机械设计基础第10章习题

机械设计基础第10章联接习题解答10-1 试证明具有自锁性的螺旋传动，其效率恒小于50%。

证：η=tg ψ/tg （ψ+ρ） 自锁条件ψ≤ρη≤tg ψ/tg 2ψ=（1-tg 2ψ）/2≤0.5 即50%10-2 试计算M20、M20*1.5螺纹的升角，并指出哪种螺纹的自锁性较好。

解: M20 粗牙螺纹 d 2=18.376 P=s=2.5 ψ=tg -1s/(πd 2)=2.48°M20*1.5 细牙螺纹 d 2=19.026 P=s=1.5 ψ=1.44°∴ 细牙螺纹自锁效果好10-3 求螺栓所产生的拉应力为若干？螺栓会不会损坏?解: 材料35 σB =530MPa σS =315MPa (表9-1 p123)螺栓M8 d 1=6.647 d 2=7.188 P=1.25 (表10-1 p135) ψ=3.1683° f ’=0.1 ρ’=tg -1f ’=5.7106°螺母M8 d 0=9 d w =11.5 r f =(d w +d 0)/4=5.125螺纹拧紧时 T=F a [d 2tg(ψ+ρ’)/2+f c r f ]=FL (参考例10-2 p140) ∴ F a =2FL/[ d 2tg(ψ+ρ’) +2f c r f ]=25500 N==214d F a πσ734.85 MPa >σS 螺栓会损坏10-4解: Fa=100kN 梯形螺纹 d=70 d 2=65 P=10 n=4︒==-083.1121d nP tg πψ ρ’=5.711° (1) 648.0)(='+=ρψψηtg tg (2) 86.980)(22='+=ρψtg d F T a Nm (3) 螺杆每转1转 工作台升高S=nP=40螺杆转速 n 杆=υ/S=800/40=20 r/min螺杆功率 W n TT P 205430===杆杆πω (4) 工作台下降时06.305)(22Nm ＞tg d F T a ='-='ρψ 阻力矩(制动力矩) 10-5 求允许的牵引力。

机械设计基础课后习题答案第三版课后答案(1-18章全) 完整版机械设计基础课后习题答案第三版高等教育出版社目录第1章机械设计概述1第2章摩擦、磨损及润滑概述 3第3章平面机构的结构分析12第4章平面连杆机构16第5章凸轮机构 36第6章间歇运动机构46第7章螺纹连接与螺旋传动48第8章带传动60第9章链传动73第10章齿轮传动80第11章蜗杆传动112第12章齿轮系124第13章机械传动设计131第14章轴和轴毂连接133第15章轴承138第16章其他常用零、部件152第17章机械的平衡与调速156第18章机械设计CAD简介163机械设计概述机械设计过程通常分为哪几个阶段?各阶段的主要内容是什么?答:机械设计过程通常可分为以下几个阶段:1.产品规划主要工作是提出设计任务和明确设计要求。

2.方案设计在满足设计任务书中设计具体要求的前提下,由设计人员构思出多种可行方案并进行分析比较,从中优选出一种功能满足要求、工作性能可靠、结构设计可靠、结构设计可行、成本低廉的方案。

