机械设计基础答案(陈立德第三版)课后答案(1-18章全)

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1、目录第1章 机械设计概述. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1第2章 摩擦、磨损及润滑概述. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3第3章 平面机构的结构分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2、 . . . . . . . . . . .12第4章 平面连杆机构. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16第5章 凸轮机构. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36第6章 间歇运动机构. . . . . . . . . . . . . .

3、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46第7章 螺纹连接与螺旋传动. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48第8章 带传动. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4、. . .=第9章 链传动. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73第10章 齿轮传动. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .80第11章 蜗 杆 传 动 . . . . . . . . . . . . . . . . .

5、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .112第12章 齿轮系. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .124第13章 机械传动设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6、. . . . . . . . . . . .131第14章 轴和轴毂连接. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .133第15章 轴承. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .138第16章 其他常用零、部件. . . . . . .

7、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .152第17章 机械的平衡与调速. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .156第18章 机械设计C A D简介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8、. . .163第1章机械设计概述1 . 1 机械设计过程通常分为哪几个阶段？各阶段的主要内容是什么？答：机械设计过程通常可分为以下几个阶段：1 . 产品规划主要工作是提出设计任务和明确设计要求。2 . 方案设计在满足设计任务书中设计具体要求的前提下，由设计人员构思出多种可行方案并进行分析比较，从中优选出一种功能满足要求、工作性能可靠、结构设计可靠、结构设计可行、成本低廉的方案。3 . 技术设计完成总体设计、部件设计、零件设计等。4 . 制造及试验制造出样机、试用、修改、鉴定。1 . 2 常见的失效形式有哪几种？答：断裂，过量变形，表面失效，破坏正常工作条件引起的失效等几种。1 . 3 什么叫

9、工作能力？计算准则是如何得出的？答：工作能力为指零件在一定的工作条件下抵抗可能出现的失效的能力。 对于载荷而言称为承载能力。根据不同的失效原因建立起来的工作能力判定条件。1 . 4 标准化的重要意义是什么？答：标准化的重要意义可使零件、部件的种类减少，简化生产管理过程，降低成本，保证产品的质量，缩短生产周期。第2章 摩擦、磨损及润滑概述2. 1按摩擦副表面间的润滑状态，摩擦可分为哪儿类？各有何特点？答：摩擦副可分为四类：干摩擦、液体摩擦、边界摩擦和混合摩擦。干摩擦的特点是两物体间无任何润滑剂和保护膜，摩擦系数及摩擦阻力最大，磨损最严重，在接触区内出现了粘着和梨刨现象。液体摩擦的特点是两摩擦表面

10、不直接接触，被液体油膜完全隔开，摩擦系数极小，摩擦是在液体的分子间进行的，称为液体润滑。边界摩擦的特点是两摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开， 但由于边界膜较薄， 不能完全避免金属的直接接触，摩擦系数较大，仍有局部磨损产生。 混合摩擦的特点是同时存在边界润滑和液体润滑，摩擦系数比边界润滑小，但会有磨损发生。2 . 2 磨损过程分儿个阶段？各阶段的特点是什么？答：磨损过程分三个阶段，即跑合摩合磨损阶段、稳定磨损阶段、剧烈磨损阶段。各阶段的特点是: 跑合磨损阶段磨损速度由快变慢；稳定磨损阶段磨损缓慢，磨损率稳定；剧烈磨损阶段，磨损速度及磨损率都急剧增大。2 . 3 按磨损机理的不同，磨损有哪几种类型

11、？答：磨损的分类有磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损点蚀、腐蚀磨损。2 . 4 哪种磨损对传动件来说是有益的？为什么？答：跑合磨损是有益的磨损，因为经跑合磨损后，磨损速度减慢，可改善工作表面的性质，提高摩擦副的使用寿命。2 . 5 如何选择适当的润滑剂？答：选润滑剂时应根据工作载荷、运动速度、工作温度及其它工作条件选择。当载荷大时，选粘度大的润滑油，如有较大的冲击时选润滑脂或固体润滑剂。高速时选粘度小的润滑油，高速高温时可选气体润滑剂； 低速时选粘度小的润滑油，低速重载时可选润滑脂；多尘条件选润滑脂，多水时选耐水润滑脂。2 . 6 润滑油的润滑方法有哪些？答：油润滑的润滑方法有分散润滑法和集中润滑法

12、。集中润滑法是连续润滑，可实现压力润滑。分散润滑法可以是间断的或连续的。间断润滑有人工定时润滑、手动油杯润滑、油芯油杯润滑、针阀油杯润滑、带油润滑、油浴及飞溅润滑、喷油润滑、油零润滑等几种。2. 7 接触式密封中常用的密封件有哪些？答：接触式密封常用的密封件有。形密封圈，J 形、U 形、V 形、丫形、L 形密封圈，以及毡圈。2. 8 非接触式密封是如何实现密封的？答: 非接触式密封有曲路密封和隙缝密封，它是靠隙缝中的润滑脂实现密封的。第 3 章平面机构的结构分析3 . 1 机构具有确定运动的条件是什么？答：机构的主动件数等于自由度数时， 机构就具有确定的相对运动。3 . 2 在计算机构的自由度

13、时，要注意哪些事项？答：应注意机构中是否包含着复合较链、局部自由度、虚约束。3 . 3 机构运动筒图有什么作用？如何绘制机构运动简图？答：（ 1 ）能抛开机构的具体结构和构件的真实外形，简明地表达机构的传动原理，并能对机构进行方案讨论和运动、受力分析。（ 2 ）绘制机构运动简图的步骤如卜 所述：认真研究机构的结构及其动作原理，分清机架，确定主动件。循着运动传递的路线，搞清各构件间相对运动的性质，确定运动副的种类。测量出运动副间的相对位置。选择视图平面和比例尺，用规定的线条和符号表示其构件和运动副，绘制成机构运动简图。3 . 4 计算如题3 . 4图所示各机构的自由度， 并说明欲使其具有确定运动

14、, 需要有几个原动件？题3. 4图答：a ） = 9 , 4=13,吊=0代 入 式（ 3 . 1 ）中可得尸 =3一2兄一吊= 3 x 9 2 x 1 3 - 0 = 1此机构要具有确定的运动，需要有一个原动件。b ） 8处存在局部自由度，必须取消，即把滚子与杆刚化,则 = 3 , =3,吊= 2 ,代入 式（ 3 . 1 ）中可得F = 3n- 2 PL- Pt l = 3 x 3 - 2 x 3 - 2 = l此机构要具有确定的运动，需要有一个原动件。c ） n = 5 ,片 =7,4= 0代 入 式（ 3 . 1 ）中可得尸= 3 2兄 一 & = 3 x 5 2 x 7 0 = 1此

15、机构要具有确定的运动，需要有一个原动件。3 . 5绘制如题3 . 5图所示各机构的运动简图，并计算其自由度。a) b)题3 .5图答：取4 = 0 - 0 0 1 m / m m ,绘制运动简图如题3 . 5答案图所示:）b）题3.5答案图l? la ） ： = 3,6=4,与= 0 ,则尸= 3 -2或 一 耳= 1 ；图 b ） ： = 3 , =4,弓 =0,则E = 3 2-4= 1。3 . 6试计算如题3 . 6图所示机构的自由度，并判断该机构的运动是否确定（ 图中绘有箭头的构件为原动件） 。题3 . 6图解：a ) ： n = 7 ,4= 1 0 , 7 = 0 oF = 3n-

16、2 P L - PH = 3 x 7 - 2 x 1 0 = 1运动确定。b ) = 5 ,凡 =7 , =0F = 3n- 2 PL - 与 =3 x 5 - 2 x 7 = 1运动确定c ) n = 7, / = 1 0 ,此= 0。尸= 3一2片 一 耳= 3 x 7 - 2 x 1 0 = 1运动确定d ) = 4 , =4,与 =2。厂 =3 - 2 - 4 | = 3 x 4 2 x 4 2 = 2运动确定。e ) n = 3, / = 4 ,吊 =0。F = 3n- 2 Pl - PH = 3 x 3 - 2 x 4 = l运动确定。f ) n 5, =7 , 1=0。尸= 3一

17、2兄 一4 = 3 x 5 2 x 7 = 1运动确定。g ) = 9 ,吊 =1 2 , 4=2。F = 3n- 2 PL- PH = 3 x 9 - 2 x 1 2 - 2 = 1运动确定h ) = 9 , = 1 2 , =0。尸= 3 2虻 一耳= 3 x 9 2 x 1 2 = 3运动确定。3 . 7试问如题3.7图所示各机构在组成上是否合理？如不合理，请针对错误提出修改方案。题 3.7图答：图示机构的自由度为零，故都不合理，修改方案如下:对于题3.7图 a 的机构，在 。 处改为一个滑块，如题3.7图 a 所示。对于题3.7图 b 的机构，在构件4 上增加一个转动副，如题3.7答案

18、图b 所示；或在构件 4 的。 处添加一滑块，如题3.7答案图c 所示。a)b)c)题 3.7答案图第4章平面连杆机构4 . 1 机构运动分析时的速度多边形与加速度多边形特性是什么？答：同一构件上各点的速度和加速度构成的多边形与构件原来的形状相似， 且字母顺序一致。4 . 2 为什么要研究机械中的摩擦？机械中的摩擦是否全是有害的？答：机械在运转时，其相邻的两构件间发生相对运动时，就必然产生摩擦力，它一方面会消耗一部分的输入功，使机械发热和降低其机械效率，另一方面又使机械磨损，影响了机械零件的强度和寿命，降低了机械工作的可靠性，因此必须要研究机械中的摩擦。机械中的摩擦是不一定有害的， 有时会利用

19、摩擦力进行工作， 如带传动和摩擦轮传动等。4 . 3 何谓摩擦角？如何确定移动副中总反力的方向？答：（ 1 ）移动或具有移动趋势的物体所受的总反力与法向反力之间的夹角称为摩擦角（P。（ 2 ）总反力与相对运动方向或相对运动趋势的方向成钝角9 0 +0,据此来确定总反力的方向。4 . 4 何谓摩擦圆？如何确定转动副中总反力的作用线？答：（ 1 ）以转轴的轴心为圆心，以P （ 尸 = 儿 ） 为半径所作的圆称为摩擦圆。（ 2 ）总反力与摩擦圆相切，其位置取决于两构件的相对转动方向，总反力产生的摩擦力矩与相对转动的转向相反。4 . 5 从机械效率的观点看，机械自锁的条件是什么？答：机械自锁的条件为4

20、0。4 . 6 连杆机构中的急回特性是什么含义？什么条件卜机构才具有急回特性？答：（ 1 ）当曲柄等速转动时，摇杆来回摇动的速度不同，返回时速度较大。机构的这种性质，称为机构的急回特性。通常用行程速度变化系数K来表示这种特性。（ 2 ）当。工0时，则K1,机构具有急回特性。4 . 7 饺链四杆机构中曲柄存在的条件是什么？曲柄是否一定是最短杆？答：（ 1）最长杆与最短杆的长度之和小于或等于其余两杆长度之和；最短杆或相邻杆应为机架。（ 2）曲柄不一定为最短杆，如双曲柄机构中，机架为最短杆。4.8何谓连杆机构的死点？举出避免死点和利用死点的例子。答：（ 1）主动件通过连杆作用于从动件上的力恰好通过其

21、回转中心时的位置，称为连杆机构的死点位置。（ 2）机车车轮在工作中应设法避免死点位置。如采用机车车轮联动机构，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；K机起落架是利用死点工作的，当起落架放下时，机构处于死点位置，使降落可靠。4 . 9在题4.9图示中，已知机构的尺寸和相对位置，构 件1以等角速度用逆时针转动,求图示位置C点和D点的速度及加速度，构件2的角速度和角加速度。题4.9图解：取长度比例尺，绘制简图如题4.9答案图a所示。b题4.9答案图解：（ 1）速度分析。求VB.山图可知，vB=a )- A B ,方 向 垂 直 于 指 向 与 s 的转向一致。求V。 . 因6点与C

22、点同为构件2上的点，故有： c = L + VCB大小 ？ LB ?方向 水平 AB 1B C取速度比例尺 、,( m %1 m )， 作速度矢量图如题4 . 9答案图b所示，则 江 代 表 七 ；be代 表 其 大 小 为 匕 = ，VC B= H v, bc。求 t i )2。因 “ CB = 0 , /B C，则方向为顺时针转。求力。因为8、C、。为同一构件上的三点，所以可利用速度影像原理求得d点，连接p d代表匕) ，如题4 . 9答案图b所示，其大小为% = 、, /? ，方向同04。( 2)加速度分析。求。8。由已知条件可知：a B = 4 ；4 =0。求外 。根据相对运动原理，可

23、选立下列方程式a c a B + a c B + a c B大小 】*B 8 ；/ AB 方向 水平 B f ACT B1 B C，作加速度矢量如题4 . 9答案图c ,则 由 代 表为， 而代表a(CB o山图可知，/ =4方向同p c （ 水平向左） ；acB = Na，。 。 ，方向同c c 。求a1 o因Q2 = % ,】C B，则% = y =妥（ 方向为逆时针）lCB求aD。大 小 ？=a B + D B + a 口 B华 IAB 0 2 IDB ?方 向 ？ B f A D t B 15CPcD TC 15CDd c (O；D B作矢量图，如题4 .9答案图c所示，可 见 西 代

24、 表a。由图可见，a o = / VpW,方 向 同 两 。4 .1 0如题4 .1 0图所示的钱链四杆机构中，已 知/心ID 二3 0 m m , /O“L = 7 5 m m , lLcZn- / = 3 2m m ,。 。=8 0? 加，构 件1以等角速度 = 1 0 r a d /s顺时针转动。现已作出该瞬时的速度多边形（ 题4 .1 0图b ）和加速度多边形（ 题4 .1 0图c ）。试用图解法求：（ 1 ）构件2上速度为零的点E的位置，并求出该点的加速度4 ；（ 2）为加速度多边形中各矢量标注相应符号：（ 3 ）求构件2的角加速度4。题4 .1 0图解：取 = 0 .0 1 %m

25、，作结构简图，如题4 .1 0答案图a所示.( 1 )求构件2上速度为零的点E及E点的加速度成o题4 .1 0答案图求以 。% = 助/ = 1 0 x 0 .0 3 = 0 . 3 % ,方向如题4 . 1 0答案图a所示，且求 oV C = V B + V c B大小 ？ 0 .3 % ?方 向 水 平 A. AB 1B C取4 = 0 .0 1 ，%“ ，作速度矢量图如题4 .1 0答案图b所示。因 心 =0,故在速度图中，e与极点p相重合，即三角符号为A B C E的影像，其作图过程为：过2点作BE ,万 ，过C点作五 ，其交点即为E点，如题4 .1 0答案图a所示。求g 、3 、 及

26、ac o由图可知，vCB =氏 - be = 0 .0 1 x 3 3 = 0 .3 3 %, % =4 p c = 0 .0 1 x 3 8 = 0 .3 8 %。又因 = 刃2 心 ， y g %贝|J 2 1lCT=_2_ = 4.4 ra (y ,方向为逆时针。BC0 .0 7 5 /soCK _ = _21 = 1188r a y ,方向为逆时针。3 lCD 0 .0 3 2 人a c Q c + a c Q + c B + c B大小 g I CD ? 助 “ AB g，CB ?方向 C t D A. C D A C B 1 B C取“ = 0. 1% ,作加速度矢量图，如题4 .

