13219机械设计基础部分习题参考答案-

薛铜龙主编《机械设计基础》部分课后习题参考答案2章平面机构运动简图及自由度计算何谓构件？何谓运动副及运动副元素？平面运动副是如何分类的？何谓机构的自由度？机构具有确定运动的条件是什么？若不满足此条件将会产生什么后果？机构原动件的个数应等于该机构的自由度动将不确定，如果机构的原动件个数大于机构的自由度，机构不能运动甚至在薄弱处发生破坏。2-3计算平面机构自由度时应注意哪些事项？通常在哪些情况下存在虚约束？答：计算平面机构自由度时应注意：复合铰链、局部自由度和虚约束；常见的虚约束情况）“”——两构件在多处同时构成若干移动副，且导路相轴线重合”——两构件同时在多处构成若干转动副，且轴线相互重合，事实上只有一个转动副起独立的约束限制作用，其余则为虚约束；4）“距离恒定两构件两点间未组成运动副前距离保持不变，两点间用另一构件连接后，将产生虚约束；5）“对称结构机构中对运动不起独立作用的对称部分，将产生虚约束；6）“公法线重合如果两构件在多处构成平面高副，且接触点处的公法线2-42-27中(a)、(b)的构件组合体能否运动？若使它们成为具有确定运动的机构，在结构上应如何改进？图2-27答：图(a)所示构件组合体的自由度为：F=3n–2Pl–Ph=3×2－2×3－0＝0不能运动，若使它们成为具有确定运动的机构，应改为下图(a)；图(b)所示组合体自由度为：F=3n–2Pl–Ph=3×6－2×9－0＝0不能运动，若使它们成为具有确定运动的机构，应改为下图(b)。BCAD（a） （b）2-28所示机构的机构运动简图。B2C3 14 A图2-28 答：2-29为缸体，4动简图，并计算其自由度。答：F=3n–2Pl–Ph=3×3－2×4－0＝12-302-35所示各机构的自由度（指出，并判断机构的运动是否确定，图中绘有箭头的构件为原动件。图2-30 图2-31图2-32 图2-33图2-34 图2-35解：(1)F=3n–2Pl–Ph=3×68－2×11－1＝1，其中凸轮滚子处为局部自由度，运动确定；(2)F=3n–2Pl–Ph=3×7－2×10－0＝1，C处为复合铰链，运动确定；(3)F=3n–2Pl–8两端的IH两处为局部自由度，运动确定；(4)F=3n–2Pl–Ph=3×8－2×11－1＝1，两个移动副之一为虚约束，一个复合铰链，运动确定；(5)F=3n–2Pl–Ph=3×5－2×7－0＝1，E、F为虚约束，C点为复合铰链，运动确定；(6)F=3n–2Pl–Ph=3×9－2×12－2＝1，两个移动副之一为虚约束，一个复合铰链，运动确定。第3章平面连杆机构何谓曲柄？铰链四杆机构具有曲柄的条件是什么，曲柄是否就是最短杆？答：绕固定轴线作整周回转的构件称为曲柄。铰链四杆机构中曲柄存在的条件为（）连架杆或机架是最短杆2）其他两杆长度之和（杆长条件是最短杆。死点在什么情况出现？举例说明死点的危害以及死点在机械工程中的应用。答：在曲柄摇杆机构中，以摇杆为原动件，曲柄为从动件，当机构的从动件与连杆共线的两个不产生转距。因此机构在此位置起动时，不论驱动力多大，即便无摩擦，也不能使从动曲柄转动。机构的这种位置称为死点。当机构运动到死点位置时会产生运动不确定现象。曲柄可能无法运动，90°；再如多缸内燃机的各缸曲柄位置同样也错开了一定的角度。还可以采用安装飞轮增大惯性的方法，试说明平面四杆机构常见的几种演化形式？导杆机构是由何机构演变而来？如何演变？1（改变构件形状或尺寸24、运动副包容关系的逆转。 导杆机构可由曲柄滑块机构倒置得到。的铰链四杆机构的结构特征是什么？K=1，极位夹角为零，机构没有急回运动特性。3-29所示两种曲柄滑块机构的最小传动角的位置。（a） （b）试根据图3-48杆机构。图3-48答：(a)双曲柄机构；(b)曲柄摇杆机构；(c)双摇杆机构；(d)双摇杆机构。画出图3-49答：如图所示：vFαγvαγF(b)vF αγ=90°γvF(c) (d)3-50、b1为原动件，试确定两机构从动件的摆角和机构的最小传动角mi。如果分别以构件12和3为机架，它们又是什么机构？（如图所示，单位mm)图3-50答：1、(a)(b)均为曲柄摇杆机构；2、摆角和最小传动角可按下图方法确定，其中：当∠BCD为钝角时，与之相对应的传动角应为180°-∠BCD。有：B2CDB1CD（2）BCDBC1D180°-∠B2C2D、23(a)、(b)均分别为双曲柄机构、曲柄摇杆机构、双摇杆机构。C2C''γC'γγ min2min1C1 B2 ψB' AB1

