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1、 机械设计基础目录第 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H 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章绪论12-3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
2、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
3、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=31-3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儿个问题？解复合较链、局部自由度和虚约束。1-5绘制机构运动简图时，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a)n=3,P L=4,P H=0F=3 x 3-2 x 4=1b)=4,P L=5,P H=1F
4、=3 x 4-2 x 5 -1=1c)=3,PL=4,Pn=0F=3 x 3-2 x 4=1d)n=3,/=4,%=0F=3 x 3-2 x 4=11-7试计算下列图示机构的自由度，并指出机构中存在的复合较链，局部自由度或虚约束。解a)n=5,P L=7,P H=0F=3 x 5-2 x 7=1b)=5,匕=7,=0(c处 为 复 合 较 链)F=3 x 5-2 x 7=1c)n=5,PL=1,Pn=0F=3 x 5-2 x 7=1d)n=5,PL=1,PH=0(c处 为 复 合 钱 链)F=3 x 5-2 x 7 =le)=4,4=5,尸 =1(尸处 为 虚 约 束)F=3 x 4-2 x
5、5-1=1f)=4,乙=5,乙=l(c处 为 复 合 钱 链)F=3 x 3-2 x 3-2=1g)n=3,PL=3,PH=2(2、2为 虚 约 束)F=3 x 3-2 x 3-2=1第二章平面连杆机构2-1钱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2-3 在钱链四杆机构中，a=60mm,b=15Omm,c=120mm,d=100mmo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+150 P m i n。实际时要避免时针,必须使rk /?m i n。3-5试用作图
6、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r o=5 O m m,从动件运动规律为：4 =1 3 5,2=3 0,心=1 2 0,a =7 5 0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动件盘形凸轮机构的轮廓曲线。已
7、知凸轮等角速顺时针方向回转，基圆半径r（）=70mm,中心距 a=160mm,摆杆长度1=100m m,滚子半径rk=10mm,从动件的运动规律为：o 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，其标准值是否相同？为什么这些参数称为基本参数
8、？解基本参数：齿数z、模数m、压力角a、齿顶高系数瓦和顶隙系数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？根切有什么危害？如何避免根切？解齿轮齿根的渐
9、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 o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4=-四；蜗杆蜗轮是中间面上模数和压力角相等且为标准值，且幺+62=90。；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：13；圆锥齿轮当量齿数:co s
10、 6“二一。当量齿数用于齿轮加工、强度计算、变位系数的选择co s J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、闭式软齿面利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、重载传动中，高温、高压
11、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Z1=40,z2=9 0,齿宽b=60mm；B对参数为：模 数m=4mm,齿数Z1=20,z2=4 5,齿 宽b=60mm。两对齿轮精度 为8级，小齿轮转速均为1450r/min,其它条件分别相同