27、1 0答案图c所示，则 谡 代 表 / 浮= 0 .1 x 4 5 = 4. 5% ,方 向 正 。 求 。利 用 加 速 度 影 像 原 理 ， 即h c e s A5C 。 作 图 过 程 为 ： 作Ac b e = Z BCE , Z c b e = Z C B E ,其交点即为 e ,则 p e代表 aE。（ 2）各矢量标准符号如题4 .1 0答案图c所示。（ 3 ）求构件2的角加速度a 2。由图可知，4 % = = 0 .1 x 6 8 .5 = 6 . 8 5 % ,又因则drn 6 .8 5% = =-2 lCR 0 .0 3 2C o2 4 .1 1如题4 .1 1图所示为一四

28、杆机构，设已知26 A = 4 0 0 m m , lBC6 5 0 m m ,% = 3 5 0 m m , ？ = 1 20 r a d /m in ,求当0/平 行 于 且 垂 直 于Z 8时的总 和 % 。 梃题4 .1 1图解：取 = 0 . 0 1 % ，画出机构的位置图，如题4 .1 1答案图a所示。题 4 .1 1 答案图（ 1 ） 速度分析。1 20求匕。 匕 =助乙4 =一相x 0 .2 = 0 .4 m /s ,方向垂直于O / 。求为。因 B点与A点同为构件2 上的点，故有：v B = u “ + v 人大小 ？ 0 .4 ?方向 1（ 725 A.OtA L A B取

29、速度比例尺v = 0. 0i m% m，作速度矢量如题4 / 1 答案图b所示，由图司.知:vB=vA=Pa = Pb求 。因 为 乙 = 以 ， 所以构件2 在此瞬时作平动，即 忆 = 叱 = 以 = ? 。 ，( y , = = 0_ vB _pb 人4一丁工74 0 x 0 .0 10 .4方向为顺时针转。（ 2）加速度分析。 求 心 。由已知条件可知：=电2. lQA= （ ）2 x 0 .2 = 0 .8 % ,方向N f 0 ,6 0 / s4=0。 求 勺 。根据相对运动原理，可建立下列方程式大小 ？ a - ln R ? 0.8 0 ?方向 ？ BT（ V O2B B f O

30、IB A取“ =0 . 0 2 5 %， 作加速度矢量图如题4 .1 1答案图c所示，则 而 代 表 / o求外 。根据影像原理可得出：BA- .AC = b a - .a c ,作图如题4 . 1 1答案图c所示,可 得 出 两 代 表 %。= “ 7 2 = 0 .0 25 x 4 7 = 1 . 1 8 % ,方向垂直向下。4 .1 2如题4 .1 2图所示为摆动导杆机构，设 已 知= 6 0 m m , c = 1 20 m m， 曲柄AB以等角速度用= 3 0 r a d /s顺时针转动。求：（ 1 ）当/ 8 4 C = 9 （ T时，构件3的角速度? 和角加速度% ；（ 2）当乙

31、4 8 0 = 9 0 时，构件3的角速度g 和角加速度；（ 3 ）当a4 8 0 = 1 8 0 （B点转于A C之间）时，构件3的角速度处 和角加速度四 。题4 .1 2图解：（ 1 ）当N 8 4 C = 9 （ r时，取4 = 0 9 0 3 %m，画出机构的位置图，如题4 1 2答案图 （ - ）a所示。题4 . 1 2答 案 图 （ 一） 求 处 。3 = L 2 + V2 大小?外， 1AB9方向15C1A BB C取M . = 0 . 0 6 % m ，作速度矢量图如题4 1 2答 案 图 （ 一）b所示，由图可知：鬲 代表vB3 ，则1B3=B= 12 x0-0 6 =5 .

32、33r a y/BC B C j 4 5 x 0 .0 0 3 / s方向为顺时针，且 。2 =叼 。求见 。a B 3 = a By + a B , = a B 2 + a B 3 B 2 + a B, B 2 . （ 2）大小 3，B C ? G- LB 20 2V玛 咳 方向 BTC A.BC BTA 上 BC BC式中喝=S”BC = 5 . 3 3X4 5X 0 . 0 3 = 7 . 2 0 %aB2 - 3： - l瓶=3 02 x 0 . 0 6 - 5 4 ,2或 % = 2 g % 4 = 2g也4 氏= 2 x5 . 3 3 x2 7 x0 . 0 6 = 1 7 . 3

33、 % j取“ =l / m，作加速度矢量图如题4 . 1 2答 案 图 （ 一 ）c所示，由图可知： 仿 代表 砧 ，将 由 为 移 至B点，得:a ,= 4 ? =ua 3 0 . 0 5 x 13 3 = -= 2 2 2 . 6lBC B C L 4 5X0 . 0 0 3方向为逆时针转。（ 2 ）当48 c = 9 0 时，取4=0.003%，画出机构的位置图，如 题4 . 1 2答案图（ 二）。所示。题4 . 1 2答 案 图 （ 二）求力3。依 据矢 量方 程（ 1 ） ，作速度矢量图如题4 . 1 2答 案 图 （ 二 ）b所示，取 、, =0 . 0 65 （1m o由图可知：

34、代表,B,，24=0,则例 =0。求。3。依据矢量方程（ 2 ） ,作加速度矢量图 如 题4 . 1 2答 案 图 （ 二 ）C所示，取 “ = l % n。由图可知：b； b；代表矶3 ,则% = 鸥& = _ 37x1 =3520%lBCBC，L 35X0.003 /S方向为逆时针转。（ 3 ）当N Z 8 C = 1 80 时，取 L = 0 . 0 0 3 % m ，回出机构的位置图，如题4 . 1 2答案图 （ 三）。所示。a) b ) c )题 4 . 1 2 答案求 。 3 。依 据 矢 量 方 程 （ 1 ） ,作 速 度 矢 量 图 如 题 4 . 1 2 答 案 图 （ 三

35、 ）b所 示 ，取A = 0 0 6, %1m。 由图可知：代表丫 目 也 ， ， 又打、 4重合， 则vBB = 0, p b3代表v员，则 3 0 x0 . 0 63 lBC BCM 20X0.003 4方向为逆时针转。 求 依 据 矢 量 方 程 （ 2 ） ,作加速度矢量如题4 . 1 2 答 案 图 （ 三 ）c所示，取= 1 =由图可知：因 6；、a 重合，v By = 0 ,则。 3=0。4 . 1 3 如题4 . 1 3 图所示， 设已知/。 盟=2 0 0 m m ,构件逆时针转动， 例= 3 0 %由， 求 以 及 知 。题 4 1 3 图解：取M =0.005味 ”，画出

36、机构的位置图，如题4.13答案图a 所示。C)题 4.13答案图(1 )速度分析( 求匕) 。匕 n = 办 2,即匕1 .x0.2 = 0 .1 % ,方向垂直于0/ 。U B=V / 2+ V B大小?0.1?方向水平LOtA铅垂取 4=0.005 31 m， 作速度矢量图如题4.13答案图b所示， 由图可知： 9代表以； 不代 表 ， 则vB=pb-/Jv = 14.5 x 0.005 = 0.073 %方向为水平。( 2 ) 加速度分析( 求/) 。a B = a A 2 + a B A 2 + a B A 2大小 ？ 2 g 皿 ?方向 水平 4 f o i 水平向右 垂直式 中 旬

37、 =行 八 = ( | |x 0.2 = 0.05 %.= 2例 % = 2吗 v% = 2 x 而 x 8 x 0.005 = 0.04 %取“=0.00125% m ，作加速度矢量图如题4.13答案图C所示，山图可知：河 代表则 而 = 0.00125x5 = 0.00625%方向为水平向右。4.14如题4.14图所示为一机床的矩形-V形导轨，已知拖板1的运动方向垂直于纸面，重心在S处，儿何尺寸如图所示，各接触面间的滑动摩擦系数/ = 0 1。求V形导轨处的当量摩擦系数人。题4.14图解：作用于导轨上压力为幽、% 。W = W,+W2根据力矩平衡条件可知:wi=w2作用在左右导轨上的摩擦力

38、为耳、F24F Ts in 4 5 12 s in 4 5 0/ W所以F =- fv s in 4 5。4 . 1 5如题4 . 1 5图所示，已知x = 2 5 0 m m , y = 2 0 0 m m , 4, 为驱动力，耳 为工作阻力，转动副4、8的轴颈半径为r ,当量摩擦系数为力 ，滑动摩擦系数为/，忽略各构件的重力和惯性力。试作出各运动副中总反力的作用线。题4 . 1 5图答：（ 1 ）求 质 、吊 ；。忽略各构件的重量和惯性力，杆2为二力杆，作用在杆2上的两个力用工和“应等值、共线、反向。当考虑摩擦后，该二力不通过较链中心，而与摩擦圆相切。滑 块3向下移动，连 杆2与垂直导路的

39、夹角&增大，连 杆2相对于滑块3的转速例3为顺时针方向。所以，用工对轴心产生的摩擦力矩为逆时针方向。因而纭3 2应切于摩擦圆上方。同时，滑 块1左移，角减小，为顺时针方向，所以心3 2对轴心产生的摩擦力为逆时针方向。因而心1 2应切于摩擦圆下方。山 于 质 与 品 应 共 线 ，因此，它们的作用线应是A、B两点摩擦圆的内公切线，如题4 . 1 5答案图所示。题4 . 1 5答案图( 2 )求用二。取滑块3为单元体，其上作用力为行、跖、原,且三力汇交于一点。耳 ;与 滑 块3的速度兀的夹角大于9 0 ,如题4 . 1 5答案所示( 3 )求 耳 ;。取滑块1为单元体，其上作用力为耳、皈、耳二，且

40、三力汇交于一点，不 与 彳 的 夹 角 大 于9 0 ,如题4 . 1 5答案图所示。4 . 1 6 一钱链四杆机构中，已知%c = 5 0 0 m m , / =3 5 0 m m , & , = 300mm,为机架。 试问：( 1 ) 若此机构为双曲柄机构，且AB为曲柄，求 的 最 大 值 。(2)若此机构为双曲柄机构，求/ 相的最小值。(3)若此机构为双摇杆机构，求/ 相的取值范围。解：结构简图如题4 . 1 6答案图所示。( 1 )若为曲柄拴杆机构，则AB为最短，且1AB+仁川+%代入已知量求解得/ “ B 1AD+1CD 可 得 出 配 1 5 0 m m ； 当 心 为 最 长 时

41、 ， 由 于L + /BC ， 可得出乙81 5 0 m m ,又由于/A“Dn C /+ AU ，可得AD出1 1 5 0 m m 0当， AD I AB AB +， CD , 可得出/4 8 4 5 0 m m要 满 足 上 述 三 种 情 况 ， 心 的 取 值 范 围 为1 5 0 m m 的 , 4 5 0 m m或5 5 0 m m / = 2 5 m m。杆B C、C D的长度/ 叱、1CD为 c = AG L = 7 0 x 10 = 7 00m mlCD = CXD . L = 2 5X10 = 2 5 0m m4 . 2 0如题4 . 2 0图示所示为一双联齿轮变速装置，用

42、拔叉D E操纵双联齿轮移动。现拟设计一四杆机构A B C D操纵拔叉的摆动。已知条件是：机架。=100m m ,较链A、D的位置如题4 . 2 0图所示，拔叉滑块行程为3 0m m ,拔叉尺寸/0 = * = 4 0m m ,固定轴心D在拔叉滑块行程的垂直等分线上。又在此四杆机构A B C D中构件A B为手柄，当手柄垂直向 上 位 于 位 置 时 ，拔叉处于g位置，当手柄/ 与 逆时针转过6 = 9 0”处于水平位置A B ?时，拔叉处于当位置。试设计此四杆机构。题4.20图解： 如题4.20答案图所示， 取4=0002%1m， 利用刚化反转法， 连接， 令绕A点反转。角得C2点，作 的 垂

43、 直 平 分 线 ，交位置1于4点，连接即为该四杆机构。由题4.20答案图测得AB】= 11mm, B = 52mmI心=u. - AB, =2x11 = 22mmlBC = BC = 2x52 = 104mm题4.20答案图第5章凸轮机构5 . 1 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 . 2 平底垂直于导路的直动从动件盘形凸轮机构的压力角等于多大？设计凸轮机构时，对压力角有什么要求？答：（ 1）等于零。（ 2 ）从传力合理，提高传动效率来看，压力角越小越好。设计时规定： m a x -5 . 3 凸轮机构常用的四种从动件运动规律中， 哪种运动规律有刚性冲击？哪

44、些运动规律有柔性冲击？哪种运动规律没有冲击？如何来选择从动件的运动规律？答：匀速运动规律有刚性冲击；等加速-等减速和余弦加速度运动规律有柔性冲击；正弦加速度运动规律没有冲击。在选择从动件的运动规律时，应根据机器工作时的运动要求来确定。5 . 4 工程上设计凸轮机构时，其基圆半径一般如何选取？答：先根据结构条件初定基圆半径心。若出现aa , 则需增大基圆半径大 再重新进行设计。5 . 5 如 题 5 . 5 图所示为尖顶直动从动件盘形凸轮机构的运动图线，但图题5 . 5 给出的运动线图尚不完全，试在图上补全各段的曲线，并指出哪些位置有刚性冲击，哪些位置有柔性冲击。题5 .5图答：(1 )补全各段

45、的曲线，如题5 .5答案图所示。(2 )在0、b、c、e、处有刚性冲击；在a、d处有柔性冲击。题5 .5答案图5 .6试 作 图 法 法 设 计 一 个 对 心 直 动 从 动 件 盘 形 凸 轮 。 已知理论轮廓基圆半径r = 5 0 m m ,滚子半径斤=1 5 m m ,凸轮顺时针匀速转动。当凸轮转过1 2 0 时，从动件以等速运动规律上升3 0 m m ；再转过1 5 0 时， 从动件以余弦加速度运动规律回到原位；凸轮转过其余9 0 时，从动件静止不动。解：= 0 .0 0 2 m /mo(1 )绘制s -(/)曲线，如题5 .6答案图a所示，并将推程、回程各分为6等份。（ 2）以相同

46、的比例绘制凸轮基圆及从动件的初始位置，如题5.6答案图b所示。B)题 5 .6 答案图（ 3 ）在题5 .6答案图b上，按逆时针方向（ -） 画出推程角1 2 0 , 回程角1 5 0 , 近休止角9 0 , 并在相应段与位移线图对应划分为6等份，得分点G 、。 2 、G 。（ 4 ）过各分点作径向线，并从基圆上的点0 、。 2 、G 。开始向外量取相应的位移量得用 、鸟 、鸟 ，即B = T r ,B2B2 = 2 T , 员4 =3?得到反转后滚子中心的位置。（ 5 ）将 与 、B 、鸟 连成光滑曲线，得凸轮理论轮廊。（ 6 ）以上各点为圆心，穴为半径作一系列圆，此圆的包络线为凸轮的实际轮

47、廊 ，如题5 .6 答案图b所示。5 .7 用作图法求出下列各凸轮从如题5 .7 所示位置转到B点而与从动件接触时凸轮的转角 。（ 可在题5 .7 图上标出来） 。如题5 .7 答案图5 .8 用作图法求出下列各凸轮从如题5 .8 图所示位置转过4 5 后 机 构 的 压 力 角 （ 可在题5.8图上标出来）答:题5.8图2如题5.8答案图5. 9在如题5. 9图所示偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构中，已知圆盘半径R ,圆心与转轴中心间的距离。 / = A/ 2 ,偏距e = 0 4 / J L 滚子半径为斤。（ 1） 求在如题5.9图所示位置 = 45 ） B寸机构的压力角。（ 2）如分别增大

48、半径片、偏距e、圆心与转轴中心间的距离OA （ 三个数值每次只改变一个） ，试问从动件的上升距离和压力角有无变化？为什么？4题5.9图解：(1 )因二者接触点的法线OB与记方向一致，故a = 0 。(2 )如题5 .9答案图所示， 设在某瞬时，从动件占据位置I I。由图可知。a = Z O O P .当 % 增 大 时 ，O 点 上 移 至 使 得a角减小；当e增大时，N O。 尸增大，a增大；当0A增大时，a不变。从动件的上升距离是不变化的。题5 .9答案图5 .1 0 一 对 心 直 动 滚 子 从 动 件盘 形 凸 轮 机 构 ， 凸 轮 顺 时 针匀速转动，基圆半径ro = 4 0 m

49、 m ,行程力=2 0mm,滚子半径斤=1 0 m m ,推程运动角。= 1 2 0 ” ,从动件按正弦加速度规律运动，试用极坐标法求出凸轮转角0 = 3 0 、6 0 、9 0 时凸轮理论轮廊与实际轮廓上对应点的坐标。解：当从动件按正弦加速度规律运动时、 它的位移方程为当夕= 3 0。 、6 0 、9 0 时 的 位 移S 、S 3分别为“ 3 0。 1 . , 2乃.3 0 、 s . = 20- s i n ( - - - - - - - ) = 1 . 8 2 m m 1 1 2 0。2 兀 1 2 0 _“ 6 0。 1 . , 2 / 6 0 、 八5 , = 20- - - -

50、- - - -s i n ( - - - - - -) = 1 0 . 0 0 m m2 1 1 2 0 0 2 万 1 2 0 _ 9 0 1 2 - 9 0 -. * = 2 0 - - - - - - - -s i n ( - - - - - - - ) = 1 8 . 1 8 m m3 1 1 2 0 2 % 1 2 0 _( 1 )用极标法求理论轮廊上对应点的坐标值。选取凸轮转轴中心为坐标原点，OX通过从动件的运动起始点，则理论轮廊上某点的极坐标方程为, p = 7 U + 5 )2+ e26 = 9+ 尸- 尸。因该凸轮机构为对心直动从动件，故 =匕 、e = 0、/ 3 = 0

51、、A = 0可求得P = r+ s9 = 9当夕=3 0 时. ： p - r =4 0 +1 . 8 2 = 4 1 . 8 2 m m6 =中 = 3 0当夕= 6 0 时：p2 - r + = 4 0 +1 0 . 0 0 = 5 0 . 0 0 m m* = （P ） = 6 0当 夕 =9 0 :寸 ：2 3 = % + 邑=4 0 + 1 8 . 1 8 = 5 8 . 1 8 m m2 =3 =90( 2 )用极坐标方法出实际轮廓上对应点的坐标值。极坐标方程为J PT = J /7? + 斤？ - 2prT c os 21% =。+式中：2 = arc tandp/d(pp(0

