機械設計基礎課后習題答案(第四版)陳立德羅衛(wèi)平

1、目錄第1章機械設計概述1第2章摩擦、磨損及潤滑概述3第3章平面機構的結構分析12第4章平面連桿機構16第5章凸輪機構36第6章間歇運動機構46第7章螺紋連接與螺旋傳動48第8章帶傳動60第9章鏈傳動73第10章 齒輪傳動80第11章 蝸桿傳動112第12章 齒輪系124第13章 機械傳動設計131第14章 軸和軸轂連接133第15章 軸承138第16章 其他常用零、部件152第17章 機械的平衡與調速156第18章 機械設計CAD簡介163第1章 機械設計概述1.1 機械設計過程通常分為哪幾個階段？各階段的主要內容是什么？ 答：機械設計過程通?？煞譃橐韵聨讉€階段：1.產品規(guī)劃主要工作是提出設計

2、任務和明確設計要求。2.方案設計在滿足設計任務書中設計具體要求的前提下，由設計人員構思出多種可行方案并進行分析比較，從中優(yōu)選出一種功能滿足要求、工作性能可靠、結構設計可靠、結構設計可行、成本低廉的方案。3.技術設計 完成總體設計、部件設計、零件設計等。4.制造及試驗 制造出樣機、試用、修改、鑒定。1.2 常見的失效形式有哪幾種？答：斷裂，過量變形，表面失效，破壞正常工作條件引起的失效等幾種。1.3 什么叫工作能力？計算準則是如何得出的？答：工作能力為指零件在一定的工作條件下抵抗可能出現的失效的能力。對于載荷而言稱為承載能力。根據不同的失效原因建立起來的工作能力判定條件。1.4 標準化的重要意義

3、是什么？答：標準化的重要意義可使零件、部件的種類減少，簡化生產管理過程，降低成本，保證產品的質量，縮短生產周期。第2章摩擦、磨損及潤滑概述2.1 按摩擦副表面間的潤滑狀態(tài)，摩擦可分為哪幾類？各有何特點？答：摩擦副可分為四類：干摩擦、液體摩擦、邊界摩擦和混合摩擦。干摩擦的特點是兩物體間無任何潤滑劑和保護膜，摩擦系數及摩擦阻力最大，磨損最嚴重，在接觸區(qū)內出現了粘著和梨刨現象。液體摩擦的特點是兩摩擦表面不直接接觸，被液體油膜完全隔開，摩擦系數極小，摩擦是在液體的分子間進行的，稱為液體潤滑。邊界摩擦的特點是兩摩擦表面被吸附在表面的邊界膜隔開，但由于邊界膜較薄，不能完全避免金屬的直接接觸，摩擦系數較大，

4、仍有局部磨損產生?；旌夏Σ恋奶攸c是同時存在邊界潤滑和液體潤滑，摩擦系數比邊界潤滑小，但會有磨損發(fā)生。2.2 磨損過程分幾個階段？各階段的特點是什么？答：磨損過程分三個階段，即跑合摩合磨損階段、穩(wěn)定磨損階段、劇烈磨損階段。各階段的特點是:跑合磨損階段磨損速度由快變慢；穩(wěn)定磨損階段磨損緩慢，磨損率穩(wěn)定；劇烈磨損階段，磨損速度及磨損率都急劇增大。2.3按磨損機理的不同，磨損有哪幾種類型？答：磨損的分類有磨粒磨損、粘著磨損、疲勞磨損點蝕、腐蝕磨損。2.4哪種磨損對傳動件來說是有益的？為什么？答：跑合磨損是有益的磨損，因為經跑合磨損后，磨損速度減慢，可改善工作表面的性質，提高摩擦副的使用壽命。2.5 如

5、何選擇適當的潤滑劑？答：選潤滑劑時應根據工作載荷、運動速度、工作溫度及其它工作條件選擇。當載荷大時，選粘度大的潤滑油，如有較大的沖擊時選潤滑脂或固體潤滑劑。高速時選粘度小的潤滑油，高速高溫時可選氣體潤滑劑；低速時選粘度小的潤滑油，低速重載時可選潤滑脂；多塵條件選潤滑脂，多水時選耐水潤滑脂。2.6 潤滑油的潤滑方法有哪些？答：油潤滑的潤滑方法有分散潤滑法和集中潤滑法。集中潤滑法是連續(xù)潤滑，可實現壓力潤滑。分散潤滑法可以是間斷的或連續(xù)的。間斷潤滑有人工定時潤滑、手動油杯潤滑、油芯油杯潤滑、針閥油杯潤滑、帶油潤滑、油浴及飛濺潤滑、噴油潤滑、油零潤滑等幾種。2.7接觸式密封中常用的密封件有哪些？答：接

6、觸式密封常用的密封件有O形密封圈，J形、U形、V形、Y形、L形密封圈，以及氈圈。2.8非接觸式密封是如何實現密封的？答:非接觸式密封有曲路密封和隙縫密封，它是靠隙縫中的潤滑脂實現密封的。第3章 平面機構的結構分析3.1 機構具有確定運動的條件是什么?答：機構的主動件數等于自由度數時,機構就具有確定的相對運動。3.2 在計算機構的自由度時，要注意哪些事項？答：應注意機構中是否包含著復合鉸鏈、局部自由度、虛約束。3.3 機構運動簡圖有什么作用？如何繪制機構運動簡圖？答：（1）能拋開機構的具體結構和構件的真實外形，簡明地表達機構的傳動原理，并能對機構進行方案討論和運動、受力分析。（2）繪制機構運動簡

