机械设计基础作业集题解详细版

机械设计基础作业集题解详细版

机械设计基础

作业集题解

陈立德、姜小菁主编

高等教育出版社

前B

本”机械设计基础作业集题解”是“机械设计基础作业集”的配套辅助教学资料，其编

写的目的为：对学生而言、可自我检查学习掌握程度；

对教师而言，在批改时可有一个统一标准，便于检查。

现务必说明两臾：

1.有些作业题难以迨立标准答案，故不一定为唯一答案；

2.由于思考与分析题设立的目的为深化教学内容等，故对通常水平的学生可不按

排作业，故此题目暂不作题解。

参加本作业集题解编写工作的有陈立德、姜小菁、罗卫平、胡云堂、凌秀军、卞咏梅等,

金陵科技学院陈立德、姜小菁任主编。

鉴于编著水平有限，书中难免有不妥之处，恳请广大读者批判指正。

编者

2012.2

目录

二.填充题.......................13

绪论................................1

三.思考与分析题.................14

分析与思考题........................1四.简答题.......................14

第1章机械设计概述..................1五.设计计算与分析题.............15

六.结构设计与分析题.............17

推断与选择题....................1

二.填充题...........................1第8章带传动.......................19

=.思考与分析题....................1一、推断与选择题...................19

第2章摩擦、磨损及润滑概述..........2二、填空题.........................19

三、思考与分析题...................19

一、推断与选择题....................2

四、简答题.........................20

二、填充题..........................2

五、设计计算与分析题..............23

三、思考与分析题....................2

四、筒答题..........................2第9章链传动.......................25

第3章平面机构的结构分析............4一.推断与选择题...................25

—.填充题.........................25

一.推断与选择题..................4

三.思考与分析题.................25

二.填充题........................4

四.简答题.......................26

三.思考与分析题..................4

五.设计计算与分析题.............26

四.简答题.........................4

五.设计计算与分析题..............5第10章齿轮传动...................28

第4章平面连杆机构..................6—%推断与选择题...................28

二、填充题.........................29

一、推断与选择题....................G

三、思考与分析题...................30

二、填充题..........................6

四、简答题.........................30

三、思考与分析题....................6

五、设计计算与分析题..............34

四、简答题..........................8

六、结构设计与分析题..............36

五、设计计算与分析题................8

第11章蜗杆传动....................38

第5章凸轮机构.....................10

—.推断与选择题..................38

推断与选择题...................10

二.填充题.......................38

二.填充题.......................10

三.思考与分析题.................38

三.思考与分析题.................10

四.简答题.......................39

四.筒答题........................10

五.设计计算与分析题.............40

五.设计计算与分析题.............11

第12章齿轮系.......................43

第6章间歇运动机构.................12

一、推断与选择题..................43

一、推断与选择题...................12

二、填充题.........................43

二、填空题.........................12

三、思考与分析题..................43

第7章螺纹连接与螺旋传动...........13四、简答题.........................43

五、设计计算与分析题..............

