《机械设计基础》课后习题答案

第11章 蜗杆传动11.1 蜗杆传动的特点及使用条件是什么？答：蜗杆传动的特点是：结构紧凑，传动比大。

一般在传递动力时，10~80i =；分度传动时只传递运动，i 可达1 000；传动平稳，无噪声；传动效率低；蜗轮一般用青铜制造，造价高；蜗杆传动可实现自锁。

使用条件：蜗杆传动用于空间交错(90)轴的传动。

用于传动比大，要求结构紧凑的传动，传递功率一般小于50kW 。

11.2 蜗杆传动的传动比如何计算？能否用分度圆直径之比表示传动比？为什么？答：蜗杆传动的传动比可用齿数的反比来计算，即1221i n n z z ==；不能用分度圆直径之比表示传动比，因为蜗杆的分度圆直径11d mq mz =≠。

11.3 与齿轮传动相比较，蜗杆传动的失效形式有何特点？为什么？答：蜗杆传动的失效形式与齿轮传动类似，有点蚀、弯曲折断、磨损及胶合。

但蜗杆传动中蜗轮轮齿的胶合、磨损要比齿轮传动严重得多。

这是因为蜗杆传动啮合齿面间的相对滑动速度大，发热严重，润滑油易变稀。

当散热不良时，闭式传动易发生胶合。

在开式传动及润滑油不清洁的闭式传动中，轮齿磨损较快。

11.4 何谓蜗杆传动的中间平面？中间平面上的参数在蜗杆传动中有何重要意义？ 答：蜗杆传动的中间平面是通过蜗杆轴线且垂直于蜗轮轴线的平面。

中间平面上的参数是标准值，蜗杆传动的几何尺寸计算是在中间平面计算的。

在设计、制造中，皆以中间平面上的参数和尺寸为基准。

11.5 试述蜗杆直径系数的意义，为何要引入蜗杆直径系数q ?答：蜗杆直径系数的意义是：蜗杆的分度圆直径与模数的比值，即1q d m =。

引入蜗杆直径系数是为了减少滚刀的数量并有利于标准化。

对每个模数的蜗杆分度圆直径作了限制，规定了1~4个标准值，则蜗杆直径系数也就对应地有1~4个标准值。

11.6 何谓蜗杆传动的相对滑动速度？它对蜗杆传动有何影响？答：蜗杆传动的相对滑动速度是由于轴交角90∑=，蜗杆与蜗轮啮合传动时，在轮齿节点处，蜗杆的圆周速度1v 和蜗轮的圆周速度2v 也成90夹角，所以蜗杆与蜗轮啮合传动时，齿廓间沿蜗杆齿面螺旋线方向有较大的相对滑动速度s v ，其大小为s 1cos v v λ==。

第一章绪论（1）1-2 现代机械系统由哪些子系统组成, 各子系统具有什么功能？（2）答: 组成子系统及其功能如下:（3）驱动系统其功能是向机械提供运动和动力。

（4）传动系统其功能是将驱动系统的动力变换并传递给执行机构系统。

第二章执行系统其功能是利用机械能来改变左右对象的性质、状态、形状或位置, 或对作业对象进行检测、度量等, 按预定规律运动, 进行生产或达到其他预定要求。

第三章控制和信息处理系统其功能是控制驱动系统、传动系统、执行系统各部分协调有序地工作, 并准确可靠地完成整个机械系统功能。

第四章机械设计基础知识2-2 什么是机械零件的失效？它主要表现在哪些方面？答：（1）断裂失效主要表现在零件在受拉、压、弯、剪、扭等外载荷作用时, 由于某一危险截面的应力超过零件的强度极限发生的断裂, 如螺栓的断裂、齿轮轮齿根部的折断等。

（2）变形失效主要表现在作用在零件上的应力超过了材料的屈服极限, 零件产生塑性变形。

（3）表面损伤失效主要表现在零件表面的腐蚀、磨损和接触疲劳。

2-4 解释名词: 静载荷、变载荷、名义载荷、计算载荷、静应力、变应力、接触应力。

答: 静载荷大小、位置、方向都不变或变化缓慢的载荷。

变载荷大小、位置、方向随时间变化的载荷。

名义载荷在理想的平稳工作条件下作用在零件上的载荷。

计算载荷计算载荷就是载荷系数K和名义载荷的乘积。

静应力不随时间变化或随时间变化很小的应力。

变应力随时间变化的应力, 可以由变载荷产生, 也可由静载荷产生。

（1）2-6 机械设计中常用材料选择的基本原则是什么？（2）答：机械中材料的选择是一个比较复杂的决策问题, 其基本原则如下：①材料的使用性能应满足工作要求。

使用性能包含以下几个方面:②力学性能③物理性能④化学性能①材料的工艺性能应满足加工要求。

具体考虑以下几点:②铸造性③可锻性④焊接性⑤热处理性⑥切削加工性①力求零件生产的总成本最低。

主要考虑以下因素:②材料的相对价格③国家的资源状况④零件的总成本2-8 润滑油和润滑脂的主要质量指标有哪几项？答: 衡量润滑油的主要指标有: 粘度（动力粘度和运动粘度）、粘度指数、闪点和倾点等。

