...wd......wd......wd...普通高等教育“十一五〞國家級規劃教材機械設計根基作業集題解陳立德、姜小菁主編高等教育出版社前言本“機械設計根基作業集題解〞是“機械設計根基作業集〞的配套輔助教學資料,其編寫的目的為：對學生而言,可自我檢查學習掌握程度；對教師而言,在批改時可有一個統一標準,便于檢查。現必須說明兩奌：1.有些作業題難以迠立標準答案,故不一定為唯一答案；2.由于思考與分析題設立的目的為深化教學內容等,故對一般水平的學生可不按排作業,故此題目暫不作題解。參加本作業集題解編寫工作的有陳立德、姜小菁、羅衛平、胡云堂、凌秀軍、卞詠梅等，金陵科技學院陳立德、姜小菁任主編。鑒于編著水平有限，書中難免有不妥之處，懇請廣闊讀者批評指正。編者2012.2目錄TOC\o"1-2"\h\z\u緒論1分析與思考題1第1章機械設計概述1一．判斷與選擇題1二．填充題1三．思考與分析題1第2章摩擦、磨損及潤滑概述2一、判斷與選擇題2二、填充題2三、思考與分析題2四、簡答題2第3章平面機構的構造分析4一．判斷與選擇題4二．填充題4三．思考與分析題4四．簡答題4五．設計計算與分析題5第4章平面連桿機構6一、判斷與選擇題6二、填充題6三、思考與分析題6四、簡答題7五、設計計算與分析題7第5章凸輪機構9一．判斷與選擇題9二．填充題9三．思考與分析題9四．簡答題9五．設計計算與分析題10第6章間歇運動機構11一、判斷與選擇題11二、填空題11第7章螺紋連接與螺旋傳動12一．判斷與選擇題12二．填充題12三．思考與分析題13四．簡答題13五．設計計算與分析題14六．構造設計與分析題16第8章帶傳動18一、判斷與選擇題18二、填空題18三、思考與分析題18四、簡答題19五、設計計算與分析題21第9章鏈傳動23一．判斷與選擇題23二．填充題23三．思考與分析題23四．簡答題24五．設計計算與分析題24第10章齒輪傳動26一、判斷與選擇題26二、填充題27三、思考與分析題28四、簡答題28五、設計計算與分析題31六、構造設計與分析題33第11章蝸桿傳動35一．判斷與選擇題35二．填充題35三．思考與分析題35四．簡答題36五．設計計算與分析題37第12章齒輪系40一、判斷與選擇題40二、填充題40三、思考與分析題40四、簡答題40五、設計計算與分析題41第13章機械傳動設計42分析與思考題42第14章軸和軸轂連接43一、判斷與選擇題43二、填充題43三、思考與分析題43四、簡答題43五、設計計算與分析題44六、構造設計與分析題44第15章軸承48一．判斷與選擇題48二．填充題48三．思考與分析題49四．簡答題49五．設計計算與分析題50六．構造設計與分析題52第16章其他常用零、部件54一、判斷與選擇題54二、填充題54三、思考與分析題54四、簡答題54五、設計計算與分析題55第17章機械的平衡與調速56一．判斷與選擇題56二．填充題56三．思考與分析題56四．簡答題56五．設計計算與分析題57第18章機械設計CAD簡介57分析與思考題57機械設計根基自測試題〔I〕58一、填充題〔20%，各題占2%〕58二、計算題〔18%〕58三、問答題(52%)59四、構造分析題〔10%〕60機械設計根基自測試題(II)62一、填充題〔20%，各題占2%〕62二、計算題〔35%〕62三、問答題〔35%〕63四、構造分析題〔10%〕64機械設計根基自測試題(Ⅲ)65一、填充題〔20%，各題占2%〕65二、計算題〔35%〕65三、問答題〔35%〕66四、構造分析題〔10%〕67緒論分析與思考題0.1機器的特征有哪三個0.2機器與機構有何區別0.3構件與零件有何區別試各舉出三個實例。0.4“機械設計根基〞課程研究的內容是什么答：以上各題不作解答,老師可根據不同對象的學生.提出適當的要求,讓學生自理。第1章機械設計概述一．判斷與選擇題1.1機械設計一定要開發創造新機械。正確答案：錯1.2強度是零件應滿足的基本要求。正確答案：對1.3機械設計中的標準化、系列化、通用化的目的主要是為了提高經濟效益和保證產品質量。正確答案：對1.4某齒輪傳動裝置〔題1.4圖〕輪1為主動輪，則輪2的齒面接觸應力按B變化。A．對稱循環B.脈動循環C．循環特性γ＝－0.5的循環D.循環特性γ＝＋1的循環題1.4圖齒輪傳動裝置二．填充題1.5強度可分為整體強度和外表強度。1.6機械設計的基本要求是：能實現預定功能，滿足可靠性和經濟性的要求。1.7機械設計中推廣三化，它是指標準化、系列化和通用化。三．思考與分析題1.8機械設計過程通常分為哪幾個階段各階段的主要內容是什么1.9常見的失效形式有哪幾種1.10什么叫工作能力計算準則是若何得出的答：以上各題不作解答,老師可根據不同對象的學生.提出適當的要求,讓學生自理。第2章摩擦、磨損及潤滑概述一、判斷與選擇題2.1應嚴格制止出現邊界摩擦。正確答案：錯2.2潤滑的粘度隨溫度的升高而降低。正確答案：對2.3粘度愈大，內摩擦阻力就愈大，液體的流動性就愈差。正確答案：對2.4在低速、重載、高溫、間隙大的情況下應選用粘度較A的潤滑油。A.大B.小2.5B密封分為接觸式、非接觸式兩種。A.靜B.動2.6A.錐入度B.滴點2.7齒輪齒面的點蝕現象屬于C。A.磨粒磨損B.粘著磨損C.疲勞磨損D.腐蝕磨損二、填充題2.8運動物體的接觸外表間的摩擦狀態有干摩擦、邊界摩擦、液體摩擦、混合摩擦等四種。2.9磨損可分為粘著磨損、磨粒磨損、外表疲勞磨損及腐蝕磨損等四種基本類型。2.10提高耐磨性的主要工藝措施有提高外表硬度，降低外表粗糙度和改善潤滑條件。2.11機器發生磨損失效是處于劇烈磨損階段。三、思考與分析題2.11機械手表對潤滑油性能的要求除了要考慮粘度外，還應考慮什么2.12夏天發現液壓系統中的油變稀了，有人將潤滑脂參加，調勻后使油變稠，這樣做法行嗎2.13自行車中哪些部位要進展潤滑應采用哪一類潤滑劑為什么答：以上各題不作解答,老師可根據不同對象的學生.提出適當的要求,讓學生自理。四、簡答題2.14磨損過程分幾個階段各階段的特點是什么答：在機械的正常運轉中，磨損過程大致可分為以下三個階段。1.跑合〔磨合〕磨損階段在這一階段中，磨損速度由快變慢，而后逐漸減小到一穩定值。跑合磨損到一定程度后，尖峰逐漸被磨平，磨損速度即逐漸減慢。2.穩定磨損階段在這一階段中磨損緩慢、磨損率穩定，零件以平穩而緩慢的磨損速度進入零件正常工作階段。3.劇烈磨損階段此階段的特征是磨損速度及磨損率都急劇增大。當工作外表的總磨損量超過機械正常運轉要求的某一允許值后，摩擦副的間隙增大，零件的磨損加劇，精度下降，潤滑狀態惡化，溫度升高，從而產生振動、沖動和噪聲，導致零件迅速失效。2.15在實踐中，經常出現的為混合摩擦，其特點是什么答：在實踐中有很多摩擦副處于干摩擦、液體摩擦與邊界摩擦的混合狀態，稱為混合摩擦。兩摩擦面之間有潤滑油存在,并且在摩擦外表上形成潤滑油膜,但局部油膜破裂,局部金屬直接接觸。2.16接觸式密封中常用的密封件有哪些答：常用的接觸式密封件有：各種類型的橡膠密封圈、氈圈、端面密封裝置。第3章平面機構的構造分析一．判斷與選擇題3.1一個作平面運動的構件具有2個獨立運動的自由度。正確答案：對3.2機構中只能有一個主動件。正確答案：錯3.3平面低副機構中，每個轉動副和移動副所引入的約束條件是一樣的。