推断与选择题...................1344

绪论

分析与思考题

0.1机器的特征有哪三个？

0.2机器与机构有何区别？

0.3构件与零件有何区别？试各举出三个实例。

0.4"机械设计基础”谡程研究的内容是什么？

答：以上各题不作解答,老肺可根据不一致对象的学生.提出适当的要求,让学生自理。

第1章机械设计概述

--推断与选择题

1.1机械设计一定要开发制造新机械。

正确答案：错

1.2强度是零件应满足的基本要求。

正确答案：对

1.3机械设计中的标准化、系列化、通用化的目的要紧是为了提高经济效益与保证产

品质量。

正确答案：对

1.4某齿轮传动装置（题1.4图）轮1为主动轮，则轮2的齿面接触应力按建—变化。

A.对称循环B.脉动循环

C.循环特性丫=-0.5的循环D.循环特性丫=+1的循环

题1.4图齿轮传动装置

二.填充题

1.5强度可分为整体强度与表面强度。

1.6机械设计的基本要求是：能实现预定功能，满足可靠性与经济性的要

求。

1.7机械设计中推广三化，它是指标准化、系列化与通用化。

三.思考与分析题

1.8机械设计过程通常分为哪几个阶段？各阶段的要紧内容是什么？

1.9常见的失效形式有哪几种？

1.10什么叫工作能力？计算准则是如何得出的？

答：以上各题不作解答，老肺可根据不一致对象的学生.提出适当的要求,让学生自理。

第2章摩擦、磨损及润滑概述

一、推断与选择题

2.1应严格禁止出现边界摩擦。

正确答案：错

2.2润滑的粘度随温度的升高而降低。

正确答案：对

2.3粘度愈大，内摩擦阻力就愈大，液体的流淌性就愈差。

正确答案：对

2.4在低速、重载、高温、间隙大的情况下应选用粘度较A的润滑油。

A.大B.小

2.5B密封分为接触式、非接触式两种。

A.静B.动

2.6A是指涧滑脂的稠度。

A.锥人度B.滴点

2.7齿轮齿面的点蚀现象属于—

A.磨粒磨损B.粘着磨损C.疲劳磨损D.腐蚀磨损

二、填充题

2.8运动物体的接触表面间的摩擦状态有干摩擦、边界摩擦、液体摩擦、混

合摩擦等四种。

2.9磨损可分为粘着磨损、磨粒磨损、袤面疲劳磨损及腐蚀磨损等四种基本类型。

2.10提高耐磨性的要紧工艺措施有提高表面硬度，降低表面粗糙度与改善

润滑条件。

2.11机器发生磨缺失效是处于剧烈磨损阶段。

三、思考与分析题

2.11机械手表对润滑油性能的要求除了要考虑粘度外，还应考虑什么？

2.12夏天发现液压系统中的油变稀了，有人将润滑脂加入，调匀后使油变稠，这样做

法行吗？

2.13自行车中什么部位要进行润滑？应使用哪一类润滑剂？为什么？

答：以上各题不作解答,老肺可根据不•致对象的学生.提出适当的要求,让学生自理。

四、简答题

2.14磨损过程分几个阶段？各阶段的特点是什么？

答：在机械的正常运转中，磨损过程大致可分为下列三个阶段。

1.跑合（磨合）磨损阶段

在这一阶段中，磨损速度由快变慢，而后逐步减小到一稳固值。跑合磨损到

一定程度后，尖峰逐步被磨平，磨损速度即逐步减慢。

2.稳固磨损阶段

在这一阶段中磨损缓慢、磨损率稳固，零件以平稳而缓慢的磨损速度进入零

件正常工作阶段。

3.剧烈磨损阶段

此阶段的特征是磨损速度及磨损率都急剧增大。当工作表面的总磨损量超过

机械正常运转要求的某一同意值后，摩擦副的间隙增大，零件的磨损加剧，精度

下降，润滑状态恶化，温度升高，从而产生振动、冲动与噪声，导致零件迅速失

效。

2.15在实践中，经常出现的为混合摩擦，其特点是什么？

答：在实践中有很多摩擦副处于干摩擦、液体摩擦与边界摩擦的混合状态，称之混

合摩擦。两摩擦面之间有润滑油存在，同时在摩擦表面上形成润滑油膜，但局部油膜

破裂，局部金属直接接触!。

2.16接触式密封中常用的密封件有什么？

答：常用的接触式密封件有：各类类型的橡胶密封圈、毡圈、端面密封装置。

第3章平面机构的结构分析

一.推断与选择题

3.1一个作平面运匆的构件具有2个独立运动的自由度。

正确答案：对

3.2机构中只能有一个主动件。

正确答案：错

3.3平面低副机构中，每个转动副与移动副所引入的约束条件是相同的。

正确答案：对

3.4车轮在轨道上转动，车轮与轨道之间构成C。

A.转动副B.移动副C.高副

3.5平面机构中，若引入一个移动副，将带人」个约束，保留了」个自由

度。

A.1,2B.2,1C.1,1

3.6具有确定运动的机构，其原动件数目应B自由度数目。

