机械基础 习题答案

1-1机械的含义机械是机器和机构的总称，是用来传递运动和力、变换能量或完成有用机械功的装置。机器与机构的区别机构：只用来传递或变换运动、力，不实现能量转换或完成有用的机械功。机器：由一个或多个机构组合而成，能实现能量转换或者完成有用机械功。简单记：机构重在运动传递；机器重在做功/能量转换。判断哪些是机构机械式手表→机构铣床、发电机、洗衣机、汽车→机器1-2零件：机械制造的最小单元，不可再拆分的单个制造体（单独加工出来）。构件：运动的最小单元，是由一个或多个零件刚性连接在一起、彼此之间没有相对运动的组合体。区别零件是制造单元；构件是运动单元。例：螺栓是零件；连杆（连杆体+螺栓+螺母固连在一起）是一个构件。1-3通用零件：各类机器中广泛使用、具有统一标准的零件。举例：螺栓、齿轮、轴承。专用零件：只在特定类型机器中使用，不通用。举例：汽轮机叶片、内燃机曲轴、缝纫机摆梭。1-4缝纫机通用零件：螺钉、螺母、弹簧、轴承专用零件：摆梭、挑线杆、送布牙1-5完整机器一般由动力部分、传动部分、执行部分、控制部分四个基本部分组成（有些机器还有辅助部分）动力部分（原动机）：提供动力，把其他形式能量转变为机械能。例：电动机、内燃机。传动部分：传递运动和动力，改变转速、转矩、运动形式。例：齿轮传动、带传动。执行部分（工作部分）：直接完成预定工作任务。例：车床的主轴、起重机吊钩。控制部分：控制机器启停、换向、调速等，保证机器按要求工作。例：按钮、离合器、变频器。举例：普通车床动力部分：电动机；传动部分：齿轮箱、带传动；执行部分：主轴与刀架；控制部分：手柄、开关。2-1说明下列牌号属于哪类钢，并说明其符号及数字含义。Q235—A65MnT8T12A4508FZG270—50020CrMnTi【答】Q235-A：普通碳素结构钢，Q—屈服强度，235—σs≥235MPa，A—质量等级；65Mn：优质碳素结构钢，65—wC≈0.65%，Mn—含锰量较高（淬透性好、耐磨）；T8：碳素工具钢，T—工具钢，8—wC≈0.8%；T12A：碳素工具钢，12—wC≈1.2%，A—高级优质；45：优质碳素结构钢，45—wC≈0.45%；08F：优质碳素结构钢，08—wC≈0.08%，F—沸腾钢；ZG270-500：铸造碳钢，ZG—铸钢，270—σs≥270MPa，500—σb≥500MPa；20CrMnTi：合金结构钢（渗碳钢），20—wC≈0.20%，Cr、Mn、Ti为合金元素。2-2简答题低碳钢；中碳钢高碳钢普通质量高级优质钢【答】10—冷轧钢件、深冲压件；Q235—螺栓、铆件；65Mn—弹簧；45—主轴、齿轮；T8—锤子、木工工具；T10—钻头、锉刀；T12—冲模、手工锯条、卡尺。3-1根据下面简易吊车示意图回答相关问题。1、力的科学概念________。这种作用使受力物体的和发生改变。【答】力是物体之间的相互作用；这种作用使受力物体的形状（产生变形）和运动状态发生改变。该示意图中的物体视为刚体，刚体是指________和________都始终保持不变的物体，其特征是刚体内任意两点的距离。【答】刚体是受力后形状和大小都始终保持不变的物体；其特征是刚体内任意两点间的距离保持不变。3、力对物体的作用效果取决于力的三要素：、和。【答】大小、方向、作用点。4、常见的约束类型有、、和【答】柔体（柔性）约束、光滑接触面约束、铰链约束（固定铰链、活动铰链）、固定端约束。3-2根据下图--塔式起重机，机架重P1＝700KN，作用线通过塔架的中心。