第一篇：機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)_課后答案_(陳曉南)

第三章部分題解參考

3-5 圖3-37所示為一沖床傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)者的意圖是通過齒輪1帶動(dòng)凸輪2旋轉(zhuǎn)后，經(jīng)過擺桿3帶動(dòng)導(dǎo)桿4來實(shí)現(xiàn)沖頭上下沖壓的動(dòng)作。試分析此方案有無結(jié)構(gòu)組成原理上的錯(cuò)誤。若有，應(yīng)如何修改？

習(xí)題3-5圖

習(xí)題3-5解圖(a)

習(xí)題3-5解圖(b)

習(xí)題3-5解圖(c)

解 畫出該方案的機(jī)動(dòng)示意圖如習(xí)題3-5解圖(a)，其自由度為：

F?3n?2P5?P4 ?3?3?2?4?1 ?0其中：滾子為局部自由度

計(jì)算可知：自由度為零，故該方案無法實(shí)現(xiàn)所要求的運(yùn)動(dòng)，即結(jié)構(gòu)組成原理上有錯(cuò)誤。解決方法：①增加一個(gè)構(gòu)件和一個(gè)低副，如習(xí)題3-5解圖(b)所示。其自由度為：

F?3n?2P5?P4 ?3?4?2?5?1 ?1②將一個(gè)低副改為高副，如習(xí)題3-5解圖(c)所示。其自由度為：

F?3n?2P5?P4 ?3?3?2?3?2 ?13-6 畫出圖3-38所示機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖（運(yùn)動(dòng)尺寸由圖上量?。?，并計(jì)算其自由度。

習(xí)題3-6(a)圖

習(xí)題3-6(d)圖

解(a)習(xí)題3-6(a)圖所示機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖可畫成習(xí)題3-6(a)解圖(a)或習(xí)題3-6(a)解圖(b)的兩種形式。

自由度計(jì)算：

F?3n?2P5?P4?3?3?2?4?0?1

解(b)F?3n?2P5?P4?3?5?2?7?0?1

B為復(fù)合鉸鏈，移動(dòng)副E、F中有一個(gè)是虛約束 原動(dòng)件數(shù)目應(yīng)為1 說明：該機(jī)構(gòu)為飛剪機(jī)構(gòu)，即在物體的運(yùn)動(dòng)過程中將其剪切。剪切時(shí)剪刀的水平運(yùn)動(dòng)速度與被剪物體的水平運(yùn)動(dòng)速度相等，以防止較厚的被剪物體的壓縮或拉伸。

解(c)方法一：將△FHI看作一個(gè)構(gòu)件

F?3n?2P5?P4?3?10?2?14?0?2

B、C為復(fù)合鉸鏈 原動(dòng)件數(shù)目應(yīng)為2 方法二：將FI、FH、HI看作為三個(gè)獨(dú)立的構(gòu)件

F?3n?2P5?P4?3?12?2?17?0?2

B、C、F、H、I為復(fù)合鉸鏈 原動(dòng)件數(shù)目應(yīng)為2 說明：該機(jī)構(gòu)為剪板機(jī)機(jī)構(gòu)，兩個(gè)剪刀刀口安裝在兩個(gè)滑塊上，主動(dòng)件分別為構(gòu)件AB和DE。剪切時(shí)僅有一個(gè)主動(dòng)件運(yùn)動(dòng)，用于控制兩滑塊的剪切運(yùn)動(dòng)。而另一個(gè)主動(dòng)件則用于控制剪刀的開口度，以適應(yīng)不同厚度的物體。

解(d)F?(3?1)n?(2?1)P5?(3-1)?3?(2?1)?5?1

原動(dòng)件數(shù)目應(yīng)為1 說明：該機(jī)構(gòu)為全移動(dòng)副機(jī)構(gòu)（楔塊機(jī)構(gòu)），其公共約束數(shù)為1，即所有構(gòu)件均受到不能繞垂直于圖面軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的約束。

解(e)F?3n?2P5?P4?3?3?2?3?0?3

原動(dòng)件數(shù)目應(yīng)為3 說明：該機(jī)構(gòu)為機(jī)械手機(jī)構(gòu)，機(jī)械手頭部裝有彈簧夾手，以便夾取物體。三個(gè)構(gòu)件分別由三個(gè)獨(dú)立的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，以滿足彈簧夾手的位姿要求。彈簧夾手與構(gòu)件3在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)無相對運(yùn)動(dòng)，故應(yīng)為同一構(gòu)件。

3-10 找出圖3-42所示機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí)的所有瞬心。若已知構(gòu)件1的角速度?1，試求圖中機(jī)構(gòu)所示位置時(shí)構(gòu)件3的速度或角速度（用表達(dá)式表示）。

解(a)

v3?vP13??1lP13P14（←）

解(b)

v3?vP13??1lP13P14（↓）

∴ b≥d?c?a?21?8?17?12

結(jié)論：12≤b≤30時(shí)機(jī)構(gòu)有曲柄存在，DC桿為曲柄

6-13 設(shè)計(jì)一腳踏軋棉機(jī)的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。AD在鉛垂線上，要求踏板CD在水平位置上下各擺動(dòng)10°，且lCD=500mm，lAD=1000mm。試用圖解法求曲柄AB和連桿BC的長度。

解 lAB??lAB?0.01?7.8?0.078 m?78 mm

lBC??lBC?0.01?111.5?1.115 m?1115 mm

6-14 設(shè)計(jì)一曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。已知搖桿長度l4?100擺角??450，行程速比系數(shù)K?1.25。試根據(jù)?min mm，≥40o的條件確定其余三桿的尺寸。解 ??180?K?11.25?1?180???20? K?11.25?1lAB??lAB?0.002?14.5?0.028 m?28 mm lBC??lBC?0.002?73.3?0.1466 m?146.6 mm

?min?32.42?

不滿足?min≥40o傳力條件，重新設(shè)計(jì)

lAB??lAB?0.002?16.9?0.0338 m?33.8 mm lBC??lBC?0.002?54.3?0.1086 m?108.6 mm

?min?40.16?

滿足?min≥40o傳力條件

6-15 設(shè)計(jì)一導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。已知機(jī)架長度l1?100 mm，行程速比系數(shù)K?1.4，試用圖解法求曲柄的長度。解 ??180?K?11.4?1?180???30? K?11.4?1lAB??lAB1?0.002?12.94?0.02588 m?25.88 mm

6-16 設(shè)計(jì)一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。已知滑塊的行程s?50 mm，偏距e?10 mm。行程速比系數(shù)K?1.4。試用作圖法求出曲柄和連桿的長度。

87-13 設(shè)計(jì)一滾子對心移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。已知凸輪基圓半徑rb?40mm，滾子半徑rk?10mm；凸輪逆時(shí)針等速回轉(zhuǎn)，從動(dòng)件在推程中按余弦加速度規(guī)律運(yùn)動(dòng)，回程中按等加-等減速規(guī)律運(yùn)動(dòng)，從動(dòng)

??60?，試?yán)L制從件行程h?32mm；凸輪在一個(gè)循環(huán)中的轉(zhuǎn)角為：?t?150?，?s?30?，?h?120?，?s動(dòng)件位移線圖和凸輪的廓線。解

7-14 將7-13題改為滾子偏置移動(dòng)從動(dòng)件。偏距e?20mm,試?yán)L制其凸輪的廓線。解

7-15 如圖7-33所示凸輪機(jī)構(gòu)。試用作圖法在圖上標(biāo)出凸輪與滾子從動(dòng)件從C點(diǎn)接觸到D點(diǎn)接觸時(shí)凸輪的轉(zhuǎn)角?CD，并標(biāo)出在D點(diǎn)接觸時(shí)從動(dòng)件的壓力角?D和位移sD。

011

③許用應(yīng)力計(jì)算：

N1?60n1?Lh?60?960?1?(5?300?8)?6.9?108N2?60n2?Lh?60?320?1?(5?300?8)?2.3?108

P164 圖8-34：YN1?0.88，YN2?0.92 P165 圖8-35：ZN1?0.98，ZN2?0.94

P164 表8-8： SFmin?1.25，SHmin?1.0（失效概率≤1/100）P162 圖8-32(c)：?Flim1?220 MPa，?Flim2?270 MPa P163 圖8-33(c)：?Hlim1?550 MPa，?Hlim2?620 MPa

YST?2.0

?Y220?2P162 式8-27：[?F1]?Flim1STYN1??0.88?309.76 MPa

SFmin1.25[?F2]??Flim2YSTSFminYN2?270?2?0.92?397.44 MPa 1.25P162 式8-28：[?H1]?[?H2]??Hlim1SHminZN1?ZN2?550?0.98?539 MPa 1620?0.94?582.8 MPa 1?Hlim2SHmin[?H]?{[?H1]，[?H2]}min?582.8 MPa

④驗(yàn)算齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度：

P160 表8-7： ZE?189.8 MPa P161 圖8-31：ZH?2.5 P160 式8-26：Z??4???34?1.71?0.87 3500KT1(u?1)3

b2uZZZP160 式8-25：?H?EH?a189.8?2.5?0.87500?1.58?99.48?(3?1)3 ??460 MPa

15060?3?H＜[?H] 齒面接觸疲勞強(qiáng)度足夠

⑤驗(yàn)算齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度：

P157 圖8-28：YFa1?2.64，YFa2?2.26 P158 圖8-29：YSa1?1.6，YSa2?1.78

0.750.75P158 式8-23：Y??0.25??0.25??0.69

?1.71P158 式8-22：?F1?2000KT12000?1.58?99.48YFa1YSa1Y???2.64?1.6?0.69?62.65 MPa d1b1m75?65?32000KT12000?1.58?99.48YFa2YSa2Y???2.26?1.78?0.69?64.63 MPa d1b2m75?60?3?F2??F1＜[?F1] 齒輪1齒根彎曲疲勞強(qiáng)度足夠

?F2＜[?F2] 齒輪2齒根彎曲疲勞強(qiáng)度足夠

第十章部分題解參考

10-4 在圖10-23所示的輪系中，已知各輪齒數(shù)，3?為單頭右旋蝸桿，求傳動(dòng)比i15。解 i15? zzzzzzzn130?60?30??2345??345????90 n5z1z2z3?z4?z1z3?z4?20?1?30-13∵ i12?i1?4??Hi2?4?n1z299n???99→n2?1(↓)n2z1199n1?z5?z4?100?10010000101n1→n4??(↑)???n4?z1?z5101?110110000n2??nHz1?4??1→nH?(n2??n4)

n4?nHz2?2∴ nH?(n2??n4)?(i1H?n1?1980000 nH121n1101n1n1 ?)?***

第二篇：《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課后習(xí)題答案

模塊 八

一、填空

1、帶傳動(dòng)的失效形式有 打滑 和 疲勞破壞。

2、傳動(dòng)帶中的的工作應(yīng)力包括 拉應(yīng)力、離心應(yīng)力 和 彎曲應(yīng)力。

3、單根V帶在載荷平穩(wěn)、包角為180°、且為特定帶長的條件下所能傳遞的額定功率P0主要與 帶型號、小輪直徑 和 小輪轉(zhuǎn)速 有關(guān)。

4、在設(shè)計(jì)V帶傳動(dòng)時(shí)，V帶的型號根據(jù) 傳遞功率 和 小輪轉(zhuǎn)速 選取。

5、限制小帶輪的最小直徑是為了保證帶中 彎曲應(yīng)力 不致過大。

6、V帶傳動(dòng)中，限制帶的根數(shù) Z≤Zmax，是為了保證 每根V帶受力均勻（避免受力不均）。

7、V帶傳動(dòng)中，帶繞過主動(dòng)輪時(shí)發(fā)生 帶滯后于帶輪 的彈性滑動(dòng)。

8、帶傳動(dòng)常見的張緊裝置有 定期張緊裝置、自動(dòng)張緊裝置 和張緊輪等幾種。

9、V帶兩工作面的夾角?為 40°，V帶輪的槽形角?應(yīng) 小于?角。

10、鏈傳動(dòng)和V帶傳動(dòng)相比，在工況相同的條件下，作用在軸上的壓軸力 較小，其原因是鏈傳動(dòng)不需要 初拉力。

11、鏈傳動(dòng)張緊的目的是 調(diào)整松邊鏈條的懸垂量。采用張緊輪張緊時(shí)，張緊輪應(yīng)布置在松 邊，靠近小輪，從外向里張緊。

二、選擇

1、平帶、V帶傳動(dòng)主要依靠（D）來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。

A．帶的緊邊拉力；B．帶的松邊拉力；C．帶的預(yù)緊力；D．帶和帶輪接觸面間的摩擦力。

2、在初拉力相同的條件下，V帶比平帶能傳遞較大的功率，是因?yàn)閂帶（C）。A．強(qiáng)度高；B．尺寸??；C．有楔形增壓作用；D．沒有接頭。

3、帶傳動(dòng)正常工作時(shí)不能保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比，是因?yàn)椋―）。A．帶的材料不符合虎克定律；B．帶容易變形和磨損； C．帶在帶輪上打滑；D．帶的彈性滑動(dòng)。

4、帶傳動(dòng)在工作時(shí)產(chǎn)生彈性滑動(dòng)，是因?yàn)椋˙）。A．帶的初拉力不夠；B．帶的緊邊和松邊拉力不等； C．帶繞過帶輪時(shí)有離心力；D．帶和帶輪間摩擦力不夠。

5、帶傳動(dòng)發(fā)生打滑總是（A）。

A．在小輪上先開始；B．在大輪上先開始；C．在兩輪上同時(shí)開始；D不定在哪輪先開始。

6、帶傳動(dòng)中，v1為主動(dòng)輪的圓周速度，v2為從動(dòng)輪的圓周速度，v為帶速，這些速度之間存在的關(guān)系是（B）。

A．v1 = v2 = v ；B．v1 ＞v＞v2；C．v1＜v＜ v2；D．v1 = v＞ v2。

7、一增速帶傳動(dòng)，帶的最大應(yīng)力發(fā)生在帶（D）處。

A．進(jìn)入主動(dòng)輪；B．進(jìn)入從動(dòng)輪；C．退出主動(dòng)輪；D．退出從動(dòng)輪。

8、用（C）提高帶傳動(dòng)傳遞的功率是不合適的。A．適當(dāng)增加初拉力F0 ；B．增大中心距a ；

C．增加帶輪表面粗糙度；D．增大小帶輪基準(zhǔn)直徑dd ；

9、V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)中，選取小帶輪基準(zhǔn)直徑的依據(jù)是（A）。A．帶的型號；B．帶的速度；C．主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速；D．傳動(dòng)比。

10、帶傳動(dòng)采用張緊裝置的目的是（D）。A．減輕帶的彈性滑動(dòng)；B．提高帶的壽命； C．改變帶的運(yùn)動(dòng)方向；D．調(diào)節(jié)帶的初拉力。

11、確定單根V帶許用功率P0的前提條件是（C）。A．保證帶不打滑；B．保證帶不打滑，不彈性滑動(dòng)； C．保證帶不打滑，不疲勞破壞；D．保證帶不疲勞破壞。

12、設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)的基本原則是：保證帶在一定的工作期限內(nèi)（D）。A．不發(fā)生彈性滑動(dòng)；B．不發(fā)生打滑；

C．不發(fā)生疲勞破壞；D．既不打滑，又不疲勞破壞。

13、設(shè)計(jì)V帶傳動(dòng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)帶的根數(shù)過多，可采用（A）來解決。

A．換用更大截面型號的V帶；B．增大傳動(dòng)比；C．增大中心距；D．減小帶輪直徑。

14、與齒輪傳動(dòng)相比，帶傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是（A）。

A．能過載保護(hù)；B．承載能力大；C．傳動(dòng)效率高；D．使用壽命長。

15、設(shè)計(jì)V帶傳動(dòng)時(shí)，選取V帶的型號主要取決于（C）。

A．帶的緊邊拉力 ；B．帶的松邊拉力；C．傳遞的功率和小輪轉(zhuǎn)速；D．帶的線速度。

16、兩帶輪直徑一定時(shí)，減小中心距將引起（B）。A．帶的彈性滑動(dòng)加劇；B．小帶輪包角減??； C．帶的工作噪聲增大；D．帶傳動(dòng)效率降低。

17、帶的中心距過大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致（D）。A．帶的壽命縮短；B．帶的彈性滑動(dòng)加劇； C．帶的工作噪聲增大；D．帶在工作中發(fā)生顫動(dòng)。

18、V帶輪是采用實(shí)心式、輪輻式或腹板式，主要取決于（C）。

A．傳遞的功率；B．帶的橫截面尺寸；C．帶輪的直徑；D．帶輪的線速度。

19、與齒輪傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是（D）。

A．傳動(dòng)效率高；B．工作平穩(wěn)，無噪聲；C．承載能力大；D．傳動(dòng)的中心距大，距離遠(yuǎn)。20、鏈傳動(dòng)張緊的目的主要是（C）。A．同帶傳動(dòng)一樣；B．提高鏈傳動(dòng)工作能力； C．避免松邊垂度過大；D．增大小鏈輪包角。

21、鏈傳動(dòng)的張緊輪應(yīng)裝在（A）。

A．靠近小輪的松邊上；B．靠近小輪的緊邊上； C．靠近大輪的松邊上；D．靠近大輪的緊邊上。

22、鏈傳動(dòng)不適合用于高速傳動(dòng)的主要原因是（B）。

A．鏈條的質(zhì)量大；B．動(dòng)載荷大；C．容易脫鏈；D．容易磨損。

23、鏈條因?yàn)殪o強(qiáng)度不夠而被拉斷的現(xiàn)象，多發(fā)生在（A）的情況下。A．低速重載；B．高速重載；C．高速輕載；D．低速輕載。

三、簡答

1、在多根V帶傳動(dòng)中，當(dāng)一根帶失效時(shí)，為什么全部帶都要更換？

答：在多根V帶傳動(dòng)中，當(dāng)一根帶失效時(shí)，為什么全部帶都要更換？新V帶和舊V帶長度不等，當(dāng)新舊V帶一起使用時(shí)，會(huì)出現(xiàn)受力不均現(xiàn)象。舊V帶因長度大而受力較小或不受力，新V帶因長度較小受力大，也會(huì)很快失效。

2、為什么普通車床的第一級傳動(dòng)采用帶傳動(dòng)，而主軸與絲杠之間的傳動(dòng)鏈中不能采用帶傳動(dòng)？

答：帶傳動(dòng)適用于中心距較大傳動(dòng)，且具有緩沖、吸振及過載打滑的特點(diǎn)，能保護(hù)其他傳動(dòng)件，適合普通機(jī)床的第一級傳動(dòng)要求；又帶傳動(dòng)存在彈性滑動(dòng)，傳動(dòng)比不準(zhǔn)，不適合傳動(dòng)比要求嚴(yán)格的傳動(dòng)，而機(jī)床的主軸與絲杠間要求有很高的精度，不能采用帶傳動(dòng)。

3、為什么帶傳動(dòng)的中心距都設(shè)計(jì)成可調(diào)的？

答：因?yàn)閹г诠ぷ鬟^程中受變化的拉力，其長度會(huì)逐漸增加，使初拉力減小。因此需要經(jīng)常調(diào)整中心距，以調(diào)整帶的初拉力。因此便將中心距設(shè)計(jì)成可調(diào)的。

四、分析與計(jì)算

1、如圖所示為一兩級變速裝置，如果原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和工作機(jī)的輸出功率不變，應(yīng)按哪一種速度來設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)？為什么？

題8-4-1圖

解：帶傳動(dòng)應(yīng)按照減速傳動(dòng)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，因?yàn)閼?yīng)該按照傳遞有效圓周力最大的工況設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)，而減速傳動(dòng)時(shí)傳遞的有效圓周力比增速傳動(dòng)時(shí)大。

根據(jù)： v??n1d160 和 Fe?P v當(dāng)帶傳動(dòng)傳遞的功率不變，帶速越小，傳遞的有效圓周力就越大。當(dāng)原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不變時(shí)，帶速取決于主動(dòng)輪直徑。主動(dòng)輪直徑越小，帶速越低。綜上，按按照減速傳動(dòng)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2、已知：V帶傳遞的實(shí)際功率P = 7 kW，帶速 v=10m/s，緊邊拉力是松邊拉力的兩倍，試求有效圓周力Fe 和緊邊拉力F1。

解：根據(jù)：

得到： P?Fe?v

Fe?P7000??700 N v10聯(lián)立： ?Fe?F1?F2?700 ?F?2F2?1解得： F2?700N，F(xiàn)1?1400N

3、已知：V帶傳動(dòng)所傳遞的功率P = 7.5 kW，帶速 v=10m/s，現(xiàn)測得初拉力F0 = 1125N，試求緊邊拉力F1和松邊拉力F2。

解：Fe?P7500??750 N v10Fe750?1125??1500 N 22Fe750?1125??750 N 22F1?F0?F2?F0?