机械设计基础（上）绪论复习思考题1、试述构件和零件的区别与联系？2、何谓机架、原动件和从动件？第一章机械的结构分析复习思考题1、两构件构成运动副的特征是什么？2、如何区别平面及空间运动副？3、何谓自由度和约束？4、转动副与移动副的运动特点有何区别与联系？5、何谓复合铰链？计算机构自由度时应如何处理？6、机构具有确定运动的条件是什么？7、什么是虚约束？习题1、画出图示平面机构的运动简图，并计算其自由度。

（a）(b) (c)2、一简易冲床的初拟设计方案如图。

设计者的思路是：动力由齿轮1输入，使轴A连的目的。

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。

3、计算图示平面机构的自由度；机构中的原动件用圆弧箭头表示。

(a) (b) (c)(d) (e) (f)第二章平面机构的运动分析复习思考题1、已知作平面相对运动两构件上两个重合点的相对速度12A A V 及12B B V 的方向，它们的相对瞬心P 12在何处？2、当两构件组成滑动兼滚动的高副时，其速度瞬心在何处？3、如何考虑机构中不组成运动副的两构件的速度瞬心？4、利用速度瞬心，在机构运动分析中可以求哪些运动参数？5、在平面机构运动分析中，哥氏加速度大小及方向如何确定？习题1、 试求出下列机构中的所有速度瞬心。

(a) (b)(c) (d)2、图示的凸轮机构中，凸轮的角速度ω1=10s -1，R =50mm ，l A0=20mm ，试求当φ=0°、45°及90°时，构件2的速度v 。

题2图凸轮机构题3图组合机构3、图示机构，由曲柄1、连杆2、摇杆3及机架6组成铰链四杆机构，轮1′与曲柄1固接，其轴心为B，轮4分别与轮1′和轮5相切，轮5活套于轴D上。

各相切轮之间作纯滚动。

试用速度瞬心法确定曲柄1与轮5的角速比ω1/ω5。

4、在图示的颚式破碎机中，已知：x D=260mm，y D=480mm，x G=400mm，y G=200mm，l AB=l CE=100mm，l BC=l BE=500mm，l CD=300mm，l EF=400mm，l GF=685mm，ϕ1=45°,ω1=30rad/s 逆时针。

