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1、 机械设计基础习题解答 公司内部档案编码：OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08 机械设计基础 习 题 解 答 机械工程学院 目录 第 0 章 绪论-1 第一章 平面机构运动简图及其自由度-2 第二章平面连杆机构-4 第三章 凸轮机构-6 第四章 齿轮机构-8 第五章 轮系及其设计-19 第六章 间歇运动机构-26 第七章 机械的调速与平衡-29 第八章 带传动-34 第九章 链传动-38 第十章 联接-42 第十一章 轴-46 第十二章 滚动轴承-50 第十三章 滑动轴承-56 第十四章 联轴器和离合器-59 第十五章 弹簧-62 第十六章 机械传动系统的设计-65 第 0
2、 章 绪论 0-1 机器的特征是什么机器和机构有何区别 解 1）都是许多人为实物的组合；2）实物之间具有确定的相对运动；3）能完成有用的机械功能或转换机械能。0-2 构件和零件的区别是什么指出缝纫机的通用和专用零件。解 构件是运动的基本单元，而零件是制造的基本单元。缝纫机上的通用零件有：螺丝、螺母、齿轮等，专用零件有：曲轴、凸轮、飞轮、脚踏板等。0-3 机械零件常用的材料有哪几类 解 有钢、铸铁、有色金属、非金属材料等。0-4 机械零件的主要计算准则有哪些 解 有强度准则、刚度准则、寿命准则和振动稳定性准则。0-5 机械零件结构工艺性的基本要求有哪些 解 1）选择合理的毛坯；2）结构简单、便于
3、加工；3）便于装折和维修。0-6 为什么在设计机械时要尽量采用标准零件 解使用标准零件，可以简化设计工作，可以有效地组织现代化生产，提高产品质量，降低成本，提高劳动生产率。第一章 平面机构运动简图及其自由度 1-1 一个在平面内自由远东的构件有多少个自由度 解有 3 个自由度。1-2 在平面内运动副所产生的约束数与自由度有何关系 解 约束数+自由度=3 1-3 如何判别有构件和运动副组成的系统是否具有确定的相对运动 解 自由度数=原动件数 系统无确定的相对运动 自由度数原动件数 系统有确定的相对运动 1-4 在计算机构的自由度时应注意哪几个问题 解 复合铰链、局部自由度和虚约束。1-5 绘制机
4、构运动简图时，用什么来表示机构和运动副 解用简单的线条和符号表示构件和运动副。1-6 绘制图 1-15 所示的机构运动简图，并计算其自由度。解)340 F=3 3-2 4=1b)451 F=3 4-2 5 1=1c)340 F=3 3-2 4=1d)340 F=3 3-2 4=1LHLHLHLHa nPPnPPnPPnPP，1-7 试计算下列图示机构的自由度，并指出机构中存在的复合铰链，局部自由度或虚约束。解)5,7,0 F=3 5-2 7=1b)5,7,0()F=3 5-2 7=1c)5,7,0 F=3 5-2 7=1d)5,7,0()F=3 5-2 7=1e)4,5,1()F=3 4-2
5、5 1=1f)4,5,1()LHLHLHLHLHLHa nPPnPPcnPPnPPcnPPFnPPc 处为复合铰链处为复合铰链处为虚约束处为复合铰链F=3 3-2 32=1g)3,3,2(2 2)F=3 3-2 32=1LHnPP 、为虚约束 第二章平面连杆机构 2-1 铰链四杆机构的基本形式有几种 解有曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构三种。2-2 四杆机构的行程速比系数与极位夹角的关系如何确定 解 11801KK 2-3 在铰链四杆机构中，a=60mm,b=150mm,c=120mm,d=100mm。分别把构件 a、b、c、d 作为机架，所对应的为何种类型的机构 解 曲柄存在的条件 60
6、+150min。实际时要避免时针，必须使 rkmin。3-5 试用作图法设计一对心尖顶直动草丛洞见行程凸轮机构的凸轮轮廓曲线。已知凸轮一等角速顺时针方向转动，从动件行程 h=40mm，凸轮的基圆半径 r0=50mm，从动件运动规律为：1234135,30,120,75。从动件在 推程以余弦加速度运动规律（简谐运动）上升，在回程以等加速和等减速运动规律返回。3-6 在上题中 1）如果采用一对心滚子从动件，其滚子半径 rk=10mm，其它条件与上相同。试设计此凸轮轮廓曲线。2）：如果采用偏置方式，凸轮轴心偏向从动件轴线的右侧，其它条件相同，试设计此凸轮的轮廓曲线。3-7 试用作图法设计一摆动滚子从
