机械设计基础习题

机械设计基础习题

《机械设计基础》课程组

第1章 绪论

习题1绘制如图所示的颚式破碎机的机构运动简图。

习题1 习题1答案

习题2绘制如图所示的偏心轮传动机构的机构运动简图。

习题2 习题2答案

习题3通过自由度计算判断图示运动链是否有确定运动（图中箭头所示构件为原动件）。如果不满足有确定运动的条件，请提出修改意见并画出运动简图。

习题3 习题3答案

习题3答案：

计算自由度：n=4, PL=6, PH=0, F=3n-2PL-PH=3×4-2×6-1×0=0，运动链不能动。 修改参考方案如图所示。

习题4计算图示运动链的自由度，并指出其中是否有复合铰链、局部自由度、虚约束（应说明属于哪一类虚约束）。最后判断该运动链是否有确定运动（图中箭头所示构件为原动件），为什么？

习题4

习题4答案：

没有复合铰链、局部自由度、虚约束。

n=4, PL=5, PH=1 F=3n-2PL-PH=3×4-2×5-1=1。

运动链有确定运动，因为原动件数 = 自由度数。

习题5计算图示运动链的自由度，并指出其中是否有复合铰链、局部自由度、虚约束（应说明属于哪一类虚约束）。最后判断该运动链是否有确定运动（图中箭头所示构件为原动件），为什么？

习题5

习题5答案：

F处为复合铰链，因为有3个构件在此处组成成转动副，所以应算2个转动副。B处为局部自由度，假设将滚子同构件CB固结。移动副M、N中有一个为虚约束，属于两构件在多处组成运动副。

n=7, PL=9, PH=1,

F=3n-2PL-PH=3×7-2×9-1=2。

运动链没有确定运动，因为原动件数 < 自由度数。

习题6计算图示运动链的自由度，并指出其中是否有复合铰链、局部自由度、虚约束（应说明属于哪一类虚约束）。最后判断该运动链是否有确定运动（图中箭头所示构件为原动件），为什么？

习题6

习题6答案：

无复合铰链。C处为局部自由度，假设将滚子同构件CB固结。在滚子高副C、C′和凸轮高副F、F′中各有一个虚约束，属于两构件在高副接触处（C与C′之间，F与F′之间）的距离分别相等。

n=4, PL=4, PH=2, F=3n-2PL-PH=3×4-2×4-1×2=2。 运动链有确定运动，因为原动件数 = 自由度数。

习题7 填充题及简答题

1）平面运动副的最大约束数为 ，最小约束数为 。

2）平面机构中若引入一高副将带入 个约束，而引入一个低副将带入 个约束。 3）机构具有确定运动的条件是什么？

4）何谓复合铰链、局部自由度和虚约束？ 习题7答案：

1） 平面运动副的最大约束数为2，最小约束数为1

2） 平面机构中若引入一高副将带入1个约束，而引入一个低副将带入2个约束。 3） 机构具有确定运动的条件是：机构的自由度大于零，且自由度数等于原动件数。 4） 复合铰链：在同一点形成两个以上的转动副，这一点为复合铰链。

局部自由度：某个构件的局部运动对输出构件的运动没有影响，这个局部运动的自由度叫局部自由度。

虚约束：起不到真正的约束作用，所引起的约束是虚的、假的。

习题8计算下图机构的自由度，若含有复合铰链，局部自由度，虚约束等情况时必须一一指出，图中BC、ED、FG分别平行且相等。要使机构有确定运动，请在图上标出原动件。

习题8答案：B点为复合铰链，滚子绕B点的转动为局部自由度，ED及其两个转动副引入虚约束，I、J两个移动副中只能算一个

F=3n?（2Pl+Ph?P?）?F?=3?8?（2?11+1?1）?1=1

根据机构具有确定运动的条件，自由度数等于原动件数，故给凸轮为原动件。

习题9 题图2-3所示为一内燃机的机构简图，试计算其自由度，

题图2-3

习题9答案：Ｆ＝３3７－２3１０＝１． 注意其中的Ｃ、F、Ｄ、Ｈ点并不是复合铰链。

习题10虚约束对运动不起真正的约束作用，那么机构中为什么要引入虚约束？

习题10答案：虚约束对运动虽不起真正的约束作用，但是考虑机构的受力均衡，避免运动不确定，增加传递的功率等设计时要加入虚约束。 习题11绘制如图（a）所示的内燃机的机构运动简图。

习题11答案：解答：图（a）中带有半圆形平衡质量m的曲轴1绕A轴转动，A轴的轴承固连于汽缸体6上。连杆2分别以曲轴销B及活塞销C与曲柄1及活塞3相连；连杆4分别以铰链D和E与连杆2和5相连。显然该主体机构以活塞3为原动件，汽缸体6为机架。由上述机构组成可以判断出各构件作何种运动。根据给定的各构件尺寸，即可按比例绘制出机构运动简图，如图(b)所示。

例题1（a） 例题1 (b)

习题12： 如图（a）所示为简易冲床，动力由齿轮1输入，带动同轴上的凸轮2，推动杆3，从而使推杆4（冲头）上下移动以达到冲压的目的。 1．画出运动链的运动简图；

2．通过自由度计算判断该运动链是否有确定运动；

3．如果不满足有确定运动的条件，请提出修改意见并画出运动简图。 习题12答案：解答：

1．运动链的运动简图如图（b）所示。 2．n=3, PL=4, PH=1, F=3n-2PL-PH=3×3-2×4-1×1=0 运动链不能动。

3．修改后的机构运动简图如图（c）所示。

例题2（a） 例题2（a）

第2章 联接

习题1 选择题

1 在常用的螺旋传动中，传动效率最高的螺纹是__________。

（1）三角形螺纹 （2）梯形螺纹 （3）锯齿形螺纹 （4）矩形螺纹 2 在常用的螺纹联接中，自锁性能最好的螺纹是___________。

（1）三角形螺纹 （2）梯形螺纹 （3）锯齿形螺纹 （4）矩形螺纹 3 当两个被联接件不太厚时，宜采用____________。

（1）双头螺柱联接 （2）螺栓联接 （3）螺钉联接（4）矩形螺纹

4 当两个被联接件之一不太厚，不宜成通孔，且需要经常拆装时，往往采用__________。 （1）螺栓联接（2）螺钉联接（3）双头螺柱联接（4）紧定螺钉联接

5 当两个被联接件不太厚，不宜制成通孔，且联接不需要经常拆装时，往往采用_________。 （1）螺栓联接（2）螺钉联接（3）双头螺柱联接（4）紧定螺钉联接 6在拧紧螺栓联接时，控制拧紧力矩有很多方法，例如________。

（1） 增加拧紧力 （2）使用测力矩扳手或定力矩扳手 （3）增加扳手力臂 7螺纹联接防松的根本问题在于_____________。

（1）增加螺纹联接能力 （2）增加螺纹联接的横向力 （3）防止螺纹副的相对转动 （4）增加螺纹联接的刚度

8 螺纹联接预紧的目的之一是_________。

（1） 增加联接的可靠性和紧密性 （2）增加被联接件的刚性 （3） 减小螺栓的刚性

9 对受轴向变横载的紧螺栓联接，在限定螺栓总拉力的情况下，提高螺栓疲劳强度的有效措施是__________。

（1） 增大被联接件的刚度 （2）减小被联接件的刚度 （3）增大螺栓的刚度 10在下列联接方式中，（ ）只能用于轴毂静联接；（ ）既可用于轴毂静联接，也可用于轴毂动联接。 （1）花键联接；（2）楔键联接；（3）导向键联接；（4）滑键联接。 11对中性高且对轴的削弱又不大的键联接是（ ）联接。

（1）普通平键； （2）半圆键； （3）楔键； （4）切向键。 12设计时，键的截面尺寸是根据（ ）从标准中选取的。 （1）传递的转矩；（2）轴的转速；（3）轮毂长度；（4）轴的直径。 13下列结构中，可以减小螺栓附加弯矩的是（ ）；可以减小螺栓所受应力幅的是（ ）；

可以改善螺纹牙载荷分布不均现象的是（ ）。

（1）钩头螺栓； （2）悬置螺母； （3）空心螺栓； （4）加工出沉头座 4普通平键联接的主要用途是使轴与轮毂之间________。

（1）沿轴向固定并传递轴向力 （2）沿轴向可作用相对滑动并具有导向作用 （3）沿周向固定并传递转矩 （4）安装与拆卸方便 15设计键联接的几项主要内容是：

a) 按轮毂长度选择键的长度 b) 按使用要求选择键的主要类型 c) 按轴的直径选择键的

剖面尺寸 d) 对联接进行必要的强度校核。在具体设计时，一般顺序是_______。 （1） b→a→c→d （2）b→c→a→d （3） a→c→b→d （4）c→d→b→a 16键的剖面尺寸通常是根据________按标准选择。

（1） 传递转矩的大小 （2）传递功率大小 （3）轮毂的长度 （4）轴的直径 17键的长度主要是根据__________来选择。

（1）传递转矩的大小 （2）轮毂的长度 （3）轴的直径 18 常用来制造键的材料是___________。

（0） 低碳钢 （2）中碳钢 （3）高碳钢 （4）合金钢 19轴的键槽通常是由________加工而得的。

（1）插削 （2）拉削 （3）钻及铰 （4）铣削

20标准平键联接的承载能力，通常是取决于___________。

（1）轮毂的挤压强度 （2）键的剪切强度 （3）键的弯曲强度（4）键工作表面的挤压强度

习题1答案：

1 在常用的螺旋传动中，传动效率最高的螺纹是 （4） 。

（1）三角形螺纹 （2）梯形螺纹 （3）锯齿形螺纹 （4）矩形螺纹 2 在常用的螺纹联接中，自锁性能最好的螺纹是 （1） 。

（1）三角形螺纹 （2）梯形螺纹 （3）锯齿形螺纹 （4）矩形螺纹 3 当两个被联接件不太厚时，宜采用（2） 。

（1）双头螺柱联接 （2）螺栓联接 （3）螺钉联接（4）矩形螺纹

4 当两个被联接件之一不太厚，不宜成通孔，且需要经常拆装时，往往采用（3） 。 （1）螺栓联接（2）螺钉联接（3）双头螺柱联接（4）紧定螺钉联接

5 当两个被联接件不太厚，不宜制成通孔，且联接不需要经常拆装时，往往采用（2） 。 （1）螺栓联接（2）螺钉联接（3）双头螺柱联接（4）紧定螺钉联接 6在拧紧螺栓联接时，控制拧紧力矩有很多方法，例如（2）。

（1） 增加拧紧力 （2）用测力矩扳手或定力矩扳手 （3）增加扳手力臂 7螺纹联接防松的根本问题在于（3）。

（1）增加螺纹联接能力 （2）增加螺纹联接的横向力 （3）防止螺纹副的相对转动 （4）增加螺纹联接的刚度

8 螺纹联接预紧的目的之一是（1）。

（1） 增加联接的可靠性和紧密性 （2）增加被联接件的刚性 （3）减小螺栓的刚性 9 对受轴向变载的紧螺栓联接，在限定螺栓总拉力的情况下，提高螺栓疲劳强度的有效措施是（1）。

（1）增大被联接件的刚度 （2）减小被联接件的刚度 （3）增大螺栓的刚度 10在下列联接方式中，（２）只能用于轴毂静联接；（１）既可用于轴毂静联接，也可用于轴毂动联接。

（1）花键联接；（2）楔键联接；（3）导向键联接；（4）滑键联接。 11 对中性高且对轴的削弱又不大的键联接是（ 1 ）联接。 （1）普通平键； （2）半圆键； （3）楔键； （4）切向键。 12设计时，键的截面尺寸是根据（ 4 ）从标准中选取的。 （1）传递的转矩；（2）轴的转速；（3）轮毂长度；（4）轴的直径。 13下列结构中，可以减小螺栓附加弯矩的是（ 4 ）；可以减小螺栓所受应力幅的是（ 3 ）；可以改善螺纹牙载荷分布不均现象的是（ 2 ）。

（1）钩头螺栓； （2）悬置螺母； （3）空心螺栓； （4）加工出沉头座。 14普通平键联接的主要用途是使轴与轮毂之间________。

（1）沿轴向固定并传递轴向力 （2）沿轴向可作用相对滑动并具有导向作用 （3）沿周向固定并传递转矩 （4）安装与拆卸方便 15设计键联接的几项主要内容是：

a) 按轮毂长度选择键的长度 b) 按使用要求选择键的主要类型 c) 按轴的直径选

择键的剖面尺寸 d) 对联接进行必要的强度校核。在具体设计时，一般顺序是（2）。

（1） b→a→c→d （2）b→c→a→d （3） a→c→b→d （4）c→d→b→a 16键的剖面尺寸通常是根据（4）按标准选择。

（1） 传递转矩的大小 （2）传递功率大小 （3）轮毂的长度 （4）轴的直径 17键的长度主要是根据（2）来选择。

（1）传递转矩的大小 （2）轮毂的长度 （3）轴的直径 18 常用来制造键的材料是（2）。

（1） 低碳钢 （2）中碳钢 （3）高碳钢 （4）合金钢 19轴的键槽通常是由（4）加工而得的。

（1）插削 （2）拉削 （3）钻及铰 （4）铣削

20标准平键联接的承载能力，通常是取决于___________。

（1）轮毂的挤压强度 （2）键的剪切强度 （3）键的弯曲强度（4）键工作表面的挤压强度

习题2：填空题：

1（ ）销安装方便，定位精度高，多次装拆对定位精度的影响也较小。 2矩形花键可以按（ ）、（ ）和齿宽三种方式定心。

3 通过减小（ ）的刚度，可以提高螺栓的疲劳强度；采用悬置螺母可以改善（ ）的现象；在螺栓联接中采用斜垫圈是为了减小（ ）。 4当所受轴向载荷通过（ ）时，螺栓组中各螺栓承受的（ ）相等。 5按键齿齿廓曲线的不同，花键分为（ ）花键和（ ）花键。 6请写出两种螺纹联接中常用的防松方法：（ ）和（ ）。