正確答案：對3.4車輪在軌道上轉動，車輪與軌道之間構成C。A.轉動副B.移動副C.高副3.5平面機構中，假設引入一個移動副，將帶人2個約束，保存了1個自由度。A.1,2B.2,1C.1,13.6具有確定運動的機構，其原動件數目應B自由度數目。A.小于B.等于C.大于二．填充題3.7機構具有確定的相對運動的條件是自由度數等于主動件數。3.8旋轉軸的軸頸與支承軸承之間的連接，是構成轉動副，它引入了約束，保存了l個自由度。三．思考與分析題3.9既然虛約束對構造的運動不起約束作用，為何機構中仍經常使用虛約束答：以上各題不作解答,老師可根據不同對象的學生,提出適當的要求,讓學生自理。四．簡答題3.10運動副與運動鏈有何區別運動鏈與機構有何區別答：使兩個構件直接接觸并能產生一定相對運動的連接，稱為運動副。兩個以上的構件以運動副連接而構成的系統稱為運動鏈。在運動鏈中選取1個構件加以固定〔稱為機架〕，當另一構件〔或少數幾個構件〕按給定的規律獨立運動時，其余構件均隨之作一定的運動，這種運動鏈就成為機構。3.11在比例尺μL＝0.02ｍ/ｍｍ的機構運動簡圖中，量得一構件的長度為10ｍｍ，則該機構的實際長度為多少答：200機構運動簡圖有何用處它能表示出原機構的那些方面的特征答：用簡單線條和符號畫出圖形來進展方案討論和運動、受力分析。能表達各構件間相對運動關系,不需要了解機構的真實外形和具體構造。在題3.13圖所示的平面機構中，共有幾個轉動副幾個移動副答：6個轉動副,1個移動副。題3.13圖五．設計計算與分析題3.14試計算題3.14圖所示的機構〔橢圓規〕的自由度。AB＝BC＝CD答：n=3，PL=4，PH=0F=3n-2PL-PH=3×3-2×4=13.15*試判定題3.15圖所示各機構是否具有確定的相對運動，如運動不確定，提出修改方案。〔a〕〔b〕題3.14圖橢圓規機構題3.15圖答：見“機械設計根基學習指南與題解〞題3.7。第4章平面連桿機構一、判斷與選擇題4.1利用速度影像的原理就能很方便地求出一個構件上各點的速度。正確答案：對4.2機構的效率為0，則機構處于自鎖狀態。正確答案：對4.3在實際生產中，機構的死點位置對工作都是不利的。正確答案：錯4.4在平面連桿機構中，以最短桿為機架，就能得到雙曲柄機構。正確答案：錯4.5鉸鏈四桿機構是按B的不同形式分為三種基本型式的。A.搖桿B.連架桿C.連桿4.6平面四桿機構中，最長桿與最短桿長度之和大于其余兩桿長度之和，只能得到A機構。A.雙搖桿B.雙曲柄C.曲柄搖桿4.7四桿機構處于死點時，其傳動角為B。A.介于0o。~90o。之間B.0oC.90o4.8平面連桿機構的行程速度變化系數KA1時，機構具有急回特性。A.大于B.小于C.等于二、填充題4.9在移動副中，外力的作用線在摩擦角所包圍區域的里面時，滑塊處于減速運動狀態。4.10自鎖性能最好的是三角螺紋。4.11平面四桿機構的基本型式是鉸鏈四桿機構，其中，固定的構件稱為機架；與之相連的構件稱為連架桿；與之相對的構件稱為連桿。4.12實際中的各種形式的四桿機構，都可看成是由改變某些構件的相對長度,形狀或選擇不同構件作為機架等方法所得到的鉸鏈四桿機構的演化形式。4.13在曲柄搖桿機構中，當曲柄為原動件，并作等速回轉運動時，搖桿作往復擺動。4.14曲柄搖桿機構出現急回運動特性的條件是：搖桿為從動件，曲柄為主動件。三、思考與分析題4.15一個機構如果改換主動件，其速度矢量多邊形是否會改變4.16“自鎖〞與“不動〞這兩個概念是否一樣“不動〞的機構是否一定“自鎖〞試舉出三個自鎖機構的實例。4.17在日常生活中你接觸到了哪些平面四桿機構它們都完成了哪些運動是若何傳遞和實現運動的4.18觀察卡車車廂自動翻轉卸料，它屬于哪種機構4.19觀察公共汽車雙扇車門的開閉機構，它利用了哪些四桿機構的哪種特性答：以上各題不作解答,老師可根據不同對象的學生,提出適當的要求,讓學生自理。四、簡答題4.20為什么楔形面摩擦大于平面摩擦答：因為在楔形面摩擦中當量摩擦系數fv=f/sinθ其值始終大于摩擦系數f。故楔形面摩擦大于平面摩擦。4.21何謂自鎖從受力觀點看，移動副和轉動副在什么情況下會自鎖答：不管驅動力多大都不能使機械運動，機械發生自鎖。因此，機械自鎖的條件是η≤0，其中η=0為臨界自鎖狀態，并不可靠。當驅動力作用線作用在摩擦角或摩擦圓所包圍區域之內時，構件作減速移動，直至靜止，機構自鎖。4.22三角螺紋、矩形螺紋各適用于什么樣的工作狀態為什么答：三角螺紋相當于楔形滑塊在楔形槽面內滑動,矩形螺紋相當于滑塊在平面上滑動。根據受力分析可得出：三角螺紋：摩擦阻力大、效率低，易發生自鎖，常用作連接螺紋。矩形螺紋：效率高，常用作傳動螺紋。4.23鉸鏈四桿機構的曲柄存在條件是什么答：曲柄存在的條件如下：〔1〕最長桿與最短桿的長度之和小于或等于其余兩桿長度之和；〔2〕最短桿或其相鄰桿應為機架。4.24鉸鏈四桿機構的最小傳動角γmin發生在什么位置答：在曲柄與機架共線的兩位置處出現最小傳動角。比較這兩位置的傳動角，即可求出最小傳動角。對于曲柄滑塊機構，當原動件為曲柄時，最小傳動角出現在曲柄與機架垂直的位置。4.25在曲柄搖桿機構中，若何調整搖桿擺角的大小或極限位置答：搖桿擺角的大小可通過增減曲柄長度來調整。搖桿的兩極限位置可通過增減連桿長度來調整。4.26在工程上，一般是若何來抑制死點，使構件連續運動的舉例說明。答：1.借助飛輪使機構渡過死點，如縫紉機，曲柄與大帶輪為同一構件，利用帶輪的慣性使機構渡過死點。2.利用機構錯位排列的方法渡過死點，如機車車輪聯動機構，當一個機構處于死點位置時，可借助另一個機構來越過死點。五、設計計算與分析題4.27如題4.27圖所示，四桿機構各構件長度為a=240mm，b=600mm，c=400mm，d=1〕當取AD為機架時，是否有曲柄存在2〕假設各構件長度不變，能否以選擇不同構件為機架的方法獲得雙曲柄機構或雙搖桿機構若何獲得題4.27圖解：1.根據桿長之和條件,假設取AD為機架而存在曲柄應有a+b≤c+d又a+b=240+600=840c+d=400+500滿足上述條件,且連架桿AB又為最短,故有曲柄存在2.能因AB最短,且符合桿長之和條件,所以假設取最短桿AB為機架,得雙曲柄機構;取CD為機架,得雙搖桿機構。4.28如上圖所示的鉸鏈四桿機構中，各桿的長度為a=28mm,b=52mm,c=50mm1〕當取AD桿為機架時，該機構的極位夾角和桿CD的最大擺角。2〕當取桿AB為機架時，將演化成何種類型的機構為什么?解：1.取μL=0.002m/mmm,作題4.28答案圖。題4.28答案圖AD=lAD/μL=36mm,取作A、B兩點。以AB=lAB/μL=14mm為半徑,A為園心作園。以CD=lCD/μL=25mm為半徑,D為園心作園。當搖桿處于兩個極限位置時：AC1=BC-AB=lBC/μL-AB=26-14=12mmAC2=BC+AB=lBC/μL+AB=26+14=40mm在圖上求畫出C1、C2點,由圖可知：θ=∠C1AC2=14°,=C1DC22.因AB為最短,且lAB+lAD≤lBC+lCD,符合桿之和條件。所以,當AB取為機架時,將演化為雙曲柄機構。第5章凸輪機構一．判斷與選擇題5.1凸輪機構工作時，從動件的運動規律與凸輪的轉向無關。