7、圖的步驟如下所述：認真研究機構的結構及其動作原理，分清機架，確定主動件。循著運動傳遞的路線，搞清各構件間相對運動的性質，確定運動副的種類。測量出運動副間的相對位置。選擇視圖平面和比例尺，用規(guī)定的線條和符號表示其構件和運動副，繪制成機構運動簡圖。3.4 計算如題3.4圖所示各機構的自由度，并說明欲使其具有確定運動，需要有幾個原動件？題3.4圖答：a）代入式（3.1）中可得此機構要具有確定的運動，需要有一個原動件。b) 處存在局部自由度，必須取消，即把滾子與桿剛化，則代入式（3.1）中可得 此機構要具有確定的運動，需要有一個原動件。c) 代入式（3.1）中可得此機構要具有確定的運動，需要有一個原動

8、件。3.5 繪制如題3.5圖所示各機構的運動簡圖，并計算其自由度。題3.5圖答：取，繪制運動簡圖如題3.5答案圖所示：題3.5答案圖圖a)： ，則； 圖b)：，則。3.6 試計算如題3.6圖所示機構的自由度，并判斷該機構的運動是否確定（圖中繪有箭頭的構件為原動件）。題3.6圖解：a)：。運動確定。b) 運動確定c) 。運動確定d) 。運動確定。e) 。運動確定。f) 。運動確定。g) 。運動確定h) 。運動確定。3.7 試問如題3.7圖所示各機構在組成上是否合理？如不合理，請針對錯誤提出修改方案。題3.7圖答：圖示機構的自由度為零，故都不合理，修改方案如下：對于題3.7圖a的機構，在處改為一個

9、滑塊，如題3.7圖a所示。對于題3.7圖b的機構，在構件4上增加一個轉動副，如題3.7答案圖b所示；或在構件4的處添加一滑塊，如題3.7答案圖c所示。題3.7答案圖第4章 平面連桿機構4.1 機構運動分析時的速度多邊形與加速度多邊形特性是什么？答：同一構件上各點的速度和加速度構成的多邊形與構件原來的形狀相似，且字母順序一致。4.2 為什么要研究機械中的摩擦？機械中的摩擦是否全是有害的？答：機械在運轉時，其相鄰的兩構件間發(fā)生相對運動時，就必然產生摩擦力，它一方面會消耗一部分的輸入功，使機械發(fā)熱和降低其機械效率，另一方面又使機械磨損，影響了機械零件的強度和壽命，降低了機械工作的可靠性，因此必須要研

10、究機械中的摩擦。機械中的摩擦是不一定有害的，有時會利用摩擦力進行工作，如帶傳動和摩擦輪傳動等。4.3 何謂摩擦角？如何確定移動副中總反力的方向？答：（1）移動或具有移動趨勢的物體所受的總反力與法向反力之間的夾角稱為摩擦角。（2）總反力與相對運動方向或相對運動趨勢的方向成一鈍角，據此來確定總反力的方向。4.4 何謂摩擦圓？如何確定轉動副中總反力的作用線？答：（1）以轉軸的軸心為圓心，以為半徑所作的圓稱為摩擦圓。 （2）總反力與摩擦圓相切，其位置取決于兩構件的相對轉動方向，總反力產生的摩擦力矩與相對轉動的轉向相反。4.5 從機械效率的觀點看，機械自鎖的條件是什么？答：機械自鎖的條件為。4.6 連桿

11、機構中的急回特性是什么含義？什么條件下機構才具有急回特性？答：（1）當曲柄等速轉動時，搖桿來回搖動的速度不同，返回時速度較大。機構的這種性質，稱為機構的急回特性。通常用行程速度變化系數K來表示這種特性。（2）當時，則，機構具有急回特性。4.7 鉸鏈四桿機構中曲柄存在的條件是什么？曲柄是否一定是最短桿？答：（1）最長桿與最短桿的長度之和小于或等于其余兩桿長度之和；最短桿或相鄰桿應為機架。（2）曲柄不一定為最短桿，如雙曲柄機構中，機架為最短桿。4.8 何謂連桿機構的死點？舉出避免死點和利用死點的例子。答：（1）主動件通過連桿作用于從動件上的力恰好通過其回轉中心時的位置，稱為連桿機構的死點位置。（2

12、）機車車輪在工作中應設法避免死點位置。如采用機車車輪聯動機構，當一個機構處于死點位置時，可借助另一個機構來越過死點；飛機起落架是利用死點工作的，當起落架放下時，機構處于死點位置，使降落可靠。4.9 在題4.9圖示中，已知機構的尺寸和相對位置，構件1以等角速度逆時針轉動，求圖示位置C點和D點的速度及加速度，構件2的角速度和角加速度。題4.9圖解：取長度比例尺，繪制簡圖如題4.9答案圖a所示。題4.9答案圖解：（1）速度分析。求.由圖可知，方向垂直于AB，指向與的轉向一致。求.因B點與C點同為構件2上的點，故有：大小 ？ ？方向 水平 取速度比例尺（）,作速度矢量圖如題4.9答案圖b所示，則代表；

13、代表，其大小為，。求。因，則方向為順時針轉。求。因為B、C、D為同一構件上的三點，所以可利用速度影像原理求得d 點，連接代表，如題4.9答案圖b所示，其大小為，方向同。（2）加速度分析。求。由已知條件可知：，方向為BA；。求。根據相對運動原理，可選立下列方程式大小 ？ ？方向 水平 取加速度比例尺，作加速度矢量如題4.9答案圖c，則代表，代表。由圖可知，方向同（水平向左）；，方向同。求。因，則（方向為逆時針）求。大小 ？ ？ ？方向 ？ 作矢量圖，如題4.9答案圖c所示，可見代表。由圖可見，=，方向同。4.10 如題4.10圖所示的鉸鏈四桿機構中，已知，構件1以等角速度順時針轉動?，F已作出該瞬