DB''3-51所示为偏置曲柄滑块机构。已知a＝150H、机构的行程速度变化系数K和最小传动角γ。min图3-51解：H ba2e2 ba2e2302.8mme e 180arcsin( )arcsin( )6.32，K

1.07ba ba 180b arccosaeb min BC设计曲柄滑块机构，已知滑块的行程速度变化系数K＝；滑块的行程H＝50mm，导路距求曲柄长度lAB和连杆长度l （参照上题图。BC解：提示：先用课本26页公式根据行程速比系数求出极位夹角，然后在根据上题方法反算曲柄和连杆长度。CD1 已知摇杆CD的行程速度变化系数K=1摇杆CD的长度l 150m摇杆的极限位置与机所成角度ψ＝330和ψ＝900CD1 36（1）曲柄摇杆机构的设计。第4章凸轮机构凸轮机构有哪些优缺点？答：优点：适当的设计凸轮廓线可实现各种运动规律，而且机构简单，紧凑；缺点：点、线接触，易磨损，凸轮制造较困难。在选用从动件运动规律时，主要考虑哪些因素？答：1.满足机器的工作要求；2.良好的动力特性；3.凸轮便于加工。答：等速运动规律设计时为什么控制压力角的最大值？平底推杆凸轮机构的压力角是多少？答：一般来说，凸轮廓线上不同点的压力角是不同的，当最大压力角超过临界压力角时，机构自锁；再者，为了提高机构的效率，改善受力状况，要控制压力角的最大值。0度选取基圆半径和滚子半径应注意哪些问题？答：基圆半径受到压力角的限制，最大压力角越大，基圆半径越小，最大压力角越小，基圆半径越大；此外，还要考虑凸轮结构和强度要求。其r小于理论廓线的最小曲率半径mi4-6什么是反转法？略4-17所示位置的凸轮机构压力角、凸轮基圆半径、从动杆推程。略第5章齿轮机构5-1.齿轮传动的优点有哪些？答：(1)范围广；可实现平行轴、相交轴、交错轴之间的传动。答：根据渐开线的形成过程，可知渐开线具有以下特性：(如图，从位置II滚到位置I)，等于该基圆上被滚过圆弧的长度，即BKAB。发生线为渐开线在任意点K的法线，即渐开线上任意点的法线必与基圆相切。发生线与基圆的切点B是渐开线在点K的曲率中心，其曲率半径为基圆的点，其曲率半径越小，渐开线在基圆上点A的曲率半径为零。渐开线的形状取决于基圆的大小。如图5-4所示，在展角θK(=θ1=θ2)相等条件下，基圆基圆半径趋于无穷大时，渐开线变成直线，此即为齿条的齿廓。渐开线上各点的压力角不相等。渐开线上任意点法向压力Fn的方向线 OB rcos b点速度v

方向所夹的锐角α

，称为该点的压力角。由图可知

K OK r

。可知，渐开线上各K K K点的压力角不相等，在渐开线的起始点的压力角αb为零。因渐开线是从基圆开始向外逐渐展开的，故基圆以内无渐开线。同一基圆上任意两条渐开线AKBK之间各点的公法线长度相等，即AB＝AB，如图1 2 1 1 2 2KA1KA1K22B2BA11BN1N2AK1KA2A12B1N1NB2AB同一基圆上两条渐开线可分性5-3.渐开线直齿圆柱齿轮的分度圆和节圆有何区别？在什么情况下，分度圆和节圆重合？答：一个齿轮只有分度圆，只有一对齿轮传动时才有节圆。在标准安装时分度圆和节圆相等重合。5-4.何为根切现象？渐开线标准齿轮不发生根切的最少齿数与哪些因素有关？答：齿轮的根切现象用范成法加工齿数较少的标准齿轮时，若刀具的顶部切入轮坯齿根渐开线部分，则将轮坯齿根一部分已加工好的渐开线齿廓切去，这种现象称为根切。根切将会使齿轮的抗弯强度降低、重合度减小，平稳性变差，对齿轮传动不利，应力求避免。渐开线标准齿轮不根切的最少齿数zmin只要保证刀具齿顶线与啮合线的交点BNPB≤PN。这样，即可求解出不根切的最少齿数z

。minah*m PNrsinmzsinaPB因

sin； 2h*m mzsin 2h*a z a所以 sin 2

从而得

sin2因此，渐开线标准齿轮不根切的最少齿数为a ①正常齿制=20°，h*时，z =a

zmin

2h*asin2。a②短齿制：α=20°，h*a

=时，zmin

=14。渐开线标准齿轮准确啮合和连续传动的条件是什么？齿轮连续传动的条件是：εα=（B1B2/pb）≥1何为成形法，其常用的刀具有哪些？与工件的最终表面轮廓相匹配的成形刀具，或成形砂轮等加工出成形面，如成形车削何谓变位修正法？变位齿轮传动的类型及特点有哪些？答：所谓变位修正法，就是用改变刀具与轮坯的相对位置，使刀具的齿顶线不超过N1避免根切现象的加工方法。变位齿轮传动变位齿轮传动的正确啮合和连续传动条件与标准齿轮传动相同。变位齿轮传动的中心距取无侧隙中心距a'＝a＋ym。变位齿轮传动的类型1)标准齿轮传动x