第三篇：機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課后習(xí)題與答案

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

1-5至1-12 指出（題1-5圖~1-12圖）機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖中的復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束，計(jì)算各機(jī)構(gòu)的自由度，并判斷是否具有確定的運(yùn)動(dòng)。

1-5 解 F=3n?2PL?PH=3?6?2?8?1=1 1-6 解F=3n?2PL?PH=3?8?2?11?1=1 1-7 解F=3n?2PL?PH=3?8?2?11?0=2 1-8 解F=3n?2PL?PH=3?6?2?8?1=1 1-9 解F=3n?2PL?PH=3?4?2?4?2=2 1-10 解F=3n?2PL?PH=3?9?2?12?2=1 1-11 解F=3n?2PL?PH=3?4?2?4?2=2 1-12 解F=3n?2PL?PH=3?3?2?3?0=3

2-1 試根據(jù)題2-1圖所標(biāo)注的尺寸判斷下列鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)還是雙搖桿機(jī)構(gòu)。

題2-1圖 答 : a）40?110?150?70?90?160，且最短桿為機(jī)架，因此是雙曲柄機(jī)構(gòu)。

b）45?120?165?100?70?170，且最短桿的鄰邊為機(jī)架，因此是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。

c）60?100?160?70?62?132，不滿足桿長條件，因此是雙搖桿機(jī)構(gòu)。

d）50?100?150?100?90?190，且最短桿的對邊為機(jī)架，因此是雙搖桿機(jī)構(gòu)。

2-3 畫出題2-3圖所示個(gè)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角和壓力角。圖中標(biāo)注箭頭的構(gòu)件為原動(dòng)件。

題2-3圖

解：

2-5 設(shè)計(jì)一腳踏軋棉機(jī)的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，如題2-5圖所示，要求踏板CD在水平位置上下各擺10度，且lCD?500mm，lAD?1000mm。（1）試用圖解法求曲柄AB和連桿BC的長度；（2）用式（2-6）和式（2-6）’計(jì)算此機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角。

題2-5圖

解 :（1）由題意踏板CD在水平位置上下擺動(dòng)10?，就是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中搖桿的極限位置，此時(shí)曲柄與連桿處于兩次共線位置。取適當(dāng)比例 圖 尺，作出兩次極限位置AB1C1D和。由圖量得：AC1?1037mm，AC2?1193mm。

AB2C2D（見圖2.17）解得 ：

l1?l2?12121212?AC2?AC2?AC1??AC1??1193?1193?1037?1037??78mm ??1115mm

由已知和上步求解可知：

l1?78mm，l2?1115mm，l3?500mm，l4?1000mm

（2）因最小傳動(dòng)角位于曲柄與機(jī)架兩次共線位置，因此取??0和??180?代入公式（2-6）計(jì)算可得：

cos?BCD??l2?l3?l1?l4?2l1l4cos?2l2l322222

=11152?500?78?100022?2?78?1000cos0?2?1115?500=0.5768 ?BCD?54.77?

或：

cos?BCD?l2?l3?l1?l4?2l1l4cos?2l2l32222 =11152?5002?78?100022?2?78?1000cos180?2?1115?500=0.2970 ?BCD?72.72?

代入公式（2-6）′，可知?min??BCD?54.77?

3-1 題3-1圖所示為一偏置直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。已知AB段為凸輪的推程廓線，試在圖上標(biāo)注推程運(yùn)動(dòng)角?。

題3-1圖

解

題3-1解圖

如圖 3.10所示，以O(shè)為圓心作圓并與導(dǎo)路相切，此即為偏距圓。過B點(diǎn)作偏距圓的下切線，此線為凸輪與從動(dòng)件在B點(diǎn)接觸時(shí)，導(dǎo)路的方向線。推程運(yùn)動(dòng)角?如圖所示。

3-2 題3-2圖所示為一偏置直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。已知凸輪是一個(gè)以C為圓心的圓盤，試求輪廓上D點(diǎn)與尖頂接觸時(shí)的壓力角，并作圖表示。

題3-2圖

解：

如圖 3.12所示，以O(shè)為圓心作圓并與導(dǎo)路相切，此即為偏距圓。過D點(diǎn)作偏距圓的下切線，此線為凸輪與從動(dòng)件在D點(diǎn)接觸時(shí)，導(dǎo)路的方向線。凸輪與從動(dòng)件在D點(diǎn)接觸時(shí)的壓力角? 如圖所示。

3-4 設(shè)計(jì)題3-4圖所示偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪。已知凸輪以等角速度順時(shí)針方向回轉(zhuǎn)，偏距e=10mm，凸輪基圓半徑r0?60mm，滾子半徑rT?10mm，從動(dòng)件的升程及運(yùn)動(dòng)規(guī)律與3-3相同，試用圖解法繪出凸輪的輪廓并校核推程壓力角。

題3-4圖

根據(jù) 3-3題解作圖如圖3-15所示。根據(jù)(3.1)式可知，ds2d?1取最大，同時(shí)s2取最小時(shí)，凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角最大。從圖3-15可知，這點(diǎn)可能在推程段的開始處或在推程的中點(diǎn)處。由圖量得在推程的開始處凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角最大，此時(shí)?max?9.6?＜[?]=30°。

4-2 已知一對外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的標(biāo)準(zhǔn)中心距a=160mm，齒數(shù)z1?20，z2?60，求模數(shù)和分度圓直徑。

解 由a?12m(z1?z2)可得模數(shù)m?2az1?z2 ?2?16020?60=4mm

分度圓直徑d1?mz1?4?20?80mm，d2?mz2?4?60?240mm

4-3 已知一正常齒制標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的齒數(shù)z=25，齒頂圓直徑da?135mm，求齒輪的模數(shù)。

?解 由da=d+2ha=mz+2ham=mz+2m 得 m?da(z?2)=135(25?2)=5mm

4-4 已知一正常齒制標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪??20?，m=5mm，z=40，試分別求出分度圓、基圓、齒頂圓上漸開線齒廓的曲率半徑和壓力角。

解

分度圓半徑 r?mz2?5?402?100mm

分度圓上漸開線齒廓的曲率半徑 ??r?rb??221002?93.972=34.2mm

分度圓上漸開線齒廓的壓力角

??20

?

基圓半徑

rb?rcos??100?cos20?93.97mm

基圓上漸開線齒廓的曲率半徑為 0；壓力角為0?。

?

齒頂圓半徑ra?r?ham?100?5?105mm

齒頂圓上漸開線齒廓的曲率半徑 ?a?ra?rb?rbra221052?93.972?46.85mm

?

齒頂圓上漸開線齒廓的壓力角 ?a?arccos?arccos93.97105?26.5

4-9 試根據(jù)漸開線特性說明一對模數(shù)相等、壓力角相等，但齒數(shù)不相等的漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，其分度圓齒厚、齒頂圓齒厚和齒根圓齒厚是否相等，哪一個(gè)較大？

解 模數(shù)相等、壓力角相等的兩個(gè)齒輪，分度圓齒厚s??m2相等。但是齒數(shù)多的齒輪分度圓直徑大，所以基圓直徑就大。根據(jù)漸開線的性質(zhì)，漸開線的形狀取決于基圓的大小，基圓小，則漸開線曲率大,基圓大，則漸開線越趨于平直。因此，齒數(shù)多的齒輪與齒數(shù)少的齒輪相比，齒頂圓齒厚和齒根圓齒厚均為大值。

5-1 在題5-1圖所示雙級渦輪傳動(dòng)中，已知右旋蝸桿I的轉(zhuǎn)向如圖所示，試判斷渦輪2與渦輪3的轉(zhuǎn)向，用箭頭表示。

題5-1圖

解：

5-2 在題5-2圖所示輪系中，已知，z5?60,z5??30z1?15,z2?25,z2??15,z3?30,z3??15,z4?30,z4??2（右旋）（m=4mm），若n1?500rmin，求齒條6的線速度v的大小和方向。

題5-2圖

解： 這是一個(gè)定軸輪系，依題意有： i15?z2z3z4z5z1zzz/2/3/4?25?30?30?6015?15?15?2?200，n5?n1i15?500200?2.5r/min

齒條 6 的線速度和齒輪 5′分度圓上的線速度相等；而齒輪 5 ′的轉(zhuǎn)速和齒輪 5 的轉(zhuǎn)速相等，因此有： v1?v5?/n5/?r5/30?n5/?mz5/30?2?2.5?3.14?4?2030?2?10.5mm/s

通過箭頭法判斷得到齒輪 5 ′的轉(zhuǎn)向順時(shí)針，齒條 6 方向水平向右。

5-4 在題5-4圖所示行星減速裝置中，已知z1?z2?17，z3?51。當(dāng)手柄轉(zhuǎn)過90度時(shí)，轉(zhuǎn)盤H轉(zhuǎn)過多少角度？

題5-4圖

n1HH

解： 從圖上分析這是一個(gè)周轉(zhuǎn)輪系，其中齒輪 1、3為中心輪，齒輪2為行星輪，構(gòu)件 H為行星架。則有：iH13?n3?n1?nHn3?nH??z3z1??5117??3

?n3?0，?n1nH?1?3?4，當(dāng)手柄轉(zhuǎn)過90，即n1?90時(shí)，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過的角度nH???904??方向與手柄方向相同。

?22.5，5-8 在題5-8圖所示錐齒輪組成的行星輪系中，已知各輪的齒數(shù)為z1?20、z2?30、z2??50、z3?80，n1?50rmin，求nH的大小及方向。

題5-8圖

解： 這是一個(gè)周轉(zhuǎn)輪系，其中齒輪 1、3為中心輪，齒輪2、2′為行星輪，H為行星架。iH13?n1nHH3?n1?nHn3?nH??z2z3z1z2/??30?8020?50??2.4

?n3?0,n1?50r/min，?50?nH0?nH??2.4，?nH?14.7r/min，nH與 n1方向相同

5-9 在題5-9圖所示差動(dòng)輪系中，已知各輪的齒數(shù)z1?30、z2?

25、z2??20、z3?75，齒輪I的轉(zhuǎn)速為200rmin（箭頭向上），齒輪3的轉(zhuǎn)速為50rmin（箭頭向下），求行星架轉(zhuǎn)速nH的大小及方向。

題5-9圖 解： 這是一個(gè)周轉(zhuǎn)輪系，其中齒輪 1、3為中心輪，齒輪2、2′為行星輪，H為行星架。

iH13?n1nHH3?n1?nHn3?nH??z2z3z1z2??25?7530?20??3.125

∵設(shè)齒輪 1方向?yàn)檎瑒tn1=200rmin，n3=-50rmin ∴ nH=10.61rmin，nH與 n1方向相同。

200?nH?50?nH=?3.125∴

10-2 試計(jì)算M20、M20X1.5螺紋的升角，并指出哪種螺紋的自鎖性較好。

解 由教材表10-

1、表10-2查得

M20，粗牙，螺距P?2.5mm，中徑d2?18.376mm

螺紋升角??arctgP?arctg2.53.14?18.376?2.48

??d

2M20?1.5，細(xì)牙，螺距P?1.5mm，中徑d2?d?1?0.026?19.026mm

螺紋升角??arctgP?arctg1.53.14?19.026?1.44

??d2對于相同公稱直徑的粗牙螺紋和細(xì)牙螺紋中，細(xì)牙螺紋的升角較小，更易實(shí)現(xiàn)自鎖。

11-7 設(shè)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)方向及螺旋線方向如題11-7圖所示，試分別畫出輪1為主動(dòng)輪時(shí)和輪2為主動(dòng)輪時(shí)軸向力Fa1和Fa2的方向。

輪1主動(dòng)時(shí)

輪2主動(dòng)時(shí) 題11-7圖

輪1為主動(dòng) 輪2為主動(dòng)時(shí)

題11-7解圖

11-8 在題11-7圖中，當(dāng)輪2為主動(dòng)時(shí)，試畫出作用在輪2上的圓周力Ft2、軸向力Fa2、和徑向力Fr2的作用線和方向。

解 見題11-8解圖。齒輪2為右旋，當(dāng)其為主動(dòng)時(shí)，按右手定則判斷其軸向力方向Fa2；徑向力Fr2總是指向其轉(zhuǎn)動(dòng)中心；圓向力Ft2的方向與其運(yùn)動(dòng)方向相反。

題11-8解圖

11-9 設(shè)兩級斜齒圓柱齒輪減速器的已知條件如題11-9圖所示，試問：1）低速級斜齒輪的螺旋線方向應(yīng)如何選擇才能使中間軸上兩齒輪的軸向力方向相反，2）低速級螺旋角?應(yīng)取多大數(shù)值才能使中間軸上兩個(gè)軸向力相互抵消。

題11-9圖 解（1）要使中間軸上兩齒輪的軸向力方向相反，則低速級斜齒輪3的螺旋經(jīng)方向應(yīng)與齒輪2的旋向同為左旋，斜齒輪4的旋向應(yīng)與齒輪3的旋向相反，為右旋。

（2）由題圖可知：mn2?3mm、z2?

51、?2?15?、mn3?5mm、z3?17 分度圓直徑d?mnzcos? 軸向力Fa?2T2dtan??2T2mnzsin?

要使軸向力互相抵消，則：Fa2?Fa3 即

2T2mn2z2?sin?2?2T2mn3z3sin?

3?3?arcsinmn3z3mn2z2sin?2?arcsin5?173?51sin15?8.3?818

??/12-1 計(jì)算例12-1的蝸桿和渦輪的幾何尺寸。

解 ：從例 12-1已知的數(shù)據(jù)有： m?4mm，d1?40mm，q?10，z1?2，z2?39，???11.3099，中心距a?98mm，因此可以求得有關(guān)的幾何尺寸如下：

蝸輪的分度圓直徑： d2?mz2?4?39?156mm 蝸輪和蝸桿的齒頂高：ha?m?4mm

蝸輪和蝸桿的齒根高：hf?1.2m?1.2?4mm?4.8mm

蝸桿齒頂圓直徑： da1?m?q?2??4??10?2??48mm 蝸輪喉圓直徑：da2?m?z2?2??4??39?2??164mm

蝸桿齒根圓直徑：df1?m?q?2.4??4??10?2.4??30.4mm

蝸輪齒根圓直徑：df2?m?z2?2.4??4??39?2.4??146.4mm

蝸桿軸向齒距和蝸輪端面齒距：Pa1?Pt2?Px??m?3.14?4?12.56mm

徑向間隙：c?0.2m?0.2?4?0.8mm

12-2 如題12-2所示，蝸桿主動(dòng)，T1?20N.m，m=4mm，z1?2，d1?50mm，渦輪齒數(shù)z2?50，傳動(dòng)的嚙合效率??0.75。試確定：（1）渦輪的轉(zhuǎn)向；（2）蝸桿與渦輪上的作用力的大小和方向。

題12-2圖

解 ：（1）從圖示看，這是一個(gè)左旋蝸桿，因此用右手握桿，四指 w1，大拇指w2，可以得到從主視圖上看，蝸輪順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。

（2）由題意，根據(jù)已知條件，可以得到蝸輪上的轉(zhuǎn)矩為

T2?T1i??T1?z2z1?20?0.75?502?375N.m

蝸桿的圓周力與蝸輪的軸向力大小相等，方向相反，即：

Ft1?Fa2?2T1d1?2?20/50?10??32??800N

蝸桿的軸向力與蝸輪的圓周力大小相等，方向相反，即：

Fa1?Ft2?2T2d2?2?375/4?50?10??32??3750N

蝸桿的徑向力與蝸輪的徑向力大小相等，方向相反，即：

Fr1?Fr2?Ft2tan??3750?tan20?1364.89N

?12-3如題12-3所示為蝸桿傳動(dòng)和錐齒輪傳動(dòng)的組合，已知輸出軸上的錐齒輪z4的轉(zhuǎn)向n，（1）欲使中間軸上的軸向力能部分抵消，試確定蝸桿傳動(dòng)的螺旋線方向和蝸桿的轉(zhuǎn)向；（2）在圖中標(biāo)出各輪軸向力的方向。

題12-3圖 解 ：（1）先用箭頭法標(biāo)志出各輪的轉(zhuǎn)向，如圖12.5所示。由于錐齒輪軸向力指向大端，因此可以判斷出蝸輪軸向力水平向右，從而判斷出蝸桿的轉(zhuǎn)向?yàn)轫槙r(shí)針，如圖12.5所示。因此根據(jù)蝸輪和蝸桿的轉(zhuǎn)向，用手握法可以判定蝸桿螺旋線為右旋。（2）各輪軸軸向力方向如圖12.5所示。

13-1 一平帶傳動(dòng)，已知兩帶輪直徑分別為150mm和400mm，中心距為1000mm，小輪主動(dòng)、轉(zhuǎn)速為1460rmin。試求（1）小輪包角;（2）帶的幾何長度；（3）不考慮帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)時(shí)彈性滑動(dòng)時(shí)大輪的轉(zhuǎn)速；（4）滑動(dòng)率??0.015時(shí)大輪的實(shí)際轉(zhuǎn)速。

解（1）cos?2?d2?d12a?400?1502?1000?0.125，??165.63?2.89rad

?（2）L?2a?=2879.13mm ?2?d1?d2???d2?d1?24a?2?1000??2?150?400???400?150?24?1000

（3）不考慮帶的彈性滑動(dòng)時(shí)，n1n2?d2d1

n2?d1n1d2?150?1460400?547.5r/min

（4）滑動(dòng)率??0.015時(shí)，d1n1?1???d2n1n2?d2d1?1???

n2??150?1460??1?0.015400??539.29r/min

13-2 題13-1中。若傳遞功率為5KW，帶與鑄鐵帶輪間的摩擦系數(shù)f=0.3。所用平帶每米長的質(zhì)量q=0.35kg/m。試求（1）帶的緊邊、松邊拉力；（2）此帶傳動(dòng)所需的初拉力；（3）作用在軸上的壓力。

題13-1圖

解（1）F?1000Pv?1000P60P?106?d1n160?1000??d1n1?60?5?106??1460?150?436.26N ef??e0.3?2.89?2.38

F1?FF2?Feef?f??11?436.26?2.382.38?112.38?1?752.39N

ef??112?436.26?12?316.13N

（2）F0??F1?F2???12?752.39?316.13??534.26N

165.632?（3）FQ?2F0sin?2?532sin?1060.13N

14-1 在題14-1圖中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ軸，是心軸、轉(zhuǎn)軸、還是傳動(dòng)軸？

題14-1圖

解 I 為傳動(dòng)軸，II、IV 為轉(zhuǎn)軸，III 為心軸。

14-6 已知一單級直齒圓柱齒輪減速器，用電動(dòng)機(jī)直拖動(dòng)，電動(dòng)機(jī)功率P=22KW，轉(zhuǎn)速n1?1470rmin，齒輪的模數(shù)m=4mm，齒數(shù)z1?