14、時的速度多邊形（題4.10圖b）和加速度多邊形（題4.10圖 c）。試用圖解法求：（1）構件2上速度為零的點E的位置，并求出該點的加速度；（2）為加速度多邊形中各矢量標注相應符號：（3）求構件2的角加速度。題4.10圖解：取，作結構簡圖，如題4.10答案圖a所示。（1）求構件2上速度為零的點E及E點的加速度。題4.10答案圖求。，方向如題4.10答案圖a所示，且。求。大小 ？ ？方向 水平 取，作速度矢量圖如題4.10答案圖b所示。因，故在速度圖中，e與極點p相重合，即三角符號為BCE的影像，其作圖過程為：過B點作，過C點作，其交點即為E點，如題4.10答案圖a所示。求、及。由圖可知，。又因

15、則 ，方向為逆時針。，方向為逆時針。大小 ？ ？方向 取，作加速度矢量圖，如題4.10答案圖所示，則代表。，方向。求。利用加速度影像原理，即。作圖過程為：作，其交點即為，則代表。（2）各矢量標準符號如題4.10答案圖c所示。（3）求構件2的角加速度。由圖可知，又因則。4.11 如題4.11圖所示為一四桿機構，設已知，求當平行于且垂直于AB時的和。題4.11圖解：取，畫出機構的位置圖，如題4.11答案圖a所示。題4.11答案圖（1） 速度分析。求。 ，方向垂直于。求。因B點與A點同為構件2上的點，故有：大小 ？ 0.4 ？方向 取速度比例尺，作速度矢量如題4.11答案圖b所示，由圖可知：求。因為

16、所以構件2在此瞬時作平動，即方向為順時針轉。（2）加速度分析。 求。由已知條件可知：，方向，。求。根據相對運動原理，可建立下列方程式大??？ ？ 0.8 0 ？方向？ 取作加速度矢量圖如題4.11答案圖c所示，則代表。求。根據影像原理可得出：，作圖如題4.11答案圖c所示，可得出代表。，方向垂直向下。4.12 如題4.12圖所示為擺動導桿機構，設已知曲柄AB以等角速度順時針轉動。求：（1）當時，構件3的角速度和角加速度；（2）當時，構件3的角速度和角加速度；（3）當（B點轉于AC之間）時，構件3的角速度和角加速度。題4.12圖解：（1）當時，取,畫出機構的位置圖，如題4.12答案圖（一）a所示。

17、題4.12答案圖（一）求。 （1）大小 ？方向 取，作速度矢量圖如題4.12答案圖（一）b所示，由圖可知：代表，則方向為順時針，且。求。 （2）大小 ？ ？方向 式中取，作加速度矢量圖如題4.12答案圖（一）c所示，由圖可知：代表，將移至B點，得：方向為逆時針轉。（2）當時，取，畫出機構的位置圖，如題4.12答案圖（二）所示。題4.12答案圖（二）求。依據矢量方程（1），作速度矢量圖如題4.12答案圖（二）b所示，取 。由圖可知：代表，則。求。依據矢量方程（2），作加速度矢量圖如題4.12答案圖（二）c所示，取。由圖可知：代表，則方向為逆時針轉。（3）當時，取，畫出機構的位置圖，如題4.12答

18、案圖（三）所示。 a) b) c)題4.12答案 求。依據矢量方程（1），作速度矢量圖如題4.12答案圖（三）b所示，取。由圖可知：代表，又、重合，則代表，則方向為逆時針轉。求。依據矢量方程（2），作加速度矢量如題4.12答案圖（三）c所示，取。由圖可知：因、重合，則。4.13 如題4.13圖所示，設已知構件逆時針轉動，求及。題4.13圖解：取，畫出機構的位置圖，如題4.13答案圖所示。題4.13答案圖(1) 速度分析（求）。,即，方向垂直于。大小 ？ 0.1？方向 水平 鉛垂取，作速度矢量圖如題4.13答案圖b所示，由圖可知：代表代表,則方向為水平。（2）加速度分析（求）。大小 ？ ？方向

19、水平 水平向右 垂直式中取，作加速度矢量圖如題4.13答案圖c所示，由圖可知：代表，則方向為水平向右。4.14 如題4.14圖所示為一機床的矩形-V形導軌，已知拖板1的運動方向垂直于紙面，重心在S處，幾何尺寸如圖所示，各接觸面間的滑動摩擦系數。求V形導軌處的當量摩擦系數。題4.14圖解：作用于導軌上壓力為、。根據力矩平衡條件可知：作用在左右導軌上的摩擦力為、所以4.15 如題4.15圖所示，已知為驅動力，為工作阻力，轉動副A、B的軸頸半徑為r，當量摩擦系數為，滑動摩擦系數為，忽略各構件的重力和慣性力。試作出各運動副中總反力的作用線。 題4.15圖答：（1）求、。忽略各構件的重量和慣性力，桿2為

20、二力桿，作用在桿2上的兩個力和應等值、共線、反向。當考慮摩擦后，該二力不通過鉸鏈中心，而與摩擦圓相切?；瑝K3向下移動，連桿2與垂直導路的夾角增大，連桿2相對于滑塊3的轉速為順時針方向。所以，對軸心產生的摩擦力矩為逆時針方向。因而應切于摩擦圓上方。同時，滑塊1左移，角減小，為順時針方向，所以對軸心產生的摩擦力為逆時針方向。因而應切于摩擦圓下方。由于與應共線，因此，它們的作用線應是A、B兩點摩擦圓的內公切線，如題4.15答案圖所示。題4.15答案圖（2）求。取滑塊3為單元體，其上作用力為、，且三力匯交于一點。與滑塊3的速度的夾角大于，如題4.15答案所示。（3）求。取滑塊1為單元體，其上作用力為、

