得的机构。H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？- - -解由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

20、轮系转化机构中两轮传动比的正负号相同吗？为什么？解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（-3）的方法来计算整个轮系的传动比？为什么？H解基本思路：（1）区分基本轮系（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。不能通过给整个轮系加上一个公共的角速度（-3）的方法来计算整个H轮系的传动比，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

21、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轮，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zl=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啮合,又移动双联滑移齿轮b使齿轮5和6啮合,试求此时带轮转速的大小和方向。解ff.n/、zzzi=(1)364216n6zzz6531=1450=989.76r/min1.46548842%

22、58=-1.46550838842则SV5-10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z1=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。解nz72=A=B=/2ABnzBAzzzz15855z840乂i=1479=ABzzzz28815z8123585贝0/=n=乂=15855840=1.0975nz28815872575-11如图所示的轮系中，已知各轮齿数为：z1z3,nH=100r/min,n1=20r/min,试求下列两种情况下轮3的转速n3：（1）当n3与nH同向时；（2）当片与nH相反时。解nn20100(

23、1H=也=113n一nn一1003H3n=180r/min与n同向31nn20+100.(2)zh=也=113n一nn+1003H3n=220r/min与n反向315-12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篇。解对定轴轮系1-2-3-5：ni=1=13n3z33=3z1行星轮系3-4-4-5：nnzz30 x30iH=H=35nnzz5H34n因n，贝=1.312551HnH5-13在图所示轮系中，已知各轮齿数为：z1=24,z2=48,z2=30,z3=102,z3=20,40 x40一16z4

24、=40,z5=100。试求该轮系的传动比心解差动轮系1-2-2-3-H-6：zznniH=H厶n13nnzz3H12定轴轮系345648x102=6.824x30.nz20i=t=0.253，nz10035n因，n=n，贝Ui=i=41.85H1HnH5-14在图所示轮系中，已知各轮齿数为：Z=26,z2=32,z2=22,z3=80,z4=80,又ni=300r/min，n3=50r/min两者转向相反，试求齿轮4的转速n4的大小和方向。解差动轮系1-2-2-3：nniH=H13nn3H300n即H50nHzz1232x80=4.48n=13.9H一26x22差动轮系3-2-4z-=7z33

25、680解(1)定轴轮系1-2-6z=inz12定轴轮系1,-5,-5-4,-6zzn=-15n4zzr5，4.n-niH=H34n-n4H20即-50匕n-n4H联立二式得n=155.97r/min415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Z,=101,z2=99,z2=z4,z4=100,z5=100o(1)试求传动比咕。(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？差动轮系2-3-4-H-6n-nziH=H=-=12，4n-nz4H2，由于2的回转方向与4，的回转方向相反，则101x1=1980000ni=111H

26、n1H99100 x100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 x1375=24h16汽车自动变速器中的预选式行星变速器如图所示。1轴为主动轴,II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。试求两种情况下的传动比/o解(1)1-2-3-6组成行星轮系TOC o 1-5 h z.n-nzi6=6=313n-nz361nz11=3nz614（1）-5-6-H组成差动轮系TOC o 1-5 h znn

27、ziH=3H=434nnz4H3nnnnz9iH=H=H=6=46nnnnz46H6H4求联立得i=2.081HnH(2)4-5-6-H组成行星轮系nnz9IH=IH=H=&=46160nz4H4得i=3.251H17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：z1=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07m，当车行1km时，表上的指针刚好回转一周。试求齿轮2的齿数。解定轴轮系1-2nz22行星轮系3-4-4-5(P)-2(H)- - -z-z120X231i=112=143=1=-5252z-z24X1

