第十六章轴
16.1选择题
16.1.1 自行车轮的轴是。
a）心轴 b）转轴 c）传动轴
16.1.2 自行车大链轮的轴（脚蹬轴，又称中轴）是。
a）心轴 b）转轴 c）传动轴
16.1.3 后轮驱动的汽车，起前轮的轴是。
a）心轴 b）转轴 c）传动轴
16.1.4 某45钢轴的刚度，可采取措施来提高其刚度。
a）用40Cr钢代替 b）淬火 c）增大轴的尺寸
d）改进轴的结构以减轻应力集中
16.1.5 汽轮发电机转子轴在高温、高速和重载条件下工作，采用材料为宜。
a）45钢正火b）Q255 c）38CrMoAlA d）45钢调质
16.1.6 对大直径轴的轴肩圆周角处进行喷丸处理，起目的是。
a）是尺寸精确些 b）达到规定的表面粗糙度
c）降低材料对应力集中的敏感性 d）提高材料的抗腐蚀性能
16.1.7 计算当量弯矩M'=[M2+（αT）2]0.5，α是根据转矩性质而定的校正
系数，当承受的转矩是对称循环时，α= 。
a）0.3 b）0.6 c）1.0 d）1.5
16.1.8 转轴设计中，当弯矩是第Ш类（对称循环）而转矩是第П类（脉
动循环）时，其修正系数α等于。
a）[σ-1]b/ [σ0]b b）[σ0]b / [σ-1]b
c）[σ-1]b/ [σ+1]b d）[σ+1]b / [σ-1]b
16.1.9 转轴在精确计算时，首先应确定断面的位置。
a）危险 b）承受最大合成弯矩处
c）应力集中较大处
16.1.10 材料为钢质的传动轴，轴上分置四个带轮（如图），主动轮C上输
入功率P C=65KW，三个从动轮A、B、D其输出功率分别为P A=15KW、P B=20KW、
P D=30KW，当轴n=470r/min时，受扭矩最大。
a）A-B极 b）B-C极 c）C-D 极
16.1.11 空心轴与同尺寸的实心轴相比较，其抗扭强度，而其
重量。
a）降低 b）增强 c）不变
16.1.12 原则上轴上配合表面应取标准直径，对于d=100~200mm，其尾数
为。
a）2，5 b）5，8 c）0，5
16.1.13 当轴做单向回转时，平键的工作面在；花键的工作面
在；半圆键的工作面在；楔键的工作面
在；切向键的工作面在。
a）上、下两面 b）上表面或下表面
c）侧面 d）两侧面
16.1.14 下列各种键的失效形式：普通平键为。导向键
为，滑键为
，钩头楔键为，切向键为。
a）剪断b）压溃c）磨
损 d）胶合
16.1.15 下列各种键的轴槽加工方法：A型键为，B型键
为，C型键为；轮壳槽的加工方法：A型键
为，B型键为：
，C型键为。
a）端铣削 b）盘铣削 c）插削 d）刨削 e）花键连接
16.1.16 楔键的上表面斜度为，下表面斜度为，
轴槽的斜度为
，论壳槽的斜度为。
a）1：20 b）1：50 c）1：100 d）1：1
16.1.17 定心精度最高的是，承载能力最高的是，
定心精度最低的是，承载能力最低的
是。
a）平键联接b）半圆键联接 c）楔键联接
d）切向键联接 e）花键联接
16.2 填充题
16.2.1 轴的强度计算常分两步：一是，二
是。
16.2.2 转轴在疲劳强度验算时，首先应确定一个或几个危险断面，这些断
面常常是
。
16.2.3 σb=M'/W=[M2+（αT）2]0.5/（0.1Xd3）≤[σ-1]b是按计算
的强度公式，这种计算是在做完设计后，
即均为已知时进行的。
16.2.4 阶梯轴具
有及
优点，且装卸中不会互相擦伤，但，因为
。
16.2.5 轴的设计包括：轴的结构、材料选择、强度、刚度和振动稳定性计
算，但并非面面俱到，要按，如车床主轴
以、高速轴
、一般用轴。
16.2.6 轴的结构设计，目的是突出轴的合理外形；此处
还需
。
16.2.7影响轴的结构的因素很多，但应满足三要求：
①
②
③
。
16.2.8改进轴上零件的布置，可减少弯矩和挠度，如图所示，宜
①
②，但此种布置。
16.2.9为了尽可能减少轴上的应力集中，以提高疲劳强度，要求
①
②③
④
。
16.2.10 轴按扭矩初步估计，其公式为，实质上是有弯
矩的，可见这是常用的一种近似方法作强度计算，
即它一般应于
①②③④
。
16.2.11 按弯矩合成的方法初步估计轴，必须预先知道
①②
。它一般应用于①
②
。
16.2.12轴在精确计算（即安全系数校核）时，其危险断面处的安全系数校
核式为
S=SσSτ/（Sσ2+Sτ2）0.5≤[S]式中：
对称循环时，Sσ= Sτ= ，
不对称循环时，Sσ= Sτ= ，
而（Kσ）D= 。
对于一般转轴，弯曲应力按计算。
σα= ，σm= 。扭转剪应力按计算。
τα= ，τm= 。
对于不转心轴，弯曲应力按计算。
σα= ，σm= 。
当轴需常正、反转时，扭转剪应力按计算。
τα= ，τm= 。
16.3简答题
16.3.1何谓心轴、传动轴和转轴？试分析自行车的前轴、后轴和中轴各属
于何种轴？
16.3.2轴的常用材料有哪些？如何选择？工程上最常用的材料是哪一
种？
16.3.3为提高轴的刚度欲把轴的材料由45钢转为40Cr等合金钢是否合适？
为什么？
16.3.4用合金钢代替优质碳素钢就一定能提高轴的疲劳强度吗？为什么？
设计轴时，若采用合金钢应注意什么问题？
16.3.5轴上零件的轴向固定有哪些方法？各有何特点？轴上零件的轴向
固定有哪些方法？各有何特点？
16.3.6在什么情况下，轴段应设有退刀槽和砂轮越程槽？其尺寸如何确
定？
16.3.7齿轮轴的齿根圆直径d f小于相邻轴径d时，设计时应考虑什么问
题？
16.3.8轴头与轴径处的直径为什么通常要圆整为标准值？
16.3.9轴的强度计算方法有几种？他们的使用条件是什么？
16.3.10指出轴的最小直径值计算公式d≥C（P/n）1/3中系数C应如何取值？
若轴材料取为45钢。C应取何值？
16.3.11轴的强度计算公式M'=[M2+（αT）2]0.5中，α的含义是什么？其大
小如何确定？
16.3.12图示为起重机动滑轮轴的两种结构方案，已知轴的材料均为Q255
钢且直径相同，若起重量相同（P=20KN），支承计算跨距相同，轴所
受的最大弯矩是否相等？σmax是否相同？强度是否相同？
16.3.13如果一根轴按其疲劳强度计算安全系数，其强度通过的话，是否还
需要按弯扭合成强度条件进行校核？
16.3.14一齿轮减速器箱体已铸造，镗孔加工完毕，轴采用45钢，也已车
削完毕，经校核，轴的安全系数小于许用安全系数，问应该如何解决
着一问题？