＝x＝0；2)等变位齿轮传动x1＝-x≠0；3)不等变位齿轮传动x+x≠01 2 1 2 1 2当x1+x2＞0时，为正传动； 当x1+x2＜0时，为负传动为主？设计准则分别是什么？答：齿轮失效的主要形式有断齿、磨损、点蚀、胶合。⑴闭式传动闭式传动的主要失效形式为齿面点蚀和轮齿的弯曲疲劳折断。当采用软齿面（≤350HBS）劳强度条件，计算齿轮的分度圆直径及其主要几何参数（如中心距、齿宽等，然后再对其轮齿的抗弯曲疲劳强度进行校核。当采用硬齿面（时，则一般应首先按齿大模数的方法来考虑磨粒磨损的影响。5-9．齿根危险点及危险剖面是如何确定的?答：齿根危险剖面位置通常用30度切线法确定。作与轮齿对称线成30度夹角的两直线，与齿根过渡曲线相切，连接两切点的截面即为齿根危险剖面。复合齿形系数Yfs的含义是什么？他与哪些参数有关？,YFa;Ysa均为法向变位系数x及当量齿数Zv,因YFs“,即YFs=f(x,Zv),,需将其中的一,YFs,YFsYFaYsa对应,x,Zv,取值范围为。?答：齿宽系数ψd螺旋角β选大些时，可增大重合度，从而提高了传动的平稳性和承载能力。但β过大时，导致轴向力剧增。故一般选β=8～20度。如β角过小，不能显示斜齿轮传动的优越性。从减小齿轮的振动和噪音角度来考虑，目前有采用大螺旋角齿轮的趋势。求斜齿轮端面与法面参数的关系，并在其平面展开图中表示出来，并求斜齿轮的总重合度。直线，图中阴影线部分为轮齿，空白部分为齿槽。由图可得又因 ， 故得斜齿轮传动的重合度为便于分析一对斜齿轮的连续传动条件，现以一对直齿轮传动与一对斜齿轮传动进行对比。如图8－53所示，上图为直齿轮传动的啮合面，下图为斜齿轮传动的啮合面，直线

表示轮齿进入啮合的位置， 表示脱离啮合的位置； 与 之间的区域为轮齿的啮合区。对于直齿轮传动来说，轮齿在 处进入啮合时，就沿整个齿宽接触，在 处脱离啮合时，也是沿整个齿宽同时分开，故直齿轮传动的重合度 。对于斜齿轮传动来说，齿轮也是在而是由轮齿的一端先进入啮合，在

处进入啮合，不过它不是沿整个齿宽同时进入啮合，处脱离啮合时也是一样，也是由轮齿的一端先脱离啮合，直到该轮齿转到图中虚线所示的位置时，这对轮齿才完全脱离接触。这样，斜齿轮传动的实际啮合区就比直齿轮传动增大了增加的一部分重合度以由于

表示；则

一段，因此斜齿轮传动的重合度也就比直齿轮传动大，设其（式中为螺旋线的导程，故得（7-48）所以斜齿轮传动的总重合度 为 与

两部分之和，即（7-49）其中，

为端面重合度，其大小可用直齿轮传动时重合度的计算式（7-27）来求，不过这时要用斜齿轮的端面参数来进行计算，即：（7-50）度，特称为轴面重合度（或纵向重合度。圆锥齿轮的基本参数有哪些？如何求其当量齿数？mGB12369-90中规定了大端的压力角a=20ha*=1，顶隙系数。v1 v1 当量齿数如果将这两个扇形齿轮补足成完整的直齿圆柱齿轮，则它们的齿数增加z 和z 。人们将这两个设想的直齿圆柱齿轮称为这一对圆锥齿轮的当量齿轮其齿数z 和z 就称为当量齿数最终完成了以圆锥齿轮的模数与压力角，以齿数为zvv1 v1 的大端齿形。可知将 代入得v由此计算所得当量齿数z一般不为整数，可近似取整。v又如，直齿圆锥齿轮无根切的最少齿数z

与当量齿轮的最少齿数z

之间的关系为z =z

cos由此可见zmin<zvmin。

min

vmin

min

vmin5~10是否也应加宽，为什么？载荷常将小齿轮的齿宽在圆整值的基础上人为地加宽5~10m=2m1=42=9=60mb2=55m，其它条件分别相同，试比较两齿轮的接触强度、弯曲强度的高低。解：因配对齿轮的接触应力皆一样即由齿根弯曲疲劳强度计算公式2000KT