28、911454联立二式得i=52=2X51iz114122当车行一公里时C轴的转数为n-1000转，此时5转过一转，1兀x0.7则i亠=宀751n100011000X171得zx沁682兀x0.71145-18如图所示轮系中，已知各轮齿数为：zl=34,z2=40,z2=30,z3=18,z3,=38,z1=24,z4=36，z4=22。试求该轮系的传动比U并说明轴A与轴H的转向是否相同。解4-1和4,-3,组成定轴轮系：nz34i-tAA1nz3614nz38iT-A3，nz22341-2-2-3-H组成差动轮系：nnzz40 x18iH1H2313n一nzz24x303H12因n和n，则用同

29、号代入第三式得13i-a1.15ahnHH与A同向第六章间歇运动机构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。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。3槽轮机构有哪几种基本型式？槽

30、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bjt运动特性系数。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，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。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

31、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9=12。，试设计该棘轮机构。max解棘轮最小齿数z-3600-30。max周节P=m兀=10兀=7.5mm齿槽夹角0=60。齿项厚h=0.75m=7.5mm棘爪长度Lu2P=62.8mm齿顶圆直径D=mz=300mm6-7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

32、度为720r/min,槽轮与拨盘之间的中心距a200mm,试设计此槽轮机构。解槽数圆销数运动系数z=7z=1kz(z-2)1k二t2z3取中心距圆销回转半径a=160mm.兀1r-asin=160 x=80mm122槽顶高兀L=acos-160cos30。-138.6mm2取圆销半径槽底高凸圆弧张开角r=20mmhr2=12mm、r3=10mm、r4=8mm,其1234夹角依次互为，如图所示。现要求在回转半径rb=10mm处加一平衡质量bm，试求m的大小和方位。解X方向：mrcosa=mr一mr=3x20一7x10=-10bb1133即mcosa=1bY方向：mrsina=mrmr=6x129

33、x8=0bb2244即msina=0b则得m=1kg,a=0b7-11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、11上调整，求应加的平衡质径积及其方向。解在1、11面内加的质径积为mr和mr八bbbbI面YM=0mra=mr(ba)bb得mr=mr-与mr同向bbb-aII面工M=0mrb=mr(b-a)bb得mr-mra与mr反向bbb-a7-12图示A、B两根曲轴，曲拐在同一平面中，其质径mr二mr二mr二mr，11223344长度l二l二l。试分析其平衡状态（不平衡、静平衡、动平衡）123解A轴：是静平衡。B轴：

34、是动平衡。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04kg,其偏心距为127mm。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、mc分解到A、B两平面，得,190m=mcc230,115m=mdd23040m=mcc230115m=mdd23040190m=mm=mEE230EE230取OD为X轴建立坐标系，在平面A中一mrcosa=mrcos120。+mr+mrcos240。aaAccDDEE19141=12.7(0.4xx(-)+2+0.4xx(-)232232

35、=0+0.4x上x23-mrsina=mrsinl20。+0+mrsin240。aaAccEE19=12.7(0.4xx23=2.869kgmm2.869mA二10=02869kg=270。因A、B两面对称，故m=0.2869kgB因sina为负值，故a=aAADAa=-270。=90。DB第八章带传动1V带传动为什么比平带传动承载能力大？解因为V带安装在楔形面内，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。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

36、拉应力、离心应力和弯曲应力三种应力。应力分布如课本上的图13所示。最大应力发生在紧边绕入小带轮处。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。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，而弹性滑动是不可避免的。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。

37、8-6为什么V带剖面的楔角为40。，而带轮的槽角则为32。、4。、6。及38。?解由于带在带轮上弯曲时要产生横向变形，引起楔角变小。8-7已知带传动的功率为75kW平均带速为10m/s，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。解P=竺,F=1X=750N100010F=F-F=F122则F=2F=1500N1F=F-=1125N01-28-8一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1440厂/min。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0.01

38、5时大带轮的实际转速。解DD(1口=180。ix57.3。=161.85。1aL=k(D2+D1)+2a+(D2-DP=1905.8mm4an=nD=1440 x竺=571.4r/min21D3152n=n_=562.86r/min21D29设计一作减速传动的普通V带传动，每天工作8h,载荷较平稳，已知电动功率为5kW，电动机转速为1440r/min，从动带轮的输出转速为r/min。解- - #-(1)确定计算功率P=KP=5kwcaA其中K=1(表8-3)A2)选择带的型号为A型。)确定带轮的基准直径由表8-4，取D=90mm，设滑动率8=0.02，得1n1440D=D(1-8)=x90 x