18、z2?82，若支承間跨距l(xiāng)=180mm（齒輪位于跨距中央），軸的材料用45號鋼調(diào)質(zhì)，試計(jì)算輸出軸危險(xiǎn)截面處的直徑d。

解 T1?9.55?10Fr?Fttan??Frl46pn=9.55?10?62200014708?1.429?10N/m

82T1mZ1tan??2?1.429?104?18?1000tan20?1445N

?M??21445?0.184?65.025N?m

Me?M???T1??265.025?10?0.6?1.429?1026?52?=107.609?10N?mm

3d?3Me0.1???1b??31.0761?100.1?605?26.17583mm 故d?28mm

16-1 說明下列型號軸承的類型、尺寸系列、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、公差等級及其適用場合。6005，N209/P6，7207C，30209/P5。

解 由手冊查得

6005 深溝球軸承，窄寬度，特輕系列，內(nèi)徑d?25mm，普通精度等級（0級）。主要承受徑向載荷，也可承受一定的軸向載荷；可用于高速傳動(dòng)。

N209/P6 圓柱滾子軸承，窄寬度，輕系列，內(nèi)徑d?45mm，6級精度。只能承受徑向載荷，適用于支承剛度大而軸承孔又能保證嚴(yán)格對中的場合，其徑向尺寸輕緊湊。

7207C角接觸球軸承，窄寬度，輕系列，內(nèi)徑 d?35mm，接觸角??15?,鋼板沖壓保持架，普通精度等級。既可承受徑向載荷，又可承受軸向載荷，適用于高速無沖擊, 一般成對使用，對稱布置。

30209/P5 圓錐滾子軸承，窄寬度，輕系列，內(nèi)徑d?45mm，5級精度。能同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷。適用于剛性大和軸承孔能嚴(yán)格對中之處，成對使用，對稱布置。

16-6 根據(jù)工作條件，決定在某傳動(dòng)軸上安裝一對角接觸球軸承，如題16-6圖所示。已知兩個(gè)軸承的載荷分別為Fr1?1470N，F(xiàn)r2?2650N，外加軸向力FA?1000N，軸頸d=40mm，轉(zhuǎn)速n?5000rmin，常溫下運(yùn)轉(zhuǎn)，有中等沖擊，預(yù)期壽命Lh?2000h，試選擇軸承的型號。

題16-6圖

解（1）按題意，外加軸向力FA已接近Fr1，暫選??25?的角接觸軸承類型70000AC。

（2）計(jì)算軸承的軸向載荷(解圖見16.4b)由教材表 16-13查得，軸承的內(nèi)部派生軸向力

/F1?0.68Fr1?0.68?1470?1000N，方向向左

F2?0.68Fr2?0.68?2650?1802N，方向向右 / 因FA?F2/?1000?1802?2802N?F1/?1000N，軸承 1被壓緊Fa1?FA?F2/?1000?1802?2802N

軸承 2被放松Fa2?F2/?1802N（3）計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷

查教材表 16-12，e?0.68 Fa1Fr1Fa2Fr2?2802***0?1.91?e，查表16-12得 X1?0.41，Y1?0.87

??0.68?e，查表16-12得 X2?1，Y2?0

P1?X1Fr1?Y1Fa1=0.41?1470?0.87?2802?3040N P2?X2Fr2?Y2Fa2=1?2650?0?1802?2650N

（3）計(jì)算所需的基本額定動(dòng)載荷

查教材表 16-9，常溫下工作，ft?1；查教材表16-10，有中等沖擊，取fp?1.5；球軸承時(shí)，??3；并取軸承1的當(dāng)量動(dòng)載荷為計(jì)算依據(jù)

fpP?60n?/Cr?L?h?6ft?10?1?1.5?3040?60?5000???2000??6110??13?38.46KN

/

查手冊，根據(jù)Cr和軸頸d?40mm，選用角接觸球軸承7308AC合適（基本額定動(dòng)載荷Cr?38.5KN）。

機(jī)械基礎(chǔ)

8.8 試?yán)L出如圖8.17所示平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖。

圖8.17 8.9 試計(jì)算如圖8.18所示各運(yùn)動(dòng)鏈的自由度（若含有復(fù)合鉸鏈、局部自由度或虛約束，應(yīng)明確指出），并判斷其能否成為機(jī)構(gòu)（圖中繪有箭頭的構(gòu)件為原動(dòng)件）。

圖8.18 9.8 某鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)各桿的長度如圖9.20所示，試問分別以a，b，c，d為機(jī)架時(shí)，將各得到什么類型的機(jī)構(gòu)？若將500改為560，又為何種機(jī)構(gòu)？

圖9.20 ?50?03?00

4且最短桿為機(jī)架，因此是雙曲柄機(jī)構(gòu)。解：a為機(jī)架

150?50?03?00

4且最短桿的鄰邊為機(jī)架，因此是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。b為機(jī)架

?50?03?00

4且最短桿的對邊為機(jī)架，因此是雙搖桿機(jī)構(gòu)。c為機(jī)架

150?50?03?00

4且最短桿的鄰邊為機(jī)架，因此是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。d為機(jī)架

150

若將500改為560時(shí)，150?560?300?400，不滿足桿長條件，因此無論哪個(gè)桿為機(jī)架，都是雙搖桿機(jī)構(gòu)。

9.9 在如圖9.21所示的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，已知lBC?50mm，lCD?35mm，lAD?30mm，AD為機(jī)架。試求：

1）若此機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，且AB桿為曲柄，求lAB的最大值； 2）若此機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)，求lAB的最小值； 3）若此機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)，求lAB的數(shù)值。

圖9.21 解：1）因?yàn)闄C(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，且AB桿為曲柄，所以，AB桿為曲柄必為最短桿，有公式lAB?50?35?30得，lAB的最大值為15mm。

2）因?yàn)闄C(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)，所以，AD桿必為最短桿，有公式lAB?35?50?3，0lAB的最大值為45mm。

3）若此機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)，求lAB的數(shù)值。

10.3 凸輪機(jī)構(gòu)常用的4種從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律中，哪種運(yùn)動(dòng)規(guī)律有剛性沖擊？哪種運(yùn)動(dòng)規(guī)律有柔性沖擊？哪種運(yùn)動(dòng)規(guī)律沒有沖擊？如何來選擇從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律？

答：剛性沖擊：等速運(yùn)動(dòng)。

柔性沖擊：等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律；余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律。沒有沖擊：正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

可以根據(jù)機(jī)構(gòu)所承受的載荷以及運(yùn)動(dòng)速度來選擇。

10.8 如圖10.22所示為尖頂直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)線圖，但給出的運(yùn)動(dòng)線圖尚不完全，試在圖上補(bǔ)全各段的曲線，并指出哪些位置有剛性沖擊？那些位置有柔性沖擊？

圖10.22 11.21 圖11.32所示的傳動(dòng)簡圖中，Ⅱ軸上裝有2個(gè)斜齒輪，試問如何合理的選擇齒輪的旋向？

圖11.32 答：根據(jù)Ⅱ軸上所受的軸向力為最小來選擇齒輪的旋向。

假如Ⅰ軸轉(zhuǎn)向?yàn)轫槙r(shí)針，則Ⅱ軸齒輪的轉(zhuǎn)向?yàn)槟鏁r(shí)針，Ⅱ軸的小斜齒輪假設(shè)軸向力向外，根據(jù)左手定則，小斜齒輪的旋向?yàn)樽笮?，同理，另一個(gè)大齒輪的旋向也是左旋。

11.22 試分析如圖11.33所示的蝸桿傳動(dòng)中，蝸桿的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，并繪出蝸桿和渦輪嚙合點(diǎn)作用力的方向。

圖11.33 11.23 如圖11.34所示為一手搖蝸桿傳動(dòng)裝置。已知傳動(dòng)比i=50，傳動(dòng)效率η=0.4，卷筒直徑D=0.6m。若作用手柄上的力F=200N，則它能夠提升的重量G是多少？

圖11.34

11.24 某斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的中心距a=300mm，小齒輪的齒數(shù)Z1=40，傳動(dòng)比i=2.7，試確定該對斜齒輪的模數(shù)m，螺旋角?及主要幾何尺寸。

?n=20°，mn=2mm，11.25 已知一對標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)齒數(shù)Z1=21，Z2=22，a=55mm。要求不用變位而湊中心距，這對斜齒輪的螺旋角應(yīng)為多少？

z2?56，12.1 某外圓磨床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)如圖12.18所示，已知各輪的齒數(shù)為z1?28，z3?38，z4?57，手輪與齒輪

1相固連，橫向絲桿與齒輪4相固連，其絲桿螺距為3mm，試求當(dāng)手輪轉(zhuǎn)動(dòng)1/100轉(zhuǎn)時(shí)，砂輪架的橫向進(jìn)給量S。

圖12.18 12.5 在如圖12.22所示的輪系中，已知齒數(shù)z1?120，z2?40，z3?20，z4?20。若n1?n4?120rmin，且n1與n4轉(zhuǎn)向相反，試求iH1。

圖12.22 15.1 軸的功用是什么？

答：軸的功用是支撐旋轉(zhuǎn)零件，以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞。15.2 試說明下列幾種軸材料的適用場合：Q235A，45,40Cr，20CrMnTi，QT600-2。答：Q235A用于載荷不大、轉(zhuǎn)速不高的一般不重要的軸。

45用于應(yīng)用于應(yīng)力集中敏感性小的場合，一般用于用途和較重要的軸。40Cr應(yīng)用于強(qiáng)度高而尺寸小、重量輕的重要的軸或特殊性能要求的軸。

20CrMnTi用于齒輪,軸類,活塞類零配件等.用于汽車,飛機(jī)各種特殊零件部位，良好的加工性,加工變形微小,抗疲勞性能相當(dāng)好。QT600-2應(yīng)用于制作形狀復(fù)雜的軸。

15.3 在齒輪減速器中，為什么低速軸的直徑要比高速軸粗得多？

答：因?yàn)榈退佥S的扭矩大 高速軸的扭矩小 所以低速軸要選擇粗一些。15.4 在軸的結(jié)構(gòu)工藝性來看，在作軸的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意哪些問題？ 答：（1）、軸上零件有準(zhǔn)確的位置和可靠的相對固定。（2）、良好的制造和安裝公益性。（3）、形狀、尺寸應(yīng)有利于減少應(yīng)力集中。15.5 如圖15.13所示為幾種軸上零件的軸向定位和固定方式，試指出其設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，并畫出改正圖。

16.1 滾動(dòng)軸承一般由哪些基本元件組成？各有什么作用？

答：滾動(dòng)軸承一般由內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體和保持架四部分組成，內(nèi)圈的作用是與軸相配合并與軸一起旋轉(zhuǎn)；外圈作用是與軸承座相配合，起支撐作用；滾動(dòng)體是借助于保持架均勻的將滾動(dòng)體分布在內(nèi)圈和外圈之間，其形狀大小和數(shù)量直接影響著滾動(dòng)軸承的使用性能和壽命；保持架能使?jié)L動(dòng)體均勻分布，防止?jié)L動(dòng)體脫落，引導(dǎo)滾動(dòng)體旋轉(zhuǎn)起潤滑作用。

16.5 試說明下列軸承代號的含義，并說明哪個(gè)軸承不能承受徑向載荷？

3308

6210

7200AC/P6 N409/P5

5307/P6 答：3308 3——圓錐滾子軸承

（0）3——寬度系列為0,3為直徑系列代號 08——內(nèi)徑為40mm

6210 6——深溝球軸承

（0）2——寬度系列為0,2為直徑系列代號 10——內(nèi)徑為50mm 7200AC/P6 7——角接觸球軸承

（0）2——寬度系列為0,2為直徑系列代號 00——內(nèi)徑為10mm

AC——公稱接觸角α=25°

P6——軸承公差等級為6級

N409/P5

N——圓柱滾子軸承

（0）4——寬度系列為0,4為直徑系列代號 09——內(nèi)徑為45mm

P5——軸承公差等級為5級

5307/P6

5——推力球軸承

（0）3——寬度系列為0,3為直徑系列代號 07——內(nèi)徑為35mm

P6——軸承公差等級為6級 5307/P6不能承受徑向載荷。

16.7 試說明滾動(dòng)軸承的基本額定壽命、基本額定動(dòng)載荷、當(dāng)量動(dòng)載荷的意義。答：基本額定壽命：一批同樣的軸承，在相同條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，其中百分之九十的軸承不發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕時(shí)所能達(dá)到的壽命。

基本額定動(dòng)載荷：滾動(dòng)軸承若同時(shí)承受徑向和軸向聯(lián)合載荷，為了計(jì)算軸承壽命時(shí)在相同條件下比較，在進(jìn)行壽命計(jì)算時(shí)，必須把實(shí)際載荷轉(zhuǎn)換為與確定基本額定動(dòng)載荷的載荷條件相一致的當(dāng)量動(dòng)載荷，用P表示。

當(dāng)量動(dòng)載荷: 使軸承的基本額定壽命恰好為一百萬轉(zhuǎn)時(shí)，軸承所能承受的載荷值，稱為軸承的基本額定動(dòng)載荷，用C表示。對向心軸承，指的是純徑向載荷，用Cr表示；對推力軸承，指的是純軸向載荷，用Ca表示。

16.11 已知一傳動(dòng)軸上的深溝球軸承，承受的徑向載荷Fr?1200N，軸向載荷Fa?300N，軸承轉(zhuǎn)速n?1460rmin，軸頸直徑d?40mm，要求使用Lh?8000h，載荷有輕微沖擊，常溫下工作，試選擇軸承的型號尺寸。

汽車機(jī)械基礎(chǔ)

4-1 軸的功用是什么？根據(jù)所受的載荷不同，軸分為哪幾種類型？各舉一例說明。

答：軸的功用是支撐旋轉(zhuǎn)零件，以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞。轉(zhuǎn)軸：電動(dòng)機(jī)的輸入軸。心軸：火車的輪軸。

傳動(dòng)軸：連接汽車變速器與后橋的軸。

4-5 某傳動(dòng)軸所傳遞的功率P=750Kw，轉(zhuǎn)速n?400rmin。若采用45鋼正火，該軸所需的最小直徑是多少？

4-6 圖4-10中，若軸的支承跨距L=400mm，主動(dòng)齒輪分度圓直徑d1?180mm，螺旋角??15?，傳遞功率P1?7KW，轉(zhuǎn)速n1?300rmin，軸的材料采用45鋼調(diào)質(zhì)。

① 試確定軸的危險(xiǎn)截面上的直徑。

② 指出圖4-10中主動(dòng)軸結(jié)構(gòu)的不合理之處，并提出改進(jìn)意見。

圖4-10 主動(dòng)軸

5-8 滾動(dòng)軸承的額定動(dòng)載荷和當(dāng)量動(dòng)載荷有何關(guān)系？

答：在進(jìn)行壽命計(jì)算時(shí)，必須把實(shí)際載荷轉(zhuǎn)換為與確定基本額定動(dòng)載荷的載荷條件相一致的當(dāng)量動(dòng)載荷。

5-9 滾動(dòng)軸承壽命設(shè)計(jì)計(jì)算的基本思想是什么？什么情況下需要作滾動(dòng)軸承的靜強(qiáng)度計(jì)算？

答：滾動(dòng)軸承壽命設(shè)計(jì)計(jì)算的基本思想是軸承壽命不小于滾動(dòng)軸承的預(yù)期壽命。對于承受連續(xù)載荷或間斷載荷而不旋轉(zhuǎn)的軸承；在載荷作用下緩慢旋轉(zhuǎn)的軸承；承受正常載荷但受到短時(shí)沖擊的軸承，要考慮靜強(qiáng)度計(jì)算。

5-10 說明以下幾個(gè)代號的含義：7210B、7210AC、N210E、51210、30316、7305B/P4。

答：7210B 3——角接觸球軸承

（0）2——寬度系列為0,2為直徑系列代號 10——內(nèi)徑為50mm

7200AC 7——角接觸球軸承

（0）2——寬度系列為0,2為直徑系列代號 00——內(nèi)徑為10mm

AC——公稱接觸角α=25°

N210E

N——圓柱滾子軸承

（0）2——寬度系列為0,2為直徑系列代號 10——內(nèi)徑為50mm

E——軸承公差等級為6級

51210

5——推力球軸承

1——寬度系列為1，2為直徑系列代號 10——內(nèi)徑為50mm

30316

3——圓錐滾子軸承

0——寬度系列為0,3為直徑系列代號 16——內(nèi)徑為82mm 7305B/P4

7——角接觸球軸承

（0）3——寬度系列為0,3為直徑系列代號 05——內(nèi)徑為25mm

B——公稱接觸角α=40°

P4——軸承公差等級為4級

5-11 一深溝球軸承需要承受的徑向載荷為10000N，軸向載荷為2000N，預(yù)期壽命為10000h，軸徑為50mm。試選擇兩種型號的軸承并作比較。6-1 試說明聯(lián)軸器和離合器在軸連接中起到什么作用？

答：聯(lián)軸器和離合器都是機(jī)械傳動(dòng)中常用件，用于軸與軸（或其它回轉(zhuǎn)零件）的連接，傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，也可作為安全裝置。區(qū)別在于聯(lián)軸器將兩軸連接后，機(jī)械在運(yùn)轉(zhuǎn)中兩軸不能分離，只有停機(jī)后才能拆開。而離合器在機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)中能隨時(shí)結(jié)合與分離，實(shí)現(xiàn)機(jī)械操作系統(tǒng)的斷續(xù)、變速、換向。聯(lián)軸器一般用于動(dòng)力機(jī)（如電機(jī)）與工作機(jī)之間的鏈接，離合器用于操作機(jī)構(gòu)中，比如汽車離合器是傳動(dòng)系中起到動(dòng)力傳遞的結(jié)合和分離及過載保護(hù)作用。

6-2 某發(fā)動(dòng)機(jī)需要電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行正常后，兩機(jī)脫開，試問兩機(jī)間該采用哪種離合器？ 答：

6-4 萬向節(jié)有什么作用？由其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可以分為幾類各有什么特點(diǎn)？ 答：萬向節(jié)是汽車萬向傳動(dòng)裝置中實(shí)現(xiàn)變角速度傳動(dòng)的一種聯(lián)軸器。

可以分為剛性萬向節(jié)和繞行聯(lián)軸節(jié)。剛性萬向節(jié)結(jié)構(gòu)簡單，傳動(dòng)效率較高，繞行聯(lián)軸節(jié)的傳力單元采用夾布橡膠盤、橡膠塊、橡膠環(huán)等彈性元件。6-7 試述制動(dòng)器的工作原理及功用。

答：萬向節(jié)是汽車萬向傳動(dòng)裝置中實(shí)現(xiàn)變角速度傳動(dòng)的一種聯(lián)軸器。7-1 常用的不可拆聯(lián)接有哪些類型？各有什么特點(diǎn)？

7-3 普通平鍵聯(lián)接的主要失效形式是什么？平鍵剖面尺寸b、h及標(biāo)準(zhǔn)長度L如何確定？

7-5 螺紋按牙型分哪幾種類型？聯(lián)接螺紋常用何種螺紋？為什么？ 7-7 螺紋聯(lián)接有哪幾種主要聯(lián)接類型？各適用于什么場合？ 7-9 簡述銷聯(lián)接的類型、特點(diǎn)和應(yīng)用。

8-6 根據(jù)圖8-42中所標(biāo)注的尺寸，判斷各鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)屬哪種基本形式？

圖8-42 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的形式判斷

8-9 如圖8-45所示的偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，若已知a=20mm，b=40mm，e=10mm，試用作圖法求此機(jī)構(gòu)的極位夾角θ、行程速比系數(shù)K、行程H，并標(biāo)出圖示位置的傳動(dòng)角。

圖8-45 極位夾角與傳動(dòng)角的確定

8-10 如圖8-46所示，擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)以曲柄（圖8-46a）或?qū)U（8-46b）為原動(dòng)件，試分析并分別作出： 1）機(jī)構(gòu)的極限位置。