7、动件盘形凸轮机构的轮廓曲线。已知凸轮等角速顺时针方向回转，基圆半径 r0=70mm，中心距 a=160mm，摆杆长度 l=100mm，滚子半径 rk=10mm，从动件的运动规律为：。冲动件在推程和回程均以正弦加速度运动规律运动。（以上三题见教材上的作图方法）第四章 齿轮机构 4-1 为什么要规定模数的标准系列在直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮，蜗杆蜗轮和直齿圆锥齿轮上何处的模数是标准值 解 为了设计、制造、检验和使用的方便。直齿轮端面模数是标准值；斜齿法面模数是标准值；蜗杆蜗轮中间平面上的模数是标准值；圆锥齿轮大端的模数是标准值。4-2 渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数有哪几个那些是标准的，其标准值是否
8、相同为什么这些参数称为基本参数 解 基本参数：齿数 z、模数 m、压力角、齿顶高系数*ah和顶隙系数*c。其中后四个是标准的，标准值不相同。4-3 分度圆与节圆有什么区别在什么情况下节圆与分度圆重合 解 分度圆是齿轮上具有标准压力角的圆。节圆是过节点所作的两个相切的圆。标准安装时节圆与分度圆重合。4-4 渐开线的形状取决于什么若两个齿轮的模数和齿数分别相等，但压力角不同，他们齿数不同，他们齿廓渐开线形状是否相同一对相啮合的两个齿轮，若它们的齿数不同，他们齿廓的渐开线形状是否相同 解 取决于基圆的大小。不同。不同。4-5 何谓齿廓的根切现象产生根切的原因是什么是否基圆愈小愈容易发生根切根切有什么
9、危害如何避免根切 解 齿轮齿根的渐开线齿廓被切去的现象为根切现象。原因是展成法加工时，刀具的齿顶线或齿顶圆与啮合线的焦点超过了被切极限点 N。不是。根切使刀具的齿顶线或齿顶圆与捏合线的焦点不超过极限点 N 可避免根切。4-6 平行轴斜齿圆柱齿轮机构、蜗杆蜗轮机构和直齿圆锥齿轮机构的正确啮合条件与直齿圆柱机构的正确啮合条件相比较有何异同 解 平行轴斜齿轮是法面（或端面）的模数和压力角相等，且12；蜗杆蜗轮是中间面上模数和压力角相等且为标准值，且1290；直齿圆锥齿轮是大端的模数和压力角相等且为标准值。4-7 何谓平行轴斜齿圆柱齿轮和直齿圆锥齿轮当量齿数当量齿数有什么用途 解 斜齿圆柱齿轮量齿数：
10、3cosvzz；圆锥齿轮当量齿数：cosvzz。当量齿数用于齿轮加工、强度计算、变位系数的选择等处。4-8 齿轮传动常见的失效形式有哪些各种失效形式常在何种情况下发生试对工程实际中见到的齿轮失效形式和原因进行分析。齿轮传动的设计计算准则有哪些，他们分别针对何种失效形式在工程设计实践中，对于一般使用的闭式硬齿面、闭式软齿面和开式齿轮传动的设计计算准则是什么 解 失效形式：轮齿折断、齿面点蚀、齿面磨损、齿面胶合和齿面塑性变形。当齿根弯曲应力过大或突然过载、冲击载荷等易产生折断。在闭式传动中，若接触应力过大，齿轮工作一段时间后会出现点蚀。齿面磨损是由于齿面间的灰尘、硬屑粒等 引起的。齿面胶合是在高速
11、、重载传动中，高温、高压使两接触面熔粘在一起而产生的。塑性变形是在重载情况下产生的。计算准则；齿面接触疲劳强度计算，针对齿面点蚀；齿根弯曲疲劳强度计算，针对齿根弯曲疲劳折断。闭式硬齿面齿轮传动设计准则：按弯曲疲劳强度和接触疲劳强度设计；闭式软齿面齿轮传动设计准则：按接触疲劳强度设计，校核弯曲疲劳强度；开式齿轮传动设计准则：按弯曲疲劳强度设计。4-9 现有 A、B 两对闭式软齿面直齿圆柱齿轮传动，A 对参数为；模数 m=2mm，齿数1z=40，2z=90，齿宽 b=60mm；B 对参数为：模数 m=4mm，齿数1z=20，2z=45，齿宽b=60mm。两对齿轮精度为 8 级，小齿轮转速均为 14
12、50r/min，其它条件分别相同。试比较两对齿轮接触强度及抗弯强度的高低。解 两对齿轮接触强度相同，弯曲强度第二对较高。4-10 应主要根据哪些因素来决定齿轮的结构型式常见的齿轮结构型式有哪几种它们分别用于何种场合 解 根据齿轮的几何尺寸、毛坯材料、加工工艺等决定等决定齿轮结构型式。结构型式：齿轮轴，用于直径很小的场合；实心结构，用于160;admm腹板式结构，用于500;admm轮辐式结构，用于4001000admm。4-11 已知一对外啮合正常齿制标准直齿圆柱齿轮 m=2mm，z1=20,z2=45,试计算这对吃乱的分度直径、齿顶高、齿根高、顶隙、中心距、齿顶圆直径、齿根圆直径、基圆直径、