16.3.15影响轴的疲劳强度的因素有哪些？在设计轴的过程中，如果疲劳强
度不够时，应采取哪些措施使其满足强度要求？
16.3.16如图所示，轴上的传动齿轮上作用的三个分力，即圆周力F t、径向
力F r和轴向力F a，试画出轴的弯矩图和转矩图。并说明画弯矩图时，
轴向力F a和径向力F r是否一定要化为同一平面内的力，为什么？
16.3.17对一般转轴，由弯矩所引起的弯曲应力和由转矩所引起的扭剪应力
属于什么循环应力？
16.3.18若轴的某一危险截面上同时存在三种应力集中源，即圆角、键槽和
过盈配合，其综合影响系数为（Kσ）D=Kσ/（βσεσ）和（Kτ）D=Kτ/
（βτετ），在进行轴的疲劳强度计算时，应取哪种应力集中源的
综合影响数？为什么？
16.3.19若轴与轴毂为过盈配合时，应力最大出发生在配合的什么地方？欲
减少此处的应力集中，一般可采取什么措施？
16.3.20什么样的转轴按下式计算扭剪应力副扭转安全系数？
τT=T/W T；Sτ=τ-1/{[Kτ/（βτετ）]}
16.3.21试分析图示轴的三钟受载情况，哪个卷筒轴是心轴？哪个是转轴？
三种轴各产生什么应力？轴结构上各有何特点？
16.3.22图示带式运输机两种方案，若工作情况相同，传递功率一样，试比
较：
①按方案a设计的单级减速器，如果改用方案b，减速器的哪
根轴的强度要重新校验？为什么？
②两方案中，电动机轴受力是否相同？（方案a中三角胶带传
动比i=方案b中开式齿轮传动比i开）
16.4计算题
16.4.1已知一传动轴传递的功率为30KW，轴转速n=960r/min，若轴材料
采用45钢，试按下列两种情况计算轴的直径：
①实心轴；
②空心轴，内、外径之比β=0.6。
并比较两种情况下轴的重量比（设实心轴的重量比为1）
16.4.2已知图示轴传递的功率P=5.5KW，轴的转速500r/min，单向回转，
试按扭转强度条件估算轴的最小直径，并估计轴承处及齿轮处的轴径。
16.4.3如题16.2.2图，图中的L=120mm，B=40mm，齿轮分度圆直径d=100mm，
试按弯矩合成强度条件估算齿轮处的轴径。
16.4.4已知某二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器的结构尺寸如图示，若它传
递的功率为P=5.5KW，转速n=180r/min，单向运转；齿轮参数为：大
齿轮齿数Z2=112，模数m n=3mm，螺旋角β=10o44'，右旋；小齿轮齿
数Z1=23，模数m n=4mm，螺旋角β=9o22'，右旋。若此轴直径是按弯
矩合成强度条件设计的，试问此轴材料应选哪一种钢？
16.4.5某轴材料为45钢，表面车光，表面粗糙度R2=1.6μm，如图所示，
1-1剖面上的应力为：σa=40N/mm2，σm=0，τa=20N/mm2，τm=20N/mm2，
试求该剖面在下述三种情况下的安全系数S，并比较其计算结果，从
中可得到什么结论？
①过渡圆角。圆角半径R=2mm，肩高h=5mm，见图a；
②平键槽。用端铣刀加工，见图b；
③过盈配合。见图c。
16.4.6某二级展开式齿轮减速器的中间轴，其结构尺寸、弯矩图和转矩图
如图所示，周材料为45钢调质，轴表面车光，表面粗糙度R m=1.6μm，
单向传动，载荷稍有波动。要求：
①按弯扭合成的强度条件校轴的强度；
②按安全系数法校核该轴的安全系数。
16．4．7轴的结构及受载情况如图所示，若轴的材料为45钢正火，与轴承配合的表面为磨削加工，其表面粗糙度R a=0.63μm,其他表面为车削加工，齿轮与轴承配合处，轴表面粗糙度＝1.6μm，试按全系数法校核该轴的强度。
16．4．8设计图示二级斜齿轮减速器中的低速轴，已知低速轴传递功率P＝5KW，转速n＝42r/min，低速轴齿轮参数α n＝20模数m n＝3mm，Z＝110，齿宽80mm，β＝9°20″，右旋。两轴承间距206mm，轴承型号初定为6412，不计摩擦损失，要求：
1设计轴承结构；
2根据许用弯曲应力验算轴的强度。
16．4．9试绘制双级减速器中间轴的计算简图以及该轴的弯矩图和扭矩图，并计算；两齿轮中间截面的当量弯矩。已知：中间轴上齿轮的啮合作用力为：
F t2=1350N ；F a2=450 ；F r2=510N ；
F t3=2460N ；F a3=710N ；F r3=930N ；
齿轮的节圆直径d 2＝120mm，d 3＝65mm，跨距尺寸见图。
16．4．10一双级直齿轮圆柱齿轮减速器中间轴，安装大，小两齿轮，齿轮宽度中点为C，D，作用力如图所示。已知：传递功率5.11KW，轴的转速n＝122r/min，材料采用45钢调质，平键联接，轴的直径为d＝45mm，支承间距离L＝186mm，小齿轮分度圆d＝84mm，大齿轮d＝295mm，试按许用弯曲应力计算轴的强度。
16．4．11图示为两级圆柱齿轮减速器传动简图。试设计输出轴？。已知：该轴传递功率为P＝5KW，转速n＝140r/min，轮4为左旋斜齿圆柱齿轮，其分度圆直径d 4＝209.96mm，轮宽为b＝52mm，螺旋角9°41′47″（图在P63页）。
16，4 典型例题分析
16．4．11题解
（一）选择轴的材料
该轴传递中、小功率，转速较低，无特殊要求，故选择45优质碳素结构
钢调质处理，其机械性能查设计手册得：
σ B＝650N/mm2；σ S＝360N/mm2；σ -1＝650N/mm2
τ－1＝155N/ mm2;ψσ=0.2 ; ψτ=0.1
（二）按扭转强度初步计算轴径
d＝C(P/n)=110(5/140)=36.2mm
考虑轴端安装联轴器需要开键槽，将直径加大并取标准值，所以轴端最
小直径d min＝40mm。
（三）轴的结构设计
以直径为40mm的等直径轴为基础进行设计
轴上零件的布置（例14．4．11结构图）
1、在轴的输出端安装联轴器，联轴器的尺寸可以在设计手册中查得，
现采用（TL/JC40×84）/（JA40×84）型弹性套住销联轴器，即联轴器孔径为40mm，联轴器长为112mm，手册中其孔长为84mm，故联轴器与轴配合的轴段长度取为80mm；
2、联轴器端面与轴承外端面距离取50mm（由减速器结构决定），其尺
寸为50× 80×20 ，即轴承宽度可暂取20mm；
3、轴承内端面拟与轴？的轴承内端面取平齐，即两轴承内端面的距离
为155mm；
4、齿轮4应与轴Ⅱ的齿轮3相啮合，即齿轮中间位置与右轴承内端面
距离为50mm。轴上零件的定位和固定（16.4.11结构图b）