12、。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儿种？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4160mm;腹板式结构,用于4 4500加血轮辐式结构,用于 400 db；反之，当z 42时，df db04-14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
13、，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Zi=20,Z2=z3=60,齿顶圆直径分别为 dai=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=加 4+2h*m=20m+2h*m=44da2=mz-y+2h：m=60m+2h：jn=124da3=+2h：m=60m+2h：m=139.5解得；齿轮1、2能用。m=2mm,a-80mmo4-16单级闭式直齿
14、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,ni=720r/min,m=4mm,Z=25,z2=73,b=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。解口.验算接触强度(1)计算接触应力 =6 7。/卷答其中P=9.5 5 x 1 0 6 =5.3 x 1 0 4%”；吗/=2.9 2;念=2=21=0.78;K =1.3(查表4 -5),2 5 d&1 0 0则(TH=6 70-1-.3-X-5-.3-X-1-04-(2-.-9-2-+-1-二)23 IN /mm-20.78 x l 0 03x 2
15、.9 2(2)查许用应力%小齿轮45钢调质，HB=2172 5 5,取 HB=220；大齿轮 ZG270500,正火，HB=156200 取 HB=180o 查图 4-21c得0_“imi=560N/mm2；查图 4-21b 得分|油2=360N/mm2 o 由表 4-6,SH=1.1 -66N/mm2则 1 c r j =言=3 2 7.2 7/加 加2(3)结论 分%,故满足接触强度要求。2.验算弯曲强度(1)计算弯曲应力%=2K”hmd其中，由表4-8得%=2.2 6,%=L 5 9；L =2 2 4,%=L 75,其余同接触强度。则2xl.3x5.3xl04 x 2.62xl.592-
16、=1 SAN/mm-78x4x1002xl.3x5.3xl04x2.24xl.75，一 278x4x100(2 )查 许 用 应 力 0由 图4-23C,。鹏=185N/mm2；由 图 4-23b,o-flim2=130N/mm2o 查表 4-6,取 SF=1.4,则1 QC=-=132.147V/1 3 0crF,=一 =92.852V/w/n21.4(3)结论：弯曲强度也满足。4-1 7已 知 一 对 正 常 齿 渐 开 线 标 准 斜 圆 柱 齿 轮a=250mm,z 1 =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。
17、解cos P=+=4(2 3 +9 8).=0 9682a 2 x 250得 0=14.53m 4m t=-=-=4.1 32机 机cos 0.968tan atana n tan 20 八。r ,t=-2-=-=0.376cos P cos 14.5 3at=20.623z Vv1l=25.360.968398zvvl,=-r=108.050.96834d i=-x 2 3=9 5.0 4 11 0.9684=-x 9 8=4 04.959/nm2 0.968daX=95.04 1 +2m“=1 03.04 Im ind a2=404.959+2m n =412.959 机 团d 6 =95
18、.04 1 -2.5 m n=85.041 机 机df2=404.9 5 9-2.5m =394.959加 加4-1 8设H 一 对外啮合圆柱齿轮，已知Z i=2 1,Z 2=3 2,m n=2,实际中心距为5 5 m m，问：(1)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，其分度圆螺旋角力、反度圆直径、d 2利节圆直径小、八 各为多少？解(1)不能采用标准直齿圆柱齿轮传动(2)由4 32)=552 cos/?尸=15.50,2x21d,=di=-=43.585加？cos/32x32d 2=d 2 =-=66.415mmcos 04-1 9已知单级
19、闭式斜齿轮传动P=1 0 k W,n i=9 6 0 r/m i n,i=3.7,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钢调质，HB=230（表 4-4）查图 4-21,crim=680N/mm=590N/mm2查图 4-23,crFlimI=220N/mm2,o-flim2=190N/mm2表 4-6,SH=1.1,SF=1.4,则cr/1=618.18A/mm2590L=536.36N/mm2cyF,=S7：；2 0 =11 ON/mm2（yF,=
