机械设计基础习题解答

1、机械设计基础习题解答机械工程学院目录第0章绪论1第一章平面机构运动简图及其自由度2第二章平面连杆机构4第三章凸轮机构6第四章齿轮机构8第五章轮系及其设计19第六章间歇运动机构26第七章机械的调速与平衡29第八章带传动34第九章链传动38第十章联接42第H一章轴46第十二章滚动轴承50第十三章滑动轴承56第十四章联轴器和离合器59第十五章弹簧62第十六章机械传动系统的设计65-27 -第0章绪论0-1机器的特征是什么？机器和机构有何区别？解1）都是许多人为实物的组合；2）实物之间具有确定的相对运动；3）能完成有用的机械功能或转换机械能。0-2构件和零件的区别是什么？指出缝纫机的通用和专用零件。解

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

3、件有多少个自由度？解有3个自由度。1-2在平面内运动副所产生的约束数与自由度有何关系？解约束数+自由度=31-3如何判别有构件和运动副组成的系统是否具有确定的相对运动？解自由度数=原动件数系统无确定的相对运动自由度数。原动件数系统有确定的相对运动1-4在计算机构的自由度时应注意哪几个问题？解复合钱链、局部自由度和虚约束。1-5绘制机构运动简图时，用什么来表示机构和运动副？解用简单的线条和符号表示构件和运动副。1-6绘制图1-15所示的机构运动简图，弁计算其自由度。解a)n=3,PL=4,PH=0F=33-24=1b)n=4,PL=5,PH=1F=34-25-1=1c)n=3,PL=4,PH=0

4、F=33-24=1d)n-3,Pl-4,PH-0F=33-24=11-7试计算下列图示机构的自由度，弁指出机构中存在的复合校链，局部自由度或虚约束。解a）n=5,PL=7,Ph=0F=35-27=1b）n=5,PL=7,Ph=0（c处为复合钱链）F=35-27=1c）n=5,Pl=7,Ph=0F=35-27=1d）n=5,PL=7,Ph=0（c处为复合钱链）F=35-27=1e）n=4,PL=5,Ph=1（F处为虚约束）F=34-25-1=1f）n=4,Pl=5,PH=1（c处为复合钱链）F=33-23-2=1g）n=3,PL=3,Ph=2（2'、2'为虚约束）F=33-23-

5、2=1第二章平面连杆机构2-1钱链四杆机构的基本形式有几种？解有曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构三种。2-2四杆机构的行程速比系数与极位夹角的关系如何确定？解-180口K12-3在钱链四杆机构中，a=60mm,b=150mm,c=120mm,d=100mm。分别把构件a、b、c、d作为机架，所对应的为何种类型的机构？解曲柄存在的条件60+150<120+100A为机架，是双曲柄机构；b、d为机架，是曲柄摇杆机构；c为机架，是双摇杆机构。2-4在曲柄摇杆机构中，如何确定最小传动角？解曲柄与机架共线时连杆与摇杆之间的夹角，两位置中夹角较下的为最小传动角。2-5四杆钱链机构的演化方式主要有

6、哪几种？解有改变机构的形状和相对尺寸、扩大转动副尺寸、选用不同的构件为机架三种。2-6已知一曲柄摇杆机构的摇杆长度l3=150mm,摆角邛=45；行程速比系数k=1.25,试确定曲柄、连杆和机架的长度I1I2和"解1.25-11-180=201.251取1=3mmmm，按书上的作图方法作图，该题为无穷多组解，取两固定较链在水平直线上。由图得AG=86mm,AG=56mm=则AB=(AG-AC)275m或BC=AG-AB=71MMlAB=AB1=45mmLbc=BCl1=213mmlAD=ADl1=165mm2-7已知一曲柄滑块机构的滑块行程H=60mm,偏距e=20mm,行程速比系数

7、K=1.4o试确定曲柄和连杆的长度1和L解1.4-11-180=301.41取巧=1m%m作图，由图上量得AG=82mm,AC=28mm。解之得lAB=27mm,lBc=55mm2-8已知一导杆机构的固定件长度l4=1000mm,行程速比系数k=1.5,试确定曲柄长度和导杆摆角甲O解导杆的摆角=?=18011=361.251由解析法得曲柄长度Iab=1000sin18=309mm2-9已知一曲柄摇杆机构，摇杆与机架之间的夹角分别为邛1=45,2=90：固定件长度L=300mm摇杆长度l3=200mm,试确定曲柄和连杆的长度l1和1解取5mm/mm作图,得l二72.5mm,l2=287.7mm。