1齿轮4用υ60mm的轴肩定位，齿轮的右端面与右轴承内端面间采用长度为24mm的轴套，它一方面可轴向固定齿轮，另一方面可作为轴承的轴向定位；
2左轴承靠υ57mm的轴肩定位；
3联轴器用υ48mm的轴肩定位；
4齿轮的轴向固定用平键联接，轴承的轴向固定用有过盈；量的配合联接，联轴器的轴向固定用平键联接。
轴上零件的拆装
考虑零件的拆装方便及定位需要，齿轮4及其右侧的零件从右侧装入，齿轮4左侧的零件从左边装入，轴的两端直径较小，其余各轴段根据需要将轴径逐渐加大。
综合各方面的要求，轴的具体结构见例16.4.11结构图C。（P64）
（四）按弯扭合成强度条件校核轴
1．画出轴的力学模型图（例16.4.11载荷图b）（P67）
2．求齿轮4上的作用力
输出轴的转矩T＝9550×103P/n=9550×103×5/140=341071N·mm
轮4圆周力F t=2T/d 4＝2×341071/206.96=3296N
轮4轴向力F a= F t g β=3296tg 9°41′47″=563N
轮4径向力F r= F t tan/cosβ =3296 tg 20°/cos9°41′47=1217N 3．计算支承反力
水平面支承反力R aH=60F t/175=60×3296/175=1130N
R bH=115 F t/175=115×3296/175=2166N 垂直面支承反力R aH=[(-d4F a/2)+60F r]/175
=[(-206.96×563/2)+60×1217]/175=84N R bH=(d4 F a/2+115 F r)/175
=(206.96×563/2+115×1217)/175=1133N 画出弯矩图。转矩图、计算弯矩
水平面弯矩图M H=60 R bH=60×2166=129960Nmm
垂直面弯矩图M V1=60 R bv＝60×1133＝67980N·mm
M V2=115R av＝115×84＝9660Nmm
7-1何谓蜗杆传动的主平面？在主平面内，蜗杆传动的参数有何意义？ 答：通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的中间平面称为主平面。 在主平面内，蜗杆蜗轮的啮合关系相当于齿条与齿轮的传动。在蜗杆传动的设计计算中，均取主平面的参数和几何尺寸为基准，并沿用齿轮传动的计算关系。主平面内蜗杆的参数为轴面参数，蜗轮的参数为端面参数。 7-2 何谓蜗杆传动的滑动速度？它对效率有何影响？ 答：蜗杆传动时，蜗杆齿面啮合点相对蜗轮齿面的啮合点间的相对速度称为蜗杆传动的滑动速度。滑动速度越大，传动的效率越低。 7-3 蜗杆热平衡计算的前提条件是什么？但热平衡不满足要求时，可采取什么措施？ 答：热平衡计算的前提条件是：使蜗杆传动单位时间内产生的热量与散发热量相等。当热平衡条件不满足时，可采取以下措施：1.在箱体外表面铸出或焊上散热片，以增加散热面积；2.在蜗杆轴端安装风扇，加速空气流动，提高散热能力；3.在箱体油池中安装蛇形冷却水管，利用循环水冷却；4.用压力喷油的方法进行循环润滑，并达到散热目的。 7-4答案略。 7-5图示为一提升机构传动简图，已知电动机轴的转向（图中n1）及重物的运行方向（图中v）。试确定：（1）蜗杆的旋向；（2）各啮合点上的受力方向。 习题7-5图 答：（1）蜗杆为右旋。（2）各传动件的转动方向如图所示。锥齿轮啮合处，圆周力的方向垂直向外；蜗轮处，根据所需蜗轮到转动方向，圆周力的方向与转向相同，如图；蜗轮所受圆周力的方向为蜗杆轴向力的反向，利用“左右手定则”，判断出蜗杆旋向为右旋。
7-6 图示为蜗杆－斜齿轮传动，为使轴Ⅱ上的轴向力抵消一部分，斜齿轮3的旋向应如何？画出蜗轮及斜齿轮3上轴向力的方向。 答：斜齿轮3的旋向应为左旋。 蜗轮轴向力水平向左，齿轮3的轴向力水平向右 习题7-6答案
第十四章 机械系统动力学 14-11、在图14-19中，行星轮系各轮齿数为123z z z 、、，其质心与轮心重合，又齿轮1、2对质心12O O 、的转动惯量为12J J 、，系杆H 对的转动惯量为H J ，齿轮2的质量为2m ，现以齿轮1为等效构件，求该轮系的等效转动惯量J ν。 2222 2121221 12323121 13212 1 13222 12311212213121313 ( )()()()1()()()( )()()()o H H H o H J J J J m z z z z z z z z z O O z z z z z z z O O J J J J m z z z z z z z z νννωωω ωωωω ωω ωωωωνω=+++=-= += +=+-=++++++解： 14-12、机器主轴的角速度值1()rad ?从降到时2()rad ?，飞轮放出的功 (m)W N ，求飞轮的转动惯量。 max min 122 2 121 ()2 2F F Wy M d J W J ?ν??ωωωω==-=-? 解： 14-15、机器的一个稳定运动循环与主轴两转相对应，以曲柄和连杆所组成的转动副A 的中心为等效力的作用点，等效阻力变化曲线c A F S ν-如图14-22所示。等效驱动力a F ν为常数，等效构件（曲柄）的平均角速度值25/m rad s ?=， 3 H 1 2 3 2 1 H O 1 O 2
不均匀系数0.02δ=，曲柄长度0.5OA l m =，求装在主轴（曲柄轴）上的飞轮的转动惯量。 (a) W v 与时间关系图 （b ）、能量指示图 a 2 24()2 3015m Wy=25N m 25 6.28250.02 c va OA vc OA OA va F W W F l F l l F N Mva N J kg m νν=∏?∏=∏+==∏= =?解：稳定运动循环过程 14-17、图14-24中各轮齿数为12213z z z z =、，，轮1为主动轮，在轮1上加力矩1M =常数。作用在轮 2 上的阻力距地变化为： 2r 22r 020M M M ??≤≤∏==∏≤≤∏=当时，常数；当时，，两轮对各自中心的转动惯量为12J J 、。轮的平均角速度值为m ω。若不均匀系数为δ，则：（1）画出以轮1为等效构件的等效力矩曲线M ν?-；（2）求出最大盈亏功；（3）求飞轮的转动惯量F J 。 图14-24 习题14-17图 40Nm 15∏ 12.5∏ 22.5∏ 15Nm ∏ 2∏ 2.5∏ 4∏ 25∏ 1 1 z 2 z 2 r M 2 M ∏ 2∏ 2?