A.小于B.等于C.大于

二.填充题

3.7机构具有确定的相对运动的条件是自由度数等于主动件数。

3.8旋转轴的轴颈与支承轴承之间的连接，是构成转动副,它引入了约束，保留

了1个自由度。

三.思考与分析题

3.9既然虚约束对垢构的运动不起约束作用，为何机构中仍经常使用虚约束？

答：以上各题不作解答，老如可根据不一致对象的学生，提出适当的要求，让学生自

理。

四.简答题

3.10运动副与运动链有何区别？运动链与机构有何区别

答：使两个构件直接接触并能产生一定相对运动的连接，称之运动副。两个以上的构

件以运动副连接而构成的系统称之运动链。

在运动链中选取1个构件加以固定（称之机架），当另一构件（或者少数几个构

件）按给定的规律独立运动时，其余构件均随之作一定的运动，这种运动链就成为

机构。

3.11在比例尺h=0.02m/mm的机构运动简图口，量得一构件的长度为10mm,则

该机构的实际长度为多少？

答：200

3.12机构运动简图有何用处？它能表示出原机构的那些

方面的特征？

答：用简单线条与符号画出图形来进行方案讨论与运动、

受力分析。

能表达各构件间相对运动关系，不需要熟悉机构的

真实外形与具体结构。

3.13在题3.13图所示的平面机构中，共有几个转动副？

几个移动副？

答：6个转动副，1个移动副。

题3.13图

五.设计计算与分析题

3.14试计算题3.14图所示的机构(椭圆规)的自由度。AB=BC=CD

答：，k3,PL=4,PH=0

F=3n-2PL-PH=3X3_2X4=1

3.15*试判定题3.15图所示各机构是否具有确定的相对运动，如运动不确定，提出修

改方案。

(a)(b)

题3.14图椭圆规机构题3.15图

答：见”机械设计基础学习指南与题解”题3.7。

第4章平面连杆机构

一、推断与选择题

4.1利用速度影像的原理就能很方便地求出一个构件上各点的速度。

正确答案：对

4.2机构的效率为0,则机构处于自锁状态。

正确答案：对

4.3在实际生产中，机构的死点位置对工作都是不利的。

正确答案：错

4.4在平面连杆机构中，以最短杆为机架，就能得到双曲柄机构。

正确答案：错

4.5钱链四杆机构是按工的不一致形式分为三种基本型式的。

A.摇杆B.连架杆C.连杆

4.6平面四杆机构中，最长杆与最短杆长度之与大于其余两杆长度之与，只能得到

A机构。

A.双摇杆B.双曲柄C.曲柄摇杆

4.7四杆机构处于死点时，其传动角为」c

A.介于0。~900之间B.0。C.901

4.8平面连杆机构的行程速度变化系数时，机构具有急回特性。

A.大于B.小于C.等于

二、填充题

4.9在移动副中，外力的作用线在摩擦角所包围区域的里面时，滑块处于减速

运动状态。

4.10自锁性能最好的是三角螺纹。

4.11平面四杆机构的基本型式是较链四杆机构，其中，固定的构件称之ja^；

与之相连的构件称之连架杆：与之相对晌构件称之连杆。

4.12实际中的各类形式的四杆机构，都可看成是由改变某些构件的相对艮度，形状

或者选择不一致构件作为机架等方法所得到的较链四杆机构的演化形

式。

4.13在曲柄摇杆机构中，当曲柄为原动件，并作等速回转运动时，摇杆作往复摆

4.14曲柄摇杆机构出现急回运动特性的条件是：摇杆为从动件,曲柄为主动件。

三、思考与分析题

4.15一个机构假如改换主动件，其速度矢量多边形是否会改变？

4.16“自锁”与“不动”这两个概念是否一样？“不动”的机构是否一定“自锁”？

试举出三个自锁机构的实例。

4.17在日常生活中你接触到了什么平面四杆机构？它们都完成了什么运动？是如何

传递与实现运动的？

4.18观察卡车车厢自动翻转卸料，它属于哪种机构？

4.19观察公共汽车双扇车门的开闭机构，它利用了什么四杆机构的哪种特性？

答：以上各题不作解答，老白币可根据不一致对象的学生，提出适当的要求，让学生自

理。

四、简答题

4.20为什么楔形面摩擦大于平面摩擦？

答：由于在楔形面摩擦中当量摩擦系数/,=f/sin。其值始终大于摩擦系数八故楔形面

摩擦大于平面摩擦。

4.21何谓自锁？从受力观点看，移动副与转动副在什么情况下会自锁？

答：不管驱动力多大都不能使机械运动，机械发生自锁。因此，机械自锁的条件是n

wo,其中『0为临界自锁状态，并不可靠。

当驱动力作用线作用在摩擦角或者摩擦圆所包围区域之内时，构件作减速移动，

直至静止，机构自锁.