8、第三章凸轮机构3-1从动件的常用运动规律有哪种？各适用在什么场合？解1）等速运动规律，使用于低速、轻载的场合；2）等加速等减速运动规律，适用于中速、轻载的场合；3）余弦加速度运动规律（简谐运动规律），适用于中、低速；4）正弦加速度运动规律，适用于高速。3-2凸轮机构的常用类型有几种？选择凸轮的类型时应该考虑哪些因素？解按凸轮的形状分：盘形凸轮、移动凸轮和圆柱凸轮；按从动件形状来分：尖端从动件、滚子从动件和平底从动件；按凸轮与从动件锁合形式分：力锁合和几何锁合。选择凸轮时，应考虑凸轮和从动件的相对运动形式从动件的运动形式等。3-3图解法设计凸轮时，采用了什么原理？简单叙述此原理的主要内容。解才用

9、反转原理，即给整个机构加上一个反向转动，各构件之间的相对运动弁不改变，根据这一原理，设想给整个凸轮机构加上一反向转动（即加上一个凸轮角速度转向相反、数值相等绕凸轮回转中心0的角速度（F）的转动），则凸轮处于相对静止状态，从动件一方面随机架以角速度（-0）绕0点转动，另一方面又按给定的运动规律作往复移动或摆动。3-4何谓凸轮的运动失真？滚子从动件盘形凸轮机构运动时针时，应如何解决？解在凸轮设计中，由于实际轮廓出现交叉现象某加工时交叉的部分被切去，使得从动件不能实现预期的运动规律称为运动失真。滚子从动件运动失真是由于k>Pmin。实际时要避免时针，必须使k>Pmin。3-5试用作图法设

10、计一对心尖顶直动草丛洞见行程凸轮机构的凸轮轮廓曲线。已知凸轮一等角速顺时针方向转动，从动件行程h=40mm,凸轮的基圆半径%=50mm,从动件运动规律为：&1=135：&2=30：53=120,3=75,。从动件在推程以余弦加速度运动规律（简谐运动）上升，在回程以等加速和等减速运动规律返回。3-6在上题中1）如果采用一对心滚子从动件，其滚子半径rk=10mm,其它条件与上相同。试设计此凸轮轮廓曲线。2）:如果采用偏置方式，凸轮轴心偏向从动件轴线的右侧，其它条件相同，试设计此凸轮的轮廓曲线。3-7试用作图法设计一摆动滚子从动件盘形凸轮机构的轮廓曲线。已知凸轮等角速顺时针方向回转，

11、基圆半径r0=70mm,中心距a=160mm,摆杆长度l=100mm,滚子半径k=10mm,从动件的运动规律为：。冲动件在推程和回程均以正弦加速度运动规律运动。（以上三题见教材上的作图方法）第四章齿轮机构4-1为什么要规定模数的标准系列？在直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮，蜗杆蜗轮和直齿圆锥齿轮上何处的模数是标准值？解为了设计、制造、检验和使用的方便。直齿轮端面模数是标准值；斜齿法面模数是标准值；蜗杆蜗轮中间平面上的模数是标准值；圆锥齿轮大端的模数是标准值。4-2渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数有哪几个？那些是标准的，其标准值是否相同？为什么这些参数称为基本参数？解基本参数：齿数z、模数m、压力角口、齿

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

13、法加工时，刀具的齿顶线或齿顶圆与啮合线的焦点超过了被切极限点No不是。根切使刀具的齿顶线或齿顶圆与捏合线的焦点不超过极限点N可避免根切。4-6平行轴斜齿圆柱齿轮机构、蜗杆蜗轮机构和直齿圆锥齿轮机构的正确啮合条件与直齿圆柱机构的正确啮合条件相比较有何异同？解平行轴斜齿轮是法面（或端面）的模数和压力角相等，且因=-日2;蜗杆蜗轮是中间面上模数和压力角相等且为标准值，且因十玛=90°直齿圆锥齿轮是大端的模数和压力角相等且为标准值。4-7何谓平行轴斜齿圆柱齿轮和直齿圆锥齿轮当量齿数？当量齿数有什么用途？解斜齿圆柱齿车&量齿数：zv=I、；圆锥齿轮当量齿数：zcos'cos&#

14、39;当量齿数用于齿轮加工、强度计算、变位系数的选择等处。4-8齿轮传动常见的失效形式有哪些？各种失效形式常在何种情况下发生？试对工程实际中见到的齿轮失效形式和原因进行分析。齿轮传动的设计计算准则有哪些，他们分别针对何种失效形式？在工程设计实践中，对于一般使用的闭式硬齿面、闭式软齿面和开式齿轮传动的设计计算准则是什么？解失效形式：轮齿折断、齿面点蚀、齿面磨损、齿面胶合和齿面塑性变形。当齿根弯曲应力过大或突然过载、冲击载荷等易产生折断。在闭式传动中，若接触应力过大，齿轮工作一段时间后会出现点蚀。齿面磨损是由于齿面间的灰尘、硬屑粒等引起的。齿面胶合是在高速、重载传动中，高温、高压使两接触面熔粘在一