．H1 H2F bmd1

1YYY得：FaSaε2000KT1

YY

2000KT1YYYF1 bmd1

Fa1

Sa1ε F

bmd1

Fa2

Sa2ε所以比较

的大小只需比较Y

，YY

的大小即可F1 F2

Fa1Sa1

Fa2Sa2z=40，z=90

1.78．1则Y

2

Fa1Y

Sa1Y

Fa2YY．

Sa2Fa1

Sa1

Fa2

Sa2

Fa1

Sa1

Fa2

Sa2所以F1 F

即小齿轮弯曲应力大，故小齿轮弯曲强度低．一对外啮合的标准直齿圆柱齿轮，已知：齿数1=22=8，两轮中心距a=150mm。试确定该对齿轮的模数m，并计算分度圆直径d1、d2，齿顶圆直径da1、da2，齿根圆直径df1、df2。解：由已知z

=

=8，a=150mm，根据公式

m

z)得：1 2 21 2模数m

2a 2150mm ．zz 20801 2分度圆直径：d1

mz 320mm 60mm．d1 2

mz 380mm 240mm．2齿顶圆直径：由于齿轮是标准直齿圆柱齿轮，所以取h1．ad a1 1d

2h(2021)66mm．a2h(8021)246mm．a2 2 a齿顶圆直径：由于齿轮是标准直齿圆柱齿轮，所以取ha

1，c d 2h1 ad 2hf2 2 a

2c(202120.25)．(802120.25)．5-17~19略5-50所示为一直齿锥齿轮－斜齿圆柱齿轮减速器，输出轴Ⅲ转向如图所示。试：画出各轴转向及各齿轮受力方向；为使轴Ⅱ轴向力小，合理确定斜齿轮344)图5-50）各轴转向见下图：34(4)41 2 R n 3=20，z=483β应等于多少？如果输出轴Ⅲ反向，Ⅱ轴的轴向力是否还为零，试说明理由。41 2 R n 3解（１）若使Ⅱ轴上两轮轴向力抵消则：F Fa2 a3由已知条件得zu

36

2，cos u

2 ，

41872mmz 181

1 1u2 5 1 1d (1m1

)d(10.50.3)7261.2mm，FR 1

2000Tdm1

2000T61.2

32.68T锥齿轮２轴向力Fa2

F tancost1 1

32.68Ttan2002

10.639T．zd 3

204

80 ，F

2000T

cos

52000Tcos5

25Tcos，3 cos cos cos t3

d mz 803 3斜齿轮３轴向力Fa3

F tant3

d3

2000Tsin80

25Tsin．由F F 得：a2 a3sin

10.639T25T

0.42556，则250．（２）如果输出轴Ⅲ反向，Ⅱ轴的轴向力不为零第6章蜗杆传动机构试与齿轮传动比较，说明蜗杆传动的特点和应用范围。Σ??答：蜗轮蜗杆传动的主要失效形式是蜗轮齿面产生胶合、点蚀及磨损。因为齿面间的相对滑移很大，摩擦生热较大。??答：正确啮合条件mx1=mt2==αt2=α，γ=β自锁条件：蜗杆导程角小于当量摩擦角。试说明蜗杆传动效率低的原因，蜗杆头数z1?答：因为齿面间的相对滑滑动速度很大，摩擦生热较大。头数越少，导程角越小，因此效率越低。?如何选择？为何规定蜗杆分度圆直径d1为标准值？选择较小的直径系数，这样导程角较大，效率较高。为了限制涡轮滚刀是数目，便于刀具的标准化。i=z2/z1i=d2/d1?答：因为d1=mq而非mz1。答：相对滑移大，齿面减摩性好。r a 试标注图6-11所示蜗杆传动的各(FF 、Fr a 答：蜗杆与蜗轮的径向力分别向左、向右，切向力分别向下、向外，轴向力分别向内、向上。??当热平衡不能满足要求时，应采取什么？齿面的磨损和胶合。计算原理是使产生的热量和散发的热量间达到动态平衡。散热措施：增加散热面积，提高散热系数。略。第7章轮系7-1至7-4略如图7-25所示为一手摇提升装置，其中各轮齿数均为已知，试求传动比i ，并指出当提升重15物时手柄的转向。图7-25 习题7-5图 答：i 3

z5577.8,当提升重物时手柄逆时针转动（图中从左向右看。15 zz12

zz347-26所示为一滚齿机工作台的传动机构，工作台与蜗轮5相固联。已知z1

＝z＝20，z＝1 235，z4

＝（右旋，z5

＝40，滚刀z6

1（左旋，z7

＝28。若要加工一个z5

＝64的齿轮，试求挂zz。2 4zz 28

图7-26 习题7-6图zzz 3540 z解：i1'5'