13、齿距、齿厚和齿槽宽。解 121212122 20402 45901 221.25 22.52.520.5402 244902 294402 2.535902 2.58540cos2037.58890cos2084.57226.283.14afaaffbbdmmdmmhmmhmmcmmdmmdmmdmmdmmdmmdmmpmmse 4-12 已知一正常齿制标准直齿圆柱齿轮 m=5mm，20，z=45，试分别求出分度圆、基圆、齿顶圆上渐开线齿廓的曲率半径和压力角。解 a1 =545sin2038.4772 =20 =0 =0154551117.52112.5cos20 cos0.8997117.5
14、 25.88 117.5sin25.8851.288baaarmm分度圆基圆齿顶圆 4-13 试比较正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮的基圆和齿根圆，在什么条件下基圆大于齿根圆什么条件下基圆小于齿根圆 解 coscos202.5(2.5)(2.50.9397)(0.06032.5)02.5 z=41.40.06034242bffbfbfbfbfbddmzddmm zddm zzmzzddddzddzdd由上式可见，当齿数 增大时，（）值亦增大。当时，得因此，当时，；反之，当时，。4-14 试根据渐开线特性说明一对模数相等，压力角相等，但齿数不等的渐开线标准直齿圆柱齿轮，其分度圆齿厚、齿顶圆和齿根圆
15、齿厚是否相等，哪个较大。解 分度圆齿厚相等，齿顶圆和齿根圆齿厚不等，因基圆愈小，渐开线愈弯曲，基圆愈大，渐开线愈平直，故齿数多的齿轮齿顶圆和齿根圆的齿厚大。4-15 现需要传动比 i=3 的一对渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，有三个压力角相等的渐开线标准直齿圆柱齿轮，它们的齿数分别为 z1=20，z2=z3=60,齿顶圆直径分别为da1=44mm，da2=124mm，da3=139.5mm，问哪两个齿轮能用中心距 a 等于多少并用作图法求出它们的重合度。解 *11*22*3322024426021242602139.51 2280aaaaaaaaadmzh mmh mdmzh mmh mdmzh
16、mmh mmmmamm解得；齿轮、能用。，。4-16 单级闭式直齿圆柱齿轮传动中，小齿轮材料为 45 钢调质处理，大齿轮的材料为 ZG270500 正火，P=4kw，n1=720r/min，m=4mm，z1=25,z2=73,b1=84mm,b2=78mm,单向传动，载荷有中等冲击，用电动机驱动，试验算此单级传动的强度。解1.验算接触强度 （1）计算接触应力 131(1)670HdKTd 其中，641114239.55 105.3 10;73782.92;0.78;1.3(45)251001.3 5.3 10(2.92 1)670231/0.781002.92dHPTNmmnbKdN mm查表
17、，则（2）查许用应力H小齿轮 45 钢调质，HB=217255，取HB=220；大齿轮 ZG270500，正火，HB=156200 取HB=180。查图 4-21c 得lim1H=560N/mm2；查图 4-21b 得lim2H=360 N/mm2。由表 4-6，SH=。则2122560616/1.1360327.27/1.1HHN mmN mm（3）结论 HH,故满足接触强度要求。2验算弯曲强度（1）计算弯曲应力 112FSFKTY Ybmd 其中，由表 4-8 得 11222.26,1.59;2.24,1.75,FSFSYYYY其余同接触强度。则 4214222 1.3 5.3 102.6
18、2 1.5918.4/784 1002 1.3 5.3 102.24 1.7517.3/784 100FFN mmN mm （2）查许用应力F由图 4-23c，lim1F=185N/mm2；由图 4-23b，lim2F=130N/mm2。查表 4-6，取 SF=，则 2122185132.14/1.413092.85/1.4(3)FFN mmN mm结论：弯曲强度也满足。4-17 已知一对正常齿渐开线标准斜圆柱齿轮 a=250mm,z1=23,z2=98,mn=4mm 试计算其螺旋角、端面模数、端面压力角、当量齿数、分度圆直径、齿顶圆直径和齿根圆直径。解 12tnttv13v131()4(23
