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1、机械设计基础1-5至1-12 指出（题1-5图1-12图）机构运动简图中的复合铰链、局部自由度和虚约束，计算各机构的自由度，并判断是否具有确定的运动。1-5 解 =11-6 解=1 1-7 解=2 1-8 解=1 1-9 解=2 1-10 解=1 1-11 解=2 1-12 解=3 2-1 试根据题2-1图所标注的尺寸判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、双曲柄机构还是双摇杆机构。题2-1图答 : a ），且最短杆为机架，因此是双曲柄机构。 b ），且最短杆的邻边为机架，因此是曲柄摇杆机构。 c ），不满足杆长条件，因此是双摇杆机构。 d ），且最短杆的对边为机架，因此是双摇杆机构。2-3 画出
2、题2-3图所示个机构的传动角和压力角。图中标注箭头的构件为原动件。题2-3图解：2-5 设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构，如题2-5图所示，要求踏板CD在水平位置上下各摆10度，且，。（1）试用图解法求曲柄AB和连杆BC的长度；（2）用式（2-6）和式（2-6）计算此机构的最小传动角。题2-5图解 : （ 1 ）由题意踏板在水平位置上下摆动，就是曲柄摇杆机构中摇杆的极限位置，此时曲柄与连杆处于两次共线位置。取适当比例 图 尺，作出两次极限位置和（见图 ）。由图量得：，。 解得 ： 由已知和上步求解可知： ，（2） 因最小传动角位于曲柄与机架两次共线位置，因此取和代入公式（ 2-6）计算可得： =
3、或： =代入公式（ 2-6），可知 3-1 题3-1图所示为一偏置直动从动件盘形凸轮机构。已知AB段为凸轮的推程廓线，试在图上标注推程运动角。题3-1图解题3-1解图如图 所示，以O为圆心作圆并与导路相切，此即为偏距圆。过B点作偏距圆的下切线，此线为凸轮与从动件在B点接触时，导路的方向线。推程运动角如图所示。 3-2 题3-2图所示为一偏置直动从动件盘形凸轮机构。已知凸轮是一个以C为圆心的圆盘，试求轮廓上D点与尖顶接触时的压力角，并作图表示。题3-2图解：如图 所示，以O为圆心作圆并与导路相切，此即为偏距圆。过D点作偏距圆的下切线，此线为凸轮与从动件在D点接触时，导路的方向线。凸轮与从动件在D
4、点接触时的压力角 如图所示。3-4 设计题3-4图所示偏置直动滚子从动件盘形凸轮。已知凸轮以等角速度顺时针方向回转，偏距e=10mm，凸轮基圆半径，滚子半径，从动件的升程及运动规律与3-3相同，试用图解法绘出凸轮的轮廓并校核推程压力角。题3-4图根据 3-3题解作图如图3-15所示。根据式可知，取最大，同时取最小时，凸轮机构的压力角最大。从图3-15可知，这点可能在推程段的开始处或在推程的中点处。由图量得在推程的开始处凸轮机构的压力角最大，此时=30 。4-2 已知一对外啮合标准直齿圆柱齿轮的标准中心距a=160mm，齿数，求模数和分度圆直径。解 由可得模数=4mm 分度圆直径， 4-3 已知
5、一正常齿制标准直齿圆柱齿轮的齿数z=25，齿顶圆直径，求齿轮的模数。解 由=+=+=+得 =5mm4-4 已知一正常齿制标准直齿圆柱齿轮，m=5mm，z=40，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 分度圆半径 分度圆上渐开线齿廓的曲率半径 =34.2mm分度圆上渐开线齿廓的压力角 基圆半径 基圆上渐开线齿廓的曲率半径为 0；压力角为。 齿顶圆半径齿顶圆上渐开线齿廓的曲率半径 齿顶圆上渐开线齿廓的压力角 4-9 试根据渐开线特性说明一对模数相等、压力角相等，但齿数不相等的渐开线标准直齿圆柱齿轮，其分度圆齿厚、齿顶圆齿厚和齿根圆齿厚是否相等，哪一个较大解 模数相等、压力