最大起重量P２＝200KN，最大悬臂长为12m，轨道AB的间距为4ｍ。平衡重P３到机身中心线距离为6ｍ。(1)保证起重机在满载和空载时都不致翻到，平衡重P３应为多少？【答】(1)空载时不致后翻（绕前轨取矩）：P3×(6−2)≤P1×2→P3≤350kN；满载时不致前翻（绕后轨取矩）：P3×(6+2)+P1×2≥P2×(12−2)→8P3+1400≥2000→P3≥75kN。所以平衡重应满足：75kN≤P3≤350kN。(2)当平衡重P３＝180KN时，求满载时轨道A，B的约束力？【答】(2)P3=180kN时：ΣFy→NA+NB=P1+P2+P3=700+200+180=1080kN；对A轨取矩：NB×4=P1×2+P2×14−P3×4=1400+2800−720=3480→NB=870kN；故NA=1080−870=210kN。即A轨约束力210kN，B轨约束力870kN。4-1看图回答下列问题：（a）（b）（c）（d）当外力以不同的方式作用于杆件上时，杆件将发生不同形式变形，在工程实际当中，杆件的基本变形有4种：（a）；（b）；（c）；（d）。其他的变形都可以看成是基本变形的组合。【答】(a)拉伸（压缩）；(b)剪切；(c)扭转；(d)弯曲。4-2根据名称和对应字母连线，完成公式填写。σ＝纵向变形σ＝Δｌ＝纵向线应变Δｌ＝横向变形ΔｌΔｂ＝横向线应变Δｂ＝ε＝泊松比ε＝材料的弹性模Δｂ【答】纵向变形—Δl；纵向线应变—ε；横向变形—Δb；横向线应变—ε′；泊松比—μ；弹性模量—E。请写出胡克定律？【答】胡克定律：Δl=Fl/(EA)，即σ=Eε（E为弹性模量，EA为抗拉刚度）。4-3起重吊钩如图所示，吊钩螺栓螺纹内径d=55mm，外径D=63.5mm。材料的许用应力［σ］=80MPa，载荷F=170kN，试校核吊钩螺纹部分的强度。【答】危险截面面积A=πd1²/4=π×55²/4≈2376mm²；工作应力σ=F/A=170×10³/2376≈71.6MPa<[σ]=80MPa，故吊钩螺纹部分强度足够（安全）。4-4如图所示齿轮与轴通过B型普通平键联接。已知轴径d=70mm，键的尺寸为b×h×ｌ=20mm×12mm×100mm，传递转矩T=2kN·m，材料许用应力［σbs］=100MPa，［τ］=60MPa,试校核此键联接。【答】工作长度l0=l−b=100−20=80mm；圆周力F=2T/d=2×2×10⁶/70≈57.1kN；剪切：τ=F/(b·l0)=57100/(20×80)≈35.7MPa<[τ]=60MPa，满足；挤压：σp=F/((h/2)·l0)=57100/(6×80)≈119MPa>[σbs]=100MPa，不满足。结论：剪切强度合格、挤压强度不足；应加长键（l0≥95mm，即l≥115mm）或改用双键/花键。4-5应用：某机器传动轴由45号钢制成，已知材料的［τ］=60MPa，轴传递的功率P=16kW，转速n=100r/min，试确定其直径。【答】T=9550P/n=9550×16/100=1528N·m；由τ=T/Wp≤[τ]，Wp=πd³/16得d≥∛(16T/(π[τ]))=∛(16×1528×10³/(π×60))≈50.6mm，取标准直径d=52mm（或55mm）。4-6强度条件为：梁的最大弯曲正应力小于或等于材料的许用应力,即。【答】σmax=Mmax/W≤[σ]。如图下所示，一矩形截面悬臂梁长ｌ=4m，材料的许用应力［σ］=150MPa，求此悬臂梁的许可载荷。【答】悬臂梁Mmax=Fl，矩形截面W=bh²/6，故F≤[σ]·bh²/(6l)=150×b×h²/(6×4000)=bh²/16000N（b、h以mm计）。