19、98)cos0.9682225014.534 m4.132 cos0.968 tanatan20 tana0.376cos cos14.53 a20.623 z25.360.96898 z108.050.9684 2395.0410.968nnmzzammmdmm得212124 98404.9590.968 95.0412103.041 404.9592412.959 95.0412.585.041 404.9592.5394.959ananfnfndmmdmmmdmmmdmmmdmmm 4-18 设计一对外啮合圆柱齿轮，已知 z1=21,z2=32,mn=2,实际中心距为 55mm，问：（1
20、）该对齿轮能否采用标准直齿圆柱齿轮传动（2）若采用标准直齿圆柱齿轮传动来满足中心距要求，其分度圆螺旋角、反度圆直径 d1、d2和节圆直径12dd、各为多少 解 （1）不能采用标准直齿圆柱齿轮传动 （2）由 11222(21 32)552cos15.502 2143.585cos2 3266.415cosaddmmddmm 4-19 已知单级闭式斜齿轮传动 P=10kW,n1=960r/min,i=，电动机驱动，载荷平稳，双向传动，设小齿轮用 40MnB 调质，大齿轮用 45 钢调质，z1=25，试设计此单级斜齿轮传动。解 1.计算许用应力 小齿轮 40MnB 调质，HB=260；大齿轮 45
21、钢调质，HB=230（表 4-4）查图 4-21，lim1H=680N/mm2，lim2H=590N/mm2 查图 4-23，lim1F=220N/mm2，lim2F=190N/mm2 表 4-6，SH=，SF=，则 2122680618.18/1.1590536.36/1.1HHN mmN mm 21220.7220110/1.40.7 19095/1.4FFN mmN mm 2按接触疲劳设计 设计公式 321166411(1)610()1.1(45)147109.55 109.55 109.95 10960DHDKTdkPTN mmn 其中：表，（表），则 4321211111.1 9.9
22、5 10(3.7 1)610()56.441 3.7536.3612,3.7 2178,cos56.44cos122.63213(21 78)3151.822cos123(21 78)152,cos0.9772 15212.323 21cos12.32nndzizdmmmzmammammd取则取标准值，则取则2212164.4853 78238.595cos12.3264.485 65;70dmmdmmbdmmbmm bmm圆整后。3.较核弯曲强度 当量齿数 132311224111112221112122.52(cos12.32)7883.40(cos12.32)482.705,1.573,
23、2.215,1.7731.61.6 1.1 9.95 102.705 1.573 cos12.3265 3 64.48557.8953.43vvFSFSFSFnFSFFFSzzYYYYKTY Ybm dMPaY YY Y 由表得，则MPa弯曲强度满足要求。4-20 标准蜗杆传动的蜗杆轴向齿距 p=15.708mm,蜗杆头数 z1=2,蜗杆齿顶圆直径da1=60mm,蜗轮的齿数 z2=40,试确定其模数 m、蜗杆铁性系数 q、蜗轮分度圆直径 d2和中心距 a。解 111122215.70852,602 550105 40200()1252apmmddmdmmdqmdmzmmmaqzmm 因则 4
24、-21 试判断图中所示各蜗杆蜗轮的转向和旋向（蜗杆主动），并画出各蜗轮所受三个分力的方向。解 a)蜗轮右旋，逆时针转动，b）蜗杆右旋，转向向下；c)蜗杆蜗轮都为左旋；d)蜗杆蜗轮都为右旋；蜗轮受力图如图：4-22 在图示的二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器中，已知从轴输入，轴为输出轴，其转动方向如图所示，齿轮 4 的轮齿旋向为右旋。试解答：（1）标出输入轴和中间轴的转向（2）确定并标出齿轮 1、2 和 3 的齿轮旋向，要求使轴上所受轴向力尽可能小。（3）标出各个齿轮在啮合点处所受各分力的方向。（4）画出轴联同齿轮 2 和 3 一体的空间受力图。解（1）输入轴，中间轴；（2）轮右旋，轮 2 左旋，轮