7（ ）花键齿侧受力时，会产生径向力，故有自动（ ）作用。

8减小（ ）的刚度或增大（ ）的刚度 ，都能使螺栓所受的应力幅减小。 9生产中是通过控制（ ）或控制螺栓的（ ）量来控制预紧力的。

10．对于普通平键，考虑到载荷分布的不均匀性，双键联接的强度按（）个键计算。 习题2答案

1（圆锥 ）销安装方便，定位精度高，多次装拆对定位精度的影响也较小。 2矩形花键可以按（大径 ）、（ 小径 ）和齿宽三种方式定心。

3通过减小（ 螺栓 ）的刚度，可以提高螺栓的疲劳强度；采用悬置螺母可以改善（螺纹牙受载不均 ）的现象；在螺栓联接中采用斜垫圈是为了减小（螺栓所受的附加弯矩）。

4当所受轴向载荷通过（ 螺栓组形心 ）时，螺栓组中各螺栓承受的（ 轴向工作拉力 ）相等。

5按键齿齿廓曲线的不同，花键分为（ 矩形 ）花键和（ 渐开线 ）花键。 6请写出两种螺纹联接中常用的防松方法：（ 双螺母等 ）和（ 防松垫圈等 ）。 7（ 渐开线 ）花键齿侧受力时，会产生径向力，故有自动（ 定心 ）作用。

8减小（ 螺栓 ）的刚度或增大（ 被联接件 ）的刚度 ，都能使螺栓所受的应力幅减小。 9生产中是通过控制（ 拧紧力矩 ）或控制螺栓的（ 伸长 ）量来控制预紧力的。

10．对于普通平键，考虑到载荷分布的不均匀性，双键联接的强度按（ 1.5 ）个键计算。

习题3：判断是非题：

1对于螺栓联接，受横向载荷时，只能用受剪螺栓；受轴向载荷时，只能用受拉螺栓。（ ） 2 同时受预紧力和轴向工作拉力的紧螺栓联接中，螺栓的总拉力等于预紧力与轴向工作拉力之和。（ ）

3半圆键联接的受力情况与平键相似，故其强度计算与平键联接相同，主要计算挤压强度。（ ）

4?1.3F???2πd1?F4在只受预紧力的螺栓联接的强度计算公式≤［?］中，“1.3”是安全系

数。（ ）

5楔键只能用于单向传动，双向传动时，必须采用两个楔键。 （ ）

?6性能等级为6.6级的螺栓，其屈服点s＝600MPa。 （ ）

习题3答案

1对于螺栓联接，受横向载荷时，只能用受剪螺栓；受轴向载荷时，只能用受拉螺栓。（3） 2 同时受预紧力和轴向工作拉力的紧螺栓联接中，螺栓的总拉力等于预紧力与轴向工作拉力之和。 （ 3 ）

3半圆键联接的受力情况与平键相似，故其强度计算与平键联接相同，主要计算挤压强度。（ √ ）

4?1.3F???2πd1?F4在只受预紧力的螺栓联接的强度计算公式≤［?］中，“1.3”是安全系数。（ 3 ）

5楔键只能用于单向传动，双向传动时，必须采用两个楔键。 （ 3 ）

?6性能等级为6.6级的螺栓，其屈服点s＝600MPa。 （ 3 ） 习题4

图示两根钢梁，由两块钢板用8个性能等级为6.6级的普通螺栓联接，作用在梁上的横向载荷F＝1800N，钢梁与钢板之间的摩擦因数?＝0.15，取可靠性系数K＝1.2，安全系数S＝3。试计算所需螺栓的小径。

习题4答案 解：（1）保证被联接件不滑动，需满足：

zF??m≥KF

式中：z为螺栓个数，z=8；F?为螺栓的预紧力；m为结合面数，m=2。

KF1.2?1800

由上式得 F?≥z?m＝8?0.15?2＝900（N） （2）许用应力

由性能等级为6.6可知，?s?360（MPa）

则 ???＝S（3）螺栓的强度条件为

??1.3?4F?πd1?s?3603＝120（MPa）

≤???

1.3?4F?d1≥

π????1.3?4?900π?120?3.52（mm）

习题5：设计计算题

1 如图所示，两根梁用8个4.6级普通螺栓与两块钢盖板相联接，梁受到的拉力F=28kN，摩擦系数f=0.2，控制预紧力，试确定所需螺栓的直径。 习题5答案

解：已知螺栓数目z=8，接合面数i=2，取防滑系数Ks=1.2，则螺栓所需预紧力F0为

KsFF0≥fzi?1.2?280000.2?8?2N?10500N

查教材中的表，得σS=240MPa，查表，取安全系数S=1.3，则[σ]=σS/S =240MPa/1.3=184.6MPa，所需螺栓的直径

4?1.3?F0

??????184.6d1≥ 取整后得螺栓尺寸d=10mm，螺纹为M10。 注：解中有两处错误，请指出错处并说明原因

?4?1.3?10500?9.7mm习题6

有一压力容器用6个性能等级为6.8级的螺栓联接，所受总载荷F?＝3000N，为保证紧密性，

Cb要求每个螺栓的剩余预紧力F??为工作载荷的0.8倍，螺栓的相对刚度系数取安全系数S = 5。问：

（1） 为保证紧密性所需预紧力F?应为多少？ （2） 螺栓小径d1应为多少？

Cb?Cm＝0.2，

FΣFΣ习题6答案

F?F?Z?30006?500 解：（1）工作拉力 （N）

总拉力

F???0.8F?0.8?500?400（N）

F0?F???F?400?500?900（N）

CbCb?Cm)FF??F???CmCb?CmF?F???(1?所需预紧力

?400?(1?0.2)?500?800（N） （2）许用应力

由性能等级6.8知?S5 则

（3）螺栓的强度条件为

[?]?s?480（MPa）

?s?480?96（MPa）

??1.3?4F0

?d12≤[?] ?1.3?4?900?3.941.3?4F0?[?]??96 d1≥（mm）

习题7 图示牙嵌离合器的左右两半分别用键与轴1、2相联接，在空载下，通过操纵可使右半离合器沿导向平键在轴1上作轴向移动。该轴传递的转矩T=1200N2m，轴径d1=80mm，右半离合器的轮毂长度L1=130mm，行程l1=60mm，工作中有轻微冲击，离合器及轴的材料均为钢材。试选择右半离合器的导向平键尺寸，并校核其联接强度。 习题7答案

1．选择导向平键

选A型导向平键，查主教材表6-1得平键的截面尺寸b=22mm，h=14mm，取键长L=180 mm

2．强度校核

材料均为钢，工作时有轻微冲击，查主教材表6-2，取[σP]=110MPa。k=0.5h=0.5314mm=7mm，l=L-b=180mm-22mm=158mm。

??2000Tkld?2000?12007?158?80MP

=27.1 MPa<[σP]

故此键联接能满足强度要求。

第3章 齿轮机构

习题1

在半径rb=50mm的基圆上展开一条渐开线，试求在rk=65mm圆上渐开线K点的压力角曲率半径

及相应的极角k。

和

习题1答案：

=39.72°，rk=41.54mm，k=7.88° 。 习题2

今测得一个渐开线标准直齿圆柱齿轮的齿顶圆直径da=208mm，齿根圆直径df=172mm，齿数z=24。试确定该齿轮的模数和齿顶高系数。

习题2答案： m=8mm，习题3

机器中需用一对模数传动，中心距

mm，齿数

，

的外啮合渐开线直齿圆柱齿轮

=1。

mm。试问：

(1)在保证无侧隙传动的条件下，能否根据渐开线齿轮的可分性，用标准直齿圆柱齿轮来实现该传动？

(2)能否利用斜齿圆柱齿轮机构来实现该传动？如行，计算出螺旋角习题3答案：

及

。

(1)标准中心距

实际中心距同标准中心距相差2mm，如不允许有齿侧间隙，则不能利用渐开线齿轮机构的可分性来实现该传动。

(2)可以用斜齿圆柱齿轮机构来实现该传动。

=

因为是外啮合，所以习题4

设一对轴间角=40,

直齿圆锥齿轮传动的参数为：m=10mm，

=20°，

=20,

=

(负号表示旋向相反)

。试计算下列值:

(1)两分度圆锥角； (2)两分度圆直径； (3)两齿顶圆直径。 习题4答案：

(1)(2) (3)

=arctg=26.565° ，=200mm ，

=90°-=63.435°

=400mm

=217.89mm ，

=408.94mm

习题5 一对正常齿制渐开线外啮合标准直齿圆柱齿轮传动，已知两轮齿数Z1=23，Z2=37，模数m=4mm,分度圆压力角?=20?， 1、按标准齿轮传动，试计算：

①标准中心距a ②齿轮2的基圆半径rb2 、齿顶圆半径ra2 、节圆半径r2?、分度圆上的齿厚S2、分度圆上的齿距p2 。

2、 当a?=122mm时，若改为平行轴斜齿圆柱齿轮传动（齿轮的模数、压力角、齿数不变），

则这对斜齿轮的螺旋角β为多大？

习题5答案：（1） a=m/2(z1+z2)=4/2(23+37)=120(mm)

(2) rb2=m/2 z2 cos?=4/2?37 cos20?=69.537(mm)

ra2= r2+ham=4/2?37+1?4=78(mm)

r2?= r2 =4/2?37=74(mm) S2=?/2 m=6.283(mm) p2=?m=12.566(mm) 2． 122=4?（23+37）/(2 COS?)得 COS?=120/122=0.9836

?=10.3889?

习题6判断题

1． 一对直齿圆柱齿轮啮合传动，模数越大，重合度越大。

2． 加工渐开线齿轮时出现了根切现象，一定是由于齿轮的齿数过少引起的。 3． 渐开线齿轮的齿根圆总是小于其基圆。

4． 两个直齿圆柱齿轮传动，要连续传动，必须满足两个齿轮的基节相等。 5． 齿轮上齿厚等于齿槽宽的圆称为分度圆 6． 直齿圆柱齿轮中，节圆总是大于分度圆。 习题6答案：1（错），2（错），3（错），4（错），5（错），6（错）

习题7：什么是斜齿轮的当量齿轮，当量齿数等于什么？ 习题7答案：与斜齿轮的法面齿形相当的假想直齿轮圆柱齿轮称为斜齿轮的当量齿轮。其上

3

的模数为斜齿轮的法面模数，压力角为斜齿轮的法面压力角，齿数为当量齿数Zv =Z/COS?。 习题8平行轴外啮合斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件是什么？与直齿圆柱齿轮传动相比，有何不同？

习题8答案：平行轴外啮合斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件是模数相等，压力角相等，螺旋角大小相等，旋向相同。与直齿圆柱齿轮传动相比，多了螺旋角的限制条件。

*

习题9．对齿轮进行变位修正的目的是什么？

习题9答案：避免根切、凑配中心距、改善传动性能等。 习题10 选择题

1在机械传动中，理论上能保证瞬时传动比为常数的是_____。 （1）带传动 （2）链传动 （3）齿轮传动 （4）摩擦轮传动

2 在机械传动中，传动效率高，结构紧凑、功率和速度适用范围最广的是_______。 （1）带传动 （2）摩擦轮传动 （3）链传动（4）齿轮传动 3 成本较高，不宜用于轴间距离较大的单级传动是_____。 （1）带传动 （2）链传动 （3）齿轮传动

4 能缓冲减振，并且起到过载安全保护作用的传动是____ 。 （1）带传动 （2）链传动 （3）齿轮传动

5一般参数的闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式是____。

（1）齿面点蚀（2）轮齿折断（3）齿面磨粒磨损（4）齿面胶合 6一般参数的闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式是____。

（1）齿面点蚀（2）轮齿折断（3）齿面塑性变形（4）齿面胶合

7 设计一般闭式齿轮传动时，计算接触疲劳强度是为了避免____________失效。

（1）胶合 （2）磨粒磨损 （3）齿面点蚀 （4）轮齿折断

8 设计一般闭式齿轮传动时，齿根弯曲疲劳强度主要针对的失效形式是____________。

（1）齿面塑性变形 （2）轮齿疲劳折断 （3）齿面点蚀 （4）磨损

9 磨损尚无完善的计算方法，故目前设计开式齿轮传动时，一般弯曲疲劳强度设计计算，用适当增大模数的办法以考虑_______的影响。

（1）齿面点蚀 （2）齿面塑性变形 （3）磨面磨损 （4）齿面胶合

10 设计一对材料相同的软齿面齿轮传动时，一般使小齿轮齿面硬度HRS，和大齿轮齿面硬度HBR2的关系为__________。

（1）HBS1HBS2

11 齿轮接触强度计算中的弹性系数ZE反映了________对齿面接触应力的影响。 （1）齿轮副强度的极限 （2）齿轮副材料的弹性模量和泊松比 （3）齿轮副材料的弹性极限 （4）齿轮副材料的度

12 齿轮抗弯曲计算中的齿形系数YFa反映了___________对抗弯强度的影响。 （1）轮齿的形状 （2）轮齿的大小 （3）齿面强度 （4）齿面粗糙度 13 标准直齿圆柱齿轮的齿形系数YFa取决于____________。 （1）模数 （2）齿数 （3）齿宽系数 （4）齿面硬度