7 5'zz

201

，i 2 4 5 415 zz z 201 z6z 32

12' 4' 2'由i i 得：415 1'5' z 252'7-27所示轮系中，已知z1

＝60，z2

＝15，z3

＝18，各轮均为标准齿轮，且模数相同。试求z并计算传动比i4

的大小及行星架H的转向。解：由a34

a zz12 4

zzz1 2

图7-27 习题7-7图iH

nn1

1

zz 24

0.125,H与1同向14 nn4 H

1H zz 13图7-28z＝z1 4

＝z2

＝z3

101的转速n1

＝100r/min，试求行星架H的转速nH

的大小和方向。nn z

图7-28 习题7-8图解：iH 4 H1i 6

3.5，且i i46 nn6 H

14 z 44

4H 3Hni 1i

Z 3

8.75

11.42r/min1H nH

13

Z 3H H17-29所示的双级行星齿轮减速器中，各齿轮的齿数为z＝z1 6

＝20，z＝z2

＝10，z＝z3 4＝40，试求：1）固定齿轮4时的传动比i1H2

；2）固定齿轮3时的传动比i 。1H2inni

图7-29 习题7-9图z解：1) H2 6

H21i

4

i 364 nn4 H2nn

6H2 z 6H2 1H26ziH 1 H 1

3i 3,i i 32) 13

nn1

z1H 1Hz1

64 1H1iH

3nn1

H11

z

13i

3,i i 3n1 1nz13 1H 1Hz1

64 1H1iH

3 H1nn6 Hn2n

nnn6 Hn2

1zzz

4i

1.82644 H 62

/3n 6H2 1H2H 627-30所示的三爪电动卡盘的传动轮系中，各轮齿数为z1

＝6，z2

＝z＝25，z2

＝57，z4＝56，求传动比i14图7-30 习题7-10图nn z n解：iH 1 H1i 3i 110.513 nn3 H

1H z1

1H nHiH

nn1

nn 1 1

/10.5 zz

576.2614 nn4 H

nn4

/10.5 zz 14127-314A固连在外边的齿轮3上。挖薯时，十字架I回转而挖叉却始终保持一定的方向。问各轮齿数满足条件。解：行星轮3的绝对运动为平动方可保证挖叉却始终保持一定的方向，因此n3=0.iH43

nnH4Hnn3

1 3因此齿轮与齿轮4齿数应相同。zzz47-32z1

＝26，z2

＝z＝20，z2

＝30，z5

＝z=18，51的转速n＝15000r/minP和Qnn的大小和方向。1 P Q图7-32 习题7-12图解：a23

a zz12 3

zzz1 2

66，同理可得z6

66inniH1 HH1 113 n n3 H1

1i 3izz1H 1Hzz1 1

3.53，

nn＝4249.3r/minP 4 H1iH2

nn 4

4249.3n

6n

1327.90r/

n

＝1327.90r/min46 nn n6 H H2 2

z H24

Q H27-33z1

（右旋z2

＝99，z＝z2

，z＝100，4z＝（右旋，z5

＝30，z5

＝100，z1

＝101，蜗杆1的转速n1

100r/min（转向如图所示，试求行星架H的转速n 。H图7-33 习题7-13图

n z

/min ，

n zz 1 54

1.01r/min1212 n z 2122 1n n z

14 n zz 44 5iH 2 H 4

n)/21.01r/min24

nn4

z H 2 427-34所示的复合轮系中，已知各轮的齿数分别为z1

＝36，z2

＝60，z3

＝23，z4

＝49，z＝69，z4 n 。

＝31，z6

＝131，z7

＝94，z8

＝36，z9

＝167，设n1

＝3549r/min，试求行星架H的转速H图7-34 习题7-14图

n zz1 241

/min，i7

n n 4 7

z

345.92r/min14 n zz 4

46

nn z 764 136nn z

6 7 4iH79

7 nn9

9nz 7

124.88r/min第8章其他机构8-1至8-4略在一转塔车床用的外啮合槽轮机构中，已知槽轮的槽数z=6，槽轮的运动时间为4s2s，试求该槽轮机构的运动特性系数K?解：当槽轮机构为单销时，