3.技术设计完成总体设计、部件设计、零件设计等。

4.制造及试验制造出样机、试用、修改、鉴定。

常见的失效形式有哪几种?答:断裂,过量变形,表面失效,破坏正常工作条件引起的失效等几种。

什么叫工作能力?计算准则是如何得出的?答:工作能力为指零件在一定的工作条件下抵抗可能出现的失效的能力。

对于载荷而言称为承载能力。

根据不同的失效原因建立起来的工作能力判定条件。

标准化的重要意义是什么?答:标准化的重要意义可使零件、部件的种类减少,简化生产管理过程,降低成本,保证产品的质量,缩短生产周期。

第2章摩擦、磨损及润滑概述按摩擦副表面间的润滑状态,摩擦可分为哪几类?各有何特点?答:摩擦副可分为四类:干摩擦、液体摩擦、边界摩擦和混合摩擦。

干摩擦的特点是两物体间无任何润滑剂和保护膜,摩擦系数及摩擦阻力最大,磨损最严重,在接触区内出现了粘着和梨刨现象。

液体摩擦的特点是两摩擦表面不直接接触,被液体油膜完全隔开,摩擦系数极小,摩擦是在液体的分子间进行的,称为液体润滑。

机械设计基础（第3版）复习题参考答案第2章平面机构运动简图及自由度2-1 答：两构件之间直接接触并能保证一定形式的相对运动的连接称为运动副。

平面高副是点或线相接触，其接触部分的压强较高，易磨损。

平面低副是面接触，受载时压强较低，磨损较轻，也便于润滑。

2-2 答：机构具有确定相对运动的条件是：机构中的原动件数等于机构的自由度数。

2-3 答：计算机构的自由度时要处理好复合铰链、局部自由度、虚约束。

2-4 答：1. 虚约束是指机构中与其它约束重复而对机构运动不起新的限制作用的约束。

2. 局部自由度是指机构中某些构件的局部运动不影响其它构件的运动，对整个机构的自由度不产生影响，这种局部运动的自由度称为局部自由度。

3. 说虚约束是不存在的约束，局部自由度是不存在的自由度是不正确的，它们都是实实在在存在的。

2-5 答：机构中常出现虚约束，是因为能够改善机构中零件的受力，运动等状况。

为使虚约束不成为有害约束，必须要保证一定的几何条件，如同轴、平行、轨迹重合、对称等。

在制造和安装过程中，要保证构件具有足够的制造和安装精度。

2-6 答：1.在分析和研究机构的运动件性时，机构运动简图是必不可少的；2. 绘制机构运动简图时，应用规定的线条和符号表示构件和运动副，按比例绘图。

具体可按教材P14步骤（1）~（4）进行。

2-7 解：运动简图如下：2-8 答：1. F=3n－2P L－P H=3×3－2×4－0=1。

该机构的自由度数为1。

2.机构的运动简图如下：2-9答：（a）1.图（a）运动简图如下图；2.F=3n－2P L－P H=3×3－2×4－0=1，该机构的自由度数为1CB4（b）1.图（b）运动简图如下图；2. F=3n－2P L－P H =3×3－2×4－0=1。

该机构的自由度数为1。

2-10 答：（a）n=9 P L=13 P H=0F=3n－2P L－P H=3×9－2×13－0=1该机构需要一个原动件。

《机械设计基础》作业六一齿轮机构姓名 ___________ 班级 ________ 学号 _________ 成绩__________一、填空题：（24分）1、齿轮齿廓上压力角的定义为啮合点受力方向和速度方向之间所夹的锐角，标准压力角的位置在分度圆上，在齿顶圆压力角最大。

2、标准齿轮的概念是m a、ha*、c*四个基本参数为标准值，分度圆齿厚与槽宽相等，具有标准齿顶咼和齿根咼。

3、渐开线齿廓的正确啮合条件是m仁m 2,「1=「2;标准安装条件是分度圆与节圆重合;连续传动条件是应使实际啮合线段大于或等于基圆齿距，此两者之比称为重合度。

4、齿轮传动的实际啮合线为从动轮齿顶与啮合线交点B2，—直啮合到主动轮的齿顶与啮合线的交点B1为止，理论啮合线为两齿轮基圆的内公切线，即啮合极限点N占N2间的线段。

5、与标准齿轮比较，变位齿轮的齿厚、齿顶圆、齿根圆等参数发牛了变化，齿—数、模数、压力角等参数没有发生了变化。

在模数、齿数、压力角相同的情况下，正变位齿轮与标准齿轮相比较，下列参数的变化是：齿厚增加；基圆半径不变 :齿根高减小。

6以切削标准齿轮时的位置为基准，刀具的移动距离xm― 为变位量，刀具远离轮心的变位x>0 称正变位。

7、对渐开线直齿圆柱齿轮传动时，如重合度等于 1.3，这表示啮合点在法线方向移动一个法节的距离时，有百分之30 的时间是二对齿啮合，有百分之70的时间是一对齿啮合。