52、/ A(p根据题意可得出ds/d(p 式1 - c os 平)X = arc tan- = arc tan - -PP当。=30 时：/L = arc tan ) Z . 8 0 = 12.8724 2万 6 /4 L 6 /.T T .当 夕 =60 时：= arc tan -(1-c os0 0 = 20.92.T T .当0 = 90 时：= arc tan -(l-c o s- -一) /5g =.T T .式中：八大sin A夕=arc tan -p - rx c os 2当9 = 30时: 4 = arc tan10sinl2.8741.82-10c osl2.87= 3.97当

53、= 60时:%arc tan10 sin 20.9250-10c os20.92= 5.20当夕= 90时:= arc tan10 sin 9.3358.18-10c os9.33= 1.92因此可得出当夕= 30时:Pw = J P + G 2 P /T COS 4= V 41.822 + 102- 2X4 1.82X10X C O S12.87= 32.15mm% = 4 + 0 = 30 + 3.97 = 33.97当 = 60时：/?T2 = 40.82mm% = 65.20当夕= 90时：0T3 - 48.34mm% =91.92第6章间歇运动机构6 . 1 某牛头刨床工作台横向进给

54、丝杆的导程为5 mm,与丝杆联动的棘轮齿数为4 0 ,求此牛头刨床的最小横向进给量是多少？若要求此牛头刨床工作台的横向进给量为0 . 5 m m ,则棘轮每次能转过的角设应为多少？答：牛头刨床的横向进给量最小为A i n = - = 0 . 1 2 5 m m若要求其横向进给量为0 . 5 m m ,则棘轮每次转过的角度应为屈一x出- = 3 6 0 . 1 2 5 4 06 . 2 某 外 啮 合 槽 轮 机 构 中 槽 轮 的 槽 数z =6 ,圆 销 的 数 目k = l ,若槽轮的静止时间4= 2%,试求主动拨盘的转速。答：主动拨盘的转速为：36 0, +3 6 0 - 1 8 0 ：

55、n-6 一 12 x 3 6 0 0 36 . 3 在六角车床上六角刀架转位用的外啮合槽轮机构中，已知槽轮槽数z =6 ,槽轮停歇时间运动时间& = ( % ，求槽轮机构的运动系数7及所需的圆柱销数目。答：运动系数7 = % =A +乙 ”230 7 7 ， X 6 X 2所 需 圆 柱 销 数 目 左 =* = 早。=2( z - 2 ) ( 6 - 2 )6 . 4 内啮合槽轮机构能不能采用多圆柱销拨盘?答：不能。第七章 螺纹连接与螺旋传动7 . 1 常用螺纹的种类有哪些？各用于什么场合？答：常用螺纹的种类有普通螺纹、管螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹，前两种主要用于联接，后三种主要用

56、于传动。7 . 2 螺纹的主要参数有哪些？怎样计算？答：螺纹的主要参数有：( 1 )大径& ( 2 )小径4； ( 3 ) 中径刈；( 4 ) 螺距P ； ( 5 ) 导q np程 S ； ( 6 ) 升 角 左 t a n / l = = ； ( 7 ) 牙型角a 、牙型斜角夕。7i d1 兀力7 . 3 螺纹的导程和螺距有何区别？螺纹的导程S利螺距尸与螺纹线数”有何关系？答： 螺距是螺纹相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离， 导程则是同一螺旋线上相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。导程S 、螺距P 、螺纹线数之间的关系：S = nP .7 . 4 根据牙型的不同， 螺纹可分为哪儿种？

57、各有哪些特点？常用的连接和传动螺纹都有哪些牙型？答：根据牙型的不同，螺纹可分为普通螺纹、管螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹。各种螺纹特点：普通螺纹的当量摩擦系数较大，自锁性能好，强度高，广泛应用于各种紧固连接；管螺纹分圆柱管螺纹和圆锥管螺纹。圆柱管螺纹用于水、煤气、润滑管路系统等低压场合。圆锥管螺纹适用于高温、高压及密封要求较高的管路连接中。常用的连接螺纹的牙型是三角形牙型。 常用的传动螺纹的牙型是矩形、 梯形和锯齿形牙型。7 . 5 螺柱连接的基本形式有哪几种？各适用于何种场合？有何特点？答：螺纹连接有四种基本类型。( 1 ) 螺柱连接。其结构特点是被连接件的孔中不切制螺纹，装拆方便，结

58、构简单，适用于经常拆卸、受力较大的场合。( 2 ) 双头螺栓连接。其结构特点是被连接件中薄件制光孔，厚件制螺纹孔，结构紧凑。适用于连接一厚一薄零件，受力较大、经常拆卸的场合。( 3 ) 螺钉连接。其结构特点是螺钉直接旋入被连接件的螺纹孔中，结构简单。 适用于连接一厚一薄件，受力较少、不经常拆卸的场合。( 4 ) 紧定螺钉连接。其结构特点是紧定螺钉旋入一零件的螺纹孔中，螺钉端部顶住另一零件，以固定两零件的相对位置。适用于传递不大的力或转矩的场合。7 . 6 为什么螺纹连接通常要采用防松措施？常用的防松方法和装置有哪些？答：连接用的三角形螺纹都具有自锁性，在静载荷或温度变化不大、冲击振动不大时不会

59、自行脱落。但在冲击、振动或变载的作用下，螺纹连接会产生自动松脱现象。因此，设计螺纹连接，必须考虑防松问题。常用的防柱方法有摩擦防松、机械防松、永入防松和化学防松四大类。7 . 7 常见的螺栓失效形式有哪儿种？失效发生的部位通常在何处？答：常见的螺栓失效形式有：( 1 ) 螺栓杆拉断；( 2 ) 螺纹的压溃和剪断；( 3 ) 经常装拆时会因磨损而发生滑扣现象。失效发生的部位通常在螺纹处。7 . 8 被连接件受横向载荷时，螺栓是否一定受到剪切力？答：被连接件受横向载荷时，螺栓不一定全受到剪切力。只有受横向外载荷的校制孔螺栓连接，螺栓才受剪切力。7 . 9 松螺栓连接与紧螺栓连接的区别何在？它们的强

60、度计算有何区别？答：松螺栓连接在承受工作载荷前，不需把螺母拧紧，即不受预紧力。而紧螺栓连接在承受工作载荷前，必须把螺母拧紧，螺栓承受预紧力。松螺栓连接的强度按拉伸强度条件进行强度计算。紧螺栓连接中， 螺纹部分受轴向力作用产生拉伸正应力。 ， 因螺纹摩擦力矩的作用产生扭转剪应力T , 螺栓螺纹部分产生拉伸与扭转的组合变形， 根据强度理论建立强度条件进行强度计算。7 . 1 0 较制孔用螺栓连接有何特点？用于承受何种载荷？答：钱制孔用螺栓连接在装配时螺栓杆与孔壁间采用过渡配合，没有间隙，螺母不必拧得很紧。工作时螺栓连接承受横向载荷，螺栓在连接结合面处受剪切作用，螺栓杆与被连接件孔壁相互挤压。7 .

61、 11 在进行紧螺栓连接的强度计算时，为什么要将螺栓拉力增加30% ?答：当螺栓拧紧后，其螺纹部分不仅受因预紧力& 的作用而产生的拉伸正应力。，还受因螺纹摩擦力矩下外 的作用而产生的扭转剪应力 ，使螺栓螺纹部分处于拉伸与扭转的复合应力状态。根据第四强度理论，可求出螺栓螺纹部分危险截面的当量应力4 a 1. 3b ,则强度条件为q = 1. 3c r _ _ / + & + , , + （）较制孔螺栓连接。距离被连接件旋转中心最远处的螺栓所受的最大工作剪力为FR max 2 . 2 2八 +G +/（ 3）受轴向载荷的螺栓组连接。每个螺检所受的轴向工作载荷为z（ 4 ）受翻转力矩的螺栓组连接。距

62、翻转轴线最远的螺栓所受的最大工作拉力为7 . 16 起重滑轮松螺栓连接如题7. 1 6图所示。已知作用在螺栓上的工作载荷后=50 k N ,螺栓材料为Q2 3 5, 试确定螺栓的直径。题 7. 1 6图解：（ I）确定螺栓的许用应力。根据螺栓材料Q2 3 5, 查表7. 1 得 。 s =2 1 5M P a ;查教材表7. 8, 取 S =1 . 4 , 则同 = 匕 = = 1 53 . 57M P aL S 1 . 4（ 2 ）确 定 螺 栓 直 径 乩 由 式 （ 7. 4 ）得dR4F玉 4 2 0 x 1 0 3 = 2 0 3 6 mm乃乂1 53 . 57查手册，得螺栓大径为#

63、 2 4 m m,其标记为螺栓G B/ T 5780 M 2 4 x 长度。7. 1 7用两个普通螺栓连接长扳手，尺寸如题7. 1 7图所示。两件接合面间的摩擦系数上0 . 1 5, 扳拧力尸 =2 0 0 N , 试计算两螺栓所受的力。若螺栓的材料为Q2 3 5, 试确定螺栓的直径。题 7. 1 7图解：（ 1 ）计算两螺栓所受的力。此连接为承受横向外载荷的紧螺栓连接。计算A 、B 螺栓承受的横向载荷区。分析右扳手受力，画受力图如题7. 1 7答案图。根据 平 衡 条 件 可 求 出 ： f ; = 1 8 0 0 N , R = 1 6 0 0 N , 则 螺 栓 承 受 的 横 向 载

64、荷尸RA= % ,FRB=FB 计算螺栓承受横向载向载荷所需的预紧力。取 & =1 . 2 , 则K储A _ 1.2x1800fm 0.15x1= 14400N( 2 ) 确定螺栓直径。根据螺栓材料Q2 3 5查 表 7. 7得 % = 2 2 0Mp a ,根据表7. 8,控制预紧力取罪L4,则许用应力4S220T T157MPa根据紧螺栓连接的强度条件L3外/ 4 =谭【 可43 /4xl.3xR /4xl.3xR . /4x 1.3x14400得 & 2 1一 = - - - - ，这= J -= 12.33mmN 乃 司 叵 TTX1574为螺栓小径，查阅螺纹标准，取螺栓直径用 1 6

65、m m 。7. 1 8 如 题 7. 1 8 图所示为普通螺栓连接，采 用 2个 M10的螺栓，螺栓的许用应力= 160MPa,被连接合面间的摩擦系数户0 . 2 , 若取摩擦传力可靠性系数 小 1 . 2 , 试计算该连接允许传递的最大静载荷KR。题 7. 1 8图解：( 1 ) 求满足螺栓螺纹部分强度条件的预紧力凡由式( 7. 5) 得可得兀 d ； c r1.3x4( 2 ) 计算承受横向外载荷不产生滑移的预紧力耳。由 式 ( 7. 1 4 ) 得K1Afmz（ 3） 计算允许传递的最大静载荷尸R。根据螺栓的强度条件和承受横向外载荷不产生滑移条件可得储一 w叫 2团fmz 1.3x4根据

66、螺栓M 1 0 ,查手册得必=8.376mm。则F 7rd； cy fmz 1.3x4x 勺_ 万x 8.376? x l6 0 x 0 .2 x 2 x 213x4x1.2= 4518.86N该连接只许传递的最大静载荷区为 4518.86N。7.19某气缸的蒸气压强p=1.5MPa,气缸内径。=200mm。 气缸与气缸盖采用螺栓连接（ 如图 7.26所示） ，螺栓分布圆直径D=300mm。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。解：（ 1 ）确定螺栓数目Z。由螺栓间距/ = e. 1 1 .7 7 5 ,取 z=12。（ 2 ）确定每个螺栓所受的轴向工作载荷产

67、。L 尸 万 X 20。 2乂 1.5 “ CUNF =-= -= 3925N4Z 4x12（ 3 ）计算单个螺栓所受的总拉力。心 = 尸 + 与 = 尸 + 1.8 尸= 2.8 尸= 2.8 x 3925 = 10990N（ 4）确定螺栓的对称直径乩螺栓材料选用3 5 号钢，由表7 .7 查得。 s=315MPa,若装配时不控制预紧力，假定螺栓直径用16m m ,由表7 .9 查得S = 3 ,则许用应力= = = 105MPaS 3 由 式 （ 7. 10）确定螺栓小径必。d14x1.3月 _ /4x1.3x109961 万 司 V )x 1 0 5= 13.17mm根 据 4 计算值，

68、查 螺 纹 标 准 得 螺 栓 公 称 直 称 与 假 定 值 相 等 。此气缸盖螺栓为螺栓 M16xLGB5782-86。7.20如题7.20图所示，机座用4 个螺栓固定在混凝土壁面上。已知拉力F=4kN,作用在 宽 度 为 140mm的中间平面上，a = 4 5 ,混凝土的许用挤压应力 暝 = 2MPa , 接合面间摩擦系数户0 .3 ,试设计此连接。A、 十11140题7.20图解：如题7.20图所示，螺栓数z=4,对称布置。（ 1）螺栓受力分析。在工作载荷尸作用下，螺栓组连接承受以下各力和倾覆力矩的作用:轴向力6 = / sin a = 4000 x sin 45 = 2828N横向力

69、月=F c os a = 4000 x c os 45 = 2828N倾翻力矩 M = Fix0 + F1xl60 = 2828x 160 = 452480N mm 在轴向力尸作用下，各螺栓所受工作拉力 = 2828 = 7 0 7 Nz 4在倾覆力矩M的作用下，上两个螺栓受到加载作用下两个螺栓受到减载作用。螺栓所受载荷Ra、zi=上面螺栓所受的轴向工作载荷为2 =片 + 匕稣=707 + 870 = 1577N在横向力耳的作用下，底板接合面不产生滑移的条件为/ z篇一。一K J即 N K /根 据 连 接 条 件 取=0.2,Kf =1.2 o则各螺栓所需要的预紧力为 + (1-K 12 8

70、 2 +(1-0.2)x2828Fn 4- - - - - - - - - -= 空 - - - - - - - - - - - - - - -= 3393.6Nz4螺栓所受轴向总拉力豆 皿 = 尸 +4根 据 式 ( 7 . 1 1 ) E=笈 ，+ ( l- Kc)P可得罪 = 外一。一 K J尸整理后可得心乙 umiaa x、 =F ov + Kv/= 3 3 9 3 . 6 + 0 . 2 x 1 5 7 7 = 3 7 0 9 N( 2 ) 定螺栓直径。选择螺栓材料为Q 2 3 5 , 由表7 . 7 取 。 s = 2 0 5 MPa ,尸1 . 3 。螺栓材料的许用应力 可 =2

71、 = =1 5 8 MPaS 1 * 3由式( 7 . 1 0 )计算螺栓的小径44x 1 .34 _ / 4 x l. 3 x 3 7 0 9力 司 - F 万x l5 8=6 . 2 4 mm查阅螺纹标准，选用粗牙普通螺纹，公称直径内8 8 mm。( 3 )校核螺栓组连接接合面的工作能力。连接接合面下端的挤压应力不超过许用值。b函-( 1 - K )6 + ” =14 x 3 3 9 3 . 6 - 0 . 2 )x 2 8 2 8 + - 452480八 U W 3 2 0 x 1 4 0L ) 1 4 0 x 3 2 0 6=0 . 4 4 MPa 0故连接接合面上端不能出现间隙。(

72、4 )确定各螺纹紧固件( 略)。第 8 章 带 传 动8 . 1带传动的主要类型有哪些？各有何特点？试分析摩擦带传动的工作原理。答：按传动原理的不同，带传动可分为摩擦型带传动和啮型带传动。前者是依靠传动带与带轮间的摩擦力实现传动：后者是依靠带内侧凸点与带轮外像卜 一的齿槽相啮合实现传功。摩擦带传动是由主动轮、从动轮、紧套在两轮上的传功带及机架组成的，当原动机驱动主功轮转动时，由于带与带轮间摩擦力的作用，使从动轮一起转动，从而实现运动和动力的传递。8 . 2 什么是有效拉力？什么是初拉力？它们之间有何关系？答：当传动带静止时，带两边承受相等的拉力，此力称为初拉力片。当传动带传动时，带两边的拉力不

73、再相等。紧边拉力为 白 ，松边拉力为鸟。带两边的拉力之差称为带传动的有效拉力F。设环形带的总长度不变，可 推 出 片 =；（ 片 + 工）8 . 3 小带轮包角对带传动有何影响？为什么只给出小带轮包角 的公式？答：四 角增大说明了整个接触弧上的摩擦力的总和增加，从而提高传动能力。山于大带 轮 的 包 角 大 于 小 带 轮 的 包 角 ?，打滑首先发在小带轮，因此，只要考虑小带轮的包角4 值。8.4 带传动工作时，带截面上产生哪些应力？应力沿带全长是如何分布的？最大应力在何处？答：带传动时，带中的应力有三个：（ 1 ）由拉力产生的拉应力，带全长上分布的，紧边上为百、松边上为名 、4 心 。（

74、2 ）由离心力产生和离心拉应力。 ，作用于带的全长的。（ 3 ）带绕过带轮时发生弯曲，产生的弯曲后应力可，发生在带上包角所对的圆孤部分，“1 “2 。最大应力发生在带左紧边进入小带轮处。8.5 带传动的弹性滑动和打滑是怎样产生的？它们对传动有何影响？是否可以避免？答：弹性滑动和打滑是两个截然不同的概念。打滑是指过载引起的全面滑动，是可以避免的。而弹性滑动是由拉力差引起的，只要传递圆周力，就必然会发生弹性滑动，是一种不可避免的物理现象。8 . 6 一般来说，带传动的打滑多发生在大带轮上还是小带轮上，为什么？答：因 为 必 。 2,故打滑总是先发生在小轮上。因为小带轮的接触弧上产生的摩擦力小于大带

75、轮。8 . 7 带传动的设计准则是什么？答：在传递规定功率时不打滑，同时具有足够的疲劳强度和一定的使且寿命。8 . 8 在V带动设计过程中，为什么要校验带速5m /sv1200?答：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。另外单位时间内带绕过带轮的次数也增加，降低传动带的工作寿命。若带速太低，则当传递功率一定时， 使传递的圆周力增大， 带的根数增多。 因此设计时， 一定要校验带速5m/sv 1 2 0。a 3 9 0 . 1 5( 4 )传递的最大功率。根据4n = 1 0 0 m m , 4 = 1 4 5 0 r / m i n ,查表8 . 9 ,用内插法得P =

76、 1 . 3 1 k W o查 表8 . 1 8得 端= 1 . 0 2 7 5 x 1 0 - 3 ,传 动 比 六 巡=出 =2 . 8 ,查 表8 . 1 9得4 1 0 0&= 1 . 1 3 7 3。由式( 8 . 1 1 )得C 1 )% = 降 1- Ki 7= 1 . 0 2 7 5 x l 0 x l 4 5 0 | 1 - -I 1 . 1 3 7 3= 0 . 1 8 k W查 表8 . 4得KL=0.96,山图8 . 1 1得 储 =0 . 9 3 ,查 表8 . 2 1 ,得 分 =1 . 1。山 式（ 8 . 1 8 ）得z (Po + PQ)KaKL (Po+ P

77、0)KaKLr p 1 2 0 ( 7 ) 确定V 带根数。由 式 ( 8 . 1 8 ) 得z ( 丸+ P0) KaKL根据 d d i = 1 0 0 mm, i = 1 4 4 0 r/ mi n, 查表得 8 . 9 得 /,o= 1 . 3 1 k W o查 表 ( 8 . 1 8 ) 得 量 = 1 . 0 2 7 5 x 1 ( ) 7 。根据传动比i = 2 . 5 。查表8 . 1 9 得 a= 1 . 1 3 7 3 。由式 ( 8 . 1 1 ) 得 功 率 增 量P。 为(1 Po= r d1 . 0 2 7 5 x l0- 3x l4 4 0 f l1 I 1 .

