第八章 带传动
8-1：
V 带传动的min 14501r n =，带与带轮的当量摩擦系数51.0=v f ，包角?=α1801，初拉力N 3600=F 。试问：
（1）该传动所能传递的最大有效拉力为多少？（2）若mm 100d d1=，其传递的最大转矩为多少？（3）若传动效率为0.95
，弹性滑动忽略不计，从动轮输出效率为多少？
[解] ()N 4.478111136021
1112151.01
1
51.00
=+
-
?
?=+
-
=π
π
ααe
e
e
e F F v v
f f ec
()mm N 92.232
10
1004.4782
d 2-3
d1?=??
==ec
F T
()kW
45.395
.01000
601000100
14.314504.4781000
601000d 1000
3d1
1=??????=
???=
?=η
n F ηνF P
ec ec π
8-2 V 带传动传递效率7.5kW =P ，带速s m 10=ν，紧边拉力是松边拉力的两倍，即21F F =，试求紧边拉力1F 、有效拉力e F 和初拉力0F 。 [解] 1000
νF P e =
N 75010
5
.710001000=?=
=
∴ν
P F e
21212F F F F F e =-=且 1500N 750221=?==∴e F F 201e F F F +=
1125N
2
75015002
10=-
=-=∴e
F F F 8-3
8—3解法二：
8-4 有一带式输送装置，其异步电动机与齿轮减速器之间用普通V 带传动，电动机功率P=7kW ，转速min 9601r n =，减速器输入轴的转速min 3302r n =，允许误差为%5±，运输装置工作时有轻度冲击，
两班制工作，试设计此带传动。 [解] （1）确定计算功率ca P
由表8-7查得工作情况系数2.1A =K ，故 4k W .872.1A ca =?==P K P （2）选择V 带的带型
根据ca P 、1n ，由图8-11选用B 型。 （3）确定带轮的基准直径d d ，并验算带速ν
①由表8-6和8-8，取主动轮的基准直径mm 1801=d d
②验算带速ν s m 0432.91000
609601801000
6011=???π=
?π=n d νd
带速合适
∴< m 30s m 5ν ③计算从动轮的基准直径 () () mm 45.497330 05.0196018012 112=-??= -= n εn d d d d （4）确定V 带的中心距a 和基准长度d L ①由式()()2102127.0d d d d d d a d d +≤≤+，初定中心距mm 5500=a 。 ②计算带所需的基准长度 ()()()()mm 2214550 41805005001802 550242 22 2 122100≈?-+ +π+?=-+ +π+ ≈a d d d d a L d d d d d 由表8-2选带的基准长度mm 2240=d L ③实际中心距a mm 5632 2214 22405502 0=-+ =-+ ≈d d L L a a 中心距的变化范围为mm 630~550。 （5）验算小带轮上的包角1α ()() ?≥?≈?--?=?--?=90147563 3.57180 5001803.57180121a d d αd d 故包角合适。 （6）计算带的根数z ①计算单根V 带的额定功率r P 由s m 960 mm 18011==n d d 和，查表8-4a 得25kW .30≈P 根据303kW .0B 9.2330 960s,m 960 01=?== =P i n 型带，查表得 和 查表8-5得914.0k =α，表8-2得1k =L ，于是 ()kW 25.31914.0)303.025.3(k k 00=??+=???+=L αr P P P ②计算V 带的根数z 58.225 .34.8ca === r P P z 取3根。 （7）计算单根V 带的初拉力的最小值()min 0F 由表8-3得B 型带的单位长度质量m kg 018=q ，所以 ()()()N 2830432 .918.00432 .93914.04 .8914.05.2500k k 5.25002 2 min 0=?+???-? =+-=q νz ν P F αca α （8）计算压轴力 ()N 16282 147sin 283322 sin 21min 0=????==αF z F p （9）带轮结构设计（略） 第九章 链传动 9—1： 9-2 某链传动传递的功率kW 1=P ，主动链轮转速min r 481=n ，从动链轮转速min r 142=n ，载荷平稳，定期人工润滑，试设计此链传动。 [解] （1）选择链轮齿数 取小链轮齿数191=z ，大链轮的齿数651914 4812 112=?= = =z n n iz z （2）确定计算功率 由表9-6查得0.1=A K ，由图9-13查得52.1=z K ，单排链，则计算功率为 kW 52.1152.10.1=??==P K K P z A ca （3）选择链条型号和节距 根据min r 48kW 52.11==n P ca 及，查图9-11，可选16A ，查表9-1，链条节距mm 4.25=p （4）计算链节数和中心距 初选中心距mm 1270~7624.25)50~30()50~30(0=?==p a 。取mm 9000=a ，相应的链 长节数为 3.114900 4.2521965265194.2590022222 2 122 10 ≈? ?? ? ??π-+++?=? ?? ??π-+++=a p z z z z p a L p 取链长节数节114=p L 。 查表9-7得中心距计算系数24457.01=f ，则链传动的最大中心距为 ()[]()[]mm 895651911424.2524457.02211≈+-???=+-=z z L p f a p （5）计算链速ν，确定润滑方式 s m 386.01000 604.2519481000 6011≈???= ?= p z n ν 由s m 386.0=ν和链号16A ，查图9-14可知应采用定期人工润滑。 （6）计算压轴力p F 有效圆周力为 N 2591386 .0110001000≈? ==νp F e 链轮水平布置时的压轴力系数15.1=p F K ，则压轴力为N 2980259115.1≈?=≈e F p F K F p 9-3 已知主动链轮转速min r 8501=n ，齿数211=z ，从动链齿数992=z ，中心距mm 900=a ，滚子链极限拉伸载荷为55.6kN ，工作情况系数1A =K ，试求链条所能传递的功率。 [解] 由kW 6.55lim =F ，查表9-1得mm 4.25=p ，链型号16A 根据min r 850mm 4.251==n p ，，查图9-11得额定功率kW 35=ca P 由211=z 查图9-13得45.1=z K 且1=A K kW 14.2445 .1135=?= ≤ ∴z A ca K K P P 第十章齿轮传动 10-1 试分析图10-47所示的齿轮传动各齿轮所受的力（用受力图表示各力的作用位置及方向）。 [解] 受力图如下图： 补充题：如图（b ），已知标准锥齿轮mm N 1042,3.0,50,20,5521??=====T Φz z m R ， 标准斜齿轮 24,63==z m n ，若中间轴上两齿轮所受轴向力互相抵消，β应为多少？并计算2、3齿轮 各分力大小。 [解] （1）齿轮2的轴向力： ()22 2 22 2222s i n t a n 5.012s i n t a n 2s i n t a n δαz Φm T δαdm T δαF F R t a -= == 齿轮3的轴向力： βz m T ββ z m T βd T βF F n n t a s i n 2t a n c o s 2t a n 2t a n 3 33 33 333= ???? ??= = = 3232,20,T T αF F a a =?