机械设计基础作业集题解详细版

...wd......wd......wd...普通高等教育“十一五〞国家级规划教材机械设计根基作业集题解陈立德、姜小菁主编高等教育出版社前言本“机械设计根基作业集题解〞是“机械设计根基作业集〞的配套辅助教学资料,其编写的目的为：对学生而言,可自我检查学习掌握程度；对教师而言,在批改时可有一个统一标准,便于检查。现必须说明两奌：1.有些作业题难以迠立标准答案,故不一定为唯一答案；2.由于思考与分析题设立的目的为深化教学内容等,故对一般水平的学生可不按排作业,故此题目暂不作题解。参加本作业集题解编写工作的有陈立德、姜小菁、罗卫平、胡云堂、凌秀军、卞咏梅等，金陵科技学院陈立德、姜小菁任主编。鉴于编著水平有限，书中难免有不妥之处，恳请广阔读者批评指正。编者2012.2目录TOC\o"1-2"\h\z\u绪论1分析与思考题1第1章机械设计概述1一．判断与选择题1二．填充题1三．思考与分析题1第2章摩擦、磨损及润滑概述2一、判断与选择题2二、填充题2三、思考与分析题2四、简答题2第3章平面机构的构造分析4一．判断与选择题4二．填充题4三．思考与分析题4四．简答题4五．设计计算与分析题5第4章平面连杆机构6一、判断与选择题6二、填充题6三、思考与分析题6四、简答题7五、设计计算与分析题7第5章凸轮机构9一．判断与选择题9二．填充题9三．思考与分析题9四．简答题9五．设计计算与分析题10第6章间歇运动机构11一、判断与选择题11二、填空题11第7章螺纹连接与螺旋传动12一．判断与选择题12二．填充题12三．思考与分析题13四．简答题13五．设计计算与分析题14六．构造设计与分析题16第8章带传动18一、判断与选择题18二、填空题18三、思考与分析题18四、简答题19五、设计计算与分析题21第9章链传动23一．判断与选择题23二．填充题23三．思考与分析题23四．简答题24五．设计计算与分析题24第10章齿轮传动26一、判断与选择题26二、填充题27三、思考与分析题28四、简答题28五、设计计算与分析题31六、构造设计与分析题33第11章蜗杆传动35一．判断与选择题35二．填充题35三．思考与分析题35四．简答题36五．设计计算与分析题37第12章齿轮系40一、判断与选择题40二、填充题40三、思考与分析题40四、简答题40五、设计计算与分析题41第13章机械传动设计42分析与思考题42第14章轴和轴毂连接43一、判断与选择题43二、填充题43三、思考与分析题43四、简答题43五、设计计算与分析题44六、构造设计与分析题44第15章轴承48一．判断与选择题48二．填充题48三．思考与分析题49四．简答题49五．设计计算与分析题50六．构造设计与分析题52第16章其他常用零、部件54一、判断与选择题54二、填充题54三、思考与分析题54四、简答题54五、设计计算与分析题55第17章机械的平衡与调速56一．判断与选择题56二．填充题56三．思考与分析题56四．简答题56五．设计计算与分析题57第18章机械设计CAD简介57分析与思考题57机械设计根基自测试题〔I〕58一、填充题〔20%，各题占2%〕58二、计算题〔18%〕58三、问答题(52%)59四、构造分析题〔10%〕60机械设计根基自测试题(II)62一、填充题〔20%，各题占2%〕62二、计算题〔35%〕62三、问答题〔35%〕63四、构造分析题〔10%〕64机械设计根基自测试题(Ⅲ)65一、填充题〔20%，各题占2%〕65二、计算题〔35%〕65三、问答题〔35%〕66四、构造分析题〔10%〕67绪论分析与思考题0.1机器的特征有哪三个0.2机器与机构有何区别0.3构件与零件有何区别试各举出三个实例。0.4“机械设计根基〞课程研究的内容是什么答：以上各题不作解答,老師可根据不同对象的学生.提出适当的要求,让学生自理。第1章机械设计概述一．判断与选择题1.1机械设计一定要开发创造新机械。正确答案：错1.2强度是零件应满足的基本要求。正确答案：对1.3机械设计中的标准化、系列化、通用化的目的主要是为了提高经济效益和保证产品质量。正确答案：对1.4某齿轮传动装置〔题1.4图〕轮1为主动轮，则轮2的齿面接触应力按B变化。A．对称循环B.脉动循环C．循环特性γ＝－0.5的循环D.循环特性γ＝＋1的循环题1.4图齿轮传动装置二．填充题1.5强度可分为整体强度和外表强度。1.6机械设计的基本要求是：能实现预定功能，满足可靠性和经济性的要求。1.7机械设计中推广三化，它是指标准化、系列化和通用化。三．思考与分析题1.8机械设计过程通常分为哪几个阶段各阶段的主要内容是什么1.9常见的失效形式有哪几种1.10什么叫工作能力计算准则是若何得出的答：以上各题不作解答,老師可根据不同对象的学生.提出适当的要求,让学生自理。第2章摩擦、磨损及润滑概述一、判断与选择题2.1应严格制止出现边界摩擦。正确答案：错2.2润滑的粘度随温度的升高而降低。正确答案：对2.3粘度愈大，内摩擦阻力就愈大，液体的流动性就愈差。正确答案：对2.4在低速、重载、高温、间隙大的情况下应选用粘度较A的润滑油。A.大B.小2.5B密封分为接触式、非接触式两种。A.静B.动2.6A.锥入度B.滴点2.7齿轮齿面的点蚀现象属于C。A.磨粒磨损B.粘着磨损C.疲劳磨损D.腐蚀磨损二、填充题2.8运动物体的接触外表间的摩擦状态有干摩擦、边界摩擦、液体摩擦、混合摩擦等四种。2.9磨损可分为粘着磨损、磨粒磨损、外表疲劳磨损及腐蚀磨损等四种基本类型。2.10提高耐磨性的主要工艺措施有提高外表硬度，降低外表粗糙度和改善润滑条件。2.11机器发生磨损失效是处于剧烈磨损阶段。三、思考与分析题2.11机械手表对润滑油性能的要求除了要考虑粘度外，还应考虑什么2.12夏天发现液压系统中的油变稀了，有人将润滑脂参加，调匀后使油变稠，这样做法行吗2.13自行车中哪些部位要进展润滑应采用哪一类润滑剂为什么答：以上各题不作解答,老師可根据不同对象的学生.提出适当的要求,让学生自理。四、简答题2.14磨损过程分几个阶段各阶段的特点是什么答：在机械的正常运转中，磨损过程大致可分为以下三个阶段。1.跑合〔磨合〕磨损阶段在这一阶段中，磨损速度由快变慢，而后逐渐减小到一稳定值。跑合磨损到一定程度后，尖峰逐渐被磨平，磨损速度即逐渐减慢。2.稳定磨损阶段在这一阶段中磨损缓慢、磨损率稳定，零件以平稳而缓慢的磨损速度进入零件正常工作阶段。3.剧烈磨损阶段此阶段的特征是磨损速度及磨损率都急剧增大。当工作外表的总磨损量超过机械正常运转要求的某一允许值后，摩擦副的间隙增大，零件的磨损加剧，精度下降，润滑状态恶化，温度升高，从而产生振动、冲动和噪声，导致零件迅速失效。2.15在实践中，经常出现的为混合摩擦，其特点是什么答：在实践中有很多摩擦副处于干摩擦、液体摩擦与边界摩擦的混合状态，称为混合摩擦。两摩擦面之间有润滑油存在,并且在摩擦外表上形成润滑油膜,但局部油膜破裂,局部金属直接接触。2.16接触式密封中常用的密封件有哪些答：常用的接触式密封件有：各种类型的橡胶密封圈、毡圈、端面密封装置。第3章平面机构的构造分析一．判断与选择题3.1一个作平面运动的构件具有2个独立运动的自由度。正确答案：对3.2机构中只能有一个主动件。正确答案：错3.3平面低副机构中，每个转动副和移动副所引入的约束条件是一样的。