8、对无侧隙啮合的一对正传动齿轮来说，两轮分度圆的相对位置关系是相离____ ，齿顶高降低系数大于零。

9、用范成法加工渐开线直齿圆柱齿轮，发生根切的原因是刀具的顶线超过了啮合起始点。

10、一对渐开线直齿圆柱齿轮传动,其啮合角的数值与节圆上的压力角总是相等。

二、选择题（14分）1、渐开线在B —的压力角、曲率半径最小。

A.根圆B. 基圆C. 分度圆D.齿顶圆2、一对渐开线直齿圆柱齿轮的啮合线相切于_B ____ 。

A.两分度圆B. 两基圆C. 两齿根圆D.两齿顶圆3、渐开线齿轮的标准压力角可以通过测量—C—得。

本章的习题是按旧书的齿形系数Y F 求解的，新书需将齿形系数改为复合齿形系数Y FS 。

旧书（新书）10-3（10-3） 标准渐开线齿轮的（复合）齿形系数Y F （Y FS ）与什么因素有关？两个直齿圆柱齿轮的模数和齿数分别为m 1=20 mm ，z 1=20；m 2=2 mm ，z 2=20，其（复合）齿形系数是否相等？答：标准渐开线齿轮的（复合）齿形系数Y F （Y FS ）与齿轮的齿数有关，而与模数无关。

由于两个直齿圆柱齿轮的齿数相等，故其（复合）齿形系数是相等的。

10-7（10-6）有一直齿圆柱齿轮传动，允许传递功率P ，若通过热处理方法提高材料的力学性能，使大小齿轮的许用接触应力[σ H2]、[σ H1]各提高30％，试问此传动在不改变工作条件及其他设计参数的情况下，抗疲劳点蚀允许传递的扭矩和允许传递的功率可提高百分之几？解：由齿轮接触疲劳强度条件][≤)1(335H 213H σuba KT u σ±=当大小齿轮的许用接触应力提高30％时，即[] 1.3[]H H σσ'=，在不改变工作条件及其他设计参数的情况下，有[]1[] 1.3H H σσ'==得： 21111.3 1.69T T T '==11 1.69P P T T P P '=''=故允许传递的扭矩和允许传递的功率可提高69％。

10-8（10-7） 单级闭式直齿圆柱齿轮传动，小齿轮的材料为45钢调质，大齿轮材料为ZG310-570正火，P = 4 kW ， n 1=720 r/min ，m =4 mm ，z 1=25，z 2 =73，b 1=84 mm ，b 2 =78 mm ，单向传动，载荷有中等冲击，用电动机驱动，试问这对齿轮传动能否满足强度要求而安全工作。

解 ：⑴ 齿轮材料的许用应力由表 10-1查得小齿轮材料45钢调质，齿面硬度230HBS ；大齿轮ZG310-570正火，齿面硬度180HBS ，齿轮的材料为软齿面齿轮。

基础课程教学资料10-1证明当升角与当量摩擦角符合时，螺纹副具有自锁性。

当时，螺纹副的效率所以具有自锁性的螺纹副用于螺旋传动时，其效率必小于50%。

10-2解由教材表10-1、表10-2查得，粗牙，螺距，中径螺纹升角，细牙，螺距，中径螺纹升角对于相同公称直径的粗牙螺纹和细牙螺纹中，细牙螺纹的升角较小，更易实现自锁。

10-3解查教材表10-1得粗牙螺距中径小径1 螺纹升角普通螺纹的牙侧角，螺纹间的摩擦系数当量摩擦角拧紧力矩由公式可得预紧力拉应力查教材表9-1得35钢的屈服极限拧紧所产生的拉应力已远远超过了材料的屈服极限，螺栓将损坏。

10-4解（1）升角当量摩擦角工作台稳定上升时的效率：（2）稳定上升时加于螺杆上的力矩（3）螺杆的转速螺杆的功率（4）因，该梯形螺旋副不具有自锁性，欲使工作台在载荷作用下等速下降，需制动装置。

其制动力矩为10-5解查教材表9-1得Q235的屈服极限，查教材表10-6得，当控制预紧力时，取安全系数由许用应力查教材表10-1得的小径由公式得预紧力由题图可知，螺钉个数，取可靠性系数牵曳力10-6解此联接是利用旋转中间零件使两端螺杆受到拉伸,故螺杆受到拉扭组合变形。