正確答案：錯5.2尖頂從動件的凸輪，是沒有理論輪廓曲線的。正確答案：錯5.3當凸輪的壓力角增大到臨界值時，不管從動件是什么形式的運動，都會出現自鎖。正確答案：對5.4凸輪輪廓與從動件之間的可動連接是什么類型的運動副BA.移動副B.高副C.轉動副D.可能是高副也可能是低副二．填充題5.5凸輪機構常用的從動件運動規律有等速運動、等加速-等減速運動、余弦加速度運動、正弦加速度運動等四種。5.6在凸輪機構中，從動件采用等速運動運動規律產生剛性沖擊；采用等加速-等減速運動、余弦加速度運動運動規律產生柔性沖擊。5.7凸輪機構中的壓力角是指凸斬輪上接觸奌的法線與從動件的運動方向間所夾的銳角。5.8凸輪輪廓的加工方法有銼削加工和數控加工兩種。三．思考與分析題5.9設計凸輪機構時，如果設計時得出的αｍａｘ＞[α]，應采取什么方法來解決這個問題5.10假設凸輪機構的滾子損壞，能否任選另一滾子來代替為什么答：以上各題不作解答,老師可根據不同對象的學生,提出適當的要求,讓學生自理。四．簡答題5.11滾子從動件盤形凸輪的基圓半徑若何度量答：是在理論輪廓上度量的。5.12在設計滾子從動件盤形凸輪輪廓線時，假設發現工作廓線有變尖現象，則在尺寸參數改變上應采取哪些措施答：增大基園半徑或減小滾子半徑。5.13何謂反轉法在設計盤形凸輪時若何應用答：把原來轉動著的凸輪看成是靜止不動的，而把原來靜止不動的導路及原來往復移動的從動件看成為反轉運動的這一原理，稱為“反轉法〞原理。如題5.13圖所示為一對心尖頂直動從動件盤形凸輪機構，由于從動件尖頂與凸輪輪廓始終接觸，所以加上反轉角速度后從動件尖頂的運動軌就是凸輪輪廓曲線。題5.13圖五．設計計算與分析題5.14*用作圖法求出以下各凸輪從圖示位置〔題5.14圖〕轉過45°后機構的壓力角〔在圖上標出來〕。〔a〕〔b〕〔c〕〔d〕題5.14圖解：見“機械設計根基學習指南與題解〞題5.7。5.15如題5.15圖所示的對心移動滾子從動件盤形凸輪機構中，凸輪的實際輪廓線為一圓，其圓心在A點，半徑R＝40mm，凸輪轉動方向如以以下列圖，lOA＝25mm，滾子半徑rT＝10mm，試問：凸輪的理論輪廓線為何種曲線凸輪的基圓半徑r0。從動件的升距h。推程中的最大壓力角α。解：(1)凸輪的理論輪廓線為一圓。(2)r0=R-lOA+rr=4025+10=25mm(3)從動件的升程hh=R+lOA+rr-r0=40+25+1025=50mm(4)推程最大壓力角當O點和A點在水平方向共線時壓力角為最大值。題5.15圖第6章間歇運動機構一、判斷與選擇題6.1在棘輪機構中，當搖桿作連續的往復擺動時，棘輪將作單向間歇轉動。正確答案：對6.2槽輪機構必須要有鎖止圓弧。正確答案：對6.3在棘輪機構中，設置制動爪的目的是B。A.分度B.定位C.換向6.4槽輪機構運動件的鎖止圓弧是A鎖止弧。A.凸形B.凹形6.5間歇運動機構A.把間歇運動轉換成連續運動。A.不能B.能二、填空題6.6改變棘輪機構遙桿擺角的大小，可以利用改變曲柄長度的方法來實現。6.7棘輪機構的主動件作往復運動，從動件作周期性的時停、時動的間歇運動。6.8棘輪機構中制動爪的作用為防止棘輪反向轉動。6.9常用的間歇機構有棘輪機構，槽輪機構，不完全齒輪機構,凸輪式間隙運動機構。6.10不完全齒輪機構的基本構造型式為外嚙合與內嚙合兩種。第7章螺紋連接與螺旋傳動一．判斷與選擇題7.1多線螺紋沒有自鎖性能。正確答案：對7.2連接螺紋大多采用多線的梯形螺紋。正確答案：錯7.3同一直徑的螺紋按螺旋線數不同，可分為粗牙和細牙兩種。正確答案：錯7.4彈簧墊圈和對頂螺母都屬于機械防松。正確答案：對7.5螺栓的標準尺寸為中徑。正確答案：錯7.6螺旋傳動中，螺桿一定是主動件。正確答案：錯7.7螺紋連接防松的基本問題在于A。A．防止螺紋副的相對轉動B.增加螺紋連接的剛度C．增加螺紋連接的軸向力7.8設計螺栓組連接時，雖然每個螺栓的受力不一定相等，但各個螺栓仍采用一樣的材料、直徑和長度，這主要是為了D。A.受力均勻B.外觀美觀C.購置方便D.便于加工和裝配7.9螺栓連接的強度主要取決于C的強度。A.螺母B.墊片C.螺栓7.10預緊力為F0的單個緊螺栓連接，受到軸向工作載荷F作用后，螺栓受到的總拉力F∑CF0、＋FA.大于B.小于C.等于7.11在鉸制孔用螺栓連接中，螺栓桿與孔的配合為B。A.間隙配合B.過渡配合C.過盈配合7.12當鉸制孔用螺栓連接承受橫向載荷或旋轉力矩時，該螺栓組中的螺栓A。A.必受剪切力的作用B.必受拉力作用C.同時受到剪切和拉伸作用二．填充題7.13普通螺紋的公稱直徑指的是螺紋的大徑，計算螺紋的摩擦力矩時使用的是螺紋的中徑，計算螺紋不安全截面時使用的是螺紋的小徑。7.14常用的螺紋牙形有三角形，矩形，梯形，鋸齒等幾種，用于連接的螺紋為三角牙形，用于傳動的為矩形牙形。7.15螺栓連接的計算主要是螺紋中徑，然后按標準選定螺紋的大徑。7.16當承受橫向載荷時，如采用鉸制孔用螺栓連接，其螺栓桿上承受剪切和擠壓載荷。7.17在螺紋連接中，相對剛度KC＝0，說明墊片為金屬墊片或無墊片，其螺栓中總拉力為_____FΣ=F+F0’__________7.18采用凸臺或沉頭座，其目的為防止螺栓承受偏心載荷。三．思考與分析題7.19螺紋具有自鎖特性，但使用一段時間后螺紋仍會自動松脫，為什么7.20采用對頂螺母防松時，兩個螺母的厚度是否要求一樣為什么假設不一樣厚，那么應該哪一個螺母厚7.21在什么條件下，F∑＝F0＋F7.22在嚴密壓力容器的緊螺栓連接中，為使螺母擰緊時更貼緊于被連接件，是否可將金屬墊片更換為橡膠墊片為什么7.23裝配鉸制孔用螺栓連接時，為何不必將螺母擰得很緊7.24對螺栓組連接進展受力分析時作了五個假說，試結合現實中的例子加以說明。答：以上各題不作解答,老師可根據不同對象的學生,提出適當的要求,讓學生自理。四．簡答題7.25常用螺紋的種類有哪些各用于什么場合答：普通螺紋廣泛應用于各種緊固連接。管螺紋分為圓柱管螺紋和圓錐管螺紋。前者用于低壓場合，后者適用于高溫、高壓或密封性要求較高的管連接。矩形螺紋常用于傳力或傳導螺旋梯形螺紋其傳動效率略低于矩形螺紋，但工藝性好，牙根強度高，螺旋副對中性好，可以調整間隙。廣泛用于傳力或傳導螺旋鋸齒形螺紋僅能用于單向受力的傳力螺旋。7.26螺紋連接的基本形式有哪幾種各適用于何種場合有何特點答：螺栓連接將螺栓穿過被連接件上的光孔并用螺母鎖緊。這種連接構造簡單、裝拆方便、應用廣泛。雙頭螺柱連接這種連接用于被連接件之一較厚，不宜制成通孔，而將其制成螺紋盲孔，另一薄件制通孔。拆卸時，只需擰下螺母而不必從螺紋孔中擰出螺柱即可將被連接件分開，可用于經常拆卸的場合。螺釘連接這種連接不需用螺母，適用于一個被連接件較厚，不便鉆成通孔，且受力不大、不需經常拆卸的場合。緊定螺釘連接將緊定螺釘旋入一零件的螺紋孔中，并用螺釘端部頂住或頂入另一個零件，以固定兩個零件的相對位置，并可傳遞不大的力或轉矩。7.27連接螺紋都具有良好的自鎖性，為什么有時還需要防松裝置試各舉出兩個機械防松和摩擦防松的例子。答：連接中常用的單線普通螺紋和管螺紋都能滿足自鎖條件，在靜載荷或沖擊振動不大、溫度變化不大時不會自行松脫。但在沖擊、振動或變載荷的作用下，或當溫度變化較大時，螺紋連接會產生自動松脫現象。因此，設計螺紋連接必須考慮防松問題。