2）最大壓力角（或最小傳動(dòng)角）的位置。3）死點(diǎn)的位置。

4）機(jī)構(gòu)的極位夾角。

圖8-46 擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)分析

9-4 說明等速、等加速等減速、簡諧運(yùn)動(dòng)等三種常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律的加速度變化特點(diǎn)和它們的應(yīng)用場合。

9-11 在什么情況下凸輪的實(shí)際輪廓線會(huì)出現(xiàn)尖點(diǎn)或相交叉形象？如何避免？ 9-14 在圖9-23各圖中標(biāo)出圖示位置的凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角。

圖9-23 標(biāo)出凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角

10-1 帶傳動(dòng)有哪些特點(diǎn)？普通v帶傳動(dòng)有哪些類型？適用于哪些場合？ 10-4 帶傳動(dòng)為什么會(huì)產(chǎn)生彈性滑動(dòng)？彈性滑動(dòng)與打滑有什么不同？

10-5 v帶傳動(dòng)時(shí)的速度，為什么不能太大也不能太小，一般在什么范圍內(nèi)？ 11-7 當(dāng)兩漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒輪傳動(dòng)的安裝中心距大于標(biāo)準(zhǔn)中心距時(shí)，下列參數(shù)中哪些將發(fā)生變化？哪些不會(huì)變化？

A傳動(dòng)比 B 嚙合角C 節(jié)圓半徑D 分度圓半徑E 基圓半徑F 頂隙G測隙。11-9 什么叫根切現(xiàn)象？根切產(chǎn)生的原因是什么？避免根切的條件是什么？

11-17 齒輪傳動(dòng)的主要失效形式有哪些？齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則通常是按哪些失效形式?jīng)Q定的？ 11-26 已知一對外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直圓柱齒輪的中心距a=160mm，齒數(shù)z1?20、z2?60，求模數(shù)和分度圓直徑。

11-27 已知一對漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，小齒輪的齒數(shù)z1?26，傳動(dòng)比i12?2.5，模數(shù)m=3，試求大齒輪的齒數(shù)、主要幾何尺寸及中心距。

12-1 什么叫定軸輪系？憜輪在定軸輪系中起什么作用？如何求定州輪系的傳動(dòng)比？

12-2 什么叫周轉(zhuǎn)輪系？如何判定一個(gè)輪系是否是周轉(zhuǎn)輪系？ 12-6 試確定圖12-16中各輪的轉(zhuǎn)向。

圖12-16 確定圖中各輪轉(zhuǎn)向

12-8 在圖12-18所示的輪系中，已知各輪齒數(shù)為z1?15,z2?25,z2??15,z3?30,z3??15，z4?30,z4??2（右旋螺桿），該輪系的傳動(dòng)比i15，并判斷渦輪5的轉(zhuǎn)向。

z5?60。求

圖12-18 求定軸輪系的傳動(dòng)比

第四篇：機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第七版課后習(xí)題答案

第一章

1-1 什么是運(yùn)動(dòng)副？高副與低副有何區(qū)別？

答：運(yùn)動(dòng)副：使兩構(gòu)件直接接觸，并能產(chǎn)生一定相對運(yùn)動(dòng)的連接。

平面低副－ 凡是以面接觸的運(yùn)動(dòng)副，分為轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副；平面高副－以點(diǎn)或線相接觸的運(yùn)動(dòng)副。

1-2 什么是機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖？它有什么作用？

答：用簡單的線條和符號代表構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副，并按比例定出各運(yùn)動(dòng)副位置，表示機(jī)構(gòu)的組成和傳動(dòng)情況。這樣繪制出的簡明圖形就稱為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。作用：機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖不僅能表示出機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)原理，而且還可以用圖解法求出機(jī)構(gòu)上各有關(guān)點(diǎn)在所處位置的運(yùn)動(dòng)特性（位移，速度和加速度）。它是一種在分析機(jī)構(gòu)和 設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)時(shí)表示機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的簡便而又科學(xué)的方法。

1-3平面機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是什么？

答：機(jī)構(gòu)自由度 F>0，且與原動(dòng)件數(shù)相等，則機(jī)構(gòu)各構(gòu)件間的相對運(yùn)動(dòng)是確定的；這就是機(jī) 構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件。（復(fù)習(xí)自由度 4 個(gè)結(jié)論 P17）第二章

2-1 什么是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的急回特性和死點(diǎn)位置？

答：急回特性：曲柄等速回轉(zhuǎn)的情況下，搖桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度快慢不同，搖桿反行程時(shí)的平均擺動(dòng)速度必然大于正行程時(shí)的平均擺動(dòng)速度，此即急回特性。死點(diǎn)位置：搖桿是主動(dòng)件，曲柄是從動(dòng)件，曲柄與連桿共線時(shí)，搖桿通過連桿加于曲柄的驅(qū)動(dòng)力 F 正好通過曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)中心，所以不能產(chǎn)生使曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩，機(jī)構(gòu)的這種位置稱為死點(diǎn)位置。即機(jī)構(gòu)的從動(dòng)件出現(xiàn)卡死或運(yùn)動(dòng)不確定的 現(xiàn)象的那個(gè)位置稱為死點(diǎn)位置（從動(dòng)件的傳動(dòng)角? =0°）。

第三章

3-2 通常采用什么方法使凸輪與從動(dòng)件之間保持接觸？

答：力鎖合：利用重力、彈簧力或其他外力使從動(dòng)件與凸輪輪廓始終保持接觸。形鎖合：利用高副元素本身的幾何形狀使從動(dòng)件與凸輪輪廓始終保持接觸。

3-3 什么叫剛性沖擊和柔性沖擊？用什么方法可以避免剛性沖擊？ 答：剛性沖擊：從動(dòng)件在運(yùn)動(dòng)開始和推程終止的瞬間，速度突變?yōu)榱悖碚撋霞铀俣葹闊o窮大，產(chǎn)生無窮大的慣性力，機(jī)構(gòu)受到極大的沖擊，稱為剛性沖擊。柔性沖擊：當(dāng)從動(dòng)件做等加速或等減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，在某些加速度突變處，其慣性力也隨之有限突變而產(chǎn)生沖擊，這種由有限突變而引起的沖擊比無窮大慣性力引起的 剛性沖擊輕柔了許多，故被稱為柔性沖擊。

避免剛性沖擊的方法：為了避免剛性沖擊，常將這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律已知的運(yùn)動(dòng)開始和終止兩 小段加以修正，使速度逐漸升高和逐漸降低。讓從動(dòng)件按正弦加速度運(yùn)動(dòng)（既 無剛性運(yùn)動(dòng)，也無柔性沖擊）

chapter4

4-1 棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)及不完全齒輪機(jī)構(gòu)各有何運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)？是舉出應(yīng)用這些間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 的實(shí)例。

答：槽輪機(jī)構(gòu)特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，常用于只要求恒定旋轉(zhuǎn)角的分度機(jī)構(gòu)中；停歇 運(yùn)動(dòng)主要依靠槽數(shù)和圓柱銷數(shù)量（運(yùn)動(dòng)系數(shù)）

應(yīng)用: 應(yīng)用在轉(zhuǎn)速不高，要求間歇轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置中。如：電影放映機(jī) 自動(dòng)傳送 鏈裝置 紡織機(jī)械

棘輪機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：這種有齒的棘輪其進(jìn)程的變化最少是 1 個(gè)齒距，且工作時(shí)有響聲。應(yīng)用：起重機(jī)絞盤 牛頭刨床的橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu) 計(jì)數(shù)器

不完全齒輪機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：普通齒輪傳動(dòng)，不同之處在于輪齒不布滿整個(gè)圓周。主動(dòng)輪上的 鎖住弧與從動(dòng)輪上的鎖住弧互相配合鎖住，以保證從動(dòng)輪停歇在 預(yù)定位置上。

應(yīng)用：各種計(jì)數(shù)器 多工位自動(dòng)機(jī) 半自動(dòng)機(jī)

第六章

6-1 設(shè)計(jì)機(jī)械零件時(shí)應(yīng)滿足哪些基本要求？

答：足夠的強(qiáng)度和剛度，耐摩擦磨損，耐熱，耐振動(dòng)（衡量機(jī)械零件工作能力的準(zhǔn)則）。

6-2 按時(shí)間和應(yīng)力的關(guān)系，應(yīng)力可分為幾類？實(shí)際應(yīng)力、極限應(yīng)力和許用應(yīng)力有什么不同？

答：隨時(shí)間變化的特性，應(yīng)力可分為靜應(yīng)力和變應(yīng)力兩類。許用應(yīng)力：是設(shè)計(jì)零件時(shí)所依據(jù)的條件應(yīng)力。[σ] 極限應(yīng)力:零件設(shè)計(jì)時(shí)所用的極限值，為材料的屈服極值。實(shí)際應(yīng)力: 零件工作時(shí)實(shí)際承受的應(yīng)力。（靜應(yīng)力下：[σ] = σS /s [σ] = σB /s

s= s1 s2 s3）

6-4 指出下列符號各表示什么材料： Q235、35、65Mn、20CrMnTi、ZG310-570、HT200.Q235：屈服強(qiáng)度為 235，抗拉強(qiáng)度為 375-460，伸長率為：26%的普通碳素鋼。

35：優(yōu)質(zhì)碳素鋼（數(shù)字表示碳的平均含量）

65Mn：優(yōu)質(zhì)碳素鋼，平均含碳量為 0.65%，含 Mn 量約為 1%。20CrMnTi：合金鋼，含碳量 0.20%，平均含 Cr，Mn，Ti 量約為 1%。

ZG310-570：屈服強(qiáng)度為 310MPa，抗拉強(qiáng)度為 570MPa 伸長率為 15%，硬度為：40-50HRC 的

鑄鋼HT200：抗拉強(qiáng)度為 200，硬度為 170-241HBS 的灰鑄鐵。

6-5 在強(qiáng)度計(jì)算時(shí)如何確定許用應(yīng)力？

答：許用應(yīng)力的確定通常有兩種方法：查許用應(yīng)力表：對于一定材料制造的并在一定條件下工作的零件，根據(jù)過去機(jī)械制造的 實(shí)踐與理論分析，將他們所能安全工作的最大應(yīng)力制成專門的表格。這種表格簡單，具體，可靠，但每一種表格的適用范圍較窄。部分系數(shù)法：以幾個(gè)系數(shù)的乘積來確定總的安全系數(shù)s=s1s2s3 S1——考慮計(jì)算載荷及應(yīng)力準(zhǔn)確性的系數(shù)，一般 s1=1-1.5。S2——考慮材料力學(xué)性能均勻性的系數(shù)。S3——考慮零件重要程度的系數(shù)。

6-8 ?-1 ? 0 ?1 各代表什么？

答：-1 ：對稱循環(huán)變應(yīng)力下，疲勞極限為-1。0 ：脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力下，疲勞極限為0。1 ：靜應(yīng)力下的疲勞極限。

第七章

7-1 常見的螺栓中的螺紋式右旋還是左旋、是單線還是多線？怎樣判別?多線螺紋與單線螺 紋的特點(diǎn)如何？ 答：常見的螺栓中的螺紋是右旋、單線。根據(jù)螺旋線繞行方向科判別右旋與左旋；根據(jù)螺旋線的數(shù)目可判別單線還是多線。特點(diǎn)：單線螺紋的螺距等于導(dǎo)程，多線螺紋的導(dǎo)程等于螺距與線數(shù)的乘積；單線螺紋由于其 螺旋升角較小，用在螺紋的鎖緊，多線螺紋由于其螺紋升角較大，用于傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)。

7-2 螺紋主要類型有哪幾種？說明他們的特點(diǎn)及用途。

答：機(jī)械制造中主要螺紋類型：三角形螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋、鋸齒形螺紋、半圓形螺紋。三角形螺紋：

普通螺紋：特點(diǎn)為抗拉強(qiáng)度較高，連接自鎖作用也較可靠，一般適用于薄壁零件及受沖擊零件的連接。

管螺紋（半圓形螺紋）：特點(diǎn)為螺紋深度較淺，是專門用來連接管子的。矩形螺紋：特點(diǎn)為刨面呈矩形、螺母與螺桿對中的精度較差以及螺紋根部強(qiáng)度較弱等缺 點(diǎn)；沒有自鎖。

梯形螺紋：特點(diǎn)為刨面為梯形，效率較矩形螺紋低，沒有自鎖。多用于車床絲桿等傳動(dòng) 螺旋及起重螺旋中。

鋸齒形螺紋：效率較矩形螺紋略低，強(qiáng)度較大，沒有自鎖。在受載很大的起重螺旋及螺 旋壓力機(jī)中常采用。

（三角形螺紋用于連接；鋸齒、梯形、矩形用于傳動(dòng)。）

7-3 螺旋副的效率與哪些參數(shù)有關(guān)？各參數(shù)變化大小對效率有何影響？螺紋牙型角大小對 效率有何影響？

答：A2 ? ? A1

當(dāng)摩擦角不變時(shí)，螺旋副的效率是升角的函數(shù)。牙型角變小，效率變大；牙型角變大，效率變小。（舉例矩形螺紋變?yōu)槿切温菁y）

7-4 螺旋副自鎖條件和意義是什么？常用鏈接螺紋是否自鎖？ tg? tg??

?? ? ? 為升角，ρ為摩擦角

答：自鎖條件：一般情況越小，自鎖性能愈好）：螺紋升角 ρ：當(dāng)量摩擦 角。意義 ：不加支持力 F，重物不會(huì)自動(dòng)下滑。即螺旋副不會(huì)自動(dòng)松脫，當(dāng)擰緊螺母時(shí)，螺旋副的效率總是小于 50%。常用鏈接螺紋自鎖。

7-5 在螺紋連接中，為什么采用防松裝置？例舉幾種最典型的防松裝置，會(huì)出其結(jié)構(gòu)件圖，說明其工作原理和機(jī)構(gòu)簡圖。

答：螺紋連接的自鎖作用只有在靜載荷下才是可靠的，在振動(dòng)和變載荷下，螺紋副之間會(huì)產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動(dòng)，從而出現(xiàn)自動(dòng)松脫的現(xiàn)象，故需采用防松裝置。

舉例:

（一）利用摩擦力的防松裝置： 原理：在螺紋間經(jīng)常保持一定的摩擦力，且附加摩擦力的大小盡可能不隨載荷大小變化。

（1）彈簧墊圈: 工作原理：彈簧墊圈被壓平后，利用其反彈力使螺紋間保持壓 緊力和摩擦力

（2）雙螺母：工作原理：梁螺母對頂，螺栓始終收到附加壓力和附加摩擦力的 作用。結(jié)構(gòu)簡單，用于低速重載。

二）利用機(jī)械方法防松裝置： 原理：利用機(jī)械裝置將螺母和螺栓連成一體，消除了它們之間相對轉(zhuǎn)動(dòng)的可能性。

（1）開口銷：開口銷從螺母的槽口和螺栓尾部的孔中穿過，起防松作用。效果 良好。

（2）止動(dòng)墊圈：墊片內(nèi)翅嵌入螺栓的槽內(nèi)，待螺母擰緊后，再將墊片的外翅之 一折嵌于螺母的一個(gè)槽內(nèi)。將止動(dòng)片的折邊，分別彎靠在螺 母和被聯(lián)接件的側(cè)邊起防松作用

7-6 將松螺栓連接合金螺栓連接（受橫向外力和軸向歪理）的強(qiáng)度計(jì)算公示一起列出，是比 較其異同，并作出必要的結(jié)論。

7-10平鍵鏈接可能有哪些失效形式？平鍵的尺寸如何確定？

答：失效形式：擠壓破壞和剪切確定尺寸：按擠壓和剪切的強(qiáng)度計(jì)算，再根據(jù)工作要求，確定鍵的種類；再按照軸的直 徑 d 查標(biāo)準(zhǔn)的鍵的尺寸，鍵的長度取l ? 1.5d 且要比軸上的輪轂短。第八章

8-2 帶傳動(dòng)中的彈性滑動(dòng)和打滑時(shí)怎樣產(chǎn)生的？它們對帶傳動(dòng)有何影響？ 答：彈性滑動(dòng)：由于帶的緊邊與松邊拉力不等，使帶兩邊的彈性變形不等，所引起的帶與輪面的微量相對滑動(dòng)為彈性滑動(dòng)。彈性滑動(dòng)是不可避免的，對帶傳動(dòng)影響不大 打滑：機(jī)器出現(xiàn)過載，摩擦力不能克服從動(dòng)輪上的阻力矩，帶沿輪面全面滑動(dòng)，從動(dòng)輪 轉(zhuǎn)速急劇降低甚至不動(dòng)，此現(xiàn)象即為打滑，是帶傳動(dòng)的主要失效形式之一，可避免。

8-3 帶傳動(dòng)中主要失效形式是什么？設(shè)計(jì)中怎么樣考慮？

答：主要失效形式：1.張緊力不足導(dǎo)致的打滑；2.張緊力過大導(dǎo)致的疲勞損壞；3.疲勞壽命。

設(shè)計(jì)是必須要考慮：在保證不打滑的情況下（確保工況系數(shù)），帶應(yīng)有一定的疲勞強(qiáng)度 或壽命。

第九章

9-1 齒輪傳動(dòng)的最基本要求是什么？齒廓的形狀符合什么條件才能滿足上述要求？

答：基本要求是：傳動(dòng)比恒定。

齒廓的形狀是：漸開線形、擺線形、圓弧齒時(shí)滿足上述要求。（齒廓的形狀必須滿足不 論輪齒齒廓在任何位置接觸，過觸點(diǎn)所做齒廓的公法線均須通過節(jié)點(diǎn)。）

9-2 分度圓和節(jié)圓，壓力角和嚙合角有何區(qū)別？

答：分度圓：為了便于齒廓各部分尺寸的計(jì)算,在齒輪上選擇一個(gè)圓作為計(jì)算的基準(zhǔn),該圓稱為齒輪的分度圓.(標(biāo)準(zhǔn)齒輪分度圓與節(jié)圓重合且 s=e)標(biāo)準(zhǔn)化的齒輪上壓力角和模數(shù)均為標(biāo)準(zhǔn)值的圓稱為分度圓.節(jié)圓：通過節(jié)點(diǎn)的兩圓具有相同的圓周速度，他們之間作純滾動(dòng)，這兩圓稱為齒輪 的節(jié)圓。

分度圓、節(jié)圓區(qū)別：分度圓是齒輪鑄造成立后本身具有的，而節(jié)圓是在兩齒輪運(yùn)動(dòng) 嚙合時(shí)根據(jù)其速度而確定出來的。

壓力角：漸開線上任一點(diǎn)法向壓力的方向線（即漸開線在該點(diǎn)的法線）和該點(diǎn)速度 方向之間的夾角稱為該點(diǎn)的壓力角。嚙合角：過節(jié)點(diǎn)的兩節(jié)圓的公切線，與兩齒廓公法線間的夾角。壓力角、嚙合角區(qū)別：選取點(diǎn)的不同，壓力角的大小也就不同；而只要兩齒輪的大小確定，則其嚙合角也就隨確定。

9-3 一對漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪正確嚙合的條件什么？ 答：1.兩齒輪的模數(shù)必須相等

2.兩齒輪分度圓上的壓力角必須相等

9-4 為什么要限制齒輪的最少齒數(shù)？對于α=20、正常齒制的標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，最少齒數(shù) 是多少？

答：限制最少齒數(shù)是為了保證不發(fā)生根切，要使所設(shè)計(jì)齒數(shù)大于不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)，當(dāng)α=20 o 的標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，則h?a =1，則zmin =17。

9-12 齒輪輪齒有哪幾種失效形式？開式傳動(dòng)和閉式傳動(dòng)的失效形式是否相同？在設(shè)計(jì)及使 用中應(yīng)該怎樣防止這些失效？

答：失效形式有：（1）輪齒折斷（2）齒面膠合（3）齒面磨粒磨損（4）齒面點(diǎn)蝕（5）塑性變形開式傳動(dòng)和閉式傳動(dòng)的失效形式不完全相同：其中磨損和疲勞破壞主要為開式齒輪傳動(dòng)的失效形式；而齒面點(diǎn)蝕和折斷主要為閉式齒輪傳動(dòng)的失效形式。

為了防止輪齒折斷：在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使用抵抗沖擊和過載能力較強(qiáng)的材料。為了避免齒面磨粒磨損：可采用閉式傳動(dòng)或加防護(hù)罩等； 為了避免輪齒齒面點(diǎn)蝕：應(yīng)使用接觸應(yīng)力較大的材料；

為了防止齒面膠合：必須采用粘度大的潤滑油（低速傳動(dòng)）或抗膠合能力強(qiáng)的潤滑油（高速傳動(dòng)）。

第五篇：機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(陳立德第三版)課后答案(1-18章全)

第3章平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

3.1 機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是什么? 答：機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件數(shù)等于自由度數(shù)時(shí),機(jī)構(gòu)就具有確定的相對運(yùn)動(dòng)。3.2 在計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，要注意哪些事項(xiàng)？

答：應(yīng)注意機(jī)構(gòu)中是否包含著復(fù)合鉸鏈、局部自由度、虛約束。3.3 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖有什么作用？如何繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖？

答：（1）能拋開機(jī)構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的真實(shí)外形，簡明地表達(dá)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)原理，并能對機(jī)構(gòu)進(jìn)行方案討論和運(yùn)動(dòng)、受力分析。

（2）繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的步驟如下所述：

①認(rèn)真研究機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及其動(dòng)作原理，分清機(jī)架，確定主動(dòng)件。

②循著運(yùn)動(dòng)傳遞的路線，搞清各構(gòu)件間相對運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，確定運(yùn)動(dòng)副的種類。③測量出運(yùn)動(dòng)副間的相對位置。

④選擇視圖平面和比例尺，用規(guī)定的線條和符號表示其構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副，繪制成機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。

3.4 計(jì)算如題3.4圖所示各機(jī)構(gòu)的自由度，并說明欲使其具有確定運(yùn)動(dòng)，需要有幾個(gè)原動(dòng)件？

題3.4圖

答：a）n?9，PL?13，PH?0代入式（3.1）中可得

F?3n?2PL?PH?3?9?2?13?0?1

此機(jī)構(gòu)要具有確定的運(yùn)動(dòng)，需要有一個(gè)原動(dòng)件。

b)B處存在局部自由度，必須取消，即把滾子與桿剛化，則n?3，PL?3，PH?2，代入式（3.1）中可得

F?3n?2PL?PH?3?3?2?3?2?