14 齿轮抗弯强度计算中的应力修正系数YSa不包含________对齿根应力的影响。 （1）齿根过渡曲线处的应力集中 （2）弯曲应力外其余应力 （3）齿面硬度

15一减速齿轮传动，主动轮1用的45钢调质，从动轮2用45钢正火，则它们的齿面接触应力的关系是___________ 。

（1）σH1<σH2 (2) σH1=σH2 (3) σH1>σH2

16 一标准值齿圆柱齿轮传动，主动轮1和从动轮2材料的热处理硬度相同，齿数Z1

（1）σF1>σF2 (2) σF1=σF2 (3) σF1<σF2

17 为了有效地提高齿面接触强度，可____________ 。

（1）保持分度圆直径不变而增大模数 （2）增大分度圆直径 （3）保持分度圆直径不变而增加齿数

18 设计圆柱齿轮传动时，通常使小齿轮的宽度比大齿轮的宽一些，其目的是_______。 （1）使小齿轮和大齿轮的强度接近相等 （2）为了使传动更平稳 （3）为了补偿可能的安装误差以保证接触线长度

19对于直齿圆柱齿轮传动，其齿根弯曲疲劳强度主要取决于（）；其表面接触疲劳强度主要取决于（ ）。

（1）中心距和齿宽； （2）中心距和模数； （3）中心距和齿数； （4）模数和齿宽。

20普通开式齿轮传动的主要失效形式是（ ）；普通闭式齿轮传动的主要失效形式是（ ）。 （1）齿面点蚀和断齿； （2）齿面点蚀和磨粒磨损；

（3）磨粒磨损和断齿； （4）齿面点蚀和胶合 21下列措施中，（ ）可以减小齿轮传动的内部附加动载荷；（ ）可以有效改善齿向载荷分布不均现象。

（1）加大模数； （2）采用修缘齿； （3）减小齿宽； （4）加大中心距。

22 除了正火以外，软齿面齿轮常用的热处理方法还有（ ）。 （1）渗碳； （2）调质； （3）碳氮共渗； （4）表面淬火。 23能保证定传动比并适合高速重载的传动是（ ）

（1）直齿圆柱齿轮传动 （ 2）斜齿圆柱齿轮传动 （3）带传动

24一对渐开线外啮合标准直齿圆柱齿轮传动，设计中心距为300mm，由于制造和安装误差，实际安装中心距为300.5mm，那么这对齿轮得传动比（ ） （1）变大 （2）变小 （ 3）不变

习题10答案

1在机械传动中，理论上能保证瞬时传动比为常数的是（3） 。 （1）带传动 （2）链传动 （3）齿轮传动 （4）摩擦轮传动

2 在机械传动中，传动效率高，结构紧凑、功率和速度适用范围最广的是（4） 。 （1）带传动 （2）摩擦轮传动 （3）链传动（4）齿轮传动 3 成本较高，不宜用于轴间距离较大的单级传动是（3） 。 （1）带传动 （2）链传动 （3）齿轮传动

4 能缓冲减振，并且起到过载安全保护作用的传动是（1） 。 （1）带传动 （2）链传动 （3）齿轮传动

5一般参数的闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式是（1） 。 （1）齿面点蚀（2）轮齿折断（3）齿面磨粒磨损（4）齿面胶合 6一般参数的闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式是（2）。

（1）齿面点蚀（2）轮齿折断（3）齿面塑性变形（4）齿面胶合

7 设计一般闭式齿轮传动时，计算接触疲劳强度是为了避免（3） 失效。

（1）胶合 （2）磨粒磨损 （3）齿面点蚀 （4）轮齿折断

8 设计一般闭式齿轮传动时，齿根弯曲疲劳强度主要针对的失效形式是（2） 。

（1）齿面塑性变形 （2）轮齿疲劳折断 （3）齿面点蚀 （4）磨损 9 磨损尚无完善的计算方法，故目前设计开式齿轮传动时，一般按弯曲疲劳强度设计计算，用适当增大模数的办法以考虑（3） 的影响。

（1）齿面点蚀 （2）齿面塑性变形 （3）磨面磨损 （4）齿面胶合

10 设计一对材料相同的软齿面齿轮传动时，一般使小齿轮齿面硬度HRS，和大齿轮齿面硬度HBR2的关系为（1）。

（1）HBS1HBS2

11 齿轮接触强度计算中的弹性系数ZE反映了（2）对齿面接触应力的影响。 （1）齿轮副强度的极限 （2）齿轮副材料的弹性模量和泊松比 （3）齿轮副材料的弹性极限 （4）齿轮副材料的度

12 齿轮抗弯曲计算中的齿形系数YFa反映了（1）对抗弯强度的影响。

（1）轮齿的形状 （2）轮齿的大小 （3）齿面强度 （4）齿面粗糙度 13 标准直齿圆柱齿轮的齿形系数YFa取决于（2）。

（1）模数 （2）齿数 （3）齿宽系数 （4）齿面硬度

14 齿轮抗弯强度计算中的应力修正系数YSa不包含（3）对齿根应力的影响。 （1）齿根过渡曲线处的应力集中 （2）弯曲应力外其余应力 （3）齿面硬度

15一减速齿轮传动，主动轮1用的45钢调质，从动轮2用45钢正火，则它们的齿面接触应力的关系是（2） 。

（1）σH1<σH2 (2) σH1=σH2 (3) σH1>σH2

16 一标准直齿圆柱齿轮传动，主动轮1和从动轮2材料的热处理硬度相同，齿数Z1

（1）σF1>σF2 (2) σF1=σF2 (3) σF1<σF2 17 为了有效地提高齿面接触强度，可（2） 。

（1）保持分度圆直径不变而增大模数 （2）增大分度圆直径 （3）保持分度圆直径不变而增加齿数

18 设计圆柱齿轮传动时，通常使小齿轮的宽度比大齿轮的宽一些，其目的是（3）。 （1）使小齿轮和大齿轮的强度接近相等 （2）为了使传动更平稳 （3）为了补偿可能的安装误差以保证接触线长度

19对于直齿圆柱齿轮传动，其齿根弯曲疲劳强度主要取决于（ 4 ）；其表面接触疲劳强度

主要取决于（ 1 ）。

（1）中心距和齿宽； （2）中心距和模数； （3）中心距和齿数； （4）模数和齿宽。

20普通开式齿轮传动的主要失效形式是（ 3 ）；普通闭式齿轮传动的主要失效形式是（ 1 ）。

（1）齿面点蚀和断齿； （2）齿面点蚀和磨粒磨损； （3）磨粒磨损和断齿； （4）齿面点蚀和胶合。

21下列措施中，（ 2 ）可以减小齿轮传动的内部附加动载荷；（ 3 ）可以有效改善齿向载荷分布不均现象。

（1）加大模数； （2）采用修缘齿； （3）减小齿宽； （4）加大中心距。

22除了正火以外，软齿面齿轮常用的热处理方法还有（ 2 ）。 （1） 渗碳； （2）调质； （3）碳氮共渗； （4）表面淬火。 23能保证定传动比并适合高速重载的传动是（ 2 ）

（1）直齿圆柱齿轮传动 （ 2）斜齿圆柱齿轮传动 （3）带传动

24一对渐开线外啮合标准直齿圆柱齿轮传动，设计中心距为300mm，由于制造和安装误差，实际安装中心距为300.5mm，那么这对齿轮得传动比（ 3 ） （1）变大 （2）变小 （ 3）不变

习题11各种齿轮传动都必须解决的两个基本问题是什么？

习题11答案：一是保证传动比恒定。以使传动平稳，冲击振动小，噪音小。

二是保证足够的承载能力。即在预期的使用期限内，具有足够的强度、刚度、振动稳定性以及耐磨性等。

习题12 填空题

1在直齿圆柱齿轮传动的接触疲劳强度计算中， 以（）为计算点，把一对轮齿的啮合简化为两个（ ）相接触的模型。

2开式齿轮传动的主要失效形式是：（ ）和（ ）

3一对直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是（ 两齿轮的模数相等，压力角相等 ）。

4通常将实际啮合线长度与基圆齿距的比值称为齿轮传动的（重合度），用符号ε表示。齿轮连续传动的条件理论上为（ ）。

5齿轮的切削加工方法分为成型法和（）法。 6斜齿圆柱齿轮的分度圆计算公式为：（ ）。

7一标准直齿圆柱齿轮不发生根切的最少齿数为（ ）。

8 YFs是复合齿形系数。YFs值只与（ ）有关。斜齿圆柱齿轮设计公式中的YFs值应按齿轮的（ ）齿数查取。

9一对齿轮的传动比与两齿廓接触点处公法线分割连心线所得两线段的长度成（）比，这一

关系称为（ ）基本定律。 习题12答案：

1在直齿圆柱齿轮传动的接触疲劳强度计算中， 以（ 节点 ）为计算点，把一对轮齿的啮合简化为两个（ 圆柱体 ）相接触的模型。

2开式齿轮传动的主要失效形式是：（ 齿面的磨粒磨损 ）和（ 断齿 ）。 3一对直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是（ 两齿轮的模数相等，压力角相等 ）。

4通常将实际啮合线长度与基圆齿距的比值称为齿轮传动的（重合度），用符号ε表示。齿轮连续传动的条件理论上为（ ??1 ）。 5齿轮的切削加工方法分为成型法和（ 展成）法。

d?mnzcos? ）。

6斜齿圆柱齿轮的分度圆计算公式为：（

7一标准直齿圆柱齿轮不发生根切的最少齿数为（ １７ ）。

8 YFs是复合齿形系数。YFs值只与（齿数）有关。斜齿圆柱齿轮设计公式中的YFs值应按齿轮的（ 当量 ）齿数查取。

9一对齿轮的传动比与两齿廓接触点处公法线分割连心线所得两线段的长度成（ 反）比，

这一关系称为（齿廓啮合）基本定律。

习题13 是非题

1通常，闭式齿轮传动的效率由齿轮的啮合效率和轴承的效率两部分组成。 （ ） 2由于相互啮合的两齿轮的轮齿受力相等，故两齿轮齿根的弯曲应力也相等。（ ）

3闭式齿轮传动皆须首先按齿面接触强度进行设计计算，确定传动的几何尺寸，然后校核齿根弯曲疲劳强度。 （ ）

习题13答案：

1通常，闭式齿轮传动的效率由齿轮的啮合效率和轴承的效率两部分组成。 （ 3 ） 2由于相互啮合的两齿轮的轮齿受力相等，故两齿轮齿根的弯曲应力也相等。（ 3 ） 3闭式齿轮传动皆须首先按齿面接触强度进行设计计算，确定传动的几何尺寸，然后校核齿根弯曲疲劳强度。 （ 3 ）

习题14简述为什么开式齿轮传动一般不会出现点蚀现象？ 习题14答案：

答：因为在开式齿轮传动中，磨粒磨损的速度比产生点蚀的速度还快，在点蚀形成之前，齿

面的材料已经被磨掉，故而一般不会出现点蚀现象。

习题15 两对直齿圆柱齿轮传动，他们的工作条件和材质，热处理方法相同，几

何参数如下：

第一对：m?4mm，Z1?20，Z2?80， b?50mm

第二对：m?2mm，Z1?40，Z2?160，b?50mm 问：那对齿轮的齿面接触疲劳强度高？哪对齿轮的齿根弯曲疲劳强度高？哪对齿轮的毛坯较大？简单阐述各问题的原因。

习题15答案：

5、疲劳强度一样高，中心距相等；第一对齿轮的齿根弯曲疲劳强度高，模数大的强度高；

第一对齿轮的轮坯大，齿顶圆大的轮坯大。

1习题16设计计算题

设计一平行轴直齿圆柱齿轮传动，要求传动比i=3.01

2且允许?5%误差。设计时采用的是闭式软齿面齿轮，

n434经接触强度计算，可知只要小齿轮的分度圆直径d1?52.95mm即可满足要求，假定Z1确定为27,齿宽系数为?d图4 ?1,模数系列为

2, 2.5, 3…

宽度b2和b1。

习题16答案： 解：已知z1 =27，i=3.01

1． 试确定模数m，齿数 Z2，验算传动比的误差。

2． 求分度圆直径d1，齿顶圆直径da1 ，齿根圆直径df1，标准安装中心距a，两齿轮的

则：z2=i z1 =2733.01=81.27 取81

由于: d1?52.95mm

d1?52.9527i?所以 m=z1?1.97取m=2 z2z1i传动比变动量:

?i?=0.3%<5%

d1 =m Z1 =2327=54mm da1 =m (z1+2)=58mm df1 =m (z1-2.5)=49mm

ma =2(z1+ z2)=108mm b2=b=?d?d1?54mm b1 = b2+(5~10)=60mm

习题17 设计一个标准直齿圆柱齿轮传动，传动比i＝3.2，允许传动比有不超过±5％的误差。?通过强度计算已确定中心距a＝320mm，模数m≥3mm，取齿宽系数d＝1。试确定下列几

何尺寸：m、z1、z2、d1、d2、b1、b2。

（模数系列：3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、7、8、?） 习题17答案：

2mm解：（1）由 得

取 m =5（mm）（应为标准值）

a?1m(z1?z2)z1?z2?2a?2?320则

z1?z2?2?3205＝128 （1）

z2?iz1?3.2z1 （2） 联立 （1）、（2）解得 z1?30.47， z2?97.53 取 z1?30， z2?98 d1?mz1?5?30?150（mm） d2?mz2?5?98?490（mm） b??dd1?1?150（mm）

取 b2?b?150（mm）， b1?b2?10?150?10?160（mm） 注：本题主要考察：m是否为标准值？是否满足

尺寸取值圆整是否合理？

a?12(d1?d2)?12m(z1?z2)？各参数和

?习题18某斜齿圆柱齿轮传动，已知：z1＝22，z2＝76，齿宽系数d＝1，根据齿面接触疲劳强度计算和齿根弯曲疲劳强度计算要求：d1≥63mm，mn≥2mm。试确定该齿轮传动的几何尺寸：mn、a、d1、d2、b1、b2、?。

注：＊ mn的标准系列：1.5、2、2.5、3、4、5、6??