21、，且三力匯交于一點，與的夾角大于，如題4.15答案圖所示。4.16 一鉸鏈四桿機構中，已知，AD為機架。試問：（1） 若此機構為曲柄搖桿機構，且AB為曲柄，求的最大值。（2） 若此機構為雙曲柄機構，求的最小值。（3） 若此機構為雙搖桿機構，求的取值范圍。解：結構簡圖如題4.16答案圖所示。（1）若為曲柄搖桿機構，則AB為最短，且代入已知量求解得，則的最大值為150mm。（2）若為雙曲柄機構，則AD應為最短，且： 當AB為最長時，由于，可得出。當AB不是最長時，由于，可得出要滿足上述二種情況，的最小值應為450mm。（3）若為雙搖桿機構，則只能是不滿足桿長之和的條件，即為最短桿與最長桿長度之和大

22、于其它兩桿長度之和。當為最短時，由于，可得出；當為最長時，由于，可得出，又由于，可得出。當時，由于，可得出要滿足上述三種情況，的取值范圍為或。4.17 已知鉸鏈四桿機構（如題4.17圖所示）各構件的長度，試問：（1） 這是鉸鏈四桿機構基本形式中的何種機構？（2） 若以AB為原動件，此機構有無急回特性？為什么？（3） 當以AB為原動件時，此機構的最小傳動角出現在機構何位置（在圖上標出）？題4.17圖答：（1）因為，且又以最短桿AB的鄰邊為機架，則此機構為曲柄搖桿機構。（2） 有。因為以AB為原動件時，此機構為曲柄搖桿機構。（3） 出現在曲柄與機架共線時的位置，如題4.17答案圖所示，取比例尺，由

23、圖可得出或者。題4.17答案圖4.18 如題4.18圖所示的偏置曲柄滑塊機構，已知行程速度變化系數K=1.5，滑塊行程h=50mm，偏距e=20mm，試用圖解法求：（1） 曲柄長度和連桿長度.（2） 曲柄為原動件時機構的最大壓力角和最大傳動角。（3） 滑塊為原動件時機構的死點位置。題4.18圖解：（1）求、。板位夾角作圖如題4.18答案所示，取，可測得：。又代入、值后，聯立求得：。（說明：設，。將原位置圖旋轉后作圖）題4.18答案圖結論：（2）求和。由圖可知：當時，為最大值，即當時，為最小值，即（3）滑塊為原動件時，機構的死點位置為和。4.19 設計鉸鏈四桿機構（如題4.19圖所示），已知機架

24、長要求兩連架桿的三組對應位置為：和、和、和，連架桿AB的長度，連架桿CD上的標線DE的長度可取為，試設計此四桿機構。題4.19圖解：（1）取，按給定條件作出AB、DE的三組位置，并連接和。（2）用反轉法將、分別繞D點反轉，得出、點。（3）分別作、垂直平分線、交于點，連接，即為該鉸鏈四桿機構，如題4.19答案圖所示。題4.19答案圖（4）由題4.19答案圖測得：。桿、CD的長度、為4.20 如題4.20圖示所示為一雙聯齒輪變速裝置，用拔叉DE操縱雙聯齒輪移動?，F擬設計一四桿機構ABCD操縱拔叉的擺動。已知條件是：機架，鉸鏈A、D的位置如題4.20圖所示，拔叉滑塊行程為30mm，拔叉尺寸，固定軸心

25、D在拔叉滑塊行程的垂直等分線上。又在此四桿機構ABCD中構件AB為手柄，當手柄垂直向上位于位置時，拔叉處于位置，當手柄逆時針轉過處于水平位置AB2時，拔叉處于位置。試設計此四桿機構。題4.20圖解：如題4.20答案圖所示，取，利用剛化反轉法，連接，令繞A點反轉角得點，作的垂直平分線，交位置1于點，連接即為該四桿機構。由題4.20答案圖測得題4.20答案圖第5章 凸輪機構5.1 滾子從動件盤形凸輪的基圓半徑如何度量？答：是在理論輪廓上度量的。5.2 平底垂直于導路的直動從動件盤形凸輪機構的壓力角等于多大？設計凸輪機構時，對壓力角有什么要求？答：（1）等于零。（2）從傳力合理，提高傳動效率來看，壓

26、力角越小越好。設計時規(guī)定：5.3 凸輪機構常用的四種從動件運動規(guī)律中，哪種運動規(guī)律有剛性沖擊？哪些運動規(guī)律有柔性沖擊？哪種運動規(guī)律沒有沖擊？如何來選擇從動件的運動規(guī)律？答：勻速運動規(guī)律有剛性沖擊；等加速-等減速和余弦加速度運動規(guī)律有柔性沖擊；正弦加速度運動規(guī)律沒有沖擊。在選擇從動件的運動規(guī)律時，應根據機器工作時的運動要求來確定。5.4 工程上設計凸輪機構時，其基圓半徑一般如何選??？答：先根據結構條件初定基圓半徑。若出現，則需增大基圓半徑，再重新進行設計。5.5 如題5.5圖所示為尖頂直動從動件盤形凸輪機構的運動圖線，但圖題5.5給出的運動線圖尚不完全，試在圖上補全各段的曲線，并指出哪些位置有剛

27、性沖擊，哪些位置有柔性沖擊。題5.5圖答：（1）補全各段的曲線，如題5.5答案圖所示。（2）在O、b、c、e、處有剛性沖擊；在a、d處有柔性沖擊。題5.5答案圖5.6 試作圖法法設計一個對心直動從動件盤形凸輪。已知理論輪廓基圓半徑，滾子半徑，凸輪順時針勻速轉動。當凸輪轉過時，從動件以等速運動規(guī)律上升30mm；再轉過時，從動件以余弦加速度運動規(guī)律回到原位；凸輪轉過其余時，從動件靜止不動。解：取。（1）繪制曲線，如題5.6答案圖a所示，并將推程、回程各分為6等份。（2）以相同的比例繪制凸輪基圓及從動件的初始位置，如題5.6答案圖b所示。題5.6答案圖（3）在題.6答案圖b上，按逆時針方向畫出推程角