== ()βz m T δαz Φm T n R sin 2sin tan 5.0123 322 2 = -∴ 即()2 235.01sin tan sin z Φm δαz m βR n -= 由5.220 50tan 1 22== = z z δ 928.0sin 2=∴δ 371.0c o s 2=δ ()()2289.050 3.05.015928.020tan 2465.01sin tan sin 2 23=??-?????= -= ∴z Φm δαz m βR n 即?=231.13β （2）齿轮2所受各力： ()()3.765k N N 10765.350 3.05.01510 425.01223 5 2 2 2 22=?=??-???= -= = z Φm T dm T F R t 0.508k N N 10508.0371.020tan 10765.3cos tan 33222=?=????==δαF F t r kN 272.1N 10272.1928.020tan 10765.3sin tan 33222=?=????==δαF F t a kN 420cos 10765.3cos 3 22=? ?== α F F t n 齿轮3所受各力： kN 408.5N 10408.5231.13cos 24 61042cos 2cos 223 5 3 2323 33=?=????= =???? ? ?= = βz m T βz m T d T F n n t kN 022.2N 10022.2321.12cos 20tan 10408.5cos tan 3 3 33=?=? ? ??= =β αF F n t r kN 272.1N 10272.1321.12cos 20tan 10408.5tan 10408.5tan 3 3 3 33=?=? ? ????==βF F t a kN 889.5N 10889.5321.12cos 20cos 10 765.3cos cos 3 3 3 3=?=? ??= =β αF F n t n 10-6 设计铣床中的一对圆柱齿轮传动，已知54,26min,r 1450,kW 5.72111====z z n P ，寿命h 12000=h L ，小齿轮相对其轴的支承为不对称布置，并画出大齿轮的机构图。 [解] (1) 选择齿轮类型、精度等级、材料 ①选用直齿圆柱齿轮传动。 ②铣床为一般机器，速度不高，故选用7级精度（GB10095-88）。 ③材料选择。由表10-1选择小齿轮材料为40Cr （调质），硬度为280HBS ，大齿轮材 料为45刚（调质），硬度为240HBS ，二者材料硬度差为40HBS 。 （2）按齿面接触强度设计 []3 2 11t 132.2??? ? ???+?≥H E d ζZ u u ΦKT d 1）确定公式中的各计算值 ①试选载荷系数.51t =K ②计算小齿轮传递的力矩 mm N 493971450 5 .7105.95105.955 1 1 5 1?=??= ?= n P T ③小齿轮作不对称布置，查表10-7，选取0.1=d Φ ④由表10-6查得材料的弹性影响系数2 1 MPa 8.189=E Z ⑤由图10-21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限MPa 6001lim =H ζ；大齿轮的接触疲劳强度极限MPa 5502lim =H ζ。 ⑥齿数比 08.226 541 2=== z z u ⑦计算应力循环次数 91110044.112000114506060?=???==h jL n N 9 9 1210502.008 .210 044.1?=?== u N N ⑧由图10-19取接触疲劳寿命系数 0.1,98.021==HN HN K K ⑨计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数1=S []MPa 5881 600 98.01lim 11=?= =S ζK ζH HN H []M P a 5.5661 55003.12 lim 22 =?== S ζK ζH HN H 2）计算 ①计算小齿轮分度圆直径1t d ，代入[]H ζ中较小值 []mm 577.535.5668.18908.2108.21493975.132.2132.232 3 2 11t =?? ? ???+??=???? ???+?≥H E d ζZ u u ΦKT d ②计算圆周速度ν s m 066.41000 601450 577.5314.31000 6011t =???= ?π= n d ν ③计算尺宽b mm 577.53577.5311t =?==d Φb d ④计算尺宽与齿高之比 h b mm 061.226 577.531 1t === z d m t mm 636.4061.225.225.2=?==t m h 56.11636.4577 .53== h b ⑤计算载荷系数 根据s m 066.4=ν，7级精度，查图10-8得动载荷系数2.1=v K 直齿轮，1==ααF H K K 由表10-2查得使用系数25.1=A K 由表10-4用插值法查得420.1=H βK 由 56.11=h b ，420.1=H βK ，查图10-13得37.1=F βK 故载荷系数 13.2420.112.125.1=???==βαH H v A K K K K K ⑥按实际的载荷系数校正所算的分度圆直径 22.605 .113.2577.533 3 1t 1=?==t K K d d ⑦计算模数m mm 32.226 22.601 1=== z d m 取5.2=m ⑧几何尺寸计算 分度圆直径：mm 65265.211=?==mz d mm 135545.222=?==mz d 中心距： mm 1002 135 652 2 1=+= +=d d a 确定尺宽： []mm 74.515.5668.1895.208.2108.2654939713.225.2122 2 2 21 1=?? ? ????+???=???? ? ??+?≥H E ζZ u u d KT b 圆整后取mm 57mm,5212==b b 。 （3）按齿根弯曲疲劳强度校核 ①由图10-20c 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限MPa 5001=FE ζ；大齿轮的弯曲疲劳 强度极限MPa 3802=FE ζ。 ②由图10-18取弯曲疲劳寿命93.0,89.021==FN FN K K 。 ③计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数4.1=S []M P a 86.3174.1500 89.01 11=?= =S ζK ζFE FN F []M P a 43.2524 .1500 93.02 22=?= = S ζK ζFE FN F ④计算载荷系数 055.237.112.125.1=???==βανF F A K K K K K ⑤查取齿形系数及应力校正系数 由表10-5查得 6.21 =a F Y 304.22=a F Y 595.11 =a S Y 712.12=a S Y ⑥校核弯曲强度 根据弯曲强度条件公式 []F S F F ζY Y m bd KT ζa a ≤= 112进行校核 []111M P a 64.99595.16.25.2655249397055.222111 F S F F ζY Y m bd KT ζa a ≤=??????= = []211M P a 61.94712.13.25 .2655249397055.222222F S F F ζY Y m bd KT ζa a ≤=??????= = 所以满足弯曲强度，所选参数合适。 10-7 某齿轮减速器的斜齿轮圆柱齿轮传动，已知min r 7501=n ，两齿轮的齿数为 mm mm,6,'229,108,2421160b m βz z n ==?===，8级精度，小齿轮材料为 38SiMnMo （调质），大齿轮材料为45钢（调质），寿命20年（设每年300工作日），每 日两班制，小齿轮相对其轴的支承为对称布置，试计算该齿轮传动所能传递的功率。 [解] （1）齿轮材料硬度 查表10-1，根据小齿轮材料为38SiMnMo （调质），小齿轮硬度217~269HBS ，大 齿轮材料为45钢（调质），大齿轮硬度217~255 HBS （2）按齿面接触疲劳硬度计算 []2 3 1 112??? ? ???+?≤ αE H H d Z Z ζu u K d εΦT ①计算小齿轮的分度圆直径 mm 95.145' 229cos 624cos 11=??= = β m z d n ②计算齿宽系数 096.195 .1451601 == = d b Φd ③由表10-6查得材料的弹性影响系数 2 1 MPa 8.189=E Z ，由图10-30选取区域 系数47.2=H Z ④由图10-21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限MPa 7301lim =H ζ；大齿轮的接触疲劳强度极限MPa 5502lim =H ζ。 ⑤齿数比 5.424 1081 2=== z z u ⑥计算应力循环次数 811104.522030017506060?=?????==h jL n N 8 8 12102.15 .4104.5?=?== u N N ⑦由图10-19取接触疲劳寿命系数 1.1,04.121==HN HN K K ⑧计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数1=S []MPa 2.7591730 04.11 lim 11=?= =S ζK ζH HN H []M P a 6051 550 1.12 l i m 22 =?= = S ζK ζH HN H ⑨由图10-26查得63.1,88.0,75.02121=+===αααααεεεεε则 ⑩计算齿轮的圆周速度 s m 729.51000 60750 95.14514.31000 6011=???= ?π=n d ν 计算尺宽与齿高之比 h b mm 626 ' 229cos 95.145cos 1 1=??= = z βd m nt mm 5.13625.225.2=?==nt m h 85.115 .13160 ==h b 计算载荷系数 根据s m 729.5=ν，8级精度，查图10-8得动载荷系数22.1=v K 由表10-3，查得4.1==ααF H K K 按轻微冲击，由表10-2查得使用系数25.1=A K 由表10-4查得380.1=H βK {按d Φ=1查得} 由 85.11=h b ，380.1=H βK ，查图10-13得33.1=F βK 故载荷系数 946.2380.14.122.125.1=???==βαH H v A K K K K K 由接触强度确定的最大转矩 [][]}{N 096.12844648.18947.260515.45.4946.2295.14563.1096.1,min 1223 2 213 1 1=?? ? ????+????=??? ? ???+? ≤ αE H H H d Z Z ζζu u K d εΦT （3）按弯曲强度计算 [] Sa Fa F β n d Y Y ζKY m d εΦT ? ≤ α22 11 ①计算载荷系数 840.233.14.122.125.1=???==βανF F A K K K K K ② 计 算 纵 向 重 合 度 380.1'229tan 24096.1318.0tan 318.01=????==βz Φεd β ③由图10-28查得螺旋角影响系数 92.0=βY ④计算当量齿数 ()99.24'229cos 24 cos 3 3 11=?= = βz z v () 3.112'229cos 108 cos 3 321=?= = β z z v ⑤查取齿形系数Fa Y 及应力校正系数Sa Y 由表10-5查得 62.21=Fa Y 17.22=Fa Y 59.11=Sa Y 80.12=Sa Y ⑥由图10-20c 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限MPa 5201=FE ζ；大齿轮的弯曲疲 劳强度极限MPa 4302=FE ζ。 ⑦由图10-18取弯曲疲劳寿命90.0,88.021==FN FN K K 。 ⑧计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数4.1=S []M P a 07.3055 .152088.01 11=?==S ζK ζFE FN F []M P a 2585 .1430 90.02 22=?= = S ζK ζFE FN F ⑨计算大、小齿轮的 [] Sa Fa F Y Y ζ，并加以比较 []23.7359 .162.207.3051 11 =?= Sa Fa F Y Y ζ []05.6680 .117.22582 22 =?=Sa Fa F Y Y ζ 取 [] [][]05.66,min 222111 =???? ??=Sa Fa F Sa Fa F Sa Fa F Y Y ζY Y ζY Y ζ ⑩由弯曲强度确定的最大转矩 [] mm N 309.288598605.6692 .0840.226 95.14563.1096.122 2 11?=??????= ? ≤ αSa Fa F β n d Y Y ζKY m d εΦT （4）齿轮传动的功率 取由接触强度和弯曲强度确定的最大转矩中的最小值 即N 096.12844641=T kW 87.10010 55.9750 096.128446410 55.96 6 11=??= ?= ∴n T P 《机械设计基础》习题与答案 目录 第1章绪论 第2章平面机构的结构分析 第3章平面连杆机构 第4章凸轮机构 第5章间歇运动机构 第6章螺纹联接和螺旋传动 第7章带传动 第8章链传动 第9章齿轮传动 第10章蜗杆传动 第11章齿轮系 第12章轴与轮毂连接 第13章轴承 第14章联轴器、离合器和制动器 第15章回转体的平衡和机器的调速 第1章绪论 思考题 1．机器、机构与机械有什么区别？各举出两个实例。 2．机器具有哪些共同的特征？如何理解这些特征？ 3．零件与构件有什么区别？并用实例说明。举出多个常用的通用机械零件。 答：1、机器：①人为的实物组合体； ②每个运动单元（构件）间具有确定的相对运动； ③能实现能量、信息等的传递或转换，代替或减轻人类的劳动； 实例：汽车、机床。 机构：①人为的实物组合体； ②每个运动单元（构件）间具有确定的相对运动； 实例：齿轮机构、曲柄滑块机构。 机械是机器和机构的总称。 机构与机器的区别在于：机构只用于传递运动和力，机器除传递运动和力之外，还具有变换或传递能量、物料、信息的功能或完成有用的机械功； 2、同上。 3、零件是机械制造的的最小单元体，是不可拆分的，构件是机械运动的最小单元体它有可能是单一的一个零件，也有可能是若干个零件组合而成，内燃机中的连杆，就是由连杆体1、连杆盖2、轴套3、轴瓦 4、螺杆5和螺母6等零件联接而成的，在制造中几个零件分别加工，装配成连杆后整体运动。通用零件，如齿轮、轴、螺母、销、键等。 第2章平面机构的结构分析 一、填空题 1、两构件通过面接触所构成的运动副称为低副，其具有2约束。 2、机构具有确定相对运动的条件是主动件数目=自由度。 3、4个构件在同一处以转动副相联，则此处有3个转动副。 4、机构中不起独立限制作用的重复约束称为虚约束。 答：1.低副、2. 2. 主动件数目=自由度 3. 3 4．虚约束 二、综合题 1、计算下图所示机构的自由度，并判断该机构是否具有确定的相对运动。若有复合铰链、局部自由 度、虚约束请明确指出。 机械设计基础第七版课后习题答案 第一章 1-1什么是运动组合？高对和低对有什么区别？ 答:运动副:使两个部件直接接触并能产生一定的相对运动联系。 平面低副-所有表面接触的运动副分为旋转副和移动副。平面高副-与点或线接触的运动副。 1-2什么是机构运动图？它是做什么的？ 答:简单的线和符号用于表示部件和运动副，每个运动副的位置按比例确定，以表示机构的组成和传动。如此绘制的简明图形称为机构运动图。功能:机构的运动图不仅能显示机构的传动原理，还能通过图解法找出机构上各相关点的运动特性(位移、速度和加速度)。在分析和设计机构时，表达机构的运动是一种简单而科学的方法。 1-3平面机构有确定运动的条件是什么？ 