查教材表9-1得，拉杆材料Q275的屈服极限，取安全系数，拉杆材料的许用应力所需拉杆最小直径查教材表10-1，选用螺纹（）。

10-7解查教材表9-1得，螺栓35钢的屈服极限，查教材表10-6、10-7得螺栓的许用应力查教材表10-1得，的小径螺栓所能承受的最大预紧力所需的螺栓预紧拉力则施加于杠杆端部作用力的最大值10-8解在横向工作载荷作用下，螺栓杆与孔壁之间无间隙，螺栓杆和被联接件接触表面受到挤压；在联接接合面处螺栓杆则受剪切。

假设螺栓杆与孔壁表面上的压力分布是均匀的，且这种联接的预紧力很小，可不考虑预紧力和螺纹摩擦力矩的影响。

挤压强度验算公式为：其中；为螺栓杆直径。

螺栓杆的剪切强度验算公式其中表示接合面数，本图中接合面数。

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. F2. T3. T4. F二、单项选择题1. B2. 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 1B 从动件C 主动件D 04. 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（）。

第10章连接10-1 试证明具有自锁性的螺旋传动，其效率恒小于50％。

证明：螺旋传动的效率，自锁时有螺旋升角小于等于当量摩擦角，即ψρ'≤，故有，则：其中，。

因此，。

命题得证。

10-2 试计算M120、M20×1.5螺纹的升角，并指出哪种螺纹的自锁性较好。

解：M20螺纹的螺距p＝2.5 mm，由于相同公称直径情况下，螺距小则螺纹升角小，因此M20×1.5的螺纹自锁性较好。

10-3 用12英寸扳手拧紧M8螺栓。

已知螺栓力学性能等级为4.8级，螺纹间摩擦系数f＝0.1，螺母与支承面间摩擦系数f0＝0.12，手掌中心至螺栓轴线的距离l＝240 mm。

试问当手掌施力125 N时，该螺栓所产生的拉应力为若干？螺栓会不会损坏？（由设计手册可查得M8螺母dw＝11.5 mm，d0＝9 mm）。

解：查取手册可知M8螺栓的有关几何参数：螺距p＝1.25 mm，中径d2＝7.188 mm，小径d1＝6.647 mm则其螺纹升角：当量摩擦角：拧紧螺母时力矩：，且T＝FL，代入数据可得此时的轴向载荷：根据已知螺栓等级可得，该螺栓的屈服极限为。

拉应力：因此螺栓会损坏。

10-4 一升降机构承受载荷Fa为100 kN，采用梯形螺纹，d＝70 mm，d2＝65 mm，P＝10 mm，线数n＝4。

支承面采用推力球轴承，升降台的上下移动处采用导向滚轮，它们的摩擦阻力近似为零。

试计算：（1）工作台稳定上升时的效率，已知螺旋副当量摩擦系数为0.10。

（2）稳定上升时加于螺杆上的力矩。

（3）若工作台以800 mm／min的速度上升，试按稳定运转条件求螺杆所需转速和功率。

（4）欲使工作台在载荷Fa作用下等速下降，是否需要制动装置？加于螺杆上的制动力矩应为多少？图10-1解：（1）梯形螺纹的螺纹升角：当量摩擦角：故工作台稳定上升时的效率：。

（2）稳定上升时加于螺杆的力矩：。

（3）螺杆的转速：所需的功率：。

（4）由（1）可知螺纹升角＞当量摩擦角，该梯形螺旋副不具有自锁性。

第七章连接1.根据螺纹的旋向不同，螺纹可以分为几种？答：左旋螺纹和右旋螺纹。

2.（1）常见螺纹是右旋还是左旋，是单线还是多线，为什么？答：机械制造中一般采用右旋螺纹，有特殊要求时才使用左旋螺纹。

为了制造方便，一般螺纹的线数不超过4。

3.（1）组成螺纹副的外螺纹和内螺纹需满足什么条件？答：牙型相同，公称直径相同，线数相同，旋向相同，螺距相同。

4.（1）分别说明普通螺纹、梯形螺纹的特点和应用场合。

答：普通螺纹的自锁性好、强度高，用于连接；梯形螺纹的效率比矩形螺纹略低，但牙根强度较高、易于对中，且磨损后能补偿，普遍用于螺纹传动。

5.（1）常用螺纹的类型主要有哪些？答：普通螺纹、管螺纹、矩形螺纹、锯齿形螺纹、梯形螺纹。

6.哪些螺纹主要用于连接，哪些螺纹主要用于传动？答：普通螺纹和管螺纹主要用于连接，梯形螺纹、矩形螺纹和锯齿形螺纹一般用于传动。

7.为什么连接螺纹一定是单线三角螺纹，而传动螺纹是梯形、矩形、锯齿形螺纹？答：因为三角形螺纹的牙型角大、自锁性好；而梯形、矩形、锯齿形螺纹牙型角小、效率高，更适用于传动。