28、，回程角，近休止角，并在相應段與位移線圖對應劃分為6等份，得分點、。（4）過各分點作徑向線，并從基圓上的點、。開始向外量取相應的位移量得、，即得到反轉后滾子中心的位置。（5）將、連成光滑曲線，得凸輪理論輪廊。（6）以上各點為圓心，rT為半徑作一系列圓，此圓的包絡線為凸輪的實際輪廊，如題5.6答案圖b所示。5.7 用作圖法求出下列各凸輪從如題5.7所示位置轉到B點而與從動件接觸時凸輪的轉角。（可在題5.7圖上標出來）。題5.7圖答：如題5.7答案圖5.8 用作圖法求出下列各凸輪從如題5.8圖所示位置轉過后機構的壓力角。（可在題5.8圖上標出來）題5.8圖答：如題5.8答案圖5.9 在如題5.9圖

29、所示偏置直動滾子從動件盤形凸輪機構中，已知圓盤半徑R，圓心與轉軸中心間的距離，偏距，滾子半徑為。（1） 求在如題5.9圖所示位置時機構的壓力角。（2） 如分別增大半徑、偏距e、圓心與轉軸中心間的距離OA（三個數值每次只改變一個），試問從動件的上升距離和壓力角有無變化？為什么？題5.9圖解：（1）因二者接觸點的法線OB與方向一致，故。（2）如題5.9答案圖所示，設在某瞬時，從動件占據位置。由圖可知。當增大時，點上移至使得角減??；當e增大時，增大，增大； 當OA增大時，不變。從動件的上升距離是不變化的。題5.9答案圖5.10 一對心直動滾子從動件盤形凸輪機構，凸輪順時針勻速轉動，基圓半徑，行程，滾

30、子半徑，推程運動角，從動件按正弦加速度規(guī)律運動，試用極坐標法求出凸輪轉角、時凸輪理論輪廊與實際輪廓上對應點的坐標。解：當從動件按正弦加速度規(guī)律運動時，它的位移方程為當、時的位移、分別為（1）用極標法求理論輪廊上對應點的坐標值。選取凸輪轉軸中心為坐標原點，OX通過從動件的運動起始點，則理論輪廊上某點的極坐標方程為 因該凸輪機構為對心直動從動件，故、可求得當時：當時：當時：（2）用極坐標方法出實際輪廓上對應點的坐標值。極坐標方程為式中：根據題意可得出當時： 當時：當時：式中：當時：當時： 當時：因此可得出當時：當時：當時：第6章 間歇運動機構6.1 某牛頭刨床工作臺橫向進給絲桿的導程為5 mm，與

31、絲桿聯動的棘輪齒數為40，求此牛頭刨床的最小橫向進給量是多少？若要求此牛頭刨床工作臺的橫向進給量為0.5mm，則棘輪每次能轉過的角設應為多少？答：牛頭刨床的橫向進給量最小為若要求其橫向進給量為0.5mm，則棘輪每次轉過的角度應為6.2 某外嚙合槽輪機構中槽輪的槽數z=6，圓銷的數目k=1，若槽輪的靜止時間，試求主動撥盤的轉速。答：主動撥盤的轉速為：6.3 在六角車床上六角刀架轉位用的外嚙合槽輪機構中，已知槽輪槽數z=6，槽輪停歇時間，運動時間，求槽輪機構的運動系數及所需的圓柱銷數目。答：運動系數所需圓柱銷數目6.4內嚙合槽輪機構能不能采用多圓柱銷撥盤？答：不能。第七章 螺紋連接與螺旋傳動7.1

32、常用螺紋的種類有哪些？各用于什么場合？答：常用螺紋的種類有普通螺紋、管螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋和鋸齒形螺紋，前兩種主要用于聯接，后三種主要用于傳動。7.2螺紋的主要參數有哪些？怎樣計算？答：螺紋的主要參數有：（1）大徑d；（2）小徑d1；（3）中徑d2；（4）螺距P；（5）導程S；（6）升角；（7）牙型角、牙型斜角。7.3 螺紋的導程和螺距有何區(qū)別？螺紋的導程S和螺距P與螺紋線數n有何關系？答：螺距是螺紋相鄰兩牙在中徑線上對應兩點間的軸向距離，導程則是同一螺旋線上相鄰兩牙在中徑線上對應兩點間的軸向距離。導程S、螺距P、螺紋線數n之間的關系：。7.4 根據牙型的不同，螺紋可分為哪幾種？各有哪些特

33、點？常用的連接和傳動螺紋都有哪些牙型？答：根據牙型的不同，螺紋可分為普通螺紋、管螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋和鋸齒形螺紋。各種螺紋特點：普通螺紋的當量摩擦系數較大，自鎖性能好，強度高，廣泛應用于各種緊固連接；管螺紋分圓柱管螺紋和圓錐管螺紋。圓柱管螺紋用于水、煤氣、潤滑管路系統(tǒng)等低壓場合。圓錐管螺紋適用于高溫、高壓及密封要求較高的管路連接中。常用的連接螺紋的牙型是三角形牙型。常用的傳動螺紋的牙型是矩形、梯形和鋸齒形牙型。7.5螺柱連接的基本形式有哪幾種？各適用于何種場合？有何特點？答：螺紋連接有四種基本類型。(1) 螺柱連接。其結構特點是被連接件的孔中不切制螺紋，裝拆方便，結構簡單，適用于經常拆卸、