20、95N/mm12.按接触疲劳设计设计公式产（+1）吗其中：k=1.1（表4-5）,勿=1（表4-7）,p1AT.=9.55xl06=9.55xl06 =9.95xlO4/V mm1 n,960则1.1X9.95X104(3.7+1)Z 61 0 x 2“J ()=5 6.4 4N 1 x 3.7 5 3 6.3 6取4=1 2。,Z 2=i 4 =3.7x 2 1 78,则d,c o s B 5 6.4 4 c o s 1 2 ._ _-=-=2.63 m m4 2 1取标准值？=3,贝=3x(21+78)=5 82 m优2 c o s 1 2 取a =15 2mm,贝ij c o s j3=
21、/178)_。叩2 x 1 5 2夕=1 2.3 2 3 x 2 1c o s l 2.3 2=64.4 85 m m3 x 78d,=-=2 3 8.5 9 5?？2 c o s 1 2.3 2 h2=幅小=64.4 85 圆整后h2-6 5 inm;b-7 Q m m。3.较核弯曲强度当量齿数Z y 22 1(c o s l 2.3 20)3=2 2.5 278(c o s l 2.3 20)3=83.4 0由表4-8得,4 =2.70 5,%=1.5 73,=2 2 1 5,匕2 =L 773则L 6 K 7 X J s i 1.6x 1.1 x 9.9 5 x 1 0 4 x 2.70
22、 5 x l.5 73 x c o s l 2.3 2 0VL -6叫 4-65 x 3 x 64.4 85=5 7.89 M P。42h2/2=5 3.4 3 M P”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dai=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。解一=凶 羽=5 机兀 n因 4 =4 +2m,则4 =60-2 x 5 =5 0mmq=10md2=mz2=5 x 4 0 =2 0 0/H mm.、1 c a-(c =n5-nH ZyZ4 40 x40 16M因 5，
23、则i i H=J =-L3125nH5-1 3在 图 所 示 轮 系 中，已 知 各 轮 齿 数 为：ZI=24,Z2=48,Z2=30,Z3=102,Z3=20,Z 4=4 0,Z5=100O 试求该轮系的传动比必。解差动轮系1-2-2 -3-H-6产=%_%=工全=48x102 二 6 g13 n3nH ZRT 24x30定 轴 轮 系34-5-6%,，=%=一一-=-2-0-=一 0.2ny z5 100因，n=nH,则3=改=41.8/5-1 4在 图 所 示 轮 系 中，已 知 各 轮 齿 数 为：ZI=26,Z2=32,Z 2，=2 2,Z 3=8 0,Z 4=8 0,又 n i=
24、3 0 0 r/m i n,n 3=5 0 r/m i n 两者转向相反,试求齿轮4的转速山的大小和方向。解 差动轮系122,-3HZ _ny-nH _ z2z3I3 n3 nH Zan即-3-0-0-nwL =-3-2-x-8-0-=-4.48 nH=13.9-5 0 2 6 x 2 2 ”n差动轮系3-2,-4-/_ n3 nH _ Z43 -_-n4 nH z3rq.50 ttu 36 9即-=-=-n4-nH 80 20联立二式得 w4=155.97r/min5-1 5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 Z i,=1 0 1/2=9 9,Z 2,=
25、Z 4,Z 4,=l 0 0 Z 5,=1 0 0 o(1)试求传动比i l H。(2)若主动蜗杆1的转速为1 3 7 5 r/m i n的电动机带动，问输出轴H转一周需要多长时间？解 定 轴轮系126%=幺1Z2定轴轮系1,-5,-5-4,-6 -始差动轮系2，-3-4-H-6吸 _ 九2几H _ 4 _ _ n4-nH z2由于2的回转方向与4的回转方向相反，则2H-nH-1 101x1198000099 100 x100(2)上式表明H转一周时，蜗杆1转1 9 8 0 0 0 0周，故H转一周的时间为 1 9 8 0 0 0 0/6 0 x l 3 7 5=2 4 h5-16汽车自动变速
26、器中的预选式行星变速器如图所示。I轴为主动轴，n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ZI=30,Z2=30,Z3=Z6=9 0,Z4=4 0,Z=25。试求良种请宽下的传动比总。解(1)1-2-3-6组成行星轮系6_ 一 6 _ Z3Z13-3一 川 Z,1_2=_豆n6&得 上=4n64 (1)-5-6-H组成差动轮系/_3-Z413 4 -4-nM Z3；H _ n4-nH _ n-nH _ z6 _ 946 A%-%n6-nH z4 4求联立得3=2.0 8nn(2)4-5-6-H组成行星轮系