39、0.98=195.4mm2n16502由表8-4，取D=200mm。2)验算带速兀Dn兀x90 x1440,兀/v=1_1=6.78m/s60 x100060 x1000在5-25m/s范围内，所以带速合适。确定中心距a和带的基准长度Ld初选中心距a=450mm,符合00.7(D+D)a2(D+D)12012由式（8-1）得带长由式（8-1）得带长略。- #-略。- -Tc兀c、(D-D)2c“c3.14/cc“c、(20090)1362mmL=2a+(D+D)+12=2x450+x(90+200)+=02124a22x4500由表8-2对工A型带选用基准长度L=1400mm,然后计算实际中心

40、距,d由式(8-34)得a=450+(1400-1362)2=469mm中心距变动范围：a=4690.015x1400=448mmmina=469+0.015x1400=490mmmaxD-D小带轮包角a=180。12=57.3。1a20090=180。x57.3。=166.5。120。469确定带的根数zD因D=90mm,i=2=3.621D(18)1n=1440r/min,查表85得1P=1.07kw0查表86得AP=0.17kw0因a=166.5。查表871K=0.958a因L=1400mm,查表8-8得dK=0.96L由式(8-37)得z=ca=4.38(P+AP)KK(1.07+0.

41、17)x0.958x0.9600aL取z=5根。(8)确定初拉力查表8-1,q=0.10kg-1,并由式(3-380得单根普通V带的处拉力为500p(2.5F=ca(一1)+qv20zvka500 x52.5=x(1)+0.1x6.782x6.780.958=123.3N计算压轴力由式(8-39)得压轴力为F=2zFsin(a/2)=2x5x123.3xsin(166.5，；2)=1224.5NQ0带传动的结构设计- - -第九章链传动1套筒滚子链的结构如何组成的，链的节距和排数对承载能力有何影响？解套筒滚子链由滚子1、套筒2、销轴3、内链板4和外链斑5组成正比。im增大链节距p可提高承载能力

42、。链传动的承载能力与链的排数成正比。2链传动工作时受有哪些力，这些力如何确定？解链传动工作时受有效圆周力、离心拉力和悬垂拉力3分别写出链传动的平均传动比和瞬时传动比表达式。解链传动的平均传动比n1链传动的瞬时传动比.RcosrdcosrTOC o 1-5 h z1cLZZ瞬时RcosPdcosP2114链条节数一般取为偶数，链轮齿数一般取为奇数，其中有什么理由？解链条节数为奇数时，要采用过渡链节，过渡链节有附加弯曲载荷。链轮齿数为奇数，是为了使磨损均匀。5链传动为何小链轮的齿数不宜过少？而大链轮齿数又不宜过多？解链轮齿数过少时，多边形效应的影响严重，加剧了传动的不均匀性，工作条件恶化，加速铰链

43、的磨损。所以为了使传动平稳及减少动载荷，小链轮的齿数宜取多些。链轮的齿数也不宜过多，过多将缩短链的使用寿命。因为链节磨损后，套筒和滚子都被磨薄而且中心偏移，这时链与轮齿实际啮合的节距将增大，因而分度圆的直径也增大。链轮齿数越多，分度圆直径的增量就越大，导致链节越向外移，因而链从链轮上脱落下来的可能性也就越大，链的使用寿命也就越短，因此通常限制大链轮的齿数zPc0KKKzLP估计此链传动工作于图9-11所以曲线的左侧，由表9-3得rK=(工)1.04二()1.04二1.11,z1919L126K二j)0.25二()0.25二1.06,L19100K二1.0,则有P4P二3.4kW01.11x1.