8.（1）螺纹连接的基本类型有哪些？答：螺栓连接、双头螺柱连接、螺钉连接、紧钉螺顶连接、T形槽螺栓连接等。

9.（1）试指出普通螺栓连接、双头圆螺柱连接和螺钉连接的结构特点，以及各用在什么场合？答：结构特点：普通螺栓连接被连接件上开有通孔，螺柱一端配有螺母；双头螺柱连接被连接件之一开有通孔，另一连接件（较厚件）上开有螺纹孔（盲孔），螺柱一端配有螺母；螺钉连接被连接件之一开有通孔，另一连接件（较厚件）开有螺纹孔（盲孔），不需要螺母。

应用场合：普通螺栓连接适用于被连接件可以开通孔的场合，而双头螺柱连接和螺钉连接适用于被连接之一较厚，不易开通孔的场合；双头螺栓连接和螺钉连接，前者更适用于经常拆卸的场合，后者适用于不经常拆卸的场合。

10.（1）常用的螺纹紧固件有哪些？答：螺栓、双头螺柱、螺钉、紧定螺钉、螺母、垫圈等。

《机械设计基础》分章复习题及答案第1章绪论1．（机械）是机器与机构的总称。

2. ( D )是专用零件。

A）螺栓B）齿轮 C）滚动轴承 D）曲轴3．构件是机器的（运动）单元体，零件是机器的（制造）单元体。

4．机构由（构件）组合而成，它们之间具有确定的 (相对运动）。

5. 机构与机器相比，不具备下面（ C ）特征。

A. 人为的各个实物组合B. 各实物之间有确定的相对运动C. 做有用功或转换机械能D. 价格较高6. 在机械中属于制造单元的是 ( C ) 。

A）. 机构 B）. 构件 C）. 零件 D）. 部件7．把各部分之间具有确定相对运动构件的组合称为（ C ）。

A. 机器B. 机械C. 机构D. 机床8. 构件是加工制造的单元，零件是运动的单元。

（×）9. 同一构件中的零件相互之间没有相对运动。

（√）10. 机构与机器的区别是：机构的主要功用在于传递运动或转换运动形式，而机器的主要功用在于为了生产目的而利用或转换机械能。

（√）11. 两个构件之间的连接称为运动副。

（×）12. 指出并说明机械的各组成部分。

答：机械的各组成部分包括：原动机：提供动力；传动装置：传递运动和动力；工作机：执行部分；控制系统：根据机械系统的不同工况对原动机、传动装置和工作机实施控制的装置。

13.机构的主要特征是什么？答：机构由构件组成，且各构件之间具有确定的相对运动。

第2章平面机构的运动简图及自由度1．运动副是使两构件直接接触而又能产生相对运动的连接，机构中各构件间运动和动力的传递都是由运动副来实现的。

2．按接触形式不同，运动副可分为高副和低副。

两构件之间以面接触所组成的运动副称为低副，两构件之间通过点或线接触所组成的运动副称为高副。

3. 对组成运动副两构件之间的相对运动所加的限制称为约束。

4. 当两构件构成运动副后，仍需保证能产生一定的相对运动，故在平面机构中，每个运动副引入的约束至多为 2 个，至少为 1 个。

10.1图所示起重卷筒与大齿轮间用双头螺柱连接，起重钢索拉力F Q =50KN ，卷筒直径D =400mm ，8个螺柱均匀分布在直径D 0=500mm 的圆周上，螺栓性能等级4.6级，接合面摩擦因子f =0.12，可靠度系数k f =1.2。