答:如果机构的自由度f大于0且等于活动部件的数量，则确定机构部件之间的相对运动；这是机构有确定运动的条件。(复习关于自由度的四个结论P17)第2章 2-1曲柄摇杆机构的快速返回特性和死点位置是什么？ 答:急回特性:当曲柄以相同速度旋转时，摇杆的往复速度不同。反向冲程期间摇臂的平均摆动速度必须大于正常冲程期间的平均摆动速度，这是快速返回特性。死点位置:摇杆是驱动部分，曲柄是从动部分。当曲柄与连杆共线时，摇杆通过连杆施加到曲柄上的驱动力f刚好经过曲柄的旋转中心，因此不会产生转动曲柄的力矩。该机构的位置称为死点位置。也就是说，机构从动件卡住或运动不确定的位置称为死点位置(从动件的驱动角？=0).第三章 3-2通常用什么方法保持凸轮与从动件接触？ 答:力锁:使用重力、弹簧力或其他外力来保持从动件始终与凸轮轮廓接触。 形状锁定:使用高副元件本身的几何形状，使从动件始终与凸轮轮廓接触。 3-3什么是刚性冲击和柔性冲击？如何避免刚性冲击？ 答:刚性冲击:从动件的速度在运动开始和推动过程结束的瞬间突然变为零。 理论上，加速度是无限的，导致无限的惯性力。该机构受到很大冲击，这被称为刚性冲击。柔性冲击:当从动构件以相等的加速度或减速度运动时，从动构件的惯性力也会在某些加速度突变点发生有限的突变，从而产生冲击。这种由有限突变引起的冲击比由无限惯性力引起的刚性冲击要软得多，所以它被称为柔性冲击。 避免刚性冲击的方法:为了避免刚性冲击，已知运动规律的两段运动，即开始和结束，经常被修改以逐渐增加和降低速度。让随动件按照正弦加速度运动(既不是刚性运动也不是柔性冲击)第4章 4-1棘轮机构、槽轮机构和不完全齿轮机构的运动特点是什么？给出了这些间歇运动机构的应用实例。 答:槽轮机构特点:结构简单，运行可靠。它通常用于只需要恒定旋转角度的分度机构。停止运动主要取决于槽的数量和圆柱销的数量(运动系数)用途:适用于低转速、间歇旋转的设备。例如:电影放映机纺织机械的自动传动链装置 棘轮机构的特点:这种齿形棘轮至少有一个齿距的过程变化，工作时会发出噪音。应用:起重机绞车成型机横向进给机构计数器 不完全齿轮机构的特点:普通齿轮传动，只是轮齿不是分布在整个圆周上。 主动轮上的锁定弧和从动轮上的锁定弧相互配合锁定，保证从动轮停在预定位置。 应用:各种计数器多站自动机半自动机第6章 6-1设计机械零件时应满足哪些基本要求？ 答:足够的强度和刚度、摩擦和耐磨性、耐热性和抗振性(衡量机械零件工作能力的标准)。 精品 机械设计基础课后习题解答参考 1-2题 ,7,5===h l P P n 107253=-?-?=F 机构有1个主动构件，所以机构有确定运动。 1-3题 1,11, 8===h l P P n 1111283=-?-?=F 机构有1个主动构件，所以机构有确定运动。 1-4题 0,11, 8===h l P P n 2011283=-?-?=F 机构有2个主动构件，所以机构有确定运动。 1-5题 1,8, 6===h l P P n 118263=-?-?=F 机构有1个主动构件，所以机构有确定运动。 2-1题 （a ）双曲柄机构； （b ）曲柄摇杆机构； （c ）双摇杆机构； （d ）双摇杆机构。 2-2题 0≠e 时，曲柄条件：e l l BC AB -<； 0=e 时， 曲柄条件：BC AB l l <。 2-4题 精品 极位夹角 ?=+-??=+-?=3636.161 2.11 2.118011180K K θ 精品 2-7题 极位夹角?=+-??=+-? =361 5.11 5.118011180K K θ 3-2题 精品 4-1题 m z m h z d a a )2()2(* +=+= 所以 25.2100 225 2== +=z d m a mm 主要几何尺寸计算（略）。 4-2题略 4-3题 分锥角 "43'25684287.6817 43arctan arctan 122?=?===z z δ "17'34215713.2190221?=?=-?=-∑=δδδ 分度圆 5117311=?==mz d mm ； 12943322=?==mz d mm 齿顶圆 580.565713.21cos 3251cos 2111=???+=+=δm d d a mm 206.1314287.68cos 32129cos 2222=???+=+=δm d d a mm 齿根圆 304 .445713.21cos 34.251cos 4.2111=???-=-=δm d d f mm 353.1264287.68cos 34.2129cos 4.2222=???-=-=δm d d f mm 锥距 358.6943172 32222 221=+?=+= z z m R mm 齿顶角 "44'4237122.3358.693 arctan arctan ?=?===R h a a θ 齿根角 " 7'2744519.4358 .696 .3arctan arctan ?=?===R h f f θ 一、 名词解释 1.机械： 2.机器： 3.机构： 4.构件： 5.零件： 6.标准件： 7.自由构件的自由度数： 8.约束： 9.运动副： 10.低副： 11.高副： 23.机构具有确定运动的条件： 24.死点位置： 25.急回性质： 26.间歇运动机构： 27.节点： 28.节圆： 29.分度圆： 30.正确啮合条件： 31.连续传动的条件： 32.根切现象： 33.变位齿轮： 34.蜗杆传动的主平面： 35.轮系： 36.定轴轮系： 37.周转轮系： 38.螺纹公称直径：螺纹大径。39.心轴： 40.传动轴： 41.转轴： 二、 填空题 1. 机械是（机器）和（机构）的总称。 2. 机构中各个构件相对于机架能够产生独立运动的数目称为（自由度）。 3. 平面机构的自由度计算公式为：（F=3n-2P L -P H ）。 4. 已知一对啮合齿轮的转速分别为n 1、n 2，直径为D 1、D 2，齿数为z 1、z 2，则其传动比i= （n 1/n 2）= （D 2/D 1）= （z 2/ z 1）。 5. 铰链四杆机构的杆长为a=60mm ，b=200mm ，c=100mm ，d=90mm 。若以杆Ｃ为机架，则此四杆机构为（双摇杆机构）。 6. 在传递相同功率下，轴的转速越高，轴的转矩就（越小）。 7. 在铰链四杆机构中，与机架相连的杆称为（连架杆），其中作整周转动的杆称为（曲柄），作往复摆动的杆称为（摇杆），而不与机架相连的杆称为（连杆）。 8. 平面连杆机构的死点是指（从动件与连杆共线的）位置。 9. 平面连杆机构曲柄存在的条件是①（最短杆与最长杆长度之和小于或等于其它两杆长度之和）②（连架杆和机架中必有一杆是最短杆）。 10. 平面连杆机构的行程速比系数Ｋ=1.25是指（工作）与（回程）时间之比为（1.25），平均速比为（1：1.25）。 11. 凸轮机构的基圆是指（凸轮上最小半径）作的圆。 12. 凸轮机构主要由（凸轮）、（从动件）和（机架）三个基本构件组成。 13. 带工作时截面上产生的应力有（拉力产生的应力）、（离心拉应力）和（弯曲应力）。 14. 带传动工作时的最大应力出现在（紧边开始进入小带轮）处，其值为：σmax=σ1＋σb1＋σc 。 15. 普通Ｖ带的断面型号分为（Y 、Z 、A 、B 、C 、D 、E ）七种，其中断面尺寸最小的是（Y ）型。 16. 为保证齿轮传动恒定的传动比，两齿轮齿廓应满足（接触公法连心线交于一定点）。 17. 渐开线的形状取决于（基）圆。 18. 一对齿轮的正确啮合条件为：（m 1 = m 2）与（α 1 = α2）。 19. 一对齿轮连续传动的条件为：（重合度1>ε）。 20. 齿轮轮齿的失效形式有（齿面点蚀）、（胶合）、（磨损）、（塑 性变形）和（轮齿折断）。 21. 一对斜齿轮的正确啮合条件为：（m 1 = m 2）、（α 1 = α2） 与（β1=-β2）。 22. 蜗杆传动是由（蜗杆、蜗轮）和（机架）组成。 23. 通过蜗杆轴线并垂直蜗轮轴线的平面称为（中间平面）。 24. 常用的轴系支承方式有（向心）支承和（推力）支承。 25. 轴承6308，其代号表示的意义为（6：深沟球轴承、3：直 径代号，08：内径为Φ40）。 26. 润滑剂有（润滑油）、（润滑脂）和（气体润滑剂）三类。 