7.28計算普通螺栓連接時，為什么只考慮螺栓不安全截面的拉伸強度，而不考慮螺栓頭、螺母和螺紋牙的強度答：因為連接失效主要由扵螺栓本身的強度缺乏而產生,一般來說螺母和螺紋牙的強度總是足夠的。7.29簡述緊連承受拉螺栓承受什么載荷其強度計算公式中1.3是什么含義答：緊連承受拉螺栓承受拉應力σ和扭轉應力的復合應力。1.3的含義是考慮了扭轉應力對強度的影響。7.30螺栓連接的構造設計要求螺栓組對稱布置于連接接合面的形心，理由是什么答：保證接合面的受力比較均勻，同時也便于加工制造。7.31簡述提高螺栓連接強度的措施有哪些答：提高螺栓連接強度的措施有：1.改善螺紋牙間的載荷分配；2.減小螺栓的應力變化幅；3.減少應力集中；4.防止附加應力。7.32滾動螺旋傳動和滑動螺旋傳動相比較，有何優缺點答：螺旋副中摩擦為滑動摩擦稱為滑動螺旋傳動。在螺桿和螺母之間設有封閉循環的滾道，在滾道間填充鋼珠，使螺旋副的滑動摩擦變為滾動摩擦，從而減少摩擦，提高傳動效率，這種螺旋傳動稱為滾動螺旋傳動，又稱滾珠絲杠副。滑動螺旋的優缺點有：構造簡單，便于制造，易于自鎖，但其摩擦阻力大，傳動效率低，磨損大，傳動精度低。滾珠絲杠的主要優點：〔1〕滾動摩擦系數小，傳動效率高，其效率可達90%以上，摩擦系數?=0.002～0.005；〔2〕摩擦系數與速度的關系不大，故起動扭矩接近運轉扭矩，傳動靈敏、平穩；〔3〕磨損小且壽命長，可用調整裝置調整間隙，傳動精度與剛度均得到提高；〔4〕不具有自鎖性，可將直線運動變為回轉運動。滾珠絲杠的缺點：〔1〕構造復雜，制造困難；〔2〕在需要防止逆轉的機構中，要加自鎖機構；〔3〕承載能力不如滑動螺旋傳動大。五．設計計算與分析題7.33如題7.33圖所示鋼制凸緣聯軸器，用均布在直徑D0＝250mm圓周上的ｚ個螺栓將兩個半聯軸器緊固在一起，凸緣厚均為ｂ＝30mm。聯軸器需要傳遞的轉矩T＝106N·mm，接合面間摩擦系數f＝0.15，可靠性系數KF＝1.2。試求：〔1〕假設采用6個普通螺栓連接，試計算所需螺栓直徑；〔2〕假設采用與上一樣公稱直徑的3個鉸制孔螺栓連接，強度是否足夠解：〔1〕采用普通螺栓題7.33圖不滑動條件為：可得：選擇螺栓材料為Q235,性能等級為4.6的螺栓，由表可查得材料屈服極限，安全系數，故螺栓材料的許用。由得：按細牙螺紋標準，選用螺紋公稱直徑〔螺紋小徑〕〔2〕采用3個M12的鉸制孔螺栓查表得，。，。力矩平衡方程為：強度足夠。7.34*某氣缸的蒸汽壓強p＝1.5MPa，氣缸內徑D＝200mm。氣缸與氣缸蓋采用螺栓連接〔題7.34圖〕，螺栓分布圓直徑D0＝300mm。為保證嚴密性要求，螺栓間距不得大于80mm，試設計此氣缸蓋的螺栓組連接。題7.34圖受軸向載荷的螺栓組解：見“機械設計根基學習指南與題解〞題7.9。六．構造設計與分析題7.35試指出以以以下列圖中的錯誤構造，并畫出正確的構造圖。〔g〕凸臺高度〔h〕被連接件兩接觸外表〔c〕兩軸同心度題7.35圖解：題7.35答案圖第8章帶傳動一、判斷與選擇題8.1帶輪的輪槽角應小于V帶橫截面楔角。正確答案：對8.2V帶傳動不能用于穿插傳動之中。正確答案：對8.3V帶底面與帶輪槽底面是接觸的。正確答案：錯8.4帶傳動的從動輪圓周速度低于主動輪圓周速度的原因是帶的彈性打滑。正確答案：錯8.5在多級傳動中,常將帶傳動放在低速級。正確答案：錯8.6V帶的公稱尺寸為帶的C長度。A.內周B.外周C.帶輪基準直徑上的周線8.7帶傳動中，v1為主動輪圓周速度，v2為從動輪圓周速度，v為帶速。這些速度之間存在的關系是B。A.v1=v2=vB.v1>v>v2C.v1<v<v2D.v1=v2>8.8設計V帶傳動時，為防止A，應限制小帶輪的最小直徑。A.帶內的彎曲應力過大B.小帶輪上的包角過小C.帶的離心力過大D.帶的長度過長8.9帶傳動采用張緊輪的目的是＿A＿。A.減輕帶的彈性滑動B.提高帶的壽命C.改變帶的運動方向D.調節帶的初拉力 8.10同步帶傳動是依靠帶齒與輪齒間的C來傳遞運動和動力的。A.摩擦力B.壓緊力C.嚙合力二、填空題8.11按傳動原理帶傳動分為__摩擦傳動__和__嚙合傳動____。8.12某普通V帶標記為B2000GB11544—1997，則“B〞表示___B型普通V帶_____，“2000”表示_基準長度為2000_8.13在傳動裝置中，帶傳動一般宜安置在高速級上。8.14V帶傳動在工作過程中，帶內應力有拉應力，離心拉應力彎曲應力。最大應力σmax=σmax=σ1+σc+σb1，發生在帶的緊邊與小帶輪的接觸處。8.15帶傳動的失效形式為帶與帶輪之間的磨損、打滑和帶的疲勞破壞等，其設計準則是在傳遞規定功率時不打滑，同時具有足夠的疲勞強度和一定的使用壽命。8.16帶傳動的張緊輪一般放在松邊的內側且靠近大輪處。8.17單根V帶所能傳遞的功率P0主要與帶的型號，小帶輪直徑及__帶速_______有關。8.18同步帶傳動只能采用開口傳動型式。三、思考與分析題8.19平帶傳動中，帶輪的輪面常制成凸弧面，這是為什么8.20為了提高傳動能力，不是將帶輪工作面加工粗糙些，增加摩擦系數，而是降低加工外表的粗糙度，為什么8.21帶速越高，帶的離心力越大，不利于傳動。但在多級傳動中，常將帶傳動放在高速級，這是為什么8.22技術革新中采用一現有V帶傳動，在試運轉中發現從動輪丟轉太多，有時甚至處于時轉時停的不穩定狀態，試分析其原因，提出解決方法。8.23在單根普通V帶的基本額定功率表中，單根帶的額定功率P0值隨小帶輪轉速增大而有所變化，為什么8.24在多根V帶傳動中，當一根帶疲勞斷裂時，應若何更換為什么答：以上各題不作解答,老師可根據不同對象的學生,提出適當的要求,讓學生自理。四、簡答題8.25什么是有效拉力什么是初拉力它們之間有何關系答：初拉力F0當傳動帶傳動時，由于帶和帶輪接觸面間摩擦力的作用，帶兩邊的拉力不再相等。繞入主動輪的一邊被拉緊，拉力由F0增大到F1，稱為緊邊；繞入從動輪的一邊被放松，拉力由F0減少為F2，稱為松邊。F0=(F1+F2)帶兩邊的拉力之差F稱為帶傳動的有效拉力。F=F1－F28.26小帶輪包角對帶傳動有何影響為什么只給出小帶輪包角α1的公式答：帶與帶輪的接觸弧面上產生摩擦力，包角大，產生摩擦力也大,。由于大帶輪的包角α2大于小帶輪的包角α1，則打滑首先在小帶輪上發生，所以只需考慮小帶輪的包角α1，在計祘公式中只需給出小帶輪包角α1。8.27帶傳動的彈性滑動和打滑是若何產生的它們對傳動有何影響是否可以防止答：在一定的初拉力F0作用下，帶與帶輪接觸面間摩擦力的總和有一極限值。當傳遞的圓周力超過帶與帶輪接觸面間摩擦力總和的極限值時，帶與帶輪將發生明顯的相對滑動，這種現象稱為打滑。由于帶的彈性變形而產生的帶與帶輪間的滑動稱為彈性滑動。彈性滑動和打滑是兩個截然不同的概念。打滑是指過載引起的全面滑動，是可以防止的。而彈性滑動是由拉力差引起的，只要傳遞圓周力，就必然會發生彈性滑動，所以，彈性滑動是不可防止的。8.28在設計帶傳動時，為什么要限制小帶輪最小基準直徑和帶的最小、最大速度答：帶輪直徑小可使傳動構造緊湊,但彎曲應力大,會使帶的壽命降低,設計時應取小帶輪的基準直徑大于或等于帶輪最小基準直徑。帶速太高,會使離心力增大,使帶與帶輪間的摩擦力減小,傳動容易打滑,且單位時間內帶繞過帶輪次數增多,降低傳動帶的工作壽命。