15、起而产生的。塑性变形是在重载情况下产生的。计算准则；齿面接触疲劳强度计算，针对齿面点蚀；齿根弯曲疲劳强度计算，针对齿根弯曲疲劳折断。闭式硬齿面齿轮传动设计准则：按弯曲疲劳强度和接触疲劳强度设计；闭式软齿面齿轮传动设计准则：按接触疲劳强度设计，校核弯曲疲劳强度；开式齿轮传动设计准则：按弯曲疲劳强度设计。4-9现有A、B两对闭式软齿面直齿圆柱齿轮传动，A对参数为；模数m=2mm,齿数乙=40,z2=90,齿宽b=60mm；B对参数为：模数m=4mm,齿数4=20,z2=45,齿宽b=60mm。两对齿轮精度为8级，小齿轮转速均为1450r/min,其它条件分别相同。试比较两对齿轮接触强度及抗弯强度的

16、高低。解两对齿轮接触强度相同，弯曲强度第二对较高。4-10应主要根据哪些因素来决定齿轮的结构型式？常见的齿轮结构型式有哪几种？它们分别用于何种场合？解根据齿轮的几何尺寸、毛坯材料、加工工艺等决定等决定齿轮结构型式。结构型式：齿轮轴，用于直径很小的场合；实心结构，用于daWl60mm;腹板式结构，用于daE500mm;轮辐式结构，用于400<da<1000mmo4-11已知一对外啮合正常齿制标准直齿圆柱齿轮m=2mm,z1=20,z2=45,试计算这对吃乱的分度直径、齿顶高、齿根高、顶隙、中心距、齿顶圆直径、齿根圆直径、基圆直径、齿距、齿厚和齿槽宽。解d1=220=40mmd2=24

17、5=90mmh=12=2mmahf=1.252=2.5mmc=2.5-2=0.5mmda1=4022=44mmda2=9022-94mma2df1=40-22.5=35mmdf2=90-22.5=85mmdb1=40cos20=37.588mmdb2=90cos20=84.572mmp=2：-6.28mms=e=3.144-12已知一正常齿制标准直齿圆柱齿轮m=5mm,口=20二，z=45,试分别求出分度圆、基圆、齿顶圆上渐开线齿廓的曲率半径和压力角。解分度圆基圆齿顶圆一1一一一一一:=545sin20=38.4772:=0 二 b =0ra154551 = 117.5 mm2cos112.5

18、 cos 20 = 0.8997117.5:二20:a=25.88:a=117.5sin25.88=51.2884-13试比较正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮的基圆和齿根圆，在什么条件下基圆大于齿根圆？什么条件下基圆小于齿根圆？解db=dcos二=mzcos20df=d_2.5m=m(z2.5)df-db=m(z-2.5-0.9397z)=m(0.0603z-2.5)由上式可见，当齿数z增大时，(df-db)值亦增大。当df-db=0时,得2.5,z=41.40.0603因止匕，当z42时,df>db;反之，当zM42时,df<db。4-14试根据渐开线特性说明一对模数相等，压力角相

19、等，但齿数不等的渐开线标准直齿圆柱齿轮，其分度圆齿厚、齿顶圆和齿根圆齿厚是否相等，哪个较大。解分度圆齿厚相等，齿顶圆和齿根圆齿厚不等，因基圆愈小，渐开线愈弯曲，基圆愈大，渐开线愈平直，故齿数多的齿轮齿顶圆和齿根圆的齿厚大。4-15现需要传动比i=3的一对渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，有三个压力角相等的渐开线标准直齿圆柱齿轮，它们的齿数分别为zi=20,z2=z3=60,齿顶圆直径分别为dai=44mm,da2=124mm,da3=139.5mm,问哪两个齿轮能用？中心距a等于多少？弁用作图法求出它们的重合度君。解da1=mz12ham=20m211am=44*da2=mz22ham=60m2ha

20、m=124.*一*一一一da3=mz32ham=60m2ham=139.5解得；齿轮1、2能用。m=2mm,a=80mm。4-16单级闭式直齿圆柱齿轮传动中，小齿轮材料为45钢调质处理，大齿轮的材料为ZG270-500正火，P=4kw,n1=720r/min,m=4mm,z1二25,z2=73,b1=84mm,b2=78mm,单向传动，载荷有中等冲击，用电动机驱动，试验算此单级传动的强度。解1.验算接触强度(1)计算接触应力KTi(1),H =670 Id；其中,_ c/c6 Pc/c44.T1 =9.55 10=5.3 10 Nmm;ni2 2 = 2.92; d = = = 0.78; K