机械设计大作业 设计题目：一级直齿圆柱齿轮减速器输出轴的轴系部件设计 内装： 1.设计任务书1份 2.设计计算说明书1份 3.装配工作图1张 学院机电工程及自动化 专业机械工程及自动化 学号 11121112 设计者华爆会 指导教师傅燕鸣 完成日期 2014年2月9日 成绩
机械设计大作业计算说明书 设计题目：一级直齿圆柱齿轮减速器输出轴的轴系部件设计 学院机电工程及自动化 专业机械工程及自动化 学号 11121112 设计者华爆会 指导教师傅燕鸣 完成日期 2014年2月9日
一、确定齿轮结构尺寸，计算作用在齿轮上的作用力 1.1选择齿轮的结构型式 根据《机械设计课程设计手册》第16章第5节，确定齿轮结构为齿轮轴。 1.2计算输出轴的转矩T m N 25.1871530 .39550T 2 n P 95502?=?= = 1.3计算作用在齿轮上的圆周力、径向力 N 72.1104)113003.0/(25.1872)z m /(T 2d /T 2F 2222t =??=?== N 09.40220tan 72.1104tan F F 2t 2r =?=α?= 二、选择轴的材料 因传递的功率不大，并对质量及结构尺寸无特殊要求，所以初选轴的材料为45钢，并经过调质处理。查《机械设计课程设计手册》表16-1，得：轴材料的硬度为 217~225HBW ，抗拉强度极限MPa 640B =σ，屈 服强度极限 MPa 355s =σ，弯曲疲劳极限 MPa 2751=σ-，剪切疲劳极限MPa 1551=τ-， 许用弯曲应力 MPa 60][1=σ-；查表16-2，得 103~126A 0=。 m N 25.187T 2?= N 72.1104F 2t = N 09.402F 2r = MPa 640B =σ MPa 355s =σ MPa 2751=σ- MPa 1551=τ- MPa 60][1=σ- 103~126A 0=
绪论 一、判断题（正确T，错误F） 1. 构件是机械中独立制造的单元。（） 2. 能实现确定的相对运动，又能做有用功或完成能量形式转换的机械称为机器。（） 3. 机构是由构件组成的，构件是机构中每个作整体相对运动的单元体。（） 4. 所有构件一定都是由两个以上零件组成的。（） 二、单项选择题 1. 如图所示，内燃机连杆中的连杆体1是（）。 A 机构 B 零件 C 部件 D 构件 2. 一部机器一般由原动机、传动部分、工作机及控制部分组成， 本课程主要研究（）。 A 原动机 B 传动部分 C 工作机 D 控制部分 三、填空题 1. 构件是机械的运动单元体，零件是机械的______单元体。 2. 机械是______和______的总称。 参考答案 一、判断题（正确T，错误F） 1. F 2. T 3. T 4. F 二、单项选择题 1. B 2. B 三、填空题 1. 制造 2. 机构机器
第一章平面机构的自由度 一、判断题（正确T，错误F） 1. 两构件通过点或线接触组成的运动副为低副。（） 2. 机械运动简图是用来表示机械结构的简单图形。（） 3. 两构件用平面低副联接时相对自由度为1。（） 4. 将构件用运动副联接成具有确定运动的机构的条件是自由度数为1。（） 5. 运动副是两构件之间具有相对运动的联接。（） 6. 对独立运动所加的限制称为约束。（） 7. 由于虚约束在计算机构自由度时应将其去掉，故设计机构时应尽量避免出现虚约束（） 8. 在一个确定运动的机构中，计算自由度时主动件只能有一个。（） 二、单项选择题 1. 两构件通过（）接触组成的运动副称为高副。 A 面 B 点或线 C 点或面 D 面或线 2. 一般情况下，门与门框之间存在两个铰链，这属于（）。 A 复合铰链 B 局部自由度 C 虚约束 D 机构自由度 3. 平面机构具有确定运动的条件是其自由度数等于（）数。 A 1 B 从动件 C 主动件 D 0 4. 所谓机架是指（）的构件。 A 相对地面固定 B 运动规律确定 C 绝对运动为零 D 作为描述其他构件运动的参考坐标点 5. 两构件组成运动副必须具备的条件是两构件（）。 A 相对转动或相对移动 B 都是运动副 C 相对运动恒定不变 D 直接接触且保持一定的相对运动 三、填空题 1. 机构是由若干构件以_______________相联接，并具有__________________________的组合体。 2. 两构件通过______或______接触组成的运动副为高副。 3. m个构件组成同轴复合铰链时具有______个回转副。 四、简答题 1. 何为平面机构？ 2. 试述复合铰链、局部自由度和虚约束的含义？为什么在实际机构中局部自由度和虚约束常会出现？ 3. 计算平面机构自由度，并判断机构具有确定的运动。 （1）（2）
第七章 1．轮系的分类依据是什么？ 轮系在运转过程中各轮几何轴线在空间的相对位置关系是否变动 2．怎样计算定轴轮系的传动比？如何确定从动轮的转向？ 定轴轮系的传动比等于组成轮系的各对齿轮传动比的连乘积，也等于从动轮齿数的连乘积与主动轮齿数的连乘积之比。对于首末两轮的轴线相平行的轮系，其转向关系用正、负号表示。还可用画箭头的方法来确定齿轮的转向 3．定轴轮系和周转轮系的区别有哪些? 定轴轮系是指在轮系运转过程中，各个齿轮的轴线相对于机架的位置都是固定的。周转轮系是指在轮系运转过程中，其中至少有1个齿轮轴线的位置不固定，而是绕着其他齿轮的固定轴线回转 4．怎样求混合轮系的传动比？分解混合轮系的关键是什么？如何划分？ 在计算复合轮系时，首要的问题是必须正确地将轮系中的各组成部分加以划分。而正确划分的关键是要把其中的周转轮系部分找出来。周转轮系的特点是具有行星轮和行星架，所以要找到轮系中的行星轮，然后找出行星架（行星架往往是由轮系中具有其他功用的构件所兼任）。每一行星架，连同行星架上的行星轮和行星轮相啮合的太阳轮就组成一个基本的周转轮系，当周转轮系一一找出之后，剩下的便是定轴轮系部分了 5．轮系的设计应从哪些方面考虑? 考虑机构的外廓尺寸、效率、重量、成本等。根据工作要求和使用场合合理地设计对应的轮系。 6．如图7-32所示为一蜗杆传动的定轴轮系，已知蜗杆转速n1 = 750 r/min，z1 = 3，z2 = 60，z3 = 18，z 4 = 27，z5 = 20，z6 = 50。试用画箭头的方法确定z6的转向，并计算其转速。 答：齿轮方向向左，n6=75r/min 7．如图7-33示为一大传动比的减速器，z1 = 100，z2 = 101，z2 = 100，z3 = 99。求：输入件H对输出件1的传动比i H1。
《机械设计基础》作业答案 第一章平面机构的自由度和速度分析1－1 1－2 1－3 1－4 1－5 自由度为： 或： 1－6 自由度为 或： 1－10 自由度为： 或： 1－11