正确答案：对3.4车轮在轨道上转动，车轮与轨道之间构成C。A.转动副B.移动副C.高副3.5平面机构中，假设引入一个移动副，将带人2个约束，保存了1个自由度。A.1,2B.2,1C.1,13.6具有确定运动的机构，其原动件数目应B自由度数目。A.小于B.等于C.大于二．填充题3.7机构具有确定的相对运动的条件是自由度数等于主动件数。3.8旋转轴的轴颈与支承轴承之间的连接，是构成转动副，它引入了约束，保存了l个自由度。三．思考与分析题3.9既然虚约束对构造的运动不起约束作用，为何机构中仍经常使用虚约束答：以上各题不作解答,老師可根据不同对象的学生,提出适当的要求,让学生自理。四．简答题3.10运动副与运动链有何区别运动链与机构有何区别答：使两个构件直接接触并能产生一定相对运动的连接，称为运动副。两个以上的构件以运动副连接而构成的系统称为运动链。在运动链中选取1个构件加以固定〔称为机架〕，当另一构件〔或少数几个构件〕按给定的规律独立运动时，其余构件均随之作一定的运动，这种运动链就成为机构。3.11在比例尺μL＝0.02ｍ/ｍｍ的机构运动简图中，量得一构件的长度为10ｍｍ，则该机构的实际长度为多少答：200机构运动简图有何用处它能表示出原机构的那些方面的特征答：用简单线条和符号画出图形来进展方案讨论和运动、受力分析。能表达各构件间相对运动关系,不需要了解机构的真实外形和具体构造。在题3.13图所示的平面机构中，共有几个转动副几个移动副答：6个转动副,1个移动副。题3.13图五．设计计算与分析题3.14试计算题3.14图所示的机构〔椭圆规〕的自由度。AB＝BC＝CD答：n=3，PL=4，PH=0F=3n-2PL-PH=3×3-2×4=13.15*试判定题3.15图所示各机构是否具有确定的相对运动，如运动不确定，提出修改方案。〔a〕〔b〕题3.14图椭圆规机构题3.15图答：見“机械设计根基学习指南与题解〞题3.7。第4章平面连杆机构一、判断与选择题4.1利用速度影像的原理就能很方便地求出一个构件上各点的速度。正确答案：对4.2机构的效率为0，则机构处于自锁状态。正确答案：对4.3在实际生产中，机构的死点位置对工作都是不利的。正确答案：错4.4在平面连杆机构中，以最短杆为机架，就能得到双曲柄机构。正确答案：错4.5铰链四杆机构是按B的不同形式分为三种基本型式的。A.摇杆B.连架杆C.连杆4.6平面四杆机构中，最长杆与最短杆长度之和大于其余两杆长度之和，只能得到A机构。A.双摇杆B.双曲柄C.曲柄摇杆4.7四杆机构处于死点时，其传动角为B。A.介于0o。~90o。之间B.0oC.90o4.8平面连杆机构的行程速度变化系数KA1时，机构具有急回特性。A.大于B.小于C.等于二、填充题4.9在移动副中，外力的作用线在摩擦角所包围区域的里面时，滑块处于减速运动状态。4.10自锁性能最好的是三角螺纹。4.11平面四杆机构的基本型式是铰链四杆机构，其中，固定的构件称为机架；与之相连的构件称为连架杆；与之相对的构件称为连杆。4.12实际中的各种形式的四杆机构，都可看成是由改变某些构件的相对長度,形状或选择不同构件作为机架等方法所得到的铰链四杆机构的演化形式。4.13在曲柄摇杆机构中，当曲柄为原动件，并作等速回转运动时，摇杆作往复摆动。4.14曲柄摇杆机构出现急回运动特性的条件是：摇杆为从动件，曲柄为主动件。三、思考与分析题4.15一个机构如果改换主动件，其速度矢量多边形是否会改变4.16“自锁〞与“不动〞这两个概念是否一样“不动〞的机构是否一定“自锁〞试举出三个自锁机构的实例。4.17在日常生活中你接触到了哪些平面四杆机构它们都完成了哪些运动是若何传递和实现运动的4.18观察卡车车厢自动翻转卸料，它属于哪种机构4.19观察公共汽车双扇车门的开闭机构，它利用了哪些四杆机构的哪种特性答：以上各题不作解答,老師可根据不同对象的学生,提出适当的要求,让学生自理。四、简答题4.20为什么楔形面摩擦大于平面摩擦答：因为在楔形面摩擦中当量摩擦系数fv=f/sinθ其值始终大于摩擦系数f。故楔形面摩擦大于平面摩擦。4.21何谓自锁从受力观点看，移动副和转动副在什么情况下会自锁答：不管驱动力多大都不能使机械运动，机械发生自锁。因此，机械自锁的条件是η≤0，其中η=0为临界自锁状态，并不可靠。当驱动力作用线作用在摩擦角或摩擦圆所包围区域之内时，构件作减速移动，直至静止，机构自锁。4.22三角螺纹、矩形螺纹各适用于什么样的工作状态为什么答：三角螺纹相当于楔形滑块在楔形槽面内滑动,矩形螺纹相当于滑块在平面上滑动。根据受力分析可得出：三角螺纹：摩擦阻力大、效率低，易发生自锁，常用作连接螺纹。矩形螺纹：效率高，常用作传动螺纹。4.23铰链四杆机构的曲柄存在条件是什么答：曲柄存在的条件如下：〔1〕最长杆与最短杆的长度之和小于或等于其余两杆长度之和；〔2〕最短杆或其相邻杆应为机架。4.24铰链四杆机构的最小传动角γmin发生在什么位置答：在曲柄与机架共线的两位置处出现最小传动角。比较这两位置的传动角，即可求出最小传动角。对于曲柄滑块机构，当原动件为曲柄时，最小传动角出现在曲柄与机架垂直的位置。4.25在曲柄摇杆机构中，若何调整摇杆摆角的大小或极限位置答：摇杆摆角的大小可通过增减曲柄长度来调整。摇杆的两极限位置可通过增减连杆长度来调整。4.26在工程上，一般是若何来抑制死点，使构件连续运动的举例说明。答：1.借助飞轮使机构渡过死点，如缝纫机，曲柄与大带轮为同一构件，利用带轮的惯性使机构渡过死点。2.利用机构错位排列的方法渡过死点，如机车车轮联动机构，当一个机构处于死点位置时，可借助另一个机构来越过死点。五、设计计算与分析题4.27如题4.27图所示，四杆机构各构件长度为a=240mm，b=600mm，c=400mm，d=1〕当取AD为机架时，是否有曲柄存在2〕假设各构件长度不变，能否以选择不同构件为机架的方法获得双曲柄机构或双摇杆机构若何获得题4.27图解：1.根据杆长之和条件,假设取AD为机架而存在曲柄应有a+b≤c+d又a+b=240+600=840c+d=400+500满足上述条件,且连架杆AB又为最短,故有曲柄存在2.能因AB最短,且符合杆长之和条件,所以假设取最短杆AB为机架,得双曲柄机构;取CD为机架,得双摇杆机构。4.28如上图所示的铰链四杆机构中，各杆的长度为a=28mm,b=52mm,c=50mm1〕当取AD杆为机架时，该机构的极位夹角和杆CD的最大摆角。2〕当取杆AB为机架时，将演化成何种类型的机构为什么?解：1.取μL=0.002m/mmm,作题4.28答案图。题4.28答案图AD=lAD/μL=36mm,取作A、B两点。以AB=lAB/μL=14mm为半径,A为园心作园。以CD=lCD/μL=25mm为半径,D为园心作园。当摇杆处于两个极限位置时：AC1=BC-AB=lBC/μL-AB=26-14=12mmAC2=BC+AB=lBC/μL+AB=26+14=40mm在图上求画出C1、C2点,由图可知：θ=∠C1AC2=14°,=C1DC22.因AB为最短,且lAB+lAD≤lBC+lCD,符合杆之和条件。所以,当AB取为机架时,將演化为双曲柄机构。第5章凸轮机构一．判断与选择题5.1凸轮机构工作时，从动件的运动规律与凸轮的转向无关。正确答案：错5.2尖顶从动件的凸轮，是没有理论轮廓曲线的。