78、1 3 7 3 J0 . 1 8 k W由表 8 . 4 查得 KL = 1 . 0 9 , 由图 8 . 1 1 得 Ka = 0 . 9 8 ,贝 iJzN4 . 4( 1 2 0 ( 7 )确定V带根数z。 根据& = 2 5 0训，4 = 1 4 7 0 0 1出 ， 查表8 . 1 0得尸0 = 6 . 8 7 5 1 _ =_ _= 5 9 2- ( / + 丹) 簿储 (6.875 + 0.44)X0.98X0.99 取z = 6根。( 8 )求初拉力片及带轮轴上的压力FQ。由表查得C型普通V带q= 0 . 3 k g / m,根据式( 8 . 1 9 )得单根V带的初拉力为2.

79、5、 2- - - - 1 + qvKa )2 s 、-1 + 0 . 3 x 1 9 . 2 32 = 2 8 2 . 2 9 7 +1 1 0 . 9 3 8 = 3 9 3 . 2 4 N0 . 9 8 J由 式( 8 . 2 0 )得作用在轴上的压力分为ZV5 0 0 x 4 26 x 1 9 . 2 3% = 2为z s i吟1 ,70 7。= 2 x 3 9 3 . 2 4 x 6 x s i n = 4 7 1 8 . 5 8 N2( 9 )设计结果。6 根 C 型 V 带，1 3 5 9 mm,FQ=47 1 8 . 5 8 N o8 . 1 8试设计某车床上电动机和床头箱间的

80、普通V带传动。已知电动机的功率P = 4 k W ,转速4 = 1 4 4 0 r/ mi n ,从动轴的转速？ = 6 8 0 r/ mi n ,两班制工作，根据机床结构，要求两带轮的中心距在9 5 0 mm左右。解 ：(1)确 定 计 算 功 率 凡 。 由 表8 . 1 2查 得 & = 1 . 2 ,由 式( 8 . 1 2 )得R = K A P = L 2 x 4 = 4 . 8 k W（ 2）选择普通V带型号。根据&=4.8kW, =1440i7min,由图8.12选用A型普通V带。（ 3）确定带轮基准直径乩1、如 。根据表8.6和 图8.12选取ddi=100mm。九, = n

81、x . ! =14-40-x l10 八0八 = 2_ l_ 2_mmn. 680按表8.3取标准值dF2l2mm,实际传动比i =逐=生 =2.1241 100n 1440从动轮实际转速 = = =679r/ mini 2.12（ 4）验算带速度兀人小 )x100x1440 _ _ .v = = -= 7.536m/s60x1000 60x1000带速在5 25m/s范围内。（ 5）确定的带的基准长度4和 实 际 中 心距原由式（ 8.15）得4 = 2 % + ( 4 + % ) +% 渭)= 2x950 + -(100 + 212) + 2 1 2-1 0 02、 ) 4x950= 19

82、00 + 489.84 + 3.30 = 2393.14mm由表&4选取基准长度4=2240mm,由 式( 8.16)得实际中心距a为a a0 +L .-Ln y e 2240-2393.14= 950+- = 873.43mm22(6 )校验小带轮包角? 。由 式( 8.17)得180 di # 义 57.3 = 180 - x 57.31a 873.43= 172.7 120( 7 )确定 V 带根数 z。根据 “di=100mm, Mi=1440r/min,查表 8.10 得 Po=L31kW。由表8.18查得储=1.0275x10-3,根据42.12,查表8.19得(=1.1373。由

83、式(8.11)得功率增 量 鸟 为(111= 1.0275xl0-3xl440fl-I 1.1373J= 0.18kW由表8 . 4 查得KL=1.06,山图8 . 1 1 查得K & = 0 . 9 8 。由 式 ( 8 . 1 8 ) 得z N一( 片+ P J K K4.8(1.31 + 0.18)x0.98x1.06取 z = 4 根。( 8 ) 求初拉力玲及带轮轴上的压力飞 。由表8 . 6 查得A型普通V带 q= 0 . 1 k g / m, 根据式 ( 8 . 1 9 ) 得500P ( 2 .5。-1 +qv,2ZVK.a J500x4.8f 2.5 八- 1 +0.1x7.3

84、 5 62 = 129.17N4x7.35610.98 )由式( 8 . 2 0 ) 可得作用在带轮轴上的压力% = 2为z si吟 =2 x 129.17 x 4 x sin = 1031.26N( 9 )设计结果。选用 4 根 A 型普通 V带，t /d) = 1 0 0 mm, t /d2 = 2 1 2 mm, o= 8 7 3 . 4 3 mm,Fg = 1 0 3 1 . 2 6 N第9章 链 传 动9 . 1链传动和带传动相比有哪些优缺点？答：链传动与带传动相比的优点是链传动能保证定传动比传动，张紧力小，对轴的压力小，可在高温、油污、潮湿等恶劣环境下工作。其缺点是工作平稳性差，工

85、作时有噪声。9. 2影响链传动速度不均匀性的主要参数是什么？为什么？答：影响链传动速度不均匀性的主要参数是链轮齿数力和链节距p 。因为链传动的运动情况和绕在多边形轮子上的带传动很相似，边长相当于链节距p,边数相当于链轮齿数z ,由于链速（ 即链销轴圆周速度的水平分速度v=耳助COS其速度随尸角而变化） 由小变大,又由大变小，而且每转过一链节要重复上述的变化一次，故链速作周期性的变化，而使链传动带来了速度的不均匀性，链节距愈大和链轮齿数愈少，链速不均匀性也愈增加，使链节作忽上忽下、忽快忽慢的变化，故使其瞬时传动比发生变化。9. 3 链节距p的大小对链传动的动载荷有何影响？答：链节距越大，链条各零

86、件的尺寸越大，由于链传动中链速有变化，若链节距越大，产生的动载荷也越大。9. 4 链传动的主要失效形式有哪儿种？答：链传动的主要失效形式有：（ 1 ）链板疲劳破坏；（ 2 ）滚子和套筒的冲击疲劳破坏；（ 3 ）钱条钱链磨损；（ 4 ）链条较链的胶合；（ 5 ）链条静力拉断。9. 5 链传动的设计准则是什么？答： 链传动传动的设计准则： 对于中高速（ v 0 . 6m/ s ） 链传动主要失效形式为疲劳破坏，设计计算时以功率曲线为依据，应使计算功率小于额定功率值；对于低速（ v 4 0 . 6m/ s ） 链传动，其主要失效形式为静力拉断，应进行静强度计算，校核静强度安全系数S 。9. 6 设计

87、链传动时，为减少速度不均匀性应从哪几方面考虑？如何合理选择参数？答：设计链传动时，为减少速度不均匀性应合理选择参数：小链轮齿数不宜过少，一般4 17 ,以减小速度波动的幅度。另外，链节距尽量选小，以减小链轮的直径，减少链接。9 .7 链传动的功率曲线是在什么条件下得到的？在实际使用中要进行哪些项目的修正？答：链传动的功率曲线的试验条件是：4=19 、i = 3, a = 4 0 ”、单排链、载荷平稳、采用推荐的润滑方式，寿命为1 5 0 0 0 h 、两轮端面共面。在实际使用中要对马、八排数进行修正。9 . 8 链传动的合理布置有咖些要求？答：链传动的布置应注意使两轴线应平行布置，两链轮的回转

88、平面应在同一平面内。 应使主动边在上，从动边在下，即紧边在上，松边在下。若松边在上会使链与轮齿相干涉。两轮中心的连线尽量在同水平面上。如倾斜布置，其与水平面的夹角应小于4 5 ；若垂直布置时，需加张紧轮，以免卜链轮啮合不良。9 . 9链传动为何在适当张紧？常用的张紧方法有哪些？答：链传动需要适当的张紧，因为链传动链条的重量比较大，由于自重会产生下垂，若垂度过大会引起啮合不良。常用的张紧方法有调整中心距， 或采用张紧轮的方法。张紧轮应设在松边。9. 10如何确定链传动的润滑方式？常用的润滑装置和润滑油有哪些？答：链传动的润滑方法有4种，应根据链速和链节距的大小据图9.11选择。具体的润滑装置如图

89、9.12所示，润滑油应加于松边。常用的润滑装置有油杯，油池用于浸油润滑；用甩油轮使油飞溅起来润滑；用油泵、油管、油嘴进行喷油润滑。常用的润滑油有L-AN32、L-AN46, L-AN68。9. 11试设计一链式输送机中的链传动。已知传递功率P = 20kW ,主动轮的转速 =230m in ,传动比为i = 2.5 ,电动机驱动，三班制，有中等冲击，按推荐方式润滑。解 ： 选 择 链 轮 齿 数zr按 表9 .9选 = 17/2= % =43 ；估计链速u = 0.6 3m/s(2 )确定链节数。初定中心距& = 4 0 p。L = 2x40/? J 7 + 43 夕仁一4p p-2- 39.

90、5x40.Lp =80 + 30 + 0.43 = 110.43取 4 = 1 1 0。（ 3）根据额定功率曲线确定链型号。由表9.4取K ,= l;由表9.5取Kz=0.887;山表9.6取4 =1.04;由表9.7取（ =1;由表9.8取 勺 ,= 1。*1x20K,KaK、Kp、0.887x0.96= 23.5kW查额定功率曲线图9 .9 ,选取链条号为24A,节距片38.1mm(4)验算链速z.pn, 17x38.1x230 ,v = L-1 = - m/s60x1000 60x1000v = 2.48m/s（ 5）计算实际中心距。 设计成可调整的中心距。 。= 区 =40P = 40

91、x38.1 = 1524mm（ 6）确定润滑方式。由图9. 11查得应选用油浴润滑。（ 7）计算对链轮轴的压力尸 。F = 1 .2 5 F = 1 .2 5 x1 0 0 0 PvL 2 5 x 竺 吆 型2 .4 8= 1 0 0 8 0 N( 8 ) 链接设计( 略) 。( 9 ) 设计张紧、润滑等装置( 略) 。9 . 12已知型号为1 6 A 的滚子链，主动轮齿数4= 2 3 , 转速勺 = 9 6 0 r /m i n , 传动比/ = 2 .8 , 中心距a = 800mm,油浴润滑，中等冲击，电动机为原动机，试求该链传动所能传递的功率。解：由已知4 = 9 6 0 r /m i

92、 n 、1 6 A，查表 9 . 8 ,得 兄= 3 5 k W , 链节距 p = 2 5 .4 m m 由已知中等冲击、电动机， 查表9 . 2 , 得 9 = 1 .3 。由 Z1 = 2 3 ,查表 9 . 5 , 得 （ =1 .2 3 。由单排，查表9 . 8 , 得 K pt=l。由 i = 2 . 8 , 查表 9 . 6 , 得 K. = 0 . 9 8 5 。由。=8 0 0 = 翳 =32P，查 9 . 7 , 得 ( = 0 . 9 6 4 。根 据 式 ( 9 . 5 ) , 可得出P4P o =1 . 2 3 x 1 x 0 . 9 8 5 x 0 . 9 6 4

93、“- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - x 3 51 . 3= 3 1 . 4 k W该链传动所能传递的功率为3 1 . 4 k W 。9 . 1 3 在链传动、齿轮传动和带传动组成的多级传动中，链传动宜布置在哪一级？为什么？答：链传动在多级传动中宜布置在低速级，即带传动 齿轮传动一链传动。因为链传动中速度不均匀， 若链速过高会使动载荷变大， 布置在低速级可减小链速的不均匀性带来的影响。9 . 1 4 链轮的极限转速为什么比带传动小？答：链轮的极限转速一般为1 5 m / s , 而带传动的极限速度一般最高为2 5 m / s , 这是由于链传动具

94、有多边形效应， 即链速的不均匀性。 链速过高产生的冲击振动大， 而带传动平稳,具有缓冲性。9 . 1 5 链传动与带传动的张紧目的有何区别？答： 带传动张紧是为了保持带传动中具有足够的预拉力，以产生足够的摩擦力。链传动张紧是为了改善轮齿和链的啮合情况，以利于传动。第 十 章 齿 轮 传 动1 0 . 1 渐开线性质有哪些？答：（ 1 ）发生线在基圆上滚过的长度等于基圆上被滚过的弧长，即NK = NA。（ 2 ）因为发生线在基圆上作纯滚动，所以它与基圆的切点N就是渐开线上K点的瞬时速度中心，发生线NK就是渐开线在K点的法线，同时它也是基圆在N点的切线。（ 3 ）切点N是渐开线上K点的曲率中心，N

95、K是渐开线上K点的曲率半径。离基圆越近，曲率半径越少。（ 4 ）渐开线的形状取决于基圆的大小。基圆越大，渐开线越平直。当基圆半径无穷大时，渐开线为直线。（ 5 ）基圆内无渐开线。1 0 . 2 何谓齿轮中的分度圆？何谓节圆？二者的直径是否一定相等或一定不相等？答：分度圆为人为定的个圆。该圆上的模数为标准值，并且该圆上的压力角也为标准值。节圆为啮合传动时，以两轮心为圆心，圆心至节点p的距离为半径所作的圆。标准齿轮采用标准安装时，节圆与分度圆是相重合的；而采用非标准安装，则节圆与分度圆是不重合的。对于变位齿轮传动，虽然齿轮的分度圆是不变的， 但与节圆是否重合， 应根据具体的传动情况所决定。1 0

96、. 3 在加工变位齿轮时， 是齿轮上的分度圆与齿条插刀上的节线相切作纯滚动， 还是齿轮上的节圆与齿条插刀上的分度线相切作纯滚动？答：是齿轮上的分度圆与齿条插刀上的节线相切。1 0 . 4 为了使安装中心距大于标准中心距，可用以下三种方法：（ 1 ）应用渐开线齿轮中心距的可分性。（ 2 ）用变位修正的直齿轮传动。（ 3 ）用标准斜齿轮传动。试比较这三种方法的优劣。答：（ 1 ）此方法简易可行，但平稳性降低，为有侧隙啮合，所以冲击、振动、噪声会加剧。（ 2 ）采用变位齿轮传动，因，。，所以应采用正传动。可使传动机构更加紧凑，提高抗弯强度和齿面接触强度，提高耐磨性，但互换性变差，齿顶变尖，重合度下降