27. 列举出两种固定式刚性联轴器（套筒联轴器）、（凸缘联轴 器）。 28. 轴按所受载荷的性质分类，自行车前轴是（心轴）。 29. 普通三角螺纹的牙形角为（60）度。 30. 常用联接螺纹的旋向为（右）旋。 31. 普通螺栓的公称直径为螺纹（大）径。 32. 在常用的螺纹牙型中（矩形）形螺纹传动效率最高，（三角） 形螺纹自锁性最好。 33. 减速器常用在（原动机）与（工作机）之间，以降低传速 或增大转距。 34. 两级圆柱齿轮减速器有（展开式）、（同轴式）与（分流式）三种配置齿轮的形式。 35. 轴承可分为（滚动轴承）与（滑动轴承）两大类。 36. 轴承支承结构的基本形式有（双固式）、（双游式）与（固游式）三种。 37. 轮系可分为（平面轮系）与（空间轮系）两类。 38. 平面连杆机构基本形式有（曲柄摇杆机构）、（双曲柄机构）与（双摇杆机构）三种。 39. 凸轮机构按凸轮的形状可分为（盘形凸轮）、（圆柱凸轮） 与（移动凸轮）三种。 40. 凸轮机构按从动件的形式可分为（尖顶）、（滚子）与（平底）三种。 41. 变位齿轮有（正变位）与（负变位）两种；变位传动有（等移距变位）与（不等移距变位）两种。 42. 按接触情况，运动副可分为（高副）与（低副） 。 43. 轴上与轴承配合部分称为（轴颈）；与零件轮毂配合部分称为（轴头）；轴肩与轴线的位置关系为（垂直）。 44. 螺纹的作用可分为（连接螺纹）和（传动螺纹） 两类。 45. 轮系可分为 （定轴轮系）与（周转轮系）两类。 46. 常用步进运动机构有（主动连续、从动步进）与（主动步进、从动连续）两种。 47. 构件是机械的（运动） 单元；零件是机械的 （制造） 单元。 48. V 带的结构形式有（单楔带）与（多楔带）两种。 三、 判断题 1. 一个固定铰链支座，可约束构件的两个自由度。× 2. 一个高副可约束构件的两个自由度。× 3. 在计算机构自由度时，可不考虑虚约束。× 4. 销联接在受到剪切的同时还要受到挤压。√ 5. 两个构件之间为面接触形成的运动副，称为低副。√ 6. 局部自由度是与机构运动无关的自由度。√ 7. 虚约束是在机构中存在的多余约束,计算机构自由度时应除去。√ 8. 在四杆机构中，曲柄是最短的连架杆。× 9. 压力角越大对传动越有利。× 10. 在曲柄摇杆机构中，空回行程比工作行程的速度要慢。× 11. 偏心轮机构是由曲柄摇杆机构演化而来的。√ 12. 曲柄滑块机构是由曲柄摇杆机构演化而来的。√ 13. 减速传动的传动比i ＜1。× 14. Ｙ型Ｖ带所能传递的功率最大。× 15. 在Ｖ带传动中，其他条件不变，则中心距越大，承载能力越大。× 16. 带传动一般用于传动的高速级。× 17. 带传动的小轮包角越大，承载能力越大。√ 18. 选择带轮直径时，直径越小越好。× 19. 渐开线上各点的压力角不同，基圆上的压力角最大。× 20. 基圆直径越大渐开线越平直。√ 21. 设计蜗杆传动时，为了提高传动效率，可以增加蜗杆的头数。 √ 22. 在润滑良好的闭式齿轮传动中，齿面疲劳点蚀失效不会发生。 × 23. 只承受弯矩而不受扭矩的轴，称为心轴。√ 24. 螺钉联接用于被联接件为盲孔，且不经常拆卸的场合。√ 25. 挤压就是压缩。 × 26. 受弯矩的杆件，弯矩最大处最危险。× 27. 仅传递扭矩的轴是转轴。√ 28. 低速重载下工作的滑动轴承应选用粘度较高的润滑油。√ 29. 代号为6310的滚动轴承是角接触球轴承。× 3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限MPa 1801=-σ，取循环基数6 0105?=N ，9=m ，试求循环次数N 分别为7 000、25 000、620 000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。 [解] MPa 6.37310 710518093 6 9 10111=???==--N N σσN MPa 3.324105.210 51809469 20112=???==--N N σσN MPa 0.227102.610 518095 69 30113=???==--N N σσN 3-2已知材料的力学性能为MPa 260=s σ，MPa 1701=-σ，2.0=σΦ，试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。 [解] )170,0(' A )0,260(C 0 12σσσΦσ-= -Θ σ Φσσ+= ∴-121 MPa 33.2832 .01170 21210=+?=+= ∴-σΦσσ 得)2 33.283,233.283(D ' ，即)67.141,67.141(D ' 根据点)170,0('A ，)0,260(C ，)67.141,67.141(D ' 按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示 3-4 圆轴轴肩处的尺寸为：D =72mm ，d =62mm ，r =3mm 。如用题3-2中的材料，设其强度极限σB =420MPa ，精车，弯曲，βq =1，试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。 [解] 因 2.14554 ==d D ，067.045 3==d r ，查附表3-2，插值得88.1=ασ，查附图3-1得78.0≈σq ，将所查值代入公式，即 ()()69.1188.178.0111k =-?+=-α+=σσσq 查附图3-2，得75.0=σε；按精车加工工艺，查附图3-4，得91.0=σβ，已知1=q β，则 35.21 1191.0175.069.1111k =???? ??-+=? ??? ??-+=q σσσσββεK ( )()()35.267.141,67.141,0,260,35 .2170 ,0D C A ∴ 根据()()()29.60,67.141,0,260,34.72,0D C A 按比例绘出该零件的极限应力线图如下图 3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力MPa 20m =σ，应力幅MPa 20a =σ，试分别按①C r =② C σ=m ，求出该截面的计算安全系数ca S 。 [解] 由题3-4可知35.2,2.0MPa,260MPa,170s 1-====σσK Φσσ （1）C r = 工作应力点在疲劳强度区，根据变应力的循环特性不变公式，其计算安全系数 28.220 2.03035.2170 m a 1-=?+?=+= σΦσK σS σσca （2）C σ=m 工作应力点在疲劳强度区，根据变应力的平均应力不变公式，其计算安全系数 ()()()() 81 .1203035.220 2.035.2170m a m 1-=+??-+=+-+= σσσσca σσK σΦK σS 7-1解：（1）先求解该图功的比例尺。 （2 ）求最大盈亏功。根据图7.5做能量指示图。将和曲线的交点标注， ，，，，，，，。将各区间所围的面积分为盈功和亏功，并标注“+”号或“-” 号，然后根据各自区间盈亏功的数值大小按比例作出能量指示图（图7.6）如下：首先自向上做 ，表示区间的盈功；其次作向下表示区间的亏功；依次类推，直到画完最后一个封闭 矢量。由图知该机械系统在区间出现最大盈亏功，其绝对值为： （3 ）求飞轮的转动惯量 曲轴的平均角速度：； 系统的运转不均匀系数：； 则飞轮的转动惯量： 图7.5图7.6 7-2 图7.7 图7.8 解：（1）驱动力矩。因为给定为常数，因此为一水平直线。在一个运动循环中，驱 动力矩所作的功为，它相当于一个运动循环所作的功，即： 因此求得： （2）求最大盈亏功。根据图7.7做能量指示图。将和曲线的交点标注， ，，。将各区间所围的面积分为盈功和亏功，并标注“+”号或“-”号，然后根据各自区间盈亏 功的数值大小按比例作出能量指示图（图7.8）如下：首先自向上做，表示区间的盈功； 其次作向下表示区间的亏功；然后作向上表示区间的盈功，至此应形成一个封闭区间。 由图知该机械系统在区间出现最大盈亏功。 欲求，先求图7.7中的长度。