正确答案：错5.3当凸轮的压力角增大到临界值时，不管从动件是什么形式的运动，都会出现自锁。正确答案：对5.4凸轮轮廓与从动件之间的可动连接是什么类型的运动副BA.移动副B.高副C.转动副D.可能是高副也可能是低副二．填充题5.5凸轮机构常用的从动件运动规律有等速运动、等加速-等减速运动、余弦加速度运动、正弦加速度运动等四种。5.6在凸轮机构中，从动件采用等速运动运动规律产生刚性冲击；采用等加速-等减速运动、余弦加速度运动运动规律产生柔性冲击。5.7凸轮机构中的压力角是指凸斩轮上接触奌的法线与从动件的运动方向间所夹的锐角。5.8凸轮轮廓的加工方法有銼削加工和数控加工两种。三．思考与分析题5.9设计凸轮机构时，如果设计时得出的αｍａｘ＞[α]，应采取什么方法来解决这个问题5.10假设凸轮机构的滚子损坏，能否任选另一滚子来代替为什么答：以上各题不作解答,老師可根据不同对象的学生,提出适当的要求,让学生自理。四．简答题5.11滚子从动件盘形凸轮的基圆半径若何度量答：是在理论轮廓上度量的。5.12在设计滚子从动件盘形凸轮轮廓线时，假设发现工作廓线有变尖现象，则在尺寸参数改变上应采取哪些措施答：增大基园半径或减小滚子半径。5.13何谓反转法在设计盘形凸轮时若何应用答：把原来转动着的凸轮看成是静止不动的，而把原来静止不动的导路及原来往复移动的从动件看成为反转运动的这一原理，称为“反转法〞原理。如题5.13图所示为一对心尖顶直动从动件盘形凸轮机构，由于从动件尖顶与凸轮轮廓始终接触，所以加上反转角速度后从动件尖顶的运动轨就是凸轮轮廓曲线。题5.13图五．设计计算与分析题5.14*用作图法求出以下各凸轮从图示位置〔题5.14图〕转过45°后机构的压力角〔在图上标出来〕。〔a〕〔b〕〔c〕〔d〕题5.14图解：見“机械设计根基学习指南与题解〞题5.7。5.15如题5.15图所示的对心移动滚子从动件盘形凸轮机构中，凸轮的实际轮廓线为一圆，其圆心在A点，半径R＝40mm，凸轮转动方向如以以下列图，lOA＝25mm，滚子半径rT＝10mm，试问：凸轮的理论轮廓线为何种曲线凸轮的基圆半径r0。从动件的升距h。推程中的最大压力角α。解：(1)凸轮的理论轮廓线为一圆。(2)r0=R-lOA+rr=4025+10=25mm(3)从动件的升程hh=R+lOA+rr-r0=40+25+1025=50mm(4)推程最大压力角当O点和A点在水平方向共线时压力角为最大值。题5.15图第6章间歇运动机构一、判断与选择题6.1在棘轮机构中，当摇杆作连续的往复摆动时，棘轮将作单向间歇转动。正确答案：对6.2槽轮机构必须要有锁止圆弧。正确答案：对6.3在棘轮机构中，设置制动爪的目的是B。A.分度B.定位C.换向6.4槽轮机构运动件的锁止圆弧是A锁止弧。A.凸形B.凹形6.5间歇运动机构A.把间歇运动转换成连续运动。A.不能B.能二、填空题6.6改变棘轮机构遥杆摆角的大小，可以利用改变曲柄長度的方法来实现。6.7棘轮机构的主动件作往复运动，从动件作周期性的时停、时动的间歇运动。6.8棘轮机构中制动爪的作用为防止棘轮反向转动。6.9常用的间歇机构有棘轮机构，槽轮机构，不完全齿轮机构,凸轮式间隙运动机构。6.10不完全齿轮机构的基本构造型式为外啮合与内啮合两种。第7章螺纹连接与螺旋传动一．判断与选择题7.1多线螺纹没有自锁性能。正确答案：对7.2连接螺纹大多采用多线的梯形螺纹。正确答案：错7.3同一直径的螺纹按螺旋线数不同，可分为粗牙和细牙两种。正确答案：错7.4弹簧垫圈和对顶螺母都属于机械防松。正确答案：对7.5螺栓的标准尺寸为中径。正确答案：错7.6螺旋传动中，螺杆一定是主动件。正确答案：错7.7螺纹连接防松的基本问题在于A。A．防止螺纹副的相对转动B.增加螺纹连接的刚度C．增加螺纹连接的轴向力7.8设计螺栓组连接时，虽然每个螺栓的受力不一定相等，但各个螺栓仍采用一样的材料、直径和长度，这主要是为了D。A.受力均匀B.外观美观C.购置方便D.便于加工和装配7.9螺栓连接的强度主要取决于C的强度。A.螺母B.垫片C.螺栓7.10预紧力为F0的单个紧螺栓连接，受到轴向工作载荷F作用后，螺栓受到的总拉力F∑CF0、＋FA.大于B.小于C.等于7.11在铰制孔用螺栓连接中，螺栓杆与孔的配合为B。A.间隙配合B.过渡配合C.过盈配合7.12当铰制孔用螺栓连接承受横向载荷或旋转力矩时，该螺栓组中的螺栓A。A.必受剪切力的作用B.必受拉力作用C.同时受到剪切和拉伸作用二．填充题7.13普通螺纹的公称直径指的是螺纹的大径，计算螺纹的摩擦力矩时使用的是螺纹的中径，计算螺纹不安全截面时使用的是螺纹的小径。7.14常用的螺纹牙形有三角形，矩形，梯形，锯齿等几种，用于连接的螺纹为三角牙形，用于传动的为矩形牙形。7.15螺栓连接的计算主要是螺纹中径，然后按标准选定螺纹的大径。7.16当承受横向载荷时，如采用铰制孔用螺栓连接，其螺栓杆上承受剪切和挤压载荷。7.17在螺纹连接中，相对刚度KC＝0，说明垫片为金属垫片或无垫片，其螺栓中总拉力为_____FΣ=F+F0’__________7.18采用凸台或沉头座，其目的为防止螺栓承受偏心载荷。三．思考与分析题7.19螺纹具有自锁特性，但使用一段时间后螺纹仍会自动松脱，为什么7.20采用对顶螺母防松时，两个螺母的厚度是否要求一样为什么假设不一样厚，那么应该哪一个螺母厚7.21在什么条件下，F∑＝F0＋F7.22在严密压力容器的紧螺栓连接中，为使螺母拧紧时更贴紧于被连接件，是否可将金属垫片更换为橡胶垫片为什么7.23装配铰制孔用螺栓连接时，为何不必将螺母拧得很紧7.24对螺栓组连接进展受力分析时作了五个假说，试结合现实中的例子加以说明。答：以上各题不作解答,老師可根据不同对象的学生,提出适当的要求,让学生自理。四．简答题7.25常用螺纹的种类有哪些各用于什么场合答：普通螺纹广泛应用于各种紧固连接。管螺纹分为圆柱管螺纹和圆锥管螺纹。前者用于低压场合，后者适用于高温、高压或密封性要求较高的管连接。矩形螺纹常用于传力或传导螺旋梯形螺纹其传动效率略低于矩形螺纹，但工艺性好，牙根强度高，螺旋副对中性好，可以调整间隙。广泛用于传力或传导螺旋锯齿形螺纹仅能用于单向受力的传力螺旋。7.26螺纹连接的基本形式有哪几种各适用于何种场合有何特点答：螺栓连接将螺栓穿过被连接件上的光孔并用螺母锁紧。这种连接构造简单、装拆方便、应用广泛。双头螺柱连接这种连接用于被连接件之一较厚，不宜制成通孔，而将其制成螺纹盲孔，另一薄件制通孔。拆卸时，只需拧下螺母而不必从螺纹孔中拧出螺柱即可将被连接件分开，可用于经常拆卸的场合。螺钉连接这种连接不需用螺母，适用于一个被连接件较厚，不便钻成通孔，且受力不大、不需经常拆卸的场合。紧定螺钉连接将紧定螺钉旋入一零件的螺纹孔中，并用螺钉端部顶住或顶入另一个零件，以固定两个零件的相对位置，并可传递不大的力或转矩。7.27连接螺纹都具有良好的自锁性，为什么有时还需要防松装置试各举出两个机械防松和摩擦防松的例子。答：连接中常用的单线普通螺纹和管螺纹都能满足自锁条件，在静载荷或冲击振动不大、温度变化不大时不会自行松脱。但在冲击、振动或变载荷的作用下，或当温度变化较大时，螺纹连接会产生自动松脱现象。因此，设计螺纹连接必须考虑防松问题。