97、也较多。（ 3 ）采用标准斜齿轮传动，结构紧凑，且进入啮合和脱离啮合是一个逐渐的过程，传动平稳，冲击、噪声小，而斜齿轮传动的重合度比直齿轮大，所以传动平稳性好。1 0 . 5 一渐开线齿轮的基圆半径“=60mm,求 （ 1 ）嗫=7 0mm时渐开线的展角“ ，压力角&K以及曲率半径夕K；（ 2 ）压力角a = 2 0 时的向径r、展角。及曲率半径夕。解：( 1 )因c osaK =% =毁 ，可得出。 长 =31，贝UrK 700K = tanaK- aK- 0.6-0.54 = 0.06 rad = 3.38因为曲率半径夕K即为发生线NK的长度，则/?K = rb t a n aK = 36

98、mm o( 2 ) . 60 =63.85c osa c os200 = tan 200 - 0.349 = 0.364 - 0.349 = 0.015rad=0.86夕= tan 20 = 60 tan 20 = 21.8mm10.6 一渐开线外啮合标准齿轮，z=26, w=3mm,求其齿廓曲线在分度圆及齿顶圆上的曲率半径及齿顶圆压力角。解：rd _m z26x32= 39mmrb =rcosa = 39 c os 20 = 36.65mmp=i tan20 = 36.65 tan 20 = 13.34mm, = %) ( z + 2%) = 3(26 + 2 x l)= 42m ma 2

99、2 2cosa =g 6 5 ,可得出 a - 29.24a 42 apa = rb tan aa = 36.65 tan 29.24 = 20.5110.7 一个标准渐开线直齿轮，当齿根圆和基圆重合时， 齿数为多少？若齿数大于上述值时，齿根圆和基圆哪个大？答：当齿根圆和基圆重合时，即m(z 2h* 2c *) = mz c os a( 负号用于内齿轮，正号用为外齿轮)可得出z=42。当z 4 2时，齿根圆比基圆大。10.8 对标准外啮合直齿圆柱齿轮传动，已知Z|=19, Z2=68, w=2mm, a - 20 ,计算小齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径、基圆直径、齿距以及齿厚和齿槽宽。解：d -

100、 mzx =2x19 = 38mm4 = m(z + 2/?*) = 2x(19 + 2x1) = 42mm4 =a(z 2% 一2c *) = 2x(19 2x1 2x0.25) = 33mmdb =dcosa = 38 x c os 20 = 35.7mmp = 7rm = 6.28mm5 = e= 3.14mm210.9 题10.8中的齿轮传动，计算其标准安装时的中心距、小齿轮的节圆半径及啮合角。若将中心距增大1mm,再计算小齿轮的节圆半径、节圆上的齿厚、齿槽宽及啮合角。解：( 1 )标准安装时，分度圆与节圆重合。a = 4+4=rx +r2 =% 2 )= 87mmr=t = 19mm

101、, a =20。(2 )当中心距 Q 增大 1mm, B |J = 87 4-1 = 88mm,a cos a 87 c os 20c os a =- =-a 88a = 21.7。y ，= -rb- =1-9- -c-o-s- 2-0-= 19.22mmc os a c os 21.7因PK = J ,则zd兀2xl9.22x-19= 6.36mmz因 SK = srvdr - 2。(inv 0.4结论：此种设计合适。1 0 . 1 4Q已知两齿轮中心距a = 1 55mm ,传 动 比 i = ,模 数 zn = 1 0 m m , 压力角7a = 2 0 , 试设计这对齿轮传动。Z| +

102、Z2 - - - m - a2解：1 . z2 8I = - - -=一I 4 7( 式中a为 1 55mm)联立上式，可得出Z =14*2 = 16Z+Z2 14 + 16a = - - -= m =- - - - - -x l O = 1 50 mm2 2。与 不 同 ，XgZ j + z2 h ； = 0 . 1 76 x2 h ： = 0 . 0 59Z -minz -min所示选取再= x2 = 0 . 2 78 o小齿轮：4 = mz = 1 0 x 1 4 = 1 4 0 mmS j = + 2 Xm t a na = + 2 x 0 . 2 78 x 1 0 x t a n 2

103、 0 0 = 1 7. 73mmd dx co s a 1 4 0 x cos 2 0 一 ，- - - - =- - - - - - - - - - - - =1 4 4 . 6 7mmcoscrcos2 4 . 58 a - a 155-150 y =-= -= 0.5“ m 10a = x2- y = 0.556-0.5 = 0.056% = ( a* + x -b )m = (1 + 0.278 - 0.056) x 10 = 12.22mm 门 =(h； + c * - x)m = 9.72mm九二21.94mm, 4d = 164.4 4 m m ,= 120.56mm大齿轮:d2

104、 = 160mm,邑= s2= 17.73mmd； = 165.63mm, 42 = 184.44mmdf? = 140.56mm10.15 一对直齿圆柱齿轮，传动比七= 3 ,Q = 20,m = 10mm ,安装中心距为300mm,试设计这对齿轮传动。，解：z12 =3 = , =3ra - t + =4。 / = 75mm= 一乙 =300-75 = 225mm( =外=mz% ,可得出 z, = 15,z2 = 45因4+Z222mm，又因=。，所以该采用零传动。7 Z玉 = 0.12Zmin取 X =0,2,% = 0.2，贝I7rmI =s2 = + 2xiintana = 17.

105、16mm小齿轮：Aal =( 力a* +x)m = 12mm/ /fl =仇* + c * - x)m - 10.5mm =22.5mm， 4 = 150mm,4 = 174mm4 = 129mm大齿轮：d2 - 450mmha2 = (4* + x)m = (1 - 02)x10 = 8 mm= ( %* +c * 一 x)m - (1 + 0.25 + 0.2)x10 = 14.5mmh - 2 2 .5 m m ,= 466mm4= 421mm10.16齿轮的失效形式有哪些？采取什么措施可减缓失效发生？答：齿轮的失效形式有五种：（ 1）轮齿折断。减缓措施：增大齿根的圆角半径，提高齿面加工

106、精度，增大轴及支承的刚度。（ 2）齿面点蚀。改进措施：提高齿面硬度，降低表面粗糙度，增大润滑油粘度。（ 3）齿面磨损。改进措施：采用闭式传动，降低齿面粗糙度，保持良好的润滑。（ 4）齿面胶合。改善措施：提高齿面硬度，降抵齿面粗糙度，选用抗胶合性能较好的齿轮副材料，采用抗胶合润滑油；减少模数、降低齿高。（ 5）塑性变形。改善措施：提高齿面硬度，采用粘度高的润滑油。10.17 齿轮强度设计准则是如何确定的？答：齿轮强度设计准则的确定是根据齿轮传动的工作方式，齿轮的材料、硬度、失效形式来定的。对闭式传动中的软齿面齿轮（ HBS4350 ）主要失效形式为点蚀，应按接触强度确定主要参数，按弯曲强度校核齿

107、根弯曲强度。若为硬齿面（ HBS350 ）主要失效形式为断齿， 应按弯曲强度确定主要参数， 然后按接触强度校核齿面接触强度。对于升式传动，因为主要失效形式是磨损和断齿， 按弯曲强度进行设计。不必按接触强度校核，固开式传动不会发生点蚀。10.18 对齿轮材料的基本要求是什么？常用齿轮材料有哪些？如何保证对齿轮材料的基本要求？答：对齿轮材料的基本要求有：齿面应有较高的硬度和耐磨性；齿芯应有足够的强度和韧性；齿根有良好的弯曲强度和抗冲击能力；应有良好的加工工艺及热处理性能。常用齿轮材料有锻钢，分软齿面和硬齿面。载荷不大、精度要求不高时用软齿面，可用中碳钢、中碳合金钢进行调质或正火处理，并使HBS|-

108、HBS2 = （ 3050） HBS,使两齿轮等强度。若高速、重载时可用硬齿面，用中碳钢或中碳合金钢表面淬火，或用低碳钢或低碳合金钢渗碳淬火，可使齿面硬，而齿芯韧。尺寸较大的材料常用铸钢式铸铁，并进行正火处理以细化晶粒。10.19 齿面接触疲劳强度与哪些参数有关？若接触强度不够时， 采取什么措施提高接触强度？答：齿面接触疲劳强度与4 ,6 （ 或 a ） 有关，即与加XZ有关。 若接触强度不够时,可适当增加b 或 耳 ，但 6 不宜过大，6 过大会造成载荷集中。加在满足弯曲强度的情况下也不宜过大，可适当增大齿数z z2, 以增大4 、从材料上考虑可增加齿面硬度。10.20 齿根弯曲疲劳强度与哪

109、些参数有关？若弯曲强度不够时，可采取什么措施提高弯曲强度？答；齿根弯曲疲劳强度与模数有关，若弯曲强度不够时，可采取增大模数题高弯曲强度。从材料考虑，降低材料的许用弯曲应力。10.21 齿形系数z 与什么参数有关？答：齿形系数与系数z 有关。z 小 ;大。10.22 设计直齿圆柱齿轮传动时， 其许用接触应力如何确定？设计中如何选择合适的许用接触应力值代公式计算？答：设计直齿圆柱齿轮传动时，许用接触应力 巧由公式则迎计算。OH M为接触疲劳极限，ZN T为寿命系数，分别查图得出。SH为安全系数。设计中应将两齿轮中较小的 %值代入公式计算。10.23 软齿轮为何应使小齿轮的硬比大齿轮高（ 3050）

110、 H B S?硬齿面齿轮是否也需要有硬度差？答：因为软齿面齿轮啮合传动时，小齿轮受应力循环次数多，z 值小，为了使两齿轮等强度，应使小齿轮比大齿轮硬（ 30-50） H B S ,硬齿面齿轮不需要有硬度差。10.24 为何要使小齿轮比配对大齿轮宽（ 510） mm?答： 为了保证齿轮传动的接触宽度， 以防由于制造、 安装的误差造成接触宽度不够,因宽度和强度有关。由于小齿轮直径小，增加齿宽（ 5 10） mm较为适宜，保证接触宽度 b。10.25 按弯曲强度设计齿轮时， 若齿轮经常正、 反转， 应如何确定其许用弯曲应力？答：若按弯曲强度设计齿轮时，若齿轮经常正、反转，则齿根所受弯曲应力为对称循环

111、，应使许用弯曲应力减小20% 30% o10. 26 如有一开式传动，该传动经常正、反转，设计时应注意哪些问题？答：对开式传动的齿轮，按弯曲强度设计出模数时，由于经常正、反转，应将弯曲疲劳极限减小20% 30% 。对计算出的模数再增大10% l 5% o10. 27 斜齿轮的强度计算和直齿轮的强度计算有何区别？答： 斜齿轮的强度计算中其受力分析是按轮齿法面进行的， 计算的模数是法面模数见, 。齿形系数和应力修正系数八是按斜齿轮的当量齿数z、, 查得的。再有，强度校核公式中的系数小于直齿轮公式中的系数，计算出的。口、外 小于直齿轮，说明斜齿轮的强度比直齿轮高。10. 28 斜齿轮的当量齿轮是如何

112、作出的？其当量齿数在强度计算中有何用处？答：斜齿轮的当量系数ZV=Z/COS3 ,与夕值的大小有关。在强度计算中确定齿形系数与应力校正系数八 时按当量齿数z, 查。10. 29 圆锥齿轮的背锥是如何作出的？答： 圆锥齿轮的背锥的形成， 过圆锥齿轮的大端的分度圆锥作切线与圆锥齿轮的轴线相交，以轴线为轴，以切线为母线绕轴线转一圈，形成的圆锥为背锥。背锥与球面相切于圆锥齿轮大端的分度圆锥上，并与分度圆锥直角相接。10. 30 斜齿轮和圆锥齿轮的轴向分力是如何确定的？答：（ 1）斜齿轮轴向分力的确定，是与旋向转向相关的，可用主动轮左右旋定则确定。即由主动齿轮视旋向，左旋用左手，右旋用右手，四指指向表示

113、主动轮的转向，大拇指指向为轴向力方向，从动轮轴向力方向与主动轮的相反。（ 2）圆锥齿轮不论主动、从动轴向力均指向大端。10. 31 在材质相同、齿宽8 相同的情况下，齿面接触强度的大小取决于什么？答： 在材质相同、 齿宽6 相同的情况下， 齿面接触强度的大小取决于分度圆直径&的大小，即4 大表明接触强度高；或用中心距。表示，。大，则接触强度大，即 和 ? 、Z 的乘积有关（ 应在同一载荷下） 。10. 32 齿轮传动有哪些润滑方式？如何选择润滑方式？答：齿轮传动的润滑方式有人工定期润滑、浸油润滑和喷油润滑。对于开式齿轮传动，由于速度较低， 般采用人工定期润滑。对于闭式齿轮传动，一般根楣圆周速度

114、选择润滑方式。当齿轮的圆周速度v12m/s时，通常将大齿轮浸入油池中进行润滑。当齿轮的圆周速度n12m/s时，不宜采用浸油润滑， 可采用喷油润滑， 用油泵将具有一定压力的油经喷油嘴喷到啮合的齿面上。10.33 进行齿轮结构设计时，齿轮轴适用于什么情况？答：设计小齿轮的结构时; 当小齿轮的齿根圆至键槽底部的尺寸小于( 2-2.5) mn时，应制成齿轮轴，以增加齿轮和轴的强度。对于小圆锥齿轮，当齿根圆至键槽底部的尺寸小于( 1 . 6 - 2 )时，应制成锥齿轮轴。10.34 一 闭 式 直 齿 圆 柱 齿 轮 传 动 ， 已 知 ： 传 递 功 率P = 4 .5 k W ,转速4 = 960

115、;/min ,模数/ = 3mm , 齿数 z1= 25, z2 = 75 , 齿宽=75 mm也 =70mm。小齿轮材料为45钢调质，大齿轮材料为ZG310 570正火。载荷平稳，电动机驱动，单向转动，预期使用寿命10年 ( 按1年300天，每天两班制工作考虑) 。试问这对齿轮传动能否满足强度要求而安全工作。答：山题意知齿轮传动的材料、参数、齿宽等，此题属校核性问题，因是软齿面，故应以接触强度为主进行校核强度。(1)接触强度校核。小齿轮材料为4 5钢调质，齿面硬度为230HBS,大齿轮为ZG310570,齿面硬度取为180HBS。由图10.24查得:* =570MPa* = 4 7 0 M

116、P a应力循环次数 M =60/7/Lh =60x960x1x(10x300x16)M =2.77xl()9乂 = =9.2x108查图 10.27 得 ZNT =0.88 ,ZNT2 =0.92查 表10.10取 品=1.1= o 血4 . = 570x0.88 =456MPaL HJ1 SH 1.1aHl =。皿2 ZNT2 = 47X0.92 = 393MPaSH I ” =668 畸4.。 “ 计算转矩7；p 4 s7； =9.55xl06 = 9.55xl06x= 4.48xlO4Nmmn 960取载荷系数K=1.2,齿宽b=70mm。小齿轮分度圆直径4 - mzy = 3 x 25

117、 = 75mm“ /1.2X4 .48X104(3 + 1) 宣 % = 668J- - = 285MPa 393MPa V 7 0X752X3 c r“， 满足接触强度的要求。（ 2）弯曲强度校核。 , = 人SF由图10. 2 5 查得:产 2 2 0M P a , c rFl i m 2 = 160M P a查图 10. 2 6 得 A” 1， 5 T 2 = 1查表 10. 10, 得SF = 1. 4 。El2 2 0x 11. 4= 15 7M P a160x 11. 4= 114 M P a查 表 10. 13 , 得齿形系数。 =2.6 5,=L59 。查 表 10. 14 得

118、应力修正系数% = 2 . 62 , % = 1. 76。2 x l . 2 x 4 . 4 8x l 04 ”c rF1 =- - - - - - - -； - - - - - - - x 2 . 65 x 2 . 2 6 = 4 I M P aF1 70X32X25% 2 辽= 4 1第 呷2 . 65 x 2 . 2 6所以叫 / ， / 2 ， 2 ，弯曲强度足够。10. 3 5 已 知 某 机 器 的 一 对 直 齿 圆 柱 齿 轮 传 动 ，其 中 心 距 a = 2 0 0 m m ,传动比z = 3 , z , = 2 4 , = 14 4 0b = 100m m , 4 =9

119、 5mm。小齿轮材料为4 5 钢调质，大齿轮为 4 5 钢正火。载荷有中等冲击，电动机驱动，单向转动，使用寿命为8 年，单班制工作。试确定这对齿轮所能传递的最大功率。答：此齿轮传动为软齿面，其承载能力由齿面接触强度决定，故按接触强度设计。(1)确定许用接触应力。小 齿 轮4 5钢调质：H B S , = 2 3 0 ：大 齿 轮4 5钢正火:H B S , = 2 00。% , m i = 5 80M P a ;= 5 5 0M P aN = 60x 14 4 0x (8x 8 x 3 00)x 1 = 1. 66 x l O9=L 66X10： = 5 33X1082 i 3EJ = 3!