假設帶速太低,當傳動功率一定時,使傳遞的園周力增大,帶的根數增多,應使帶速在5∽25m/s范圍內。8.29帶傳動的整體打滑首先發生在哪個帶輪上?為什么?答：帶傳動的整體打滑首先發生在小帶輪上,這是因為大帶輪的包角α2大于小帶輪的包角α1，小帶輪產生摩擦力小。8.30試分析帶傳動中心距a，預緊力F0及帶的根數z的大小對帶傳動的工作能力的影響。答：帶傳動的中心距過小，會減小小帶輪的包角，使得帶能傳遞的功率下降。中心距過小，在同樣的使用壽命條件下，單根帶所能傳遞的功率下降。中心距小的優點是帶傳動的構造尺寸緊湊。中心距過大優缺點則相反，同時中心距過大時使得帶傳動的松邊抖動過大，傳動不平穩。初拉力過小，則帶的傳動能力過小，其能力沒有充分利用。初拉力大，則帶的傳動能力大，但是，初拉力過大會使帶的壽命顯著下降。帶的根數過少，可能是由于將帶的型號選得過大而造成的，這樣將使得帶傳動的構造尺寸偏大。帶的根數過多，將會造成帶輪過寬，而且各根帶的受力不均勻，每根帶的能力得不到充分利用。8.31試給出帶的應力分布圖，注明各種應力名稱及最大合成應力的位置。答：和分別為緊邊和松邊拉應力，為離心拉應力，和分別為小帶輪和大帶輪處的彎曲應力。最大應力發生在帶的緊邊開場繞上小帶輪處，其值為。題8.31答案圖8.32在一樣條件下，為什么V帶比平帶的傳動能力大答：V帶的截面形狀為梯形，兩側面為其工作面。傳動時，V帶與帶輪兩側面接觸，在同樣壓緊力的作用下，V帶的摩擦力比平帶大，傳遞功率也較大。8.33提高帶傳開工作能力的措施主要有哪些答：提高帶傳開工作能力的措施：1)適當地增大帶輪直徑〔或提高帶速〕；2)適當地增加帶長；3)適當增加帶的根數〔一般小于10根〕；4)增大包角。8.34帶傳動為什么必須張緊常用的張緊裝置有哪些答：帶傳開工作一段時間后就會由于塑性變形而松弛，使初拉力減小，傳動能力下降，這時必須重新張緊。常用的張緊方式可分為調整中心距方式與張緊輪方式兩類。8.35同步帶傳動的工作原理是什么它有何獨特的優點答：工作時,帶內環外表上的凸齒與帶輪外緣上的齒槽相嚙合而進展傳動。帶的強力層承載后變形小,其周節保持不變,故帶與帶輪間沒有相對滑動,保證了同步傳動。同步帶主要用有于要求傳動比準確的中、小功率傳動中,如計算機、錄音機、磨床和紡織機械等。五、設計計算與分析題8.36*設計攪拌機的普通V帶傳動。電動機的額定功率為4kw，轉速n1=1440r/min，要求從動輪轉速n2=575r/min，工作情況系數kA=1.1。解：見“機械設計根基學習指南與題解〞題8.15。8.37*試設計某車床上電動機和床頭箱間的普通V帶傳動。電動機的功率P=4kw，轉速n1=1440r/min，從動軸的轉速n2=680r/min，兩班制工作，根據機床構造，要求兩帶輪的中心距在950mm解：見“機械設計根基學習指南與題解〞題8.17。六、構造設計與分析題8.38圖中所示為帶傳動的張緊方案，試指出其不合理之處，并改正。(a)平帶傳動(b)V帶傳動題8.38圖答：(a)平帶傳動張緊輪宜裝于松邊外側靠近小輪，主要用以增大平帶傳動包角。(b)V帶傳動張緊輪不宜裝在緊邊，應裝于松邊內側，使帶只受單向彎曲，且靠近大輪，防止小帶輪包角減小。8.39圖中所示為H型普通V帶輪的輪槽構造，試填寫有關構造尺寸、尺寸公差及外表粗糙度值。題8.39圖答：見題8.39答案圖所示。題8.39答案圖第9章鏈傳動一．判斷與選擇題9.1鏈傳動的中心距一般設計成可調節的。正確答案：對9.2水安全裝的鏈傳動中,緊邊宜放在上面。正確答案：對9.3鏈傳動的平均傳動比是常數，而瞬時轉動比是變化的。正確答案：對9.4鏈傳動的軸線必須A。A.平行B.相交成一定角度C.成直角穿插9.5鏈傳動作用在軸上的力比帶傳動小，其主要原因是B。A．鏈條的離心力B.嚙合時無需很大的初拉力C．在傳遞一樣功率時，圓周力小9.6鏈條的磨損主要發生在C接觸面上。A.套筒與銷軸B.內、外鏈板C.內鏈板9.7鏈傳動中合理的鏈條長___B_______。。A.應等于奇數倍鏈節距B.應等于偶數倍鏈節距C.可以為任意值D.按鏈輪齒數來決定二．填充題9.8在設計鏈傳動時，為了防止使用過渡鏈節，鏈節數應取為偶數。9.9鏈傳動的主要失效形式有鏈板疲勞破壞,滾子和套筒的沖擊疲勞破壞,鏈條鉸鏈磨損,鏈條鉸鏈的膠合,靜力拉斷。9.10在鏈傳動、齒輪傳動和帶傳動組成的多級傳動,鏈傳動宜布置在__低速___級。9.11鏈傳動中，限定鏈傳動承載能力的主要因素是鏈板疲勞破壞。9.12鏈傳動的潤滑方式是根據鏈速和鏈節距的大小來選定。9.13采用張緊輪張緊鏈條時，一般張緊輪應設在松邊。三．思考與分析題9.14當傳遞功率較大時，可用單排大節距鏈條，也可用多排小節距鏈條，這兩者各有何特點各適用于什么場合9.15鏈傳動中，節距p增大則傳動能力也增大，所以在設計中應盡量取較大的p值，這種說法對嗎為什么9.16兩鏈輪布置在同一垂直平面內時，應采取哪些措施才能保證傳動正常工作9.17在題9.17圖中，為什么圖示的小輪旋轉方向較合理〔a〕〔b〕〔c〕題9.17圖鏈傳動的張緊答：以上各題不作解答,老師可根據不同對象的學生,提出適當的要求,讓學生自理。四．簡答題9.18鏈傳動和帶傳動相比有哪些優缺點答：與帶傳動相比，鏈傳動無彈性滑動和打滑現象，因而能保持平均傳動比準確；鏈傳動不需很大的初拉力，故對軸的壓力小；它可以像帶傳動那樣實現中心距較大的傳動，而比齒輪傳動輕便得多，但不能保持恒定的瞬時傳動比；傳動中有一定的動載荷和沖擊，傳動平穩性差；工作時有噪聲，適用于低速傳動。9.19影響鏈傳動不均勻性的主要參數是什么為什么答：影響鏈傳動不均勻性的主要參數是鏈節距p、鏈輪齒數z和鏈輪的轉速n1。由，可知，當鏈節距p增大，鏈輪齒數z減少，鏈輪的轉速n1增大時鏈傳動“多邊形效應〞越顯著，從而造成鏈傳動的運動越不均勻。9.20鏈傳動的合理布置有哪些要求答：一般兩軸線應平行布置,中心線處于水平位置。兩鏈輪共面。應使鏈條緊邊在上面,松邊在下面。假設中心線傾斜布置,其與水平面的夾角應小于45°,防止中心線垂直布置。9.21鏈傳動的設計準則是什么答：對于一般鏈速υ>0.6m/s的鏈傳動，其主要失效形式為疲勞破壞，故設計計算通常以疲勞強度為主并綜合考慮其他失效形式的影響。計算準則為：傳遞的功率值〔計算功率值〕小于許用功率值。當鏈速υ≤0.6m/s時，鏈傳動的主要失效形式為鏈條的過載拉斷，因此應進展靜強度計算，校核其靜強度安全系數S。五．設計計算與分析題9.22*一型號為16A的滾子鏈，主動輪齒數z1＝23，轉速n1＝960r/min，傳動比i＝2.8，中心距a＝800mm，油浴潤滑，中等沖擊，電動機為原動機。試求該鏈傳所能傳遞的功率。解：見“機械設計根基學習指南與題解〞題9.12。9.23試設計一鏈式輸送機中的鏈傳動。傳遞功率P=20KW,主動輪的轉速n1=230r/min,傳動比i=2.5，電動機驅動，三班制，有中等沖擊，按推薦方式潤滑。解：1.選擇鏈輪齒數取小鏈輪齒數=19,大鏈輪齒數為=2，取。2．確定鏈節數初定中心距則==114.03取。3．確定鏈號查表得，，，，采用單排鏈=1。則==27.37KW查圖9.9選取鏈號為24A,節距P=38.10mm.4．驗算鏈速=在0.6~3m/s之內。5．