7.28计算普通螺栓连接时，为什么只考虑螺栓不安全截面的拉伸强度，而不考虑螺栓头、螺母和螺纹牙的强度答：因为连接失效主要由扵螺栓本身的强度缺乏而产生,一般来说螺母和螺纹牙的强度总是足够的。7.29简述紧连承受拉螺栓承受什么载荷其强度计算公式中1.3是什么含义答：紧连承受拉螺栓承受拉应力σ和扭转应力的复合应力。1.3的含义是考虑了扭转应力对强度的影响。7.30螺栓连接的构造设计要求螺栓组对称布置于连接接合面的形心，理由是什么答：保证接合面的受力比较均匀，同时也便于加工制造。7.31简述提高螺栓连接强度的措施有哪些答：提高螺栓连接强度的措施有：1.改善螺纹牙间的载荷分配；2.减小螺栓的应力变化幅；3.减少应力集中；4.防止附加应力。7.32滚动螺旋传动和滑动螺旋传动相比较，有何优缺点答：螺旋副中摩擦为滑动摩擦称为滑动螺旋传动。在螺杆和螺母之间设有封闭循环的滚道，在滚道间填充钢珠，使螺旋副的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少摩擦，提高传动效率，这种螺旋传动称为滚动螺旋传动，又称滚珠丝杠副。滑动螺旋的优缺点有：构造简单，便于制造，易于自锁，但其摩擦阻力大，传动效率低，磨损大，传动精度低。滚珠丝杠的主要优点：〔1〕滚动摩擦系数小，传动效率高，其效率可达90%以上，摩擦系数ƒ=0.002～0.005；〔2〕摩擦系数与速度的关系不大，故起动扭矩接近运转扭矩，传动灵敏、平稳；〔3〕磨损小且寿命长，可用调整装置调整间隙，传动精度与刚度均得到提高；〔4〕不具有自锁性，可将直线运动变为回转运动。滚珠丝杠的缺点：〔1〕构造复杂，制造困难；〔2〕在需要防止逆转的机构中，要加自锁机构；〔3〕承载能力不如滑动螺旋传动大。五．设计计算与分析题7.33如题7.33图所示钢制凸缘联轴器，用均布在直径D0＝250mm圆周上的ｚ个螺栓将两个半联轴器紧固在一起，凸缘厚均为ｂ＝30mm。联轴器需要传递的转矩T＝106N·mm，接合面间摩擦系数f＝0.15，可靠性系数KF＝1.2。试求：〔1〕假设采用6个普通螺栓连接，试计算所需螺栓直径；〔2〕假设采用与上一样公称直径的3个铰制孔螺栓连接，强度是否足够解：〔1〕采用普通螺栓题7.33图不滑动条件为：可得：选择螺栓材料为Q235,性能等级为4.6的螺栓，由表可查得材料屈服极限，安全系数，故螺栓材料的许用。由得：按细牙螺纹标准，选用螺纹公称直径〔螺纹小径〕〔2〕采用3个M12的铰制孔螺栓查表得，。，。力矩平衡方程为：强度足够。7.34*某气缸的蒸汽压强p＝1.5MPa，气缸内径D＝200mm。气缸与气缸盖采用螺栓连接〔题7.34图〕，螺栓分布圆直径D0＝300mm。为保证严密性要求，螺栓间距不得大于80mm，试设计此气缸盖的螺栓组连接。题7.34图受轴向载荷的螺栓组解：見“机械设计根基学习指南与题解〞题7.9。六．构造设计与分析题7.35试指出以以以下列图中的错误构造，并画出正确的构造图。〔g〕凸台高度〔h〕被连接件两接触外表〔c〕两轴同心度题7.35图解：题7.35答案图第8章带传动一、判断与选择题8.1带轮的轮槽角应小于V带横截面楔角。正确答案：对8.2V带传动不能用于穿插传动之中。正确答案：对8.3V带底面与带轮槽底面是接触的。正确答案：错8.4带传动的从动轮圆周速度低于主动轮圆周速度的原因是带的弹性打滑。正确答案：错8.5在多级传动中,常将带传动放在低速级。正确答案：错8.6V带的公称尺寸为带的C长度。A.内周B.外周C.带轮基准直径上的周线8.7带传动中，v1为主动轮圆周速度，v2为从动轮圆周速度，v为带速。这些速度之间存在的关系是B。A.v1=v2=vB.v1>v>v2C.v1<v<v2D.v1=v2>8.8设计V带传动时，为防止A，应限制小带轮的最小直径。A.带内的弯曲应力过大B.小带轮上的包角过小C.带的离心力过大D.带的长度过长8.9带传动采用张紧轮的目的是＿A＿。A.减轻带的弹性滑动B.提高带的寿命C.改变带的运动方向D.调节带的初拉力 8.10同步带传动是依靠带齿与轮齿间的C来传递运动和动力的。A.摩擦力B.压紧力C.啮合力二、填空题8.11按传动原理带传动分为__摩擦传动__和__啮合传动____。8.12某普通V带标记为B2000GB11544—1997，则“B〞表示___B型普通V带_____，“2000”表示_基准長度为2000_8.13在传动装置中，带传动一般宜安置在高速级上。8.14V带传动在工作过程中，带内应力有拉应力，离心拉应力弯曲应力。最大应力σmax=σmax=σ1+σc+σb1，发生在带的紧边与小带轮的接触处。8.15带传动的失效形式为带与带轮之间的磨损、打滑和带的疲劳破坏等，其设计准则是在传递规定功率时不打滑，同时具有足够的疲劳强度和一定的使用寿命。8.16带传动的张紧轮一般放在松边的内侧且靠近大轮处。8.17单根V带所能传递的功率P0主要与带的型号，小带轮直径及__带速_______有关。8.18同步带传动只能采用开口传动型式。三、思考与分析题8.19平带传动中，带轮的轮面常制成凸弧面，这是为什么8.20为了提高传动能力，不是将带轮工作面加工粗糙些，增加摩擦系数，而是降低加工外表的粗糙度，为什么8.21带速越高，带的离心力越大，不利于传动。但在多级传动中，常将带传动放在高速级，这是为什么8.22技术革新中采用一现有V带传动，在试运转中发现从动轮丢转太多，有时甚至处于时转时停的不稳定状态，试分析其原因，提出解决方法。8.23在单根普通V带的基本额定功率表中，单根带的额定功率P0值随小带轮转速增大而有所变化，为什么8.24在多根V带传动中，当一根带疲劳断裂时，应若何更换为什么答：以上各题不作解答,老師可根据不同对象的学生,提出适当的要求,让学生自理。四、简答题8.25什么是有效拉力什么是初拉力它们之间有何关系答：初拉力F0当传动带传动时，由于带和带轮接触面间摩擦力的作用，带两边的拉力不再相等。绕入主动轮的一边被拉紧，拉力由F0增大到F1，称为紧边；绕入从动轮的一边被放松，拉力由F0减少为F2，称为松边。F0=(F1+F2)带两边的拉力之差F称为带传动的有效拉力。F=F1－F28.26小带轮包角对带传动有何影响为什么只给出小带轮包角α1的公式答：带与带轮的接触弧面上产生摩擦力，包角大，产生摩擦力也大,。由于大带轮的包角α2大于小带轮的包角α1，则打滑首先在小带轮上发生，所以只需考虑小带轮的包角α1，在计祘公式中只需给出小带轮包角α1。8.27带传动的弹性滑动和打滑是若何产生的它们对传动有何影响是否可以防止答：在一定的初拉力F0作用下，带与带轮接触面间摩擦力的总和有一极限值。当传递的圆周力超过带与带轮接触面间摩擦力总和的极限值时，带与带轮将发生明显的相对滑动，这种现象称为打滑。由于带的弹性变形而产生的带与带轮间的滑动称为弹性滑动。弹性滑动和打滑是两个截然不同的概念。打滑是指过载引起的全面滑动，是可以防止的。而弹性滑动是由拉力差引起的，只要传递圆周力，就必然会发生弹性滑动，所以，弹性滑动是不可防止的。8.28在设计带传动时，为什么要限制小带轮最小基准直径和带的最小、最大速度答：带轮直径小可使传动构造紧凑,但弯曲应力大,会使带的寿命降低,设计时应取小带轮的基准直径大于或等于带轮最小基准直径。带速太高,会使离心力增大,使带与带轮间的摩擦力减小,传动容易打滑,且单位时间内带绕过带轮次数增多,降低传动带的工作寿命。