機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課后習(xí)題與答案

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

1-5至1-12指出（題1-5圖?1-12圖）機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖中的復(fù)合錢鏈、局部自由度

和虛約束，計(jì)算各機(jī)構(gòu)的自由度，并判斷是否具有確定的運(yùn)動(dòng)。

藥1-9圖縫紉機(jī)送布機(jī)構(gòu)題1-10圖沖出機(jī)構(gòu)

1-5解F=3〃—2Pl—PH=3x6—2x8—1=1

1-6WF=3/2-2^-/^=3x8-2xll-l=l

1-7MF=3/7-2^-/^=3x8-2x11-0=2

1-8解F=3n—2Pl—PH=3x6—2x8—1=1

1-9解尸=3〃-25-a=3x4—2x4—2=2

1-10解/^=3〃—2P1—PH=3x9—2x12—2=1

1-11解尸=3"-2巴—P“=3x4—2x4—2=2

1-12解F=3〃-2P&—b=3x3—2x3—0=3

2-1試根據(jù)題2-1圖所標(biāo)注的尺寸判斷下列錢鏈四桿機(jī)構(gòu)是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲

柄機(jī)構(gòu)還是雙搖桿機(jī)構(gòu)。

(a)(b)(c)(J)

題2-1圖

答：a)40+110=150<70+90=160,且最短桿為機(jī)架，因此是雙曲柄機(jī)構(gòu)。

b)45+120=165<100+70=170,且最短桿的鄰邊為機(jī)架，因此是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。

c)60+100=160>70+62=132,不滿足桿長(zhǎng)條件，因此是雙搖桿機(jī)構(gòu)。

d)50+100=150<100+90=190,且最短桿的對(duì)邊為機(jī)架，因此是雙搖桿機(jī)構(gòu)。

2-3畫出題2-3圖所示個(gè)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角和壓力角。圖中標(biāo)注箭頭的構(gòu)件為原動(dòng)件。

2-5設(shè)計(jì)一腳踏軋棉機(jī)的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，如題2-5圖所示，要求踏板CD在水平

位置上下各擺10度，且/CD=500WWM,40=1000〃""。(1)試用圖解法求曲柄

AB和連桿BC的長(zhǎng)度；(2)用式(2-6)和式(2-6)'計(jì)算此機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角。

題2-5圖

解：(1)由題意踏板C0在水平位置上下擺動(dòng)10°,就是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中搖桿的極限位

置，此時(shí)曲柄與連桿處于兩次共線位置。取適當(dāng)比例圖尺，作出兩次極限位置AgG。和

AB2C2D(見圖2.17)。由圖量得：AC,=\037mm,AC2-\193/?:/n?

解得：

乙=；缶。2-AG)g(1193—1037)=78mm

4=g(A。2+AG)；(1193+1037)=1115mm

由已知和上步求解可知：

6=78mm,Z2=1115mm,/3=500mm,/4=1000mm

(2)因最小傳動(dòng)角位于曲柄與機(jī)架兩次共線位置，因此取。=()°和夕=180。代入公式

(2-6)

計(jì)算可得:

/；+/；——/：+2/"4cos(p

cosZBCZ)=

而3

_11152+5002-782-10002+2x78x1000cos0°

=0.5768

2x1115x500

NBCD=54.77°

nV?

I；+/；—I；~IA+2/./coscp

cosZBCD=-~~―?~~A----——4-

2幼

_11152+5002-782-1OOP2+2x78x1OOPcos180°

=0.2970

2x1115x500

ZBCD=72.72°

代入公式（2-6），，可知/min=N6CO=54.77°

3-1題3-1圖所示為一偏置直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。已知AB段為凸輪的推程

廓線，試在圖上標(biāo)注推程運(yùn)動(dòng)角。。

題3-1解圖

如圖3.10所示，以O(shè)為圓心作圓并與導(dǎo)路相切，此即為偏距圓。過B點(diǎn)作偏距圓的下切線,

此線為凸輪與從動(dòng)件在B點(diǎn)接觸時(shí)，導(dǎo)路的方向線。推程運(yùn)動(dòng)角。如圖所示。

3-2題3-2圖所示為一偏置直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。已知凸輪是一個(gè)以C為圓