试确定双头螺柱的直径。

题10-1图解：1.计算旋转力矩Tmm N D Q T ⋅=⨯=⋅=71024005000022.计算螺栓所需要的预紧力F '由T K D F zf s ='2得02zfD T K F s ='所以mmN F ⋅=⨯⨯⨯⨯='500050012.08102.1273.确定螺栓直径][3.141σπF d '⨯≥mmd 768.2810050003.141=⨯⨯⨯≥π查GB196—1981，取M30。

10.2图所示气缸盖连接中，已知气缸内压力p 在0～2MPa 之间变化，气缸内径D =500mm ，螺栓分布在直径D 0=650mm 的圆周上，为保证气密性要求，剩余预紧力F ’0=1.8F。

试设计此螺栓组连接。

题10.2图解：设取螺栓数目Z=16或24则单个螺栓所受的轴向工作载荷F 为：单个螺栓所受的总拉力F 2为：所需的螺栓直径d 1：N ..Z D pF N ..Z D pF 17163542445001432425245311645001432422(24)22(16)=⨯⨯⨯===⨯⨯⨯==ππN...F .F F .F F F N ...F .F F .F F F 6745791171635482828156868725245318282811(24)212(16)=⨯==+=+==⨯==+=+=[][][]mm...F .d mm...F .d d F .1385251206745791314314788301205686873143144312(24)12(16)1212=⨯⨯⨯=⨯≥=⨯⨯⨯=⨯≥≤⨯=πσππσπσπσ查表校核螺栓间距t校核应力幅σa ：确定螺栓的数目和尺寸:查表10.3图所示凸缘联轴器，用六个普通螺栓连接，螺栓分布在mm D 100=的圆周上，接合面摩擦系数f =0.16，可靠度系数 1.2f K =，若联轴器传递扭矩为m N .150，试求螺栓螺纹小径。

第10章连接10.1复习笔记【通关提要】本章介绍了零件连接形式：螺纹连接、键连接和销连接，主要阐述了螺纹的类型和几何参数、螺纹连接的基本类型、螺栓连接的受力分析和强度计算、螺旋传动、键连接的类型和强度计算以及销连接。

学习时需要重点掌握螺栓连接的受力分析和强度计算、键连接的强度计算，此处多以计算题的形式出现；熟练掌握螺纹和螺纹连接的类型和应用、提高螺纹连接强度的措施、键连接的类型、应用及布置等内容，多以选择题、填空题、判断题和简答题的形式出现。

复习时需把握其具体内容，重点记忆。

【重点难点归纳】一、螺纹参数（见表10-1-1）表10-1-1螺纹的分类和几何参数二、螺旋副的受力分析、效率和自锁（见表10-1-2）表10-1-2螺旋副的受力分析、效率和自锁三、机械制造常用螺纹（见表10-1-3）表10-1-3机械制造常用螺纹四、螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件（见表10-1-4）表10-1-4螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件五、螺纹连接的预紧和防松1．拧紧力矩（见表10-1-5）表10-1-5拧紧力矩2．螺纹连接的防松（见表10-1-6）表10-1-6螺纹连接的防松六、螺栓连接的强度计算（见表10-1-7）表10-1-7螺栓连接的强度计算七、螺栓的材料和许用应力1．材料螺栓的常用材料为低碳钢和中碳钢，重要和特殊用途的螺纹连接件可采用力学性能较高的合金钢。

2．许用应力及安全系数许用应力及安全系数可见教材表10-7和表10-8。

八、提高螺栓连接强度的措施（见表10-1-8）表10-1-8提高螺栓连接强度的措施九、螺旋传动螺旋传动主要用来把回转运动变为直线运动，其主要失效是螺纹磨损。

按使用要求的不同可分为传力螺旋、传导螺旋和调整螺旋。

1．耐磨性计算（1）通常是限制螺纹接触处的压强p，其校核公式为p＝F a/（πd2hz）≤[p]式中，F a为轴向力；z为参加接触的螺纹圈数；h为螺纹工作高度；[p]为许用压强。

（2）确定螺纹中径d2的设计公式①梯形螺纹d≥2②锯齿形螺纹2d≥其中，φ＝H/d2，z＝H/P，H为螺母高度；梯形螺纹的工作高度h＝0.5P；锯齿形螺纹的工作高度h＝0.75P。