假设带速太低,当传动功率一定时,使传递的园周力增大,带的根数增多,应使带速在5∽25m/s范围内。8.29带传动的整体打滑首先发生在哪个带轮上?为什么?答：带传动的整体打滑首先发生在小带轮上,这是因为大带轮的包角α2大于小带轮的包角α1，小带轮产生摩擦力小。8.30试分析带传动中心距a，预紧力F0及带的根数z的大小对带传动的工作能力的影响。答：带传动的中心距过小，会减小小带轮的包角，使得带能传递的功率下降。中心距过小，在同样的使用寿命条件下，单根带所能传递的功率下降。中心距小的优点是带传动的构造尺寸紧凑。中心距过大优缺点则相反，同时中心距过大时使得带传动的松边抖动过大，传动不平稳。初拉力过小，则带的传动能力过小，其能力没有充分利用。初拉力大，则带的传动能力大，但是，初拉力过大会使带的寿命显著下降。带的根数过少，可能是由于将带的型号选得过大而造成的，这样将使得带传动的构造尺寸偏大。带的根数过多，将会造成带轮过宽，而且各根带的受力不均匀，每根带的能力得不到充分利用。8.31试给出带的应力分布图，注明各种应力名称及最大合成应力的位置。答：和分别为紧边和松边拉应力，为离心拉应力，和分别为小带轮和大带轮处的弯曲应力。最大应力发生在带的紧边开场绕上小带轮处，其值为。题8.31答案图8.32在一样条件下，为什么V带比平带的传动能力大答：V带的截面形状为梯形，两侧面为其工作面。传动时，V带与带轮两侧面接触，在同样压紧力的作用下，V带的摩擦力比平带大，传递功率也较大。8.33提高带传开工作能力的措施主要有哪些答：提高带传开工作能力的措施：1)适当地增大带轮直径〔或提高带速〕；2)适当地增加带长；3)适当增加带的根数〔一般小于10根〕；4)增大包角。8.34带传动为什么必须张紧常用的张紧装置有哪些答：带传开工作一段时间后就会由于塑性变形而松弛，使初拉力减小，传动能力下降，这时必须重新张紧。常用的张紧方式可分为调整中心距方式与张紧轮方式两类。8.35同步带传动的工作原理是什么它有何独特的优点答：工作时,带内环外表上的凸齿与带轮外缘上的齿槽相啮合而进展传动。带的强力层承载后变形小,其周节保持不变,故带与带轮间没有相对滑动,保证了同步传动。同步带主要用有于要求传动比准确的中、小功率传动中,如计算机、录音机、磨床和纺织机械等。五、设计计算与分析题8.36*设计搅拌机的普通V带传动。电动机的额定功率为4kw，转速n1=1440r/min，要求从动轮转速n2=575r/min，工作情况系数kA=1.1。解：見“机械设计根基学习指南与题解〞题8.15。8.37*试设计某车床上电动机和床头箱间的普通V带传动。电动机的功率P=4kw，转速n1=1440r/min，从动轴的转速n2=680r/min，两班制工作，根据机床构造，要求两带轮的中心距在950mm解：見“机械设计根基学习指南与题解〞题8.17。六、构造设计与分析题8.38图中所示为带传动的张紧方案，试指出其不合理之处，并改正。(a)平带传动(b)V带传动题8.38图答：(a)平带传动张紧轮宜装于松边外侧靠近小轮，主要用以增大平带传动包角。(b)V带传动张紧轮不宜装在紧边，应装于松边内侧，使带只受单向弯曲，且靠近大轮，防止小带轮包角减小。8.39图中所示为H型普通V带轮的轮槽构造，试填写有关构造尺寸、尺寸公差及外表粗糙度值。题8.39图答：见题8.39答案图所示。题8.39答案图第9章链传动一．判断与选择题9.1链传动的中心距一般设计成可调节的。正确答案：对9.2水安全装的链传动中,紧边宜放在上面。正确答案：对9.3链传动的平均传动比是常数，而瞬时转动比是变化的。正确答案：对9.4链传动的轴线必须A。A.平行B.相交成一定角度C.成直角穿插9.5链传动作用在轴上的力比带传动小，其主要原因是B。A．链条的离心力B.啮合时无需很大的初拉力C．在传递一样功率时，圆周力小9.6链条的磨损主要发生在C接触面上。A.套筒与销轴B.内、外链板C.内链板9.7链传动中合理的链条长___B_______。。A.应等于奇数倍链节距B.应等于偶数倍链节距C.可以为任意值D.按链轮齿数来决定二．填充题9.8在设计链传动时，为了防止使用过渡链节，链节数应取为偶数。9.9链传动的主要失效形式有链板疲劳破坏,滚子和套筒的冲击疲劳破坏,链条铰链磨损,链条铰链的胶合,静力拉断。9.10在链传动、齿轮传动和带传动组成的多级传动,链传动宜布置在__低速___级。9.11链传动中，限定链传动承载能力的主要因素是链板疲劳破坏。9.12链传动的润滑方式是根据链速和链节距的大小来选定。9.13采用张紧轮张紧链条时，一般张紧轮应设在松边。三．思考与分析题9.14当传递功率较大时，可用单排大节距链条，也可用多排小节距链条，这两者各有何特点各适用于什么场合9.15链传动中，节距p增大则传动能力也增大，所以在设计中应尽量取较大的p值，这种说法对吗为什么9.16两链轮布置在同一垂直平面内时，应采取哪些措施才能保证传动正常工作9.17在题9.17图中，为什么图示的小轮旋转方向较合理〔a〕〔b〕〔c〕题9.17图链传动的张紧答：以上各题不作解答,老師可根据不同对象的学生,提出适当的要求,让学生自理。四．简答题9.18链传动和带传动相比有哪些优缺点答：与带传动相比，链传动无弹性滑动和打滑现象，因而能保持平均传动比准确；链传动不需很大的初拉力，故对轴的压力小；它可以像带传动那样实现中心距较大的传动，而比齿轮传动轻便得多，但不能保持恒定的瞬时传动比；传动中有一定的动载荷和冲击，传动平稳性差；工作时有噪声，适用于低速传动。9.19影响链传动不均匀性的主要参数是什么为什么答：影响链传动不均匀性的主要参数是链节距p、链轮齿数z和链轮的转速n1。由，可知，当链节距p增大，链轮齿数z减少，链轮的转速n1增大时链传动“多边形效应〞越显著，从而造成链传动的运动越不均匀。9.20链传动的合理布置有哪些要求答：一般两轴线应平行布置,中心线处于水平位置。两链轮共面。应使链条紧边在上面,松边在下面。假设中心线倾斜布置,其与水平面的夾角应小于45°,防止中心线垂直布置。9.21链传动的设计准则是什么答：对于一般链速υ>0.6m/s的链传动，其主要失效形式为疲劳破坏，故设计计算通常以疲劳强度为主并综合考虑其他失效形式的影响。计算准则为：传递的功率值〔计算功率值〕小于许用功率值。当链速υ≤0.6m/s时，链传动的主要失效形式为链条的过载拉断，因此应进展静强度计算，校核其静强度安全系数S。五．设计计算与分析题9.22*一型号为16A的滚子链，主动轮齿数z1＝23，转速n1＝960r/min，传动比i＝2.8，中心距a＝800mm，油浴润滑，中等冲击，电动机为原动机。试求该链传所能传递的功率。解：見“机械设计根基学习指南与题解〞题9.12。9.23试设计一链式输送机中的链传动。传递功率P=20KW,主动轮的转速n1=230r/min,传动比i=2.5，电动机驱动，三班制，有中等冲击，按推荐方式润滑。解：1.选择链轮齿数取小链轮齿数=19,大链轮齿数为=2，取。2．确定链节数初定中心距则==114.03取。3．确定链号查表得，，，，采用单排链=1。则==27.37KW查图9.9选取链号为24A,节距P=38.10mm.4．验算链速=在0.6~3m/s之内。5．计算实际中心距=1528.8mm6．确定润滑方式查图9.11知应选滴油润滑。7．计算链轮轴的压力8．