21、 = 1.3(查表 4 - 5),25d1100则i 1.3 5.3 104(2.92 1)2二 H = 670.;3= 231N / mm,0.78 1003 2.92(2)查许用应力qh小齿轮45钢调质，HB=217 255,取 HB=220;大齿轮 ZG270500,正火，HB=156 200 取 HB=180。查图 4-21c得仃Hlm1=560N/mm2;查图 4-21b 得0Hlim2 =360 N/mm2。由表 4-6, SH=1.1。二 H 1 则5602=616N /mm1.1二 H 23602=327.27N / mm21.1(3)结论 外8,故满足接触强度要求。2.验算弯

22、曲强度(1)计算弯曲应力 、=2KTYFYSbmd1其中，由表4-8得Yfi =2.26,Ysi =1.59;Yf2 =2.24,Ys2 = 1.75，其余同接触强度。 则F12 1.3 5.3 104 2.62 1.5978 4 100一 - 2=18.4N /mm(J2 1.3 5.3 104 2.24 1.7578 4 100=17.3N / mm2(2)查许用应力由图4-23c,"而1=185N/mm2;由图4-23b,仃Fiim2=130N/mm2。查表4-6,取Sf=1.4,则185o:F1=132.14N/mm1.4130=92.85N/mm21.4(3)结论：弯曲强度

23、也满足。4-17 已知对正常齿渐开线标准斜圆柱齿轮a=250mm,zi=23,Z2=98,mn=4mm试计算其螺旋角、端面模数、端面压力角、当量齿数、分度圆直径、齿顶圆直径和齿根圆直径。解mn(zi cosZ2)2a4(2398)0.9682250得一：=14.53tana tmncostana0.968=4.132 mmtan20 = 0.376cos14.53at=20.6Z v1230.9687 = 25.3698Z v13 =108.05 0.968di423=95.041mm0.968,4一d2=98=404.959mm0.968da1=95.0412mn=103.041mmda2=

24、404.9592min=412.959mma2ndf1=95.041-2.5mn=85.041mmdf2=404.959-2.5mn=394.959mm4-18设计一对外啮合圆柱齿轮，已知Z1=21,Z2=32,mn=2,实际中心距为55mm,问：(1)该对齿轮能否采用标准直齿圆柱齿轮传动？(2)若采用P、反度圆直标准直齿圆柱齿轮传动来满足中心距要求，其分度圆螺旋角径di、d2和节圆直径d/、d2,各为多少？解(1)不能采用标准直齿圆柱齿轮传动a;随2552cos -B =15.50.2 21d产di43.585mm cos :2 32d 2 = d 2 = = 66.415mmcos :4-

25、19已知单级闭式斜齿轮传动P=10kW,ni=960r/min,i=3.7 ,电动机驱动,载荷平稳，双向传动，设小齿轮用40MnB调质，大齿轮用45钢调质，zi=25,试设计此单级斜齿轮传动。解1.计算许用应力小齿轮40MnB调质，HB=260;大齿轮45钢调质，HB=230（表 4-4）查图 4-21,仃Him1 =680N/mm2,仃Him2 =590N/mm2 查图 4-23,仃Fim1 =220N/mm2, %皿2 =190N/mm2 表 4-6, Sh=1.1, Sf=1.4,则6802二 H1 =一 =618.18N/mm1.1二H125902=536.36 N/mm21.1_0.

26、7 2202；-F 1 = = 110N / mm1.4二 F120.7 1901.42=95N / mm2.按接触疲劳设计设计公式3 KTi(1) 610 2d5其中：k=1.1(表 45), % =1(表 4 7),6 P6 104T1 =9.55 109.55 109.95 10 N mmn1960d13 1.1 9.95 104(3.7 1)1 3.76102()=56.44536.36取P=12：z2=iz1=3.7m21定78,则d1cos：56.44cos12mn=2.63mmz121取标准值mn=3,贝1Ja=-=151.82mm2cos12取a=152mm,则cosB=3(2

27、1-78)=0.9772152''=12.32321d1=64.485mmcos12.32378d2=238.595mmcos12.32b2=$dd1=64.485mm圆整后b2=65mm;b1=70mm。3.较核弯曲强度当量齿数21。:3=22.52(cos12.32)37842:3=83.40(cos12.32)3由表4一8马，YF1-2.705,YS1-1.573,Yf亍2.215,YS91.773则二F1_4_1.6KTYfY11.61.19.951042.7051.573cos12.32bm1dl65364.485=57.89MPaYF2Y2；、2=cF1上3=53.