第十章齿轮传动10.1渐开线性质有哪些？。

答：（1）发生线在基圆上滚过的长度等于基圆上被滚过的弧长，即NK=NA （2）因为发生线在基圆上作纯滚动，所以它与基圆的切点N就是渐开线上K点的瞬时速度中心，发生线NK就是渐开线在K点的法线，同时它也是基圆在N点的切线。

（3）切点N是渐开线上K点的曲率中心，NK是渐开线上K点的曲率半径。

离基圆越近，曲率半径越少。

（4）渐开线的形状取决于基圆的大小。

基圆越大，渐开线越平直。

当基圆半径无穷大时，渐开线为直线。

（5）基圆内无渐开线。

10.2何谓齿轮中的分度圆？何谓节圆？二者的直径是否一定相等或一定不相等？答：分度圆为人为定的一个圆。

该圆上的模数为标准值，并且该圆上的压力角也为标准值。

节圆为啮合传动时，以两轮心为圆心，圆心至节点p的距离为半径所作的圆。

标准齿轮采用标准安装时，节圆与分度圆是相重合的；而采用非标准安装，则节圆与分度圆是不重合的。

对于变位齿轮传动，虽然齿轮的分度圆是不变的，但与节圆是否重合，应根据具体的传动情况所决定。

10.3在加工变位齿轮时，是齿轮上的分度圆与齿条插刀上的节线相切作纯滚动，还是齿轮上的节圆与齿条插刀上的分度线相切作纯滚动？答：是齿轮上的分度圆与齿条插刀上的节线相切。

10.4为了使安装中心距大于标准中心距，可用以下三种方法：（1）应用渐开线齿轮中心距的可分性。

（2）用变位修正的直齿轮传动。

（3）用标准斜齿轮传动。

试比较这三种方法的优劣。

答：（1）此方法简易可行，但平稳性降低，为有侧隙啮合，所以冲击、振动、噪声会加剧。

（2）采用变位齿轮传动，因a'>a，所以应采用正传动。

可使传动机构更加紧凑，提高抗弯强度和齿面接触强度，提高耐磨性，但互换性变差，齿顶变尖，重合度下降也较多。

（3）采用标准斜齿轮传动，结构紧凑，且进入啮合和脱离啮合是一个逐渐的过程，传动平稳，冲击、噪声小，而斜齿轮传动的重合度比直齿轮大，所以传动平稳性好。

10.5 一渐开线齿轮的基圆半径rb=60mm，求（1）rK=70mm时渐开线的展角θK，压力角αK以及曲率半径ρK；（2）压力角α=20时的向径r、展角θ及曲率半径ρ。

第十章 联接
10-1 螺纹的主要类型有哪几种？
[解] 类型：矩形螺纹、三角螺纹（普通）、梯形螺纹和锯齿螺纹。

10-2 螺纹联接的种类有哪些？
[解] 类型：螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉联接和紧定螺钉连接。

10-3螺纹的主要参数有哪几种？
[解] 螺纹的主要参数：（1）大径d （D ）；（2）小径d 1（D 1）；（3）中径d 2(D 2)；（4）螺距p ；
(5)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 。

螺距和导程的关系： s=np ； 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] 防松方法：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] 因为螺栓和被联接件都是弹性体。

10-6 螺纹副的效率与哪些因素有关？为什么多线螺纹多用于传动，普通三角螺纹主要用于联接，而梯形、矩形、锯齿形螺纹主要用于传动？
[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v ρ，在摩擦系数一定的情况下，牙型斜角β越大，则当量摩擦角v ρ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β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 v λρ≤。

第10 章 螺纹连接与螺旋传动四、简答题2.螺纹为什么要防松？防松方法有哪些？各适用于什么场合？答：用于联接的普通螺纹一般都具有自锁性，在静载荷作用下不会自动松脱。

但在（1）冲击、振动或变载荷下，螺纹副和支承面间的磨擦力会下降；（2）在温度变化中，联接件与被联接件之间的温度变形有差异，或发生蠕变，使预紧力或摩擦力减小，甚至松脱。