心的圓盤，試求輪廓上D點(diǎn)與尖頂接觸時(shí)的壓力角，并作圖表示。

解:

如圖3.12所示，以0為圓心作圓并與導(dǎo)路相切，此即為偏距圓。過D點(diǎn)作偏距圓的卜切線,

此線為凸輪與從動(dòng)件在D點(diǎn)接觸時(shí),導(dǎo)路的方向線。凸輪與從動(dòng)件在D點(diǎn)接觸時(shí)的壓力角a

如圖所示。

3-4設(shè)計(jì)題3-4圖所示偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪。已知凸輪以等角速度順時(shí)

針方向回轉(zhuǎn)，偏距e=10mm,凸輪基圓半徑為=60機(jī)機(jī)，滾子半徑6=10〃〃〃，從

動(dòng)件的升程及運(yùn)動(dòng)規(guī)律與3-3相同，試用圖解法繪出凸輪的輪廓并校核推程壓力

角。

根據(jù)3-3題解作圖如圖3-15所示。根據(jù)(3.1)式可知，以2/4百取最大，同時(shí)52取最小時(shí)，

凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角最大。從圖3-15可知，這點(diǎn)可能在推程段的開始處或在推程的中點(diǎn)處。

由圖量得在推程的開始處凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角最大，此時(shí)=96<[如=30。。

4-2已知一對(duì)外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的標(biāo)準(zhǔn)中心距a=160mm,齒數(shù)4=20,

Z2=60,求模數(shù)和分度圓直徑。

解由m(&+Z2)可得模數(shù)團(tuán)=3-2x160

------=4mm

2Z]+Z220+60

分度圓直徑4=機(jī)芍=4x20=80mm,d2=mz2=4x60=240mm

4-3已知一正常齒制標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的齒數(shù)z=25,齒頂圓直徑4=135〃?〃?，

求齒輪的模數(shù)。

解山dq=d+2/%=mz+2力；機(jī)=//iz+2m得加=d“/(z+2)=135/(25+2)=5mm

4-4已知-正常齒制標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪i=20°,m=5mm,z=40,試分別求出分

度圓、基圓、齒頂圓上漸開線齒廓的曲率半徑和壓力角。

解分度圓半徑r=加z/2=5x40/2=100mm

分度圓上漸開線齒廓的曲率半徑p=荷_.=71002-93.972=34.2mm

分度圓上漸開線齒廓的壓力角a=20°

基圓半徑rb=rcosa=100xcos20°=93.97加加

基圓上漸開線齒廓的曲率半徑為0；壓力角為0°。

齒頂圓半徑九二廠+耳加=100+5=105mm

222

齒頂圓上漸開線齒廓的曲率半徑pa=業(yè)2=7105-93.97=46.85機(jī)加

9397

齒頂圓上漸開線齒廓的壓力角a=arccos—r=arccos—:一=26.5°

〃105

4-9試根據(jù)漸開線特性說明一對(duì)模數(shù)相等、壓力角相等，但齒數(shù)不相等的漸開線

標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，其分度圓齒厚、齒頂圓齒厚和齒根圓齒厚是否相等，哪一個(gè)

較大？

解模數(shù)相等、壓力角相等的兩個(gè)齒輪，分度圓齒厚s=〃n/2相等。但是齒數(shù)多的齒輪分度

圓直徑大，所以基圓直徑就大。根據(jù)漸開線的性質(zhì)，漸開線的形狀取決于基圓的大小，基圓

小，則漸開線曲率大，基圓大，則漸開線越趨于平直。因此，齒數(shù)多的齒輪與齒數(shù)少的齒輪

相比，齒頂圓齒厚和齒根圓齒厚均為大值。

5-1在題5-1圖所示雙級(jí)渦輪傳動(dòng)中，已知右旋蝸桿I的轉(zhuǎn)向如圖所示，試判斷

渦輪2與渦輪3的轉(zhuǎn)向，用箭頭表示。

解:

5-2在題5-2圖所示輪系中，已知

Z]=15,Z2=25,Z2,=15,Z3=30,Z3,=15,Z4=30,z4,=2(右旋)，z5=60,zy-30

(m=4mm),若〃1=500r/min,求齒條6的線速度v的大小和方向。

解：這是一個(gè)定軸輪系,

色第=25x30x30x60=200,%/=迎=2&/min

15x15x15x2z15200

齒條6的線速度和齒輪5,分度圓上的線速度相等；而齒輪5，的轉(zhuǎn)速和齒輪5的

〃"n7on7；2.5x3.14x4x20⑺廠,

轉(zhuǎn)速相等，因此有：V,=v———=------=-----------------------=10.5/nm/s

5；3030x230x2

通過箭頭法判斷得到齒輪5,的轉(zhuǎn)向順時(shí)針，齒條6方向水平向右。

5-4在題5-4圖所示行星減速裝置中，已知Z]=Z2=17,Z3=51O當(dāng)手柄轉(zhuǎn)過90

度時(shí)，轉(zhuǎn)盤H轉(zhuǎn)過多少角度？

解：從圖上分析這是一個(gè)周轉(zhuǎn)輪系，其中齒輪1、3為中心輪，齒輪2為行星輪，構(gòu)件H

為行星架。則有：*=%/「〃〃=—亙=一"=一3

〃3一〃〃4"

n

%=0，?=——=1+3=4,

nH

90"

當(dāng)手柄轉(zhuǎn)過90°,即〃=90"時(shí)，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過的角度〃〃22.5°,方向與手柄方向相同。

?V

5-8在題5-8圖所示錐齒輪組成的行星輪系中，已知各輪的齒數(shù)為q=20、

馬=30、z2.=50>z3=80,〃]=50r/min,求〃H的大小及方向。

題5-8圖

解：這是一個(gè)周轉(zhuǎn)輪系，其中齒輪1、3為中心輪，齒輪2、2,為行星輪，”為行星

架。噌=等=/!122^_=—2=—22^=—2.4

婢n,-nH20x50

vn3=0,?1=50r/min,/.—~—=-2.4,.1.nH=14.7r/min,〃“與々方向相同

0—〃H

5-9在題5-9圖所示差動(dòng)輪系中，已知各輪的齒數(shù)4=30、Z2=25、q=20、

Z3=75,齒輪I的轉(zhuǎn)速為200〃min（箭頭向上），齒輪3的轉(zhuǎn)速為50r/min（箭

頭向下），求行星架轉(zhuǎn)速〃H的大小及方向。

題5-9圖

解：這是一個(gè)周轉(zhuǎn)輪系，其中齒輪1、3為中心輪，齒輪2、2,為行星輪，”為行星架。

產(chǎn)二幾：二%一九H=仆二25x75=3.125

|,姆n3-nH［心30x20

???設(shè)齒輪1方向?yàn)檎?，貝ij%=200"min,z?3=-50r/min圓^一-=-3.125/.

-50一〃“

^2^=10.61r/min,〃〃與力方向相同。

10-2試計(jì)算M20、M20XL5螺紋的升角，并指出哪種螺紋的自鎖性較好。

解由教材表10-K表10-2查得

M20,粗牙，螺距尸=2.5m加，中徑乙=18.376〃加

p2.5

螺紋升角w=arctg■——-=arctg------------2.48°

加23.14x18.376

M20x1.5,細(xì)牙，螺距尸=1.5機(jī)機(jī)，中徑I2=△-1+0—026=19.026用機(jī)

螺紋升角甲=arctg---=arctg------:-----=1.44°

位23.14x19.026

對(duì)于相同公稱直徑的粗牙螺紋和細(xì)牙螺紋中，細(xì)牙螺紋的升角較小，更易實(shí)現(xiàn)自鎖。

11-7設(shè)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)方向及螺旋線方向如題11-7圖所示，試分別畫出輪1

為主動(dòng)輪時(shí)和輪2為主動(dòng)輪時(shí)軸向力Fa1和Fa?的方向。

輪1主動(dòng)時(shí)輪2主動(dòng)時(shí)

題11-7圖

11-8在題11-7圖中，當(dāng)輪2為主動(dòng)時(shí)，試畫出作用在輪2上的圓周力耳2、軸向

力此2、和徑向力工2的作用線和方向。

解見題11-8解圖。齒輪2為右旋，當(dāng)其為主動(dòng)時(shí)，按右手定則判斷其軸向力方向工2；徑

向力工2總是指向其轉(zhuǎn)動(dòng)中心；圓向力工2的方向與其運(yùn)動(dòng)方向相反。

題11-8解圖

11-9設(shè)兩級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器的已知條件如題11-9圖所示，試問：1)低速級(jí)