题目未给出截面尺寸，代入选定的b、h即可得许可载荷。5-1填空1.运动副是指。【答】两构件直接接触并能产生一定相对运动的联接。2.根据运动副的概念，你能举出生活中你见到的运动副的实例吗？至少说出3个。【答】例如：门轴（转动副）、抽屉与导轨（移动副）、齿轮啮合（高副）。。平面运动副按接触形式不同可分为和。【答】低副、高副。平面低副按其相对运动形式可分为和。【答】转动副、移动副。平面高副常见的有、和。【答】齿轮副、凸轮副、球（滚子）与平面接触副。5.根据上题给出的答案，请回答下列属于哪一种运动副？【答】判断依据：面接触为低副（转动副、移动副），点、线接触为高副（齿轮副、凸轮副）。按图中接触形式对照填写即可（图序对应的具体名称需按图逐一对号）。（）（）（）（）（）6.平面机构是由、和三部分组成，其中是固定不动的构件，是按照给定的运动规律相对于固定构件运动的构件，是其余活动构件。【答】机架、原动件、从动件；机架固定不动；原动件按给定运动规律运动；从动件为其余活动构件。7.看下面的几幅图，你能分辨出来这些符号代表的是哪种运动副吗？请回答。（字母间用顿号隔开）下面属于高副的是，其中属于齿轮副的是，属于凸轮副的是；属于低副的是，其中属于移动副的是，属于转动副的是。【答】高副：点、线接触的——齿轮副、凸轮副；低副：面接触的——转动副、移动副。按字母填写时：画出点/线接触的（齿轮、凸轮）归高副，画转动/移动的归低副。(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)(i)(j)(k)(l)5-2特殊情况下平面机构自由度的计算1.下图1中件2、3、5的位置属于铰链连接，在此处形成了________副（填写转动或移动），属于________副（填写低或高），这种情况称为，在计算自由度时该处的PL的值取为_____。根据自由度计算公式____________________________，计算该机构的自由度为________。【答】复合铰链；转动副；低副；复合铰链；PL取m−1（m为汇交于该处的构件数）；【答】F=3n−2PL−PH。具体数值需按图数出n、PL、PH代入（复合铰链处m个构件按m−1个转动副计）。图1图2图3图42.图2中的机构属于________机构，为了减小摩擦它将该机构中的________摩擦通过施加滚轮后变成了________摩擦，这种情况称为________自由度，计算时应该将________和________________视为一体，视做一个构件，如图3所示。根据自由度计算公式____________________________，计算该机构的自由度为________。【答】滚子（凸轮）机构；滑动摩擦；滚动摩擦；局部自由度；滚子与从动件（销轴）视为一体；F=3n−2PL−PH。3.运动不起独立限制作用的约束称为________，它是不影响机构运动传递的重复约束。图4中______与______之一（填写1、2或3）为虚约束，计算时应去掉。因此根据自由度计算公式________________________________，计算该机构的自由度为________。【答】虚约束；图4中2与3之一为虚约束；去掉后按F=3n−2PL−PH计算。4.图5中的虚约束属于________________________________，在计算时应将引入的虚约束________。