1－13：求出题1-13图导杆机构的全部瞬心和构件1、3的角速度比。 1－14：求出题1-14图正切机构的全部瞬心。设s rad /101=ω，求构件3的速度3v 。 1－15：题1-15图所示为摩擦行星传动机构，设行星轮2与构件1、4保持纯滚动接触，试用瞬心法求轮1与轮2的角速度比21/ωω。 构件1、2的瞬心为P 12 P 24、P 14分别为构件2与构件1相对于机架的绝对瞬心 1－16：题1-16图所示曲柄滑块机构，已知： s mm l AB /100=，s mm l BC /250=，s rad /101=ω，求机构全部瞬心、滑块速度3v 和连杆角速度2ω。 在三角形ABC 中，BCA AB BC ∠=sin 45sin 0，52sin =∠BCA ，5 23cos =∠BCA ， 045sin sin BC ABC AC =∠，mm AC 7.310≈ 1－17：题1-17图所示平底摆动从动件凸轮1为半径20=r 的圆盘，圆盘中心C 与凸轮回转中心的距离mm l AC 15=，mm l AB 90=，s rad /101=ω，求00=θ和0180=θ时，从动件角速度2ω的数值和方向。 00=θ时 方向如图中所示 当0180=θ时
方向如图中所示
第二章 平面连杆机构 2-1 试根据题2-1图所注明的尺寸判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、双曲柄机构还是双摇杆机构。 （1）双曲柄机构 （2）曲柄摇杆机构 （3）双摇杆机构 （4）双摇杆机构 2-3 画出题2-3图所示各机构的传动角和压力角。图中标注箭头的构件为原动件。 2-4 已知某曲柄摇杆机构的曲柄匀速转动，极位夹角θ为300，摇杆工作行程需时7s 。试问：（1）摇杆空回程需时几秒？（2）曲柄每分钟转数是多少？ 解：（1）根据题已知条件可得： 工作行程曲柄的转角01210=? 则空回程曲柄的转角02150=? 摇杆工作行程用时7s ，则可得到空回程需时： （2）由前计算可知，曲柄每转一周需时12s ，则曲柄每分钟的转数为 2-5 设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构，如题2-5图所示，要求踏板CD 在水平位置上下各摆100，且mm l mm l AD CD 1000,500==。（1）试用图解法求曲柄AB 和连杆BC 的长度；（2）用式（2-6）和式（2-6）＇计算此机构的最小传动角。
习题与参考答案 判断题 1、单列向心球轴承只能承受径向力。F 2、球轴承的当量负载荷增加一倍，则基本而定寿命为原来的1/8。T 3、圆柱滚子轴承适宜于轴的游动端支撑。T 4、滚动轴承的主要失效形式是疲劳点蚀、塑性变形及磨损，防止失效的设计准则是寿命计算、静强度计算和极限转速计算。T 5、极限转速最高的是深沟球轴承。F 6、极限转速最高的球轴承是深沟球轴承。T 7、代号6102的轴承是深沟球轴承，内径是15mm。T 8、角接触球轴承和圆锥滚子轴承已承受径向力为主，并能承受双向的轴向力F 9、轴承跨距短，温差小时，支撑方式可用两端单向固定。T 10、一对角接触球轴承支撑一个直齿圆柱齿轮，那么两轴承的径向力大小可能不等，但轴向力必定相等。T 11、一对角接触球轴承支撑一个斜齿圆柱齿轮，那么两轴承的径向力大小可能不等，但轴向力必定相等。F 12、一对角接触球轴承支撑一个斜齿圆柱齿轮，那么两轴承的径向力大小相等时，其轴向力必定不相等。T 13、一对圆锥滚子轴承支撑轴，轴上只有径向力，则不管每个轴承受到的径向力是否相等，每个轴承的轴向力必定相等。T 14、滚动轴承的精度比滑动轴承的低。F 15、滚动轴承在基本额定寿命内不会失效。F 16、滚动轴承的预紧目的是增加轴承的刚度，提高旋转精度，当预紧力不是越大越好。T 一、选择题 从下列各小题给出的A、B、C、D答案中任选一个： 1 若转轴在载荷作用下弯曲较大或轴承座孔不能保证良好的同轴度，宜选用类型代号为的轴承。
A. 1或2 B. 3或7 C. N或NU D. 6或NA 2 一根轴只用来传递转矩，因轴较长采用三个支点固定在水泥基础上，各支点轴承应选用。 A. 深沟球轴承 B. 调心球轴承 C. 圆柱滚子轴承 D. 调心滚子轴承 3 滚动轴承内圈与轴颈、外圈与座孔的配合。 A. 均为基轴制 B. 前者基轴制，后者基孔制 C. 均为基孔制 D. 前者基孔制，后者基轴制 4 为保证轴承内圈与轴肩端面接触良好，轴承的圆角半径r与轴肩处圆角半径r1应满足的关系。 A. r=r1 B. r＞r l C. r＜r1 D. r≤r l 5 不宜用来同时承受径向载荷和轴向载荷。 A. 圆锥滚子轴承 B. 角接触球轴承 C. 深沟球轴承 D. 圆柱滚子轴承 6 只能承受轴向载荷。 A. 圆锥滚子轴承 B. 推力球轴承 C. 滚针轴承 D. 调心球轴承 7 通常应成对使用。 A. 深沟球轴承 B. 圆锥滚子轴承 C. 推力球轴承 D. 圆柱滚子轴承 8 跨距较大并承受较大径向载荷的起重机卷筒轴轴承应选用。 A. 深沟球轴承 B. 圆锥滚子轴承 C. 调心滚子轴承 D. 圆柱滚子轴承 9 不是滚动轴承预紧的目的。 A. 增大支承刚度 B. 提高旋转精度 C. 减小振动噪声 D. 降低摩擦阻力 10 滚动轴承的额定寿命是指同一批轴承中的轴承能达到的寿命。 A. 99％ B. 90％ C. 95％ D. 50％ 11 适用于多支点轴、弯曲刚度小的轴及难于精确对中的支承。 A. 深沟球轴承 B. 圆锥滚子轴承 C. 角接触球轴承 D. 调心轴承 12 角接触轴承承受轴向载荷的能力，随接触角 的增大而。 A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 不定 13 某轮系的中间齿轮（惰轮）通过一滚动轴承固定在不转的心轴上，轴承内、外圈的配合应满足。
第十六章轴 16.1选择题 16.1.1 自行车轮的轴是。 a）心轴 b）转轴 c）传动轴 16.1.2 自行车大链轮的轴（脚蹬轴，又称中轴）是。 a）心轴 b）转轴 c）传动轴 16.1.3 后轮驱动的汽车，起前轮的轴是。 a）心轴 b）转轴 c）传动轴 16.1.4 某45钢轴的刚度，可采取措施来提高其刚度。 a）用40Cr钢代替 b）淬火 c）增大轴的尺寸 d）改进轴的结构以减轻应力集中 16.1.5 汽轮发电机转子轴在高温、高速和重载条件下工作，采用材料为宜。 a）45钢正火b）Q255 c）38CrMoAlA d）45钢调质 16.1.6 对大直径轴的轴肩圆周角处进行喷丸处理，起目的是。 a）是尺寸精确些 b）达到规定的表面粗糙度 c）降低材料对应力集中的敏感性 d）提高材料的抗腐蚀性能
16.1.7 计算当量弯矩M'=[M2+（αT）2]0.5，α是根据转矩性质而定的校正 系数，当承受的转矩是对称循环时，α= 。 a）0.3 b）0.6 c）1.0 d）1.5 16.1.8 转轴设计中，当弯矩是第Ш类（对称循环）而转矩是第П类（脉 动循环）时，其修正系数α等于。 a）[σ-1]b/ [σ0]b b）[σ0]b / [σ-1]b c）[σ-1]b/ [σ+1]b d）[σ+1]b / [σ-1]b 16.1.9 转轴在精确计算时，首先应确定断面的位置。 a）危险 b）承受最大合成弯矩处 c）应力集中较大处 16.1.10 材料为钢质的传动轴，轴上分置四个带轮（如图），主动轮C上输 入功率P C=65KW，三个从动轮A、B、D其输出功率分别为P A=15KW、P B=20KW、 P D=30KW，当轴n=470r/min时，受扭矩最大。 a）A-B极 b）B-C极 c）C-D 极