28、43MPaF2Fl、YF1YS1弯曲强度满足要求。4-20标准蜗杆传动的蜗杆轴向齿距p=15.708mm,蜗杆头数z1二2，蜗杆齿顶圆直径dai=60mm,蜗轮的齿数Z2=40,试确定其模数m、蜗杆铁性系数q、蜗轮分度圆直径d2和中心距a。解p15.708m=5mjiji因da1=d1+2m,则d1=602><5=50mmq=生=10md2=mz2=540=200mma=m(qz2)=125mm24-21试判断图中所示各蜗杆蜗轮的转向和旋向（蜗杆主动），弁画出各蜗轮所受三个分力的方向解a）蜗轮右旋，逆时针转动，b）蜗杆右旋，转向向下；c）蜗杆蜗轮都为左旋；d）蜗杆蜗轮都为右旋；蜗轮

29、受力图如图：4-22在图示的二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器中，已知从I轴输入，m轴为输出轴，其转动方向如图所示，齿轮4的轮齿旋向为右旋。试解答：(1)标出输入轴i和中间轴n的转向(2)确定弁标出齿轮1、2和3的齿轮旋向，要求使n轴上所受轴向力尽可能小。(3)标出各个齿轮在啮合点处所受各分力的方向。(4)画出n轴联同齿轮2和3一体的空间受力图。解(1)输入轴，中间轴；(2)轮I右旋，轮2左旋，轮3左旋；、(3)如图；(4)如图。4-23在图示直齿圆锥-斜齿圆柱齿轮减速器中，已知锥齿轮m=5mm,Zi=25,Z2=60，齿宽b=50mm;斜齿轮mn=6mm,z3=21,z4=84。(1)欲使轴n上的

30、轴向力在轴承上的作用完全抵消，求斜齿轮3的螺旋角的大小和旋向。(2)试画出作用在斜齿轮3和锥齿轮2上的圆周力Ft、径向力Fr和轴象立Fa的作用线和方向。解(1)Fa2=Fa3即2T1,2百，;tan.scos1=tan-dm1d3得sin-=0.1667=9.6齿轮3为右旋(3)如图。第五章轮系及其设计5-1什么是惰轮？它在轮系中起什么作用？解其齿数不影响传动比大小，但改变从动轮转向的齿轮，其作用是改变从动轮转向。5-2在定轴轮系中，如何来确定首、末两轮转向间的关系？解(1)当所有齿轮轴线平行时，可用(-1)m确定：(2)用画箭头的方法。5-3什么叫周转轮系的“转化机构”？它在计算周转轮系传动

31、比中起什么作用？解给整个轮系加上一个附加的角速度(-即)后所得的机构。“转化机构”可以使周转轮系的传动比计算转化成用定轴轮系传动比的计算方法计算。5-4在差动轮系中，若两个基本机构的转向，如何确定第三个基本构件的转向？解又周转轮系传动比计算公式确定。5-5周转轮系中两轮传动比的正负号该周转轮系转化机构中两轮传动比的正负号相同吗？为什么？解不同。因为周转轮系中两轮的传动比是真实角速度之比，而转化机构中两轮的传动比是相对角速度之比。5-6计算混合轮系传动比的基本思路是什么？能否通过给整个轮系加上一个公共的角速度(-即)的方法来计算整个轮系的传动比？为什么？解基本思路：(1)区分基本轮系(2)分别列

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

33、移齿轮b使齿轮5'和6'啮合,试求此时带轮转速的大小和方向。解i16n131 =(-1) %Z Z4 Z2Z5 Z3 Zl48 42 5850 38 42=-1.465贝="1 n3 100 与n1反向Jn6=-n-=-I4，。=989.76r/min-1.4651.4655-10在图5-16所示的滚齿机工作台的传动系统中，已知各齿轮的齿数为Z1=15,Z2=28,Z3=15,Z4=55,Z9=40,被加工齿轮B的齿数为2,试计算传动比175。解至=72AbZai ABZ1Z4Z7Z9Z2Z3Z5Z815 55z7 4028 15Z5 1则 i75 =05Z5Z715

34、 55 40 , " 1.0928 15 725-11如图所示的轮系中，已知各轮齿数为：Z1=Z3,nH=100r/min,n1=20r/min,试求下列两种情况下轮3的转速飞:(1)当03与0h同向时：(2)当01与0h相反时。解(1浦03n1-nH20-100/1n3-nHn3-100=180r/min与n1同向n3 = -220 r / min20 100hn1-nH/1Hn3-0h5-12在图示轮系中，已知各轮齿数为：Z1=30,Z2=30,Z3=90,Z3=40,Z4=30,Z4=40,Z5=30,试求此轮系的传动比小。解定轴轮系1-2-3=n3Z3-3Z行星轮系3'