根据自由度计算公式________________________________，计算该机构的自由度为________。【答】重复（对称）约束；计算时应将引入虚约束的构件及其运动副去掉；F=3n−2PL−PH。图5图65.根据下图计算大筛机构的自由度，判断它是否有确定运动并做相关填空。（1）图6在计算机构自由度时存在的特殊情况有_____种，它们分别是___________、___________、____________。（2）该机构中活动构件数有___个，低副数有___个，高副数有___个，根据自由度计算公式______________________，得出该机构的自由度为____，该机构中原动件有____个，它与该机构的自由度_____________（填写相等或不相等），故该机构______（填写有或没有）确定的运动。【答】n、PL、PH按图数出后代入F=3n−2PL−PH；原动件数等于自由度则有确定运动，否则没有。6-1请通过计算，判断以下机构的类型结论：最长杆与最短杆之和为150结论：最长杆与最短杆之和为150，另外两杆之和为140，故此机构为双摇杆机构。结论：最长杆与最短杆之和为170，另外两杆之和为180，且最短杆为连杆架，故此机构为双曲柄摇杆机构。结论：最长杆与最短杆之和为170，另外两杆之和为170，且最短杆为机架，故此机构双曲柄机构。6-2观察平面机构简图，分析平面四杆机构的特点。观察平面机构简图，分析平面四杆机构的特点。构件间的运动副均为观察平面机构简图，分析平面四杆机构的特点。构件间的运动副均为低副，是面接触接触（点、线、面），因此能（能或不能）承受冲击力，不易磨损（容易或不易）。运动副结构简单，容易加工（容易或不易）。运动副累积误差大，传动效率低（高或低）。惯性力难以平衡，适用于低速（高速或低速）。运动规律多样化，不能精确实现复杂的运动规律（能或不能）。123ABC47-1凸轮机构的类型繁多，根据下列各凸轮的简图所示，写出其对应的名称。按凸轮的形状分圆柱凸轮移动凸轮盘形凸轮圆柱凸轮移动凸轮盘形凸轮按从动件的形式分滚子从动件平底从动件尖顶从动件滚子从动件平底从动件尖顶从动件按凸轮与从动件维持高副接触方式分形封闭凸轮机构力封闭凸轮机构形封闭凸轮机构力封闭凸轮机构8-1右图为棘轮机构的简图，试说明其工作原理，并写出它的组成部分：1、摇杆（主动摆杆）2、驱动棘爪3、棘轮（从动件4、止回棘爪（制动棘爪）5、机架工作原理：主动摇杆往复摆动，带动驱动棘爪推动棘轮单向转过一定角度；止回棘爪用来阻止棘轮反向回转，实现单向间歇转动。8-2左图为槽轮机构的简图，试说明其工作原理，并写出它的组成部分：1、主动件：带圆销的拨盘2、从动件：槽轮工作原理：主动拨盘连续匀速回转；圆销进入槽轮径向槽时，带动槽轮转动；圆销转出槽之后，槽轮被锁止弧锁住保持静止，从而让槽轮获得间歇转动。9-1请问枪、炮膛的膛线采用何种曲线，可以保证子弹或炮弹在射出后飞行的稳定性?答：螺旋线（圆柱螺旋线）。膛线是螺旋线，使弹丸高速自转，依靠陀螺效应保持飞行稳定。9-2螺纹的主要参数有哪些?螺距与导程有什么不同?螺距：相邻两牙在中径线上对应两点的轴向距离，记为P。导程：同一条螺旋线上相邻两牙在中径线上对应两点的轴向距离，记为P_h。关系：{P_h=nP}（n是螺纹线数）；单线螺纹导程=螺距，多线螺纹导程大于螺距。9-3简述滚动螺旋机构的主要特点及其应用。特点：1.

摩擦为滚动摩擦，传动效率高（90%以上）；2.

摩擦阻力小，低速无爬行，传动精度高；3.

磨损小，寿命长；4.

不自锁，具有可逆性；5.