因此在设计时就应注意螺纺联接的防松问题。

防松的根本问题是阻止螺纹副的相对转动。

具体防松措施有三种：（1）摩擦防松（弹簧垫圈、双螺母、尼龙圈锁紧螺母等）；（2）机械防松（开口销与槽形螺母、止动热圈等）；（3）破坏性防松（冲击、粘合等）。

机械防松和摩擦防松称为可拆卸防松，而破坏性防松称为不可拆卸防松。

五、计算题2．用两个10M 的螺钉固定一牵曳钩，若螺钉材料为Q235，装配时控制预紧力，接合面磨擦系数15.0=f ，求其允许的牵曳力。

、解：解 查教材表10-6得 Q235的屈服极限MPa S 235=σ，查教材表10-6得，当控制预紧力时，取安全系数3.1=S 由许用应力 MPa S S 1813.1235][===σσ查教材表10-1得 10M 的小径mm d 376.81= 由公式[]σπσ==4/3.121d F a e 得 预紧力 N d F a76683.14376.81813.14/][221=⨯⨯⨯==ππσ由题图可知1=m ，螺钉个数2=z ，取可靠性系数3.1=C 牵曳力 N Cmf zF F a 17703.115.0176682=⨯⨯⨯==3.两根梁用8个6.8级普通螺栓与两块钢盖板相联接，梁受到的拉力kN 40=F ，摩擦系数15.0=f ，控制预紧力。

试确定所需螺栓直径。

FF解：已知螺栓数目8z =，结合面数2m =,取防滑系数 1.2f k =,则螺栓所需预紧力F’为1.240000'20000..0.1582t K F F N z m μ⨯===⨯⨯查表10-6得240s Mpa σ=，安全系数 1.3s S =，则得[]240/1.3184.6S s S Mpa σσ===所需螺栓直径：14 1.32000013.4184.6d mm π⨯⨯==⨯圆整后得螺栓尺寸16d mm =,故螺纹为M16.4.图示的凸缘联轴器，材料为HT200，用8个M16的螺栓联接，螺栓性能等级为8.8级。

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。

134522-2 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。

试绘出其机构运动简图，分析其运动是否确定，并提出修改措施。

43512 运动产生干涉解答：原机构自由度F=3⨯3- 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 EMDFELKJIFBCCDBA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。

BDCA(a)CDBA(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。

ABCDE解答： a) n=7; P l =10; P h =0，F=3⨯7-2 ⨯10 = 1C 处存在复合铰链。

b) n=7; P l =10; P h =0，F=3⨯7-2 ⨯10 = 1BDECAc) 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 = 1A BCDEFGG'HA BDCEFGHIJe) 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。

机械设计基础习题集答案第1章绪论一、填空题1；破坏 2.变形 3.机器 4.机构 5.传动部分 6.零件 7.构件 8.部件 9.通用零件10.专用零件二、判断题（1-5）×√×√×（6-10）√√×√×三选择题（1-5）ABACB （6-10）BABCB第2章平面机构运动简图及自由度一、填空题1.直接接触可动；2.点或线；3.面；4.转动；5.移动；6.运动简图；7.三；8.约束；9.两个一个；10.复合铰链；11.局部自由度；12.滑动滚动；13.虚约束；14.增加改善保持；15.大于零等于。

二、判断题（1-5）√××√√（6-10）√×√××（11-15）×××××三、选择题（1-5）ABBBA （6-10）BBCCB （11-15）BACBC五、计算题a）F=3×5－2×7=1 b）F=3×9－2×12－2=1c）F=3×6－2×8－1=1 d）F=3×4－2×4－2=2e）F=3×5－2×7=1 f）F=3×3－2×3－2=1第3章平面连杆机构一、填空题1. 转动移动低低副；2.铰链四杆机构；3. 连架杆连杆曲柄摇杆；4曲柄摇杆双曲柄双摇杆；5.摆动；6.整周转动；7.往复摆动；8.小于等于机架曲柄；9.运动转动摆动摆动转动；10.最短杆整周回转；11.匀速变速；12. 平行四边形；13. 同向反向；14.转向角速度；15.铰链四杆大于机架；16.对杆往复摆动；17.往复摆动；18.滑块；19.转动移动；20.滑块；21.曲柄；22.小于大于；23.等速变速；24.转动摆动；25.主动件； 26.主动从动转动摆动；27.速度方向；28.从动件主动件摆动转动；29.连杆；30.惯性。