＊ 螺旋角?＝8°～20°

习题18答案：

解：（1）初选螺旋角 ??12

d1?mnz1cos? 得

mn?d1cos?z1??63?cos1222??2.8由 （mm）。

取标准值 mn?3（mm）

a?mn2cos?(z1?z2)?32?cos12?(22?76)?150.284中心距 （mm）

取 a?150（mm） 2a则

??arccosmn(z1?z2)?arccos3?(22?76)2?150?11.4783??1128?42???

d1?d2?mnz1cos?mnz2cos??3?22cos1128?42??3?76cos1128?42?????67.347（mm）

?232.653?（mm）

b??dd1?1?67.347?67.347（mm）， 取 b?70（mm）

取 b2?b?70（mm）， b1?b2?10?70?10?80（mm）

注：本题主要看确定的各参数和尺寸之间的关系是否合理？b1、b2、a是否圆整？?、d1、d2是否精确？

习题19 如图6所示为某二级斜齿圆柱齿轮减速器，已知：高速级标准斜齿轮1的旋向如图所示，齿轮4的转向如图所示。试问：

1、斜齿轮2、3的螺旋方向如何选择可使Ⅱ轴所受的轴向力最小？ 2、标出Ⅱ轴上2、3轮所受的各个分力的方向？

Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ft2Fr22Fx1Ft31Fx2Fr334

习题19答案：如上图所示

习题20：图示为由圆锥齿轮和斜齿圆柱齿轮组成的传动系统。已知：Ⅰ轴为输入轴，转向如图所示，输出轴功率PⅢ＝5KW，转速nⅢ＝157rpm，各轮齿数为：z1=25，z2=60，z3=22，z4=84，设效率为100％。

在图中标出各轮转向，并计算各轴的转矩。

为使2、3两轮的轴向力方向相反，确定并在图中标出3、4两轮的螺旋方向。 在图中标出2、3两轮在啮合点处所受各分力(

习题20答案：

Ft、Fr、Fx)的方向。

Ⅱ31Ⅲ4解：（1）各轴转向如图所示。 i14?i34?z2z4z1z3z4z3??842260?8425?22?3.82?9.16

n1Ⅰ2TⅠ?9550PⅠnⅠPⅡnⅡPⅢnⅢ?9550?51438.125599.745157

nⅠ＝i14nⅢ?9.16?157?1438.12(rpm) nⅡ?i14nⅢ＝3.82?157?599.74（rpm）

?33.2

TⅡ?9550TⅢ?9550（Nm）

?79.6?9550? (Nm)

?9550??304.1 (Nm)

（2） 3轮左旋，4轮右旋。 （3） 2、3两轮的各分力方向如图所示。

第4章 蜗杆传动

习题1选择题

1在蜗杆传动中，如果模数和蜗杆头数一定，增加蜗杆分度圆直径，将使________。 （1）传动效率提高，蜗杆刚度降低 （2）传动效率降低，蜗杆刚度提高 （3）传动效率和蜗杆刚度都提高 （4）传动效率和蜗杆刚度都降低 2在蜗杆传动中，其他条件相同，若增加蜗杆头数，将使_____。

（1）传动效率提高，滑动速度降低 （2）传动效率降低，滑动速度提高 （3）传动效率和滑动速度都提高 （4）传动效率和滑动速度都降低 3 计算蜗杆传动的传动比时，公式__________是错误的。

（1）i=w1/w2 (2) i=n1/n2 (3)i=d2/d3 (4) i=Z2/Z1

4 阿基米德蜗杆与蜗轮的正确啮合条件是_________。

（1）mt1=mt2 ,αt1=αt2 ,γ+β=90° (2) mn1=mn2, αn1=αn2 γ=β （3）mx1=mt2 ,αx1=αt2 ,γ+β=90 （4）mx1=mt2 ,αx1=αt2 ,γ=β

5 为了减少蜗轮滚刀型号，有利于刀具标准化，规定______为标准值。

（1）蜗轮齿数 （2）蜗轮分度圆直径 （3）蜗杆头数 （4）蜗杆分度圆直径 6 蜗杆传动中，轮齿承载能力的计算主要是针对__________来进行的。

（1）蜗杆齿面接触强度和蜗轮齿根抗弯强度 （2）蜗杆的接触强度和齿根抗弯强度 （3）蜗杆齿面接触强度和齿根抗弯强度 (4) 蜗轮齿面接触强度和齿根抗弯强度 7 对闭式蜗杆传动进行热平衡计算，其主要目的是为了____。 （1）防止润滑油受热膨胀后外溢，造成环境污染 （2）防止润滑油温度过高而使润滑条件恶化 （3）防止蜗轮材料在高温下力学性能下降

（4）防止蜗杆蜗轮发生热变后，正确啮合受到破坏

8为了提高蜗杆传动的效率，需加大蜗杆导程角?，设计时应（）。 （1）增大蜗杆头数； （2）减小蜗杆头数； （3）增大蜗轮齿数； （4）减小蜗轮齿数。 9在通过轴线的截面内，（）的齿廓为直边梯形；在与基圆柱相切的截面内，（）的齿廓一侧为直线，另一侧为曲线。

（1）阿基米德蜗杆； （2）法向直廓蜗杆； （3）渐开线蜗杆； （4）锥蜗杆。

习题1答案：

1在蜗杆传动中，如果模数和蜗杆头数一定，增加蜗杆分度圆直径，将使（2） 。 （1）传动效率提高，蜗杆刚度降低 （2）传动效率降低，蜗杆刚度提高 （3）传动效率和蜗杆刚度都提高 （4）传动效率和蜗杆刚度都降低 2在蜗杆传动中，其他条件相同，若增加蜗杆头数，将使（3） 。

（1）传动效率提高，滑动速度降低 （2）传动效率降低，滑动速度提高 （3）传动效率和滑动速度都提高 （4）传动效率和滑动速度都降低 3 计算蜗杆传动的传动比时，公式（3）是错误的。 （1）i=w1/w2 (2) i=n1/n2 (3)i=d2/d3 (4) i=Z2/Z1 4 阿基米德蜗杆与蜗轮的正确啮合条件是（4）。

（1）mt1=mt2 ,αt1=αt2 ,γ+β=90° (2) mn1=mn2, αn1=αn2 γ=β （3）mx1=mt2 ,αx1=αt2 ,γ+β=90 （4）mx1=mt2 ,αx1=αt2 ,γ=β 5 为了减少蜗轮滚刀型号，有利于刀具标准化，规定（4）为标准值。

（1）蜗轮齿数 （2）蜗轮分度圆直径 （3）蜗杆头数 （4）蜗杆分度圆直径 6 蜗杆传动中，轮齿承载能力的计算主要是针对（4）来进行的。

（1）蜗杆齿面接触强度和蜗轮齿根抗弯强度 （2）蜗杆的接触强度和齿根抗弯强度 （3）蜗杆齿面接触强度和齿根抗弯强度 (4) 蜗轮齿面接触强度和齿根抗弯强度 7 对闭式蜗杆传动进行热平衡计算，其主要目的是为了（4）。 （1）防止润滑油受热膨胀后外溢，造成环境污染 （2）防止润滑油温度过高而使润滑条件恶化 （3）防止蜗轮材料在高温下力学性能下降

（4）防止蜗杆蜗轮发生热变后，正确啮合受到破坏

8为了提高蜗杆传动的效率，需加大蜗杆导程角?，设计时应（ １）。 （1）增大蜗杆头数； （2）减小蜗杆头数； （3）增大蜗轮齿数； （4）减小蜗轮齿数。 9在通过轴线的截面内，（ 1 ）的齿廓为直边梯形；在与基圆柱相切的截面内，（ 3 ）的齿廓一侧为直线，另一侧为曲线。

（1）阿基米德蜗杆； （2）法向直廓蜗杆； （3）渐开线蜗杆； （4）锥蜗杆。

习题2填空题

1通过（）的轴线并与（）的轴线垂直的平面称为主平面。主平面就是蜗轮的（ ）面。 2当希望提高蜗杆传动的效率时，应选择（ ）的蜗杆头数z1 ，但这样的蜗杆由于（ ）角大，故制造困难。

3蜗杆传动的主要缺点是齿面间的（ 相对滑动速度 ）很大，因此导致传动的（ 效率 ）较低、温升较高。

习题2填空题答案

1通过（ 蜗杆 ）的轴线并与（ 蜗轮 ）的轴线垂直的平面称为主平面。主平面就是蜗轮的（ 端 ）面。

2当希望提高蜗杆传动的效率时，应选择（ 较大 ）的蜗杆头数z1 ，但这样的蜗杆由于（ 导程 ）角大，故制造困难。

3蜗杆传动的主要缺点是齿面间的（ ）很大，因此导致传动的（ ）较低、温升较高。

习题3判断题

1为了保证蜗杆传动具有较大的重合度和较大的承载能力，所以限制蜗轮的齿数z2≥30。（） 2 相啮合的蜗杆和蜗轮的螺旋角必须大小相等，旋向相反。 （）

习题3判断题答案

1为了保证蜗杆传动具有较大的重合度和较大的承载能力，所以限制蜗轮的齿数z2≥30。（√ ）

2 相啮合的蜗杆和蜗轮的螺旋角必须大小相等，旋向相反。 （ 3 ） 习题4如图所示，由斜齿圆柱齿轮和蜗杆传动及卷筒组成的起重装置，正在提升重物。已知：1轮主动，蜗杆为右旋，要求Ⅱ轴上2、3两传动件的轴向力方向相反。试： 在图中标出各传动件的螺旋方向。

在图中画出斜齿轮2和蜗杆3的各分力(t、Fr、Fx)方向。 在图中画出Ⅰ轴的转动方向。

习题4答案（1）各传动件的螺旋方向如图所示。 （2）2、3两轮的各分力方向如图所示。

1Ⅰ3FⅡ2DW4（3）Ⅰ轴的转动方向如图所示。

习题5如图6所示的蜗杆传动和锥齿轮组成的系统，已知蜗杆为主动件，要求4轮的转向如图所示。

为使2、3两轮轴向力相互抵消，请标出蜗轮2的旋向以及1轮的转向。（2分）

2、标出2、3两轮的轴向力，切向力和径向力的方向，垂直纸面的画“?”或打“?”。（6分）

12n434 a) b)

习题5答案如图所示

习题6简述蜗杆传动的主要特点。

习题6 答案：蜗杆传动的主要特点是：传动比大，传动平稳无声，传动效率低，发热量大，成本高，满足一定条件时可自锁。

习题7：已知各齿轮的齿数为:Z1=18，Z2=54，Z2=16，Z3=32，Z3=2(右旋)，Z4=40，齿轮1为主动轮，其转速为n1=3000r/min，转向如图所示，求蜗轮４的转速n4并判断其转向。标注出蜗轮所受的三个分力的方向。

''

习题7答案： i14?n1n4??z2z3z4z1z?z23'?54?32?4018?16?2?120

蜗轮顺时针旋转，如图所示。 各分力如图所示。

第5章 轮系

习题1．在题图11－1所示的手摇提升装置中，已知各轮齿数为z1＝20，z2＝50，z3＝15，z4＝30，z6＝40，z7＝18，z8＝51，蜗杆z5＝1为右旋，试求传动比i18并确定提升重物时的转向．

题图11-1

习题1答案：此轮系为定轴轮系．

I18＝n1/n8＝z43z53z63z8/z13z33z53z7＝50330340351/2031531318≈722．22 习题2．题图11－2所示为一滚齿机工作台的传动机构，工作台与蜗轮５相固联．已知z1＝z1’＝20，z2＝35，z4’＝20(右旋),z5=40,滚刀z6=(左旋),z7=28。若加要工一个z5’＝64的齿轮，试决定交换轮组各轮的齿数z2’和z4 。

题图11-2

习题2答案：由定轴轮系组成。均从电机出发，一条传动线路为1’、7、6、5’．而另一条传动线路为1、2、2’、3、4、4’、5’ 。且5与5’ 固联在一起，即其转速相同。 ∴i1’5＝i15

即z73z5’/z1’3z6＝z23z33z43z5/z13z2’3z33z4’ 代入已知各齿数，得z4＝1．28z2’ 齿数应为整数，且要满足上述条件． ∴ z2’， z4的齿数取

z2’＝25，50，100?? z4＝32，64，128??