结构复杂，制造精度要求高，抗冲击能力差。应用：数控机床、精密仪器、自动化设备、汽车转向机构等高精度、高效率传动场合。9-4请分析图9-18所示的绘图用圆规的结构及组成，回答为什么调节螺杆中部的操作钮，可实现圆规两脚对称地张开或收拢。结构：螺杆、两段旋向相反（或导程不同）的螺纹、两个带尖脚的螺母。原理：属于差动螺旋（复式螺旋）机构。转动中部操作钮（螺杆），螺杆上两段螺纹带动两个螺母同时相向/反向移动，从而实现两脚张开、合拢；两段螺纹旋向相反时，相对位移叠加，调节灵敏。9-5如图9-19所示的螺旋机构中，已知左旋双线螺杆的螺距为4mm,若螺杆按图示方向转动180°时，螺母移动了多少距离?向什么方向移动?已知：双线螺杆，螺距P=4mm导程P_h=nP=2x4=8mm转过角度180°，即转0.5圈移动距离：L=0.5xPh=0.5x8=4mm旋向为左旋，用左手定则判断：四指顺着螺杆转动方向，大拇指指向就是螺母移动方向（向左）。结论：螺母移动距离4mm，向左移动。图9-18绘图用圆规图9-19螺旋机构10-1渐开线标准直齿圆柱齿轮的正确啮合条件1.两个齿轮正确啮合，它们的基圆齿距必须相等。2.如果两个标准齿轮正确啮合，它们的模数分别是m1和m2，压力角分别是α1和α2，则m1和m2、α1和α2的关系是m1=m2。a1=a23.由此可知渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是：模数相等，压力角相等。【答】渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合条件：两轮模数相等、压力角相等（m1=m2，α1=α2），即基圆齿距相等。10-2渐开线齿轮的加工方法1.齿轮的加工方法就其原理来说，主要可分为仿形法和展成法两种。加工方法简单，但是精度低的方法是仿形法；加工精度高的方法是展成法，但是它的缺点是需要专用机床，设备成本高，这种加工方法使用的刀具有齿轮滚刀、插齿刀。2.展成法加工齿轮使用的机床有两种，分别是滚齿机和插齿机。【答】仿形法（精度低、靠成形刀具）；展成法（精度高、需滚齿机/插齿机，刀具为齿轮滚刀、插齿刀）。10-3齿轮的材料及热处理方式1.常用的齿轮材料有45钢、40Cr、20CrMnTi、35SiMn、铸钢。2.请拿出手机，查阅热处理的定义是将固态金属材料通过加热、保温、冷却，改变材料内部组织，获得需要性能的工艺。3.齿轮加工常用的五种热处理方法分别是正火、调质、淬火、渗碳淬火、氮化，其中用于软齿面的方法是正火、调质，用于硬齿面的方法是渗碳淬火、淬火、氮化。【答】软齿面：正火、调质；硬齿面：淬火、渗碳淬火、氮化。齿面硬度越高，耐磨性越好。4.齿面如果硬度大，则耐磨性好（填好或不好）。10-4轮齿的受力分析1.如果主动轮1所传递的功率为P,转速为n1,小齿轮的分度圆直径为d1,a为作用在小齿轮上的压力角，在主动轮上的转矩为T1,则：【答】T1=9550P/n1（N·m，P以kW计）；切向力Ft=2T1/d1；径向力Fr=Ft·tanα。10-1观察下列三幅图，回答问题。abca图中的轮系类型是。【答】定轴轮系（各齿轮轴线位置固定）。b图中的轮系类型是。【答】周转轮系（至少有一个齿轮的轴线绕另一轴线转动）。c图中的轮系类型是。【答】复合轮系（定轴轮系与周转轮系组合，或几个周转轮系组合）。10-2对于周转轮系，根据自由度不同又分为和。【答】行星轮系（F=1，有一个中心轮固定）和差动轮系（F=2，两个中心轮都可转动）。a图中的周转轮系类型是。【答】行星轮系（有一个太阳轮固定）。b图中的周转轮系类型是。