34、受力較大的場合。(2) 雙頭螺栓連接。其結構特點是被連接件中薄件制光孔，厚件制螺紋孔，結構緊湊。適用于連接一厚一薄零件，受力較大、經常拆卸的場合。(3) 螺釘連接。其結構特點是螺釘直接旋入被連接件的螺紋孔中，結構簡單。適用于連 接一厚一薄件，受力較少、不經常拆卸的場合。(4) 緊定螺釘連接。其結構特點是緊定螺釘旋入一零件的螺紋孔中，螺釘端部頂住另一零件，以固定兩零件的相對位置。適用于傳遞不大的力或轉矩的場合。7.6為什么螺紋連接通常要采用防松措施？常用的防松方法和裝置有哪些？答：連接用的三角形螺紋都具有自鎖性，在靜載荷或溫度變化不大、沖擊振動不大時不會自行脫落。但在沖擊、振動或變載的作用下，螺

35、紋連接會產生自動松脫現象。因此，設計螺紋連接，必須考慮防松問題。常用的防柱方法有摩擦防松、機械防松、永入防松和化學防松四大類。7.7常見的螺栓失效形式有哪幾種？失效發(fā)生的部位通常在何處？答：常見的螺栓失效形式有：（1）螺栓桿拉斷；（2）螺紋的壓潰和剪斷；（3）經常裝拆時會因磨損而發(fā)生滑扣現象。失效發(fā)生的部位通常在螺紋處。7.8被連接件受橫向載荷時，螺栓是否一定受到剪切力？答：被連接件受橫向載荷時，螺栓不一定全受到剪切力。只有受橫向外載荷的鉸制孔螺栓連接，螺栓才受剪切力。7.9松螺栓連接與緊螺栓連接的區(qū)別何在？它們的強度計算有何區(qū)別？答：松螺栓連接在承受工作載荷前，不需把螺母擰緊，即不受預緊力。

36、而緊螺栓連接在承受工作載荷前，必須把螺母擰緊，螺栓承受預緊力。松螺栓連接的強度按拉伸強度條件進行強度計算。緊螺栓連接中，螺紋部分受軸向力作用產生拉伸正應力，因螺紋摩擦力矩的作用產生扭轉剪應力，螺栓螺紋部分產生拉伸與扭轉的組合變形，根據強度理論建立強度條件進行強度計算。7.10鉸制孔用螺栓連接有何特點？用于承受何種載荷？答：鉸制孔用螺栓連接在裝配時螺栓桿與孔壁間采用過渡配合，沒有間隙，螺母不必擰得很緊。工作時螺栓連接承受橫向載荷，螺栓在連接結合面處受剪切作用，螺栓桿與被連接件孔壁相互擠壓。7.11在進行緊螺栓連接的強度計算時，為什么要將螺栓拉力增加30%？答：當螺栓擰緊后，其螺紋部分不僅受因預緊

37、力Fo的作用而產生的拉伸正應力，還受因螺紋摩擦力矩下T1的作用而產生的扭轉剪應力，使螺栓螺紋部分處于拉伸與扭轉的復合應力狀態(tài)。根據第四強度理論，可求出螺栓螺紋部分危險截面的當量應力，則強度條件為因拉伸正應力則強度條件為可見，緊螺栓連接的強度計算可按純拉伸強度計算，考慮螺紋摩擦力矩T1的影響，需將螺栓拉力增加30%。7.12判斷下列說法的對錯：（1）對于受軸向工作載荷的緊螺栓連接有：。（2）緊螺栓連接的強度條件是按拉應力建立的，因此沒有考慮剪切應力的影響。（3）受拉螺栓連接只能承受軸向載荷。答：（1）的說法不對。對于受軸向工作載荷的緊螺栓連接，螺栓所受的軸向總拉力F應為其所受的工作載荷F與殘余預

38、緊力之和，即。（2）的說法錯誤。緊螺栓連接中，螺栓所受拉力會產生拉伸正應力，考慮螺紋摩擦力矩的作用而產生的扭轉剪應力，螺栓螺紋部分產生接伸與扭轉的組合變形，其強度條件根據強度理論建立的。（3）的說法錯誤。受拉螺栓連接中，承受橫向外載荷的緊螺栓連接采用的是普通螺栓連接，由于處于擰緊狀態(tài)，螺栓受預緊力的作用，被連接件靠其結合面間的摩擦力承受橫向外載荷。7.13螺栓連接的結構設計要求螺栓組對稱布置于連接接合面的形心，理由是什么？答：其理由是這樣高計能保證接合面的受力比較均勻、對稱，而且便于加工制造。7.14進行螺栓組連接的受力分析時，有哪五項假說？答：進行螺栓組連接的受力分析時，有五項假說：（1）螺

39、栓組內各螺栓的材料、結構、尺寸和所受的預緊力均相同；（2）螺栓組的對稱中心與連接結合面的形心重合；（3）受載后，連接結合面仍保持為平面；（4）被連接件為剛體；（5）螺栓的變形在彈性范圍內等。7.15總結四種典型螺栓組連接的受力分析情況。答：總結四種典型螺栓組連接的受力分析情況：(1)受橫向載荷的螺栓組連接。普通螺栓連接。每個螺栓所受的預緊力。鉸制孔螺栓連接。假設各螺栓受力相等，每個螺栓所受的橫向工作剪力（2）受旋轉力矩的螺栓組連接。普通螺栓連接。 鉸制孔螺栓連接。距離被連接件旋轉中心最遠處的螺栓所受的最大工作剪力為 (3) 受軸向載荷的螺栓組連接。每個螺栓所受的軸向工作載荷為 (4) 受翻轉力

40、矩的螺栓組連接。距翻轉軸線最遠的螺栓所受的最大工作拉力為 7.16起重滑輪松螺栓連接如題7.16圖所示。已知作用在螺栓上的工作載荷FQ=50kN，螺栓材料為Q235，試確定螺栓的直徑。 題7.16圖解：（1）確定螺栓的許用應力。根據螺栓材料Q235，查表7.1得s=215MPa;查教材表7.8，取S=1.4,則 （2）確定螺栓直徑d。由式（7.4）得 查手冊，得螺栓大徑為d=24mm，其標記為螺栓GB/T5780 M24長度。7.17用兩個普通螺栓連接長扳手，尺寸如題7.17圖所示。兩件接合面間的摩擦系數f=0.15，扳擰力F=200N，試計算兩螺栓所受的力。若螺栓的材料為Q235，試確定螺栓