計算實際中心距=1528.8mm6．確定潤滑方式查圖9.11知應選滴油潤滑。7．計算鏈輪軸的壓力8．鏈輪設計、張緊、潤滑等裝置設計〔略〕。第10章齒輪傳動一、判斷與選擇題10.1形成漸開線的圓稱為基圓。正確答案：對10.2標準規定的壓力角應在分度圓上。正確答案：對10.3對于一個齒輪來說，不存在節圓。正確答案：對10.4標準齒輪在標準安裝條件下，其分度圓與節圓應重合。正確答案：對10.5在標準齒輪，標準安裝條件下，齒輪傳動為無側隙傳動。正確答案：對10.6直齒圓柱齒輪傳動，假設a=a′，二齒輪一定是標準齒輪。正確答案：錯10.7采用標準的壓力角和標準模數的齒輪不一定是標準齒輪。正確答案：對10.8齒輪傳動中，齒根彎曲應力的大小與材料無關，但疲勞強度的上下都與材料有關。正確答案：對10.9錐齒輪的標準值取在中部。正確答案：錯10.10漸開線齒廓上任意點的法線都切于B。A.分度圓B.基圓C.節圓D.齒根圓10.11用展成法加工標準齒輪，刀具節線與齒輪分度圓A。A.相切B.相割C.相離10.12對于標準漸開線齒廓，在分度圓以外的齒廓其壓力角A20o。A.>B.<C.=10.13齒面點蝕多半發生在C。A.齒頂附近B.齒根附近C.節點附近10.14為了提高輪齒齒根彎曲強度應A。A.增大模數B.增加齒數C.增大分度圓直徑10.15標準直齒圓柱齒輪傳動的彎曲疲勞強度計算中，齒形系數yF只取決于B。A.模數mB.齒數zC.分度圓直徑d1D.齒寬系數Ψd10.16一對圓柱齒輪傳動，通常把小齒輪的齒寬做得比大齒輪寬一些，其主要原因是D。A.為使傳動平穩B.為了提高傳動效率C.為了提高齒面接觸強度D.為了便于安裝，保證接觸線長10.17閉式軟齒面常見的失效形式為A。A.點蝕B.磨損C.膠合10.18主、從動輪輪面上的接觸應力是B。A.σH1>σH2B.σH1=σH2C.σH1<σ10.19一對正確嚙合的標準漸開線齒輪做減速傳動時，如兩輪的材料、熱處理及齒面硬度均一樣，則齒根彎曲應力為B。A.σF1>σF2B.σF1<σF2C.σF1=σ10.20漸開線齒輪連續傳動條件為重合度εA。A.>1B.<1C.>010.21斜齒輪的標準模數取在A內。A.法面B.端面C.任意平面10.22一對直齒錐齒輪兩齒輪的齒寬為b1、b2，設計時應取B。A.b1>b2B.b1=b2C.b1<b二、填充題10.23基圓越小，漸開線越彎曲；基圓越大，漸開線越趨平直，基圓內不能_產生漸開線。10.24在節點嚙合時，其嚙合點上的相對滑動速度為零。10.25漸開線齒廓的嚙合特點為正壓力作用線，公法線，公切線，嚙合線四線合一10.26漸開線上各點的壓力角不相等，越遠離基圓壓力角越大，基圓上壓力角等于0°。10.27漸開線上任一點的法線必定與基園相切。10.28模數一樣而齒數不同的兩個標準齒輪，其分度圓齒厚不變。10.29當安裝一對漸開線直齒圓柱齒輪時，假設使兩輪的中心距稍許增大，則其傳動比將不變。10.30切削漸開線齒輪的方法有仿形法和展成法兩類。10.31直齒圓柱齒輪不產生根切的最小齒數為17。10.32閉式傳動中，軟齒面齒輪易發生奌蝕失效形式。10.33閉式傳動中，硬齒面齒輪易發生斷齒失效形式。10.34材料為20Cr鋼的硬齒面齒輪，適宜的熱處理方法為滲碳淬火。10.35齒輪齒面接觸疲勞強度計算是以節奌為計算點，計算理論依據為赫茨公式。10.36齒根彎曲疲勞強度計算，其計算點為齒頂。10.37齒輪的齒面接觸強度與模數單獨一項的大小無關，但與m與z的乘積有關。10.38在進展輪齒齒根彎曲強度計算時，其不安全截面用30°切線法來確定。10.39齒形系數與z有關，而與m無關。10.40一對外嚙合斜齒輪傳動的正確嚙合條件為mn1=mn2=mn；αn1=αn2=αn；β1=-β2。10.41錐齒輪的標準值應取在大端處，受力分析時以中部背錐的齒形來進展分析。10.42為保證錐齒輪傳動的良好嚙合，在安裝調試時應保證錐頂重合。10.43設計齒輪傳動時，z1、z2常取互為素數。10.44對于軟齒面組合的齒輪傳動，其小齒輪的硬度應比大齒輪的硬度高。10.45圓柱、圓錐齒輪聯合使用時，在高速級應按置錐齒輪。三、思考與分析題10.46現有一個不知具體幾何尺寸的齒輪，試問若何確定它的幾何尺寸10.47分度圓與節圓，壓力角與嚙合角各有什么不同在什么條件下分度圓與節圓相重合，壓力角與嚙合角相等10.48在技術改造中擬使用兩個現成的標準直齒圓柱齒輪。已測得齒數z1=z2，z2=98，小齒輪齒頂圓直徑da1=240mm，大齒輪的齒全高h=22.510.49現有4個標準齒輪：m1=4mm，z1=25；m2=4，z2=50；m3=3mm，z3=60；m4=2.5，z4=40。試問：〔1〕哪兩個齒輪的漸開線形狀一樣〔2〕哪兩個齒輪能正確嚙合〔10.50某機器中的一對外嚙合標準圓柱直齒輪，小齒輪輪齒嚴重磨損，擬報廢，大齒輪輪齒磨損較輕，擬修復，試問采用什么方法可使傳動恢復使用10.51齒輪的5種失效形式能否同時出現10.52為修配一對齒輪查閱了原設計資料，知大小齒輪均采用45鋼正火處理。試指出設計的不妥之處和輪齒的失效形式，并提出改進的措施。10.53試分析以下兩種情況下，題10.53圖所示的齒輪2所受圓周力，徑向力的方向。1〕齒輪1為主動輪；2〕齒輪2為主動輪。題10.53圖題10.56圖10.54模數大，齒根彎曲強度也大，又因一對齒輪傳動的m必須相等，故一對齒輪的齒根彎曲強度也應一樣，對嗎10.55為保證錐齒輪傳動能良好嚙合，安裝調試時應注意什么問題10.56題10.56所示的傳動簡圖中，采用斜齒圓柱齒輪，直齒錐齒輪傳動，現要求使齒輪2和齒輪3上的軸向力方向相反，試確定齒輪3的輪齒旋向。10.57潤滑條件良好對防止齒輪破壞形式的出現有何作用答：以上各題不作解答,老師可根據不同對象的學生,提出適當的要求,讓學生自理。四、簡答題10.58漸開線有哪些基本性質答：漸開線具有如下性質：1.發生線在基圓上滾過的長度等于基圓上被滾過的弧長；2.因為發生線在基圓上作純滾動，所以它與基圓的切點N就是漸開線上K點的瞬時速度中心，發生線NK就是漸開線在K點的法線，同時它也是基圓在N點的切線；3.切點N是漸開線上K點的曲率中心，NK是漸開線上K點的曲率半徑。4.漸開線的形狀取決于基圓的大小。5.基圓內無漸開線。10.59漸開線齒廓的嚙合特點有哪些答：嚙合特性如下所述：1.四線合一2.中心距可分性3.嚙合角不變4.齒面的滑動10.60齒條和齒輪相比，有哪些不同點答：有以下不同點：1.由于齒條的齒廓為直線,所以齒廓上各奌的法線互相平行,且在傳動時齒條平動,齒廓上各點的速度的方向都一樣。因此,齒條齒廓上各奌的壓力角都相等,其大小為標準值,即α=20o。2..由于齒條的各同側齒廓都是平行的。所以在與分度園相平行的任一直線上的齒距都相等,但齒厚與齒槽寬只有在分度線上相等,在與分度線相平行的其它各直線上的齒厚與齒槽寬均不相等。10.61何謂法向齒距和基圓齒距它們之間有何關系答：法向齒距是漸開線齒廓上仼意一點的法線上度量的相鄰兩齒同側齒廓之間的直線長度,而基圓齒距是在基圓上度量的相鄰兩齒同側齒廓之間的弧長。法向齒距和基圓齒距的長度相等,即。10.62漸開線齒廓上各點的壓力角是否相等何處的壓力角是標準值答：漸開線齒廓上各點的壓力角值不相等,可得出向徑rK越大，壓力角αK也越大。