【答】差动轮系（两个太阳轮都不固定）。齿轮1、3称为。【答】太阳轮（中心轮）。齿轮2称为。【答】行星轮。齿轮H称为或。【答】行星架（系杆、转臂）。10-3计算题。1.平面定轴轮系的传动比计算2.混合齿轮系传动比的计算【答】定轴轮系：i1k=n1/nk=(−1)^m·(所有从动轮齿数连乘积)/(所有主动轮齿数连乘积)，m为外啮合次数；周转轮系：用转化机构法，i1H=1−i13^H；复合轮系：先分出定轴/周转部分，分别列式后联立求解。12-1根据动画及所给图形回答相关问题。图（1）图（2）1、图（1）所示中，这种传动方式叫做________，它的主要组成有_______、_______，________，所选用的带是________带，其中与电动机相连的轮叫________、另外的一个轮叫________。【答】1、带传动；主要组成：主动带轮、从动带轮、张紧的环形带（及机架）；选用普通V带；与电动机相连的轮为主动轮（小带轮），另一个为从动轮（大带轮）。2、图（2）所示中，为保证带的正常工作，传动带必须以一定的张紧力紧套在带轮上________（判断对错），上边皮带与下边皮带在工作工程中受力________（填写相同或不相同）。【答】2、对（带必须以一定初拉力紧套在带轮上才能产生摩擦力）；上、下两边受力不相同（紧边大于松边）。12-2结合下面一组图，对带传动工作过程中进行受力分析并做如下回答。图（3）图（4）1、图（3）所示中，当传动带静止时，带两边承受相等的的拉力，称为________。【答】1、初拉力F0。2、图（4）所示中，当传动带传动时，由于带与带轮摩擦接触面摩擦力的作用，带两边的拉力________（填写相等或不相等），其中。【答】2、不相等；工作时紧边拉力增大为F1，松边减小为F2。3、在图（4）中标出的方向，标出松边与紧边，及两个带轮的包角【答】3、带绕入主动轮的一侧为紧边，绕出一侧为松边；包角为带与带轮接触弧对应的圆心角α1、α2（小轮包角应≥120°）。4、何为带的有效拉力它的实质是什么？【答】4、有效拉力F=F1−F2，即带所传递的圆周力；其实质是带与带轮接触面间摩擦力的总和。_____________________________________________________________________【答】5、F=2F0(e^{fα}−1)/(e^{fα}+1)（欧拉公式）；它与初拉力F0、摩擦因数f、包角α成正比。5、有效拉力（带所传递的圆周力）的计算公式为________________，该公式表明它与初拉力,带与带轮的摩擦因数和包角成________（填写正比或反比）。12-3设计一鼓风机用普通V带传动。已知电动机额定功率、转速，从动轴转速，中心距约为，每天工作，载荷变动较小。（要求：字迹工整）解：（1）确定计算功率根据已知工作条件查表________，取=________。选用公式__________________________________________________________。（2）选择V带型号根据________________和________________，由图________选用_____________带。确定带轮基准直径（4）验算带速（5）确定中心距和基准带长（6）验算小带轮包角（7）确定V带根数【答】设计步骤：(1)计算功率Pca=KA·P（鼓风机载荷平稳，KA≈1.1~1.2）；(2)由Pca与小轮转速n1查选型图，选A/B型V带；(3)取小带轮基准直径dd1≥ddmin，验算带速v=πdd1n1/60000（5~25m/s）；(4)取中心距a0，算基准长度Ld并取标准值，反算实际中心距a；(5)验算小轮包角α1≈180°−(dd2−dd1)/a×57.3°≥120°；(6)求单根带额定功率P0、功率增量ΔP0、包角系数Kα、长度系数KL，得z=Pca/[(P0+ΔP0)KαKL]，取整；(7)计算带轮宽度、压轴力FQ=2zF0·sin(α1/2)。