120、* 1 ； ZN T I = 0. 89, Z m = 0- 93 , SH = 1. 03 Hri 5 80x 0. 89 C1，A / 1_E J=- rz =516MPa550xQ.93= 5 1 1 M p aL H 2 J 1. 0(2 )承载能力计算。可推导出根据 BH 2 668了 姐l K x 6682 (“ + 1)取 K = L 5z2 = i Z = 3 x 2 5 = 752 a 2 x 2 00 .m =- - - - -=- - - - - - - = 4 m mz +z2 2 5 + 754 = mzx =4x25 = 100mmT 76.43 xKTXu + l

121、)-!-mm九4确定有关参数与系数如下: 齿 数z及 齿 宽 系 数 取 小 齿 轮 齿 数4 = 2 5 ,大齿轮齿数Z2=88。实际传动比i =三 =羽 = 3.52Z 1 25i-i 3 5-3 52i = = -0.57% 2.5%i 3.5合适，齿数比“ = =3.52由表10. 20选取 =1。转矩p 4T、= 9. 5 5 x l 06 = 9. 5 5X106X- - - - = 2 . 64 x l O4N - mm4 14 5 0载荷系数K。查 表10. 11取载荷系数K = 1. 2许用接触应力 c rH o 7 6 .43 x3KT ( + 1) _ /1.2X2.6

122、4X104X( 3.5 2 + 1)最出厂V 1x 3.5 2x 444?= 45 .139m m计算模数m = =竺 些 =1.81m mZ 1 25取标准模数m = 2 m m( 3)校核齿根弯曲疲劳强度。n K Tb m z )确定有关参数和系数:分度圆直径。4mz =2x25 = 50mmmz2 = 2x25 = 176mm齿宽。b =匕 & = 1x50 = 50mm取a = 50mm, = 55mm。齿形系数和应力修正系数。查得年 =2.62,八1 二1.59,%2 =2.2,%21.78。许用弯曲应力 % . 。查得 “mi = 2 2 0 N /m m 2 ,b F iim 2

123、 =200N/mm2； L = 1 ,% T 2 = LSF = 1 4。计算两轮的许用弯曲应力= 22 x 11.4= 157 N/mm2 哪 2 =SF1.4= 143 N/mm2S-/ 1淅2及T2 _ 20 X 1计算两轮的弯曲应力* = 2K于TX v %v = 2xl5.20xx222.6x42x5 l04 x2.6。2xl.59 = 53Nxt/m m 2/ i ,外%版%T = 5”3 x示2.2双x1.7向8 = 50N/, mn,r r际2故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够。( 4)计算传动中心距a。m 2a = (zi + Z 2) = 3( 25 + 88) = 113m m(

124、 5 )计算齿轮的圆周速度。_ 3.14x 5 0x 145 0V- 6 0x 1000 -_ 6 0x 1000= 3.8m /s选8级精度适合。( 6 )计算齿轮的儿何尺寸并绘制齿轮零件图( 0 1各) 。10.38 已知一对斜齿圆柱齿轮传动, % = 2m m , Z 1 = 23/2 = 92, /7 = 12, % = 20。 试计算其中心距应为多少？如果除尸角外各参数均不变，现需将中心距圆整为以0或5结尾的整数，则应如何改变尸角的大小？其中心距。为多少？ 为多少？解:mn ( z , + 2, ) _ 2( 23 + 92)2 c o s P 2 c o s 1 2 = 1 17

125、.5 m m若将a圆整为115 m m ,则叫 仁 + 2) = 2( 23 + 92) = 0。2 a 2x 115不合适。若将。圆整为120m m，则 2( 23 + 92) M A。 以,p = a r c c o s -= 16 .6 = 16 362x 12010.39 如 题10.39图所示为二级斜圆柱齿轮减速器。(1 )已知主动轮1的螺旋角及转向， 为了使装有齿轮2和齿轮3的中间轴的轴向力较小,试确定齿轮2、3、4的轮齿螺旋角旋向和各齿轮产生的轴向力方向。( 2) 已知丸2 = 3m m , Z 2 = 5 1,四= 15 , 43 = 4m m , Z 3 = 26 ,试求用

126、为多少时，才能使中间轴上两齿轮产生的轴向力互相抵消？题 10.39图题 10.39答案图答：（ 1）确定各轮旋向，轴向力方向。由4 及 旋 向 （ 左旋）确 定 向 上 ；2 轮必为右旋，%与 4 相反，心 与 相反；为使中间轴轴向力较小，及 应 向 上 ，与 2相反。根据工3向上与转向判定齿轮3数为右旋；齿轮4 必为左旋，工4与工3相反，即向下。具体参见题10. 39答案图。（ 2）招2 = - 工3时互相抵消。F1 22ta nAt anA月3 = / ta n/?2= t a n / ?34t an A= ta n/73d2 d3因 3 轮和2 轮在同一轴上，则7 ； =4 。t an

127、A =t an = t an A c o s Ad2 c o s 尸 3 mn2 - z2s i n 夕 3 _ s i n J32 mn3 - z3 c o s P2c o s B3 c o s B? /wn2z2 c o s 夕 3s i n 四 =s i n j32Wn2,Z2.八 4x 26s i n B, = - - - - -s m l 53 3x 5 1A = 10.1327 = 1 0 7 5 8 ”当A 为107 5 8时，才能使中间轴上两齿轮产生的轴向力互相抵消。10.40已知一对标准直齿圆锥齿轮传动，齿数4 = 22/2 =66,大端模数加= 5 m m ,分度圆压力角a

128、 = 2( r ,轴交角2 = 90。试求两个圆锥齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、分度圆锥角、齿顶圆锥角、齿根圆锥角、锥距及当量齿数。解：( 1) dx = m zl = 5 x 2 2 = 1 10m m( 2) d2 = mz2 = 5 x 6 6 = 3 3 0 m m( 3) z = = tan= = 3% 2 2282 - a r c t a n 3 = 71.565=90-71.565 = 18.435( 4)= 4 +2a CO s g = 110 + 10x 0.95 = 119.5m m( 5)a z = 4/ + 2 a c o s & =330 + 10x 0.

129、316 = 333.16m mL( 6)= 4 - 2 4 c o s 6 = 110-10x 1.2x 0.95 = 98.6m m(7) dn =d2- 2/?fc os62 = 330-10x1.2x0.316 = 326.208mm(8) R = 7Z12+Z22 = |V 2 22 + 662 = 173.925mm（ 9）当量齿数z 、 ,。22c os 18.4350= 23.19*23z , = = - - -= 208.7 209 c os c os 71.565（ 10）齿顶圆锥角g （ 按等顶隙收缩齿计算） 。L 5x12狐=百 + % = 券 + arc tan 在=1

130、8.435 + arc tan 彳 方 =18.435+1.975 = 20.4 V+ % = & + &2 ； 0 2 = 4 J。 hf i 5x1.2= 0, + arc tan = 71.565 + arc tan-2R174= 71.565+1.975 =73.54( 11) 齿根圆锥角心。务= R % =18.435 1.975 = 16.462=& 一 / =71.565 -1.975 = 69.59( 12) 齿根角。鱼= % = arc tan = 1.975第 11章 蜗 杆 传 动11.1 蜗杆传动的特点及使用条件是什么？答：蜗杆传动的特点是：结构紧凑，传动比大。一般在传

131、递动力时， = 10 8 0 ；分度传动时只传递运动， 可 达 1 000；传动平稳，无噪声；传动效率低；蜗轮一般用青铜制造，造价高；蜗杆传动可实现自锁。使用条件：蜗杆传动用于空间交错（ 90） 轴的传动。用于传动比大，要求结构紧凑的传动，传递功率一般小于50kW 。1 1 .2 蜗杆传动的传动比如何计算？能否用分度圆直径之比表示传动比？为什么？答 :蜗杆传动的传动比可用齿数的反比来计算，即i = 4 / 2 = Z 2 % ；不能用分度圆直径之比表示传动比，因为蜗杆的分度圆直径4 = m q手。1 1 .3 与齿轮传动相比较，蜗杆传动的失效形式有何特点？为什么？答：蜗杆传动的失效形式与齿轮传

132、动类似，有点蚀、弯曲折断、磨损及胶合。但蜗杆传动中蜗轮轮齿的胶合、 磨损要比齿轮传动严重得多。 这是因为蜗杆传动啮合齿血间的相对滑动速度大，发热严重，润滑油易变稀。当散热不良时，闭式传动易发生胶合。在开式传动及润滑油不清洁的闭式传动中，轮齿磨损较快。1 1 .4 何谓蜗杆传动的中间平面？中间平面上的参数在蜗杆传动中有何重要意义？答： 蜗杆传动的中间平面是通过蜗杆轴线且垂直于蜗轮轴线的平面。 中间平面上的参数是标准值，蜗杆传动的几何尺寸计算是在中间平面计算的。在设计、制造中，皆以中间平面上的参数和尺寸为基准。1 1 .5 试述蜗杆直径系数的意义，为何要引入蜗杆直径系数4 ？答：蜗杆直径系数的意义

133、是：蜗杆的分度圆直径与模数的比值，即q = 4 /能。引入蜗杆直径系数是为了减少滚刀的数量并有利于标准化。对每个模数的蜗杆分度圆直径作了限制，规定了 1 4 个标准值，则蜗杆直径系数也就对应地有1 4 个标准值。1 1 .6 何谓蜗杆传动的相对滑动速度？它对蜗杆传动有何影响？答 :蜗杆传动的相对滑动速度是由于轴交角2 = 9 0 ,蜗杆与蜗轮啮合传动时，在轮齿节点处,蜗杆的圆周速度w 和蜗轮的圆周速度v2也成90夹角， 所以蜗杆与蜗轮啮合传动时,齿 廓 间 沿 蜗 杆 齿 面 螺 旋 线 方 向 有 较 大 的 相 对 滑 动 速 度 R ,其 大 小 为vs = + v22 = 匕/ c o

134、sX 。相对滑动速度对蜗杆传动有较大的不利影响， 滑动速度的大小对齿面的润滑情况、 齿面失效形式、发热以及传动效率都有很大影响。相对滑动速度较大，温升高，润滑油变稀、油膜不易形成，散热不好时极易发生胶合失效形式。在开式传动中，磨损较严重，使蜗杆传动的寿命较短。1 1 . 7 蜗杆的头数4及升角2对啮合效率各有何影响？答：蜗杆传动的啮合效率为7= 空一；由此式可知，当蜗杆的升角2越大，蜗ta n（ 2 + pv）杆传动的效率越高。ta n 4 =幺 。当夕一定时，4越大，2越大，效率越高。q1 1 . 8蜗杆传动的效率为何比齿轮传动的效率低得多？答： 蜗杆传动的效率比齿轮传动的效率低得多， 是由

135、于蜗杆传动中啮合处的相对滑动速度较大，摩擦大，发热量大，啮合效率低。1 1 . 9 为什么对蜗杆传动要进行热平衡计算？当热平衡不满足要求时，可采取什么措施？答：由于蜗杆传动中蜗轮齿和蜗杆齿面间有较大的相对滑动速度，所以发热量大，传动效率低。如果蜗杆传动的散热条件差，使工作温度过高，润滑油粘度降低，油膜破坏，引起润滑失效，导致齿面胶合，并加剧磨损。所以，对连续工作的闭式蜗杆传动进行热平衡计算是为了使产生的热量及时散出去，不发生胶合失效。当热平衡不满足要求时，应采用不列措施，以增加传动的散热能力：（ 1 ）在箱体处增加散热片，以增大散热面积；（ 2 ） 在蜗杆轴伸上装风扇，以提高散热系数；（ 3

136、）在油池中在装蛇形冷却水管，以降低油温；（ 4 ）大功率的蜗杆减速器，可采用压力喷油润滑。1 1 . 10蜗杆传动的设计准则是什么？答：蜗杆传动的主要失效形式是胶合、磨损，但目前尚缺乏可靠的计算方法。因此，对闭式蜗杆传动，一般按蜗轮齿面接触疲劳强度来设计，并校核齿根弯曲疲劳强度；对于开式蜗杆传动，通常只需按弯曲疲劳强度进行设计。以上的强度计算为条件性计算。止 匕 外 ，对连续工作的闭式蜗杆传动还必须作热平衡计算，以保证油温不超过许用值。1 1 . 1 1 常用的蜗轮、蜗杆的材料组合有哪些？设计时如何选择材料？答：常用的蜗轮、蜗杆的材料组合应具有好的减摩性、耐磨性和抗胶合性能。蜗杆常用碳铜或合金

137、钢制成， 对高速重载的蜗杆应进行淬硬并磨削， 一般蜗杆可采用调质钢。蜗轮多数用青铜制造，视滑动速度大小选不同含锡量的铜合金。当匕5 m / s 时选用锡青铜，当匕 5 m / s 时选用铝铁青铜（ 蜗杆必须淬硬） ，当匕 2 m / s 时蜗轮可用灰铸铁制作。1 1 . 12试分析如题1 1 . 1 2 图所示的蜗杆传动中，蜗杆、蜗轮的转动方向及所受各分力的方向。题 1 1 . 1 2答：蜗杆、蜗轮的转动方向及所受各分力的方向如题1 1 . 1 2答案图所示。题1 1 . 1 2答案图1 1 . 13设计运输机的闭式蜗杆传动。已知电动机功率P = 3 k w ,转速 = 9 6 0 r / m

138、 i n ,蜗杆传动比i = 2 1 ,工作载荷平稳，单向连续运转，每天工作8 h,要求使用寿命为5年。答： 选择材料。 蜗杆选用4 5钢调质， 硬度V 3 5 0 H B。 蜗轮选用铝铁青铜：Z CuA1 1 0 F e 3。( 2 )确定蜗轮传递的转矩心。估计效率V = 0 . 7 8 ,3T = 7 ； z n = 9 . 5 5 xl 06x x 2 1 x0 . 7 8 = 4 . 9 xl O5N - m m2 , 9 6 0( 3 )选择蜗杆头数和蜗轮齿数。选蜗杆头数4=2,蜗轮齿数Z 2 = % = 2 1 x2 = 4 2。( 4 )确定许用应力。查 表1 1 . 7 ,估计

139、匕= 3 m / s , c rH = 1 8 0 MP a ,查 表1 1 . 8 , c rF = 1 1 2 MP a。( 5 )确 定 模 数 和 蜗 杆 分 度 圆 直 径 。 取 载 荷 系 数K = L 1 ,则KTU-8 J = 1 . 1 x4 . 9 x1 0 51筮0 - 1 = 2 1 7 3 m m32T ( 4 2 x1 8 0 )查表 1 1 . 2 得掰= 2 5 0 0 m m3,山此得 z w = 6 . 3 , q = 1 0。蜗杆分度圆直径：4 = 加 ,= 6 3 x1 0 = 6 3 m m蜗轮分度圆直径：d2 =mz2 = 6 . 3 x4 2 =

140、 2 6 4 . 6 m m. (q- z Am ( 1 0 + 4 2 ) x6 . 3中心距：a = - -= - - - - - - L- - - - =1 6 3 . 8 m m2 2( 6 )计算蜗杆螺旋线升角入。2 22 = a r c t a n = a r c t a n一 = 1 1 . 3 Tq 1 0( 7 )按齿根弯曲强度校核。计算齿根弯曲应力OF。.53KT2 c o s 2升2d 0 2 m查表 1 1 . 5 , YV2 = 2 . 3 o F1.53xl.lx4.9xl05 c osl 1.3163x264.6x6.3x 2.3 = 17.73 4卬故弯曲疲劳强

141、度合格。（ 8）验算传动效率77。7rdin】 x63x960 一 一 ,v. = - = -= 3.17m/s60x1000 60x1000% = = I， . = 3.23m/ sc os2 c osl 1.31查表 11. 9 得 =0.041, A=231 = 2.52,则效率 7 7 为口 = （ 0.95 0.97） - = 0.77 0.79， tan（ l 1.31+ 2.52）与原估计77=0. 78相近。（ 9）热平衡计算。箱体散热面积N = 0.33a1001.75I n?0.33163.81001.75= 0.783m2取室温/ 。 = 20 C ,散热系数Ks = 1

142、 5 W /（ n? C） ,则1000(1- )8K A+ 01000(1-0.78)X3 + 2 0 17x0.783= 49.6 C + 20 C = 69.6 C70 C结论：合格。（ 10）选择精度等级。兀1x264.6x960 八,v ,= 二 一 =- - - - - - - - - - - - - -= 0.63m/s-60x1000 60x1000x21因vvl.5m /s,可选用9级精度。（ 11）绘制蜗杆、蜗轮零件工作图（ 略） 。11. 1 4设计起重设备用闭式蜗杆传动。蜗杆轴的输入功率片= 7.5kW ,蜗杆转速ny = 9 60r/m in ,蜗轮转速%= 48r/

143、m in ,间歇工作，每日工作4h,预定寿命10年。答：( 1) 选择蜗杆、蜗轮材料。蜗 杆 选 4 5 钢调质，硬 度 45HRC：蜗轮选锡青铜Z.Cu. Snl O P l 砂型； KT2= 1.2x 1.12x 10620x 155二32222m m查表 11. 2 ,按/% 24= 35840m m 3 计算，取衣= 16, g = 8.75 ,则4 =收=16x 8.75 = 140m md、= mz . = 16x 20 = 320m m= ( 7 + z2 ) /77/2 = ( 8.75 + 20) x 16/2 = 230m m( 6) 计算蜗杆螺旋线升角; l 。z1A =