27、Z.H _ H _n-nH _ z6_ 946-ZI6-T-0-nH 4 4得 iXH=3.2 55-1 7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：Zi=1 7,Z2=2 3,Z4=1 9,Z4=2 0,Z5=24O设轮胎受压变形后使2 8英寸车轮的有效直径约为0.7 m,当车行1 k m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1-23=-至行星轮系 3-4-4,-5(P)-2(H)/-1-/2=J=2 0 x 2 3 =_ _1 _5 2 5 2 z5-z4 2 4 x 1 9 1 1 4联立二式得 片=&=a一%4 U4当车行一公里时C 轴的
28、转数为I=_ 1 2 2 2 _ 转，止 匕 时 5 转过一转,5-1 8如图所示轮系中，已知各轮齿数为：Z1=34,Z2=4O,Z2，=30,Z3=18,Z3=38,zr=24,z4=36,z4-=22o 试求该轮系的传动比丁，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：区=_ 亘=_ 巴n,z4 3 6._ 2 3,=3 8n3 z4-2 21，2 2,3 H组成差动轮系:I.1-H-1 -|-H-Z2Z:3-4-0-X-1-83-ZVZ2-2 4 x 3 0因 和 3,则用同号代入第三式得iAH=-=1.1 5 H 与 A 同向第六章间歇运动机构6-1 在间歇运动机构中
29、，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儿何形状锁住。6-2 常见的棘轮机构有哪儿种？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
30、个运动循环内，槽轮运动时间h 与拨盘运动时间1之比值L 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。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
31、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H 外啮合棘轮机构，已知棘轮的模数m=10mm,棘轮的最小转角盘 =12。，试设计该棘轮机构。解 棘轮最小齿数迪=3 0。9m ax齿顶圆直径D=mz=300mm周节 P=m=l 0=7.5mm齿槽夹角 6 =6 0。齿项厚 h=0.75m=7.5mm棘爪长度 LB2P=62.8mm6-7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5 s,原动机转动速度为720r/min,槽轮与拨盘之
32、间的中心距aw200mm,试设计此槽轮机构。解槽数 z=7圆销数运动系数取中心距圆销回转半径z=lk,=z （z-2）2z 3a=160mm.7 T 1n=s i n =1 6 0 x =80/nm1 2 2槽顶高取圆销半径槽底高凸圆弧张开角槽顶侧壁厚L=tzcos=160 cos 30=138.6 机 机2r=20mmh r3=10mmr 4=8 m m,其夹角依次互为，如图所示。现要求在回转半径r b=1 0 m m处加一平衡质量m b，试求m b的大小和方位。解X方向：-mhrh cos a=呵八-m3=3x20-7x10=-10即 mh cos6z=1Y方向：-mhrh sin a=m
33、2r2-m4r4=6x12-9x8=0即 mh sin a=0则 得 mh=lkg,a=0J7-1 1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I、I I上调整，求应加的平衡质径积及其方向。解在I、I I面内加的质径积为“，和KI面Z”=0 mra=mrj(h-a)得 mJrb =与m r同 向b-an面Z仞=。m r b=m b，S-a)得 mbrh=n i r-与mr反 向b-a7-1 2图 示A、B两根曲轴，曲拐在同一平面中，其质径加 访=m2r2=m3r3=m4r4，长度4=/2=4。试分析其平衡状态(不平衡、静平
34、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m A和m e使之平衡，其回转半径为10nlm，其它尺寸如图（单位为mm）试求的大小和位置。解将mA、mB叫；分解到A、B两平面，得取。为X轴建立坐标系，在平面4中-mara cos%=m(rrc cos 120+mrD+mrE cos240=12.7(0.4xl|x(-l)+2+0.4xAx(_=0，190m=m-f 230，115mD-mD-0 D 230，40mP=mP-E 后 230 40m=m-
35、，230，115mD=mD-0 D 230，190mP=-E E 230-mara sin aA-mrc sin 120+0+%sin 240=2.869kgmm因sin%为负值，故%=以=270%=等=02869依因4 B两面对称,故1=0.2869Aga DB=-270=90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