13-1产品中广泛使用联接是为了：1)便于制造；2)便于拆装；3)便于运输；4)便于维修。对于【答】便于制造：减速器箱体与轴承盖用螺栓联接、键联接；便于拆装：法兰盘螺栓联接、联轴器；便于运输：机床分段床身用螺栓拼接、整体机架可拆联接；便于维修：轴承端盖螺钉、管道法兰。脑桌；2)公用电话亭；3)健身器材或设施；4)家用电器。【答】以电脑桌为例：桌面与桌腿—螺栓/木螺钉联接；桌腿与横撑—榫接+螺钉；抽屉导轨—螺钉联接；键盘托—螺栓+卡扣；桌脚调节脚—螺纹联接；线缆固定—卡扣（可拆）。【答】T=9550P/n=9550×14.5/450≈307.6N·m；圆周力F=2T/d=2×307.6×10³/85≈7238N；按d=85选平键b×h=25×14，轮毂宽90取键长l=80mm，工作长度l0=l−b=55mm；挤压：σp=F/((h/2)l0)=7238/(7×55)≈18.8MPa<[σp]（钢/铸铁约70~80MPa），满足；剪切：τ=F/(b·l0)=7238/(25×55)≈5.3MPa<[τ]=60MPa，满足。故选25×14×80平键，强度足够。【答】常见不合理之处：①螺栓穿入方向不一致（应从下往上穿，螺母在上便于观察与拆装）；②螺栓端部伸出螺母过短/过长（应伸出2~3个螺距）；③被联接件通孔过大、无支承面（应加沉孔或垫圈）；④螺纹孔深度不足或螺栓过长顶到底；⑤缺少防松装置；⑥同一组螺栓规格不统一。图13-21螺纹联接【答】(1)周向固定：键、花键、销、过盈配合、紧定螺钉、成形联接；轴向固定：轴肩、轴环、套筒、圆螺母、弹性挡圈、轴端挡圈。键/花键用于传递转矩为主的场合；过盈配合用于对中性要求高、不需常拆的场合；轴肩、套筒用于承受较大轴向力；圆螺母、挡圈用于小轴向力。【答】(2)轴头是装轮毂（齿轮、带轮）的轴段，与轮毂配合；轴颈是装轴承的轴段，与轴承内圈配合。区别在于配合件与用途不同：轴头与轮毂配合（传递转矩），轴颈与轴承配合（支承、转动）。【答】(3)45钢应用最普遍：综合力学性能好、可经调质/正火改善、价格低、供应方便；重要轴用40Cr等合金钢。【答】(4)结构要素：轴颈、轴头、轴身、轴肩、轴环、键槽、退刀槽、砂轮越程槽、倒角、过渡圆角。可查：键槽尺寸GB/T1095、倒角与圆角GB/T6403、中心孔GB/T145等标准。【答】(5)与轴承、联轴器、密封件、挡圈配合的直径必须符合标准件标准（如轴承内径系列、密封圈标准）；其余轴身直径可按结构需要确定，但应取标准尺寸系列（优先数系）以便加工和选用毛坯。【答】(6)由T=9550P/n可知，同一功率下转速越高转矩越小，所需轴径越小；高速轴转速高、转矩小，故直径比低速轴小。【答】T=9550P/n=9550×3/960≈29.8N·m；由τ=T/Wp≤[τ]计算：(1)45钢实心轴取[τ]≈35MPa：d≥∛(16T/(π[τ]))=∛(16×29.8×10³/(π×35))≈16.3mm，取标准值d=18mm；(2)40Cr空心轴α=0.8，Wp=πd³(1−α⁴)/16，取[τ]≈45MPa：d≥∛(16T/(π[τ](1−α⁴)))=∛(16×29.8×10³/(π×45×0.5904))≈17.9mm，取d=20mm。