1此機(jī)構(gòu)要具有確定的運(yùn)動(dòng)，需要有一個(gè)原動(dòng)件。c)n?5，PL?7，PH?0代入式（3.1）中可得

F?3n?2PL?PH?3?5?2?7?0?1

此機(jī)構(gòu)要具有確定的運(yùn)動(dòng)，需要有一個(gè)原動(dòng)件。

3.5 題3.5圖

答：取?L?0.001m/mm，繪制運(yùn)動(dòng)簡圖如題3.5答案圖所示：

題3.5答案圖

圖a)：n?3，PL?4，PH?0，則F?3n?2PL?PH?1；

圖b)：n?3，PL?4，PH?0，則F?3n?2PL?PH?1。

3.6 試計(jì)算如題3.6圖所示機(jī)構(gòu)的自由度，并判斷該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)是否確定（圖中繪有箭頭的構(gòu)件為原動(dòng)件）。

題3.6圖

解：a)：n?7，PL?10，PH?0。

F?3n?2PL?PH?3?7?2?10?1

運(yùn)動(dòng)確定。

b)n?5，PL?7，PH?0

F?3n?2PL?PH?3?5?2?7?1

運(yùn)動(dòng)確定

c)

n?7，PL?10，PH?0。

F?3n?2PL?PH?3?7?2?10?1運(yùn)動(dòng)確定

d)n?4，PL?4，PH?2。F?3n?2PL?PH?3?4?2?4?2?2運(yùn)動(dòng)確定。e)n?3，PL?4，PH?0。F?3n?2PL?PH?3?3?2?4?1運(yùn)動(dòng)確定。f)n?5，PL?7，PH?0。F?3n?2PL?PH?3?5?2?7?1運(yùn)動(dòng)確定。g)n?9，PL?12，PH?2。F?3n?2PL?PH?3?9?2?12?2?1運(yùn)動(dòng)確定 h)n?9，PL?12，PH?0。F?3n?2PL?PH?3?9?2?12?3運(yùn)動(dòng)確定。3.7 題3.7圖

答：圖示機(jī)構(gòu)的自由度為零，故都不合理，修改方案如下： 對于題3.7圖a的機(jī)構(gòu)，在D處改為一個(gè)滑塊，如題3.7圖a所示。

對于題3.7圖b的機(jī)構(gòu)，在構(gòu)件4上增加一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，如題3.7答案圖b所示；或在構(gòu)件4的D處添加一滑塊，如題3.7答案圖c所示。

題3.7答案圖

第4章平面連桿機(jī)構(gòu)

4.1答：同一構(gòu)件上各點(diǎn)的速度和加速度構(gòu)成的多邊形與構(gòu)件原來的形狀相似，且字母順序一致。

4.2 答：機(jī)械在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其相鄰的兩構(gòu)件間發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，就必然產(chǎn)生摩擦力，它一方面會(huì)消耗一部分的輸入功，使機(jī)械發(fā)熱和降低其機(jī)械效率，另一方面又使機(jī)械磨損，影響了機(jī)械零件的強(qiáng)度和壽命，降低了機(jī)械工作的可靠性，因此必須要研究機(jī)械中的摩擦。機(jī)械中的摩擦是不一定有害的，有時(shí)會(huì)利用摩擦力進(jìn)行工作，如帶傳動(dòng)和摩擦輪傳動(dòng)等。

4.3答：（1）移動(dòng)或具有移動(dòng)趨勢的物體所受的總反力與法向反力之間的夾角稱為摩擦角?。（2）總反力與相對運(yùn)動(dòng)方向或相對運(yùn)動(dòng)趨勢的方向成一鈍角90???，據(jù)此來確定總反力的方向。

4.4 答：（1）以轉(zhuǎn)軸的軸心為圓心，以P(P?rf0)為半徑所作的圓稱為摩擦圓。（2）總反力與摩擦圓相切，其位置取決于兩構(gòu)件的相對轉(zhuǎn)動(dòng)方向，總反力產(chǎn)生的摩擦力矩與相對轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)向相反。4.5 答：機(jī)械自鎖的條件為??0。

4.6 答：（1）當(dāng)曲柄等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，搖桿來回?fù)u動(dòng)的速度不同，返回時(shí)速度較大。機(jī)構(gòu)的這種性質(zhì)，稱為機(jī)構(gòu)的急回特性。通常用行程速度變化系數(shù)K來表示這種特性。（2）當(dāng)??0時(shí)，則K?1，機(jī)構(gòu)具有急回特性。4.7 答：（1）最長桿與最短桿的長度之和小于或等于其余兩桿長度之和；最短桿或相鄰桿應(yīng)為機(jī)架。（2）曲柄不一定為最短桿，如雙曲柄機(jī)構(gòu)中，機(jī)架為最短桿。4.8 答：（1）主動(dòng)件通過連桿作用于從動(dòng)件上的力恰好通過其回轉(zhuǎn)中心時(shí)的位置，稱為連桿機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置。（2）機(jī)車車輪在工作中應(yīng)設(shè)法避免死點(diǎn)位置。如采用機(jī)車車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)，當(dāng)一個(gè)機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置時(shí)，可借助另一個(gè)機(jī)構(gòu)來越過死點(diǎn)；飛機(jī)起落架是利用死點(diǎn)工作的，當(dāng)起落架放下時(shí)，機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置，使降落可靠。4.9 在題4.9圖示中，已知機(jī)構(gòu)的尺寸和相對位置，構(gòu)件1以等角速度?1逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，求圖示位置C點(diǎn)和D點(diǎn)的速度及加速度，構(gòu)件2的角速度和角加速度。題4.9圖

解：取長度比例尺，繪制簡圖如題4.9答案圖a所示。

題4.9答案圖

解：（1）速度分析。

①求vB.由圖可知，vB??1?AB，方向垂直于AB，指向與?1的轉(zhuǎn)向一致。②求vC.因B點(diǎn)與C點(diǎn)同為構(gòu)件2上的點(diǎn)，故有：

vC?vB?vCB

大小 ？ ?1lAB ？ 方向 水平?AB ?BC

???取速度比例尺?v（m/smm）,作速度矢量圖如題4.9答案圖b所示，則pc代???表vC；bc代表vCB，其大小為vC??v?pc，vCB??v?bc。

③求?2。因vCB??2?lBC，則?2?vCBlBC方向?yàn)轫槙r(shí)針轉(zhuǎn)。

④求vD。因?yàn)锽、C、D為同一構(gòu)件上的三點(diǎn)，所以可利用速度影像原理求得d 點(diǎn)，????連接pd代表vD，如題4.9答案圖b所示，其大小為vD??????v?pd，方向同pd。

n2（2）加速度分析。①求aB。由已知條件可知：aB??1?lAB，方向?yàn)锽?A；aB?0。②求aCt。根據(jù)相對運(yùn)動(dòng)原理，可選立下列方程式

ntaC?aB?aCB?aCB

大小 ？ ?12lAB ?22?lAB ？ 方向 水平B取加速度比例尺?a表anCB?A C?B ?BC

?m/s2mm?????，作加速度矢量如題4.9答案圖c，則b?c??代????t，c??c?代表aC。B????t由圖可知，aC??a?p?c?方向同p?c?（水平向左）；aCB方向同c??c?。??a?c??c?，????③求?2。因atCB??2?lCB，則?2?aCBlCBt??ac??c?lCB（方向?yàn)槟鏁r(shí)針）

④求aD。

ntntaD?aB?aDB?aDB?aC?aDC?aDC大小 ？ ?12?lAB ?22?lDB ？ ?a?p?c?

?22?lDB ？

方向？

?BCB?A

D?B

?BC

????p?c?

D?C

?????c所示，可見p?d?代表aD作矢量圖，如題4.9答案圖。

?????由圖可見，aD=?a?p?d?，方向同p?d?。

4.10 如題4.10圖所示的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，已知lAB?30mm，lBC?75mm，lCD?32mm，lAD?80mm，構(gòu)件1以等角速度?1?10rad/s順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)?，F(xiàn)已作出

該瞬時(shí)的速度多邊形（題4.10圖b）和加速度多邊形（題4.10圖 c）。試用圖解法求：（1）構(gòu)件2上速度為零的點(diǎn)E的位置，并求出該點(diǎn)的加速度aE；（2）為加速度多邊形中各矢量標(biāo)注相應(yīng)符號：（3）求構(gòu)件2的角加速度a2。

題4.10圖

解：取?L?0.01mmm，作結(jié)構(gòu)簡圖，如題4.10答案圖a所示。（1）求構(gòu)件2上速度為零的點(diǎn)E及E點(diǎn)的加速度aE。

題4.10答案圖

①求vB。vB??1?lAB?10?0.03?0.3ms，方向如題4.10答案圖a所示，且?AB。

②求vC。

vC?vB?vCB

大小 ？ 0.3ms ？ 方向 水平?AB ?BC

取?v?0.01m/smm，作速度矢量圖如題4.10答案圖b所示。

因vE?0，故在速度圖中，e與極點(diǎn)p相重合，即三角符號Δpbc為ΔBCE的影像，其作圖過程為：過B點(diǎn)作BE?pb，過C點(diǎn)作CE?pc，其交點(diǎn)即為E點(diǎn)，如題4.10答案圖a所示。

③求?

2、?3及aC。

由圖可知，vCB??v?bc?0.01?33?0.33ms,vC??v?pc?0.01?38?0.38ms。

又因

vCB??2?lBC，vC??3?lCD

vCBlBC則

?2??0.33?4.4rads0.075，方向?yàn)槟鏁r(shí)針。

?3?vClCD?0.380.032?11.88rads，方向?yàn)槟鏁r(shí)針。

aC?aC?aCnt?aB?aCB?aCBnt

大小 ?32lCD ？ ?12?lAB ?22lCB ？ 方向

取?a?0.1m2C?D

?CD B?A

C?B

?BC

s，作加速度矢量圖，如題4.10答案圖c所示，則p?c?代表aC。

????，方向p?c?。

????aC??a?p?c??0.1?45?4.5ms2④求aE。利用加速度影像原理，即?b?c?e?∽?BCE。作圖過程為：作

?????c?b?e???BCE,?c?b?e???CBE，其交點(diǎn)即為e?，則p?e?代表aE。

（2）各矢量標(biāo)準(zhǔn)符號如題4.10答案圖c所示。（3）求構(gòu)件2的角加速度?2。

t??a?c???c??0.1?68.5?6.85m由圖可知，aCBt??2?lCB,則，又因aCBs2?2?atCBlCB?6.850.032?214.1rads2。

4.11 如題4.11圖所示為一四桿機(jī)構(gòu)，設(shè)已知lOlBC?650mm2B?2lO1A?400mm，lAB?350mm,?1?120radmin，求當(dāng)O1A平行于O2B且垂直于AB時(shí)的vC和aC。

題4.11圖

解：取?L?0.01m，畫出機(jī)構(gòu)的位置圖，如題4.11答案圖a所示。

mm

題4.11答案圖

（1）速度分析。

12060①求vA。vA??1lAO?1?0.2?0.4ms，方向垂直于O1A。

②求vB。因B點(diǎn)與A點(diǎn)同為構(gòu)件2上的點(diǎn)，故有：

vB?vA?vBA

大??？

0.4

？

方向

?O2B

?O1A

?AB，作速度矢量如題4.11答案圖b所示，由圖 取速度比例尺?v?0.01m/s可知：

??????vB?vA?pa?pb

mm③求vC。因?yàn)関A?vB,所以構(gòu)件2在此瞬時(shí)作平動(dòng)，即vC?vA?vB?pa，vBAlBA????2??0

?3?vBlO2B?pb??vlO2B?40?0.010.4?1rads

方向?yàn)轫槙r(shí)針轉(zhuǎn)。（2）加速度分析。

12060)?0.2?0.8m2n2??1?lOA?(① 求aA。由已知條件可知：aA1s2，方向A?O1，aB?0。t②求aB。根據(jù)相對運(yùn)動(dòng)原理，可建立下列方程式

ntntaB?aB?aB?aA?aBA?aBA

大小 ？

?32?lOB

？

0.8

0

？

2方向 ？

B?O2

?O2B

B?O

1?BA

4.11答案圖c

?????所示，則p?b?取?a?0.025m

s2,作加速度矢量圖如題

代表aB。

③求aC。根據(jù)影像原理可得出：BA:ACc????所示，可得出p?c?代表aC?b?a?:a?c?，作圖如題4.11答案圖

。，方向垂直向下。aC??a?p?c??0.025?47?1.18ms24.16 解：結(jié)構(gòu)簡圖如題4.16答案圖所示。

（1）若為曲柄拴桿機(jī)構(gòu)，則AB為最短，且lAB?lBC?lAD?lCD代入已知量求解得lAB?150mm，則lAB的最大值為150mm。（2）若為雙曲柄機(jī)構(gòu)，則AD應(yīng)為最短，且：(1)當(dāng)AB為最長時(shí)，由于lAD?lAB?lBC?lCD，可得出lAB?550mm。②當(dāng)AB不是最長時(shí)，由于lAD?lBC?lAB?lCD，可得出lAB?450mm要滿足上述二種情況，lAB的最小值應(yīng)為450mm。（3）若為雙搖桿機(jī)構(gòu)，則只能是不滿足桿長之和的條件，即為最短桿與最長桿長度之和大于其它兩桿長度之和。①當(dāng)lAB為最短時(shí)，由于lAB?llAB?lBCBC?lAD?l，可得出lAB?150mm；②當(dāng)lAB為最長時(shí)，由于C?lAD?l，可得出lAB?150mm，又由于lAB?lBC?lCD?lAD，可得出C，可得出lAB?450mm

450或lAB?1150mm。③當(dāng)lAD?lAB?lBC時(shí)，由于lAD?lBC?lAB?lCDlAB?要滿足上述三種情況，lAB的取值范圍為150m?m550mm?lAB?1150mm。

（1）4.17答：（1）因?yàn)閘AB?lBC?lAD?lCD，且又以最短桿AB的鄰邊為機(jī)架，則此機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。

（2）有。因?yàn)橐訟B為原動(dòng)件時(shí)，此機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。

（3）

?min出現(xiàn)在曲柄與機(jī)架共線時(shí)的位置，如題4.17答案圖所示，取比例尺?L?0.001mmm，由圖可得出?min?180???1或者?min??2。

題4.17答案圖

（1）4.18 解：（1）求lAB、lBC。

板位夾角??180?K?1K?1?36?

作圖如題4.18答案所示，取?L?1mmmm，可測得：

AC1?27mm;AC2?70mm。又a?b?AC2;b?a?AC1,代入AC1、AC2值后，聯(lián)立求得：a?21.5mm,b?48.5mm。

（說明：設(shè)AB?a，BC?b。將原位置圖旋轉(zhuǎn)180?后作圖）

題4.18答案圖

結(jié)論：lAB??L?a?1?21.5?21.5mm,lBC??L?b?1?48.5?48.5mm

e?lABsin?lBC（2）求?max和?max。由圖可知：??arcsin

當(dāng)??90?時(shí)，?為最大值，即

?max?arcsine?lAB?sin90lBC??arcsin20?21.548.5?58.8?

當(dāng)??270?時(shí)，?為最小值，即

?min?arcsine?lAB?sin270lBC??arcsin120?21.5148.5?1.77?

?max?90??min=90?1.77?88.23 ????（3）滑塊為原動(dòng)件時(shí)，機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置為AB1C1和AB2C2。

4.19解：（1）取?L?0.01mmm，按給定條件作出AB、DE的三組位置，并連接DB2和DB3。（2）用反轉(zhuǎn)法將DB2、DB3分別繞D點(diǎn)反轉(zhuǎn)?1??2?40,?1??3?8，得出0（3）分別作B1B2?、B2B3?垂直平分B2?、B3?點(diǎn)。??線b12、b23交于C1點(diǎn)，連接AB1C1D，即為該鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，如題4.19答案圖所示。

題4.19答案圖

（4）由題4.19答案圖測得：B1C1?70mm,C1D?25mm。桿BC、CD的長度lBC、lCD為

lBC?B1C1??L?70?10?700mmlCD?C1D??L?25?10?250mm

4.20解：如題4.20答案圖所示，取?L?0.002mmm，利用剛化反轉(zhuǎn)法，連接AC2，令A(yù)C2繞A點(diǎn)反轉(zhuǎn)?角得C2?點(diǎn)，作C1C2?的垂直平分線，交位置1于B1點(diǎn)，連接AB1C1E1即為該四桿機(jī)構(gòu)。

由題4.20答案圖測得

AB1?11mm,B1C1?52mmlAB??L?AB1?2?11?22mm lBC??L?BC?2?52?104mm

題4.20答案圖

第5章 凸輪機(jī)構(gòu)

5.1答：是在理論輪廓上度量的。

5.2答：（1）等于零。（2）從傳力合理，提高傳動(dòng)效率來看，壓力角越小越好。設(shè)計(jì)時(shí)規(guī)定：?max????