分度園上的壓力角是標準值,α=20o。10.63什么是重合度重合度的大小與模數有沒有關系答：重合度是實際嚙合線長度與基圓齒距之比值,它說明同時參與嚙合的輪齒的對數。齒的載荷小，載荷變動量也小，傳動平穩。因此是衡量齒輪傳動質量的指標之一。重合度的大小模數無關。10.64保證漸開線直齒圓柱齒輪正確嚙合及連續傳動的條件是什么?答：兩輪的正確嚙合條件為齒輪連續傳動的條件為10.65漸開線齒條，其齒廓上各點的壓力角是否相等答：由于齒條的齒廓為直線,所以齒廓上各奌的法線互相平行,且在傳動時齒條平動,齒廓上各點的速度的方向都一樣。因此,齒條齒廓上各奌的壓力角都相等,其大小為標準值,即α=20o。10.66何謂根切現象產生根切的原因是什么根切現象有什么危害答：用展成法加工齒輪時，假設刀具的齒頂線〔或齒頂圓〕超過理論嚙合線極限點N時，被加工齒輪齒根附近的漸開線齒廓將被切去一局部，這種現象稱為根切。輪齒的根切大大削弱了輪齒的彎曲強度，降低齒輪傳動的平穩性和重合度，因此應力求防止。10.67變位齒輪有哪些特點答：變位齒輪的模數、壓力角、齒數以及分度圓、基圓均與標準齒輪一樣，所以兩者的齒廓曲線是一樣的漸開線，只是截取了不同的部位，但變位齒輪的齒厚、齒頂圓、齒根圓等都發生了變化。10.68齒輪傳動的失效形式有哪幾種采取什么措施可以減緩失效的發生答：齒輪傳動的失效形式有5種：輪齒折斷、齒面點蝕、齒面磨損、齒面膠合、齒面塑性變形。為減緩失效發生,綜合考慮,可提高齒面硬度,保持芯部的韌性,降低齒面的粗糙度,增大潤滑油的粘度等。10.69齒輪強度設計準則是什么答：根據齒輪傳動的工作條件(開式、閉式)以及齒輪對材料(軟齒面、硬齒面)、失效形式不同來確定。對于閉式軟齒面齒輪傳動，齒面點蝕是主要的失效形式，應先按齒面接觸疲勞強度進展設計計算，確定齒輪的主要參數和尺寸，然后再按彎曲疲勞強度校核齒根的彎曲強度。閉式硬齒面齒輪傳動常因齒根折斷而失效，故通常先按齒根彎曲疲勞強度進展設計計算，確定齒輪的模數和其他尺寸，然后再按接觸疲勞強度校核齒面的接觸強度。對于開式齒輪傳動中的齒輪，齒面磨損為其主要失效形式，故通常按照齒根彎曲疲勞強度進展設計計算，確定齒輪的模數，考慮磨損因素，再將模數增大10%~20%，而無需校核接觸強度。10.70常用齒輪材料有哪些答：常用齒輪材料有：鍛鋼應用最多,鍛鋼有碳鋼以及合金鋼,其次是鑄鋼,鑄鋼有碳素鑄鋼以及合金鑄鋼,還有鑄鐵以及非金屬。10.71確定齒面硬度時，應使HBS1>HBS2，為什么答：其目的為使小齒輪和大齒輪的壽命接近相等,減少膠合的不安全,但應該注意硬度高的齒面,其粗糙度應取小些。否則,小齒輪相當一把刀具把大齒輪齒面擦傷10.72齒面接觸強度與哪些參數有關假設齒面接觸疲勞強度不夠時，采用什么措施提高齒面接觸疲勞強度答：齒面接觸疲勞強度與齒輪參數即模數和齒數的乘積有關。假設接觸疲勞強度不夠時,可采取措施提高齒面接觸疲勞強度：增大d可減少接觸應力或增大齒寬b或改變材料,改変熱處理方法以增加硬度,增大許用接觸應力值。10.73齒根彎曲疲勞強度與哪些參數有關假設彎曲強度不夠時采取什么措施提高齒根彎曲疲勞強度答：齒根彎曲疲勞強度與齒輪模數大小有關。假設彎曲強度不夠時,可增大模數,增大齒寬b或改變材料,改変熱處理方法,提高齒根許用彎曲應力值。10.74斜齒輪的軸向分力是若何確定的答：斜齒輪的軸向分力是與齒輪的轉向,輪齒的螺旋線方向有關。軸向力的方向可根據左右手法則判定，即右旋斜齒輪用右手、左旋斜齒輪用左手判定，彎曲的四指表示齒輪的轉向，拇指的指向即為軸向力的方向。作用于從動輪上的力可根據作用與反作用原理來判定。10.75何謂斜齒圓柱齒輪的當量齒輪當量齒數若何確定答：以ρ為分度圓半徑，以斜齒輪法面模數mn為模數，取壓力角αn為標準壓力角,作一直齒圓柱齒輪，則其齒形近似于斜齒輪的法面齒形。該直齒輪稱為斜齒圓柱齒輪的當量齒輪，其齒數稱為斜齒圓柱齒輪的當量齒數，用zv表示。10.76錐齒輪的軸向分力是若何確定的答：作用在主動輪上的法向力Fn可分解成三個互相垂直的分力，即圓周力Ft1、徑向力Fr1以及軸向力Fa1。兩齒輪的軸向力方向都是沿著各自的軸線方向并指向輪齒的大端。10.77何謂錐齒輪的背錐受力分析時應在何處背錐上進展答：題10.77a答案圖所示，△OAB為錐齒輪的分度圓錐，過分度圓錐上的點A作球面的切線AO1與分度圓錐的軸線交于O1點。以OO1為軸，O1A為母線作一圓錐體，它的軸截面為△AO1題10.77b答案圖所示，將作用在主動輪上的法向力簡化為集中載荷Fn，并近似地認為Fn作用在位于齒寬b中間位置的節點P上，即作用在分度圓錐的平均直徑dm1處。題10.77答案圖10.78不等頂隙和等頂隙收縮齒直齒錐齒輪傳動有何區別后者有何優點答：直齒錐齒輪傳動的齒形由大端至小端逐漸收縮,它的收縮形式有兩種：1.不等頂隙收縮齒輪齒的頂隙由大端至小端逐漸收縮,沿齒寬各處的頂隙是不等的,兩輪齒相嚙合時,所有錐頂均在一點；2.等頂隙收縮齒輪齒的頂隙沿齒寬各處均相等,當兩輪輪齒相嚙合時,兩輪的錐頂不在同一點。這種齒形具有便于儲存潤滑油,齒根園角較大,切齒時刀具磨鈍速度較慢等優點,從而延長刀具的使用壽命,現已獲得廣泛應用。10.79在閉式傳動中，為什么設計齒輪時，總是設法使模數減小，齒數增加答：對于閉式軟齒面齒輪傳動，在校核齒根彎曲疲勞強度時,,裕度很大。從等強度角度考慮,這兩種強度裕度最好相近些,故在現場設計中,一般總是在同一d下,將m,z值作一調整,即增加z,減小m,保持m,z的乘積不變。這樣一方面可使切制的加工量減少,另一方面會導致輪齒的彎曲強度降低,減少齒根彎曲疲勞強度的裕度。對于硬齒面的情況就不同了。五、設計計算與分析題10.80一對標準安裝的漸開線直齒圓柱齒輪外嚙合傳動，：a=100mm，z1=20，z2=30，=20o，da1=88mm〔1〕試計算以下幾何尺寸：1〕齒輪的模數m；2〕兩輪的分度圓直徑d1，d2；3〕兩輪的齒根圓直徑df1，df2；4〕兩輪的基圓直徑db1，db2；5)頂隙c。〔2〕假設安裝中心距增至a`=102mm1〕上述各值有無變化，如有，應為多少2〕兩輪節圓半徑r1`、r2`和嚙合角`為多少解：〔1〕試計算以下幾何尺寸：1〕齒輪的模數m；m=42〕兩輪的分度圓直徑d1，d2；d=mzd1=80d2=120z3〕兩輪的齒根圓直徑df1，df2；df=d2hf=m〔z2h*a2c*〕,hf=1.25m=5df1=70df2=1104〕兩輪的基圓直徑db1，db2；db=dcosαdb1=75.18db2=112.765)頂隙c。c=c*m=0.25c=1〔2〕假設安裝中心距增至a`=102mm1〕只有頂隙c發生了變化,c=1+2=3。2〕兩輪節圓半徑r1`、r2`和嚙合角`aa+2=102acosα′=acosαcosα′=acosα/acos20°=0.921嚙合角α′=22.98°d′=dcosα/cosα′節圓半徑r1`=40.81r2`=61.2110.81*題10.81圖所示為二級斜齒圓柱齒輪減速器，1〕主動輪1的螺旋角及旋向，為了使裝有齒輪2和齒輪3的中間軸的軸向力較小，試確定齒輪2、3、4輪齒螺旋角的旋向和各輪產生軸向力的方向。