6、角相等的两个齿轮，分度圆齿厚相等。但是齿数多的齿轮分度圆直径大，所以基圆直径就大。根据渐开线的性质，渐开线的形状取决于基圆的大小，基圆小，则渐开线曲率大,基圆大，则渐开线越趋于平直。因此，齿数多的齿轮与齿数少的齿轮相比，齿顶圆齿厚和齿根圆齿厚均为大值。5-1 在题5-1图所示双级涡轮传动中，已知右旋蜗杆I的转向如图所示，试判断涡轮2与涡轮3的转向，用箭头表示。题5-1图解：5-2 在题5-2图所示轮系中，已知（右旋），（m=4mm），若，求齿条6的线速度v的大小和方向。题5-2图解： 这是一个定轴轮系，依题意有： ，齿条 6 的线速度和齿轮 5分度圆上的线速度相等；而齿轮 5 的转速和齿轮 5
7、 的转速相等，因此有： 通过箭头法判断得到齿轮 5 的转向顺时针，齿条 6 方向水平向右。5-4 在题5-4图所示行星减速装置中，已知，。当手柄转过90度时，转盘H转过多少角度题5-4图解： 从图上分析这是一个周转轮系，其中齿轮 1、3为中心轮，齿轮2为行星轮，构件 为行星架。则有：，当手柄转过，即时，转盘转过的角度，方向与手柄方向相同。 5-8 在题5-8图所示锥齿轮组成的行星轮系中，已知各轮的齿数为、，求的大小及方向。题5-8图解： 这是一个周转轮系，其中齿轮 1、3为中心轮，齿轮2、2为行星轮， 为行星架。 ，与 方向相同5-9 在题5-9图所示差动轮系中，已知各轮的齿数、，齿轮I的转速
8、为200（箭头向上），齿轮3的转速为50（箭头向下），求行星架转速的大小及方向。题5-9图解： 这是一个周转轮系，其中齿轮 1、3为中心轮，齿轮2、2为行星轮， 为行星架。 设齿轮 1方向为正，则=200，=-50 = =，与 方向相同 。10-2 试计算M20、螺纹的升角，并指出哪种螺纹的自锁性较好。解 由教材表10-1、表10-2查得 ，粗牙，螺距，中径 螺纹升角 ，细牙，螺距， 中径 螺纹升角 对于相同公称直径的粗牙螺纹和细牙螺纹中，细牙螺纹的升角较小，更易实现自锁。11-7 设斜齿圆柱齿轮传动方向及螺旋线方向如题11-7图所示，试分别画出轮1为主动轮时和轮2为主动轮时轴向力和的方向。轮
9、1主动时 轮2主动时题11-7图轮1为主动 轮2为主动时 题11-7解图 11-8 在题11-7图中，当轮2为主动时，试画出作用在轮2上的圆周力、轴向力、和径向力的作用线和方向。解 见题11-8解图。齿轮2为右旋，当其为主动时，按右手定则判断其轴向力方向；径向力总是指向其转动中心；圆向力的方向与其运动方向相反。 题11-8解图 11-9 设两级斜齿圆柱齿轮减速器的已知条件如题11-9图所示，试问：1）低速级斜齿轮的螺旋线方向应如何选择才能使中间轴上两齿轮的轴向力方向相反，2）低速级螺旋角应取多大数值才能使中间轴上两个轴向力相互抵消。题11-9图解 （ 1）要使中间轴上两齿轮的轴向力方向相反，则
10、低速级斜齿轮3的螺旋经方向应与齿轮2的旋向同为左旋，斜齿轮4的旋向应与齿轮3的旋向相反，为右旋。 （ 2）由题图可知：、 、分度圆直径轴向力 要使轴向力互相抵消，则： 即 12-1 计算例12-1的蜗杆和涡轮的几何尺寸。解 ：从例 12-1已知的数据有： ， ， ， ，中心距 ，因此可以求得有关的几何尺寸如下： 蜗轮的分度圆直径： 蜗轮和蜗杆的齿顶高： 蜗轮和蜗杆的齿根高： 蜗杆齿顶圆直径： 蜗轮喉圆直径： 蜗杆齿根圆直径： 蜗轮齿根圆直径： 蜗杆轴向齿距和蜗轮端面齿距： 径向间隙： 12-2 如题12-2所示，蜗杆主动，m=4mm，涡轮齿数，传动的啮合效率。试确定：（1）涡轮的转向；（2）蜗