链轮设计、张紧、润滑等装置设计〔略〕。第10章齿轮传动一、判断与选择题10.1形成渐开线的圆称为基圆。正确答案：对10.2标准规定的压力角应在分度圆上。正确答案：对10.3对于一个齿轮来说，不存在节圆。正确答案：对10.4标准齿轮在标准安装条件下，其分度圆与节圆应重合。正确答案：对10.5在标准齿轮，标准安装条件下，齿轮传动为无侧隙传动。正确答案：对10.6直齿圆柱齿轮传动，假设a=a´，二齿轮一定是标准齿轮。正确答案：错10.7采用标准的压力角和标准模数的齿轮不一定是标准齿轮。正确答案：对10.8齿轮传动中，齿根弯曲应力的大小与材料无关，但疲劳强度的上下都与材料有关。正确答案：对10.9锥齿轮的标准值取在中部。正确答案：错10.10渐开线齿廓上任意点的法线都切于B。A.分度圆B.基圆C.节圆D.齿根圆10.11用展成法加工标准齿轮，刀具节线与齿轮分度圆A。A.相切B.相割C.相离10.12对于标准渐开线齿廓，在分度圆以外的齿廓其压力角A20o。A.>B.<C.=10.13齿面点蚀多半发生在C。A.齿顶附近B.齿根附近C.节点附近10.14为了提高轮齿齿根弯曲强度应A。A.增大模数B.增加齿数C.增大分度圆直径10.15标准直齿圆柱齿轮传动的弯曲疲劳强度计算中，齿形系数yF只取决于B。A.模数mB.齿数zC.分度圆直径d1D.齿宽系数Ψd10.16一对圆柱齿轮传动，通常把小齿轮的齿宽做得比大齿轮宽一些，其主要原因是D。A.为使传动平稳B.为了提高传动效率C.为了提高齿面接触强度D.为了便于安装，保证接触线长10.17闭式软齿面常见的失效形式为A。A.点蚀B.磨损C.胶合10.18主、从动轮轮面上的接触应力是B。A.σH1>σH2B.σH1=σH2C.σH1<σ10.19一对正确啮合的标准渐开线齿轮做减速传动时，如两轮的材料、热处理及齿面硬度均一样，则齿根弯曲应力为B。A.σF1>σF2B.σF1<σF2C.σF1=σ10.20渐开线齿轮连续传动条件为重合度εA。A.>1B.<1C.>010.21斜齿轮的标准模数取在A内。A.法面B.端面C.任意平面10.22一对直齿锥齿轮两齿轮的齿宽为b1、b2，设计时应取B。A.b1>b2B.b1=b2C.b1<b二、填充题10.23基圆越小，渐开线越弯曲；基圆越大，渐开线越趋平直，基圆内不能_产生渐开线。10.24在节点啮合时，其啮合点上的相对滑动速度为零。10.25渐开线齿廓的啮合特点为正压力作用线，公法线，公切线，啮合线四线合一10.26渐开线上各点的压力角不相等，越远离基圆压力角越大，基圆上压力角等于0°。10.27渐开线上任一点的法线必定与基园相切。10.28模数一样而齿数不同的两个标准齿轮，其分度圆齿厚不变。10.29当安装一对渐开线直齿圆柱齿轮时，假设使两轮的中心距稍许增大，则其传动比将不变。10.30切削渐开线齿轮的方法有仿形法和展成法两类。10.31直齿圆柱齿轮不产生根切的最小齿数为17。10.32闭式传动中，软齿面齿轮易发生奌蝕失效形式。10.33闭式传动中，硬齿面齿轮易发生断齿失效形式。10.34材料为20Cr钢的硬齿面齿轮，适宜的热处理方法为渗碳淬火。10.35齿轮齿面接触疲劳强度计算是以节奌为计算点，计算理论依据为赫茨公式。10.36齿根弯曲疲劳强度计算，其计算点为齿顶。10.37齿轮的齿面接触强度与模数单独一项的大小无关，但与m与z的乘积有关。10.38在进展轮齿齿根弯曲强度计算时，其不安全截面用30°切线法来确定。10.39齿形系数与z有关，而与m无关。10.40一对外啮合斜齿轮传动的正确啮合条件为mn1=mn2=mn；αn1=αn2=αn；β1=-β2。10.41锥齿轮的标准值应取在大端处，受力分析时以中部背锥的齿形来进展分析。10.42为保证锥齿轮传动的良好啮合，在安装调试时应保证锥顶重合。10.43设计齿轮传动时，z1、z2常取互为素数。10.44对于软齿面组合的齿轮传动，其小齿轮的硬度应比大齿轮的硬度高。10.45圆柱、圆锥齿轮联合使用时，在高速级应按置锥齿轮。三、思考与分析题10.46现有一个不知具体几何尺寸的齿轮，试问若何确定它的几何尺寸10.47分度圆与节圆，压力角与啮合角各有什么不同在什么条件下分度圆与节圆相重合，压力角与啮合角相等10.48在技术改造中拟使用两个现成的标准直齿圆柱齿轮。已测得齿数z1=z2，z2=98，小齿轮齿顶圆直径da1=240mm，大齿轮的齿全高h=22.510.49现有4个标准齿轮：m1=4mm，z1=25；m2=4，z2=50；m3=3mm，z3=60；m4=2.5，z4=40。试问：〔1〕哪两个齿轮的渐开线形状一样〔2〕哪两个齿轮能正确啮合〔10.50某机器中的一对外啮合标准圆柱直齿轮，小齿轮轮齿严重磨损，拟报废，大齿轮轮齿磨损较轻，拟修复，试问采用什么方法可使传动恢复使用10.51齿轮的5种失效形式能否同时出现10.52为修配一对齿轮查阅了原设计资料，知大小齿轮均采用45钢正火处理。试指出设计的不妥之处和轮齿的失效形式，并提出改进的措施。10.53试分析以下两种情况下，题10.53图所示的齿轮2所受圆周力，径向力的方向。1〕齿轮1为主动轮；2〕齿轮2为主动轮。题10.53图题10.56图10.54模数大，齿根弯曲强度也大，又因一对齿轮传动的m必须相等，故一对齿轮的齿根弯曲强度也应一样，对吗10.55为保证锥齿轮传动能良好啮合，安装调试时应注意什么问题10.56题10.56所示的传动简图中，采用斜齿圆柱齿轮，直齿锥齿轮传动，现要求使齿轮2和齿轮3上的轴向力方向相反，试确定齿轮3的轮齿旋向。10.57润滑条件良好对防止齿轮破坏形式的出现有何作用答：以上各题不作解答,老師可根据不同对象的学生,提出适当的要求,让学生自理。四、简答题10.58渐开线有哪些基本性质答：渐开线具有如下性质：1.发生线在基圆上滚过的长度等于基圆上被滚过的弧长；2.因为发生线在基圆上作纯滚动，所以它与基圆的切点N就是渐开线上K点的瞬时速度中心，发生线NK就是渐开线在K点的法线，同时它也是基圆在N点的切线；3.切点N是渐开线上K点的曲率中心，NK是渐开线上K点的曲率半径。4.渐开线的形状取决于基圆的大小。5.基圆内无渐开线。10.59渐开线齿廓的啮合特点有哪些答：啮合特性如下所述：1.四线合一2.中心距可分性3.啮合角不变4.齿面的滑动10.60齿条和齿轮相比，有哪些不同点答：有以下不同点：1.由于齿条的齿廓为直线,所以齿廓上各奌的法线互相平行,且在传动时齿条平动,齿廓上各点的速度的方向都一样。因此,齿条齿廓上各奌的压力角都相等,其大小为标准值,即α=20o。2..由于齿条的各同侧齿廓都是平行的。所以在与分度园相平行的任一直线上的齿距都相等,但齿厚与齿槽宽只有在分度线上相等,在与分度线相平行的其它各直线上的齿厚与齿槽宽均不相等。10.61何谓法向齿距和基圆齿距它们之间有何关系答：法向齿距是渐开线齿廓上仼意一点的法线上度量的相邻两齿同侧齿廓之间的直线长度,而基圆齿距是在基圆上度量的相邻两齿同侧齿廓之间的弧长。法向齿距和基圆齿距的长度相等,即。10.62渐开线齿廓上各点的压力角是否相等何处的压力角是标准值答：渐开线齿廓上各点的压力角值不相等,可得出向径rK越大，压力角αK也越大。分度园上的压力角是标准值,α=20o。10.63什么是重合度重合度的大小与模数有没有关系答：重合度是实际啮合线长度与基圆齿距之比值,它说明同时参与啮合的轮齿的对数。