4.22三角螺纹、矩形螺纹各适用于什么样的工作状态？为什么？

答：三角螺纹相当于楔形滑块在楔形槽面内滑动，矩形螺纹相当于滑块在平面上滑

动。

根据受力分析可得出：

三角螺纹：摩擦阻力大、效率低，易发生自锁，常用作连接螺纹。

矩形螺纹：效率高，常用作传动螺纹。

4.23较链四杆机构的曲柄存在条件是什么？

答：曲柄存在的条件如下：

（1）最长杆与最短杆的长度之与小于或者等于其余两杆长度之与；

（2）最短杆或者其相邻杆应为机架。

4.24较链四杆机构的最小传动角人而发生在什么位置？

答：在曲柄与机架共线的两位置处出现最小传动角。比较这两位置的传动角，即可求

出最小传动角。关于曲柄滑块机构，当原动件为曲柄时，最小传动角出现在曲柄与

机架垂直的位置3

4.25在曲柄摇杆机构中，如何调整摇杆摆角的大小或者极限位置？

答：摇杆摆角的大小可通过增减曲柄长度来调整。

摇杆的两极限位置可通过增减连杆长度来调整。

4.26在工程上，通常是如何来克服死点，使构件连续运动的？举例说明。

答：1.借助飞轮使机构渡过死点，如缝纫机，曲柄与大带轮为同一构件，利用带轮

的惯性使机构渡过死点。

2.利用机构错位排列的方法渡过死点，如机车车轮联动机构，当一•个机构处于

死点位置时，可借助另一个机构来越过死点。

五、设计计算与分析题

4.27如题4.27图所示，已知四杆机构各构件长度为所240/〃/〃，ZF600//2W,c=400mm,

d=500nm,试问

1）当取49为机架时，是否有曲柄存在？

2）若各构件长度不变，能否以选择不一致构件为机架的办法获得双曲柄机构或

者双摇杆机构？如何获得？

题4.27图

解：1.根据杆长之与条件，若取AD为机架而存在曲柄应有

a+bWc+d

又。+力=240+600=840c+J=400+500=9(X)

满足上述条件，.且连架杆AB又为最短,故有曲柄存在

2.能

因AB最短，且符合杆长之与条件，因此若取最短杆AB为机架,得双曲柄

机构；取CD为机架，得双摇杆机构。

4.28如上图所示的钱链四杆机构中，各杆的长度为a=28/〃/〃,b=52/〃/〃,c=5()〃叫d=72//m,

试作图求解：

1)当取力〃杆为机架时，该机构的极位夹角0与杆⑦的最大摆角外

2)当取杆/切为机架时，将演化成何种类型的机构？为什么？

解：1.取〃L=0.002(11/喇,作题4.28答案图。

题4.28答案图

AD=IAD/FIL=36mm,取作A、B两点。

以AB=IAB/UL=14mm为半径，A为园心作园。

以CD=/a)/"L=25mm为半径，D为园心作园。

当摇杆处于两个极限位置时：

ACi=BC-AB=IBC/,//L-AB=26-14=12inm

AC2=BC+AB=W/ZL+AB=26+14=40mm

在图上求画出G、C2点，由图可知：

0=ZCIAC2=14°,。(也C2=27°

2.因AB为最短，且/.+IAD^IUC+ICD,符合杆之与条件。因此，当AB取为

机架时，酹演化为双曲柄机构。

第5章凸轮机构

一.推断与选择题

5.1凸轮机构工作时，从动件的运动规律与凸轮的转向无关。

正确答案：错

5.2尖顶从动件的凸轮，是没有理论轮廓曲线的。

正确答案：错

5.3当凸轮的压力角增大到临界值时，不论从动件是什么形式的运动，都会出现自锁。

正确答案：对

5.4凸轮轮廓与从动件之间的可动连接是什么类型的运动副？B

A.移动副B.高副C.转动副D.可能是高的.也可

能是低副

二,填充题

5.5凸轮机构常用的从动件运动规律有等速运动、等加速-等减速运动、

余弦加速度运动、止弦加速度运动等四种。

5.6在凸轮机构中，从动件使用等速运动运动规律产生刚性冲击;使用

等加速-等减速运动、余弦加速度运动_运动规律产生柔性冲击。

5.7凸轮机构中的压力角是指凸斩轮上接触臾的法线与从动件的运动方向

间所夹的锐角。

5.8凸轮轮廓的加工方法有维削加JL与数控加工两种。

三.思考与分析题

5.9设计凸轮机构时，假如设计时得出的应采取什么办法来解次这个

问题？

5.10若凸轮机构的滚子损坏，能否任选另一滚子来代替？为什么？

答：以上各题不作解答，老白巾可根据不一致对象的学生，提出适当的要求，让学生自

理。

四.简答题

5.11滚子从动件盘形凸轮的基圆半径如何度量？

答：是在理论轮廓上度量的。

5.12在设计滚子从动件盘形凸轮轮廓线时，若发现工作廓线有变尖现象，则在尺寸参

数改变上应采取什么措施？

答：增大基园半径或者减小滚子半径。

5.13何谓反转法？在设计盘形凸轮时如何应用？

答：把原先转动着的凸轮看成是静止不动的，而

把原先静止不动的导路及原先往复移动的从动

件看成为反转运动的这一原理，称之“反转法”