41、的直徑。題7.17圖解：（1）計算兩螺栓所受的力。此連接為承受橫向外載荷的緊螺栓連接。計算A、B螺栓承受的橫向載荷FR。分析右扳手受力，畫受力圖如題7.17答案圖。根據平衡條件可求出：，則螺栓承受的橫向載荷 FRA=FA,FRB=FB。計算螺栓承受橫向載向載荷所需的預緊力。取Kf=1.2，則 （2）確定螺栓直徑。根據螺栓材料Q235查表7.7 得，根據表7.8，控制預緊力取S=1.4，則許用應力 根據緊螺栓連接的強度條件 得d1為螺栓小徑，查閱螺紋標準，取螺栓直徑d=16mm。7.18如題7.18圖所示為普通螺栓連接，采用2個M10的螺栓，螺栓的許用應力，被連接合面間的摩擦系數f=0.2，若取

42、摩擦傳力可靠性系數Kf=1.2，試計算該連接允許傳遞的最大靜載荷KR。題7.18圖解：（1）求滿足螺栓螺紋部分強度條件的預緊力F。由式（7.5）得 可得 （2）計算承受橫向外載荷不產生滑移的預緊力。由式（7.14）得（3）計算允許傳遞的最大靜載荷FR。根據螺栓的強度條件和承受橫向外載荷不產生滑移條件可得根據螺栓M10，查手冊得d1=8.376mm。則該連接只許傳遞的最大靜載荷FR為4518.86N。7.19某氣缸的蒸氣壓強p=1.5MPa,氣缸內徑D=200mm。氣缸與氣缸蓋采用螺栓連接（如圖7.26所示），螺栓分布圓直徑Do=300mm。為保證緊密性要求，螺栓間距不得大于80mm，試設計此氣

43、缸蓋的螺栓組連接。解：（）確定螺栓數目z。由螺栓間距得，取z=12。（）確定每個螺栓所受的軸向工作載荷。（）計算單個螺栓所受的總拉力。（4）確定螺栓的對稱直徑d。 螺栓材料選用35號鋼，由表7.7查得s=315MPa，若裝配時不控制預緊力，假定螺栓直徑d=16mm，由表7.9查得S=3，則許用應力 由式（7.10）確定螺栓小徑d1。根據d1計算值，查螺紋標準得螺栓公稱直稱d=16mm,與假定值相等。此氣缸蓋螺栓為螺栓M16L GB5782-86。7.20 如題7.20圖所示，機座用4個螺栓固定在混凝土壁面上。已知拉力F=4kN,作用在寬度為140mm 的中間平面上，混凝土的許用擠壓應力，接合面

44、間摩擦系數f=0.3，試設計此連接。題7.20圖解：如題7.20圖所示，螺栓數z=4，對稱布置。（1） 螺栓受力分析。 在工作載荷F作用下，螺栓組連接承受以下各力和傾覆力矩的作用：軸向力橫向力傾翻力矩 在軸向力F1作用下，各螺栓所受工作拉力在傾覆力矩M的作用下，上兩個螺栓受到加載作用下兩個螺栓受到減載作用。螺栓所受載荷上面螺栓所受的軸向工作載荷為在橫向力的作用下，底板接合面不產生滑移的條件為根據連接條件取。則各螺栓所需要的預緊力為螺栓所受軸向總拉力根據式（7.11）可得整理后可得（2） 定螺栓直徑。選擇螺栓材料為Q235，由表7.7取s=205MPa ，s=1.3。螺栓材料的許用應力由式(7.

45、10)計算螺栓的小徑d1查閱螺紋標準，選用粗牙普通螺紋，公稱直徑d=88mm。（3）校核螺栓組連接接合面的工作能力。 連接接合面下端的擠壓應力不超過許用值。 故連接接合面下端不能被壓潰。 連接接合面上端不出現間隙，即故連接接合面上端不能出現間隙。（4）確定各螺紋緊固件（略）。第8章 帶傳動8.1 帶傳動的主要類型有哪些？各有何特點？試分析摩擦帶傳動的工作原理。答：按傳動原理的不同，帶傳動可分為摩擦型帶傳動和嚙型帶傳動。前者是依靠傳動帶與帶輪間的摩擦力實現傳動；后者是依靠帶內側凸點與帶輪外像上的齒槽相嚙合實現傳功。摩擦帶傳動是由主動輪、從動輪、緊套在兩輪上的傳功帶及機架組成的，當原動機驅動主功輪

46、轉動時，由于帶與帶輪間摩擦力的作用，使從動輪一起轉動，從而實現運動和動力的傳遞。8.2 什么是有效拉力？什么是初拉力？它們之間有何關系？答：當傳動帶靜止時，帶兩邊承受相等的拉力，此力稱為初拉力。當傳動帶傳動時，帶兩邊的拉力不再相等。緊邊拉力為，松邊拉力為。帶兩邊的拉力之差稱為帶傳動的有效拉力F 。設環(huán)形帶的總長度不變，可推出8.3 小帶輪包角對帶傳動有何影響？為什么只給出小帶輪包角的公式？答：角增大說明了整個接觸弧上的摩擦力的總和增加，從而提高傳動能力。由于大帶輪的包角大于小帶輪的包角，打滑首先發(fā)在小帶輪，因此，只要考慮小帶輪的包角值。8.4 帶傳動工作時，帶截面上產生哪些應力？應力沿帶全長是