齿的载荷小，载荷变动量也小，传动平稳。因此是衡量齿轮传动质量的指标之一。重合度的大小模数无关。10.64保证渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合及连续传动的条件是什么?答：两轮的正确啮合条件为齿轮连续传动的条件为10.65渐开线齿条，其齿廓上各点的压力角是否相等答：由于齿条的齿廓为直线,所以齿廓上各奌的法线互相平行,且在传动时齿条平动,齿廓上各点的速度的方向都一样。因此,齿条齿廓上各奌的压力角都相等,其大小为标准值,即α=20o。10.66何谓根切现象产生根切的原因是什么根切现象有什么危害答：用展成法加工齿轮时，假设刀具的齿顶线〔或齿顶圆〕超过理论啮合线极限点N时，被加工齿轮齿根附近的渐开线齿廓将被切去一局部，这种现象称为根切。轮齿的根切大大削弱了轮齿的弯曲强度，降低齿轮传动的平稳性和重合度，因此应力求防止。10.67变位齿轮有哪些特点答：变位齿轮的模数、压力角、齿数以及分度圆、基圆均与标准齿轮一样，所以两者的齿廓曲线是一样的渐开线，只是截取了不同的部位，但变位齿轮的齿厚、齿顶圆、齿根圆等都发生了变化。10.68齿轮传动的失效形式有哪几种采取什么措施可以减缓失效的发生答：齿轮传动的失效形式有5种：轮齿折断、齿面点蚀、齿面磨损、齿面胶合、齿面塑性变形。为减缓失效发生,综合考虑,可提高齿面硬度,保持芯部的韌性,降低齿面的粗糙度,增大润滑油的粘度等。10.69齿轮强度设计准则是什么答：根据齿轮传动的工作条件(开式、闭式)以及齿轮对材料(软齿面、硬齿面)、失效形式不同来确定。对于闭式软齿面齿轮传动，齿面点蚀是主要的失效形式，应先按齿面接触疲劳强度进展设计计算，确定齿轮的主要参数和尺寸，然后再按弯曲疲劳强度校核齿根的弯曲强度。闭式硬齿面齿轮传动常因齿根折断而失效，故通常先按齿根弯曲疲劳强度进展设计计算，确定齿轮的模数和其他尺寸，然后再按接触疲劳强度校核齿面的接触强度。对于开式齿轮传动中的齿轮，齿面磨损为其主要失效形式，故通常按照齿根弯曲疲劳强度进展设计计算，确定齿轮的模数，考虑磨损因素，再将模数增大10%~20%，而无需校核接触强度。10.70常用齿轮材料有哪些答：常用齿轮材料有：锻钢应用最多,锻钢有碳钢以及合金钢,其次是铸钢,铸钢有碳素铸钢以及合金铸钢,还有铸铁以及非金属。10.71确定齿面硬度时，应使HBS1>HBS2，为什么答：其目的为使小齿轮和大齿轮的寿命接近相等,减少胶合的不安全,但应该注意硬度高的齿面,其粗糙度应取小些。否则,小齿轮相当一把刀具把大齿轮齿面擦伤10.72齿面接触强度与哪些参数有关假设齿面接触疲劳强度不够时，采用什么措施提高齿面接触疲劳强度答：齿面接触疲劳强度与齿轮参数即模数和齿数的乘积有关。假设接触疲劳强度不够时,可采取措施提高齿面接触疲劳强度：增大d可减少接触应力或增大齿宽b或改变材料,改変热处理方法以增加硬度,增大许用接触应力值。10.73齿根弯曲疲劳强度与哪些参数有关假设弯曲强度不够时采取什么措施提高齿根弯曲疲劳强度答：齿根弯曲疲劳强度与齿轮模数大小有关。假设弯曲强度不够时,可增大模数,增大齿宽b或改变材料,改変热处理方法,提高齿根许用弯曲应力值。10.74斜齿轮的轴向分力是若何确定的答：斜齿轮的轴向分力是与齿轮的转向,轮齿的螺旋线方向有关。轴向力的方向可根据左右手法则判定，即右旋斜齿轮用右手、左旋斜齿轮用左手判定，弯曲的四指表示齿轮的转向，拇指的指向即为轴向力的方向。作用于从动轮上的力可根据作用与反作用原理来判定。10.75何谓斜齿圆柱齿轮的当量齿轮当量齿数若何确定答：以ρ为分度圆半径，以斜齿轮法面模数mn为模数，取压力角αn为标准压力角,作一直齿圆柱齿轮，则其齿形近似于斜齿轮的法面齿形。该直齿轮称为斜齿圆柱齿轮的当量齿轮，其齿数称为斜齿圆柱齿轮的当量齿数，用zv表示。10.76锥齿轮的轴向分力是若何确定的答：作用在主动轮上的法向力Fn可分解成三个互相垂直的分力，即圆周力Ft1、径向力Fr1以及轴向力Fa1。两齿轮的轴向力方向都是沿着各自的轴线方向并指向轮齿的大端。10.77何谓锥齿轮的背锥受力分析时应在何处背锥上进展答：题10.77a答案图所示，△OAB为锥齿轮的分度圆锥，过分度圆锥上的点A作球面的切线AO1与分度圆锥的轴线交于O1点。以OO1为轴，O1A为母线作一圆锥体，它的轴截面为△AO1题10.77b答案图所示，将作用在主动轮上的法向力简化为集中载荷Fn，并近似地认为Fn作用在位于齿宽b中间位置的节点P上，即作用在分度圆锥的平均直径dm1处。题10.77答案图10.78不等顶隙和等顶隙收缩齿直齿锥齿轮传动有何区别后者有何优点答：直齿锥齿轮传动的齿形由大端至小端逐渐收缩,它的收缩形式有两种：1.不等顶隙收缩齿轮齿的顶隙由大端至小端逐渐收缩,沿齿宽各处的顶隙是不等的,两轮齿相啮合时,所有锥顶均在一点；2.等顶隙收缩齿轮齿的顶隙沿齿宽各处均相等,当两轮轮齿相啮合时,两轮的锥顶不在同一点。这种齿形具有便于儲存润滑油,齿根园角较大,切齿时刀具磨钝速度较慢等优点,从而延長刀具的使用寿命,现已获得广泛应用。10.79在闭式传动中，为什么设计齿轮时，总是设法使模数减小，齿数增加答：对于闭式软齿面齿轮传动，在校核齿根弯曲疲劳强度时,,裕度很大。从等强度角度考虑,这两种强度裕度最好相近些,故在现场设计中,一般总是在同一d下,將m,z值作一调整,即增加z,减小m,保持m,z的乘积不变。这样一方面可使切制的加工量减少,另一方面会导致轮齿的弯曲强度降低,减少齿根弯曲疲劳强度的裕度。对于硬齿面的情况就不同了。五、设计计算与分析题10.80一对标准安装的渐开线直齿圆柱齿轮外啮合传动，：a=100mm，z1=20，z2=30，=20o，da1=88mm〔1〕试计算以下几何尺寸：1〕齿轮的模数m；2〕两轮的分度圆直径d1，d2；3〕两轮的齿根圆直径df1，df2；4〕两轮的基圆直径db1，db2；5)顶隙c。〔2〕假设安装中心距增至a`=102mm1〕上述各值有无变化，如有，应为多少2〕两轮节圆半径r1`、r2`和啮合角`为多少解：〔1〕试计算以下几何尺寸：1〕齿轮的模数m；m=42〕两轮的分度圆直径d1，d2；d=mzd1=80d2=120z3〕两轮的齿根圆直径df1，df2；df=d2hf=m〔z2h*a2c*〕,hf=1.25m=5df1=70df2=1104〕两轮的基圆直径db1，db2；db=dcosαdb1=75.18db2=112.765)顶隙c。c=c*m=0.25c=1〔2〕假设安装中心距增至a`=102mm1〕只有顶隙c发生了变化,c=1+2=3。2〕两轮节圆半径r1`、r2`和啮合角`aa+2=102acosα′=acosαcosα′=acosα/acos20°=0.921啮合角α′=22.98°d′=dcosα/cosα′节圆半径r1`=40.81r2`=61.2110.81*题10.81图所示为二级斜齿圆柱齿轮减速器，1〕主动轮1的螺旋角及旋向，为了使装有齿轮2和齿轮3的中间轴的轴向力较小，试确定齿轮2、3、4轮齿螺旋角的旋向和各轮产生轴向力的方向。2〕mn2=3mm，z2=51，2=15o，z3=26，mn3=4mm，试求3为多少度时，才能使中间轴上两齿轮产生的轴向力相互抵消〔提示：Fa=Fttan3〕在各齿轮别离体的啮合点处标出齿轮的轴向力Fa，径向力Fr和圆周力Ft的方向〔圆周力Ft的方向用符号q或表示〕题10.81图解：見“机械设计根基学习指南与题解〞题10.39。