11＝1单销2 z 3总槽轮机构为单销时，设销与槽接触的时间为t ，槽轮机构为多销时，两销之间运行时间为t总运动则有，t 4 /3运动 ＝t 6 总

＝,则K2/2K ＝2单销 3一个四槽单销外槽轮机构，已知停歇时间需要30s，求主动拨盘的转速及槽轮的运动时间。间歇解：由于是四槽单销外槽轮机构，所以t间歇

，所以槽轮的运动时间的t10。运动1 1 1 t运动工作

，所以拨盘的转速为3r/min. ＝＝ t 秒2 z 2 t 拔盘8-20bApA

5mmBpB

6mm，沿图示手柄方向旋转10，求C处的移动量s及移动方向。（P+P）＝(5+6)/36=0.305mm解：S （P+P）＝(5+6)/36=0.305mm

,移动方向向左移动。A B第9章挠性传动轮上还是小带轮上？答：带沿整个接触弧面滑动的现象称为打滑，打滑时带传动的一种失效方式。弹性滑动是带传动的固有特性，无法避免。打滑使带迅速失效，传动将无法进行。先发生的小轮上。 答：拉应力、离心拉应力、弯曲应力。出现在紧边开始绕上小带轮处。 答：松边在上。带的最大有效拉力F 与那些因素有关？max答：包角、当量摩擦系数和初拉力。与带传动相比，链传动有哪些不同？传动效率较高（一般约为94％9％；无需张紧力，链条对轴的压力较小。此外，传动链可以在高温、低速、腐蚀和多尘等恶劣条件下工作。 答：由于多边形效应引起的运动不均匀性。只有当z1=z2，且链传动中心距恰好是节距的整数倍时，瞬时传动比方为常数。 答：节距越大，多边形效应越显著，动载荷越大。P，带速v＝10m/5：1，求该带传动的有效拉力F及紧边拉力F。1答：有效拉力F=7500/10=750N，由F1=5F2及F1-F2=750N得dd1

=100mm，大带轮的基准直径dd2

=400mm。若主动小带轮转速n=600r/带传动的滑动率=2%，求从动大带轮的转速n？1 2答：由公式9-15可知，4/98%=600/n2,得n2=147r/min已知一普通Ｖ带传动，n1

=1460r/min，主动轮dd1

=180mm，从动轮转速n2

=650r/min，传动中心距a16h，采用三根Ｂ型带，试求能传递的最大功率。若为使结构紧凑，改取dd1

=125mm，a≈400mm，问带所能传递的功率比原设计降低多少？Pr

(P0

P)KK0

可查表确定出单根B型带的功率。9-11~13略9-14 已知主动链轮转速n1

=950r/min，齿数z1

=21，从动链轮的齿数z2

=95，中心距a=900mm，滚子链极限拉伸载荷为55.6kN,工作情况系数KA

，试设计链条所能传递的功率。提示：由极限拉伸载荷可确定链号为16A，然后根据图9-29和公式9-50确定功率P。第10章连接??答：（1）三角形螺纹(即普通螺纹)牙型角为60º，可分为粗牙和细牙，粗牙用于一般连接；件和微调装置。55º，公称直径近似于管子内径，属于细牙三角螺纹。梯形螺纹牙型角为30º，是应用最广泛的一种传动螺纹。β=3ºβ′=3º（5）矩形螺纹牙型角为0º，适于作传动螺纹。??d1d2。=p=np。?提示：参看表10-1??答：松螺栓连接装配时不需将螺母拧紧，即承受工作载荷之前螺栓不受预紧力。紧螺栓连接装配时需将螺母拧紧。在拧紧力矩作用下，螺栓不仅受预紧力F′产生的拉应力σT1τ态。对于钢制M10～M68普通螺纹，取τσ23223223(0.5)2e

1.3。因此，对紧螺栓连接的强度计算，只要将所受的拉应力增大30％以考虑剪应力的影响即可。??提示：参看表10-2答：有振动、冲击载荷或工作温度较高时。?答：在连接承受轴向工作载荷Fδ，相应的压力就是残余预紧力F而非预紧力。??答：采用双键布置或增加键长。双键布置：两个平键沿周向相隔180°90°～120°?矩的。b×h×L?它的公称长度Ll根据轴的直径及轮毂宽度从标准中选取。答：A型键：l=L-b，B型键：l=L，C型键：l=L-b/210-11花键连接和平键连接相比有哪些优缺点?答：花键连接的承载能力高、定心性和导向性好，对轴和毂的强度削弱较少。但需要专用设备才能加工花键，成本较高。如图10-26所示，某机构上拉杆与拉杆头用粗牙普通螺纹连接。已知拉杆所受最大载荷F=l0kN，拉杆的材料为Q235，试确定拉杆螺纹直径。提示：本题属于松螺栓连接，材料的屈服强度为240MPa，直接应用公式10-13即可。其中，由表10-4安全系数可取，求出小径后查表确定其大径即公称直径。图10-26 拉杆与拉杆头连接 图10-27 凸缘联轴器10-27)4=125mm，传递转矩T=200N·m，联轴器接合面上的摩擦系数f，试计算螺栓直径。04条螺栓所提供的最大静摩擦力至少为2T/D值为800F即可确定螺栓直径。0D=28Omm，气体压强p=0.5MPa123510-12)。F（容器内直径和缸内压力）确定，残余预紧力根据压力容器的要求选定为1.5~。然后根据10-17和分别确定总载荷及螺栓直径（石棉铜皮垫的相对刚度系数）。F=20010-28。如果改用铰制孔用螺栓连接，计算所需直径。接合面f。图10-28解：（1）首先求解A、B两条螺栓所承受横向载荷的大小。以扳手右半段为研究对象，其受力分析如下图所示，设A、B点分别为两条螺栓的中心。图中各力对B点取矩：800F=100FF+F=F；得：F=1600N，F=1800N。A A B A B可见，螺栓B受力较大，因此以下设计均以该螺栓受力为计算依据。FAA BFB按普通螺栓连接设计。要求结合面间的摩擦力不小于横向载荷，即：fF’≥CF，其中F’为所需的预紧力，C为可靠性B系数，取求得F’≥1.2*1800/0.15=14400N10-4，]=/3=240/3=80MPa（假设螺栓材料为Q235）Sd1