模块八一、填空1、带传动的失效形式有打滑和疲劳破坏;2、传动带中的的工作应力包括拉应力、离心应力和弯曲应力;3、单根V带在载荷平稳、包角为180°、且为特定带长的条件下所能传递的额定功率P0主要与带型号、小轮直径和小轮转速有关;4、在设计V带传动时,V带的型号根据传递功率和小轮转速选取;5、限制小带轮的最小直径是为了保证带中弯曲应力不致过大;6、V带传动中,限制带的根数Z≤Z max,是为了保证每根V带受力均匀避免受力不均;7、V带传动中,带绕过主动轮时发生带滞后于带轮的弹性滑动;8、带传动常见的张紧装置有定期张紧装置、自动张紧装置和张紧轮等几种;9、V带两工作面的夹角θ为40°,V带轮的槽形角ϕ应小于θ角;10、链传动和V带传动相比,在工况相同的条件下,作用在轴上的压轴力较小,其原因是链传动不需要初拉力;11、链传动张紧的目的是调整松边链条的悬垂量;采用张紧轮张紧时,张紧轮应布置在松边,靠近小轮,从外向里张紧;二、选择1、平带、V带传动主要依靠D来传递运动和动力;A．带的紧边拉力；B．带的松边拉力；C．带的预紧力；D．带和带轮接触面间的摩擦力;2、在初拉力相同的条件下,V带比平带能传递较大的功率,是因为V带C;A．强度高；B．尺寸小；C．有楔形增压作用；D．没有接头;3、带传动正常工作时不能保证准确的传动比,是因为D;A．带的材料不符合虎克定律；B．带容易变形和磨损；C．带在带轮上打滑；D．带的弹性滑动;4、带传动在工作时产生弹性滑动,是因为B;A．带的初拉力不够；B．带的紧边和松边拉力不等；C．带绕过带轮时有离心力；D．带和带轮间摩擦力不够;5、带传动发生打滑总是A;A．在小轮上先开始；B．在大轮上先开始；C．在两轮上同时开始；D不定在哪轮先开始;6、带传动中,v1为主动轮的圆周速度,v2为从动轮的圆周速度,v为带速,这些速度之间存在的关系是B;A．v1 = v2 = v；B．v1＞v＞v2；C．v1＜v＜ v2；D．v1 = v＞ v2;7、一增速带传动,带的最大应力发生在带D处;A．进入主动轮；B．进入从动轮；C．退出主动轮；D．退出从动轮;8、用C提高带传动传递的功率是不合适的;A．适当增加初拉力F0；B．增大中心距a；C．增加带轮表面粗糙度；D．增大小带轮基准直径d d；9、V带传动设计中,选取小带轮基准直径的依据是A;A．带的型号；B．带的速度；C．主动轮转速；D．传动比;10、带传动采用张紧装置的目的是D;A．减轻带的弹性滑动；B．提高带的寿命；C．改变带的运动方向；D．调节带的初拉力;11、确定单根V带许用功率P0的前提条件是C;A．保证带不打滑；B．保证带不打滑,不弹性滑动；C．保证带不打滑,不疲劳破坏；D．保证带不疲劳破坏;12、设计带传动的基本原则是：保证带在一定的工作期限内D;A．不发生弹性滑动；B．不发生打滑；C．不发生疲劳破坏；D．既不打滑,又不疲劳破坏;13、设计V带传动时,发现带的根数过多,可采用A来解决;A．换用更大截面型号的V带；B．增大传动比；C．增大中心距；D．减小带轮直径;14、与齿轮传动相比,带传动的优点是A;A．能过载保护；B．承载能力大；C．传动效率高；D．使用寿命长;15、设计V带传动时,选取V带的型号主要取决于C;A．带的紧边拉力；B．带的松边拉力；C．传递的功率和小轮转速；D．带的线速度;16、两带轮直径一定时,减小中心距将引起B;A．带的弹性滑动加剧；B．小带轮包角减小；C．带的工作噪声增大；D．带传动效率降低;17、带的中心距过大时,会导致D;A．带的寿命缩短；B．带的弹性滑动加剧；C．带的工作噪声增大；D．带在工作中发生颤动;18、V带轮是采用实心式、轮辐式或腹板式,主要取决于C;A．传递的功率；B．带的横截面尺寸；C．带轮的直径；D．带轮的线速度;19、与齿轮传动相比,链传动的优点是D;A．传动效率高；B．工作平稳,无噪声；C．承载能力大；D．传动的中心距大,距离远;20、链传动张紧的目的主要是C;A．同带传动一样；B．提高链传动工作能力；C．避免松边垂度过大；D．增大小链轮包角;21、链传动的张紧轮应装在A;A．靠近小轮的松边上；B．靠近小轮的紧边上；C．靠近大轮的松边上；D．靠近大轮的紧边上;22、链传动不适合用于高速传动的主要原因是B;A．链条的质量大；B．动载荷大；C．容易脱链；D．容易磨损;23、链条因为静强度不够而被拉断的现象,多发生在A的情况下;A ．低速重载；B ．高速重载；C ．高速轻载；D ．低速轻载;三、简答1、在多根V 带传动中,当一根带失效时,为什么全部带都要更换答：在多根V 带传动中,当一根带失效时,为什么全部带都要更换新V 带和旧V 带长度不等,当新旧V 带一起使用时,会出现受力不均现象;旧V 带因长度大而受力较小或不受力,新V 带因长度较小受力大,也会很快失效;2、为什么普通车床的第一级传动采用带传动,而主轴与丝杠之间的传动链中不能采用带传动答：带传动适用于中心距较大传动,且具有缓冲、吸振及过载打滑的特点,能保护其他传动件,适合普通机床的第一级传动要求；又带传动存在弹性滑动,传动比不准,不适合传动比要求严格的传动,而机床的主轴与丝杠间要求有很高的精度,不能采用带传动;3、为什么带传动的中心距都设计成可调的答：因为带在工作过程中受变化的拉力,其长度会逐渐增加,使初拉力减小;因此需要经常调整中心距,以调整带的初拉力;因此便将中心距设计成可调的;四、分析与计算1、如图所示为一两级变速装置,如果原动机的转速和工作机的输出功率不变,应按哪一种速度来设计带传动为什么题8-4-1图解：带传动应按照减速传动要求进行设计,因为应该按照传递有效圆周力最大的工况设计带传动,而减速传动时传递的有效圆周力比增速传动时大;根据： 6011d n v π= 和 vP F e = 当带传动传递的功率不变,带速越小,传递的有效圆周力就越大;当原动机转速不变时,带速取决于主动轮直径;主动轮直径越小,带速越低;综上,按按照减速传动要求进行设计;2、已知：V 带传递的实际功率P = 7 kW,带速 v =10m/s,紧边拉力是松边拉力的两倍,试求有效圆周力F e 和紧边拉力F 1;解：根据： v F P e ⋅=得到： 700107000===v PF e N联立： ⎩⎨⎧==-=21212700F F F F F e解得： 7002=F N, 14001=F N3、已知：V 带传动所传递的功率P = kW,带速 v =10m/s,现测得初拉力F 0 = 1125N,试求紧边拉力F 1和松边拉力F 2; 解：750107500===v PF e N150027501125201=+=+=e F F F N75027501125202=-=-=e F F F N。