12-7 解：由 得： 12-8 解：由 得： 12-9 解：对不变转矩α=0.3，45钢调质的[σ-1b ]=60MPa ，则： 该轴能满足强度要求。 12-10 解： 对不变转矩α=0.3，则： 由 得： ][1.0)(13 22b e d T M -≤+=σασmm x mm M Fa Ma x 4268.42510 584.1300900030010584.16 6==?-???=-=取x a Fax M +=max Nmm T d M b 622362 23110584.1)23003.0()6010801.0()()][1.0(?=?-???=-≤-ασ][2.01055.936ττ≤?=n d P mm d mm n P d 3828.364010002.040 1055.9][2.01055.93636==????=?≥取τ][2.01055.936ττ≤?= n d P kw nd P 61.711055.9553514502.01055.9][2.06363=????=?≤τ][5.0551.0)10153.0()107(1.0)(132 323322b e MPa d T M -≤=???+?=+=σασ
解： 错误说明：(略) 改正图(略) 12-12 解： 取d =28mm 12-13 解： 1. 计算中间轴上的齿轮受力 中间轴所受转矩为： 1 2 3 4 5 6 1 2
2. 轴的空间受力情况如图a)所示。 3. 垂直面受力简图如图b)所示。 垂直面的弯矩图如图c)所示。 4. 水平面受力简图如图d)所示。 水平面的弯矩图如图e)所示。 B 点左边的弯矩为： B 点右边的弯矩为： C 点右边的弯矩为： C 点左边的弯矩为：
机械设计基础习题参考答案 机械设计基础课程组编 武汉科技大学机械自动化学院
第2章平面机构的自由度和速度分析2-1画运动简图。 1 3 4 5 2 2-2 图2-38所示为一简易冲床的初拟设计方案。设计者的思路是：动力由齿轮1输入，使轴A连续回转；而固装在轴A上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构将使冲头4上下运动以达到冲压的目的。 4 3 5 1 2 运动产生干涉 解答：原机构自由度F=33- 2 4-1 = 0，不合理，改为以下几种结构均可：
2-3 试计算图2-42所示凸轮—连杆组合机构的自由度。 b) a)A E M D F E L K J I F B C C D B A 解答：a) n=7; P l =9; P h =2，F=37-2 9-2 =1 L 处存在局部自由度，D 处存在虚约束 b) n=5; P l =6; P h =2，F=35-2 6-2 =1 E 、B 处存在局部自由度，F 、C 处存在虚约束 2-4 试计算图2-43所示齿轮—连杆组合机构的自由度。 B D C A (a) C D B A (b) 解答：a) n=4; P l =5; P h =1，F=34-2 5-1=1 A 处存在复合铰链 b) n=6; P l =7; P h =3，F=36-2 7-3=1 B 、C 、D 处存在复合铰链 2-5 先计算如图所示平面机构的自由度。并指出图中的复合铰链、局部自由度和虚约束。
A B C D E 解答： a) n=7; P l =10; P h =0，F=37-2 10 = 1 C 处存在复合铰链。 b) n=7; P l =10; P h =0，F=3 7-2 10 = 1 B D E C A c) n=3; P l =3; P h =2，F=3 3 -2 3-2 = 1 D 处存在局部自由度。 d) n=4; P l =5; P h =1，F=3 4 -2 5-1 = 1 A B C D E F G G' H A B D C E F G H I J e) n=6; P l =8; P h =1，F=3 6 -2 8-1 = 1 B 处存在局部自由度，G 、G'处存在虚约束。 f) n=9; P l =12; P h =2，F=39 -2 12-2 = 1 C 处存在局部自由度，I 处存在复合铰链。 2-6计算自由度
图3-3 仿形刀架 第3章 凸轮机构 §3-1 凸轮机构的应用与分类 一、凸轮机构的应用与特点 凸轮机构广泛应用于各种自动机械和自动控制装置中。如图3-1所示的内燃机配气机构，凸轮1是向径变化的盘形构件，当它匀速转动时，导致气阀的推杆2在固定套筒3内上下移动，使推杆2按预期的运动规律开启或关闭气阀（关闭靠弹簧的作用），使燃气准时进入气缸或废气准时排出气缸。如图3-2所示的自动送料机构，构件1是带沟槽的凸轮，当其匀速转动时，迫使嵌在其沟槽内的送料杆2作往复的左右移动，达到送料的目的。如图3-3 图3-1 内燃机配气机构 图3-2 自动送料凸轮机构 所示，构件1是具有曲线轮廓且只能作相对往复直线运动的凸轮，当刀架3水平移动时，凸轮1的轮廓使从动件2带动刀头按相同的轨迹 移动，从而切出与凸轮轮廓相同的旋转曲面。 由上可知，凸轮是具有某种曲线轮廓或凹 槽的构件，一般作连续匀速转动或移动，通过 高副接触使从动件作连续或不连续的预期运 动。凸轮机构通常由凸轮、从动件和机架组成。 从动件的运动规律由凸轮的轮廓或沟槽 的形状决定。所以只需设计合适的凸轮轮廓曲 线，即可得到任意预期的运动规律，且凸轮机 构简单紧凑，这就是凸轮机构广泛应用的优 点。但是凸轮与从动件之间的接触是高副，易 于磨损，所以常用于传力不大的控制机构。 二、凸轮机构的分类 凸轮的类型很多，常按以下三种方法来分类： 1．按凸轮的形状来分
（1）盘形凸轮（图3-1）凸轮绕固定轴心转动且向径是变化的，其从动件在垂直于凸轮轴的平面内运动。是最常用的基本形型式。 （2）移动凸轮（图3-3）凸轮作往复直线移动，它可看作是轴心在无穷远处的盘形凸轮。 （3）圆柱凸轮（图3-2）凸轮是在圆柱上开曲线凹槽，或在圆柱端面上做出曲线轮廓的构件。 盘形凸轮和移动凸轮与从动件之间的相对运动都是平面运动，属于平面凸轮机构。圆柱凸轮与从动件之间的运动是空间运动，属于空间凸轮机构。 2．按从动件的形状来分 图3-4 从动件的形状 （1）尖顶从动件如图3-4a所示，该从动件结构简单，尖顶能与任意复杂的凸轮轮廓保持接触，可实现从动件的任意运动规律。但尖顶易磨损，所以只适用于作用力很小的低速凸轮机构，如仪表机构中。 （2）滚子从动件如图3-4b所示，该从动件的端部装有可自由转动的滚子，使其与凸轮间为滚动摩擦，可减少摩擦和磨损，能传递较大的动力，应用广泛。但结构复杂，端部质量较大，所以不宜用于高速场合。 （3）平底从动件如图3-4c所示，若不考虑摩擦，凸轮对从动件的作用力始终垂直于平底，传动效率最高，且平底与凸轮轮廓间易形成油膜，有利于润滑，所以可用于高速场合。但是平底不能用于有内凹曲线或直线的凸轮轮廓的凸轮机构。 3．按凸轮与从动件保持接触（称为封闭）的方式来分 （1）力封闭如图3-1和图3-4所示，分别依靠弹簧力和重力使从动件和凸轮始终保持接触。 3-5 形封闭凸轮结构 （2）形封闭如图3-5a所示，凸轮上加工有沟槽，从动件的滚子嵌在其中，保证凸轮