47、如何分布的？最大應力在何處？答：帶傳動時，帶中的應力有三個：（1）由拉力產生的拉應力，帶全長上分布的，緊邊上為、松邊上為、> 。（2）由離心力產生和離心拉應力，作用于帶的全長的。（3）帶繞過帶輪時發(fā)生彎曲，產生的彎曲后應力，發(fā)生在帶上包角所對的圓孤部分，。最大應力發(fā)生在帶左緊邊進入小帶輪處。8.5 帶傳動的彈性滑動和打滑是怎樣產生的？它們對傳動有何影響？是否可以避免？答：彈性滑動和打滑是兩個截然不同的概念。打滑是指過載引起的全面滑動，是可以避免的。而彈性滑動是由拉力差引起的，只要傳遞圓周力，就必然會發(fā)生彈性滑動，是一種不可避免的物理現象。8.6 一般來說，帶傳動的打滑多發(fā)生在大帶輪上還是

48、小帶輪上，為什么？答：因為，故打滑總是先發(fā)生在小輪上。因為小帶輪的接觸弧上產生的摩擦力小于大帶輪。8.7 帶傳動的設計準則是什么？答：在傳遞規(guī)定功率時不打滑，同時具有足夠的疲勞強度和一定的使且壽命。8.8 在V帶動設計過程中，為什么要校驗帶速和包角？答：帶速太高會使離心力增大，使帶與帶輪間的摩擦力減小，傳動容易打滑。另外單位時間內帶繞過帶輪的次數也增加，降低傳動帶的工作壽命 。若帶速太低，則當傳遞功率一定時，使傳遞的圓周力增大，帶的根數增多。因此設計時，一定要校驗帶速5m/s<v<25m/s。是影響帶傳動工作能力的重要參數之一，因此，一般應使。8.9帶傳動張緊的目的是什么？張緊輪應

49、安放在松邊還是緊邊上？內張緊輪應靠近大帶輪還是小帶輪？外張緊輪又該怎樣？并分析說明兩種張緊方式的利弊。答：帶傳動工作一段時間后就會由于傳動帶的塑性變形而使帶松馳，帶內的初拉力減小，傳動能力下降，這時必須要重新使帶張緊。張緊輪一般設置在松邊的內側且靠近大帶輪處。若設置在外側時，則后使其靠近小帶輪，選擇可以增加小帶輪的包角，提高帶的疲勞強度。8.10 窄V帶強度比普通V帶高，這是為什么？窄V帶與普通V帶高度相同時，哪種傳動能力大，為什么？答：窄V帶的截面高度與其節(jié)寬之比為0.9。且其頂寬約為同高度普通V帶的3/4；頂面呈拱形，受載后抗拉層仍處于同一平面內，受力均勻；兩側面略呈內凹，使其在帶輪上彎曲

50、變形時能與槽很好地貼合，增大摩擦力，從而提高承載能力。當窄V帶與普通V帶高度相同時，窄V帶的承載能力可提高1.52.5倍。8.11試分析同步帶傳動的工作原理。答；工作時，帶內環(huán)表面上的凸齒與帶輪外緣上的齒槽相嚙合而進行傳動。由于帶與帶輪間沒有相對滑動，保證了同步傳動。8.12為什么計算同步帶傳動的幾何尺寸時可就用普通V帶的計算公式？答：同步帶傳動可視為同步齒形帶節(jié)線與帶輪的節(jié)圓相切的開口傳動，其傳動幾何尺寸的計算方法應與普通V帶傳動相同。8.13觀察35種機器上的普通V帶傳動測量出帶頂寬、帶輪外經和中心距a，確定帶型、帶輪基準直徑、，并計算茁帶長。答；由學生觀察35種機器上的普通V帶傳動，測量

51、出、確定帶型、計算出，取標準。8.14帶傳動功率，已知,中心距., ,求帶速v、包角和有效拉力F。解:（1）帶速v 。（2）包角 。（3）有效拉力F.由式（8.3）得 8.15已知某普通V帶傳動由電動機驅動，電動機轉速，小帶輪基準直徑，大帶輪基準直徑，中心距，用2根A型V帶傳動，載荷平穩(wěn)，兩班制工作，試求此傳動所能傳遞的最大功率。解（1）確定帶的基準長度。查表8.4，取基準長度Ld=1400mm(2)實際中心距。（3）小帶輪包角。（4）傳遞的最大功率。根據,查表8.9，用內插法得。查表8.18得，傳動比，查表8.19得。由式(8.11)得查表8.4得KL=0.96,由圖8.11得，查表8.21

52、,得KA=1.1。由式（8.18）得得所以此傳動所能傳遞的最大功率為2.42kW。816設計攪拌機的普通V帶傳動。已知電動機的額定功率為4kW，轉速n1=1440r/min，要求從動輪轉速n2=575r/min，工作情況系數。解：（1）確定計算功率Pc。（2） 選擇普通V帶型號。根據Pc=4.4kW、n1=1440r/min，由圖8.12選用A型普通V帶。（3） 確定帶輪基準直徑dd1、dd2。 根據表8.6和圖8.12選取dd1=100mm。大帶輪基準直徑按表8.3選取標準值dd2=250mm。實際傳動比從動輪實際轉速（4） 驗算帶速。帶速在525m/s范圍內。（5） 確定帶的基準長度和實際中心距為a。初定中心距ao=1000mm由表8.4選取基準長度實際中心距（6）校驗小帶輪包角（7） 確定V帶根數。由式（8.18）得根據dd1=100mm,n1=1440r/min，查表得8.9得Po=1.31kW。查表（8.18）得。根據傳動比i=2.5。查表8.19得Ki=1.1373。由式（8.11）得功率增量為由表8.4查得,由圖8.11得,則取z=3根。（8） 求初拉力及帶輪軸上的壓力FQ。由表8.