144、 a rcta n = a rcta n- - - - = 6.5q 8.75(7 )验算齿根弯曲强度。查 表11. 5得1;2 = 2 .7 6 ,则1.53A： 7； c os2 y4 d2 m1.53x1.2x1.12X106XCOS6.5 -x 2.76140x320x16= 2.85x2.76 = 7.9MPaTF弯曲强度合格。(8 )验算传动效率。兀 d、 % ,x 140x960 - /v. =- =-= 7m/s1 60x1000 60x10007vs = =-= 7.05m/sc os2 c os6.5查表 11. 9 得 C#P/ 2 =(107-118) V4/480mm

145、=21.7 23.9mm考虑到键槽会削弱轴的强度取用30mm。(3 )拟出轴的结构。根据轴在危险截面的直径，并考虑已给定的齿轮宽度，以及轴的结构、工艺等有关因素，拟出轴的结构图如题14.10答案图a所示。图中安装滚动轴承的直径定为25mm；采用深沟球轴承型号为6 2 0 5 ,宽度8=15m m ,安装高度为3mm。此外，两轮间距离取为10m m ,并根据减速箱体的结构，定出两轮到滚动轴承边缘的距离为15mm。( 4 )按弯扭合成强度，校核轴径。 画出轴的受力图如题14. 10答案图b所示。轴的转速2 = n /zjz - ( 960x20)/40 = 480r/min大齿轮2的直径4 = 2

146、 2 = 4 x4 0 = 160mm小齿轮3的直径4 = mz3 = 4 x 20 = 80mm轴的转矩 T = 9.55 x 1()6 x 4/480 = 79583.3N - mm大齿轮 2 的圆周力年= 2T /4 = ( 2x79583.3)/160 = 994.8N径向力 2 =月2 tana = 994.8tan20 = 362N小齿轮3的圆周力a3 = 27/% = 1989.6N径向力43 = 4 3 tan 20 = 724.1N题14. 10答案图 作水平面内的弯矩图，如 题14.10答案图c所示。支点反力为：耳 IA = (月 2( ，2 + 4 ) +月 3,3) =

147、 994.8x(62.5 +52.5) +1989.6x52.5/160 = 1367.85N/=(9(4+， 2 ) ) = ( 9 9 4 . 8 x 4 5 + 1 9 8 9 . 6 x 1 0 7 . 5 ) / 1 6 0 = 1 6 1 6 . 5 5 N ( 其 中 / 0 5 0 m m ,/ 2 = 6 2 . 5 m m , /3= 5 2 . 5 m m )I - I 截面处弯矩为：= 耳状/ | = 1 3 6 7 . 8 5 x 4 5 = 6 1 5 5 3 . 3 N - m mH - n 截面处弯矩为：A /H I I = 1 6 1 6 . 5 5 x 5

148、2 . 5 = 8 4 8 6 8 . 9 N - m m 作垂直面的弯矩图：如 题1 4 . 1 0答案图d所示。支点反力为：% = 七 ( /2 + / 3 ) 43/ 3 =(362X115 724.1X52.5) / 160 = 22.6N= 4 2 4一耳3 ( 4 + /2) / / = ( 3 6 2 x 4 5 - 7 2 4 . 1 x 1 0 7 . 5 ) / 1 6 0 = - 3 8 4 . 7 NI T 截面弯矩为：A /V 1 = FVAIA - 2 2 . 6 x 4 5 = 1 0 1 7 N - m mI I - I I 截面弯矩为：=死B， 3 = 3 8

149、 4 . 7 x 5 2 . 5 = 2 0 1 9 6 . 8 N - m m 作合成弯矩图M =如 题1 4 . 1 0图e所示。M = = 6 1 5 6 1 . 7 N - mmM i =8 7 2 3 9 N - mm 作转矩图如题1 4 . 1 0答案图f所示。7 = 9 . 5 5 x 1 0 6 鸟/ % = 7 9 5 8 3 . 3 N - m m 求当量弯矩。取。= 0 . 6。I - I截 面 此 二弧+画丫=, 6 1 5 6 1 . 7 2 + ( 0 . 6 x 7 9 5 8 3 . 3 ) 2 = 7 7 9 0 9 . 6 N - mmI I - I I 截

150、面Wn =个M ；+ (a T )2= . 7 2 3 9 2 + ( 0. 6 x 7 9 58 3 . 3 ) 2 = 9 9 4 52 N - mm 确定危险截面及校核强度。因 为 桃 & 相 .，且轴上还有键槽，故H - I I可能为危险截面，故对截面I I TI进行校核；I I I - I H、V- I V截面直径为2 5m m ,虽然较小且有应力集中，但因其不受扭矩作用且弯矩不大，故不对其校核。I 1- I I截面ael l = % / w = 9 9 4 52 / ( 0. 1x J3) = 9 9 4 52 / ( 0. 1x 3 03) M P a = 3 6 . 8 M P

151、 a查表得b Tb = 5 5 M P a ,满足的条件，故设计的轴有足够的强度，并有一定裕量。14 . 1 1 设计一齿轮与轴和键连接。已知轴的直径4 = 9 0m m , 轮毂宽8 = 11 0 m m , 轴传递的扭矩T = 1 8 0 0 N - m , 载荷平稳，轴、键的材料均为钢，齿轮材料为锻钢。答：由题意可知齿轮与轴的键连接，要求有一定的定心，故选择普通平键，圆 头 ( A型) 。 由表4 . 5查得， 当 以9 0 m m 时， 键的剖面尺寸4 2 5m m , = 14 m m 。 由轮毂宽5= 110m m ,选键长L = 100m m 。因载荷平稳且轴、键的材料为钢，齿轮

152、材料为锻钢，所以由表14 . 6 查得许用挤压应力。 八 =12 5 1 5 0 M P a , 键的工作长度为/ = A - Z= 100- 2 5= 7 5m m 键连接工作面上的挤压应力,即册 =4 T / (刎=( 4 x 1. 8 x 106 ) / ( 9 0x 14 x 7 5) = 7 6 . 2 c r) v由以上计算可知选择的键连接的挤压强度是足够的，故可用。第15章 轴 承15. 1滚动轴承的主要类型有哪些？各有什么特点？答：（ 1）深沟球轴承。主要承受径向教荷，也能承受一定的双向轴向载荷、可用于较高转速。（ 2 ）圆锥子轴承。内、外圆可分离，除能承受径向载荷外，还能承受

153、较大的单向轴向载荷。（ 3 ）推力球轴承。套圈可分离，承受单向轴向载荷。极限转速低。（ 4 ）角接触球轴承。可用于承受径向和较大轴向载荷，a大则可承受轴向力越大。（ 5）圆柱滚子轴承。有一个套圈（ 内、外圈）可以分离，所以不能承受轴向载荷。由于是线接触，所以能承受较大径向载荷。（ 6 ）调心球轴承。双排球，外圈内球面、球心在轴线上，偏位角大，可自动调位。主要承受径向载荷，能承受较小的轴向载荷。15. 2 绘制下列滚动轴承的结构简图，并在图上表示出轴承的受力主向：6 3 06 、N 3 06 、7 3 06 A C J , 3 03 06 、513 06 。答：按 表 15. 2 中表示的简图及

154、受力方向绘制。15. 3 滚动轴承的基本额定动载荷C与基本额定静载荷C。 在概念上有何不同，分别针对何种失效形式？答：（ I ）基本额定动载荷c与基本额定静载荷a 在概念上区别在于“ 动”与 “ 静”二字的区别。C是指轴承在心0 （ 单位为1 。 6 ）时轴承能承受的最大载荷值；a 是指在静载荷下极低速运转的轴承。（ 2 ）c F 的失效形式为点蚀破坏；a 下为永久塑性变形。1 5 . 4 何谓滚动轴承的基本额定寿命？何谓当量动载荷？如何计算？答：基本额定寿命是指一批同型号的轴承在相同条件下运转时，9 0 % 的轴承未发生疲劳点蚀前运转的总转教，或在恒定转速下运转的总工作小时数，分别用“o U

155、 i o h 表示。当量动载荷是轴承在当量动载荷P作用下的寿命与在实际工作载荷（ 径向和轴向载荷）条件下的寿命相等。其计算方式为尸= /（ 即+ 阴）1 5 . 5 滚动轴承失效的主要形式有哪些？计算准则是什么？答：对于一般转速的轴承（ 1 0 I 7 mi nL i m） ，如果轴承的制造、保管、安装、使用等条件均良好时， 轴承的主要失效形式为疲劳点蚀， 因此应以疲劳强度计算为依据进行轴承的寿命计算。对于高速轴承，除疲劳点蚀外其工作表面的过热也是重要的失效形式，因此除需进行寿命计算外还应校验其极限转速。对于低速轴承（ V lr / mi n） ，可近似地认为轴承各元件是在静应力作用下工作的，

156、其失效形式为塑性变形，应进行以不发生塑性变形为准则的静强度计算。1 5 . 6 滚动轴承寿命计算中载荷系数后及温度系数居有何意义？静载荷计算时要考虑这两个系数吗？答：因滚动轴承工作时，各个元件上的载荷及应力都是变化的，当量动载荷只是一个理论值。实际上，轴承上的我荷，由于机器的惯性、零件精度高低等其他影响因素，往往居和居和实际是有差别的，而这种差别很难从理论上精确求出，为了计及这些影响，故引进载荷系数亦。一般轴承只能在低于1 2 0 的工作条件下使用，当轴承工作温度， 1 2 0 时，轴承元件材料组织变化，硬度降低等因素对轴承承载能力有影响，故引入温度系数月。对静载荷计算时，一般不考虑这两个系数

157、。1 5 . 7 在进行滚动轴承组合设计时应考虑哪些问题？答：在进行轴承组合设计时应考虑如下几个问题：（ 1 ）轴承的轴向固定：（ 2 ）轴承组的轴向固定；（ 3） 轴承组合的调整；（ 4 ） 轴承组合支承部分的刚度和同轴度；（ 5 ） 轴承的预紧；（ 6 ）轴承的配合与装拆；（ 7 ）轴承的润滑与密封等。1 5 . 8 试说明角接触轴承内部轴向力& 产生的原因及其方向的判断方法。答：由于接触角a的存在，使得轴承在承受径向载荷时会产生一个内部轴向力尸 s ，其方向由外圈的宽边指向窄边。1 5 . 9 为什么两端固定式轴向固定适用于工作温度不高的短轴，而一端固定、一端游动式则适用于工作温度高的长

158、轴？答：主要原因为温度高时，轴的轴向变形量大，无法依靠轴承本身的游隙来补偿，只得依靠端游动式来补偿。1 5 . 1 0 为什么说轴承预紧能增加支承的刚度和提高旋转精度？答：预紧后能消除轴承的游隙并使滚动体和内、外圈接触处产生弹性变形， 这样就可提高轴承的刚度利旋转精度。1 5 . 1 1 为什么角接触轴承通常要成对使用？答：其目的是消除或减小内部轴向力的影响。1 5 . 1 2 列举工厂中滚动轴承与滑动轴承的实际应用。（ 去工厂实习时注意观察）答：学生去工厂进行实习，注意观察滚动轴承和滑动轴承的实际应用。1 5 . 1 3 轴承常用的密封装置有哪些？各适用于什么场合？答：密封是为了阻止润滑剂从

159、轴承中消失，也为了防止外界灰尘、水分等侵入轴承。按照密封的原理不同， 可分为接触式密封和非接触式密封两大类， 前一类用于速度不高的场合，后一类可用于高速。接触式密封有毡圈密封、皮碗密封等；非接触式密封有间隙式、迷宫式等。1 5 . 1 4 滑动轴承有哪几种类型？各有什么特点？答：滑动轴承的类型有如下几种：（ 1 ） 径向滑动轴承。承受径向载荷。(2 )推力抽承。承受轴向载荷。1 5 . 1 5 对轴瓦、轴承衬的材料有哪些基本要求？答：对轴瓦、轴承衬的材料有如下基本要求：(1 ) 具有足够的抗冲击、抗压、抗疲劳强度。(2 ) 具有良好的减摩性、耐磨性和磨合性。(3) 具有良好的顺应性和嵌藏性。

160、；(4 ) 具有良好的工艺性、导热性和耐腐蚀性。1 5 . 1 6 试通过查阅手册比较6 0 0 8 、6 2 0 8 、6 30 8 、6 4 0 8 轴承的内径d 、外 径D、宽 度B和基本额定动载荷C, 并说明尺寸系列代号的意义。答：( 1) 6008。内 径 为 4 0 m m , 外径。为 6 8 m m , 宽度8 为 15m m ， 基本额定动载荷C ,为 17.0k N o( 2) 6208o t/= 40m m , D = 80m m , 5= 18m m , Cr = 29.5k N ( 3) 6308。 = 90m m , 8= 23m m , Cr = 40.8k N

161、o( 4) 6408o # 40m m , 0= 110m m , 5= 27m m , Cr = 65.5k N ( )在代号中，右起第一、二位数，表示内径代号，上述例子中为0 8 , 表示内径尺寸为08X 5= 40m m 。在代号中，右起第三、四位数，表示尺寸系列代号。第三位为直径系列代号，第四位为宽度系列代号。如为01 则可省略不表示。在 6008中，第三位为0 , 表示直径系列代号，宽度系列代号也为0，可省略。在 6208中，2 为直径系列代号，在 6308、6408中，3、4 均为直径系列代号。代号中右起第五、六、七位表示类型代号。在此例中，由于宽度系列代号为0 , 省去，第四位就

162、缺了，第五、六位等无数字，故类型代号就占第四位了。6 代表深沟球轴承类型。15.17 一深沟球轴承受径向载荷Fr= 7500N ,转速W= 2000r /m i n ,预期寿命 4 =4000h ,中等冲击，温度小于100 。试计算轴承应有的径向基本额定动载荷C ,值。解:( 1) 求当量动载荷。由 表 15.12取载荷系数亦= 1.5,由式( 15.2) 得 当 量动载荷P为P =入 耳 = 1.5 x 7500 = 11250N( 2) 计算轴承的径向基本额定动载荷。由 表 15.14取力 = 1,深沟球轴承寿命指数 = 3,根据式( 15.6) 可得产 ( 60/7 Ah V 11250

163、f 60x 2000x 4000VAl 10 ) 1 I 10 )所以该轴承应有的Cr= 88085N o15.18 30208轴承基本额定动载荷.= 63000N 。( 1) 若当量动载荷P = 6200N ,工作转速= 750r /m i n ,试 计 算 轴 承 寿 命 Z .10h ； ( 2 )若 工 作 转 速 w = 960r /m i n , 轴承的预期寿命Ah = 10000h,求允许的最大当量动载荷。解： 根据式( 15.5) 得( 取方= 1, = 午 )10Aflh可得PW( 2 ) 由 式 ( 15.5) 几io6 V、60也 L&C10( 106 尸、60x960x

164、10000)xlx63000 = 9359N所以，允许的最大当量动载荷PW9359N。15.19 直齿轮轴系用一对深沟球轴承支承，轴 颈 卡35m m ,转 速 = 1450r /m i n ,每个轴承受径向载荷4 = 2100N ,载荷平稳，预期寿命 % = 8000N ,试选择轴承型号。解：( 1) 计算当量动载荷P 。查 表 15.12取 力 = 1.1,根据式( 15.2) 得P =力 耳 =1.1x2100 = 2310N( 2) 计算所需的径向额定动载荷。由式( 15.6) 得, 1P(6Q nL 2310f60xl450x8000 ,n._NTfr 106 ) 1 I 106 J

165、( 3 )轴承型号。查手册，根 据 # 3 5 m m 选得6270轴承，其 C ； = 25500N20471N ,故选用6207轴承合适。15.20 一 对 7210C 角接触球轴承分别受径向载荷Fr l= 8000N , Fr 2= 5200N ,轴向外载荷心 的方向如题6 2 0 图所示。试求下列情况下各轴承的内部轴向力区和轴向载荷北。( 1)FA= 2200N ； ( 2) FA= 900N ； ( 3) FA= 1120NO题 15.20图解：( 1) FA= 2200NO计算轴承内部轴向压力区。根据表15.16,内 部 轴 向 力 打 = 叽 ，查轴承手册得7210C 轴承C“

166、= 32000N 。图 ar0 G 八 八根 据 以 = = 0.069,查表 15.13 得e ，0.27,贝UCor 32000% =叫=0.27 x 8000 = 2160NFS 2 = eFr2 = 0.27 x 5200 = 1404N因 为 / 8 2 +仄 ，根据力的平衡条件有% + 尸s； =% +反 。所以 1 +尸 S ： =区 2 + 4 = 1404 + 2200 = 3604N工2 = % = 1 4 0 4 NF 900( 2) F , = 9 0 0 N ,则* =-= 0.028,查表 15.53 得e。0.04 ,则A Cor 32000图bFsl =eFr

167、= 0.4 x 8000 = 3200NFS 2 = eFr2 = 0.4 x 5200 = 2080N因为 区2 + 且 ，根据力的平衡条件有自 =q + FS2 + FA。所以乙 =心 = 3200N6 2 = % + % =晶 - 入 =3200 - 900 = 2300N( 3) K = 1 1 2 0 N ,则 幺 = _ = 0.035 ,查表 15.53 得e 怒 0 . 4 1 则ACo r 3 20 0 0图c区 产 叫= 0 . 4 1 x 80 0 0 = 3 280 N ,% = e / ；2 = 0 . 4 1 x 5 20 0 = 21 3 2N因为乙I 为2 +

168、，根 据 力 的 平 衡 条 件 有= & 2 + & 2 +反 。所以 = 理| = 3 280 N ,居2 =展2 +展2 =展1一 尼= 3 280 - 1 1 20 = 21 6 0 N1 5 . 21如 题1 5 . 21图所示的一对轴承组合，已知冗i = 75 0 0 N , Fr2= 1 5 0 0 0 N ,FA = 3 0 0 0 N ,转速= 1 4 70 r/ m i n ,轴承预期寿命 A j = 80 0 0 h ,载荷平稳，温度正常。试问采用3 0 3 1 0轴承是否适用？题1 5 . 21图答：（ 1 ）计算轴承所受轴向载荷 ,1 ,居2。由手册查得3 0 3 1

169、 0轴 承1 M . 7, e = 0 . 3 5 ,Cr= 1 3 0 0 0 0 N ,则二4”75 0 02 Y 2x 1 . 7= 220 5 . 88N42 _1 5 0 0 02 T-2x l . 7= 4 4 1 1 . 76 N因 心 +以 臬2 , 则 心 + 入 =4+ %，轴 承 1 放松，轴承2 被压紧。故 益 = 演 = 220 5 . 88N居2 =区2 + & 2 =打 + =5 20 5 . 88 N( 2) 计算当量动载荷P 。居 220 5 . 88 八” ,=- - - - - - - - =0 . 29 4 Pi ，则应按尸2计算，根 据 表 1 5 .