5.3答：勻速運(yùn)動(dòng)規(guī)律有剛性沖擊；等加速-等減速和余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律有柔性沖擊；正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律沒有沖擊。在選擇從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，應(yīng)根據(jù)機(jī)器工作時(shí)的運(yùn)動(dòng)要求來確定。5.4答：先根據(jù)結(jié)構(gòu)條件初定基圓半徑r?。若出現(xiàn)?????，則需增大基圓半徑r?，再重新進(jìn)行設(shè)計(jì)。

5.5答：（1）補(bǔ)全各段的曲線，如題5.5答案圖所示。

（2）在O、b、c、e、處有剛性沖擊；在a、d處有柔性沖擊。

題5.5答案圖

5.6 解：取?L?0.002mmm。

（1）繪制s??(t)曲線，如題5.6答案圖a所示，并將推程、回程各分為6等份。

（2）以相同的比例繪制凸輪基圓及從動(dòng)件的初始位置，如題5.6答案圖b所示。

題5.6答案圖

（3）在題５.6答案圖b上，按逆時(shí)針方向(??)畫出推程角120?，回程角150?，C2、C3??。近休止角90?，并在相應(yīng)段與位移線圖對應(yīng)劃分為6等份，得分點(diǎn)C1、（4）過各分點(diǎn)作徑向線，并從基圓上的點(diǎn)C1、C2、C3??。開始向外量取相應(yīng)的位移量得B1、B2、B3??，即B1C1?11?,B2B2?22?,B3B3?33???得到反轉(zhuǎn)后滾子中心的位置。

（5）將B1、B2、B3??連成光滑曲線，得凸輪理論輪廊η。

（6）以η上各點(diǎn)為圓心，rT為半徑作一系列圓，此圓的包絡(luò)線為凸輪的實(shí)際輪廊??，如題5.6答案圖b所示。

答：

如題5.7答案圖

5.8

答：

如題5.8答案圖

???（1）5.9解：（1）因二者接觸點(diǎn)的法線OB與vC方向一致，故??0?。

（2）如題5.9答案圖所示，設(shè)在某瞬時(shí)，從動(dòng)件占據(jù)位置Ⅱ。由圖可知。???OO?P。?OO?PO?點(diǎn)上移至O?'使得?角減?。?/p>

當(dāng)vT增大時(shí)，當(dāng)e增大時(shí)，增大，?增大； 當(dāng)OA增大時(shí)，?不變。

從動(dòng)件的上升距離是不變化的。

題5.9答案圖 第6章 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)

5406.1答：牛頭刨床的橫向進(jìn)給量最小為fmin??0.125mm

若要求其橫向進(jìn)給量為0.5mm，則棘輪每次轉(zhuǎn)過的角度應(yīng)為0.50.125?36040??36 ?6.2答：主動(dòng)撥盤的轉(zhuǎn)速為：

360?n??360?180??6?2?360?1r3s53

6.3答：運(yùn)動(dòng)系數(shù)??tmt1?tm?56?53?23

所需圓柱銷數(shù)目k?2z?(z?2)?2?6?23(6?2)?2

6.4答：不能。

第七章

螺紋連接與螺旋傳動(dòng)

71答：常用螺紋的種類有普通螺紋、管螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋和鋸齒形螺紋，前兩種主要用于聯(lián)接，后三種主要用于傳動(dòng)。7.2答：螺紋的主要參數(shù)有：（1）大徑d；（2）小徑d1；（3）中徑d2；（4）螺距P；（5）導(dǎo)程S；（6）升角λ；tan??S?d2?nP?d2；（7）牙型角α、牙型斜角β。

7.3 答：螺距是螺紋相鄰兩牙在中徑線上對應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離，導(dǎo)程則是同一螺旋線上相鄰兩牙在中徑線上對應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。

導(dǎo)程S、螺距P、螺紋線數(shù)n之間的關(guān)系：S?nP。

7.4答：根據(jù)牙型的不同，螺紋可分為普通螺紋、管螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋和鋸齒形螺紋。各種螺紋特點(diǎn)：普通螺紋的當(dāng)量摩擦系數(shù)較大，自鎖性能好，強(qiáng)度高，廣泛應(yīng)用于各種緊固連接；管螺紋分圓柱管螺紋和圓錐管螺紋。圓柱管螺紋用于水、煤氣、潤滑管路系統(tǒng)等低壓場合。圓錐管螺紋適用于高溫、高壓及密封要求較高的管路連接中。常用的連接螺紋的牙型是三角形牙型。常用的傳動(dòng)螺紋的牙型是矩形、梯形和鋸齒形牙型。

7.5答：螺紋連接有四種基本類型。

(1)螺柱連接。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是被連接件的孔中不切制螺紋，裝拆方便，結(jié)構(gòu)簡單，適用于經(jīng)常拆卸、受力較大的場合。

(2)雙頭螺栓連接。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是被連接件中薄件制光孔，厚件制螺紋孔，結(jié)構(gòu)緊湊。適用于連接一厚一薄零件，受力較大、經(jīng)常拆卸的場合。

(3)螺釘連接。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是螺釘直接旋入被連接件的螺紋孔中，結(jié)構(gòu)簡單。適用于連接一厚一薄件，受力較少、不經(jīng)常拆卸的場合。

(4)緊定螺釘連接。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是緊定螺釘旋入一零件的螺紋孔中，螺釘端部頂住另一零件，以固定兩零件的相對位置。適用于傳遞不大的力或轉(zhuǎn)矩的場合。

7.6答：連接用的三角形螺紋都具有自鎖性，在靜載荷或溫度變化不大、沖擊振動(dòng)不大時(shí)不會(huì)自行脫落。但在沖擊、振動(dòng)或變載的作用下，螺紋連接會(huì)產(chǎn)生自動(dòng)松脫現(xiàn)象。因此，設(shè)計(jì)螺紋連接，必須考慮防松問題。

常用的防柱方法有摩擦防松、機(jī)械防松、永入防松和化學(xué)防松四大類。

7.7答：常見的螺栓失效形式有：（1）螺栓桿拉斷；（2）螺紋的壓潰和剪斷；（3）經(jīng)常裝拆時(shí)會(huì)因磨損而發(fā)生滑扣現(xiàn)象。失效發(fā)生的部位通常在螺紋處。

7.8答：被連接件受橫向載荷時(shí)，螺栓不一定全受到剪切力。只有受橫向外載荷的鉸制孔螺栓連接，螺栓才受剪切力。

7.9答：松螺栓連接在承受工作載荷前，不需把螺母擰緊，即不受預(yù)緊力。而緊螺栓連接在承受工作載荷前，必須把螺母擰緊，螺栓承受預(yù)緊力。松螺栓連接的強(qiáng)度按拉伸強(qiáng)度條件進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。緊螺栓連接中，螺紋部分受軸向力作用產(chǎn)生拉伸正應(yīng)力σ，因螺紋摩擦力矩的作用產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力τ，螺栓螺紋部分產(chǎn)生拉伸與扭轉(zhuǎn)的組合變形，根據(jù)強(qiáng)度理論建立強(qiáng)度條件進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。

7.10答：鉸制孔用螺栓連接在裝配時(shí)螺栓桿與孔壁間采用過渡配合，沒有間隙，螺母不必?cái)Q得很緊。工作時(shí)螺栓連接承受橫向載荷，螺栓在連接結(jié)合面處受剪切作用，螺栓桿與被連接件孔壁相互擠壓。

7.11答：當(dāng)螺栓擰緊后，其螺紋部分不僅受因預(yù)緊力Fo的作用而產(chǎn)生的拉伸正應(yīng)力σ，還受因螺紋摩擦力矩下T1的作用而產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力τ，使螺栓螺紋部分處于拉伸與扭轉(zhuǎn)的復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)。根據(jù)第四強(qiáng)度理論，可求出螺栓螺紋部分危險(xiǎn)截面的當(dāng)量應(yīng)力?e?1.3?，則強(qiáng)度條件為?e?1.3?????

因拉伸正應(yīng)力??FoA?Fo?d1

則強(qiáng)度條件為

1.3Fo?d142????

可見，緊螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算可按純拉伸強(qiáng)度計(jì)算，考慮螺紋摩擦力矩T1的影響，需將螺栓拉力增加30%。7.12答：（1）的說法不對。對于受軸向工作載荷的緊螺栓連接，螺栓所受的軸向總拉力FΣ應(yīng)為其所受的工作載荷F與殘余預(yù)緊力F0?之和，即F??F?Fo'。（2）的說法錯(cuò)誤。緊螺栓連接中，螺栓所受拉力會(huì)產(chǎn)生拉伸正應(yīng)力，考慮螺紋摩擦力矩的作用而產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，螺栓螺紋部分產(chǎn)生接伸與扭轉(zhuǎn)的組合變形，其強(qiáng)度條件根據(jù)強(qiáng)度理論建立的。

（3）的說法錯(cuò)誤。受拉螺栓連接中，承受橫向外載荷的緊螺栓連接采用的是普通螺栓連接，由于處于擰緊狀態(tài)，螺栓受預(yù)緊力的作用，被連接件靠其結(jié)合面間的摩擦力承受橫向外載荷。7.16解：（1）確定螺栓的許用應(yīng)力。根據(jù)螺栓材料Q235，查表7.1得σs=215MPa;查教材表7.8，取S=1.4,則

?????sS?2151.4?153.57MPa

（2）確定螺栓直徑d。由式（7.4）得

d1?4F?????4?5?010 m?20.36m??153.573查手冊，得螺栓大徑為d=24mm，其標(biāo)記為螺栓GB/T5780

M24?長度。7.17解：（1）計(jì)算兩螺栓所受的力。此連接為承受橫向外載荷的緊螺栓連接。

①計(jì)算A、B螺栓承受的橫向載荷FR。分析右扳手受力，畫受力圖如題7.17答案圖。根據(jù)平衡條件可求出：FA?1800N，F(xiàn)B?1600N，則螺栓承受的橫向載荷 FRA=FA,FRB=FB。

②計(jì)算螺栓承受橫向載向載荷所需的預(yù)緊力。取Kf=1.2，則

KfFRAfm1.2?18000.15?1F0A???14400N

F0B?

?12800NKfFRAfm?1.2?16000.15?1（2）確定螺栓直徑。根據(jù)螺栓材料Q235查表7.7 得?S?220MPa，根據(jù)表7.8，控制預(yù)緊力取S=1.4，則許用應(yīng)力

?????sS?2201.4?157MPa根據(jù)緊螺栓連接的強(qiáng)度條件

?e?1.3F0?d142????

得d1?4?1.3?F0?????4?1.3?F0A?????4?1.3?14400??157?12.33mm

d1為螺栓小徑，查閱螺紋標(biāo)準(zhǔn)，取螺栓直徑d=16mm。7.18解：（1）求滿足螺栓螺紋部分強(qiáng)度條件的預(yù)緊力F。由式（7.5）得 1.3F02?d14????

可得

F0??d1??2?41.3?

（2）計(jì)算承受橫向外載荷不產(chǎn)生滑移的預(yù)緊力F0。由式（7.14）得

F0?KfFRfmz

（3）計(jì)算允許傳遞的最大靜載荷FR。根據(jù)螺栓的強(qiáng)度條件和承受橫向外載荷不產(chǎn)生滑移條件可得

KfFRfmz??d1??2?1.3?4

根據(jù)螺栓M10，查手冊得d1=8.376mm。則

FR??d1??22?fmz

1.3?4?kf???8.376?160?0.2?2?21.3?4?1.2?4518.86N該連接只許傳遞的最大靜載荷FR為4518.86N。7.19解：（１）確定螺栓數(shù)目z。由螺栓間距t?得z?11.775，取z=12。

（２）確定每個(gè)螺栓所受的軸向工作載荷Ｆ。

F??D0z?80mm

?DP4Z2???200?1.54?122?3925N

（３）計(jì)算單個(gè)螺栓所受的總拉力。

F??F?F0'?F?1.8F?2.8F?2.8?3925?10990N

（4）確定螺栓的對稱直徑d。

① 螺栓材料選用35號鋼，由表7.7查得σs=315MPa，若裝配時(shí)不控制

預(yù)緊力，假定螺栓直徑d=16mm，由表7.9查得S=3，則許用應(yīng)力

?????sS?3153?105MPa

② 由式（7.10）確定螺栓小徑d1。

d1?4?1.3Fs?????4?1.3?10990??105?13.17mm

根據(jù)d1計(jì)算值，查螺紋標(biāo)準(zhǔn)得螺栓公稱直稱d=16mm,與假定值相等。此氣缸蓋螺栓為螺栓M16ⅹL GB5782-86。

7.20 解：如題7.20圖所示，s螺栓數(shù)z=4，對稱布置。（1）螺栓受力分析。

① 在工作載荷F作用下，螺栓組連接承受以下各力和傾覆力矩的作用：

軸向力F1?Fsin??4000?sin45??2828N 橫向力F2?Fcos??4000?cos45??2828N

傾翻力矩

M?F1?0?F2?160?2828?160?452480N?mm ② 在軸向力F1作用下，各螺栓所受工作拉力

p1?F1z?28284?707N

③在傾覆力矩M的作用下，上兩個(gè)螺栓受到加載作用下兩個(gè)螺栓受到減載作用。螺栓所受載荷Pmax?MLmaxz?M4?L?4524804?130?870N

?Lii?12④上面螺栓所受的軸向工作載荷為

P?P1?Pmax?707?870?1577N

⑤在橫向力F2的作用下，底板接合面不產(chǎn)生滑移的條件為

f??zF0??1?Kc?F1???KfF2

根據(jù)連接條件取Kc?0.2,Kf?1.2。則各螺栓所需要的預(yù)緊力為

KfF2F0?f??1?Kc?F1z?1.2?28280.3??1?0.2??28284?3393.6N

⑥螺栓所受軸向總拉力

F?max?P?F0'

根據(jù)式（7.11）F0?F0'??1?Kc?P 可得F0'?F0??1?Kc?P

整理后可得F?max?F0?KcP?3393.6?0.2?1577?3709N

（2）定螺栓直徑。選擇螺栓材料為Q235，由表7.7取σs=205MPa，s=1.3。螺栓材料的許用應(yīng)力?????sS?2051.3?158MPa

由式(7.10)計(jì)算螺栓的小徑d1

d1?4?1.3F??????4?1.3?3709??158?6.24mm

查閱螺紋標(biāo)準(zhǔn)，選用粗牙普通螺紋，公稱直徑d=88mm。（3）校核螺栓組連接接合面的工作能力。① 連接接合面下端的擠壓應(yīng)力不超過許用值。

?pmax?1A??zF0??1?Kc?F1???MW?1320?140??4?3393.6??1?0.2??2828???452480140?3206??0.44MPa????p?2 故連接接合面下端不能被壓潰。

② 連接接合面上端不出現(xiàn)間隙，即?pmin?0

?pmax?1A??zF0??1?Kc?F1???MW?1320?140??4?3393.6??1?0.2??2828???452480140?3206?0.063MPa?02故連接接合面上端不能出現(xiàn)間隙。

第8章 帶傳動(dòng)

8.12答；由學(xué)生觀察3～5種機(jī)器上的普通V帶傳動(dòng)，測量出b、da、a、確定帶型、dd1、dd2、計(jì)算出L0，取標(biāo)準(zhǔn)Ld。8.13解:（1）帶速v。

v??dd1n160?1000?3.14?450?40060?1000?9.42m/s

（2）包角?1。

?1?180??dd2?dd1a?57.3?180???650?4501500?57.3?172.36??

（3）有效拉力F.由式（8.3）P?P?1000v5?10009.42F?1000得

F???531N

8.14解（1）確定帶的基準(zhǔn)長度。

L0?2a0?2?dd1?dd2???2?dd2?dd1?4a02?2?350??280?100???280?100?4?3502?1319.7mm

查表8.4，取基準(zhǔn)長度Ld=1400mm(2)實(shí)際中心距。a?a0?（3）小帶輪包角。

?1?180??Ld?L022?350?1400?1319.72?390.15mm

dd2?dd1a?57.3?180???280?100390.15?57.3?153.6?120

???（4）傳遞的最大功率。根據(jù)dd1?100mm,n1?1450rmin,查表8.9，用內(nèi)插法得P??1.31kW。

查表8.18得Kb?1.0275?10?3，傳動(dòng)比i=Ki?1.1373。由式(8.11)得

dd2dd1?280100?2.8，查表8.19得

?1?1???3?P0?Kbn1?1??1.0275?10?14501?????0.18kW

Ki?1.1373???查表8.4得KL=0.96,由圖8.11得K??0.93，查表8.21,得KA=1.1。由式（8.18）得z?Pc?PKA?P0??P0?K?KL?P0??P0?K?KL?

得P??P0??P0?K?KLzKA?1.31?0.18??0.93?0.96?21.1?2.42kW

所以此傳動(dòng)所能傳遞的最大功率為2.42kW。

8．15解：（1）確定計(jì)算功率Pc。

Pc?KAP?1.1?4?4.4kW

（2）選擇普通V帶型號。根據(jù)Pc=4.4kW、n1=1440r/min，由圖8.12選用A型普通V帶。

（3）確定帶輪基準(zhǔn)直徑dd1、dd2。根據(jù)表8.6和圖8.12選取dd1=100mm。大帶輪基準(zhǔn)直徑

dd2?n1n2dd1?1440575dd2dd1?100?250.43mm按表8.3選取標(biāo)準(zhǔn)值dd2=250mm。

n1i14402.5實(shí)際傳動(dòng)比i??250100?2.5從動(dòng)輪實(shí)際轉(zhuǎn)速n2???576r/min

(4)驗(yàn)算帶速。v??dd1n160?1000???100?144060?1000?7.536m/s帶速在5～25m/s范圍內(nèi)。

（4）確定帶的基準(zhǔn)長度Ld和實(shí)際中心距為a。初定中心距ao=1000mm Lo?2ao??2(dd1?dd2)??dd2?dd1?4ao2?2?1000??2?100?250???250?100?4?10002

?2555.13mm由表8.4選取基準(zhǔn)長度Ld?2500mm

實(shí)際中心距a?a??Ld?Lo2?1000?2500?2555.132?944.87mm

（6）校驗(yàn)小帶輪包角?1?

?1?180??dd2?dd1a??57.3?180???250?100944.87?57.3

?170.9?120（7）確定V帶根數(shù)。由式（8.18）得

z?Pc?P0??P0?K?KL

根據(jù)dd1=100mm,n1=1440r/min，查表得8.9得Po=1.31kW。

2751.10查表（8.18）得Kb?0??3。根據(jù)傳動(dòng)比i=2.5。查表8.19得Ki=1.1373。由式（8.11）得功率增量?P0為

?1?1???3?P0?Kbn1?1??1.0275?10?14401?????0.18kW

K1.1373???i?由表8.4查得KL?1.09,由圖8.11得K??0.98, 則z?Pc?4.4?2.76

?P0??P0?K?KL?1.31?0.18??0.98?1.09取z=3根。

（8）求初拉力F0及帶輪軸上的壓力FQ。由表8.6查得A型普通V帶的每米長質(zhì)量q=0.1kg/m。根據(jù)式（8.19）得單根V帶的初拉力為

F0???500Pc?2.52?1???qvzv?K??500?4.4?2.5?2?1??0.1?7.536 ?3?7.536?0.98??156.6N由式（8.20）得作用在軸上的壓力FQ為

FQ?2F0zsin?12?2?156.6?3?sin170.92??936.64N

（9）帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（略）

（10）設(shè)計(jì)結(jié)果。選用3根A型V帶，中心距a=944.87mm，帶輪直徑dd1=100 mm,dd2=250mm，軸上壓力FQ=936.64N。8.16解：（1）確定計(jì)算功率Pc。由表8.21取KA=1.4，由式（8.12）得

Pc?KAP?1.4?30?42kW

(2)選擇普通V帶型號。根據(jù)Pc=42kW ,n1=1470r/min,由圖8.12選用C型普通V帶。

(3)確定帶輪基準(zhǔn)直徑dd1、dd2。根據(jù)表8.6和圖8.12選取dd1=250mm，大輪基準(zhǔn)直徑為

dd2?idd1?1.15?250?287.5mm

dd2dd1?280250?1.12 按表8.3取標(biāo)準(zhǔn)值dd2=280mm,實(shí)際傳動(dòng)比i?n1i14701.12從動(dòng)輪實(shí)際轉(zhuǎn)速n2???1312.5r/min

（4）驗(yàn)算帶速。

v??dd1n160?1000???250?147060?1000?19.23m/s

帶速在5～25m/s范圍內(nèi)。

（5）確定帶的基準(zhǔn)長度Ld和實(shí)際中心距a。初定中心距ao=1300mm，由式（8.15）得

Lo?2ao??2?dd1?dd2???2?dd2?dd1?24ao?2?1300??250?280???280?250?4?13002

?3432.27mm由表8.4選取基準(zhǔn)長度Ld=3550mm，由式(8.16)得實(shí)際中心距a為

a?a0?Ld?L02?1300?3550?3432.272?1359mm

（6）校驗(yàn)小帶輪包用?1。由式（8.17）得

?1?180?00dd2?dd1a0?57.3?180?00280?2501359?57.30

?178.7?120（7）確定V帶根數(shù)z。根據(jù)dd1?250mm，n1?1470rmin，查表8.10得

?3910，根據(jù)i=1.12查表8.19得P0=6.875kW。由表8.18查得Kb?7.501?Ki?1.0419由式（8.11）得功率增量?P0為

?1?1???3?P0?Kbn1?1??7.5019?10?14701?????0.44kW

Ki?1.0419??? 由表8.4查得KL?0.99,由圖8.11查得K??0.98。由式（8.18）得

z?Pc?42?5.92

?P0??P0?K?KL?6.875?0.44??0.98?0.99取z=6根。

（8）求初拉力F0及帶輪軸上的壓力FQ。由表查得C型普通V帶q=0.3kg/m，根據(jù)式（8.19）得單根V帶的初拉力為

?500Pc?2.52F0??1??qv?zv?K???500?42?2.5?2?1???0.3?19.23?282.297?110.938?393.24N6?19.23?0.98?