36、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8-13o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
37、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3 2、3 4、3 6 及3 8？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7.5 k W,平 均 带 速 为1 0用广，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1 0 0 0 x 7.51 075 0 NF Vlooop=则下=2 尸=1 5 0 0 NK -%=1 1 2 5 N8-8 一 V带传动，已知两带轮的直径 分 别 为1 2 5 m m和3 1 5 m m,中 心 距 为6 0 0 m m,小带轮为主动，转 速 为1 4 4 0 r
38、m i/。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0.0 1 5时大带轮的实际转速。解D 一。%=1 80-一 x 5 7.3 =1 6 1.85 a(2)L=万(2*i)+2a+=1905.8mm24 a(3)n,=n,L=1 4 4 0 x =5 71.4 r/m i n2 1D2 3 1 5(4)/Z2=/7 幻=5 6 2.86 r /m i n8-9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5 k W,电 动 机 转 速 为14 4 0r m i n I,从动带轮的输出转速为6 5 0
39、r m i n o 解(1)确 定 计 算 功 率 P ea =K AP=5 kw其 中 K4=1(表 8-3)(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*=9 0 机机，设 滑 动 率 =0.0 2,得 14 4 0D?=，(-)=-x 90 x 0.98=1 9 5.4 m mn2 1 6 5 0由表 8 4,取 D?=2 0 0 m m.(4 )验 算 带 速v=-7 T-D-.n,=-乃-x-9-0-x-l-4-4-0-=6.7 ,8 o加 /s6 0 x 1 000 6 0 x 1000在 5-2 5 /5 范 围 内，所 以
40、 带 速 合 适。(5)确 定 中 心 距。和 带 的 基 准 长 度 L 初 选 中 心 距a 0=4 5 0 MM，符合0.7 (O 1+D 2)a0 J4-D2)由 式(8 T)得带长L=2a0+-(,+D2)+=2x4 5 0+叁 x(90+200)+0。一 助=2 4 a o 2 2x4 5 0由表8-2对工A型带选用基准长度4=14 00加丸然后计算实际中心距,由 式(8-34)得a=4 5 0+(14 00T 36%;_ 4 6 9m m中心距变动范围：136 2m 优am i n=4 6 9-0.015 x 14 00=4 4 8m ma _m.a xv=4 6 9+0.015
41、 x14 00=4 90m m(6)小带轮包角=180,=5 7 3a200-90=180-x 5 7 3=16 6 5 1204 6 9(7)确定带的根数z因 R=9Qmm,i=3.6 24(1 3)n=14 4 0“m i n,查表8-5得6=1.07 ，查表8-6得M)=0.17 k 卬因%=16 6.5 查表 8-7K“=0.95 8因L”=14 00加加,查表8-8得KL=0.96由 式(8-37)得z=_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 4 38仇+处0)勺(1.07+0
42、.17)X0.958X0.96,取2=5根。(8)确定初拉力查表8-1,q =0.10依尸,并由式(3-380得单根普通丫带的处拉力为r5 00pca 2.5 2zv k.=-5-0-0-x-5 x(-2-.-5-1)4-0.1x6.7_8o 25 x6.7 8 0.95 8=123.3N(9)计算压轴力由 式(8-39)得压轴力为FQ=2zF0 si n(a /2)=2 x 5 x 123.3 x si n(l 6 6.5/2)=1224.5 N(10)带传动的结构设计。略。第九章链传动9-1套筒滚子链的结构如何组成的，链的节距和排数对承载能力有何影响？解套筒滚子链由滚子1、套筒2、销轴3、
43、内链板4 和外链斑5组成正比。增大链节距p 可提高承载能力。链传动的承载能力与链的排数成正比。9-2链传动工作时受有哪些力，这些力如何确定？解有效圆周力、离心拉力和悬垂拉力。9-3 分别写出链传动的平均传动比利瞬时传动比表达式。解平 均 传 动 比，=以=豆n2 4瞬时传动比/=全吧1=江 吆?o)2%cos&cos p9-4链条节数一般取为偶数，链轮齿数一般取为奇数，其中有什么理由、解 节数为奇数时，要采用过渡链节，过渡链节有附加弯曲载荷。链轮 齿数为奇数，是为了使磨损均匀。9-5 链传动为何小链轮的齿数不宜过少？而大链轮齿数又不宜过多？解 链轮齿数过少时，多边形效应的影响严重，加剧了传动的