原理。如题5.13图所示为一对心尖顶直动从动

件盘形凸轮机构，由于从动件尖顶与凸轮轮廓始

终接触，因此加上反转角速度后从动件尖顶的运

动轨就是凸轮轮廓曲线。

题5.13图

五.设计计算与分析题

5.14*用作图法求出下列各凸轮从图示位置(题5.14图)转过45°后机构的压力角

(在图上标出来)。

(a)(b)(c)(d)

题5.14图

解：见”机械设计基础学习指南与题解”题5.7。

5.15如题5.15图所示的对心移动滚子从动件盘形凸轮机构中，凸轮的实际轮廓线为

一圆，其圆心在A点，半径凸轮

转动方向如图所示，4M=25mm,滚子半径

rT=10min,试问：

1)凸轮的理论轮廓线为何种曲线？

2)凸轮的基圆半径ro。

3)从动件的升距h。

4)推程中的最大压力角

解：

(1)凸轮的理论轮廓线为一圆。

(2)r()=R-loA+rF40-25+10=25mm

(3)从动件的升程h

h=R+loA+r「ro=40+25+10-25=50mm

(4)推程最大压力角二

当0点与A点在水平方向共线时压力角。为最大值。题5.15图

252

sin。=a.=a=30。

40+102

第6章间歇运动机构

一、推断与选择题

6.1在棘轮机构中，当摇杆作连续的往复摆动时，棘轮将作单向间歇转动。

正确答案：对

6.2槽轮机构务必要有锁止圆弧。

正确答案：对

6.3在棘轮机构中，设置制动爪的目的是B。

A.分度B.定位C.换向

6.4槽轮机构运动件的锁止圆弧是一A锁止弧。

A.凸形B.凹形

6.5间歇运动机构A.把间歇运动转换成连续运动。

A.不能B.能

二、填空题

6.6改变棘轮机构遥杆挖角的大小，能够利用改变曲柄畏度的方怙来实现。

6.7棘轮机构的主动件作往更运动,从动件作周期性的时停、时动

的间歇运动。

6.8棘轮机构中制动爪的作用为防止棘轮反向转动o

6.9常用的间歇机构有棘轮机构，槽轮机构，不完伞:齿轮机构，凸轮式间隙

运动机构.