由式（8.20）得作用在軸上的壓力FQ為

FQ?2F0zsin?12178.720

?4718.58N?2?393.24?6?sin（9）設(shè)計(jì)結(jié)果。6根C型V帶，dd1=250mm,dd2=280mm,a=1359mm,FQ=4718.58N。

8.17 試設(shè)計(jì)某車床上電動(dòng)機(jī)和床頭箱間的普通V帶傳動(dòng)。已知電動(dòng)機(jī)的功率P?4kW，轉(zhuǎn)速n1?1440rmin，從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速n2?680rmin，兩班制工作，根據(jù)機(jī)床結(jié)構(gòu)，要求兩帶輪的中心距在950mm左右。

解：（1）確定計(jì)算功率Pc。由表8.12查得KA?1.2,由式（8.12）得Pc?KAP?1.2?4?4.8kW

（2）選擇普通V帶型號。根據(jù)Pc=4.8kW，n1=1440r/min，由圖8.12選用A型普通V帶。

（3）確定帶輪基準(zhǔn)直徑dd1、dd2。根據(jù)表8.6和圖8.12選取dd1=100mm。dd2?n1n2?dd1?1440680?100?212mm按表8.3取標(biāo)準(zhǔn)值dd2=212mm,實(shí)際傳動(dòng)比

n1i14402.12i?dd2dd1212100?2.12從動(dòng)輪實(shí)際轉(zhuǎn)速n2???679r/min

（4）驗(yàn)算帶速度v。v??60?1000?dd1n1??100?1440?60?7.536m /s1000帶速在5～25m/s范圍內(nèi)。（5）確定的帶的基準(zhǔn)長度Ld和實(shí)際中心距a。由式（8.15）L0?2a0??2?dd1?dd2???dd2?dd1?4a02?2?950??2?100?212???212?100?4?9502由表8.4選取基準(zhǔn)長度Ld=2240mm，由式?1900?489.84?3.30?2393.14mm

（8.16）得實(shí)際中心距a為a?a0?Ld?L02?950?2240?2393.142?873.43mm

(6)校驗(yàn)小帶輪包角?1。由式（8.17）得

?1?180?00dd2?dd1a0?57.3?180?00212?100873.43?57.3（7）確定V帶根數(shù)z。根據(jù)?172.7?120dd1=100mm，n1=1440r/min，查表8.10得Po=1.31kW。由表8.18查得Kb?1.027?5?31，0根據(jù)

i=2.12，查表8.19得Ki=1.1373。由式(8.11)得功率增量?P0為

?1??P0?Kbn1?1??Ki???1.0275?10?3

1???1440?1???0.18kW1.1373??由表8.4查得KL=1.06，由圖8.11查得K??0.98。由式（8.18）得

z?Pc?P0??P0?K?KL4.8?3.1 取z=4根。

??1.31?0.18??0.98?1.06（8）求初拉力F0及帶輪軸上的壓力FQ。由表8.6查得Ａ型普通Ｖ帶q=0.1kg/m，根據(jù)式（8.19）得

F0??500Pc?2.5500?4.8?2.5?22?1?1?0.1?7.356?129.17N ???qv???zv?K?4?7.356?0.98??由式(8.20)可得作用在帶輪軸上的壓力

FQ?2F0zsin?12?2?129.17?4?sin172.720?1031.26N

（９）設(shè)計(jì)結(jié)果。選用4根Ａ型普通Ｖ帶，dd1=100mm，dd2=212mm，a=873.43mm，F(xiàn)Q＝1031.26N

第9章 鏈傳動(dòng)

9.1 鏈傳動(dòng)和帶傳動(dòng)相比有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？

答：鏈傳動(dòng)與帶傳動(dòng)相比的優(yōu)點(diǎn)是鏈傳動(dòng)能保證定傳動(dòng)比傳動(dòng)，張緊力小，對軸的壓力小，可在高溫、油污、潮濕等惡劣環(huán)境下工作。

其缺點(diǎn)是工作平穩(wěn)性差，工作時(shí)有噪聲。

9.2影響鏈傳動(dòng)速度不均勻性的主要參數(shù)是什么？為什么？

答：影響鏈傳動(dòng)速度不均勻性的主要參數(shù)是鏈輪齒數(shù)z1和鏈節(jié)距p。因?yàn)殒渹鲃?dòng)的運(yùn)動(dòng)情況和繞在多邊形輪子上的帶傳動(dòng)很相似，邊長相當(dāng)于鏈節(jié)距p，邊數(shù)相當(dāng)于鏈輪齒數(shù)z，由于鏈速（即鏈銷軸圓周速度的水平分速度v?r1?1cos?,其速度隨?角而變化）由小變大，又由大變小，而且每轉(zhuǎn)過一鏈節(jié)要重復(fù)上述的變化一次，故鏈速作周期性的變化，而使鏈傳動(dòng)帶來了速度的不均勻性，鏈節(jié)距愈大和鏈輪齒數(shù)愈少，鏈速不均勻性也愈增加，使鏈節(jié)作忽上忽下、忽快忽慢的變化，故使其瞬時(shí)傳動(dòng)比發(fā)生變化。

9.3鏈節(jié)距p的大小對鏈傳動(dòng)的動(dòng)載荷有何影響？

答：鏈節(jié)距越大，鏈條各零件的尺寸越大，由于鏈傳動(dòng)中鏈速有變化，若鏈節(jié)距越大，產(chǎn)生的動(dòng)載荷也越大。9.4 鏈傳動(dòng)的主要失效形式有哪幾種？ 答：鏈傳動(dòng)的主要失效形式有：（1）鏈板疲勞破壞；（2）滾子和套筒的沖擊疲勞破壞；（3）鉸條鉸鏈磨損；（4）鏈條鉸鏈的膠合；（5）鏈條靜力拉斷。

9.5 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是什么？

答：鏈傳動(dòng)傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：對于中高速(v?0.6ms)鏈傳動(dòng)主要失效形式為疲勞破壞，設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)以功率曲線為依據(jù)，應(yīng)使計(jì)算功率小于額定功率值；對于低速(v?0.6ms)鏈傳動(dòng)，其主要失效形式為靜力拉斷，應(yīng)進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算，校核靜強(qiáng)度安全系數(shù)S。9.6 設(shè)計(jì)鏈傳動(dòng)時(shí)，為減少速度不均勻性應(yīng)從哪幾方面考慮？如何合理選擇參數(shù)？

答：設(shè)計(jì)鏈傳動(dòng)時(shí)，為減少速度不均勻性應(yīng)合理選擇參數(shù)：小鏈輪齒數(shù)不宜過少，一般z1?17，以減小速度波動(dòng)的幅度。另外，鏈節(jié)距盡量選小，以減小鏈輪的直徑，減少鏈接。

9.7 鏈傳動(dòng)的功率曲線是在什么條件下得到的？在實(shí)際使用中要進(jìn)行哪些項(xiàng)目的修正？

答：鏈傳動(dòng)的功率曲線的試驗(yàn)條件是：z1?

19、i?

3、a?40p、單排鏈、載荷平穩(wěn)、采用推薦的潤滑方式，壽命為15 000h、兩輪端面共面。在實(shí)際使用中要對z1、i、a、排數(shù)進(jìn)行修正。

9.8 鏈傳動(dòng)的合理布置有哪些要求？

答：鏈傳動(dòng)的布置應(yīng)注意使兩軸線應(yīng)平行布置，兩鏈輪的回轉(zhuǎn)平面應(yīng)在同一

平面內(nèi)。應(yīng)使主動(dòng)邊在上，從動(dòng)邊在下，即緊邊在上，松邊在下。若松邊在上會(huì)使鏈與輪齒相干涉。兩輪中心的連線盡量在同一水平面上。如傾斜布置，其與水平面的夾角應(yīng)小于45?；若垂直布置時(shí)，需加張緊輪，以免下鏈輪嚙合不良。9.9 鏈傳動(dòng)為何在適當(dāng)張緊？常用的張緊方法有哪些？

答：鏈傳動(dòng)需要適當(dāng)?shù)膹埦o，因?yàn)殒渹鲃?dòng)鏈條的重量比較大，由于自重會(huì)產(chǎn)生下垂，若垂度過大會(huì)引起嚙合不良。常用的張緊方法有調(diào)整中心距，或采用張緊輪的方法。張緊輪應(yīng)設(shè)在松邊。

9.10 如何確定鏈傳動(dòng)的潤滑方式？常用的潤滑裝置和潤滑油有哪些？ 答：鏈傳動(dòng)的潤滑方法有4種，應(yīng)根據(jù)鏈速和鏈節(jié)距的大小據(jù)圖9.11選擇。具體的潤滑裝置如圖9.12所示，潤滑油應(yīng)加于松邊。

常用的潤滑裝置有油杯，油池用于浸油潤滑；用甩油輪使油飛濺起來潤滑；用油泵、油管、油嘴進(jìn)行噴油潤滑。

常用的潤滑油有L-AN32、L-AN46、L-AN68。

9.11 試設(shè)計(jì)一鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)中的鏈傳動(dòng)。已知傳遞功率P?20kW，主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速n1?230rmin，傳動(dòng)比為i薦方式潤滑。

解：(1)選擇鏈輪齒數(shù)z1、z2。按表9.9選z1?17,z2?iz1?43；估計(jì)鏈速v?0.6~3ms

?2.5,電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，三班制，有中等沖擊，按推(2)確定鏈節(jié)數(shù)。初定中心距a??40p。

Lp?2?40pp?17?432?p?z2?z1?239.5?40p

Lp?80?30?0.43?110.43取Lp?110。

（3）根據(jù)額定功率曲線確定鏈型號。由表9.4取KA?1;由表9.5取Kz?0.887;由表9.6取Ki?1.04;由表9.7取Ka?1;由表9.8取Kpt?1。

Po?KAPKzKaKiKpt?1?200.887?0.96?23.5kW

查額定功率曲線圖9.9，選取鏈條號為24A，節(jié)距p=38.1mm(4)驗(yàn)算鏈速

v?z1pn160?1000?17?38.1?23060?1000m/s

v?2.48m/s（5）計(jì)算實(shí)際中心距。設(shè)計(jì)成可調(diào)整的中心距。a?a??40p?40?38.1?1524mm

（6）確定潤滑方式。由圖9.11查得應(yīng)選用油浴潤滑。(7)計(jì)算對鏈輪軸的壓力F'。

F'?1.25F?1.25??1.25?1000?202.481000Pv

?10080N(8)鏈接設(shè)計(jì)（略）。

(9)設(shè)計(jì)張緊、潤滑等裝置(略)。

9．12 已知型號為16A的滾子鏈，主動(dòng)輪齒數(shù)z1?23，轉(zhuǎn)速n1?960rmin，傳動(dòng)比i?2.8，中心距a?800mm，油浴潤滑，中等沖擊，電動(dòng)機(jī)為原動(dòng)機(jī)，試求該鏈傳動(dòng)所能傳遞的功率。

解：由已知n1?960rmin、16A，查表9.8，得P0?35kW，鏈節(jié)距p?25.4mm。

由已知中等沖擊、電動(dòng)機(jī),查表9.2,得KA=1.3。由z1?23，查表9.5，得Kz?1.23。由單排，查表9.8，得Kpt?1。由i?2.8,查表

9.6，得Ki?0.985。

?32p，查9.7，得Ka?0.964。根據(jù)式（9.5），可得出 由a?800?80025.4p?Kz?Kpt?Ki?KaKAp0?1.23?1?0.985?0.9641.3?35

?31.4kW該鏈傳動(dòng)所能傳遞的功率為31.4kW。

9.13 在鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)和帶傳動(dòng)組成的多級傳動(dòng)中，鏈傳動(dòng)宜布置在哪一級？為什么？

答：鏈傳動(dòng)在多級傳動(dòng)中宜布置在低速級，即帶傳動(dòng)?齒輪傳動(dòng)?鏈傳動(dòng)。因?yàn)殒渹鲃?dòng)中速度不均勻，若鏈速過高會(huì)使動(dòng)載荷變大，布置在低速級可減小鏈速的不均勻性帶來的影響。

9.14 鏈輪的極限轉(zhuǎn)速為什么比帶傳動(dòng)??？

答：鏈輪的極限轉(zhuǎn)速一般為15m/s，而帶傳動(dòng)的極限速度一般最高為25m/s，這是由于鏈傳動(dòng)具有多邊形效應(yīng)，即鏈速的不均勻性。鏈速過高產(chǎn)生的沖擊振動(dòng)大，而帶傳動(dòng)平穩(wěn)，具有緩沖性。

9.15 鏈傳動(dòng)與帶傳動(dòng)的張緊目的有何區(qū)別？

答： 帶傳動(dòng)張緊是為了保持帶傳動(dòng)中具有足夠的預(yù)拉力，以產(chǎn)生足夠的

摩擦力。鏈傳動(dòng)張緊是為了改善輪齒和鏈的嚙合情況，以利于傳動(dòng)。

第十章

齒輪傳動(dòng)

10.1漸開線性質(zhì)有哪些？

?A。答：（1）發(fā)生線在基圓上滾過的長度等于基圓上被滾過的弧長，即NK?N（2）因?yàn)榘l(fā)生線在基圓上作純滾動(dòng)，所以它與基圓的切點(diǎn)N就是漸開線上K點(diǎn)的瞬時(shí)速度中心，發(fā)生線NK就是漸開線在K點(diǎn)的法線，同時(shí)它也是基圓在N點(diǎn)的切線。（3）切點(diǎn)N是漸開線上K點(diǎn)的曲率中心，NK是漸開線上K點(diǎn)的曲率半徑。離基圓越近，曲率半徑越少。（4）漸開線的形狀取決于基圓的大小?；鶊A越大，漸開線越平直。當(dāng)基圓半徑無窮大時(shí)，漸開線為直線。（5）基圓內(nèi)無漸開線。10.2何謂齒輪中的分度圓？何謂節(jié)圓？二者的直徑是否一定相等或一定不相等？答：分度圓為人為定的一個(gè)圓。該圓上的模數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值，并且該圓上的壓力角也為標(biāo)準(zhǔn)值。

節(jié)圓為嚙合傳動(dòng)時(shí)，以兩輪心為圓心，圓心至節(jié)點(diǎn)p的距離為半徑所作的圓。

標(biāo)準(zhǔn)齒輪采用標(biāo)準(zhǔn)安裝時(shí)，節(jié)圓與分度圓是相重合的；而采用非標(biāo)準(zhǔn)安裝，則節(jié)圓與分度圓是不重合的。

對于變位齒輪傳動(dòng)，雖然齒輪的分度圓是不變的，但與節(jié)圓是否重合，應(yīng)根據(jù)具體的傳動(dòng)情況所決定。

10.3 答：是齒輪上的分度圓與齒條插刀上的節(jié)線相切。10.4為了使安裝中心距大于標(biāo)準(zhǔn)中心距，可用以下三種方法：

（1）應(yīng)用漸開線齒輪中心距的可分性。（2）用變位修正的直齒輪傳動(dòng)。（3）用標(biāo)準(zhǔn)斜齒輪傳動(dòng)。試比較這三種方法的優(yōu)劣。答：（1）此方法簡易可行，但平穩(wěn)性降低，為有側(cè)隙嚙合，所以沖擊、振動(dòng)、噪聲會(huì)加劇。（2）采用變位齒輪傳動(dòng)，因a??a，所以應(yīng)采用正傳動(dòng)?？墒箓鲃?dòng)機(jī)構(gòu)更加緊湊，提高抗彎強(qiáng)度和齒面接觸強(qiáng)度，提高耐磨性，但互換性變差，齒頂變尖，重合度下降也較多。（3）采用標(biāo)準(zhǔn)斜齒輪傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)緊湊，且進(jìn)入嚙合和脫離嚙合是一個(gè)逐漸的過程，傳動(dòng)平穩(wěn)，沖擊、噪聲小，而斜齒輪傳動(dòng)的重合度比直齒輪大，所以傳動(dòng)平穩(wěn)性好。

10.5解：（1）因cos?K?rbrK?6070，可得出?K?31?，則

?K?tan?K??K?0.6?0.54?0.06rad?3.38?

因?yàn)榍拾霃?K即為發(fā)生線NK的長度，則?K?rb?tan?K?36mm。（2）r?rbcos??60cos20??63.85

??tan20??0.349?0.364?0.349?0.015rad=0.86?

??rbtan20??60tan20??21.8mm

10.6解：r?d2?mz2?26?32?39mm

rb?rco?s?39co?s?20 6 5mm36.?=rbtan20??36.65tan20??13.34mmda2m(z?2ha)236.65423(26?2?1)2?42mm ra???cos?a?，可得出?a?29.24?

?a?rbtan?a?36.65tan?2?9.24

20.5110.7答：當(dāng)齒根圓和基圓重合時(shí)，即

m(z?2ha?2c)?mzcos???（負(fù)號用于內(nèi)齒輪，正號用為外齒輪）可得出z=42。當(dāng)z?42時(shí)，齒根圓比基圓大。

10.8解：d?mz1?2?19?38mm

da?m(z?2ha?)?2?(19?2?1)?42mm

df?m(z?2ha?2c)?2?(19?2?1?2?0.25)?33mm??

db?dcos??38?cos20??35.7mm

s?e=p??m?6.28m mp2?3.14m m10.9題解：（1）標(biāo)準(zhǔn)安裝時(shí)，分度圓與節(jié)圓重合。

a?r1??r2??r1?r2?m(z1?z2)2?87mm

r1??r1?19mm,?=20?

（2）當(dāng)中心距a增大1mm，即a??87?1?88mm

cos???acos?a??87cos20?88

???d??zrbco?s?????21.7?19cos?20?19.22m mcos2?1.7因pK?dK?z，則 p???2?19.2??219?6.36m m

因sK?srK/r?2rK(inv?K?inv?)，則

s??sr?/r?2r?(inv???inv?)

?3.14?19.22/19?2?19.22(inv21.7??inv20?)?3.01mm

e??p??s??6.36?3.01?3.35mm

10.10

解：因Wk?(k?1)pb?sb，可得出W2?(2?1)pb?sb?11.595

W3?(3?1)pb?sb?16.020

聯(lián)定上二式并求解，可得出pb?4.425；又因pb??mcos??4.425，可得出m=1.5mm 10.11解：i12?z2z1?3，可得出z2?3z1

又因a?m(z1?z2)212??5(z1?3z1)2?200mm

可得出z1?20,z2?60

根據(jù)???z1(tan?a1?tan??)?z2(tan?a2?tan??)?

zcos?z?2h?a因cos?a?