《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
第三章部分题解参考 3-5 图3-37所示为一冲床传动机构的设计方案。设计者的意图是通过齿轮1带动凸轮2旋转后，经过摆 杆3带动导杆4来实现冲头上下冲压的动作。试分析此方案有无结构组成原理上的错误。若有，应如何修改？ 习题3-5图 习题3-5解图(a) 习题3-5解图(b) 习题3-5解图(c) 解 画出该方案的机动示意图如习题3-5解图(a)，其自由度为： 14233 2345=-?-?=--=P P n F 其中：滚子为局部自由度 计算可知：自由度为零，故该方案无法实现所要求的运动，即结构组成原理上有错误。 解决方法：①增加一个构件和一个低副，如习题3-5解图(b)所示。其自由度为： 1 15243 2345=-?-?=--=P P n F ②将一个低副改为高副，如习题3-5解图(c)所示。其自由度为： 1 23233 2345=-?-?=--=P P n F 3-6 画出图3-38所示机构的运动简图（运动尺寸由图上量取），并计算其自由度。 习题3-6(a)图 习题3-6(d)图 解(a) 习题3-6(a)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(a)解图(a)或习题3-6(a)解图(b)的两种形式。 自由度计算： 1042332345=-?-?=--=P P n F
习题3-6(a)解图(a) 习题3-6(a)解图(b) 解(d) 习题3-6(d)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(d)解图(a)或习题3-6(d)解图(b)的两种形式。 自由度计算： 1042332345=-?-?=--=P P n F 习题3-6(d)解图(a) 习题3-6(d)解图(b) 3-7 计算图3-39所示机构的自由度，并说明各机构应有的原动件数目。 解(a) 10102732345=-?-?=--=P P n F A 、 B 、 C 、 D 为复合铰链 原动件数目应为1 说明：该机构为精确直线机构。当满足B E =BC =CD =DE ，AB =AD ， AF =CF 条件时，E 点轨迹是精确直线，其轨迹垂直于机架连心线AF
第十一章轴 题11－1 简述轴的结构设计应满足的基本要求。指出图中结构设计的错误，在错误处标出序号，并按序号一一说明理由。 题11－1图 解题分析：轴的结构设计应满足的基本要求是： 1．轴及轴上零件应有确定的位置和可靠固定； 2．轴上零件应便于安装，折卸和调整； 3．轴应具有良好的加工工艺性； 4．力求受力合理，有利提高疲劳强度和刚度。 解答：图中的主要错误分析（题解 11-1 图） 题解14－1图 1．轴肩过高挡住了轴承内圈，轴承不便于折卸；
2．与齿轮相配合的轴的两边均有轴肩，齿轮无法安装； 3．键的顶面应与轮毂槽底面应有间隙，且轮毂槽应开通，轴上键槽处应有局部剖视； 4．轴承不便于安装，此处应该有过渡轴肩； 5．此处的轮毂没有确定的位置，且无轴向固定； 6．键过长，且两键不在同一方位，不便于加工； 7．轴端过长，轮毂无法进行轴向固定。 题11－2根据图示卷筒轴的三种设计方案填写下表（表中轴的类型为按承载情况分）： 题11－2图 解答：
题11－3 设计图示单级斜齿圆柱齿轮减速器低速轴的结构。已知齿轮相对于支承为对称布置，齿轮宽度b 2＝100 mm ，轴承为7308AC ，两支承间的跨度L ＝200mm ，外伸端装有一个半联轴器，孔的直径在25～35mm 之间，轴与孔的配合长度为L ′＝60mm 。 解答：1、确定各段轴的直径： （1）与联轴器配合处的直径d ：选联轴器的型 号为 82YA302 6YC28HL2 ??，半联轴器的孔径d =28 mm ， 长圆柱形轴孔，孔长L = 62 mm 。 （2）轴身处直径d 1：考虑半联轴器的定位和固 定，应有一个定位轴肩，此段轴为外伸轴，其上装有 密封圈，应取相应的标准直径。所以取d 1 =35mm 。 （3）安装滚动轴承处轴颈直径d 2、、d 6：为便于轴 承安装，d 1与d 2之间应有一非定位轴肩，轴肩高度一 般为1～3 mm ，且轴颈直径必须满足滚动轴承孔径要求。 因此选择7308AC 轴承，内径为40 mm ，所以d 2 = d 6 =40 mm 。 （4）安装齿轮处轴段直径d 3：为装配方便，并考虑强度要求，取直径d 3=45 mm 。 （5）轴环直径d 4：为使齿轮定位可靠和承受轴向力，取d 4=55 mm ， （6）轴肩直径d 5：考虑到轴承定位和拆卸方便，根据手册，查取d 5=50 mm 。 2．各段轴的长度： 题11-3 图
一．判断题（认为正确的，在括号内画√,反之画Ｘ） 1．根据铰链四杆机构各杆长度，即可判断其类型。（）2．四杆机构中，传动角越大，机构的传力性能越好。（）3．极位夹角是反映机构力学性能的参数。（）4．曲柄为主动件的摆动倒杆机构一定具有急回特性。（）5．曲柄为主动件的曲柄滑块机构一定具有急回特性。（）6．曲柄为主动件的曲柄摇杆机构一定具有急回特性。（）7．曲柄为主动件的曲柄摇杆机构，其最小传动角的位置在曲柄与连杆共线的两位置之一（） 8．曲柄为主动件的曲柄滑块机构，其最小传动角的位置在曲柄与导路垂直的位置。（） 9．四杆机构有无止点位置，与何构件为主动件无关。（）10．极位夹角是从动件两极限位置之间的夹角。（）二．选择题（将正确的答案的序号字母填入括号内） 1．曲柄滑块机构有止点时，其主动件为何构件？（）A．曲柄B．滑块C．曲柄滑块均可 2．四杆长度不等的双曲柄机构，若主动曲柄作连续匀速转动，则从动曲柄怎样运动？（）A．匀速转动B．间歇转动C．变速转动 3．杆长不等的铰链四杆机构，若以最短杆为机架，则是什麽机构？（） A.双曲柄机构 B. 双摇杆机构 C.双曲柄机构或双摇杆机构 4．一对心曲柄滑块机构，曲柄长度为100mm，则滑块的行程是多少？（） A.50mm B.100mm C. 200mm 5.有急回特性的平面连杆机构的行程速比系数K是什麽值？ A.K=1 B.K＞1 C.K＞0 6．对心曲柄滑块机构的曲柄为主动件时，机构有无急回特性和止点位置? ( ) A.有急回特性，无止点位置 B.无急回特性，无止点位置 C.有急回特性，有止点位置 7．铰链四杆机构ABCD各杆长分别为L ab=40mm,L bc=90mm,L cd=55mm,L ad=100mm,若取AB为机架，则为何机架？（） A.双摇杆机构 B.曲柄摇杆机构 C.双曲柄机构 8．当曲柄为主动件时，下述哪种机构具有急回特性？（） A.平行双曲柄机构 B.对心曲柄滑块机构 C.摆动导杆机构 三．设计计算题 1．一铰链四杆机构，已知L bc=50mm,L cd=35mm,L ad=30mm,ad杆为机架，试分析： 1）若此机构为曲柄摇杆机构时，L ab的取值范围。 2）若此机构为双曲柄机构时，L ab的取值范围。 3）若此机构为双曲柄机构时，L ab的取值范围。 2．已知，图3-42所示各四杆机构，1为主动件，3为从动件 1）作各机构的极限位置，并量出从动件的行程S或摆角ψ. 2）计算各机构行程速比系数k. 3) 作出个机构出现最小传动角γmin（或最大压力角αmax）时的位置图，并量出其大小。 3. 若上题各四杆机构中，构件3为主动件，构件1位从动件，试做各机构的止点位置。 4．图3-43所示为用四杆机构控制的加热炉炉门的启闭机构。工作要求，加热时炉门能