斜齒輪的螺旋線方向應(yīng)如何選擇才能使中間軸上兩齒輪的軸向力方向相反，2)

低速級(jí)螺旋角￡應(yīng)取多大數(shù)值才能使中間軸上兩個(gè)軸向力相互抵消。

題11-9圖

解(1)要使中間軸上兩齒輪的軸向力方向相反，則低速級(jí)斜齒輪3的螺旋經(jīng)方向應(yīng)與齒

輪2的旋向同為左旋，斜齒輪4的旋向應(yīng)與齒輪3的旋向相反，為右旋。

(2)由題圖可知：mn2=3mmz2=51,=15\m,13=5mmz3=17

分度圓直徑d=m,,Z軸向力F“=里tan￡=%~sin￡

'dmltz

要使軸向力互相抵消，則：月＞2=工3即-^-sin/^m-sin，？

機(jī),供2〃兀Z3

m3i

J33-arcsin"'sin/32=arcsin""sinl5。=8.3。=8°18

fn,l2z23x51

12-1計(jì)算例12-1的蝸桿和渦輪的幾何尺寸。

解：從例12T已知的數(shù)據(jù)有：m=4mm,J,=40mm,q=10,4=2,0=39,

7=11.3099°,中心距。=98加機(jī),因此可以求得有關(guān)的幾何尺寸如下：

蝸輪的分度圓直徑：d2=mz2=4x39=156mm

蝸輪和蝸桿的齒頂高：ha=m=4機(jī)機(jī)

蝸輪和蝸桿的齒根高：hf=1.2/?7=1.2x4mm=4.8mm

蝸桿齒頂圓直徑：dai=%(q+2)=4x(10+2)=48〃〃”

蝸輪喉圓直徑：da2=m(z2+2)=4x(39+2)=164mm

蝸桿齒根圓直徑：dfi=m(q-2.4)=4x(10-2.4)=30.4mm

蝸輪齒根圓直徑：df2=m62-2.4)=4x(39-2.4)=146.4機(jī)加

蝸桿軸向齒距和蝸輪端面齒距：Pai=P,2=Px=勿〃=3.14x4=12.56機(jī)機(jī)