44、06x1.0由图9-11查得当n二960r/min时，选用10A链条，节距p=15.875mm。16实际中心距为便于张紧，将中心距设计成可调节的，所以不必计算实际中心距，可取aua二40p二40 x15.875二635mm07验算链速由式（9-14），nzp960 x21x15.87560 x100v=I=5.34ms-160 x100符合要求。N寸二9皐6寸卜X2工寸ESN6rLHXOOI4/dOOOI工寸6。栾出.6ffiunuszQOlnd拇套養囂QO- - -第十章联接1螺纹的主要类型有哪几种？如何合理地选用？解螺纹的主要类型有：矩形螺纹、三角螺纹(普通)、梯形螺纹和锯齿螺纹。应用见课

45、本上的表10-2。2螺纹联接的种类有哪些？它们分别用在何种场合？解类型：螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉联接和紧定螺钉连接。选用见表10-43螺纹的主要参数有哪几种？解螺纹的主要参数：(1)大径d(D)；(2)小径dl(D1)；(3)中径d2(D2)；(4)螺距p；(5)导程s；(6)螺纹升角；(7)牙型；(8)牙型斜角；(9)螺纹牙的工作高度h。螺距和导程的关系：s=np，单线时相等。4螺纹联接常用的防松方法有哪几种？它们防松的原理是怎么样的？解螺纹联接常用的防松方法有：摩擦防松、机械防松、破坏纹副的防松。防松原理都是防止螺旋副相对转动。10-5受拉伸载荷作用的紧螺栓联接中，为什么总载荷不是预紧

46、力和拉伸载荷之和？解因为螺栓和被联接件都是弹性体。10-6螺纹副的效率与哪些因素有关？为什么多线螺纹多用于传动，普通三角螺纹主要用于联接，而梯形、矩形、锯齿形螺纹主要用于传动？解与线数、螺距和当量摩擦角有关。系数越多，效率越高。当量摩擦角P，在摩擦系数一定的情况下，牙v型斜角0越大，则当量摩擦角P越大，效率越低，自锁性能越好，所以在v螺旋传动中，为了提高效率，采用牙型斜角0小的螺纹，如矩形螺纹、梯形螺纹；螺旋传动中，为了提高效率，采用了提高自锁性能，应采用牙型斜角大的螺纹，如三角形螺纹。7螺纹副的自锁条件是什么？解螺纹副的自锁条件为：仁Pv10-8如图10-40所示为某机构上拉杆头用普通粗牙螺

47、纹联接。已知拉杆所受最大载荷Q=10kgN,载荷平稳拉杆杆头的材料为Q235,试确定拉杆螺纹直径。解松螺栓联接设计公式：d1Q235钢，表10-5,表10-6,a=2s=nc=240MPas240=171.42MPa1.44x10000贝Ud=8.62mm1兀171.42由表10-3得选用M12的螺杆。10-9如图10-41所示为一螺栓联接，螺栓的个数为2,螺纹为M20,许用拉应力=160MPa。被联接件接合面的摩擦系数为0.2o若防滑系数取为0.2,试计算该联接允许传递的静载荷FRo解d2qF=411.3/c;160=28910.5N每个螺栓的预紧力外载荷Fr二竽28910.5x2x0.21

48、2=19.2KN10-10如图10-42所示千斤顶，其额定起重量Q=20KN,采用螺纹副用单线标准螺纹线t60 x8（公称直径d=60mm,中径d2=56mm,螺距p=8mm,牙型角a=30。），螺纹副中的摩擦系数f=0.1，若忽略不计支撑载荷的托杯与螺旋上部间的滚动摩擦阻力。试求（1）当操作者作用与手柄上的力为150N时，举起额定载荷时作用点至螺旋轴线的距离1；（2）当力臂l不变时，下降额定载荷所需的力解s8(1)tan九=0.045,九=2.6。兀d兀562f0.1f=0.1035=tanpcospcos15。vp=tan-1f=5.9。v旋转螺母所需力矩T=F2=Qtan(九+p)纶=2