10.82*设计一单级直齿圆柱齿轮减速器，传递的功率为4kw，小齿轮转速n1=1450r/min，传动比i=3.5，载荷平稳，使用寿命为5年，两班制〔每年为250天计算〕。解：見“机械设计根基学习指南与题解〞题10.37。10.83*一对标准直齿锥齿轮传动，齿数z1=22，z2=66，大端模数m=5，分度圆压力角α=20o，轴夹角Σ=90o。试求两个锥齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、齿顶圆锥角、齿根圆锥角、锥距及当量齿数。解：見“机械设计根基学习指南与题解〞题10.40。六、构造设计与分析题10.84一标准斜齿圆柱齿轮的局部构造如题10.84图所示。法面模数mn=5mm，齿数z=52，螺旋角β=13o10´25"，精度等级为8-7-7HKGB/T10095-2008题10.84图解：题10.84答案图第11章蜗杆传动一．判断与选择题11.1在中间平面内，蜗杆传动可视为齿轮与齿条的啮合。正确答案：对11.2蜗杆的端面模数和蜗轮的端面模数相等，且为标准值。正确答案：错11.3阿基米德蜗杆的法向模数，应符合标准值。正确答案：错11.4蜗杆的旋向和蜗轮的旋向必须相反。正确答案：错11.5阿基米德蜗杆的轴向剖面内的齿形为B。A.渐开线B.直线形C.曲线11.6蜗轮常用材料为A。A.青铜B.碳钢C.铸钢11.7在蜗杆传动中，通常A为主动件。A.蜗杆B.蜗轮C.蜗杆或蜗轮都可以11.8闭式蜗杆传动的主要失效形式为A。A.疲劳点蚀和胶合B.疲劳折断C.磨损与折断11.9蜗杆传动的当量摩擦系数fV随齿面相对滑动速度的增大而C。A.增大B.不变C.减小二．填充题11.10在蜗杆传动中，蜗杆头数越少，则传动效率越低，自锁性越好。一般蜗杆头数常取1,2,。11.11对滑动速度vs＞4m/s的重要蜗杆传动，蜗杆的材料可选用合金钢进展淬火处理；蜗轮的材料可选用青铜。11.12对闭式蜗杆传动进展强度计算后，还要进展热平衡计算，是为了防止发生胶合失效形式。11.13蜗杆传动的正确啮合条件为蜗轮的端面模数等于蜗杆的轴面模数，蜗轮的端面压力角等于蜗杆的轴面压力角，λ=β2，蜗杆与蜗轮的螺旋线方向一样__。11.14蜗轮的旋转方向，不仅与蜗杆转动的方向有关，而且还与蜗杆的螺线旋向有关。三．思考与分析题11.15在现场，常常用齿轮滚刀来加工蜗轮，这样行吗为什么11.16需给一台蜗杆减速器内更换一个蜗轮，现应若何测定该蜗杆传动的模数m若何确定蜗杆的分度圆直径d111.17为什么锡青铜的许用接触应力[σH]与滑动速度vs无关，而铝铁青铜及铸铁的[σH]与vs有关，而且vs越大，[σH]值越小。11.18指出以下公式的错误，并加以改正：1〕a＝ｍ〔ｚ１＋ｚ２〕/22)FＴ２＝2T２／ｄ２＝2iＴ１／ｄ２＝2Ｔ１/ｄ１＝Ｆｔ２答：以上各题不作解答,老師可根据不同对象的学生,提出适当的要求,让学生自理。四．简答题11.19蜗杆传动的特点及使用条件是什么答：特点：构造紧凑、传动比大、传动平稳、噪声小；可实现自锁,但效率较低；蜗轮一般多用青铜制造，因此造价较高。使用条件：一般传动功率不适宜超过100KW,传动比小于80,最大为100,其园周速度一般小于10m/s,最大为15m/s。11.20与齿轮传动相比，蜗杆传动的失效形式有何特点为什么答：与齿轮传动相比，蜗杆传动的失效形式主要发生在蜗轮上,与齿轮传动的失效形式类似,有胶合、磨损、疲劳点蚀、轮齿折断等。但是,蜗轮最容易发生的失效形式是胶合、磨损。比齿轮传动严重得多。在闭式传动中,假设润滑不良,散热条件差时,极易发生胶合,这是由于蜗轮和蜗杆齿廓间有较大的相对滑动速度。当散热条件不好时,摩擦产生的热量不能及时散发,易使蜗轮发生胶合。在开式传动及润滑油不清洁的闭式传动中,散热条件差,由于轮齿间有较大的相对滑动速度,蜗轮磨损速度很快。所以,轮齿外表产生胶合、磨损、疲劳点蚀是蜗杆传动的主要失效形式。11.21试述蜗杆直径系数的意义，为何要引入蜗杆的直径系数q答：因为加工蜗轮的滚刀的分度园直径应和与其相啮合的蜗杆的分度圆直径d1一样,但是,d1不仅与模数m有关，而且与z1和λ有关。即同一模数的蜗杆，由于z1、λ的不同，d1随之变化，致使滚刀数目较多，很不经济。为了减少滚刀的数量，有利于标准化，GB/T10085—88规定，对应于每一个模数m，规定了一至四种蜗杆分度圆直径d1并已标准化。现令称为蜗杆直径系数〔q值为导出量，不一定是整数〕。11.22蜗杆传动的设计准则是什么答：对于闭式蜗杆传动，通常按齿面接触疲劳强度来设计，并校核齿根弯曲疲劳强度,并进展热平衡计祘。如果载荷平稳、无冲击，可以只按齿面接触疲劳强度设计，不必校核齿根弯曲疲劳强度。对于开式传动，或传动时载荷变动较大，或蜗轮齿数z2大于90时，通常只需按齿根弯曲疲劳强度进展设计。11.23蜗杆传动与圆柱齿轮联合使用时，哪一种传动应放在高速级上，为什么答：联合使用齿轮、蜗杆传动时，有齿轮传动在高速级和蜗杆传动在高速级两种布置形式。前者构造紧凑，后者传动效率较高。11.24何谓蜗杆传动的中间平面中间平面上的参数在蜗杆传动中有何重要意义?答：通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面称为中间平面。在中间平面上，蜗轮与蜗杆的啮合相当于渐开线齿轮与齿条的啮合。因此，设计蜗杆传动时，其参数和尺寸均在中间平面内确定，并沿用渐开线圆柱齿轮传动的计算公式。11.25题11.25图所示蜗杆传动均以蜗杆为主动件。试在图上标出蜗杆及蜗轮的转向，蜗轮齿的螺旋线方向，蜗杆、蜗轮所受各分力的方向。题11.25图解：题11.25答案图五．设计计算与分析题11.26如题11.26图所示的手动绞车的蜗杆传动，蜗杆传动的有关参数为：m=8mm，q＝8，ｚ１＝１，ｚ２＝40，卷筒直径D2＝200mm。假设起重量Q＝10000N，人手作用于手柄的推力F＝200N〔方向切于手柄L〕，蜗杆蜗轮间的传动效率为0.7，试确定手柄长度L。解：1.蜗杆上作用的扭矩为T1=FL=200LN·mm2.蜗轮上作用的扭矩为可提升重担为Q题11.26图3.T2与T1的关系式为T2=T1iη=200L×400×0.7=5600LN·mmT2=Q×100=1000000N·mmL=178.6mm11.27*设计运输机的闭式蜗杆传动。电动机的功率P＝3kW,转速n＝960r/min蜗杆的传动比i＝21，工作载荷平稳，单向连续运转，每天工作8h，要求使用寿命为5年。解：見“机械设计根基学习指南与题解〞题11.13。11.28蜗杆的螺旋线方向和旋转方向，如题11.28图所示。〔1〕判断蜗轮转向；〔2〕标出节点处作用于蜗杆和蜗轮上的三个分力的方向；〔3〕如图a〕所示，蜗杆为主动，它传递的力矩T1＝20000N·mm，m＝4mm，ｄ１＝40mm，α＝20°，z1＝2，i＝23，蜗杆传动的效率η＝0.75。试求节点处三个作用力的大小。〔a〕〔b〕题11.28图解：题11.28答案图圆周力Ft1=2T1/d1=2×20000/40=1000NFt2=2T2/d2=2T1iη/mｚ２=3750N轴向