如图将图中线1和线2延长交于点，那么在中， 相当于该三角形的中位线，可知。又在中，，因此有： ，则 根据所求数据作出能量指示图，见图7.8，可知最大盈亏功出现在段，则 。 （3）求飞轮的转动惯量和质量。 7-3解：原来安装飞轮的轴的转速为，现在电动机的转速为，则若将飞轮 安装在电动机轴上，飞轮的转动惯量为： 7-4解：（1）求安装在主轴上飞轮的转动惯量。先求最大盈亏功。因为是最大动能与最小 动能之差，依题意，在通过轧辊前系统动能达到最大，通过轧辊后系统动能达到最小，因此： 则飞轮的转动惯量： （2）求飞轮的最大转速和最小转速。 《机械设计基础》试题及答案 绪论 一、填空（每空1分） T-1-1-01-2-3、构件是机器的运动单元体；零件是机器的制造单元体；部件是机器的装配单元体。 T-2-2-02-2-4、平面运动副可分为低副和高副，低副又可分为转动副和移动副。 T-2-2-03-2-2、运动副是使两构件接触，同时又具有确定相对运动的一种联接。平面运动副可分为低副和高副。 T-2-2-04-2-1、平面运动副的最大约束数为2 。 T-2-2-05-2-1、机构具有确定相对运动的条件是机构的自由度数目 等于主动件数目。 T-2-2-06-2-1、在机构中采用虚约束的目的是为了改善机构的工作情况和受力情况。 T-2-2-07-2-1、平面机构中，两构件通过点、线接触而构成的运动副称为高副。 T-3-2-08-2-2、机构处于压力角α=90°时的位置，称机构的死点位置。曲柄摇杆机构，当曲柄为原动件时，机构无死点位置，而当摇杆为原动件时，机构有死点位置。 T-3-2-09-2-2、铰链四杆机构的死点位置发生在从动件与连杆共线 位置。 T-3-2-10-2-1、在曲柄摇杆机构中，当曲柄等速转动时，摇杆往复摆动的平均速度不同的运动特性称为：急回特性。 T-3-2-11-2-1、摆动导杆机构的极位夹角与导杆摆角的关系为相等。 T-4-2-12-2-3、凸轮机构是由机架、凸轮、从动件三个基本构件组成的。 T-5-1-13-2-1、螺旋机构的工作原理是将螺旋运动转化为直线运动。 T-6-2-14-2-1、为保证带传动的工作能力，一般规定小带轮的包角α≥120°。 T-6-7-15-2-3、链传动是由主动链轮、从动链轮、绕链轮上链条所组成。 T-6-7-16-2-3、链传动和带传动都属于挠性件传动。 T-7-2-17-3-6、齿轮啮合时，当主动齿轮的齿根_推动从动齿轮的齿顶，一对轮齿开始进入啮合，所以开始啮合点应为从动轮齿顶圆与啮合线的交点；当主动齿轮的齿顶推动从动齿轮的齿根，两轮齿即将脱离啮合，所以终止啮合点为主动轮齿顶圆与啮合线的交点。 T-7-3-18-2-2、渐开线标准直齿圆柱齿轮正确啮合的条件为模数 第三章 机械零件的强度 习题答案 3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限MPa 1801=-ζ，取循环基数60105?=N ，9=m ，试求循环次数N 分别为7 000、25 000、620 000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。 [解] MPa 6.37310710 5180936 9 10111 =???==--N N ζζN MPa 3.324105.210 51809469 20112 =???==--N N ζζN MPa 0.227102.610 518095 69 30113 =???==--N N ζζN 3-2已知材料的力学性能为MPa 260=s ζ，MPa 1701=-ζ，2.0=ζΦ，试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。 [解] )170,0('A )0,260(C 0 12ζζζΦζ-=- ζ Φζζ+=∴-121 0 MPa 33.2832 .01170 21210=+?=+= ∴-ζΦζζ 得)233.283,233.283(D '，即)67.141,67.141(D ' 根据点)170,0('A ，)0,260(C ，)67.141,67.141(D '按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示 3-4 圆轴轴肩处的尺寸为：D =72mm ，d =62mm ，r =3mm 。如用题3-2中的材料，设其强度极限σB =420MPa ，精车，弯曲，βq =1，试绘制此零件的简化等寿命疲 劳曲线。 [解] 因 2.14554 ==d D ，067.045 3==d r ，查附表3-2，插值得88.1=αζ，查附图3-1得78.0≈ζq ，将所查值代入公式，即 ()()69.1188.178.0111k =-?+=-α+=ζζζq 查附图3-2，得75.0=ζε；按精车加工工艺，查附图3-4，得91.0=ζβ，已知1=q β，则 35.211191.0175.069.1111k =???? ? ?-+=???? ??-+=q ζζζζββεK ()()() 35 .267.141,67.141,0,260,35.2170,0D C A ∴ 根据()()()29.60,67.141,0,260,34.72,0D C A 按比例绘出该零件的极限应力线图如下图 3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力MPa 20m =ζ，应力幅MPa 20a =ζ，试分别按 《机械设计基础》试题库 一、填空题 （机械原理部分） 1．牛头刨床滑枕往复运动的实现是应用了平面四杆机构中的机构。 2．机构具有确定运动的条件是数目与数目相等。 3．平面四杆机构的压力角愈，传力性能愈好。 4．平面四杆机构的传动角愈，传力性能愈好。 5．有些平面四杆机构是具有急回特性的，其中两种的名称是机构、机构。6．在平面四杆机构中，用系数表示急回运动的特性。 7．摆动导杆机构中，以曲柄为原动件时，最大压力角等于度，最小传动角等于度。 8．在摆动导杆机构中，若导杆最大摆角φ= 30°，则其行程速比系数K的值为。9．四杆机构是否存在止点，取决于是否与共线。 10．在铰链四杆机构中，当最短杆和最长杆长度之和大于其他两杆长度之和时，只能获得机构。 11．平面四杆机构中，如果最短杆与最长杆的长度之和小于其余两杆的长度之和，最短杆为机架，这个机构叫__ 机构。 12．平面连杆机构急回特性系数Ｋ____１时，机构有急回特性。 13．以滑块为主动件的曲柄滑块机构有____个止点位置。 14．凸轮机构主要由、、和三个基本构件组成。 15．盘形凸轮的基圆，是指以凸轮的轮廓的值为半径所作的圆。 16 .在凸轮机构中，从动件的运动规律完全由来决定。 17．据凸轮的形状，凸轮可分为凸轮、凸轮和移动凸轮。 18．凸轮机构的压力角是指的运动方向和方向之间所夹的锐角。 19．在实际设计和制造中，一对渐开线外啮合标准斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件是 相等、相等、且相反。 20．在实际设计和制造中，一对渐开线标准直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是、。 21．一对渐开线标准直齿圆柱齿轮的连续传动条件是。 22．在标准齿轮的分度圆上，与数值相等。 23．斜齿圆柱齿轮传动的重合度比直齿圆柱齿轮传动的重合度，因而承载能力。 24．.渐开线上各点的压力角不等，向径越大，则压力角越，圆上的压力角为零。25．单个齿轮的渐开线上任意点的法线必是圆的切线。 26．渐开线齿轮的五个基本参数是齿数、、、系数和顶隙系数。27．我国规定齿轮标准压力角为度；模数的单位是。 28．齿轮切削加工方法可分为仿形法和范成法，用成形铣刀加工齿形的方法属法，用滚刀 加工齿形的方法属法。 29．渐开线齿轮上具有标准模数和标准压力角的圆称为圆。 30．在普通铣床上用铣刀加工斜齿圆柱齿轮时，刀号据选取。 31．渐开线齿轮的特性称为中心距可分性。 32．齿轮传动最基本的要求是其瞬时传动比必须。 33．用齿条型刀具按范成法加工齿轮，如果切齿结束时，刀具的中线与轮坯分度圆相切，则加工 出来的齿轮是齿轮，刀具的中线与轮坯分度圆不相切，则加工出来的齿轮称为 齿轮。 