49、09.25Nmt22力臂l=1.4mF(2)旋转螺母所需的力矩T=Fd2=Qtan(九-p)d2=-80.5Nmt22手柄T，F=-57.5N力方向相反tl10-11图10-43所示为差动螺旋机构，螺杆1与机架4固联，其螺纹为- - -右旋,导程sA=4mm;螺母3相对机架4只能移动，不能转动；构件2沿箭头方向转动5圈，螺母3向左移动5mm。试求螺旋副的导程SB和旋向。B解构件2按箭头方向转动5圈时，构件2向右移动L=5S=20mm2A螺母3向左移动L=5mm，La3止有何用途？其中A值取决于什么？计算出的d应作为n轴的哪一部分？解按转矩估算轴的直径。A值取决于材料的许用切应力。计算出的d作为

50、轴的最小直径。11-5轴上零件为什么要作轴向固定？试说明其定位方法及特点。解轴上零件必需定位。其定位方法:当用轴肩、轴环、套筒、圆螺母、轴端挡圈进行零件的轴向定位.11-7计算当量弯矩的公式中，意义如何？取值如何确e定？解a为由扭矩性质而定的折合系数。对于不变转矩a=0.3;对于脉动循环变化的转矩a=06;对于对称循环变化的转矩a=1。11-8一直齿圆柱减速器如图11-15所示，z2=22,z3=77,由轴I输入的功率P=20kW,轴I的转速n1=600r/min，两轴材料均为45号钢，试按转矩初步确定两轴的直径。解n=22x600=171.43r/min277由表11-2,取A=110,则d

51、11013；T0600=35.4mmd110.匹=53.75mm2171.43圆整后d=36mm,d=54mm129图示为单级直齿圆柱齿轮减速器的输出轴简图,齿轮的分度圆直径及支点间的距离如图11-16所示,齿轮与两轴支承对称分布。如轴的转速为323r/min,传递的功率为22KW,轴的材料为45号钢，试按当量弯矩计算该危险截面的直径。解（1）求作用在轴上的力扭矩t=9.55xl06?=9.55x106x=650 x103N-mmn323圆周力F=2T=2x65xi5td328=3960N径向力F=Ftana=3960 xtan20=1440Nrt- - -2）求弯矩FL1440 x180M=

52、64.8x103N-mmTOC o 1-5 h zv44FL3960 x180M=178x103N-mmh44M=.：M2+M2=J64.82+1782x103=434x103N-mmvH3）求当量弯矩M=y,：M2+(aT)2=p1892+(0.6x650)2x103=434x103N-mme求轴径由表11-3,45钢调质&=55MPa434x103=42.9mmO.lx55-lb3d0.1b-lb考虑键槽d=1.04x42.9=44.6mm取d=45mm11-10指出图11-7中所示轴系结构上的主要错误，并改正。解1）左键太长，端盖无法装入；2）左边零件轴向未定位3）没有调整垫片，无法调整

53、轴承游隙；4）左端盖与轴间无间隙，没有密封装置；5）左边轴承装反了；6）精加工部分太长，左轴承拆卸困难，没有定位轴肩；7）套筒太厚，超过轴承内圈，轴承无法拆卸；8）齿轮宽度过短，套筒抵不住齿轮；9）右轴承应与左轴承同型号，成对安装；10）右轴承没有轴向固定；第十二章滚动轴承1选择滚动轴承应考虑哪些因素?球轴承和滚子轴承在极限转速和承载能力方面各有什么特点?解选择滚动轴承时应考虑轴承所受的载荷情况,轴承转速,调心性能和结构等要求.球轴承一般极限转速较高,但承载能力较低;滚动轴承极限转速低,而承载能力较高.2滚动轴承的主要失效形式有那几种？设计准则是什么？解主要失效形式：疲劳点蚀、塑性变形、磨损、