43[]

=，查表取普通螺栓M20。按铰制孔用螺栓设计。一方面：由于扳手连接处厚度10mm，设铰制孔螺栓与孔壁间轴向接触长度8mm，则挤压应力p

=1800/(8*d)≤[0p0

]=S

/1.25=240/1.25=192MPa（其中许用挤压应力查表10-4）得：d0≥；另一方面：剪切应力1800

]

S=240/2.5=96MPa（其中许用切应力查表10-4）得：d0≥。

1d24 0

2.5因此，铰制孔螺栓螺杆直径应满足d0≥，查表取铰制孔螺栓M6。10-16套筒联轴器用平键与轴连接。已知轴径d=35L=6OD=90提示：首先根据轴径尺寸选择键宽和键高，然后根据公式10-22确定转矩的大小。第11章轴若轴的强度不足或刚度不足时，可分别采取哪些措施？答：若轴的强度不足，可以将轴的材料由碳钢改为合金钢；若轴的刚度不足，应增大轴的截面积。轴按受载情况可以分为哪三类？试分析自行车中轴的受力情况，它是什么轴？答：分为转轴、心轴和传动轴。自行车中轴主要承受链条传动的转矩，所以是传动轴。11-2412、、4轴各为何类型的轴。图11-24 卷筒传动装置答：1轴为传动轴；2、3轴是转轴；4轴为心轴。试叙述设计轴的一般步骤。答：轴的设计可按照下列步骤：1、选择轴的材料，初步确定轴的最小直径；2、拟定轴上零件的装配方案；3、确定轴各段直径和长度；4、画出轴的结构图；5、做受力分析，校核轴的强度。11-5轴对材料有哪些主要要求？轴的常用材料有哪些？答：轴的材料要有足够的强度和耐磨性，常用材料有碳素钢和合金钢。轴上零件为什么要作轴向固定和周向固定？试说明轴上零件常用的轴向定位方式。运动，轴上零件都要进行轴向和周向定位。紧定螺钉、锁紧挡圈为什么轴的结构设计很重要？结构设计时应注意什么问题？当采用轴肩和套筒定位时什么问题？进行轴的结构设计时，应注意以下几个问题（1）轴和轴上零件要有准确、牢固的工作位置；（3）（）轴的受力合理，并有利于节省材料、减轻质量5）尽量避免应力集中）变形的措施。有足够的强度来承受轴向力；固定滚动轴承的轴肩高度应按照滚动轴承的安装尺寸来查取。采用套筒定位时，套筒不宜过长；并且要使得套筒的端面靠在轮毂的端面上，保证定位可靠。1 一级圆柱齿轮减速器，高速轴转速n=960r/min，低速轴转速n=300r/min，传递功率P1 45钢制造，经调质处理，请按转矩计算两根轴的直径。答：按照转矩计算轴的直径：d A0

P0n，取0

=113，则：d A1 0

5.4P3n12096020.1mm，d P3n120

5.4P3n2300P3n211-9dn=1450r/min，若轴上的切应力不超过80MPa多大功率？11-1

9.551060.2d3

PnP

0.2d3 800.2303n 145065.6kW9.55106 9.55106第12章滑动轴承根据结构特点，滑动轴承可分几种？答：可分为整体式径向滑动轴承、对开式径向滑动轴承、斜剖分式径向滑动轴承、调心式径向滑动轴承、调隙式径向滑动轴承、根据摩擦状态，滑动轴承分几类？各有什么特点？轴瓦的结构设计应注意哪些问题？答：为了利于润滑，轴瓦上应开设轴孔和轴槽，并且要开在轴瓦的非承载区。滑动轴承的设计包括哪些内容？验算承载能力。滑动轴承的润滑方式有哪些？各有何特点？各适用于什么场合？润滑方式如何选择？pv3pv3润滑方式可根据轴承的平均载荷系数K

来选择。n=60r/nund=80mm，轴承宽度B=80mm，径向载荷Fr=7000N，轴瓦材料为ZCuSnlOPl，轴材料为45钢。答：查表12-2得ZCuSnlOPl材料的p15MPa，10m/s，pv15 MPa·m/s。v

601000

80600.25m/s，合格；601000r校核轴承压强：pF 7000 1.09MPa，合格；rdB 8080r校核轴承pv值：pvFr

7000 80600.029，合格。dB 601000 8080 601000则此不完全液体润滑轴承合格。已知一起重机卷筒的滑动轴承承受径向载荷 Fr=100000N．轴颈直径d=90mm，轴颈转n=9r/min，轴承材料采用青铜，试设计此轴承。答：按照以下步骤进行设计：1、确定轴承的结构形式；2、选择轴承的宽径比，确定轴承宽度；3p、、pv值。、选择轴瓦材料，查出、、p≤p、v、pv≤pv。n=1000r/min，载荷和转速稳定。、确定轴承宽度B计算轴承的pv、、，使得pvpv5、选择润滑油及粘度、选择相对间隙ψ；7、计算轴承承载量系数C ，确定偏心率；8、计p算最小油膜厚度h