11、杆与涡轮上的作用力的大小和方向。题12-2图解 ：（ 1）从图示看，这是一个左旋蜗杆，因此用右手握杆，四指 ，大拇指，可以得到从主视图上看，蜗轮顺时针旋转。 （ 2）由题意，根据已知条件，可以得到蜗轮上的转矩为 蜗杆的圆周力与蜗轮的轴向力大小相等，方向相反，即： 蜗杆的轴向力与蜗轮的圆周力大小相等，方向相反，即： 蜗杆的径向力与蜗轮的径向力大小相等，方向相反，即： 12-3如题12-3所示为蜗杆传动和锥齿轮传动的组合，已知输出轴上的锥齿轮的转向，（1）欲使中间轴上的轴向力能部分抵消，试确定蜗杆传动的螺旋线方向和蜗杆的转向；（2）在图中标出各轮轴向力的方向。题12-3图解 ：（ 1）先用箭头法标
12、志出各轮的转向，如图所示。由于锥齿轮轴向力指向大端，因此可以判断出蜗轮轴向力水平向右，从而判断出蜗杆的转向为顺时针，如图所示。因此根据蜗轮和蜗杆的转向，用手握法可以判定蜗杆螺旋线为右旋。 （ 2）各轮轴轴向力方向如图所示。13-1 一平带传动，已知两带轮直径分别为150mm和400mm，中心距为1000mm，小轮主动、转速为。试求（1） 小轮包角;（2） 带的几何长度；（3）不考虑带传动的弹性滑动时弹性滑动时大轮的转速；（4）滑动率时大轮的实际转速。解 （ 1 ），（ 2 ）=2879.13mm （ 3 ）不考虑带的弹性滑动时， （ 4 ）滑动率时， 13-2 题13-1中。若传递功率为5KW
13、，带与铸铁带轮间的摩擦系数f=。所用平带每米长的质量q=0.35kg/m。试求（1）带的紧边、松边拉力；（2）此带传动所需的初拉力；（3）作用在轴上的压力。题13-1图解（ 1 ）（2） （3）14-1 在题14-1图中、轴，是心轴、转轴、还是传动轴题14-1图解 I 为传动轴， II 、 IV 为转轴， III 为心轴。14-6 已知一单级直齿圆柱齿轮减速器，用电动机直拖动，电动机功率P=22KW，转速，齿轮的模数m=4mm，齿数，若支承间跨距l=180mm（齿轮位于跨距中央），轴的材料用45号钢调质，试计算输出轴危险截面处的直径d。解 = =故16-1 说明下列型号轴承的类型、尺寸系列、结
14、构特点、公差等级及其适用场合。6005，N209/P6，7207C，30209/P5。解 由手册查得6005 深沟球轴承，窄宽度，特轻系列，内径，普通精度等级（0级）。主要承受径向载荷，也可承受一定的轴向载荷；可用于高速传动。 N209/P6 圆柱滚子轴承，窄宽度，轻系列，内径，6级精度。只能承受径向载荷，适用于支承刚度大而轴承孔又能保证严格对中的场合，其径向尺寸轻紧凑。 7207C角接触球轴承，窄宽度，轻系列，内径 ，接触角,钢板冲压保持架，普通精度等级。既可承受径向载荷，又可承受轴向载荷，适用于高速无冲击, 一般成对使用，对称布置。 30209/P5 圆锥滚子轴承，窄宽度，轻系列，内径，5级精度。能同时承受径向载荷和轴向载荷。适用于刚性大和轴承孔能严格对中之处，成对使用，对称布置。16-6 根据工作条件，决定在某传动轴上安装一对角接触球轴承，如题16-6图所示。已知两个轴承的载荷分别为，外加轴向力，轴颈d=40mm，转速，常温下运转，有中等冲击，预期寿命，试选择轴承的型号。题16-6图解 （ 1）按题意，外加轴向力已接近，暂选的角接触轴承类型70000AC。 （ 2）计算轴承的轴向载荷 (解图见 由教材表 16-13查得