即cos?a1?20cos20?20?2?1?0.854

cos?a2?60cos20?60?2?1?0.909

得出?a1?31.32?，?a2?24.58?

又因???12?????20?，代入?公式中，可得

?1.67?20(tan31.32??tan20?)?60(tan24.58??tan20?)?B1B2pb

根據(jù)??，可得出B1B2??pb

B1B2???mcos??24.65mm單齒及雙齒嚙合區(qū)如題10.11答案圖所示。

10.12解：剛好連續(xù)傳動(dòng)，則?

?1，且?a1?31.32?，?a2?24.58?，即

12??20(tan31.32??tan??)?60(tan24.58??tan??)??1

22.58? 得出??? a??aco?sco?s??200co?s20?203.54m m?cos22.58兩分度圓之間距離為

a??a?203.54?200?3.54mm

r1?、r2?為

r1??mz1co?s2co?s??50.89m mr2??mz2cos?2cos???152.66mm

10.13答：因?yàn)閍?z1?z22?m?(17?119)2?5?340mm

所以a??a，即采用零傳動(dòng)。

又因?yàn)榇簖X輪齒厚每側(cè)磨損0.9mm，根據(jù)齒厚公式，可知

s??m2?2x2mtan?

得出：2x2mtan???1.8

x2??0.495，x1?0.49

5d1?mz1?17?5?85mm，d2?595mm

d1??d1?85mm，d2??d?595mm。s1?9.65mm，s2?6.05mm因a??a?，所以y?0，??0ha1?(ha?x1)m?7.475mm??，ha2?2.525mm，hf2?8.725mm hf1?(ha?c?x1)m?3.775mmda1?d?2ha?99.95mmdf1?d?2hf?77.45mm，da2?600.05mm，df2?577.55mm

又因rb?rcos??rbra852cos20??39.94mm

根據(jù)cos?a??39.9499.95/2，可求出?a?36.95?

?0.014904查表得inv?a?0.10728，inv?

所以sa1?s1

10.14 rar?2ra(inv?a?inv?)?2.12?0.4結(jié)論：此種設(shè)計(jì)合適。

?z1?z2m?a?2?解：

?

（式中a為155mm）z8?i?2?z17??聯(lián)立上式，可得出z1?14,z2?16

a?z1?z22m?14?162?10?150mm

a與a?不同，又因z1?z2?2zmin，則應(yīng)選用正傳動(dòng)。由cos???aa?cos?

可推出???24.58。

?查表得inv20??0.014904,inv24.58??0.0284

x1?x2?(z1?z2)(inv???inv?)2tan20??0.556

x1?ha?zmin?zzmin?0.176 x2?ha?zmin?zzmin?0.059

所示選取x1?x2?0.278。

小齒輪：d1?mz1?10?14?140mm

s1??m2?2x1mtan??10?2??2?0.278?10?tan20?17.73mm

?d??d1cos?cos???=140?cos20cos24.58?=144.67mmy?a??am?155?15010?0.5

ha1?(ha?x??)m?(1?0.278?0.056)?10?12.22mmhf1?(ha?c?x)m?9.72mm??

184.44mmh1?21.94mm,da1?164.44mm,df1?120.56mmdm?,大齒輪：d2?160mm,s1?s2?17.73mm

d2??165.63ma2

df2?140.56mm

r2?r1??,r2??3r1?

a??1r??r41r?,2r??75m m10.15 解：i12?3?1r2??a??r1??300?75?225mm

r1??r1?mz12，可得出z1?15,z2?45

因z1?z2?2zmin，又因a??x1?ha?a，所以該采用零傳動(dòng)。

zmin?zzmin?0.12

取x1?0.2,x2?0.2，則

s1?s2??m2?2x1mtan??17.16mm

小齒輪：

ha1?(ha?x)m?12mmhf1?(ha?c?x)m?10.5mmh?22.5mm,d1?150mm,da1?174mm,df1?129mm???

大齒輪：

d2?450mmha2?(ha?x)m?(1?0.2)?10?8mmhf1?(ha?c?x)m?(1?0.25?0.2)?10?14.5mm???

h?22.5mm,da1?466mm,df1?421mm

10.16答：齒輪的失效形式有五種：

（1）輪齒折斷。減緩措施：增大齒根的圓角半徑，提高齒面加工精度，增大軸及支承的剛度。（2）齒面點(diǎn)蝕。改進(jìn)措施：提高齒面硬度，降低表面粗糙度，增大潤滑油粘度。（3）齒面磨損。改進(jìn)措施：采用閉式傳動(dòng)，降低齒面粗糙度，保持良好的潤滑。（4）齒面膠合。改善措施：提高齒面硬度，降抵齒面粗糙度，選用抗膠合性能較好的齒輪副材料，采用抗膠合潤滑油；減少模數(shù)、降低齒高。（5）塑性變形。改善措施：提高齒面硬度，采用粘度高的潤滑油。

10.17 答：齒輪強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的確定是根椐齒輪傳動(dòng)的工作方式，齒輪的材料、硬度、失效形式來定的。對閉式傳動(dòng)中的軟齒面齒輪（HBS?350）主要失效形式為點(diǎn)蝕，應(yīng)按接觸強(qiáng)度確定主要參數(shù)，按彎曲強(qiáng)度校核齒根彎曲強(qiáng)度。若為硬齒面（HBS?350）主要失效形式為斷齒，應(yīng)按彎曲強(qiáng)度確定主要參數(shù)，然后按接觸強(qiáng)度校核齒面接觸強(qiáng)度。對于開式傳動(dòng)，因?yàn)橹饕问绞悄p和斷齒，按彎曲強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)。不必按接觸強(qiáng)度校核，固開式傳動(dòng)不會(huì)發(fā)生點(diǎn)蝕。

10.18答：對齒輪材料的基本要求有：齒面應(yīng)有較高的硬度和耐磨性；齒芯應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和韌性；齒根有良好的彎曲強(qiáng)度和抗沖擊能力；應(yīng)有良好的加工工藝及熱處理性能。常用齒輪材料有鍛鋼，分軟齒面和硬齒面。載荷不大、精度要求不高時(shí)用軟齒面，可用中碳鋼、中碳合金鋼進(jìn)行調(diào)質(zhì)或正火處理，并使HBS1?HBS2?(30~50)HBS，使兩齒輪等強(qiáng)度。若高速、重載時(shí)可用硬齒面，用中碳鋼或中碳合金鋼表面淬火，或用低碳鋼或低碳合金鋼滲碳淬火，可使齒面硬，而齒芯韌。尺寸較大的材料常用鑄鋼式鑄鐵，并進(jìn)行正火處理以細(xì)化晶粒。

10.19答：齒面接觸疲勞強(qiáng)度與d1,b（或a）有關(guān)，即與m?z有關(guān)。若接觸強(qiáng)度不夠時(shí)，可適當(dāng)增加b或d1，但b不宜過大，b過大會(huì)造成載荷集中。m在滿足彎曲強(qiáng)度的情況下也不宜過大，可適當(dāng)增大齒數(shù)z1、z2，以增大d1、d2。從材料上考慮可增加齒面硬度。10.20 答；齒根彎曲疲勞強(qiáng)度與模數(shù)有關(guān)，若彎曲強(qiáng)度不夠時(shí)，可采取增大模數(shù)題高彎曲強(qiáng)度。從材料考慮，降低材料的許用彎曲應(yīng)力。

10.21答：齒形系數(shù)YF與系數(shù)z有關(guān)。z小YF大。

10.22 設(shè)答：設(shè)計(jì)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)時(shí)，許用接觸應(yīng)力??H?由公式??H???HlimzSHNT計(jì)算。?Hlim為接觸疲勞極限，zNT為壽命系數(shù)，分別查圖得出。SH為安全系數(shù)。設(shè)計(jì)中應(yīng)將兩齒輪中較小的??H?值代入公式計(jì)算。10.23 答：因?yàn)檐淉X面齒輪嚙合傳動(dòng)時(shí)，小齒輪受應(yīng)力循環(huán)次數(shù)多，z值小，為了使兩齒輪等強(qiáng)度，應(yīng)使小齒輪比大齒輪硬（30~50）HBS。硬齒面齒輪不需要有硬度差。

10.24答：為了保證齒輪傳動(dòng)的接觸寬度，以防由于制造、安裝的誤差造成接觸寬度不夠，因?qū)挾群蛷?qiáng)度有關(guān)。由于小齒輪直徑小，增加齒寬（5~10）mm較為適宜，保證接觸寬度b。

10.25答：若按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪時(shí)，若齒輪經(jīng)常正、反轉(zhuǎn)，則齒根所受彎曲應(yīng)力為對稱循環(huán)，應(yīng)使許用彎曲應(yīng)力減小20%~30%。

10.26答：對開式傳動(dòng)的齒輪，按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)出模數(shù)時(shí)，由于經(jīng)常正、反轉(zhuǎn)，應(yīng)將彎曲疲勞極限減小20%~30%。對計(jì)算出的模數(shù)再增大10%~15%。

10.27答：斜齒輪的強(qiáng)度計(jì)算中其受力分析是按輪齒法面進(jìn)行的，計(jì)算的模數(shù)是法面模數(shù)mn。齒形系數(shù)YF和應(yīng)力修正系數(shù)YS是按斜齒輪的當(dāng)量齒數(shù)zv查得的。再有，強(qiáng)度校核公式中的系數(shù)小于直齒輪公式中的系數(shù)，計(jì)算出的?H、?F小于直齒輪，說明斜齒輪的強(qiáng)度比直齒輪高。

10.28 答：斜齒輪的當(dāng)量系數(shù)zv?z/cos3?，與?值的大小有關(guān)。在強(qiáng)度計(jì)算中確定齒形系數(shù)YF與應(yīng)力校正系數(shù)YS時(shí)按當(dāng)量齒數(shù)zv查。

10.29答：圓錐齒輪的背錐的形成，過圓錐齒輪的大端的分度圓錐作一切線與圓錐齒輪的軸線相交，以軸線為軸，以切線為母線繞軸線轉(zhuǎn)一圈，形成的圓錐為背錐。背錐與球面相切于圓錐齒輪大端的分度圓錐上，并與分度圓錐直角相接。

10.30答：（1）斜齒輪軸向分力的確定，是與旋向轉(zhuǎn)向相關(guān)的，可用主動(dòng)輪左右旋定則確定。即由主動(dòng)齒輪視旋向，左旋用左手，右旋用右手，四指指向表示主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向，大拇指指向?yàn)檩S向力方向，從動(dòng)輪軸向力方向與主動(dòng)輪的相反。（2）圓錐齒輪不論主動(dòng)、從動(dòng)軸向力均指向大端。

10.31答：在材質(zhì)相同、齒寬b相同的情況下，齒面接觸強(qiáng)度的大小取決于分度圓直徑d1的大小，即d1大表明接觸強(qiáng)度高；或用中心距a表示，a大，則接觸強(qiáng)度大，即和 m、z的乘積有關(guān)（應(yīng)在同一載荷下）。

10.32 齒輪答：齒輪傳動(dòng)的潤滑方式有人工定期潤滑、浸油潤滑和噴油潤滑。對于開式齒輪傳動(dòng)，由于速度較低，一般采用人工定期潤滑。對于閉式齒輪傳動(dòng)，一般根椐圓周速度選擇潤滑方式。當(dāng)齒輪的圓周速度v?12m/s時(shí)，通常將大齒輪浸入油池中進(jìn)行潤滑。當(dāng)齒輪的圓周速度v?12m/s時(shí)，不宜采用浸油潤滑，可采用噴油潤滑，用油泵將具有一定壓力的油經(jīng)噴油嘴噴到嚙合的齒面上。

10.33答：設(shè)計(jì)小齒輪的結(jié)構(gòu)時(shí)，當(dāng)小齒輪的齒根圓至鍵槽底部的尺寸小于（2~2.5）mn時(shí)，應(yīng)制成齒輪軸，以增加齒輪和軸的強(qiáng)度。對于小圓錐齒輪，當(dāng)齒根圓至鍵槽底部的尺寸小于（1.6~2）mn時(shí)，應(yīng)制成錐齒輪軸。10.34答：由題意知齒輪傳動(dòng)的材料、參數(shù)、齒寬等，此題屬校核性問題，因是軟齒面，故應(yīng)以接觸強(qiáng)度為主進(jìn)行校核強(qiáng)度。（1）接觸強(qiáng)度校核。小齒輪材料為45鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為230HBS，大齒輪為ZG310~570，齒面硬度取為180HBS。由圖10.24查得：

??570MPa

?Hlim2 a?470MP應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1?60njLh?60?960?1?(10?300?16)

N1?2.7?71 09u?i?7525?3

N2?N1i?9.2?10

8查圖10.27得ZNT1?0.88 , ZN?Hlim1?ZNT1SHT2?0.92

查表10.10取SH?1.1

??H?1???H?2??570?0.881.1470?0.921.1?456MPa

?Hlim2?ZNT2SH??393MPa

?H?668KT1(u?1)bd1u2???H?

計(jì)算轉(zhuǎn)矩T1；

T1?9.55?106Pn1?9.55?10?64.5960?4.48?10N?mm4

取載荷系數(shù)K=1.2，齒寬b=70mm。小齒輪分度圓直徑

d1?mz1?3?25?75mm

?H?6681.2?4.48?10(3?1)70?75?324?285MPa?393MPa

?H???H?2,滿足接觸強(qiáng)度的要求。

（2）彎曲強(qiáng)度校核。

??F???FlimYNTSF

由圖10.25查得：

?Flim1?220MPa,?Flim2?160MPa

查圖10.26得YNT1?1,YNT2?1 查表10.10，得SF?1.4。

??F?1?220?11.4?157MPa

??F?2?160?11.4?114MPa

?F1?2KT1bmz12YF1YS1???F?

查表10.13，得齒形系數(shù)YF1?2.65,YF2?1.59。查表10.14得應(yīng)力修正系數(shù)YS1?2.62,YS2?1.76。

4?F1?2?1.2?4.48?1070?3?25YF2?YS2YF1?YS12?2.65?2.26?41MPa

?F2??F1?41?1.59?1.762.65?2.26?19MPa

所以?F1???F?1,?F2???F?2，彎曲強(qiáng)度足夠。

10.35 已知某機(jī)器的一對直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，其中心距ai?3,z1?24,n1?1440rmin,?200mm，傳動(dòng)比

b1?100mm,b2?95mm。小齒輪材料為45鋼調(diào)質(zhì)，大齒輪為45鋼正火。載荷有中等沖擊，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，單向轉(zhuǎn)動(dòng)，使用壽命為8年，單班制工作。試確定這對齒輪所能傳遞的最大功率。

答：此齒輪傳動(dòng)為軟齒面，其承載能力由齒面接觸強(qiáng)度決定，故按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)。

（1）確定許用接觸應(yīng)力。小齒輪45鋼調(diào)質(zhì)：HBS1?230；大齒輪45鋼正火：HBS2?200。

?Hlim1?580MPa;

?Hlim2?550MPa

N1?60n1jLh?60?1440?(8?8?300)?1?1.66?109

N2?N1i?1.66?1039?5.33?10

8??H1???Hlim1ZNT1SH;ZNT1?0.89,ZNT2?0.93,SH?1.0

??H1??580?0.891.0?516MPa

??H2??550?0.931.0?511MPa

（2）承載能力計(jì)算。根據(jù)??H??668KT1(u?1)bd1u2 可推導(dǎo)出

T1?取K?1.5 bd1u??H?222K?668(u?1)

z2?iz1?3?25?75

m?2az1?z2?2?20025?75?4mm

d1?mz1?4?25?100mm

T1?95?100?3?5111.5?668(3?1)222?2.78?10N?mm

5將T1值代入T1?9.55?106Pn1可得下式：

P?T1n19.55?106?2.78?10?14409.55?1065?42kW

這對齒輪能傳遞的最大功率為42kW。10.36 已知

一

對

?斜齒

?圓柱齒輪傳動(dòng)，z1?25,z2?100,mn?4mm,??15,??20。試計(jì)算這對斜齒輪的主要幾何尺寸。

解：（1）d1?mn?z1cos??4?25cos15??1000.9659?103.53mm

（2）tan?t?tan?ncos??tan20cos15???0.3640.9659?0.3768

?t?arctan0.3768?20.647

?（3）db1?d1cos?t?103.53cos20.647??96.88mm（4）da1?d1?2ha1?103.53?2?4?111.53mm（5）df1?d1?2hf1?103.53?2?1.25?4?93.53mm

（6）d2? mnz2cos??4?100cos15??4000.9659?414.12mm

（7）db2?d2cos?t?414.12cos20.647??387.52mm（8）da2?d2?2ha2?414.12?8?422.12mm（9）df2?d2?2hf2?414.12?10?404.12mm

（10）a?mn(z1?z2)2cos??4(25?100)2cos15??258.82mm

10.37 設(shè)計(jì)一單級直齒圓柱齒輪減速器，已知傳遞的功率為4kW，小齒輪轉(zhuǎn)速n1?1450rmin,傳動(dòng)比i天）。

答：（1）選擇材料及精度等級。小齒輪選用45號鋼，調(diào)質(zhì)HBS1?220;大齒輪選用45號鋼，正火HBS2?180。因用于普通傳動(dòng)，選8級精度，要求齒面粗糙度Ra?3.2~6.3。

（2）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)。

3?3.5，載荷平穩(wěn)，使用壽命5年，兩班制（每年250d1?76.43?KT1(u?1)?d?u??H?2mm

確定有關(guān)參數(shù)與系數(shù)如下：

①齒數(shù)z及齒寬系數(shù)?d。取小齒輪齒數(shù)z1?25，大齒輪齒數(shù)z2?88。實(shí)際傳動(dòng)比i??z2z1?8825?3.52

?i?i?i?i?3.5?3.523.5??0.57%?2.5%

合適，齒數(shù)比u?i??3.52

由表10.20選取?d?1。②轉(zhuǎn)矩T1。

Pn141450T1?9.55?106?9.55?10?6?2.64?10N?mm4

③載荷系數(shù)K。查表10.11取載荷系數(shù)K=1.2 ④許用接觸應(yīng)力??H?。

?HlimZNTSH??H??Nmm2

查得?Hlim1?570Nmm2;?Hlim2?520Nmm2 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)

N1?60n1jLh?60?1450?1?(5?300?16)?2.09?10N2?N1i?2.09?1099

3.52?5.94?108

查圖10.27得ZNT1?0.9,ZNT2?0.94。由表10.10查得SH?1.1。

?Hlim1ZNT1SH??H?1???H?2??570?0.91.1?466Nmm2

?Hlim2ZNT2SH?520?0.941.1?444Nmm2

3d1?76.43?KT1(u?1)3?du??H?2?76.431.2?2.64?10?(3.52?1)1?3.52?44424?45.139mm

計(jì)算模數(shù)m?d1z1?45.13925?1.81mm

取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m?2mm

（3）校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。

?F?2KT1bmz12YFaYSa???F?

確定有關(guān)參數(shù)和系數(shù)： ①分度圓直徑。

d1?mz1?2?25?50mmd2?mz2?2?25?176mm

②齒寬。

b??dd1?1?50?50mm

取b2?50mm,b1?55mm。

③齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù)。查得YF1?2.62,YS1?1.59,YF2?2.2,YS2?1.78。④許用彎曲應(yīng)力??F?。

?FlimYNTSF??F??

查得?Flim1?220Nmm2,?Flim2?200Nmm2;YNT1?1,YNT2?1,SF?1.4。計(jì)算兩輪的許用彎曲應(yīng)力

??F?1???F?2??Flim1YNT1SF?220?11.4200?11.4?157Nmm2

?Flim2YNT2SF??143Nmm2

計(jì)算兩輪的彎曲應(yīng)力