35、;-4-4'-5；Hi3 5 n3 -nHZ4Z530 309n5 - nHz3 z4 40 40 16因n5 ,贝Ui.上=-1.3125 nH5-13在图所示轮系中，已知各轮齿数为：Zi=24,Z2=48, Z2 =30,Z3=102,Z3 =20,Z4=40, Z5=100。试求该轮系的传动比i1H。解差动轮系1-2-2' -3-H-6.Hil3n1 一 nHZ2Z3n3 - nHZ1Z2定轴轮系3' -4 -5 -648 1026.824 30i53啜=_0.2因，n5=nH，则 iHn1二41.8 nH5-14在图所示轮系中，已知各轮齿数为：Z1=26,Z2=

36、32,Z2=22,Z3=80,Z4=80,又=300r/min,n3=50r/min两者转向相反，试求齿轮4的转速5的大小和方向。解差动轮系1-2-2'-3-Hn1-nHz2z3i13二二%-nHZ1Z2即驷二竺变48-50 - nH26 22nH =13.9差动轮系3-2'-4.h%nHZ4i34二二一n4-nHZ3即一50一nH一些一旦n4-nH8020联立二式得n4=155.97r/min5-15在图示的大速比减速器中，已知蜗杆1和5的头数为1,且均为右旋,各轮齿数为Zi=101,Z2=99,Z2=Z4,Z4=100,Z5=100。(1)试求传动比ilH。(2)若主动蜗杆

37、1的转速为1375r/min的电动机带动，问输出轴H转一周需要多长时间？解(1)定轴轮系1-2-61=亘 口Z2定轴轮系1'-5'-5-4'-6恒=-*.Z5Z4-差动轮系2'-3-4-H-6.Hn2"nHZ4i24=二一=Tn4-AhZ2由于2的回转方向与4的回转方向相反，则=1980000区2Ah-1101199100100(2)上式表明H转一周时，蜗杆1转1980000周，故H转一周的时间为1980000/601375=24h5-16汽车自动变速器中的预选式行星变速器如图所示。I轴为主动轴，n轴为从动轴，s,p为制动带，其转动有良种情况：(1)S

38、压紧齿轮3,P处于松开状态；(2)P压紧齿轮6。S处于松开状态。已知各齿轮数为Z1=30,Z2=30,Z3=Z6=90,Z4=40,z=25o试求良种请宽下的传动比冷。解(1)1-2-3-6组成行星轮系.6A1-n6Z3i13二二一n3-n641一6二一马n6Z1得4=4A64(1)-5-6-H组成差动轮系.Hn3-nHZ4i34二二一一n4-nHZ3.Hn4-nHnl-nHZ69i46=二一一n6"nHn6"nHZ44求联立得n1iiH1=2.08nH(2)4-5-6-H组成行星轮系.h.hn1-nHz69i46il6一一一一一0-nHZ44得iiH=3.255-17如图

39、所示自行车里程表机构中，C为车轮轴，P为里程表指针。已知各齿轮数为：Zi=17,Z2=23,Z4=19,Z4，=20,Z5=24。设轮胎受压变形后使28英寸车轮的有效直径约为0.7m,当车行1km时，表上的指针刚好回转一周。试求齿轮2的齿数。解定轴车&系1-2业=-二n2Z2行星轮系3-4-4'-5(P)-2(H)加1 二1.代Z5 -z424 191114当车行一公里时C轴的转数为m=笔转'止匕时5转过一转,n5二0.7八一10001000171Z2二二0.71145-18如图所示轮系中，已知各轮齿数为：Z1=34,Z2=40,Z2=30,Z3=18,Z3=38,Z1

40、=24,Z4=36,Z4=22o试求该轮系的传动比iAH,弁说明轴A与轴H的转向是否相同解-28 -4-1和4'-3'组成定轴轮系:34Z436iA3Z338221'-2-2'-3-H组成差动轮系：.hnnHi13;n3-nHZ2ZZ1Z2-40182430因n1和n3,则用同号代入第三式得iAHnH"=1.15H与A同向第六章间歇运动机构6-1在间歇运动机构中，怎样保证从动件在停歇时间确实静止不动？解采用止动构件或利用几何形状锁住。6-2常见的棘轮机构有哪几种？试述棘轮机构的工作特点。解常用类型：单动式、双动式；单向式、双向式；外啮合、内啮合；摩擦式