6.10不完全齿轮机构的基本结构型式为，1强包与两种。

第7章螺纹连接与螺旋传动

一.推断与选择题

7.1多线螺纹没有自锁性能。

正确答案：对

7.2连接螺纹大多使用多线的梯形螺纹。

正确答案：错

7.3同一直径的螺纹按螺旋线数不一致，可分为粗牙与细牙两种。

正确答案：错

7.4弹簧垫圈与对顶螺母都属于机械防松。

正确答案：对

7.5螺栓的标准尺寸为中径。

正确答案：错

7.6螺旋传动中，螺杆一定是主动件。

正确答案：错

7.7螺纹连接防松的根本问题在于Ao

A.防止螺纹副的相对转动B.增加螺纹连接的刚度

C.增加螺纹连接的轴向力

7.8设计螺栓组连接时，尽管每个螺栓的受力不一定相等，但各个螺栓仍使用相同的

材料、直径与长度，这要紧是为了°

A.受力均匀B.外观美观C.购买方便D.便于加工与装配

7.9螺栓连接的强度要紧取决于C的强度。

A.螺母B,垫片C.螺栓

7.10预紧力为月的单个紧螺栓连接，受到轴向工作载荷尸作用后，螺栓受到的总拉

力代C&+尸

A.大于B.小于C.等于

7.11在校制孔用螺栓连接中，螺栓杆与孔的配合为B。

A.间隙配合B.过渡配合C.过盈配合

7.12当较制孔用螺栓连接承受横向载荷或者旋转力矩时，该螺栓组中的螺栓

A.必受剪切力的作用B.必受拉力作用C.同时受到剪切与拉伸作用

二.填充题

7.13普通螺纹的公称直径指的是螺纹的，计算螺纹的摩擦力矩时使用的是

螺纹的中径，计算螺纹危险截面时使用的是螺纹的小径。

7.14常用的螺纹牙形有三组迄，矩形，梯形，锯齿等几种,用于

连接的螺纹为三角牙形,用于传动的为矩形牙形。

7.15螺栓连接的计算要紧是螺纹」L径，然后按标准选定螺纹的^径。

7.16当承受横向载荷时，如使用较制孔用螺栓连接，其螺栓杆上承受

与挤压载荷。

7.17在螺纹连接中，相对刚度A=0,说明垫片为金属垫片或者无垫片，其螺栓

中总拉力为&=F+F。o

7.18使用凸台或者沉头座，其目的为避免螺栓承受偏心载荷°

三.思考与分析题

7.19螺纹具有自锁特性，但使用一段时间后螺纹仍会自动松脱，为什么？

7.20使用对顶螺母防松时，两个螺母的厚度是否要求一样？为什么？若不一样厚，那

么应该哪一个螺母厚？

7.21在什么条件下，柱=龙+少？

7.22在紧密压力容器的紧螺栓连接中，为使螺母拧紧时更贴紧于被连接件，是否可将

金属垫片更换为橡胶垫片？为什么？

7.23装配铁制孔用螺栓连接时，为何不必将螺母拧得很紧？

7.24对螺栓组连接进行受力分析时作了五个假说，试结合现实中的例子加以说明。

答：以上各题不作解答,老白币可根据不一致对象的学生，提出适当的要求，让学生自

理。

四.简答题

7.25常用螺纹的种类有什么？各用于什么场合？

答：普通螺纹广泛应用于各类紧固连接。

管螺纹分为圆柱管螺纹与圆锥管螺纹。前者用于低压场合，后者适用于高温、

高压或者密封性要求较高的管连接。

矩形螺纹常川于传力或者传导螺旋

梯形螺纹其传动效率略低于矩形螺纹，但工艺性好，牙根强度高，螺旋副对中

性好，能够调整间隙。广泛用于传力或者传导螺旋

锯齿形螺纹仅能用于单向受力的传力螺旋。

7.26螺纹连接的基本形式有哪几种？各适用于何种场合？有何特点？

答：螺栓连接将螺栓穿过被连接件上的光孔并用螺母锁紧。这种连接结构简单、装

拆方便、应用广泛。

双头螺柱连接这种连接用于被连接件之一较厚，不宜制成通孔，而将其制成

螺纹盲孔，另一薄件制通孔。拆卸时，只需拧下螺母而不必从螺纹孔中拧出螺柱即

可将被连接件分开，可用于经常拆卸的场合。

螺钉连接这种连接不需用螺母，适用于一个被连接件较厚，不便钻成通孔，且

受力不大、不需经常拆卸的场合。

紧定螺钉连接将紧定螺钉旋入•零件的螺纹孔中，并用螺钉端部顶住或者顶入

另一个零件，以固定两个零件的相对位置，并可传递不大的力或者转矩。

7.27连接螺纹都具有良好的自锁性，为什么有的时候还需要防松装置？试各举出两个

机械防松与摩擦防松的例子。

答：连接中常用的单线普通螺纹与管螺纹都能满足自锁条件，在静载荷或者冲击振动

不大、温度变化不大时不可能自行松脱。但在冲击、振动或者变载荷的作用下，或

者当温度变化较大时，螺纹连接会产生自动松脱现象。因此，设计螺纹连接务必考

虑防松问题。

7.28计算普通螺栓连接时，为什么只考虑螺栓危险截面的拉伸强度，而不考虑螺栓头、

螺母与螺纹牙的强度？

答：由于连接失效耍紧由拴螺栓本身的强度不足而产生，通常来说螺母与螺纹牙的强

度总是足够的。

7.29简述紧连同意拉螺栓承受什么载荷？其强度计算公式中1.3是什么含义？

答：紧连同意拉螺冷承受拉应力。与扭转应力的复合应力。1.3的含义是考虑了扭转

应力对强度的影响。

7.30螺栓连接的结构设计要求螺栓组对称布置于连接接合面的形心，理由是什么？

答：保证接合面的受力比较均匀，同时也便于加工制造。

7.31简述提高螺栓连接强度的措施有什么？

答：提高螺栓连接强度的措施有：1.改善螺纹牙间的载荷分配：

2.减小螺栓的应力变化幅；

3.减少应力集中；

4.避免附加应力。

7.32滚动螺旋传动与滑动螺旋传动相比较，有何优缺点？

答：螺旋副中摩擦为滑动摩擦称之滑动螺旋传动.