25、3 左旋；、（3）如图；（4）如图。4-23 在图示直齿圆锥-斜齿圆柱齿轮减速器中，已知锥齿轮 m=5mm,z1=25,z2=60,齿宽 b=50mm;斜齿轮 mn=6mm,z3=21,z4=84。（1）欲使轴上的轴向力在轴承上的作用完全抵消，求斜齿轮 3 的螺旋角的大小和旋向。（2）试画出作用在斜齿轮 3 和锥齿轮 2 上的圆周力 Ft、径向力 Fr和轴象立 Fa的作用线和方向。解（1）2311 111322tancostansin0.1667,9.63aamFFTiTdd即得齿轮 为右旋（3）如图。第五章 轮系及其设计 5-1 什么是惰轮它在轮系中起什么作用 解 其齿数不影响传动比大小，但
26、改变从动轮转向的齿轮，其作用是改变从动轮转向。5-2 在定轴轮系中，如何来确定首、末两轮转向间的关系 解（1）当所有齿轮轴线平行时，可用（-1）m确定：（2）用画箭头的方法。5-3 什么叫周转轮系的“转化机构”它在计算周转轮系传动比中起什么作用 解 给整个轮系加上一个附加的角速度（-H）后所得的机构。“转化机构”可以使周转轮系的传动比计算转化成用定轴轮系传动比的计算方法计算。5-4 在差动轮系中，若两个基本机构的转向，如何确定第三个基本构件的转向 解 又周转轮系传动比计算公式确定。5-5 周转轮系中两轮传动比的正负号该周转轮系转化机构中两轮传动比的正负号相同吗为什么 解 不同。因为周转轮系中两
27、轮的传动比是真实角速度之比，而转化机构中两轮的传动比是相对角速度之比。5-6 计算混合轮系传动比的基本思路是什么能否通过给整个轮系加上一个公共的角速度（-H）的方法来计算整个轮系的传动比为什么 解 基本思路：（1）区分基本轮系 （2）分别列出基本轮系的计算公式；（3）找出基本轮系间的关系；（4）联立各式，求出要求的传动比。不能。因为混合轮系不是一个基本周转轮系。5-7 如何从复杂的混合轮系中划分出各个基本轮系 解 先找行星轮，再找支持行星轮的系杆及其中心论，则行星轮、系杆、中心轮和基价组成一个周转轮系。重复上述方法，直至找出所有的周转轮系后，剩余的便是定轴轮系。5-8 什么样的轮系可以进行运动
28、的合成和分解 解 差动轮系。5-9 在图中所示的车床变速箱中，已知各轮齿数为z1=42,z2=58,z3=38,z4=42,z5=50,z6=48,电动机转速为 1450r/min，若移动三联滑移齿轮 a 使齿轮 3和 4啮合,又移动双联滑移齿轮 b 使齿轮 5和 6啮合，试求此时带轮转速的大小和方向。解 364211665311648 42 58(1)1.46550 38 421450=989.76/min-1.4651.465z z zninz z znnr 则 5-10 在图 5-16 所示的滚齿机工作台的传动系统中，已知各齿轮的齿数为z1=15,z2=28,z3=15,z4=55,z9
29、=40，被加工齿轮 B 的齿数为 2，试计算传动比 i75。解 1 479723 5 857575577215 554028 15115 55 401.0928 15 72ABABBAABnzinzz z z zziz z z zznzinz又则 5-11 如图所示的轮系中，已知各轮齿数为：z1=z3,nH=100r/min,n1=20 r/min,试求下列两种情况下轮 3 的转速 n3：（1）当 n3与 nH同向时：（2）当 n1与 nH相反时。解 1133331113333120 100(1)1100 180/min 20 100(2)1100 220/min HHHHHHnninnnnr
30、nnninnnnrn 与 同向与 反向 5-12 在图示轮系中，已知各轮齿数为：z1=30,z2=30,z3=90,z3=40,z4=30,z4=40,z5=30,试求此轮系的传动比 i1H。解 定轴轮系 1-2-3 3113313zninz 行星轮系 3-4-4-5 3453 55341530 30940 40161.3125HHHHnnz zinnz znnn 1H因，则i 5-13 在图所示轮系中，已知各轮齿数为：z1=24,z2=48,z2=30,z3=102,z3=20,z4=40,z5=100。试求该轮系的传动比 i1H。解 差动轮系 1-2-2-3-H-6 2311331 253
31、533515148 1026.824 303 456200.210041.8HHHHHHz znninnz znzinznnnin 定轴轮系因，=，则 5-14 在图所示轮系中，已知各轮齿数为：z1=26,z2=32,z2=22,z3=80,z4=80，又n1=300 r/min，n3=50 r/min 两者转向相反，试求齿轮 4 的转速 n4的大小和方向。解 差动轮系 1-2-2-3 231133H1 2n30032 804.48 13.95026 22HHHHHz znninz znnn 即 差动轮系 3-2-4 34344H34H4n50369n8020 155.97/minHHHnnz