41、等。如图6-1,当摆杆1顺时针方向摆动时，棘爪2将插入棘轮齿槽中，并带动棘轮顺时针方向转过一定的角度；当摆杆逆时针方向摆动时，棘爪在棘轮的齿背上滑过，这时棘轮不动。为防止棘轮倒转，机构中装有止回棘爪5,并用弹簧使止同爪与棘轮齿始终保持接触。这样，当白干1连续往复摆动时，就实现了棘轮的单向间歇运动。6-3槽轮机构有哪几种基本型式？槽轮机构的运动系数是如何定义的？解基本型式：外接式和内接式。在一个运动循环内，槽轮运动时间tb与拨盘运动时间tj之比值kt称为运动特性系数。6-4试述凸轮间歇运动机构的工作原理及运动特点。解工作原理：当凸轮转动时，通过其曲线沟槽（或凸脊）拨动从动盘上的圆柱销，使从动盘作

42、间歇运动。特点：优点是结构简单、运转可靠、转位精确，无需专门的定位装置，易实现工作对动程和动停比的要求。通过适当选择从动件的运动规律和合理设计凸轮的轮廓曲线，可减小动载荷和避免冲击，以适应高速运转的要求。主要缺点是精确度要求较高，加工比较复杂，安装调整比较困难。6-5不完全齿轮机构与普通齿轮机构的啮合过程有何异同点？解在不完全齿轮机构中，主动轮1连续转动，当轮齿进入啮合时，从动轮2开始转动，当轮1上的轮耻退出啮合时，由于两轮的凸、凹锁止弧的定位作用，齿轮2可靠停歇，从而实现从动齿轮2的间歇转动。而普通齿轮啮合是连续的，从动轮的运动也是连续的。6-6设计一外啮合棘轮机构，已知棘轮的模数m=10m

43、m,棘轮的最小转角6max=121试设计该棘轮机构。解棘轮最小齿数齿顶圆直径周节齿槽夹角齿项厚棘爪长度3609<5-30maxD=mz=300mmP=m 二=10 二=7.5mm6 - 60h=0.75m=7.5mmL 2P=62.8mm6-7某自动机床工作转台要求有6个工作位置，转台静止时完成加工工序，最长的工序时间为5s,原动机转动速度为720r/min,槽轮与拨盘之间的中心距aw200mm，试设计此槽轮机构。-30 -解z=7槽数圆销数z'=1运动系数kz(z-2)-kt-一2z3取中心距a=160mm圆销回转半径二1r1=asin=160=80mm22槽顶身in©

44、;L=acos=160cos30=138.6mm2取圆销半径r=20mm槽底图h:L-缶r)-4=34.56mm凸圆弧张开角=2-(-)=240z2槽顶侧壁厚e=6mm-31 -第七章机械的调速与平衡7-1什么是速度波动？为什么机械运转时会产生速度波动？解机械主轴的角速度发生不断的变化称为间歇的速度波动。机械在外力作用下运动，当驱动功大于阻力功时，出现盈功，机械的动能将增加；当驱动功小于阻力功时，出现亏功，则使机械的动能减小。机械动能的变化使得机械主轴的角速度发生变化，从而形成机械运转的速度波动。7-2机械速度波动的类型有哪几种？分别用什么方法来调试？解类型：周期性速度波动和非周期性波动。周期

45、性速度波动用飞轮来调节；非周期性波动用调速器来调节。7-3飞轮的作用有哪些？能否用飞轮来调节非周期性速度波动？解飞轮不仅可以调节周期性波动，还有储能作用，可以克服短期过载。非周期性速度波动不能用飞轮来调节。7-4机械运转的不均匀程度用什么来表示？飞轮的转动惯量与不均匀系数有何关系？解机械运转的不均匀程度用不均匀系数来表示。关系：j.Wax7-5机械平衡的目的是什么？解目的：完全或部分地消除惯性力的影响，减小或消除附加的动压力，减轻有害的机械振动。7-6机械平衡有哪几类？解机械平衡可以分为回转件的平衡和机构的平衡两类。7-7刚性回转的动平衡和静平衡，而动平衡不仅是惯性力平衡，而且要惯性力矩也平衡

46、。解静平衡条件：惯性力的合力等于零。动平衡条件：惯性力的合力偶矩都等于零。7-8为什么要进行平衡试验平衡试验有哪几种？解虽然经过平衡计算的回转件在理论上是完全平衡的，但由于制造和安装误差及材质不均匀等原因，还会存在不平衡现象，这种不平衡现象只能用试验的方法来进一步平衡。平衡试验有静平衡试验和动平衡试验两种。7-9为什么设计一个刚性回转件时要确定它的不平衡量？解回转件通过试验后可将不平衡惯性力以及其引起的动力效应减小到相当低的程度，但回转件一般不可能达到完全平衡。在实际工作中对回转见的平衡要求高是没有必要的，因此，设计时应该确定许用不平衡量。7-10有四个不平衡质量mi=3kg,m2=6kg,m