【答】常见结构错误：①轴上零件无轴向定位（缺轴肩/套筒）；②轴肩过高，轴承无法拆卸；③键槽过长或不在同一母线上；④轴承内圈无轴向固定；⑤轴与轴承配合处有螺纹/键槽，装拆困难；⑥箱体孔不同轴、无调整垫片；⑦缺少密封与挡油环。图14-22轴系结构图14-4图14-23所示的轴系结构图存在若干错误，请将错误之处标出，说明原因，并绘制正确的结构草图。图14-23轴系结构图 【答】15-1按承载方向分：径向（向心）滑动轴承、推力（止推）滑动轴承；按润滑状态分：液体润滑、边界润滑、混合润滑轴承；按结构分：整体式、剖分式、自润滑（含油）轴承。整体式结构简单、装拆不便；剖分式便于装拆与调整间隙；液体润滑摩擦小、承载大但需供油系统。【答】15-2要求：减摩耐磨性好、抗咬合、嵌藏性与顺应性好（能容纳杂质、适应变形）、跑合性好、导热性好、足够的强度与耐蚀性、易加工、价格低。【答】15-3轴瓦由瓦背（承载、与轴承座配合）与减摩层（耐磨、嵌藏）组成；油孔、油槽用于输油与布油，油槽应开在非承载区，不得开到底（避免破坏油膜）、不得中断油膜，纵向油槽不宜过长。【答】15-4润滑方式按轴颈直径与转速的乘积dn（及载荷）选择：低速轻载用手工加油/滴油，中速用油环、飞溅润滑，高速重载用压力循环供油；润滑剂：高速轻载选低粘度油，低速重载选高粘度油或润滑脂，高温用合成油/高温脂。【答】15-5主要类型：深沟球轴承（径向+一定轴向）、调心球/调心滚子轴承（可调心、补偿同轴度误差）、圆柱滚子（大径向承载）、圆锥滚子（径向+单向轴向，可调游隙）、角接触球（径向+单向轴向，成对使用）、推力球/推力滚子（纯轴向）、滚针（径向尺寸小）。【答】15-6深沟球轴承内外圈滚道为较深的沟槽（接触角不为零），滚道对钢球可产生轴向分力，故能承受一定大小的双向轴向载荷，但不能承受过大轴向力。【答】15-7角接触轴承只能承受单方向轴向力，成对（面对面或背对背）安装才能承受双向轴向力并调整游隙/预紧；调心轴承用于长轴或多支点、易挠曲的轴，成对使用可分别补偿两端的同轴度误差。【答】15-86205：深沟球轴承，尺寸系列02，内径25mm；7308C：角接触球轴承，03系列，内径40mm，C表示接触角15°；N409/P6：外圈无挡边圆柱滚子轴承，04系列，内径45mm，公差等级P6；30206/P4：圆锥滚子轴承，02系列，内径30mm，P4级；32310B：圆锥滚子轴承，03系列，内径50mm，B表示接触角/变型；23224/P5：调心滚子轴承，32系列，内径120mm，P5级；7210AC：角接触球轴承，02系列，内径50mm，AC表示接触角25°；NU207E：内圈无挡边圆柱滚子轴承，02系列，内径35mm，E为加强型。【答】15-9失效形式：疲劳点蚀（最常见）、塑性变形、磨损、胶合、套圈/保持架断裂、锈蚀与电蚀。【答】15-10组合设计考虑：轴向固定（两端单向、一端固定一端游动）、周向固定与配合公差、游隙与预紧的调整、装拆与调整、润滑与密封、箱体刚度与同轴度、热伸长补偿。【答】15-11三种常用轴向固定：①两端单向固定（双支点各单向，适用于跨距小、温升低的轴）；②一端固定一端游动（适用于跨距大、温升高、需补偿热伸长的轴）；③两端游动（适用于人字齿轮轴等可自动调位的场合）。【答】15-12需调整轴向位置的情况：齿轮/蜗轮需要正确啮合位置、圆锥滚子轴承需调游隙或预紧、补偿制造与装配误差、补偿热伸长。调整方法：调整垫片（端盖处加减垫片）、圆螺母、偏心套、螺纹（调节螺钉）、成对斜垫铁等。16-1普通自行车正蹬时前进，倒蹬时不起作用，请分析这里用的是哪种离合器?带倒蹬闸的自行车用的是哪种离合器?【答】正蹬前进、倒蹬不起作用→用的是棘轮（棘爪）式单向离合器，也就是自行车后轴的「飞轮」：正向蹬踏时