34．规定渐开线标准斜齿圆柱齿轮____ 面上的参数为标准值。 35．直齿圆锥齿轮的标准模数规定在____端的圆上。 36．对于正确安装的一对渐开线圆柱齿轮，其啮合角等于圆上的角。 37．在课本上所介绍的间歇运动机构中，其中两种机构的名称是：机构、 机构。 38．外槽轮机构由、和机架组成，其中拨盘作转动。 （机械零件部分） 机械设计课后习题答案 3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限MPa 1801=-σ，取循环基数60105?=N ，9=m ，试求循环次数N 分别为7 000、25 000、620 000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。 [解] MPa 6.373107105180936910111=???==--N N σσN MPa 3.324105.2105180946920112=???==--N N σσN MPa 0.227102.61051809569 30113=???==--N N σσN 3-2已知材料的力学性能为MPa 260=s σ，MPa 1701=-σ，2.0=σ Φ，试绘制此 材料的简化的等寿命寿命曲线。 [解] )170,0('A )0,260(C 00 12σσσΦσ-=- σΦσσ+= ∴-1210 MPa 33.2832 .0117021210=+?=+=∴-σΦσσ 得)233.283,233.283(D '，即)67.141,67.141(D ' 根据点)170,0('A ，)0,260(C ，)67.141,67.141(D '按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示 3-4 圆轴轴肩处的尺寸为：D=72mm，d=62mm，r=3mm。如用题3-2中的材料，设其强度极限σB=420MPa，精车，弯曲，βq=1，试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。 [解] 因2.1 45 54 = = d D，067 .0 45 3 = = d r，查附表3-2，插值得88.1= α σ ，查附 图3-1得78.0≈ σ q，将所查值代入公式，即 ()()69.1 1 88 .1 78 .0 1 1 1 k= - ? + = - α + = σ σ σ q 查附图3-2，得75.0= σ ε；按精车加工工艺，查附图3-4，得91.0=σβ， 已知1= q β，则 35 .2 1 1 1 91 .0 1 75 .0 69 .1 1 1 1 k = ?? ? ? ? ? - + = ?? ? ? ? ? - + = q σ σ σ σβ β ε K ()()() 35 .2 67 . 141 , 67 . 141 ,0, 260 , 35 .2 170 ,0D C A ∴ 根据()()() 29 . 60 , 67 . 141 , 0, 260 , 34 . 72 ,0D C A按比例绘出该零件的极限应力线图如下图 3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力MPa 20 m = σ，应力幅MPa 20 a = σ，试分别按①C r=②C σ= m ，求出该截面的计算安全系数 ca S。 [解] 由题3-4可知35.2 ,2.0 MPa, 260 MPa, 170 s 1- = = = = σ σ K Φ σ σ 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。 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 解答：原机构自由度F=3?3- 2 ?4-1 = 0，不合理 ， 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=3?7-2 ?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=3?5-2 ?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=3?4-2 ?5-1=1 A处存在复合铰链 b) n=6; P l=7; P h=3，F=3?6-2 ?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=3?7-2 ?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=3?9 -2 ?12-2 = 1 C 处存在局部自由度，I 处存在复合铰链。 《机械设计基础》课程试题库 一、填空题 1.在铰链四杆机构中，双曲柄机构的最短杆与最长杆长度之和小于等于其余两杆长度之和。 2.确定凸轮基圆半径的原则是在保证αmax≤ [ α ]条件下，选择尽可能小的基圆半径。 3.一对齿轮传动中，大、小齿轮的齿根最大弯曲应力通常是不等的。 4.在设计 V 带传动时， V 带的型号是根据计算功率和小带轮转速选取的。 5.对于两级斜齿圆柱齿轮传动，应使中间轴上的两个斜齿轮的旋向相同。 6.滚动轴承主要失效形式是疲劳点蚀和塑性变形。 7.在蜗杆传动中，一般蜗杆头数取Z1= 1、 2、4，蜗杆头数越少，自锁性越好。 8.普通螺纹联接承受横向外载荷时，依靠接合面间的摩擦承载，螺栓本身受预紧力 ___作用，可能的失效形式为断裂。 9.平键联接中，两侧面是工作面，楔形键联接中，上下面是工作面。 10.对于闭式软齿面齿轮传动，主要按接触强度进行设计，而按弯曲强度进行校核。 11.蜗杆传动发热计算的目的是防止温升过高而产生齿面胶合失效。 12.带传动中，带上受的三种应力是拉应力，弯曲应力和离心拉应力。最大应力发生 在带的紧边开始绕上小带轮处。 13.链轮的转速高，节距大，齿数少，则链传动的动载荷就越大。 14.轴上的键槽通常采用铣削加工方法获得。 15.联轴器和离合器均可联接两轴，传递扭矩，两者的区别是前者在运动中不能分离，后者可以 随时分离。 16.验算非液体摩擦滑动轴承的pv 值是为了防止轴承过热而发生胶合；验算轴承速度v 是为了 防止轴承加速磨损或产生巨大热量。普通三角形螺纹的牙型角为___60__度。17.紧螺栓联接按拉伸强度计算时，考虑到拉伸应力和扭转切应力复合作用，应将拉抻 载荷增大至 ___1.3____ 倍。 18.受轴向工作载荷的紧螺栓联接，设螺栓刚度 C1 远远小于被联接件的刚度 C2，则不论 工作载荷 F 是否变化，螺栓中的总拉力F2接近 ___预紧力 _____。 19.带传动中，带的弹性滑动是带传动的 _____固有 ______特性，是_不可 ______避免的。 20.带传动的最大有效圆周力随着初拉力、包角、摩擦系数的增大而增大。 21.若齿轮传动的传动比、中心距和齿宽不变，增加两轮的齿数和，则弯曲强度____减 小_____，接触强度 ______不变 _________。 22. 齿轮传动(大、小齿轮分度圆直径分别为d2、d1 ) 传动比表达式为 __i= d2/ d1____。蜗 杆传动（蜗杆分度圆直径d1，蜗杆分度圆柱导程角，蜗轮分度圆直径 d2）传动比表达式为 _______d2/ d1tg___________。 第9章 齿轮传动设计 习题解答 9.2 有一渐开线直齿轮如题图所示，用卡尺测量得两个齿和三个齿反向渐开线之间的法向距离(称为公法线长度)分别为mm 11.382=W 和mm 73.613=W ，齿顶圆直径mm 208=a d ，齿根圆直径mm 172=f d ，数得齿数其24=z 。试求： （1）该齿轮的模数m 、分度圆压力角α、齿顶高系数? a h 和顶隙系数?c ； （2）分度圆直径d 、、基圆直径b d 、齿厚s 及齿顶厚a s 。 题9.2图 解：（1）απcos 23m p W W b ==?。 取°=20α进行试算，则mm 001.820cos 11 .3873.61=° ?=πm ， 考虑测量误差，可知该齿轮的模数应为mm 8=m 。 因)2(?+=a a h z m d ，即)224(8208?