54、胶合和保持架破损等。设计准则:寿命计算,针对疲劳点蚀;静载荷计算,针对塑性变形。3试述滚动轴承基本额定寿命,基本额定动载荷及当量动载荷的含义.在寿命期限内轴承是否出现点蚀?解基本额定寿命:一批同型号的轴承,在相同条件下运转,其可靠度为90%时,能够达到或超过的总转速或工作小时数.基本额定动载荷:轴承基本额定寿命L=1x106转时,轴承所能承受的载荷值。当量动载荷：在某一恒定的径向（或轴向）载荷，在该载荷作用下，轴承具有与实际载荷作用下相同的寿命，此载荷称当量动载荷。在寿命期限内轴承可能会出现点蚀。出现点蚀的概率为10%4在什么情况下滚动轴承要进行静强度计算？解在低速或摆动时，当载荷很大或有冲击

55、载荷时要进行静强度计算。5滚动轴承的润滑和密封意义何在？什么情况下选用脂润滑？解润滑的目的：减少摩擦，降低磨损，具有冷却，吸振，防锈等作用。密封的目的：防止灰尘，水分等进入轴承，并阻止润滑剂流失。般在速度较低时（dn值较小），选用润滑脂。12-6如何计算角接触向心轴承的轴向载荷？其计算方法可归纳为哪几点？解：角接触向轴承在受径向载荷时,会产生派生轴向力,其所受的轴向载荷应由整个轴上的轴向载荷根据平衡条件得出.计算方法:1）求轴承受的径向载荷;2）求派生轴向力;3）判断哪个轴承“放松,哪个轴承压紧;4）放松的轴承只能承受其派生轴向力压紧的轴承的轴向力等于除本身派生上轴向力外其余各轴向力的代数和1

56、2-7滚动轴承支承轴系的常用固定形式有那几种?各在什么条件下应用?解：1）两端固定（双支撑单向固定），用于工作温度变化不大的短轴.2）一端固定，一端游动（单支点双向固定），用于温度变化较大的轴。12-8试计算12-14所示1、2两角接触轴承的轴向力。设1)F+SF+S;a11a22(2)F+SS,故轴承2“放松”轴承1“压紧”则2a1A=S+F=1802+1000=2802N12aA2=S2=1802N3）计算当量动载荷由表12-12查的e=068,而ai=2802=1.91eR11470A2=1802=0.68=eR26502由表12-12得，X二0.41；Y二0.87；X二1；Y二0,故当

57、量动载荷为1122P=XR+YA=0.41x1470+0.87x2802=3040.44N11111P=XR+YA=1x2650+0 x1802=2650N222224）计算轴承应有的基本额定动载荷因pp，故以1轴承的当量动载荷p为依据。由表12-10查12得f=1.5，则pCMfP(60npfl106t1.5x3040.4(60 x50001l106x2000丿=384656N5）由手册或轴承样本得，7308AC轴承的基本额定动载荷C=3920ON,可以满足要求。第十三章滑动轴承13-1滑动轴承与滚动轴承的根本区别是什么？解根本区别：滑动轴承可以在一些特殊场合，如高速，重载，结构上要求等场合。2滑动轴承的主要失效形式有哪些？其设计准则是否对失效形式而定出？解失效形式：磨损和胶合。13-3常用的轴瓦及轴承衬材料有哪些？各有何点？解常用材料：（1）轴承合金摩擦系数小，抗胶合性能好，耐蚀性能好，易跑合。2）青铜强度高，有较好的耐磨性和减摩性。可塑性，不易跑合。3）特殊性能的轴承材料（含油轴承）一次加油可以使用很长时间。但较脆，不宜承受冲击载荷。4非液体摩擦滑动轴承的主要结构形式有哪几种？各有何特点？解（1）径向滑动承：有整体式和剖分式。整体式结构简单，制造方便，成本低，但无法调整间隙。剖分式装拆方便，磨损后间隙可调节。调心式可自动调位。2）止推滑动轴承：承油孔和油沟受轴向载荷。