47、3=7kg,m4=9kg,它们位于同一回转平面内，向径分别为ri=20mm、/2=12mm、/3=10mm、"=8mm,其夹角依次互为，如图所示。现要求在回转半径b=10mm处加一平衡质量mb,试求mb的大小和方位。解X方向：-m3rbcos：=mir1-m3r3=320-710=-10即mbcos=二1Y方向：-m3rbsin=m2r2-m4r4=612-98=0即mbsin-0则得mb=1kg,=07-11有一薄壁转盘质量为m,经静平衡试验测定其质心偏距为r,方向如图垂直向下。由于该回转面不允许安装平衡质量，只能在平面I、n上调整，求应加的平衡质径积及其方向。解在I、n面内加的质

48、径积为mb'%'和mbI面'M=0mra=mbrb(b-a)得mb"rb"=mra与mr同向b-an面%M=0mrb=mbrb（b-a）得mb'rb'=mr-a-与mr反向b-a7-12图示A、B两根曲轴，曲拐在同一平面中，其质径mji=m2r2=m3r3=m4r4,长度li=12=13。试分析其平衡状态（不平衡、静平衡、动平衡）B轴：平衡。（静平衡、动平衡）7-13高速水泵的凸轮轴由三个互相错开120二的偏心轮组成。每一偏心轮的质量为0.4kg,其偏心距为12.7mm。设在校正平面A和B中各装一个平衡质量mA和mB使之平衡，其回转半

49、径为10mm，其它尺寸如图（单位为mm）试求的大小和位置。解将mA、mB、mc分解到A、B两平面，得ml190 mc230115mD =mD-23040mE =mE23040 mc =mc 230115 mD =mD 230190mE =mE 二230取OD为X轴建立坐标系，在平面A中-maracos-A=mcrccos120mDrDmErEcos24019141=12.7(0.4()20.4()232232=0-marasin:A=nrcsin1200mErEsin240=12.7(0.419(-3)0.4W(-=2.869kgmm因sin：A为负值，故-A=：.DA=2702.869mA

50、二10= 0.2869kg因A、B两面对称，故mB=0.2869kg二db=-270=90第八章带传动8-1V带传动为什么比平带传动承载能力大？解因为V带安装在楔形面内，V带传动产生的摩擦大于平带传动产生的摩擦力，这种现象也称V带传动的楔面摩擦效应。另外，V带传动通常是多根带同时工作，所以V带传动与平带传动相比可以传递更大的功率。8-2传动带工作时有哪些应力？这些应力是如何分布的？最大应力点在何处？解有拉应力，离心应力和弯曲应力三种应力。应力分布如图8-13。最大应力发生在紧边绕入小带轮处。8-3影响带传动承载能力的因素有哪些？如何提高带传动的承载能力？解有摩擦系数、包角和初拉力。摩擦系数、包

51、角和初拉力越大，带的承载能力越大。8-4什么是弹性滑动？什么是打滑？在工作中弹性滑动和打滑是否都能避免？为什么？解因材料的弹性变形而引起的带与带轮轮缘表面之间产生的相对滑动现象称为弹性滑动。打滑是由于过载所引起的带在带轮上的全面滑动。打滑是可以避免的，而弹性华东是不可避免的。8-5带传动的失效形式有：打滑；疲劳破坏。设计准则：保证带传动不发生打滑的前提下，充分发挥带传动的能力,使传动具有一定的疲劳强度和寿命。8-6为什么V带剖面的楔角为40二而带轮的槽角则为32:、344、36二及38二？解由于带在带轮上弯曲时要产生横向的楔角边小。8-7已知带传动的功率为7.5kW,平均带速为10m空。紧边拉

52、力是松边拉力的两倍，试求紧边拉力、有效工作拉力及初拉力。解P=*F =10001000 7.5 二 750N10-39 -F=F1-F2=F2贝叶1=2F=1500NF。-F2=1125N8-8 一 V带传动，已知两带轮的直径分别为125mm和315mm,中心距为600mm，小带轮为主动，转速为1440r酊in，。试求：（1）小带轮的包角;（2）带长；（3）不考虑带传动的弹性滑动时大带轮的转速；（4）滑动率为0.015时大带轮的实际转速解D2-D1(1)：i=180-57.3=161.85a2D2D1(D2-D1)(2)L=霆11)2a=1905.8mm24aD1125(3)n2n11440=571.4r/minD2315D1(1-；)(4)1-n1-=562.86r/minD28-9设计一作减速传动的普通V带传动，每天工作8h,载荷较平稳，已知电动功率为5kW,电动机转速为1440rain，从动带轮的输出转速为650rmin。解(1)确定计算功率Pca=KAP=5kW其中KA=1(表8-3)(2)选择带的型号为A型。(3)确定带轮的基准直径由表8-4，取D1=90mm,设滑动率£=0.02,得D2="D1(1-；)=1440900.98=195.4