32、inznnnr 即联立二式得 5-15 在图示的大速比减速器中，已知蜗杆 1 和 5 的头数为 1，且均为右旋，各轮齿数为 z1=101,z2=99,z2=z4,z4=100，z5=100。（1）试求传动比 i1H。（2）若主动蜗杆 1 的转速为 1375r/min 的电动机带动，问输出轴 H 转一周需要多长时间 解（1）定轴轮系 1-2-6 1212znnz 定轴轮系 1-5-5-4-6 154154z znnz z 差动轮系 2-3-4-H-6 242 44H211H1n24219800001101 1n99100 100HHHnnzinzni 由于 的回转方向与 的回转方向相反，则 (2
33、)上式表明 H 转一周时，蜗杆 1 转 1980000 周，故 H 转一周的时间为1980000/601375=24h 5-16 汽车自动变速器中的预选式行星变速器如图所示。轴为主动轴，轴为从动轴，S，P 为制动带，其转动有良种情况：（1）S 压紧齿轮 3，P 处于松开状态；（2）P 压紧齿轮 6。S 处于松开状态。已知各齿轮数为 z1=30,z2=30,z3=z6=90,z4=40，z=25。试求良种请宽下的传动比1Hi。解（1）1-2-3-6 组成行星轮系 616313361316116n1n4nnnzinzznzn 得 4（1）-5-6-H 组成差动轮系 34344H3nHHnnzinz
34、 641466H6H411H9nn42.08nHHHHznnnninnzni 求联立得 (2)4-5-6-H 组成行星轮系 614616H4190n4 3.25HHHHznniizi 得 5-17 如图所示自行车里程表机构中，C 为车轮轴，P 为里程表指针。已知各齿轮数为：z1=17,z2=23,z4=19，z4=20,z5=24。设轮胎受压变形后使 28 英寸车轮的有效直径约为0.7m，当车行 1km 时，表上的指针刚好回转一周。试求齿轮 2 的齿数。解 定轴轮系 1-2 1122nznz 行星轮系 3-4-4-5(P)-2(H)2435252545215112215511220 23111
35、1z24 191141 114100050.70.7 10001000 171 680.7114zziiziziizCnninz 联立二式得当车行一公里时 轴的转数为转，此时 转过一转，则得 5-18 如图所示轮系中，已知各轮齿数为：z1=34,z2=40,z2=30,z3=18,z3=38,z1=24,z4=36，z4=22。试求该轮系的传动比AHi，并说明轴 A 与轴 H 的转向是否相同。解 4-1 和 4-3组成定轴轮系：1114333434n3638n22AAAAnzizzniz 1-2-2-3-H 组成差动轮系:231133H1213H40 18n24 301.15 HAnHHAAH
36、z znninz znnni 因 和，则用同号代入第三式得与 同向 第六章 间歇运动机构 6-1 在间歇运动机构中，怎样保证从动件在停歇时间确实静止不动 解 采用止动构件或利用几何形状锁住。6-2 常见的棘轮机构有哪几种试述棘轮机构的工作特点。解 常用类型：单动式、双动式；单向式、双向式；外啮合、内啮合；摩擦式等。如图 6-1，当摆杆 1 顺时针方向摆动时，棘爪 2 将插入棘轮齿槽中，并带动棘轮顺时针方向转过一定的角度；当摆杆逆时针方向摆动时，棘爪在棘轮的齿背上滑过，这时棘轮不动。为防止棘轮倒转，机构中装有止回棘爪5，并用弹簧使止回爪与棘轮齿始终保持接触。这样，当白干 1 连续往复摆动时，就实
37、现了棘轮的单向间歇运动。6-3 槽轮机构有哪几种基本型式槽轮机构的运动系数是如何定义的 解 基本型式：外接式和内接式。在一个运动循环内，槽轮运动时间 tb与拨盘运动时间 tj之比值 kt称为运动特性系数。6-4 试述凸轮间歇运动机构的工作原理及运动特点。解工作原理：当凸轮转动时，通过其曲线沟槽（或凸脊）拨动从动盘上的圆柱销，使从动盘作间歇运动。特点：优点是结构简单、运转可靠、转位精确，无需专门的定位装置，易实现工作对动程和动停比的要求。通过适当选择从动件的运动规律和合理设计凸轮 的轮廓曲线，可减小动载荷和避免冲击，以适应高速运转的要求。主要缺点是精确度要求较高，加工比较复杂，安装调整比较困难。