，使得h

f；min

min10、计算润滑油的温升，验算轴承的热平衡条件。如果热平衡不满足，返回2重新选择参数计算；11、选择轴和轴瓦配合关系，求出最大间隙

和最小间隙max

min

，分别按照最大和最小间隙返回7重新计算，如果在允许值范围内，则轴承的工作能力合适，否则返回2合格为止。第13章滚动轴承13-1．滚动轴承相对滑动轴承有哪些特点？答：摩擦阻力小，启动转矩低，效率高，成本低，已标准化。13-2．下列轴承代号表示的内容，说明该轴承适用的场合。6208，7208，32314，6310/P5，7210B，N222略。13-3．滚动轴承的主要失效形式是什么？针对这些失效形式应采用哪些计算准则？答:点蚀、塑性变形、胶合。设计准则：对于一般滚动轴承，主要破坏形式是疲劳点蚀，故主要进行寿命计算；对于转速低算极限转速。13-4．什么是滚动轴承的基本额定动载荷，基本额定静载荷、当量动载荷和当量静载荷？答：当基本额定寿命时轴承所能承受的载荷，称作基本额定动载荷。受载最大的滚动体与较弱的座圈滚道接触处产生的塑性变形量之和是滚动体直径的万分之一时的静载荷额定静载荷。当量动载荷P=f

(XF

+YF

)

X

YFF R

0 0 R 0 A13-5．滚动轴承支承的轴系有哪几种结构型式？各种型式有何特点并用在什么场合？3（）两端固定支撑：用于跨度较小且温升不高的轴）一端固定一端游动：用于轴的跨度较大或工作温度较高的场合（3）不均。13-6．滚动轴承的公差配合与一般圆柱体的公差配合有什么不同？怎样选择滚动轴承的配合？与轴颈的配合采用基孔制，轴承外圈与轴承座孔的配合采用基轴制。因此一般的，当工作载荷方向不变时，转动圈应比不动圈有更紧一些的配合，因为转动圈承受旋转载荷而不动圈承受局部载荷。通常内圈随轴转动而外圈不动，因而内圈的配合比外圈紧，即“外松内紧”。13-7．滚动轴承组合为什么有时采用预紧结构？预紧有哪几种方法？答：为了提高轴承的旋转精度，增加轴承组合的刚度，减小振动和噪声。（图13-1（图13-1；也可在两轴之间装上长度不等的两个套筒使轴承预紧，预紧力的大小可通过套筒长度来控制（图13-2。13-8．滚动轴承采用润滑的作用是什么？怎样选用润滑剂和润滑方式？答：主要是为了降低摩擦阻力和减轻磨损，并兼有吸振、冷却和防锈等作用。润滑脂不易流失，故密封结构简单，加一次润滑脂可运转较长时间。但注意加润滑脂量要适当，以免引起摩擦发热，影响轴承正常工作。13-9．滚动轴承密封有什么作用？有哪几种密封方式？各用在什么场合？答：防止灰尘、水分、杂质等侵入轴承，也为了防止润滑剂流失。密封的方式有接触式密封和非接触式密封两大类。接触式密封一般用于接触处滑动速度v<10m/s的地方。非接触式密封主要用于高转速场合。13-1d=35mn=2900r/miR=1810=740，预期寿命

试选轴承型号。解：初选轴承620C0=由Fa/C0=740/15200=0.049 查表13-8得由Fa/Fr=740/1810=0.409>e 查表13-8得X=0.56,Y=1.99~1.71,取当量动载荷P=1.15*（0.56*1810+1.8*740）16667255003由式13-3得，L= h=4860.8h<6000h，不能满足要求。h 29002697.44改选轴承630C0由Fa/C0=740/19200=0.0385 查表13-8得由Fa/Fr=740/1810=0.409>e 查表13-8得X=0.56,Y=1.99~1.71,取Y=当量动载荷P=1.15*（0.56*1810+*740）=2N16667332003由式13-3得，L= h=h>6000h，满足要求。h 29002782.5413-11．如图(13-9)所示，轴的两端用两个角接触球轴承7207C正装。常温下工作，工作中有中等冲。试确定哪个轴承危险，并计算出危险轴承的寿命。（）确定两轴承的轴向力派生轴向力查表13-10得，FS1R1=0.4*3400=1360N，FS2R2=0.4*1100=440N由Fa=870N得，FS1>Fa+FS2，即轴承2被压紧所以，Fa1=FS1=1360N，Fa2=FS1-Fa=1360-870=490N求当量动载荷对于轴承7207C，查表得：C=30.5kN，C0由Fa1/C