44、不均匀性，工作条件恶化，加速较链的磨损。所以为了使传动平稳及减少动载荷，小链轮的齿数宜取多些。链轮的齿数也不宜过多，过多将缩短链的使用寿命。因为链节磨损后，套筒和滚子都被磨薄而且中心偏移，这时链与轮齿实际啮合的节距将增大，因而分度圆的直径也增大。链轮齿数越多，分度圆直径的增量就越大，所以链节越向外移，因而链从链轮上脱落下来的可能性也就越大，链的使用寿命也就越短，因此通常限制大链轮的齿数z2 1 2 0 o9-6 一滚子链传动，链 轮Z】=23,Z2=63,链 条 型 号 为0 8 A,链长Lp=100节。试求连链轮的分度圆、齿顶圆和齿根圆直径及中心距。.(18%)一制18%)=9 3.2 72
45、 5 4.7 9/?mPa-(1 0 0-4 3)+./(1 0 0-4 3)2-8()352.6/71/TI9-7设H 一滚子链传动。已知电动机转速川=960尸min试确定大、小链轮齿数、链条节距、传动中心距、链节数以及作用在链轮轴上的压力。解1.选择链轮的齿数设 V=3 86，由表9-5取小链齿轮数zi=67,所以大链轮数 z2=iz 1=3.2x21=67.2,取 z2=67 .2.初步确定中心距%=40p3.链条节数Lp=2%+P P（Z 2 一）22a0 2%=2c x40P匕 +-2-1-+-6-7+-Jp（z-6-7-2-1-）-2 125P 2 40P 2 万取 4 =l26o
46、4.计算功率Pc?由表9-2查得KA=1.0,故有P,a=KAP=1.0 x4=4kW5.链条节距p由式9-10得KZKLKP*匕估计此链传动工作于图9-11所以曲线的左侧，由表9-3得（=（就4=（露.J “，K（4）025=（塔0.25=06,L 19 100七=1.0，则有41.11x1.06x1.03.4kW由图9-11查得当=960r min-1时，选用10A链条，节距p=15.875mm。6.实际中心距为便于张紧，将中心距设计成可调节的，所以不必计算实际中心距，可取。/=40p=40 x15.875=635mm7.验算链速由 式（9-14）,内p _ 960 x21x15.8756
47、0 x100-60 x100=5.34/7?s符合要求。8.选择润滑方式按p=15.875mm,v=5.34ms”,由图9-15查得应采用油浴或飞溅润滑。9.计 算 压 轴 力FQ由 式（9-15）,FQ=KQF,取 KQ=1.154F=lOOOP/v=100 x=749N5.34尸。=K J =1.15x749=86 L4N10.链 轮的结构设计略。第十章联接1 0-1螺纹的主要类型有哪儿种？如何合理地选用？解类型：矩形螺纹、三角螺纹(普通)、梯形螺纹和锯齿螺纹。应用见表1 0-21 0-2螺纹联接的种类有哪些？它们个用在何种场合？解类型：螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉联接和紧定螺钉连接。选用
48、见表10-410-3螺纹的主要参数：(1)大径d (D)(2)小径d l (D 1)(3)中 径d 2(D 2)；(4)螺 距p;导 程s (6)螺纹升角；(7)牙型;(8)牙 型 斜 角(9)螺纹牙的工作高度h。螺距利导程的关系：$=叩 单 线 时 相 等10-4螺纹联接常用的防松方法有哪几种？它们防松的原理是怎么样的？解 方法：摩擦防松、机械防松、破坏纹副的防松。防松原理都是防止螺旋副相对转动。10-5受拉伸载荷作用的紧螺栓联接中，为什么总载荷不是预紧力和拉伸载荷之和？解因为螺栓和被联接见都是弹性体。10-6螺纹副的效率与哪些因素有关？为什么多线罗纹多用于传动，普通三角螺纹主要用于联接，而
49、梯形、矩形、锯齿形螺纹主要用语传动？解与线数、螺距和当量摩擦角有关。因数越多，效率越高。当量摩擦角R,在摩擦因数一顶的情况下，牙型斜角力越大，则当量摩擦角已越大，效率越低，自锁性能越好，所以在螺旋传动中，为了提高效率，采用牙型斜角，小的螺纹，如矩形螺纹、梯形螺旋传动中，为了提高效率，采用了提高自锁性能，应采用牙型斜角大的螺纹，如三角形螺纹。10-7螺纹副的自锁条件是什么？解螺纹副的自锁条件为 2A10-8如 图10-40所示为某机构上拉杆头用普通粗牙螺纹联接。已知拉杆所受最大载荷Q=10kgN,载荷平稳拉杆杆头的材料为Q 235,试确定拉杆螺纹直径。解松螺栓联接设计公式4F玉 Q 23 5钢，
50、表 10-5,c r.=240例P a松螺纹设计公式 表10-6,日=匕=刿=17 1.42&n 1.4由 表10-3得 选 用M 12的螺杆。1 0-9如 图10-41所示为一螺栓联接，螺栓的个数为2,螺纹为M2 0,许用拉应力团=1 6 0 M P a。被联接件接合面的摩擦因数为0.2 o若防滑系数取为.2,试计算该联接允许传递的静载荷FR。解每个螺栓的预紧力外 载 荷 也=2891.5 x 2x 0.2=9,6 K NK 1.210-10如图10-42所示千斤顶，其额定起重量Q=2 0 KN,采用螺纹副用单线标准螺纹线7 6 0 x 8（公称直径d=6 0 m m,中径d 2=5 6 m