170、 1 4 ,取齐= 1 , 则由式 ( 1 5 . 6 ) 可得13C = 4SY =史玛6 0 x 1 4 70 x 8 0 0 0 = n68 65 6N 0 . 3 7 = e由表 1 5 . 1 3 得X = 0 . 4 , n = 0 . 4 c o ta 渣轴承手册 3 0 20 6 轴承a = 1 4 0 2 1 0 ,则 - = 0 . 4 ,c o ttz = 1 . 6 o工2 _ 1 1 0 9 . 76豆 - 3 5 5 1 . 23=0 . 3 1 e = 0 . 3 7由表1 5 . 1 3 得天= 1 , 72= 0 ,则P= ff( X 闵 + 工心) = 1

171、x ( 0 . 4 x 1 1 6 8. 6 + 1 . 6 x 1 4 0 1 . 76 ) = 271 0 . 26 NP2 = / p( 2/ ;2 + ) = l x ( l x 3 5 5 1 . 23 + 0 x 1 1 0 9 . 76 ) = 3 5 5 1 . 23 N（ 4 ）计算轴承寿命。取力 = 1 ， = , 根据式（ 1 5 . 5 ） 可得轴 承 IAohl1 06 ( 4CY _ 1 06 ( l x 4 3 20 0 y60n ) - 6 0 - 6 4 0 1 271 0 . 26 ,=24 20 0 8h轴承 n L | （） h 21 06、1 06(

172、1 x 4 3 20 0 ) T= 1 0 6 9 22h6 0 ;E J6 0 x 6 4 03 5 5 1 . 23 )第16章其他常用零、部件1 6 . 1 两轴轴线的偏移形式有哪几种？答： 有经向位移、 轴向位移、 偏角位移以及综合以上三种位移中的儿种同时发生的情况。1 6 . 2 凸缘联轴器两种对中方法的特点各是什么？答：凹凸槽对中时轴必须作轴向移动；用螺栓与孔的紧配合对中时不须轴作轴向移动，且传递扭矩大。1 6 . 3 联轴器与离合器的主要区别是什么？答：联轴器只保持两轴的接合，离合器可在机器工作中随时定成两轴的接合与分离。1 6 . 4 常用联轴器和离合器有哪些类型？各有哪些特点

173、？应用于哪些场合？答： 常用联轴器可分为刚性联轴器和挠性联器两大类， 刚性联轴器不能补尝两轴的相对位移， 用于两轴严格对中并在工作中不发生相对位移的场合； 挠性联轴器具有一定的补尝两轴相对位移的能力，用于工作中两轴可能会发生相对位移的场合。常用离合器分为牙嵌式和摩擦式两大类。牙嵌式离合器结构筒单，制造容易，但在接合式分离时齿间会有冲击，用于转矩不大、 接合或分离时两轴静止或转速差很小的场合；摩擦式离合器接合过程平稳，冲击、振动较小，有过载保护作用，但外廓尺寸大，接合分离时有滑动摩擦，发热量及磨损较大，用于转矩较大，两轴有较大转速差的场合。1 6 . 5 无弹性元件联轴器与弹性联轴器在补偿位移的

174、方式上有何不同？答： 无弹性元件联轴器利用联轴器工作元件间的动联接实现位移补偿； 弹性联轴器利用其中弹性元件的变形来补偿位移。1 6 . 6 牙嵌式离合器与牙嵌式安全离合器有何区别？答：不同点在于牙嵌式安全离合器的牙的倾斜角。较大，且无操纵机构。1 6 . 7 普通自行车上手闸、鞍座等处的弹簧各属于什么类型？其功用是什么？答：手闸处的弹簧是扭转弹簧，用于刹车后手闸复位；鞍座处的弹簧是螺旋压簧，用于缓冲吸振。1 6 . 8 圆栓螺旋弹簧的端部结构有何作用？答： 压缩弹簧的端部结构起支承作用， 拉伸弹簧的端部结构功用是利于弹簧的安装及加载。1 6 . 9 某电动机与油泵之间用弹性套柱销连轴器连接，

175、功 率 片 7 . 5 k W , 转 速 = 9 7 0 r / m i n ,两轴直径均为4 2 m m , 试选择连轴器的型号。解：( 1 ) 计算名义转矩。7 = 9550- = 9550x = 73.84N-mn 970( 2 ) 计算转矩。TC= K T查表 1 6 - 1 , K 取 1 . 7 5 ,则 7 ； = 1 . 7 5 T = 1 2 9 . 2 2 N - m（ 3 ）查机械设计手册，选取型号为T L 7丫型联轴器。16 .10选择如题16 .10图所示的蜗杆蜗轮减速器与电动机及卷筒轴之间的联轴器。己知电动机功率P i = 7.5 kw ,转连4= 9 70r /

176、mm,电动机轴直径4 = 42 mm,减速器传动比i = 3 0,传动效率= 0.8,输出轴直径d= 6 0mm,工作机为轻型起重机。题16 .10图解：电动机与减速器之间，选用弹性套栓销联轴器：p 7 5名义转矩T = 9 5 5 0， = 9 5 5 0x j a 7 3 . 8 4 N - m勺 9 70转矩7； = K T = 1.75 x 73 .84 = 12 9 .2 2 N -m （ K取 1.75 ）查机械设计手册，选取型号为TL 7丫型联轴器。减速器与卷筒轴之间，可采用齿式联轴器：p 7 5 x 0 R名义转矩 T = 9 5 5 0 /= 9 5 5 0 x - - =

177、1772 N - mn, 9 70/3 0转矩7； = K T = 3 x l772 = 5 3 17N -m （ K取 3 ）查机械设计手册，选取型号为G I C L 6型齿式联轴器。第17章 机械的平衡与调速17.1 刚性回转件的平衡有哪几种情况？如何计算？从力学观点看，它们各有什么特点？答：有两种情况：静平衡和动平衡。（ 1）静平衡计算。方法是在同一平面内增加或减少一个平衡质量，使平衡质量产生的离心惯性力凡， 与原有各偏心质量产生的离心惯性力的矢量和工耳相平衡。特点：各偏心质量及平衡质量产生的离心惯性力组成一个平面汇交力系。（ 2 ）动平衡计算。方法是任选两个平衡平面，将回转件上的不平衡

178、质量都向这两个平面内分解，在这两个平面内各加上一个平衡质量，使惯性力的合力及合力矩同时为零。特点：各偏心质量及平衡质量产生的惯性力组成一空间力系。17.2 怎样的回转件需要进行动平衡？需要几个校正平面？答：对于轴向宽度大。/。 0.2 ） 的回转件，需要进行动平衡。需要两个校正平面。17.3 “ 周期性速度波动”与 “ 非周期性速度波动”的特点各是什么？各用什么方法来调节？答： 周期性速度波动的特点是机器在稳定运转阶段中， 它的运动速度发生周期性的反复变化，其调节方法是采用飞轮。非周期性速度波动的特点是机器运动速度的波动没有一定的周期性， 并且其作用不是连续的，其调节方法是采用调节器。17.4

179、 为了减轻飞轮的重量，飞轮最好安装在何处？它能否安装在有自锁性的蜗轮轴? 能否安装在万向联轴器的变速轴上？答：飞轮最好安装在高速轴上。它既不能安装在有自锁的蜗轮轴（ 低速轴）上，也不能安装在万向联轴的变速轴上。17.5 机械的平衡与调速都可以减轻机械上的动载荷，但两者有何本质区别？答： 机械的平衡是通过计算或实验使回转体上的离心惯性力的矢量和为零。 而调速是通过一定的手段使机器所受的驱动功与阻力功保持平衡。1 7 . 6 如 题 1 7 . 6 图所示， 圆盘回转件上有三个不平衡质量：g =2 kg , m2 =3 kg , w3=2 kg ,ry =1 2 0 m m , r2 =1 0 m

180、 m , 弓=1 1 0 m m , a , - 30, a2 6 0 , 1 2 0 0 （ 1 ）若考虑在圆盘平面中r = 1 5 0 m m 的圆周上加平衡质量，试求该平衡质量的大小和方位；（ 2 ） 若因结构原因需将平衡质量加在图中I 、 II平面内，且已知口 = 1 5 0 m m ,4 = 2 5 0 m m , 试求平衡平面 I 、II内应加的平衡质径积。题1 7 . 6图解：（ 1 ）由静平衡条件得：m/ i + w2r2 + 加3 r 3 + wbrb = 0又加力=2 x1 2 0 = 2 4 0 kg - m mt n2 r2 =3 x1 0 0 = 3 0 0 kg -

181、 mm加3 G =2 x1 1 0 = 2 2 0 kg - mm选取比例尺 w=l kg -m m / m m作向量图，如 题1 7 . 6答案图b所示。由图中可测得:- =/ /w - Wb =1 0 x7 = 7 0 kg -m m ,又因“二1 5 0 m m ,则叱 = 四 J = o . 4 7 kg为1 5 0方位同以 一致，如 题1 7 . 6答案图a所示。（ 2 ）平衡面I、II内的质径积分别为加力=4匕= 250 x 7 0 = 1 7 5 kg . m m1 1 L2- L0 2 5 0 -1 5 0mKrx x - - Wb = x7 0 = 1 0 5 kg - mm

182、L - , L、 2 5 0 -1 5 01 7 . 7如 题1 7 . 7图所示为一厚度5 =1 0的钢制凸轮，质量为片0 . 8 kg ,质 心S离轴心的偏距卢2 m m。为了平衡此凸轮，拟在庐3 0 m m的圆周上钻3个直径相同且相互错开6 0 的孔。试求应钻孔的直径& （ 已知钢材密度夕= 7 . 8 xl 0 -6 kg / n1m3）答：设钻去每个圆柱孔的质量为加r则H7R +/M2R2 +/M3R = me取比例尺w=S 5 kg -m m / m m , & = R ? = R ? = R，叫= ?= 吗= 叫,作向量图如 题1 7 . 7答案图b所示， 由图可知：题1 7 .

183、 7答案图mb - & c o s 6 0 + mbR2 + 加b & c o s 6 0 = me现将R、e、凸轮质量加值代入上式，可得叫_ me / ?( 2 c o s 6 0 + l )0 . 8 x23 0 x2= 0 . 0 2 7 kg又因加=夕工4 2 . 5 ,则4I 4 x0 . 0 2 7V xl 0 x7 . 8 xl 0-6= 2 1 m m结论：钻孔的直径为2 1r am。1 7 . 8在电动机驱动的剪床中， 已知作用在剪床主轴上的阻力矩的变化规律如题1 7 . 8图所示。设驱动力矩d为常量，剪床主轴转速为7 6。1 / 0 1 5 ,不均匀系数6 =0 . 0 5

184、 ,求安装在主轴上的飞轮的转动惯量4。解：( 1 )求“d。题1 7 . 8图题1 7 . 8答案图在一个稳定周期内， d与 的 平 均 值 应 相 等 ，又d为常数，则TT J i 1 7/ TT2 0 0 x- + 1 6 0 0 x- + l xl 4 0 0 x- + 2 0 0 x( - + -)Md =- 2 - 4 _ 2 -4 -4 - = 4 6 2 . 5 N - m2万( 2 )求a、b、c、d、e五个位置的累积变化量少及最大盈亏功%m a x。由题1 7 . 8答案图可知：在0 a阶段 % =+2 6 2 . 5 N -m在 a b 阶段 W2 =-1 1 3 7 .

185、5 N -m在be阶段 % =-317.4N-m在c d阶段 胤=+29.8N-m在de阶段 % =+262.5N-m即 %=+262.5N-mAW ； =262.5+ (-1137.5) = -875N-m=-875+ (-317.4) = -U92.4N-mAW ； =-1192.4+29.8 = -1162.6N-mAW ； =-1162.6+ 262.5 = -900. IN-m则鸳a x =+262.5N-mA in=-1192.4N-max =A nax-A nin =262.5-(-1192.4) = 1454.4N.m( 3 )求飞轮的转动惯量/ 。r4 = 902 0% 90

186、0x1454.4 ,八 2,max = -= 4.6kg - m2F nnS / x 76()2x0.0517. 9在柴油发电机机组中，设柴油机曲轴的上驱动力矩此d（。 ） 曲线和阻力矩此 （ 。 ）曲线如题17.9图所示。已知两曲线所围各面积代表的盈、亏功为：叫 = -50N-m、华=+550N-m、 = -100Nm、 匕=+125N-m、 佻 = 550N， m、 =+25N-m、 = -5 0 N -m ；曲线的转速为600r/min；许用不均匀系数 %=1/300。若飞轮装在曲轴上，试求飞轮的转动惯量。题1 7.9图解：(1 )求量大盈亏功印m a x。由题意可知：在b、c、d、e、

187、f、g、a各位置的累积变化量少为 % = = 50N-m % = 50 + % =-50+550=500N m % = 500 + % =500+(-100)=400N - m % = 400 + % =400+ 125=525N-m % = 525 + % =525+(-500)=25N - m 唯 = 25 + 25=50N-m % =50 + 名 =50+(-50尸 0可得出A%ax =525N-mAWniin=-50N-m则%x = AKax - Kin =525-(-50尸575N . m（ 2 ）求飞轮的转动惯量J ；。r= 900%F 一 万2 2b900x575/ x 60()

188、2 = 43.7kg-m2X - - -300第18章 机械设计CAD简介1 8 . 1 C AD 的含义是什么？答：C AD 的含义是C ompu ter a i ded desi g n的编写，意思为计算机辅助设计。1 8 .2 机械设计C AD 的主要内容有哪些？答：机械设计C AD 的内容很广泛，可从两个方面来概括，一方面是设计计算，一方面是绘图，均可通过对软件的应用在计算机上完成。即计算机辅助计算数和计算机辅助绘图。1 8 . 3在机械设计C AD 中常用的数据处理方法有哪几种？答：在机械设计C AD 中常用的数据处理方法有：（ 1 ） 取整数；（ 2 ）四舍五入取整数；（ 3 ）按

189、某数的倍数取整数；（ 4 ）取标准值；（ 5）判断两个实数是否相等，是用两实数的差的绝对值小于给定精度作为判别条件的。1 8 .4 在 C AD 程序中如何对数表进行处理？答： 在 C AD 程序中对数表的处理是数表程序化。 对于简单数表， 可以直接应用数组语句,分别用行或列表示规格及选项。按照数组的的定义规则， 将表格中的数据输入数组里，查询数组相应的行或列，即可得到所需的参数。若为复杂数表，根据表格的结构，使用开关语句，分层次查询。外层变量起分类作用，内层变量查询表格，应用变量赋值。1 8 . 5 在 C AD 程序中如何对线图进行处理？答：应根据线图变化趋势，分段找出函数表达式。绘出变量值，选择合适的函数表达式并计算出函数值。 对于不能直接确定函数表达式的线图， 可根据线图的横坐标或纵坐标分段,查出各分段点的函数值，然后将线图转化为表格，按表格程序的方式编程序。对于均匀变化的曲线，可以等分线图的横坐标，查出横坐标相应的函数值，按表格形式进行程序化处理。对于曲线线图的处理较繁琐，利用线性插值法将线图转化为公式。对于曲率变化较大的曲线， 可以分段确定相应的线性插值公式， 然后山计算机根据自变量的值判断使用相应的插值公式，并计算出函数值。对直线段线图可直接程序化。