第一章 前面有一点不一样，总体还行~~~ 1-1.机械零件常用的材料有哪些？为零件选材时应考虑哪些主要要求？ 解：机械零件常用的材料有：钢(普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、合金结构钢、铸钢)，铸铁，有色金属（铜及铜合金、铝及铝合金）和工程塑料。 为零件选材时应考虑的主要要求： 1.使用方面的要求： 1）零件所受载荷的大小性质，以及应力状态， 2）零件的工作条件， 3）对零件尺寸及重量的限制， 4）零件的重要程度， 5）其他特殊要求。 2.工艺方面的要求。 3.经济方面的要求。 1-2.试说明下列材料牌号的意义：Q235,45,40Cr,65Mn,ZG230-450,HT200,ZcuSn10P1,LC4. 解：Q235是指当这种材料的厚度（或直径）≤16mm时的屈服值不低于235Mpa。 45是指该种钢的平均碳的质量分数为万分之四十五。 40Cr是指该种钢的平均碳的质量分数为万分之四十并且含有平均质量分数低于1.5%的Cr 元素。 65Mn是指该种钢的平均碳的质量分数为万分之六十五并且含有平均质量分数低于1.5%的Mn元素。 ZG230-450表明该材料为铸钢，并且屈服点为230，抗拉强度为450. HT200表明该材料为灰铸铁，并且材料的最小抗拉强度值为200Mpa. ZCuSn10P1铸造用的含10%Sn、1%P其余为铜元素的合金。 LC4表示铝硅系超硬铝。 1-6.标准化在机械设计中有何重要意义？ 解：有利于保证产品质量，减轻设计工作量，便于零部件的互换和组织专业化的大生产，以及降低生产成本，并且简化了设计方法，缩短了设计时间，加快了设计进程，具有先进性、规范性和实用性，遵照标准可避免或减少由于个人经验不足而出现的偏差。 第二章 2-7.为什么要提出强度理论？第二、第三强度理论各适用什么场合？ 解：材料在应用中不是受简单的拉伸、剪切等简单应力状态，而是各种应力组成的复杂应力状态，为了判断复杂应力状态下材料的失效原因，提出了四种强度理论，分别为最大拉应力理论、最大伸长线应变理论、最大切应力理论、畸变能密度理论。 第二强度理论认为最大伸长线应变是引起断裂的主要因素，适用于石料、混凝土、铸铁等脆性材料的失效场合。 第三强度条件：认为最大切应力是引起屈服的主要因素，适用于低碳钢等塑性材料的失效场合。 2-15.画出图示梁的弯矩图。
16-1解由手册查得6005 深沟球轴承，窄宽度，特轻系列，内径，普通精度等级 （0级）。 主要承受径向载荷，也可承受一定的轴向载荷；可用于高速传动。 N209/P6 圆柱滚子轴承，窄宽度，轻系列，内径，6级精度。只能承受径向载荷，适用 于支承刚度大而轴承孔又能保证严格对中的场合，其径向尺寸轻紧凑。 7207CJ 角接触球轴承，窄宽度，轻系列，内径，接触角,钢板冲压保 持架，普 通精度等级。既可承受径向载荷，又可承受轴向载荷，适用于高速无冲击, 一般成对使用，对称布置。 30209/P5 圆锥滚子轴承，窄宽度，轻系列，内径，5级精度。能同时承受径向 载荷 和轴向载荷。适用于刚性大和轴承孔能严格对中之处，成对使用，对称布置。 16-2解室温下工作；载荷平稳，球轴承 查教材附表 1， （ 1）当量动载荷时 在此载荷上，该轴承能达到或超过此寿命的概率是 90%。 （ 2）当量动载荷时 16-3解室温下工作；载荷平稳，球轴承
当量动载荷 查教材附表1，可选用轴承6207（基本额定动载荷）。 16-4解（1）计算当量动载荷 查手册， 6313的， ，查教材表16-12，并插值可得 ，所以， 当量动载荷 （ 2）计算所需基本额定动载荷 查教材表 16-9，室温下工作；查教材表16-10有轻微冲击，球轴承 因所需的，所以该轴承合适。 16-5解选择轴承型号 查教材表 16-9，工作温度125℃时，；载荷平稳，
选用球轴承时， 查教材附表 1，根据和轴颈，可选用球轴承6408（基本额定动载荷）. 选用滚子轴承时， 查教材附表 1，根据和轴颈，可选用圆柱滚子轴承N208（基本额定动载荷）。 （ 2）滚子轴承的载承能力较大，并查手册可知其径向尺寸小。 16-6解（ 1）按题意，外加轴向力已接近，暂选的角接触轴承类型70000AC。 （ 2）计算轴承的轴向载荷 (解图见16.4b) 由教材表 16-13查得，轴承的内部派生轴向力 ，方向向左 ，方向向右 因， 轴承 1被压紧
习题9 9-1 轴的功用是什么？转轴、传动轴、心轴有何区别？轴由哪些部分组成？ 答：轴用于支承旋转零件、传递转矩和运动。 工作时既承受弯矩又承受转矩的轴称为转轴。用来支承转动零件，只承受弯矩而不传递转矩的轴称为心轴。主要用于传递转矩而不承受弯矩，或所承受弯矩很小的轴称为传动轴。 轴通常由轴头、轴颈、轴肩、轴环、轴端及不装任何零件的轴段等部分组成。 9-2 轴的常用材料有哪些？什么时候选用合金钢？ 答：轴的常用材料为碳素钢和合金钢。 合金钢具有较高的机械性能和更好的淬透性，但价格较贵，可以在传递大功率、要求减轻轴的重量和提高轴颈耐磨性时采用，在一般工作温度下，合金钢和碳素钢具有相近的弹性模量，采用合金钢不能提高轴的刚度。 9-3 为什么一般转轴都做成阶梯形？阶梯轴的各段直径和长度应根据什么原则确定？ 答：阶梯轴各轴段截面的直径不同，各轴段的强度相近，且有利于轴上零件的装拆和固定。因此阶梯轴在机器中的应用最为广泛。 阶梯轴的各段直径是在初估最小直径的基础上，根据轴上零件的固定方式及其受力情况等，逐段增大估算确定；轴的各段长度主要由轴上零件及相互间的距离所决定。 9-4 进行轴的结构设计时，应考虑哪些问题？ 答：1.便于轴上零件的装配；2.保证轴上零件的准确定位和可靠固定；3.轴的加工和装配工艺性好；4.减少应力集中，改善轴的受力情况 9-5 试从减小轴上载荷、提高轴的强度出发，分别指出图（a）、（b）中哪一种布置形式结构更合理？为什么？ （a）（b） 习题9-5图 答：（a）图第一种布置形式的弯矩图 第二种布置形式的弯矩图
根据弯矩图，第二种布置形式更合理。 （b）图第一种布置形式的弯矩图 第二种布置形式的弯矩图 根据弯矩图，第一种布置形式更合理。 9-6 轴上零件常用的轴向固定和周向固定方法有哪些？ 答：常用的轴向固定方式有；轴肩和轴环套筒和圆螺母；弹性挡圈和紧定螺钉；轴端挡圈和圆锥面；常用的周向固定方式有键联接、花键联接、销联接，成形联接及过盈配合联接9-7 判断图中的1、2、3、4处轴的结构是否合理？为什么？ 图题9-7 答：1处：轴肩高度超过了轴承的安装尺寸，不合理；2处：轴头长度过长，不能实现齿轮的轴向固定；3、4处：结构合理，能保证轴承的轴向定位。 9-8 如图题9-8所示减速器轴输出轴，分析其结构存在哪些错误。