从体积的角度出发，现取z2’＝25，z4＝32。

习题3．题图11-3所示为手动起重葫芦，已知z1＝z2’＝10，z2＝20，z3＝40．设由链轮Ａ至链轮Ｂ的传动效率为η＝0．9，为了能提升Ｑ＝1000N的重物，求必须加在链轮Ａ上的圆周力Ｐ．

题图11-3

习题3答案：求出Ａ，Ｂ两轮的转速比，iAB，即i14

该轮系为行星轮系，中心轮１，３，行星轮2-2’，系杆为４．n4＝０． ∴i13＝（n1－n4）／(n3－n4)＝(－1)z2z3／z1z2 即（n1－n4）/（０－n4）＝－20340／10310 ∴i14＝n1／n4＝９

y＝Q3VQ／P3VP y＝Q3rB3n4／P3rA3n1

0．9＝1000340／P316039 P ＝1000340／16030．939≈30．86(N ) 习题4．在题图11-4所示的三爪电动卡盘的传动轮系中，各轮齿数为：z1＝6，z2＝z2’＝25，z3＝57，z4＝56．求传动比i14．

H

1

题图11-4

习题4答案：该题为一个3K型的周转轮系，Ｈ为行星架，１，3，４为中心轮，2、2?为行星轮．

∴i13＝n1-nH／n3-nH＝(-1)z3／z1??① 其中n3＝0， i14＝n1-nH／n4-nH＝(-1)z23z4／z13z2’??②

∵联立①、②，即可求出，i14＝n1／n4＝－63356／6＝－588。

习题5．在题图11-5所示双螺旋桨飞机的减速器中，已知：z1＝26，z2＝20，z4＝30，z5＝18，n1＝1500r/min,求螺旋桨Ｐ，Ｑ的转速nP，nQ及转向．

H

1

H

1

题图11-5

习题5答案：此轮系为２个行星轮系串联组合而成．１，２，３，Ｈ（Ｐ）行星轮系，４，５，６，Ｈ（Ｑ）行星轮系．现z3z6的齿数未知．现按标准齿轮标准安装，用同心条件来求．

Z3＝2z2＋z1＝66 Z6＝2z5+z4＝66

由行星轮系１，２，３，Ｈ（Ｐ）可知：

i 13＝（n1－nP）／(n3－nP)＝(－１)z3/z1 ， 其中n3＝0 即(n1－nP)/－nP＝－66/26 nP≈4239．5r/min 即n4＝nP＝4239．5r/min

由行星轮系４，５，６，Ｈ（Ｑ）可知：

i46H＝(n4－nQ)／(n6－nQ)＝（－１）1z6／z4 ， 其中n6＝0 即(n4－nQ)／－nQ＝－66／30 nQ≈1324．7r/min ∴nP＝4239．5r/min ，转向与n1相同． nQ＝1324．7r/min ，转向与n1相同．

习题6 题图11-6所示轮系中，各轮的齿数分别为： Z1=15，Z2=25，Z2?=Z3=20，Z4=55，Z4?=60，求传动比 i1H ,并说明构件H和构件1的转向是否相同。

习题6答案：i12=n1/n2=-Z 2/Z1 ? n2= ?15/25? n1= ?3/5 n1

H

1

i14=n1/n4=Z 4/Z1 ? n4=15/55? n1=3/11 n1 i2?4?H=(n2?-nH) / (n4?-nH)= ? Z4? / Z2? ?(-3/5 n1 –nH) / (3/11 n1-nH)= -60 / 20

解得：i1H= n1/nH=55/3?0，说明构件H和构件1的转向相同。

习题7 图示轮系中，各轮均为标准齿轮，已知各轮齿数分别为：Z1=18，Z1?=80，Z2=20，Z3=36，Z3?=24，Z4?=80 ，Z5=50，蜗杆6为双头左旋，蜗轮Z7=58 。求：

1．齿轮4的齿数Z4=？

2．齿轮1和蜗轮7的传动比i17 。

3．若齿轮1的转向如图箭头向下，试说明蜗轮7的转向。

习题7答案：

1．由a123= a34得：Z 4=Z1 +2Z 2+Z3 -Z 3?=18+2?20+36-24=70

2．i146=(n1-n6) / (n4-n6)= - Z 2 Z 3 Z 4/（Z1 Z 2 Z 3?）=-36?70/（18?24）= -35/6 I1?4=n1/n4=--Z5Z4?/（Z1? Z5）= -1 代入上式

?i16=n1/n6= -41/29 ?说明n6 与n1 反向。 I67=n6/n7=Z 7/Z6 =58/2=29 ? ?

?i17 =?i16?i67 =41/29?29=41 3．由左手定则，轮7转向为顺时针。

习题8 图11-8所示的轮系中，已知各轮齿数z1＝32，z2＝34，z2?＝36，z3＝64，z4＝32，z5＝17，z6＝24。

１）若轴Ａ按图示方向以1250r/min的转速回转，轴B按图示方向以600r/min的转速回转，

求轴C的转速大小及方向。

２）若使轴B按图示相反方向回转（其它条件不变），求轴C的转速大小及方向。

题图11-8

习题8 答案：１）分析可知：４，５，６构成定轴轮系；１，２，２’，３，4（Ｈ）构成差动轮系．

i46＝n4/n6＝(-1)z6/z4

n4＝z63n6/z4＝33600/4＝450r/min=nH，方向向下 i13＝(n1－nH)/(n3－nH)＝－z23z3/z13z2’ =-17/9

H

2

n3＝(52nH－18n1)/34≈26．5(r/min)，方向向下 2)B的方向改变，则n4的转向与n1相反．

H

∴i13＝[n1－(－nH)]/[n3－(－nH)]＝－z23 z3/z13z2’ =-17/9

n3≈－1350(r/min)＝nc，方向向上

习题9图11-9所示的自行车里程表机构中，Ｃ为车轮轴，Ｐ为里程表指针．已知各轮齿数为：z1＝17，z3＝23，z4＝19，z4?＝20，z5＝24．设轮胎受压变形后车轮的有效直径为0.7米，当自行车行驶１千米时，表上的指针刚好回转一周．试求齿轮２的齿数。

题图 11-9

习题9答案：自行车行驶１km时，轮胎转速为nc． 则nc＝1000／0．7π=n1 ，且已知n5＝１，

此轮系为复合轮系，１，２构成定轴轮系；３，４－４’，５，２（Ｈ）构成行星轮系．

i12＝n1／n2＝－z2／z1=－z2／17

i352＝(n3-n2)／(n5-n2)＝（－１）0 z43z5／z33z4’ ，n3＝０

=19324/（23320） n5／n2＝－1/114

联立，求出z2≈68． 习题10计算题

zzz2=20，3=60，4=16，5=64，齿轮1的转速为已知各齿轮的齿数为：z1=15，z2=25，z?n1=600r/min，其方向如图所示，求齿轮5的转速n5及其转向。

习题9答案： 解:

i13?2'HHn1?nHn3?nH24??z2z3z1z?2??60?2520?15??5

n3?0

513又已知n1?600r/min nH?100r/min

nH?n4

i45?n4n5?z5z4?6416?4

n5?

n44

?25(r/min)

方向如图所示。

第6章 带传动和链传动

习题1选择题

1平带、V带传动主要依靠____________传递运动和动力。

（1）带的紧边拉力 （2）带和带轮接触面间的摩擦力（3）带的预紧力 2 在一般传递动力的机械中，主要采用___________传动。

（1）平带 （2）同步带 （3）V带 （4）多楔带 3 带传动中，在预紧力相同的条件下，V带比平带能传递较大的功率，是因为V带_________。

（1）强度高 （2）尺寸小 （3）有楔形增压作用 （4）没有接头 4 V带传动中，带截面楔角为40°，带轮的轮槽角应____ 40° （1）大于 （2）等于 （3）小于

5 带传动中，v1为主动轮圆周速度、V2为从动轮圆周速度、V为带速，这些速度之间存在的关系是____________。

（1）v1=v2=v （2）V1>V>V2 (3)V1V2 6 带传动正常工作时不能保证准确的传动比是因为_________。 （1）带的材料不符合虎克定律 （2）带容易变形和磨损 （3）带在轮上打滑 （4）带的弹性滑动

7 带传动工作时产生弹性滑动是因为_________。 （1）带的预紧力不够 （2）带的紧边和松动拉力不等 （3）带绕过带轮时有离心力 （4）带和带轮间摩擦力不够

8 带传动打滑总是_____________。

（1）在小轮上先开始 （2）在大轮上先开始 （3）在两轮上同时开始 9 带传动中，带每转一周，拉应力是_________ 。 （1）有规律变化 （2）不变的 （3）无规律变化的

10 带传动中，若小带轮为主动轮， 则带的最大应力发生在带__________处。

（1）进入主动轮 （2）进入从动轮 （3）退出主动轮 （4）退出从动轮 11 V带传动设计中，限制小带轮的最小直径主要是为了_____。 （1）使结构紧凑 （2）限制弯曲应力 （3）保证带和带轮接触面间有足够摩擦力 （4）限制小带轮上的包角

12 用_____提高带传动功率是不合适的。

（1）适当增大预紧力F0 (2)增大轴间距a （3）增加带轮表面粗糙度 （4）增大小带轮基准直径dd

13 带传动采用张紧装置的目的是__________。

（1）减轻带的弹性滑动 （2）提高带的寿命 （3）改变带的运动方向 （4）调节带的预紧力

14 链传动设计中，一般链轮最多齿数限制为Zmax＝120，是为了__________。 （1）减小链传动的不均匀性 （2）限制传动比

（3）减少链节磨损后链从链轮上脱落下来的可能性 （4）保证链轮轮齿的强度 15 链传动中，限制链轮最少齿数的目的之一是为了________。

（1）减少传动的运动不均匀性和动载荷 （2）防止链节磨损后脱落

（3）使小链轮轮齿受力均匀 （4）防止润滑不良时轮齿加速磨损 16 设计链传动时，链节数最好取_____________。

（1）偶数 （2）奇数 （3）质数 （4）链轮齿数的整数倍 17 多排链排数一般不超过3或4排，主要是为了________。

（1） 不使安装困难 （2）使各排受力均匀 （3）不使轴向过宽 （4）减轻链的重量 18链传动设计中，当载荷大、中心距小，传动比大时，宜选用____。

（1）大节距单排链 （2）小节距多排链 （3）小节距单排链 （4）大节距多排链 19在滚子链传动的设计中，为了减小附加动载荷，高速传动时应选（ ）；速度低、中心距大时，应选（ ）。 （1）大节距多排链；（2）小节距多排链；（3）大节距单排链； （4）小节距单排链。 20在滚子链传动的设计中，为了减小附加动载荷，应（）。 （1）增大链节距和链轮齿数； （2）增大链节距并减小链轮齿数； （3）减小链节距和链轮齿数； （4）减小链节距并增加链轮齿数。

21带和轮槽的安装情况，图中正确的是（A）。

ABCD

23带传动设计中，在传动比i不能改变的情况下，增加包角α的途径为（ 2 ） （1）增大中心距a，加大小带轮直径d1 （2）增大中心距a （3）加大小带轮直径d1

习题1答案：

1平带、V带传动主要依靠（2）传递运动和动力。

（1）带的紧边拉力 （2）带和带轮接触面间的摩擦力 （3）带的预紧力 2 在一般传递动力的机械中，主要采用（3）传动。

（1）平带 （2）同步带 （3）V带 （4）多楔带

3 带传动中，在预紧力相同的条件下，V带比平带能传递较大的功率，是因为V带（3）。

（1）强度高 （2）尺寸小 （3）有楔形增压作用 （4）没有接头 4 V带传动中，带截面楔角为40°，带轮的轮槽角应（3）40° （1）大于 （2）等于 （3）小于

5 带传动中，v1为主动轮圆周速度、V2为从动轮圆周速度、V为带速，这些速度之间存在的关系是（2）。

（1）v1=v2=v （2）V1>V>V2 (3)V1V2 6 带传动正常工作时不能保证准确的传动比是因为（4）。 （1）带的材料不符合虎克定律 （2）带容易变形和磨损 （3）带在轮上打滑 （4）带的弹性滑动 7 带传动工作时产生弹性滑动是因为（2）。

（1）带的预紧力不够 （2）带的紧边和松动拉力不等 （3）带绕过带轮时有离心力 （4）带和带轮间摩擦力不够 8 带传动打滑总是（1）。

（1）在小轮上先开始 （2）在大轮上先开始 （3）在两轮上同时开始 9 带传动中，带每转一周，拉应力是（1） 。

（1）有规律变化 （2）不变的 （3）无规律变化的

10 带传动中，若小带轮为主动轮， 则带的最大应力发生在带（1）处。

（1）进入主动轮 （2）进入从动轮 （3）退出主动轮 （4）退出从动轮 11 V带传动设计中，限制小带轮的最小直径主要是为了（2）。 （1）使结构紧凑 （2）限制弯曲应力 （3）保证带和带轮接触面间有足够摩擦力 （4）限制小带轮上的包角

12 用（3）提高带传动功率是不合适的。

（1）适当增大预紧力F0 (2)增大轴间距a （3）增加带轮表面粗糙度 （4）增大小带轮基准直径dd

13 带传动采用张紧装置的目的是（4）。

（1）减轻带的弹性滑动 （2）提高带的寿命 （3）改变带的运动方向（4）调节带的预紧力 14 链传动设计中，一般链轮最多齿数限制为Zmax＝120，是为了（3）。 （1）减小链传动的不均匀性 （2）限制传动比