+=a h ，故1=? a h 因)22(????=c h z m d a f ，即)224(8172???=c ，故25.0=?c （2）mm 192248=×==mz d ，mm 421.18020cos 248cos =°×==αmz d b 以下按标准齿轮进行计算：mm 566.122/82/===ππm s )(2ααinv inv r r r s s a a a a ??=，°===842.29)104/21.90arccos()/arccos(11a b a r r α 052838.0180/842.29842.29tan tan =°°?°=?==παααθa a a a inv （也可查表9.2） 014904.0180/2020tan tan =°°?°=?==παααθinv mm 723.5)014904.0052838.0(104296 104 566.12=?×?×=a s 9.3 试问渐开线标准直齿轮的齿根圆与基圆重合时，其齿数应为多少？又问当齿数大于求得的齿数时，齿根圆与基圆哪一个大？ 解：)22(?? ??=c h z m d a f ，αcos mz d b =， )](2)cos 1([cos )22(?? ??+??=???=?c h z m mz c h z m d d a a b f αα 当齿根圆与基圆重合时：b f d d =，4145.4120cos 1) 25.01(2cos 1)(2≈=° ?+= ?+=?? αc h z a （按正常齿制进行计算） 因此，当41=z 时，齿根圆和基圆接近重合，实际是齿根圆略小于基圆。 而当45.41>z 时，齿根圆将大于基圆。 机械设计基础 1-5至1-12 指出（题1-5图~1-12图）机构运动简图中的复合铰链、局部自由度和虚约束，计算各机构的自由度，并判断是否具有确定的运动。 1-5 解 F =H L P P n --23=18263-?-?=1 1-6 解F =H L P P n --23=111283-?-?=1 1-7 解F =H L P P n --23=011283-?-?=2 1-8 解F =H L P P n --23=18263-?-?=1 1-9 解F =H L P P n --23=24243-?-?=2 1-10 解F =H L P P n --23=212293-?-?=1 1-11 解F =H L P P n --23=24243-?-?=2 1-12 解F =H L P P n --23=03233-?-?=3 2-1 试根据题2-1图所标注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。 题2-1图 答 : a ）160907015011040=+<=+，且最短杆为机架，因此是双曲柄机构。 b ）1707010016512045=+<=+，且最短杆的邻边为机架，因此是曲柄摇杆机构。 c ）132627016010060=+>=+，不满足杆长条件，因此是双摇杆机构。 d ）1909010015010050=+<=+，且最短杆的对边为机架，因此是双摇杆机构。 2-3 画出题2-3图所示个机构的传动角和压力角。图中标注箭头的构件为原动件。 题2-3图 解： 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10度，且500CD l mm =，1000AD l mm =。（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。 机械设计基础题库 填空题 1.在铰链四杆机构中，存在曲柄的必要条件是和。 2.在设计凸轮机构时，凸轮基圆半径取得越，所设计的机构越紧凑，但是压力 角，使机构的工作情况变坏。 3.渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是两齿轮和必须分别相 等。 4.斜齿圆柱齿轮的标准模数是。直齿圆锥齿轮的标准模数是。 5.平键的截面尺寸应按从键的标准中查取，键的长度L可参照 从标准中选取。必要时应进行强度校核。 6.对一般精度的直齿圆柱齿轮传动作弯曲强度计算时，将轮齿看作，并假定全 部载荷作用于。 7.普通V带传动的设计准则是，保证带以及具有一定的。 8.按照滑动轴承工作时的摩擦状态，可分为滑动轴承和滑动轴 承两种主要类型。 9.槽轮机构的主要参数是和。 10.机械速度的波动可分为和两类。 11.轴向尺寸较大的回转件，应进行平衡，平衡时要选择个回转平 面。 12.当一对齿轮的材料、齿数比一定时，影响齿面接触强度的几何尺寸参数主要是 和。 13.直齿圆柱齿轮作接触强度计算时，取处的接触应力为计算依据，其载荷由 对轮齿承担。 14.蜗杆传动作接触强度计算时，铝铁青铜ZCuAl10Fe3制作的蜗轮，承载能力取决于抗 能力；锡青铜ZCuSn10P1制作的蜗轮，承载能力取决于抗能力。 15.若带传动的初拉力一定，增大和都可提高带传动的极限摩擦力。 16.滚子链传动中，链的链速是常数，而其链速是变化的。 17.轴如按受载性质区分，主要受的轴为心轴，主要受的轴为传动 轴。 18.非液体摩擦滑动轴承进行工作能力计算时，为了防止过度磨损，必须使； 而为了防止过热必须使。 19.平面机构具有确定运动的条件是：且。 20.两构件通过面接触组成的运动副称为；平面机构中又可将其分为 机械设计基础习题库 一、单项选择题（每小题2分） 1.机器中运动的最小单元称为（） A．零件B．部件 C．机件D．构件 2.在如图所示的齿轮—凸轮轴系中，轴4称为( ) A.零件 B.机构 C.构件 D.部件 3.若组成运动副的两构件间的相对运动是移动，则称这种运动副为( ) A.转动副 B.移动副 C.球面副 D.螺旋副 4.机构具有确定相对运动的条件是( ) A.机构的自由度数目等于主动件数目 B.机构的自由度数目大于主动件数目 C.机构的自由度数目小于主动件数目 D.机构的自由度数目大于等于主动件数目 5.在平面机构中，每增加一个低副将引入（） A．0个约束B．1个约束 C．2个约束D．3个约束 6.若两构件组成低副，则其接触形式为（） A．面接触B．点或线接触C．点或面接触D．线或面接触7.平面运动副的最大约束数为（） A．1 B．2 C．3 D．5 8.铰链四杆机构的死点位置发生在( ) A.从动件与连杆共线位置 B.从动件与机架共线位置 C.主动件与连杆共线位置 D.主动件与机架共线位置 9.铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和，则为了获得曲 柄摇杆机构，其机架应取( ) A.最短杆 B.最短杆的相邻杆 C.最短杆的相对杆 D.任何一杆 10.连杆机构处在死点位置时，传动角γ是（） A 等于90oB等于0o C 0o<γ< 90oD大于90o 11.铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和，则为了获得双 曲柄机构，其机架应取（） A．最短杆B．最短杆的相邻杆 C．最短杆的相对杆D．任何一杆 12.为保证四杆机构良好的机械性能，___________不应小于最小许用值。 A压力角B传动角C极位夹角D摆角 13.连杆机构处在死点位置时，压力角α是______。 A 等于90oB等于0o C 0o<α< 90oD大于90o 14.在凸轮机构的从动件选用等速运动规律时，其从动件的运动( ) A.将产生刚性冲击 B.将产生柔性冲击 C.没有冲击 D.既有刚性冲击又有柔性冲击 15.凸轮机构中的压力角是指（）间的夹角。 A凸轮上接触点的法线与从动件的运动方向 B 凸轮上接触点的法线与该点的线速度方向 C凸轮上接触点的切线与从动件的运动方向 D凸轮上接触点的切线与该点的线速度方向 16.凸轮机构的从动件选用等加速等减速运动规律时，其从动件的运动（） A．将产生刚性冲击B．将产生柔性冲击 C．没有冲击D．既有刚性冲击又有柔性冲击 17.下列凸轮机构中，图_______所画的压力角是正确的。BBCDD机械设计基础题库及答案(徐刚涛全)
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