38、6-5 不完全齿轮机构与普通齿轮机构的啮合过程有何异同点 解 在不完全齿轮机构中，主动轮 1 连续转动，当轮齿进入啮合时，从动轮 2 开始转动，当轮 1 上的轮耻退出啮合时，由于两轮的凸、凹锁止弧的定位作用，齿轮2 可靠停歇，从而实现从动齿轮 2 的间歇转动。而普通齿轮啮合是连续的，从动轮的运动也是连续的。6-6 设计一外啮合棘轮机构，已知棘轮的模数 m=10mm，棘轮的最小转角max12，试设计该棘轮机构。解 棘轮最小齿数 max36030z 齿顶圆直径 D=mz=300mm 周节 P=m=10=7.5mm 齿槽夹角 60 齿项厚 h=0.75m=7.5mm 棘爪长度 L2P=62.8mm
39、6-7 某自动机床工作转台要求有 6 个工作位置，转台静止时完成加工工序，最长的工序时间为 5s，原动机转动速度为 720r/min，槽轮与拨盘之间的中心距 a200mm,试设计此槽轮机构。解 槽数 z=7 圆销数 z=1 运动系数 (2)123tz zkz 取中心距 a=160mm 圆销回转半径 11sin1608022ramm 槽顶高 cos160cos30138.62Lamm 取圆销半径 r=20mm 槽底高 1()434.56hLrrmm 凸圆弧张开角 112()2402z 槽顶侧壁厚 e=6mm 第七章 机械的调速与平衡 7-1 什么是速度波动为什么机械运转时会产生速度波动 解 机械
40、主轴的角速度发生不断的变化称为间歇的速度波动。机械在外力作用下运动，当驱动功大于阻力功时，出现盈功，机械的动能将增加；当驱动功小于阻力功时，出现亏功，则使机械的动能减小。机械动能的变化使得机械主轴的角速度发生变化，从而形成机械运转的速度波动。7-2 机械速度波动的类型有哪几种分别用什么方法来调试 解 类型：周期性速度波动和非周期性波动。周期性速度波动用飞轮来调节；非周期性波动用调速器来调节。7-3 飞轮的作用有哪些能否用飞轮来调节非周期性速度波动 解 飞轮不仅可以调节周期性波动，还有储能作用，可以克服短期过载。非周期性速度波动不能用飞轮来调节。7-4 机械运转的不均匀程度用什么来表示飞轮的转动
41、惯量与不均匀系数有何关系 解 机械运转的不均匀程度用不均匀系数来表示。关系：max2mWJ 7-5 机械平衡的目的是什么 解 目的：完全或部分地消除惯性力的影响，减小或消除附加的动压力，减轻有害的机械振动。7-6 机械平衡有哪几类 解 机械平衡可以分为回转件的平衡和机构的平衡两类。7-7 刚性回转的动平衡和静平衡，而动平衡不仅是惯性力平衡，而且要惯性力矩也平衡。解 静平衡条件：惯性力的合力等于零。动平衡条件：惯性力的合力偶矩都等于零。7-8 为什么要进行平衡试验平衡试验有哪几种 解 虽然经过平衡计算的回转件在理论上是完全平衡的，但由于制造和安装误差及材质不均匀等原因，还会存在不平衡现象，这种不
42、平衡现象只能用试验的方法来进一步平衡。平衡试验有静平衡试验和动平衡试验两种。7-9 为什么设计一个刚性回转件时要确定它的不平衡量 解 回转件通过试验后可将不平衡惯性力以及其引起的动力效应减小到相当低的程度，但回转件一般不可能达到完全平衡。在实际工作中对回转见的平衡要求高是没有必要的，因此，设计时应该确定许用不平衡量。7-10 有四个不平衡质量 m1=3kg,m2=6kg,m3=7kg,m4=9kg，它们位于同一回转平面内，向径分别为 r1=20mm、r2=12mm、r3=10mm、r4=8mm，其夹角依次互为，如图所示。现要求在回转半径 rb=10mm 处加一平衡质量 mb，试求 mb的大小和
43、方位。解 X 方向：1 13 3cos3 207 1010 cos1b bbm rm rm rm 即 Y 方向：2 24 4sin6 129 80 sin0 1,0b bbbm rm rm rmmkg 即则得 7-11 有一薄壁转盘质量为 m，经静平衡试验测定其质心偏距为 r，方向如图垂直向下。由于该回转面不允许安装平衡质量，只能在平面、上调整，求应加的平衡质径积及其方向。解 在、面内加的质径积为bbbbm rm r 和 面 bb0 mra=m()a mmr mrb-abbMrbar 得与同向 面 bb0 mrb=m()a mmr mrb-abbMrbar 得与反向 7-12 图示 A、B 两
44、根曲轴，曲拐在同一平面中，其质径1 12 23 34 4m rm rm rm r，长度123lll。试分析其平衡状态（不平衡、静平衡、动平衡）B 轴：平衡。（静平衡、动平衡）7-13 高速水泵的凸轮轴由三个互相错开120的偏心轮组成。每一偏心轮的质量为0.4kg，其偏心距为 12.7mm。设在校正平面 A 和 B 中各装一个平衡质量 mA和 mB使之平衡，其回转半径为 10mm,其它尺寸如图（单位为 mm）试求的大小和位置。解 将 mA、mB、mc分解到 A、B 两平面，得 19040 230230115115 23023040190 230230coscos120cos24019141 =1