（3）减少链节磨损后链从链轮上脱落下来的可能性 （4）保证链轮轮齿的强度 15 链传动中，限制链轮最少齿数的目的之一是为了（1）。

（1）减少传动的运动不均匀性和动载荷 （2）防止链节磨损后脱落

（3）使小链轮轮齿受力均匀 （4）防止润滑不良时轮齿加速磨损 16 设计链传动时，链节数最好取（1）。

（1）偶数 （2）奇数 （3）质数 （4）链轮齿数的整数倍 17 多排链排数一般不超过3或4排，主要是为了（2）。

（1） 不使安装困难 （2）使各排受力均匀 （3）不使轴向过宽 （4）减轻链的重量 18链传动设计中，当载荷大、中心距小，传动比大时，宜选用（2）。

（1）大节距单排链 （2）小节距多排链 （3）小节距单排链 （4）大节距多排链 19在滚子链传动的设计中，为了减小附加动载荷，高速传动时应选（ ２ ）；速度低、中心距大时，应选（ ３ ）。 （1）大节距多排链；（2）小节距多排链；（3）大节距单排链； （4）小节距单排链。 20在滚子链传动的设计中，为了减小附加动载荷，应（ 4 ）。 （1）增大链节距和链轮齿数； （2）增大链节距并减小链轮齿数； （3）减小链节距和链轮齿数； （4）减小链节距并增加链轮齿数。

21带和轮槽的安装情况，图中正确的是（）。

ABCD

22带传动设计中，在传动比i不能改变的情况下，增加包角α的途径为（ ） （1）增大中心距a，加大小带轮直径d1 （2）增大中心距a （3）加大小带轮直径d1 习题2判断题

1链传动是啮合传动，工作中不需要张紧装置。 （ ） 2之所以把滚子链的链板设计成8字形，主要是为了美观。 （ ） 3滚子链传动在任何情况下都不可能得到恒定的传动比。 （ ） 4 V带传动设计中，限制小带轮的最小直径，主要是为了避免小带轮的包角过小。（ ） 5正是由于过载时产生“弹性滑动”，故带传动对传动系统具有保护作用。 （ ） 6由于链传动不需要张紧力，故作用在轴上的载荷较小。 （ ）

7由于V带与带轮轮槽两侧面接触，可以产生较大的正压力和摩擦力，所以V带比平带能

传递更大的功率。 （ ） 8齿轮传动可以实现恒定传动比传动，而链传动则不能实现。 （ ） 9齿轮传动可以实现两交错轴之间的传动，带传动也能实现。 （ ）

习题2答案：

1链传动是啮合传动，工作中不需要张紧装置。 （3）

2之所以把滚子链的链板设计成8字形，主要是为了美观。 （ 3 ） 3滚子链传动在任何情况下都不可能得到恒定的传动比。 （ 3 ） 4 V带传动设计中，限制小带轮的最小直径，主要是为了避免小带轮的包角过小。（ 3 ） 5正是由于过载时产生“弹性滑动”，故带传动对传动系统具有保护作用。 （ 3 ） 6由于链传动不需要张紧力，故作用在轴上的载荷较小。 （ √ ） 7由于V带与带轮轮槽两侧面接触，可以产生较大的正压力和摩擦力，所以V带比平带能传递更大的功率。 （ √ ） 8齿轮传动可以实现恒定传动比传动，而链传动则不能实现。 （√） 9齿轮传动可以实现两交错轴之间的传动，带传动也能实现。 （√）

习题3填空题

1滚子链的排数越多，其承载能力越大，但各排链（ ）现象就越严重；链轮齿数越多，当链节磨损以后，就越容易出现（ ）现象。 2从结构上看，带轮由（ ）、轮辐和（ ）三部分组成。 3带传动的失效形式是 （ ） 和 （ ） 。

4影响带传动承载能力的主要因素有 （ ） 、 （ ） 、当量摩擦系数f’及带速v。 5链传动水平布置时，最好（）边在上，（ ）在下。 6普通V带轮的轮槽角通常比V带的楔角（），这主要是因为（）。 习题3答案：

1滚子链的排数越多，其承载能力越大，但各排链（受载不均 ）现象就越严重；链轮齿数越多，当链节磨损以后，就越容易出现（脱链 ）现象。 2从结构上看，带轮由（ 轮毂 ）、轮辐和（ 轮缘 ）三部分组成。 3带传动的失效形式是 （传动的打滑） 和 （带的疲劳破坏 ） 。 4影响带传动承载能力的主要因素有 （初拉力F0） 、（包角α）、当量摩擦系数f’及带速v。 5链传动水平布置时，最好（ 紧边 ）边在上，（ 松边 ）在下。 6普通V带轮的轮槽角通常比V带的楔角（小 ），这主要是因为（V带绕在带轮上时，其楔角将会变小 ）。

习题4简述带传动中产生弹性滑动和打滑的原因，并说明两者有何区别。

习题4答案：产生弹性滑动的原因是带具有弹性以及带的紧、松两边具有拉力差；而产生打滑的原因是过载。弹性滑动不可避免，是带传动工作中的一种必然现象；而打滑是带传动的一种失效形式，是可以避免的。

习题5解释带传动计算中，为何要校核下列两项：

15m/s?V?25m/s（带速） 2限制小带轮的最小基准直径。 习题5答案：（1）带速过大，引起的离心拉应力增大，易造成带的疲劳破坏。带速过小，相同功率的条件下，所需的圆周力增大，容易打滑。

（2）小带轮基准直径过小，引起弯曲应力增大，从而加速疲劳破坏。 习题6设计计算题

一带式输送机采用3根B型普通V带传动。已知主动轮转速n1 = 980 r/min，主动轮基准直径dd1 =160 mm ，从动轮基准直径dd2 = 355 mm，中心距a = 720 mm，带的基准长度Ld = 2240 mm，单班制工作，冲击载荷较小，试求该传动所能传递的最大功率。 习题6答案： 解

计 算 与 说 明 1．确定单根V带的基本额定功率 由表6-5 P1=2.72kW 2．确定额定功率增量 由表6-6 ΔP1= 0.3 kW 3．确定修正系数 ?1dd2?dd1主 要 结 果 计算小带轮包角 =180°－57.3°3a ?1=180°－57.3°3包角修正系数 由表6-7 带长修正系数 由表6-2 355?160720 =165° = 0.96 KαKL=1.00 4．计算所能传递的最大功率 工况系数 由表6-4 K? KA=1.1 KL Pd=8.7 kW Pmax=7.91 kW 设计功率 Pd = z（P1+ΔP1）=〔33（2.72+0.3）30.9631.00〕kW 8.7KA 所能传递的最大名义功率 Pmax==1.1kW Pd 习题7：设计鼓风机用普通V带传动。已知电动机功率P = 7.5 kW，小带轮转速n1 =1460 r/min，鼓风机转速n2=700 r/min，每日工作16h，要求传动中心距≤800 mm 。 习题7答案： 解 计 算 与 说 明 1．确定V带截型 工况系数 由表6-4 设计功率 Pd= KAP=1.137.5kW V带截型 由图6-13 2．确定V带直径 小带轮基准直径 由图6-13及表6-3取 验算带速 υ=πdd1n160?1000n1主 要 结 果 KA=1.1 Pd=8.25 kW A型 dd1=125mm m/s mm=260 mm，由表6-3取 =π?125?146060?1000υ=9.56 m/s，在允许范围内 dd2=250 mm i=2 大带轮基准直径 dd2= dd1dd2n2=1253 1460700 传动比 i=3．确定中心距及V带基准长度 dd1=250125 a0=500mm （dd2－dd1）2 初定中心距 由0.7（dd1+ dd2）≤a0≤2（dd1+ dd2）知 263mm≤a0≤750mm，取 初定V带基准长度 Ld0=2 a0+π2（dd1+ dd2）+14a0π(125?250)(250?125)2 〕mm Ld=1600mm =〔23500+=1597mm V带基准长度 由表6-2取 传动中心距 a≈a0+ 小带轮包角 ?1Ld?Ld022+4?500=?500?1600?15972?mm a=502 mm ?1=180°－57.3°3=180°－57.3°3dd2?dd1a 250?125502=165° 4．确定V带根数 单根V带的基本额定功率 由表6-5 额定功率增量 由表6-6 包角修正系数 由表6-7 带长修正系数 由表6-2 Pd P1=1.93kW ΔP1=0.17 kW K?=0.96 KL=0.99 8.25(1.93?0.17)?0.96?0.99 V带根数 z =5．计算作用在轴上的载荷 (P1??P1)KαKL==4.13 ， 取 z =5 q= 0.1kg/m V带单位长度质量 由表6-1 q= 0.1kg/m Pd 初拉力 F0=500zυ =〔5003?2.5K??1??mυ2 0.1?9.562 〕N F0=148 N 8.255?9.56.5??02.96?1???1 作用在轴上的载荷 FQ =2F0zsin3． 带轮结构设计（略） 2=23148353sin1652?N FQ =1467 N 习题8：设计用于螺旋输送机的滚子链传动。已知电动机功率P=4kW，转速n1=720r/min，n2=240r/min，载荷平稳，单班制工作，水平布置，要求中心距可以调节。 习题8答案： 解 计 算 与 说 明 1．选择链轮齿数 小链轮齿数 设链速υ=3～8m/s，由表6-12，取 n1主 要 结 果 z1=21 i =3 z2=63 2 传动比 i=n2=720240 大链轮齿数 z2=iz1=3321=63 2．确定链节距和中心距 初定中心距 a0=40p z1?z2a0p 计算链节数 Lp= =2+2p+pa0?z2?z12πp? 221?63240p+2363?21??40p2π+=123.12，取 Lp=124 计算额定功率 工况系数 由表6-13 KA=1.0

小链轮齿数系数 由表6-14 K=??z11.08z1921=?19?1.08（估计为链板疲劳破坏） 0.26Kz=1.11 KL=1.06 KP=1 P0≥3.40 kW p=12.70mm a =514mm 链长系数 由表6-14 K=??LP0.26L100124=?100? 多排链系数 由表6-15（单排链） KAP额定功率 P0≥KzKLKP=1.11?1.06?1kW 1?4 链节距 根据P0及n1由图6-30选08A滚子链，与估计相符 p 实际中心距 a =4?〔〔LP?z1?z22???LP?z1?z22???28z2?z12π?2〕 ??2 =12.746363?124?21????124?21??222?8?63?21??2π?〕mm 3．验算链速 υ=z1n1p60?1000=21?720?12.760?1000m/s υ=3.20m/s 4．计算作用在轴上的载荷 1000P 工作拉力 F1=υ=1000?43.2N F1=1250N FQ=1500N 滴油润滑 轴上载荷 FQ=1.2 F1=1.231250N 5．确定润滑方式 由图6-31 6．链轮结构设计（略） 习题9：一电动机驱动的滚子链传动，已知链轮齿数z1 =15，z2 = 49，采用单排12A滚子链，中心距a=650mm，布置倾角?＝30°，传递功率P＝2.2kW，主动轮转速n1=960r/min，工作时有中等冲击，油浴润滑，试验算该链传动的工作能力。 习题9答案： 解 计 算 与 说 明 1．计算链节数 链节距 由表6-8得 z1?z2主 要 结 果 p=19.05mm 2a0p 计算链节数 Lp==2．确定各系数 2+2p+a0?z2?z12π? 215?492+2365019.0519.05+650??492?π15?=101.1，取 Lp=102 工况系数 由表6-13 小链轮齿数系数 由表6-14 Kz=KA=1.3 Kz=0.77 KL=1.01 KP=1 油浴润滑符合推??=??z11.081915191.08（链板疲劳） 0.26??=?? 链长系数 由表6-14 K=LP0.26L100102100（链板疲劳） 1 多排链系数 由表6-15（单排链） 3．确定额定功率 计算链速 υ＝60?1000＝pz1n119.05?15?96060?1000＝4.572m/s，根据υ和p查图6-31 额定功率 根据n1和υ查图6-30，知12A滚子链的额定功率 4．验算承载能力 KzKLKpP0＝0.7731.0131315.5 kW＝12.05kW KAP=1.332.2 kW =2.86kW 由于KzKLKpP0＞KAP，所以 荐的润滑方式 P0≈15.5 kW 该传动的承载能力足够 第7章 轴

习题1：选择与填空题

1 某45钢轴的刚度不足，可采取____________措施来提高其刚度。

(1)改用40Cr钢 (2)淬火处理 (3)增大轴径 (4)增大圆角半径

2 按弯扭合成强度条件计算轴的应力时，公式中折合系数α是考虑__________。 (1)材料抗弯与抗扭的性能不同 (2)弯曲应力和扭转切应力的循环性质不同

(3)强度理论的要求 3下列材料中，______不适合选作轴的材料。

（1）45钢； （2）HT200； （3）Q235； （4）40Cr。 4一级减速器中的两个齿轮轴都是______。 （1）转轴 （2）心轴 （3）传动轴

5直轴按其所受载荷的不同，可分为 轴、 轴、 轴； 其中， 轴既受转矩又受弯矩作用。

6轴上的齿轮主要靠 进行周向定位和固定，而常用 进行轴向定位和固

定。

7为保证零件固定可靠，与轮毂相配合的轴段长度应比轮毂宽度 ;为便于加工，同一个轴上的键槽应 。

习题1答案：

1 某45钢轴的刚度不足，可采取（3 ）措施来提高其刚度。

(1)改用40Cr钢 (2)淬火处理 (3)增大轴径 (4)增大圆角半径 2 按弯扭合成强度条件计算轴的应力时，公式中折合系数α是考虑（2）。

(1)材料抗弯与抗扭的性能不同 (2)弯曲应力和扭转切应力的循环性质不同

(3)强度理论的要求 3下列材料中，（2）不适合选作轴的材料。 （1）45钢； （2）HT200； （3）Q235； （4）40Cr。 ４一级减速器中的两个齿轮轴都是（1） （1）转轴 （2）心轴 （3）传动轴