在螺杆与螺母之间设有封闭循环的滚道，在滚道间填充钢珠，使螺旋副的滑动摩

擦变为滚动摩擦，从而减少摩擦，提高传动效率，这种螺旋传动称之滚动螺旋传动,

又称滚珠丝杠副。

滑动螺旋的优缺点有：结构简单，便于制造，易于自锁，但其摩擦阻力大，传动

效率低，磨损大，传动精度低。

滚珠丝杠的要紧优点：（1）滚动摩擦系数小：传动效率高，其效率可达90%以

上，摩擦系数六0.002〜0.005；（2）摩擦系数与速度的关系不大，故起动扭矩接近

运转扭矩，传动灵敏、平稳；（3）磨损小且寿命长，可用调整装置调整间隙，传动

精度与刚度均得到提高；（4）不具有自锁性，可将直线运动变为回转运动。

滚珠丝杠的缺点：（1）结构复杂，制造困难；（2）在需要防止逆转的机构中，要

加自锁机构；（3）承载能力不如滑动螺旋传动大。

五.设计计算与分析题

7.33如题7.33图所示钢制凸缘联轴器，用均布

在直径口=250mm圆周上的z个螺栓将两

个半联轴器紧固在一起，凸缘厚均为6=

30mmo联轴器需要传递的转矩7=10%-mm,

接合面间摩擦系数f=0.15,可靠性系数

折=1.2。试求：

（1）若使用6个普通螺栓连接，试计算所

需螺栓直径；

（2）若使用与上相同公称直径的3个校制孔

螺栓连接，强度是否足够？

解：（1）使用普通螺栓题7.33图

不滑动条件为：6人尢+…•+&/=NK/T

r犯八K、T_1.2x106

可得：九）之----二-------------=1.07xl04N

6#6x0.15x125

选择螺栓材料为Q235,性能等级为4.6的螺栓，由表可查得材料屈服极限

crs=240,安全系数5=1.5,故螺栓材料的许用

[a]=^=—MPa=1GOMPa。

LJS1.5

1.36)

由5“工匕］得:

4d；/4

4x1.3%_4XL3X1.()7X1()4

>=10.5mm

\不匕］V4x160

按细牙螺纹标准，选用螺纹公称直径，/=12〃〃"（螺纹小径

4=10.647nun>\0.5mm)

(2)使用3个M12的校制孔螺栓

查表得S：=2.5,Sp=1.25o

DA楼+92"，卜上"瑞二96的。

力矩平衡方程为：T=3Fr

T106

max=lAMPa<\92MPa

4)41in

3rd()b3x125x12x30

/ax4T4xl06

=23.6MPa<96MPa

乃42/43md：3x3.14xl25xl22

强度足够。

7.34某气缸的蒸汽压强0=L5MPa,气缸内径g200mm。气缸与气缸盖使用蟒栓连

接（题7.34图），螺栓分布圆直径Zl=300mmo为保证紧密性要求，螺栓间距不得大于80mm,

试设计此气缸盖的螺栓组连接。

题7.34图受轴向载荷的螺栓组

解：S“机械设计基础学习指南与题解”题7.9。

六.结构设计与分析题

7.35试指出下列图中的错误结构，并画出正确的结构图。

(g)凸台高度(h)被连接件两接触表面(c)两轴同心度

题7.35图

解:

题7.35答案图

第8章带传动

一、推断与选择题

8.1带轮的轮槽角应小于V带横截面楔角。

正确答案：对

8.2V带传动不能用于交叉传动之中。

正确答案：对

8.3V带底面与带轮槽底面是接触的。

正确答案：错

8.4带传动的从动轮圆周速度低于主动轮圆周速度的原因是带的弹性打滑。

正确答案：错

8.5在多级传动中，常将带传动放在低速级。

正确答案：错

8.6V带的公称尺寸为带的」长度。

A.内周B.外周C.带轮基准直径上的周线

8.7带传动中，力为主动轮圆周速度，畛为从动轮圆周速度，『为带速。这些速度之间

存在的关系是B。

A.Fi=v-irvB.Fi>r>VzC.Vi<KVzD.v\=V2>v

8.8设计V带传动时，为防止A,应限制小带轮的最小直径。

A.带内的弯曲应力过大B.小带轮上的包角过小

C.带的离心力过大D.带的长度过长

8.9带传动使用张紧轮的目的是_A_。

A.减轻带的弹性滑动B.提高带的寿命

C.改变带的运动方向D.调节带的初拉力

8.10同步带传动是依靠带齿与轮齿间的C来传递运动与动力的。

A.摩擦力B.压紧力C.啮合力

二、填空题

8.11按传动原理带传动分为—摩擦传动—与—啮合传动___o

8.12某普通V带标记为B2000GB11544—1997,则“B”表示—B型普通V带____,

“2000”表示.基淮晨度为2000―o

8.13在传动装置中，带传动通常宜安置在上^级上。

8.14V带传动在工作过程中，带内应力有—拉应力—，—离心拉应力__弯曲应

力o最大应力。即=O,+0c+0bl发生在一带的紧边与小带轮的接

触一处。

8.15带传动的失效形式为—带与带轮之间的磨损、打滑与带的疲劳破坏等，其设计

准则是—在传递规定功率时不打滑，同时具有足够的疲劳强度与一定的使用寿命一

8.16带传动的张紧轮通常放在松边的内侧LL靠近大轮处。

8.17单根V带所能传递的功率%要紧与带的型号,小带轮直径

及带速有关。

8.18同步带传动只能使用开口传动型式。

三、思考与分析题

8.19平带传动中，带轮的轮面常制成凸弧面，这是为什么？

8.20为了提高传动能力，不是将带轮工作面加工粗糙些，增加摩擦系数，而是降低加

工表面的粗糙度，为什么？

8.21带速越高，带的离心力越大，不利于传动。但在多级传动中，常将带传动放在高

速级，这是为什么？

8.22技术革新中使用一现有V带传动，在试运转中发现从动轮丢转太多，有的时候甚

至处于时转时停的不稳固状态，试分析其原因，提出解决办法。

8.23在单根普通V带的基木额定功率表中，单根带的额定功率几值随小带轮转速增

大而有所变化，为什么？

8.24在多根V带传动中，当一根带疲劳断裂时，应如何更换？为什么？

答：以上各题不作解答,老台币可根据不一致对象的学生，提出适当的要求，让学生自

理。

四、简答题

8.25什么是有效拉力？什么是初拉力？它们之间有何关系？

答：初拉力用

当传动带传动时，由于带与带轮接触面间摩擦力的作用，带两边的拉力不再相等。

绕入主动轮的一边被拉紧，拉力由外增大到公，称之紧边；绕入从动轮的一边被

放松，拉力由后减少为用，称之松边。

A)=-W+乃)

2

带两边的拉力之差/称之带传动的有效拉力。

F=F-R

8.26小带轮包角对带传动有何影响？为什么只给出小带轮包角。1的公式？

答：带与带轮的接触弧面上产生摩擦力，包角大：产生摩擦力也大,。由于大带轮的

包角。2大于小带轮的包角J，则打滑首先在小带轮上发生，因此只需考虑小带

轮的包角。I，在计标公式中只需给出小带轮包角

8.27带传动的弹性滑动与打滑是如何产生的？它们对传动有何影响？是否能够避

免？

答：在一定的初拉力岛作用下，带与带轮接触面间摩擦力的总与有•极限值。当传

递的圆周力超过带与带轮接触面间摩擦力总与的极限值时，带与带轮将发生明显

的相对滑动，这种现象称之打滑。

由于带的弹性变形而产生的带与带轮间的滑动称之弹性滑动。

弹性滑动与打滑是两个截然不一致的概念。打滑是指过载引起的全面滑动，是能够

避免的。而弹性滑动是由拉力差引起的，只要传递圆周力，就必定会发生弹性滑动,

因此，弹性滑动是不可避免的。

8.28在设计带传动时，为什么要限制小带轮最小基准直径与带的最小、最大速度？

答：带轮直径小可使传动结构紧凑，但弯曲应力大,会使带的寿命降低,设计时应取小

带轮的基准直径大于或者等于带轮最小基准直径。

带速太高，会使离心力增大，使带与带轮间的摩擦力减小，传动容易打滑，且单

位时间内带绕过带轮次数增多，降低传动带的工作寿命。若带速太低，当传动功

率一定时，使传递的园周力增大，带的根数增多，应使带速在5s25m/s范围内。

8.29带传动的整体打滑首先发生在哪个带轮上?为什么？

答：带传动的整体打滑首先发生在小带轮上，这是由于大带轮的包角。2大于小带轮

的包角〃，小带轮产生摩擦力小。

8.30试分析带传动中心距a,预紧力R）及带的根数z的大小时带传动的工作能力的影

响。

答：带传动的中心距a过小，会减小小带轮的包角，使得带能传递的功率下降。中心距

〃过小，在同样的使用寿命条件下，单根带所能传递的功率下降。中心距〃小佗优点

是带传动的结构尺寸紧凑。中心距过大优缺点则相反，同时中心距。过大时使得带传

动的松边抖动过大，传动不平稳。

初拉力”过小，则带的传动能力过小，其能力没有充分利用。初拉力大，则带的

传动能力大，但是，初拉力过大会使带的寿命显著下降。

带的根数过少，可能是由于将带的型号选得过大而造成的，这样将使得带传动的结

构尺寸偏大。带的艰数过多，将会造成带轮过宽，而且各根带的受力不均匀，每根带

的能力得不到充分利用。

8.31试给出带的应力分布图，注明各类应力名称及最大合成应力的位置。

答：6与内分别为紧边与松