45、2.7(0.4()20.4()232232ccccDDDDEEEEa aAccDDEEmmmmmmmmmmmmODXAm rm rm rm r 取为 轴建立坐标系，在平面 中)=0 ABsinsin1200sin24019343 =12.7(0.4()0.4()232232 =2.869kgmmsin2702.869 m0.286910m0.2a aAccEEAADAm rm rm rkgAB 因为负值，故因、两面对称，故DB869 27090kg 第八章 带传动 8-1 V 带传动为什么比平带传动承载能力大 解 因为 V 带安装在楔形面内，V 带传动产生的摩擦大于平带传动产生的摩擦力，这种现
46、象也称 V 带传动的楔面摩擦效应。另外，V 带传动通常是多根带同时工作，所以 V 带传动与平带传动相比可以传递更大的功率。8-2 传动带工作时有哪些应力这些应力是如何分布的最大应力点在何处 解 有拉应力，离心应力和弯曲应力三种应力。应力分布如图 8-13。最大应力发生在紧边绕入小带轮处。8-3 影响带传动承载能力的因素有哪些如何提高带传动的承载能力 解 有摩擦系数、包角和初拉力。摩擦系数、包角和初拉力越大，带的承载能力越大。8-4 什么是弹性滑动什么是打滑在工作中弹性滑动和打滑是否都能避免为什么 解 因材料的弹性变形而引起的带与带轮轮缘表面之间产生的相对滑动现象称为弹性滑动。打滑是由于过载所引
47、起的带在带轮上的全面滑动。打滑是可以避免的，而弹性华东是不可避免的。8-5 带传动的失效形式有：打滑；疲劳破坏。设计准则：保证带传动不发生打滑的前提下，充分发挥带传动的能力，使传动具有一定的疲劳强度和寿命。8-6 为什么 V 带剖面的楔角为40，而带轮的槽角则为32 34 3638、及 解 由于带在带轮上弯曲时要产生横向的楔角边小。8-7 已知带传动的功率为,平均带速为 101m s，紧边拉力是松边拉力的两倍，试求紧边拉力、有效工作拉力及初拉力。解 1221011000 7.5,7501000102150011252FVPFNFFFFFFNFFFN则 8-8 一 V 带传动，已知两带轮的直径
48、分别为 125mm 和 315mm，中心距为 600mm，小带轮为主动，转速为 14401minr。试求：（1）小带轮的包角；（2）带长；（3）不考虑带传动的弹性滑动时大带轮的转速；（4）滑动率为时大带轮的实际转速。解 2112212112121212(1)18057.3161.85()(2)()21905.824125(3)1440571.4/min315(1)(4)562.86/minDDaDDDDLammaDnnrDDnnrD 8-9 设计一作减速传动的普通 V 带传动，每天工作 8h，载荷较平稳，已知电动功率为 5kW，电动机转速为 14401minr，从动带轮的输出转速为 6501m
49、inr。解 11211(1)51(83)901440(1)900.98195.4650842009014406.78/601000601000525/AAKPkwKmmnDmmnmmD nmsmsca122确定计算功率P其中表（2）选择带的型号为A 型。（3）确定带轮的基准直径由表8-4，取D，设滑动率=0.02，得D由表，取D。（4）验算带速v=在范围内，所以带速011450,0.72()mmDDd202合适。（5）确定中心距和带的基准长度L初选中心距符合（+D）a+D 11minmax3.14(20090)2 450(90200)1362222 450821400,4694690.015
50、14004484690.015 1400dDDmmALmmmmamma22020由式（8-1）得带长（-D）L=2a（+D）+4a由表对工 型带选用基准长度然后计算实际中心距，由式（8-34）得(1400-1362)a=450+2中心距变动范围：1111100490(6)18057.32009018057.3166.5120469(7)90,3.62(1)1440/min,851.07860.17166.5870.9581400,880.96adLmmDaazDmm iDnrPkwPkwKLmmK221-D小带轮包角确定带的根数D因查表得查表得因查表因查表得由式（8-371202054.38(