5直轴按其所受载荷的不同，可分为转轴、心轴、传动轴； 其中，转轴既受转矩又受弯矩作用。

6轴上的齿轮主要靠键进行周向定位和固定，而常用轴肩和套筒等进行轴向定位和固定。 7为保证零件固定可靠，与轮毂相配合的轴段长度应比轮毂宽度 略短 ;为便于加工，

同一个轴上的键槽应 在同一加工直线上。

习题2：判断题

1固定心轴和转动心轴都只受弯矩作用，设计中，前者需计算弯曲静强度，而后者需计算弯曲疲劳强度。（ ）

2之所以将轴设计成阶梯形，主要是为了加工方便。 （ ） 习题2答案：

1固定心轴和转动心轴都只受弯矩作用，设计中，前者需计算弯曲静强度，而后者需计算弯曲疲劳强度。 （√）

2之所以将轴设计成阶梯形，主要是为了加工方便。 （ 3 ）

习题3：简述用当量弯矩法校核转轴强度的计算过程。 习题3答案：

答：１）首先对轴进行受力分析，画出空间受力图；

２）将轴上的力分解到水平面和垂直面内，并计算两个面内的支反力； ３）画出两个面内的弯矩图；

４）计算合成弯矩，并画出合成弯矩图； ５）画出转矩图；

６）计算当量弯矩，并画出当量弯矩图；

７）确定轴的危险截面，并校核计算危险截面的强度。 习题4：分析轴系中的错误。

习题4答案

答：1 轴中间的传动件无法拆装。

2 轴中间的传动件的倒角太大。

3左边滚动轴承内圈处轴肩太高。

第8章 滚动轴承

习题1、选择题

1 宽径比B/d是设计滑动轴承时首先要确定的重要参数之一，通常取B/d=___________。

(1)1～10 (2)0.1～1 (3)0.3～1.5 (4)3～5 2 轴承合金通常用于做滑动轴承的__________。

(1)轴套 (2)轴承衬 (3)含油轴瓦 (4)轴承座 3 ______________不是静压滑动轴承的特点。

(1)起动力矩小 (2)对轴承材料要求高 (3)供油系统复杂 (4)高、低速运转性能均好

4若一滚动轴承的基本额定寿命为537000转，则该轴承所受的当量动载荷__________基本

额定动载荷。

(1)大于 (2)等于 (3)小于 5在保证轴承工作能力的条件下，调心轴承内、外圈轴线间可倾斜的最大角度为__________，

(1)3′～4′ (2)8′～16′ (3)1°～2° (4)2°～3° 6各类滚动轴承的润滑方式，通常可根据轴承的__________来选择。

(1)转速n (2)当量动载荷P (3)轴颈圆周速度v (4)内径与转速的乘积dn 7代号为（ ）的轴承，能很好的承受径向载荷和轴向载荷的综合作用。 （1）30210； （2）6210； （3）N1010； （4）22210。 8对于径向滑动轴承，（ ）轴承具有结构简单，成本低廉的特点；（ ）轴承必须成对使用。 （1）整体式； （2）剖分式； （3）调心式； （4）调隙式。

9保持其它条件不变，在合理的范围内增大液体动力润滑径向滑动轴承的宽径比B／d，则轴承的承载能力将（ 1 ）；润滑油的温升将（ 1 ）。 （1）增大；（2）减小；（3）不变；（4）可能增大也可能减小。 10下列滚动轴承中，（ ）属于可分离轴承；（ ）能同时承受径向力和较大的轴向力 （1）深沟球轴承； （2）角接触球轴承； （3）圆柱滚子轴承； （4）调心球轴承。 习题1答案

1 宽径比B/d是设计滑动轴承时首先要确定的重要参数之一，通常取B/d= (3) 。

(1)1～10 (2)0.1～1 (3)0.3～1.5 (4)3～5 2 轴承合金通常用于做滑动轴承的(2) 。

(1)轴套 (2)轴承衬 (3)含油轴瓦 (4)轴承座 3 (2) 不是静压滑动轴承的特点。

(1)起动力矩小 (2)对轴承材料要求高 (3)供油系统复杂 (4)高、低速运转性能均好

4若一滚动轴承的基本额定寿命为537000转，则该轴承所受的当量动载荷(3) 基本额定动载荷。

(1)大于 (2)等于 (3)小于

5在保证轴承工作能力的条件下，调心轴承内、外圈轴线间可倾斜的最大角度为(4) ，

(1)3′～4′ (2)8′～16′ (3)1°～2° (4)2°～3° 6各类滚动轴承的润滑方式，通常可根据轴承的 (4) 来选择。

(1)转速n (2)当量动载荷P (3)轴颈圆周速度v (4)内径与转速的乘积dn 7代号为（ １ ）的轴承，能很好的承受径向载荷和轴向载荷的综合作用。 （1）30210； （2）6210； （3）N1010； （4）22210。 8对于径向滑动轴承，（ 1）轴承具有结构简单，成本低廉的特点；（3 ）轴承必须成对使用。 （1）整体式； （2）剖分式； （3）调心式； （4）调隙式。

9保持其它条件不变，在合理的范围内增大液体动力润滑径向滑动轴承的宽径比B／d，则轴承的承载能力将（ 1 ）；润滑油的温升将（ 1 ）。 （1）增大；（2）减小；（3）不变；（4）可能增大也可能减小。 10下列滚动轴承中，（ 3 ）属于可分离轴承；（ 2 ）能同时承受径向力和较大的轴向力

（1）深沟球轴承； （2）角接触球轴承； （3）圆柱滚子轴承； （4）调心球轴承。 习题2填空题

1 在不完全液体润滑滑动轴承设计中，限制p值的主要目的是___________________； 限制pv值的主要目的是___________________ 。

2若滚动轴承采用脂润滑，则其装脂量一般为轴承内部空间容积的__________。 3从下列型号滚动轴承中作出正确的选择：6306、51316、N316/P6、30306、6306/P5、30206， (1)公差等级最高的轴承是________________；

(2)承受轴向径向联合载荷的能力最高的轴承是__________。 4径向滑动轴承的条件性计算主要是限制压强、（ ）和（ ）不超过许用值。 5某滚动轴承的代号为7010AC，其类型为（ ）轴承，其内径为（ ）mm，其公差等级为（ ）级。

6某轴承代号为6215，该轴承类型为深沟球轴承，内径 （ ） mm。 7滚动轴承的内圈与轴的配合采用基（ ）制。 习题2答案

1 在不完全液体润滑滑动轴承设计中，限制p值的主要目的是为了防止轴承产生过度磨损； 限制pv值的主要目的是为了防止轴承工作时产生过高的热量而导致摩擦面的胶合。 2若滚动轴承采用脂润滑，则其装脂量一般为轴承内部空间容积的1/3~1/2。 3从下列型号滚动轴承中作出正确的选择：6306、51316、N316/P6、30306、6306/P5、30206， (1)公差等级最高的轴承是6306/P5 ；

(2)承受轴向径向联合载荷的能力最高的轴承是30306 。 4径向滑动轴承的条件性计算主要是限制压强、（ 速度 ）和（ pv值 ）不超过许用值。 5某滚动轴承的代号为7010AC，其类型为（ 角接触球 ）轴承，其内径为（ 50 ）mm，其公差等级为（ ／P0 ）级。

6某轴承代号为6215，该轴承类型为深沟球轴承，内径 （ 75 ） mm。 7滚动轴承的内圈与轴的配合采用基（ 孔 ）制。 习题3判断题

1限制滚动轴承的工作转速不超过极限转速，目的是为了防止粘着磨损。（ ） 2对于混合摩擦滑动轴承，应使油槽尽量延伸到承载区内，以便向承载区充分供油。（ ） 3滚动轴承的基本额定寿命的失效概率为10％。 （ ） 4对液体动力润滑径向滑动轴承，不应把油槽开在承载区内。 （ ） 5将剖分式径向滑动轴承设计成水平剖分，还是设计成倾斜剖分，主要取决于轴承所受径向载荷的方向。（ ）

6滚动轴承寿命计算的目的是为了防止在预期的使用期限内发生点蚀失效。 （ ） 7滚动轴承的外圈与轴承座孔的配合采用基轴制。（ ）

8滚动轴承的基本额定寿命是指一批相同的轴承的寿命的平均值。（ ） 9轴承润滑的目的只是为了减轻摩擦、磨损，对轴承不起冷却作用。（ ）

习题3答案

1限制滚动轴承的工作转速不超过极限转速，目的是为了防止粘着磨损。（√） 2对于混合摩擦滑动轴承，应使油槽尽量延伸到承载区内，以便向承载区充分供油。（√） 3滚动轴承的基本额定寿命的失效概率为10％。 （ √ ） 4对液体动力润滑径向滑动轴承，不应把油槽开在承载区内。 （ √ ） 5将剖分式径向滑动轴承设计成水平剖分，还是设计成倾斜剖分，主要取决于轴承所受径向载荷的方向。（ √ ）

6滚动轴承寿命计算的目的是为了防止在预期的使用期限内发生点蚀失效。 （ √ ） 7滚动轴承的外圈与轴承座孔的配合采用基轴制。（∨）

8滚动轴承的基本额定寿命是指一批相同的轴承的寿命的平均值。（ × ） 9轴承润滑的目的只是为了减轻摩擦、磨损，对轴承不起冷却作用。（ × ）

习题4

径向滑动轴承中，实现液体润滑的方法有哪两种？它们的工作原理有何不同？ 习题4答案：

一是液体动压润滑。靠两摩擦表面的相对运动建立动压油膜，实现液体润滑；

二是液体静压润滑。靠油泵及润滑管路以一定的压力将润滑油打入两摩擦表面之间，建立压力油膜，实现液体润滑。 习题5

在滑动轴承的条件性计算中，为什么要限制pv值？ 习题5答案：

答：因为pv值越大，则工作中摩擦产生的热量就越多，温升高，导致润滑油油性变差，边界膜破坏，导致润滑失效，进而可能产生胶合失效。为此，需限制滑动轴承的pv值

习题6：

对于滚动轴承的轴系固定方式，请解释什么叫“两端固定支承”？ 习题6答案：

答：两端固定支承即为轴上的两个轴承中，一个轴承的固定限制轴向一个方向的串动，另一个轴承的固定限制轴向另一个方向的串动，两个轴承的固定共同限制轴的双向串动。 习题7：

简述形成稳定动压油膜的条件？ 习题7答案：

答：1）两摩擦表面之间必须能够形成收敛的楔形间隙；

2）两摩擦表面之间必须有充足的、具有一定粘度的润滑油； 3）两摩擦表面之间必须有足够的相对运动速度。 习题8：

解释名词； 滚动轴承的寿命； 滚动轴承的基本额定动载荷。 习题8答案：

答：1）滚动轴承的寿命即滚动轴承中内、外圈滚道以及滚动体，任一元件出现疲劳点蚀之前，两套圈之间的相对运转总转数。也可用恒定转速下的运转小时数表示； 2）基本额定动载荷即基本额定寿命为106转时，轴承所能承受的最大载荷。 习题9： 滚动轴承常见的失效形式有哪些?公式L=(C/P)ε是针对哪种失效形式建立起来的? 习题9答案：

答：失效形式有：

1、疲劳点蚀 脉动循环应力作用下，内外圈，滚动体，表层金属脱落，形成点蚀 2、塑性变形 转速低的轴承的失效主要是短时过载和冲击载荷，使内外圈滚动体的局部应力超过材料的屈服点产生塑性变形，形成凹坑。 公式L=(C/P)ε是针对疲劳点蚀建立起来的。

习题10：滚动轴承支承的轴系，其轴向固定的典型结构形式有两类：(1)两支点各单向固定；(2)一支点双向固定，另一支点游动；试问这两种类型各适用于什么场合? 习题10答案：

答：两支点各单向固定适用于工作温度变化不大和较短的轴，一支点双向固定，另一支点游动适用于工作温度变化较大的长轴。

习题11：某轴用两个同型号的圆锥滚子轴承支承，其上装有一圆锥齿轮。已知该齿轮所受

F轴向力Fx＝460N，两轴承的径向力为：R1＝1100N，FR2＝1400N。试判断哪个轴承的寿命短？

FRF 注：＊内部轴向力S＝2Y，e＝0.36。

FxFR1FAFR2

FAF＊当R≤e时，X＝1，Y＝0；当FR＞e时，X＝0.4，Y＝1.7。

习题11答案：

解：（1）

Fs1?FR12Y?11002?1.7?323.5（N）， Fs2?FR22Y?14002?1.7?411.8（N） （2）Fs2?Fx?411.8?460?871.8（N）＞Fs1?323.5（N） 故 FA1?Fs2?Fx?871.8（N）

Fs1?Fx?323.5?460??136.5（N）＜Fs2?411.8（N）

故 FA2?Fs2?411.8（N） FA1 （3）FR1

?871.81100?0.79＞e，故 X1?0.4, Y1?1.7

（N）

FP1?fp(X1FR1?Y1FA1)?fP(0.4?1100?1.7?871.8)?1922.06fPFA2FR2?411.81400?0.29＜e，故 X2?1，Y2?0。

（N）

FP2?fp(X2FR2?Y2FA2)?fP(1?1400?0?411.8)?1400fP因FP1＞FP2，故轴承1的寿命短。

习题12：图示为一蜗杆轴用两个角接触球轴承支承。已知蜗杆所受轴向力Fx＝580N，两轴承的径向力为：量动载荷。

FR1＝935N，FR2＝1910N，载荷性质系数fP＝1.1。试计算两个轴承的当

FS 注：＊内部轴向力＝eFR， e＝0.36。

1Fx2FR1FAFR2FA ＊当

FR≤e时，X＝1，Y＝0；当FR＞e时，X＝0.41，Y＝0.87。

习题12答案：

解：（1）Fs1?0.36FR1?0.36?935(N)?336.6(N)