2〕mn2=3mm，z2=51，2=15o，z3=26，mn3=4mm，試求3為多少度時，才能使中間軸上兩齒輪產生的軸向力相互抵消〔提示：Fa=Fttan3〕在各齒輪別離體的嚙合點處標出齒輪的軸向力Fa，徑向力Fr和圓周力Ft的方向〔圓周力Ft的方向用符號q或表示〕題10.81圖解：見“機械設計根基學習指南與題解〞題10.39。10.82*設計一單級直齒圓柱齒輪減速器，傳遞的功率為4kw，小齒輪轉速n1=1450r/min，傳動比i=3.5，載荷平穩，使用壽命為5年，兩班制〔每年為250天計算〕。解：見“機械設計根基學習指南與題解〞題10.37。10.83*一對標準直齒錐齒輪傳動，齒數z1=22，z2=66，大端模數m=5，分度圓壓力角α=20o，軸夾角Σ=90o。試求兩個錐齒輪的分度圓直徑、齒頂圓直徑、齒根圓直徑、齒頂圓錐角、齒根圓錐角、錐距及當量齒數。解：見“機械設計根基學習指南與題解〞題10.40。六、構造設計與分析題10.84一標準斜齒圓柱齒輪的局部構造如題10.84圖所示。法面模數mn=5mm，齒數z=52，螺旋角β=13o10′25"，精度等級為8-7-7HKGB/T10095-2008題10.84圖解：題10.84答案圖第11章蝸桿傳動一．判斷與選擇題11.1在中間平面內，蝸桿傳動可視為齒輪與齒條的嚙合。正確答案：對11.2蝸桿的端面模數和蝸輪的端面模數相等，且為標準值。正確答案：錯11.3阿基米德蝸桿的法向模數，應符合標準值。正確答案：錯11.4蝸桿的旋向和蝸輪的旋向必須相反。正確答案：錯11.5阿基米德蝸桿的軸向剖面內的齒形為B。A.漸開線B.直線形C.曲線11.6蝸輪常用材料為A。A.青銅B.碳鋼C.鑄鋼11.7在蝸桿傳動中，通常A為主動件。A.蝸桿B.蝸輪C.蝸桿或蝸輪都可以11.8閉式蝸桿傳動的主要失效形式為A。A.疲勞點蝕和膠合B.疲勞折斷C.磨損與折斷11.9蝸桿傳動的當量摩擦系數fV隨齒面相對滑動速度的增大而C。A.增大B.不變C.減小二．填充題11.10在蝸桿傳動中，蝸桿頭數越少，則傳動效率越低，自鎖性越好。一般蝸桿頭數常取1,2,。11.11對滑動速度vs＞4m/s的重要蝸桿傳動，蝸桿的材料可選用合金鋼進展淬火處理；蝸輪的材料可選用青銅。11.12對閉式蝸桿傳動進展強度計算后，還要進展熱平衡計算，是為了防止發生膠合失效形式。11.13蝸桿傳動的正確嚙合條件為蝸輪的端面模數等于蝸桿的軸面模數，蝸輪的端面壓力角等于蝸桿的軸面壓力角，λ=β2，蝸桿與蝸輪的螺旋線方向一樣__。11.14蝸輪的旋轉方向，不僅與蝸桿轉動的方向有關，而且還與蝸桿的螺線旋向有關。三．思考與分析題11.15在現場，常常用齒輪滾刀來加工蝸輪，這樣行嗎為什么11.16需給一臺蝸桿減速器內更換一個蝸輪，現應若何測定該蝸桿傳動的模數m若何確定蝸桿的分度圓直徑d111.17為什么錫青銅的許用接觸應力[σH]與滑動速度vs無關，而鋁鐵青銅及鑄鐵的[σH]與vs有關，而且vs越大，[σH]值越小。11.18指出以下公式的錯誤，并加以改正：1〕a＝ｍ〔ｚ１＋ｚ２〕/22)FＴ２＝2T２／ｄ２＝2iＴ１／ｄ２＝2Ｔ１/ｄ１＝Ｆｔ２答：以上各題不作解答,老師可根據不同對象的學生,提出適當的要求,讓學生自理。四．簡答題11.19蝸桿傳動的特點及使用條件是什么答：特點：構造緊湊、傳動比大、傳動平穩、噪聲小；可實現自鎖,但效率較低；蝸輪一般多用青銅制造，因此造價較高。使用條件：一般傳動功率不適宜超過100KW,傳動比小于80,最大為100,其園周速度一般小于10m/s,最大為15m/s。11.20與齒輪傳動相比，蝸桿傳動的失效形式有何特點為什么答：與齒輪傳動相比，蝸桿傳動的失效形式主要發生在蝸輪上,與齒輪傳動的失效形式類似,有膠合、磨損、疲勞點蝕、輪齒折斷等。但是,蝸輪最容易發生的失效形式是膠合、磨損。比齒輪傳動嚴重得多。在閉式傳動中,假設潤滑不良,散熱條件差時,極易發生膠合,這是由于蝸輪和蝸桿齒廓間有較大的相對滑動速度。當散熱條件不好時,摩擦產生的熱量不能及時散發,易使蝸輪發生膠合。在開式傳動及潤滑油不清潔的閉式傳動中,散熱條件差,由于輪齒間有較大的相對滑動速度,蝸輪磨損速度很快。所以,輪齒外表產生膠合、磨損、疲勞點蝕是蝸桿傳動的主要失效形式。11.21試述蝸桿直徑系數的意義，為何要引入蝸桿的直徑系數q答：因為加工蝸輪的滾刀的分度園直徑應和與其相嚙合的蝸桿的分度圓直徑d1一樣,但是,d1不僅與模數m有關，而且與z1和λ有關。即同一模數的蝸桿，由于z1、λ的不同，d1隨之變化，致使滾刀數目較多，很不經濟。為了減少滾刀的數量，有利于標準化，GB/T10085—88規定，對應于每一個模數m，規定了一至四種蝸桿分度圓直徑d1并已標準化。現令稱為蝸桿直徑系數〔q值為導出量，不一定是整數〕。11.22蝸桿傳動的設計準則是什么答：對于閉式蝸桿傳動，通常按齒面接觸疲勞強度來設計，并校核齒根彎曲疲勞強度,并進展熱平衡計祘。如果載荷平穩、無沖擊，可以只按齒面接觸疲勞強度設計，不必校核齒根彎曲疲勞強度。對于開式傳動，或傳動時載荷變動較大，或蝸輪齒數z2大于90時，通常只需按齒根彎曲疲勞強度進展設計。11.23蝸桿傳動與圓柱齒輪聯合使用時，哪一種傳動應放在高速級上，為什么答：聯合使用齒輪、蝸桿傳動時，有齒輪傳動在高速級和蝸桿傳動在高速級兩種布置形式。前者構造緊湊，后者傳動效率較高。11.24何謂蝸桿傳動的中間平面中間平面上的參數在蝸桿傳動中有何重要意義?答：通過蝸桿軸線并垂直于蝸輪軸線的平面稱為中間平面。在中間平面上，蝸輪與蝸桿的嚙合相當于漸開線齒輪與齒條的嚙合。因此，設計蝸桿傳動時，其參數和尺寸均在中間平面內確定，并沿用漸開線圓柱齒輪傳動的計算公式。11.25題11.25圖所示蝸桿傳動均以蝸桿為主動件。試在圖上標出蝸桿及蝸輪的轉向，蝸輪齒的螺旋線方向，蝸桿、蝸輪所受各分力的方向。題11.25圖解：題11.25答案圖五．設計計算與分析題11.26如題11.26圖所示的手動絞車的蝸桿傳動，蝸桿傳動的有關參數為：m=8mm，q＝8，ｚ１＝１，ｚ２＝40，卷筒直徑D2＝200mm。假設起重量Q＝10000N，人手作用于手柄的推力F＝200N〔方向切于手柄L〕，蝸桿蝸輪間的傳動效率為0.7，試確定手柄長度L。解：1.蝸桿上作用的扭矩為T1=FL=200LN·mm2.蝸輪上作用的扭矩為可提升重擔為Q題11.26圖3.T2與T1的關系式為T2=T1iη=200L×400×0.7=5600LN·mmT2=Q×100=1000000N·mmL=178.6mm11.27*設計運輸機的閉式蝸桿傳動。電動機的功率P＝3kW,轉速n＝960r/min蝸桿的傳動比i＝21，工作載荷平穩，單向連續運轉，每天工作8h，要求使用壽命為5年。解：見“機械設計根基學習指南與題解〞題11.13。11.28蝸桿的螺旋線方向和旋轉方向，如題11.28圖所示。〔1〕判斷蝸輪轉向；〔2〕標出節點處作用于蝸桿和蝸輪上的三個分力的方向；〔3〕如圖a〕所示，蝸桿為主動，它傳遞的力矩T1＝20000N·mm，m＝4mm，ｄ１＝40mm，α＝20°，z1＝2，i＝23，蝸桿傳動的效率η＝0.75。試求節點處三個作用力的大小。〔a〕〔b〕題11.28圖解：題11.28答案圖圓周力Ft1=2T1/d1=2×20000/40=1000NFt2=2T2/d2=2T1iη/mｚ２=3750N軸向