Fs2?0.36FR2?0.36?1910(N)?687.6(N)

（2）Fs2?Fx?687.6?580?1267.6(N)＞Fs1?336.6(N)

.6(N) 故 FA1?Fs2?Fx?1267Fs1?Fx?336.6?580??243.4(N)＜Fs2?687.6(N)

故 FA2?Fs2?687.6(N)

FA1 （3）FR1FP1?fP?1267.6935?1.36＞e，故 X1?0.41，Y1?0.87

(X1FR1?Y1FA1)?1.1?(0.41?935?0.87?1267.6)?1634.78（N）

FA2FR2?687.61910?10.36?e，故 X2?1，Y2?0

FP2?fP(X2FR2?Y2FA2)?1.1?(1?1910?0?687.6)?2101（N）

习题13：如图所示为某轴用两个圆锥滚子轴承支承。轴上两个齿轮所受轴向力分别为400N和1300N，方向如图所示，根据外载荷情况计算出两轴承的径向力分别为：FR1＝3000N，FR2＝2600N，取载荷性质系数fP＝1。试计算两轴承的当量动载荷FP1和FP2。 注：＊内部轴向力

FS＝FR／2Y， e＝0.29。

1400N1300N2FR1FAFR2

FA ＊当

FR≤e时，X＝1，Y＝0；当FR＞e时，X＝0.4，Y＝2.1。

习题13答案： 解：（1）

Fs1?FR12Y?30002?2.1??714.3（N）， （N）

Fs2?FR22Y26002?2.1?619 （2）Fx?1300?400?900(N)

Fs2?Fx?619?900?1519（N）＞Fs1?714.3（N）

故 FA1?Fs2?Fx?1519（N）

Fs1?Fx?714.3?900??185.7（N）＜Fs2?619（N）

故 FA2?Fs2?619（N） FA1 （3）FR1

?15193000?0.51＞e=0.29，故 X1?0.4, Y1?2.1

（N）

FP1?fp(X1FR1?Y1FA1)?1?(0.4?3000?2.1?1519)?4389.9FA2FR2?6192600?0.238＜e=0.29，故 X2?1，Y2?0。

（N）

FP2?fp(X2FR2?Y2FA2)?1?(1?2600?0?619)?2600

第9章 联轴器和离合器

习题1：选择填空（每空1.5分，共15分）

1．在下列各联轴器中，（ ）属于刚性联轴器；（）属于有弹性元件的挠性联轴器。 （1）凸缘联轴器； （2）十字滑块联轴器； （3）齿式联轴器； （4）轮胎式联轴器。

2．在类型上，万向联轴器属于（ ）联轴器，凸缘联轴器属于（ ）联轴器。 3．单万向联轴器的主要缺点是：当两轴不在同一直线上时，（ ）。为了克服此缺点，常使用（ ）联轴器。

4．设计中，应根据被联接轴的转速、（ ）和（ ）选择联轴器的型号。

习题1答案：

1．在下列各联轴器中，（ １ ）属于刚性联轴器；（ ４）属于有弹性元件的挠性联轴器。 （1）凸缘联轴器； （2）十字滑块联轴器； （3）齿式联轴器； （4）轮胎式联轴器。

2．在类型上，万向联轴器属于（ 无弹性元件的挠性 ）联轴器，凸缘联轴器属于（ 刚性 ）联轴器。

3．单万向联轴器的主要缺点是：当两轴不在同一直线上时，（ 即使主动轮匀速转动，从动轮也作变速转动 ）。为了克服此缺点，常使用（ 双万向联轴器 ）联轴器。 4．设计中，应根据被联接轴的转速、（ 转矩 ）和（ 直径 ）选择联轴器的型号。

第十二章 平面连杆机构

习题1：是非题及选择题：

1如果连杆机构的极位夹角为0，则说明该机构无急回特性。（ ） 2 曲柄摇杆机构中，死点位置为从动曲柄与机架共线的位置。( )

3 对心曲柄滑块机构和偏置曲柄滑块机构都具有急回特性。( )

4曲柄摇杆机构的最小传动角出现在曲柄与连杆的两次共线位置之一。（ ） 5平面四杆机构的传动角越小，机构的传力性能越好。( )

6一铰链四杆机构四杆的长度分别为60、80、30、100mm，当以60 mm的杆（最短杆的邻边）为机架时，则该机构为（ ）机构。 A：曲柄摇杆 B：双曲柄 C：双摇杆

习题1答案：

1如果连杆机构的极位夹角为0，则说明该机构无急回特性。（ ∨ ） 2 曲柄摇杆机构中，死点位置为从动曲柄与机架共线的位置。( 3 )

3 对心曲柄滑块机构和偏置曲柄滑块机构都具有急回特性。( 3 ) 4曲柄摇杆机构的最小传动角出现在曲柄与连杆的两次共线位置之一。（ 3 ） 5平面四杆机构的传动角越小，机构的传力性能越好。(3 )

6一铰链四杆机构四杆的长度分别为60、80、30、100mm，当以60 mm的杆（最短杆的邻边）为机架时，则该机构为（ A ）机构。 A：曲柄摇杆 B：双曲柄 C：双摇杆

习题2：绘制题图12－１所示机构的机构运动简图，说明它们各为何种机构．

题 12－１

习题2答案：a) b)

曲柄摇块机构

c)

曲柄滑块机构

曲柄滑块机构 d) 曲柄摇块机构

习题3．已知题图12－２所示铰链四杆机构ＡＢＣＤ中，lBC=50mm，lCD=35mm，lAD=30mm，取ＡＤ为机架．

１）如果该机构能成为曲柄摇杆机构，且ＡＢ是曲柄，求lAB的取值范围； ２）如果该机构能成为双曲柄杆构，求lAB的取值范围； ３）如果该机构能成为双摇杆机构，求lAB的取值范围．

题12-2

习题3答案：1）该机为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，则AB应为最短杆。其中已知BC杆为最长杆50。

∴lAB+lBC≤lAD+lCD

∴lAB≤15

2）该机构欲成为双曲柄机构，同样应满足曲柄存在的条件，且应以最短杆为机架。现AD为机架，则只能最短杆即为AD＝３０，则最长杆可能为BC杆，也可能是AB杆。 １）１）若AB杆为最长杆：lAD+lAB≤lBC+lCD

∴lAB≤55 即５０＜lAB＜５５

２）２） 若ＢＣ杆为最长杆：lAB+lBC≤lAB+lCD

∴lAB≤45 即４５≤lAB＜５０

∴若该机构为双曲柄机构，则ＡＢ杆杆长的取值范围为： 45≤lAB≤50

３）３） 欲使该机构为双摇杆机构，则最短杆与最长杆之和应大于另外二杆之和。现在

的关键是谁是最短、最长杆？

1) 1) 若AB杆最短，则最长杆为BC：

∴lAB+lBC＞lCD+lAD ∴lAB＞15

2）若AD杆最短，BC杆最长：lAD+lAB＞lBC+lCD ∴lAB＜45

AB杆最长：lAD+lAB＞lBC+lCD lAB＞55

lAB＜lAD+lCD+lBC lAB＜115 综上分析：AB杆的取值为：15＜lAB＜45 或者 55＜lAB＜115

习题4．在题图12－３所示的铰链四杆机构中，各杆件长度分别为：lAB＝28mm，lBC

＝52mm，lCD=50mm，lAD=72mm。

１） 若取ＡＤ为机架，求该机构的极位夹角θ和往复行程时间比系数Ｋ，杆ＣＤ的最大摆角和最小传动角γmin；

２） 若取ＡＢ为机架，该机构将演化为何种类型的机构？为什么？这是Ｃ、Ｄ两个转动副是周转副还是摆转副？

题12-3

习题4答案：由于lAB＋lAD≤lBC＋lCD，且以最短杆ＡＢ的邻边为机架。故该铰链四杆机构为曲柄摇杆机构，ＡＢ为曲柄。

１）以曲柄ＡＢ为主动件，作出摇杆ＣＤ的极限位置如图所示。

∴AC1＝lAB＋lBC＝80 AC2＝lBC－lAB＝24 极位夹角θ：

θ＝COS－１∠C2AD－COS－１∠C1AD

＝COS－１[(AC22＋AD2－C2D2)／２AC2＊AD]－COS－１[(AC１2＋AD2－C１D2)／２AC１3AD]

－１222－１222

＝COS［(24+72－50)/2324372］－COS［(８0+72－50)/2380372］

o

≈21

行程速比系数Ｋ＝（１８０＋θ）／（１８０－θ）≈1.27

最小传动角γmin出现在ＡＢ与机架ＡＤ重合位置（分正向重合、反向重合）如下图。 分别求出β1、β２，再求最小传动角。

β1＝COS－１[CD2+BC2－(CD－AB)2] /23CD3BC≈27.5o β２＝COS－１[CD2+BC2－(ＡD＋AB)2] /23CD3BC≈174.7o

００

曲柄处于ＡＢ１位置时，传动角γ１＝β１．

曲柄处于ＡＢ２位置时，传动角γ２＝1800－β2．

现比较的γ１、γ２大小，最小传动角取γ１、γ２中最小者． ∴γmin＝5.3o

求φ：摇杆的最大摆角φ： φ＝∠B1DC1－∠B2DC2

＝COS－１［(Ｂ1D2+C1D2－B1C1２) /23B1D3C1D］－COS－１［(Ｂ2D2+C1D2－B1C12) /23B2D3C2D］

＝COS－１［(442+502－522) /2344350］－COS－１［(1002+502－522) /23100350］ ＝61.3o

２）取ＡＢ为机架，该机构演化为双曲柄机构。因为在曲柄摇杆机构中取最短杆作为机架，其２个连架杆与机架相连的运动副Ａ、Ｂ均为周转副。Ｃ、Ｄ两个转动副为摆转副。

习题5．题图12－４所示六杆机构中，各构件的尺寸为：lAB＝30mm，lBC＝55mm，lAD=50mm，lCD=40mm，lDE＝20mm，lEF＝60mm． 滑块为运动输出构件．试确定：

１）四杆机构ＡＢＣＤ的类型．

２）机构的行程速比系数Ｋ为多少？ ３）滑块Ｆ的行程Ｈ为多少？ ４）求机构的最小传动角γmin

导轨ＤＦ在什么位置时滑块在运动中的压力角最小？

题12-4

习题5答案：１）四杆机构ＡＢＣＤ中，最短杆ＡＢ，最长杆ＢＣ．因为lAB＋lBC≤lCD＋lAD 且以最短杆ＡＢ的邻边为机架．故四杆机构ＡＢＣＤ为曲柄摇杆机构．

２）摇杆ＣＤ处于极限位置时，滑块Ｆ亦分别处于其极限位置． 先求极位夹角θ，再求行程速比系数Ｋ．

极位夹角θ＝∠C2AD－∠C1AD

θ＝COS－１［(C2A2+AD2－C2D２) /23C2A3AD］－COS－１［(C1A2+AD2－C1D２) /23C1A3AD］

＝COS－１［(252+502－402) /2325350］－COS－１［(852+502－402) /2385350］

o

＝39.2

行程速比系数Ｋ＝（１８００＋θ）／（１８００－θ）＝1.56

－１222o

３）在ΔADC1中：COS∠ＡDC1＝(50+40－85) /2350340＝157.1 在ΔADC2中：COS－１∠ＡDC2＝(502+402－252) /2350340＝33o ∠Ｆ1DＥ1＝∠ＡDC1 ∠Ｆ2DE2＝∠ADC2

－１22２

在ΔＦ1DＥ1中：COS∠Ｆ1DE1＝ (Ｆ1D+20－60) /23F1D360 即可求出Ｆ1Ｄ=53.17

－１22２

在ΔＦ2DＥ2中：COS∠Ｆ2DE2＝ (Ｆ2D+20－60) /23F2D360 即可求出F2D=128.84

所以滑块的行程Ｈ＝F2D－F1D＝75.67

４）机构的最小传动角γmin出现在ＣＤ杆垂直于导路时．（即ＥＤ⊥导路）

∴COSγmin＝ED/EF

∴COSγmin＝１／３ ∴γmin＝78.4o

１） 导轨ＤＦ水平处于E1、E2之中间时，机构在运动中压力角最小．

习题6．如题图12－5所示，对于一偏置曲柄滑块机构，已知曲柄长为r，连杆长为

l，偏距为e，求：

１） 当曲柄为原动件机构传动角的表达式；说明曲柄r，连杆l和偏距e对传动角的影响；

２） 说明出现最小传动角时的机构位置； ３） 若令e＝０（即对心式曲柄滑块机构），其传动角在何处最大？何处最小？并

比较其行程Ｈ的变化情况．

题 12-5

习题6答案：１）机构处在图示位置时，其机构的传动角γ如图所示．

γ＝∠ＣＢA

COSγ＝（ＢA+DＥ）／ＢＣ

即COSγ＝（γSinα＋e）／Ｌ ??①

从上式可知，r↑，e↑均可使传动角γ↓；Ｌ↑使γ↑。

２）从上式可知，最小传动角出现在ＡＢ杆垂直于导路时.(即α＝９０0时)

３）e＝０时，最小传动角γCOS-1r/l。 最大传动角γ

max出现在曲柄ＡＢ与导路垂直时，且γmax＝90

0

min

还是同上，出现在ＡＢ垂直于导路上时，且γ

min＝

此时行程Ｈ增大，且Ｈ＝２r。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/333o.html