徑向間隙：c=0.2m=0.2x4=0.8〃?〃？

12-2如題12-2所示，蝸桿主動(dòng)，7]=20N.m,m=4mm,幻=2,d1=50mm,渦

輪齒數(shù)馬=50,傳動(dòng)的嚙合效率〃=0.75。試確定：(1)渦輪的轉(zhuǎn)向；(2)蝸桿

與渦輪上的作用力的大小和方向。

題12-2圖

解：（1）從圖示看，這是一個(gè)左旋蝸桿，因此用右手握桿，四指明，大拇指卬2,可以

得到從主視圖上看，蝸輪順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。

（2）由題意，根據(jù)已知條件，可以得到蝸輪上的轉(zhuǎn)矩為

T2=T.ir/=Ti7iz2/z}=20x0.75x50/2=315N.m

蝸桿的圓周力與蝸輪的軸向力大小相等，方向相反，即：

F4=%=21/4=2x20/（50x10-31=800N

蝸桿的軸向力與蝸輪的圓周力大小相等，方向相反，即：

2他=x（xSOxlO_3）2=

Fai=FI2=2T2375/43750N

蝸桿的徑向力與蝸輪的徑向力大小相等，方向相反，即：

Fr]="2=%tana=3750xtan20°=1364.89N

12-3如題12-3所示為蝸桿傳動(dòng)和錐齒輪傳動(dòng)的組合，已知輸出軸上的錐齒輪Z4

的轉(zhuǎn)向〃，（1）欲使中間軸上的軸向力能部分抵消，試確定蝸桿傳動(dòng)的螺旋線方

向和蝸桿的轉(zhuǎn)向；（2）在圖中標(biāo)出各輪軸向力的方向。

題12-3圖

解：（1）先用箭頭法標(biāo)志出各輪的轉(zhuǎn)向，如圖12.5所示。由于錐齒輪軸向力指向大端,

因此可以判斷出蝸輪軸向力水平向右，從而判斷出蝸桿的轉(zhuǎn)向?yàn)轫槙r(shí)針，如圖12.5所示。

因此根據(jù)蝸輪和蝸桿的轉(zhuǎn)向，用手提法可以判定蝸桿螺旋線為右旋。

（2）各輪軸軸向力方向如圖12.5所示。

13-1一平帶傳動(dòng)，已知兩帶輪直徑分別為150mm和400mm，中心距為1000mm,

小輪主動(dòng)、轉(zhuǎn)速為1460〃min。試求（1）小輪包角；（2）帶的兒何長(zhǎng)度；（3）

不考慮帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)時(shí)彈性滑動(dòng)時(shí)大輪的轉(zhuǎn)速；（4）滑動(dòng)率￡=0.015時(shí)大輪

的實(shí)際轉(zhuǎn)速。

解（1）cos2=&-4=400T5°=o/25,a=165.63°=2.89rad

22a2x1000

40150

（2）L=2a+-（J1+J,）+=2x1000+-（150+400）+（O-）,

2V'274a2、74x1000

=2879.13mm

nd

（3）不考慮帶的彈性滑動(dòng)時(shí)，，一L二」

4%150x1460

=547.5r/min

d?400

n

(4)滑動(dòng)率￡=0.015時(shí):—=

n24(1-￡)

一駕喂-。?。⑸-m

13-2題13-1中。若傳遞功率為5KW,帶與鑄鐵帶輪間的摩擦系數(shù)已0.3。所用

平帶每米長(zhǎng)的質(zhì)量q=0.35kg/m。試求（1）帶的緊邊、松邊拉力；（2）此帶傳動(dòng)

所需的初拉力；（3）作用在軸上的壓力。

題13-1圖

g,、.1000F1000P60Pxi60x5x106

解(1)F=-----=——-----=---------------------=436.26N

v加血a萬x1460x150

60x1000

*=e°-3*2$9=2.38

fa238

F^F—e—=436.26x—：-=752.39N

eJa2.38-1

1

F>=F—?---=436.26x316.13?/

2efa-l2.38-1

(2)綜=；(片+5)=g(752.39+316.13)=534.262V

尸0=2/^si吟=2x532sin受竺=1060.13N

14-1在題14-1圖中I、II、III、IV軸，是心軸、轉(zhuǎn)軸、還是傳動(dòng)軸?

I

IV

題14-1圖

解I為傳動(dòng)軸,II、IV為轉(zhuǎn)軸，III為心軸。

14-6已知一單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器，用電動(dòng)機(jī)直拖動(dòng)，電動(dòng)機(jī)功率P=22KW,

轉(zhuǎn)速〃?=1470r/min，齒輪的模數(shù)m=4mm,齒數(shù)芍=18、馬=82,若支承間跨距

l=180mm（齒輪位于跨距中央），軸的材料用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)，試計(jì)算輸出軸危險(xiǎn)截

面處的直徑d。

解T.=9.55xl06-^=9.55xl06x^^=1.429xl08^//n

n1470

工=如。=^tana=今蒜^tan20。=I445N

“Fl1445x0.18「ccc,

M=—=---------=65.025N?m

44

2652

Mc=JM2+("J2=^65.025X1o+(0.6X1.429x10)=107.609

皿變=26.17583〃〃〃

d>

0.1x60

故da2Smm

16-1說明下列型號(hào)軸承的類型、尺寸系列、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、公差等級(jí)及其適用場(chǎng)合。

6005,N209/P6,7207C,30209/P5。

解由手冊(cè)查得

6005深溝球軸承，窄寬度，特輕系列，內(nèi)徑4=25%機(jī)，普通精度等級(jí)（0級(jí)）。主

要承受徑向載荷，也可承受一定的軸向載荷；可用于高速傳動(dòng)。

N209/P6圓柱滾子軸承，窄寬度，輕系列，內(nèi)徑d=45機(jī)機(jī)，6級(jí)精度。只能承受徑向

載荷，適用于支承剛度大而軸承孔又能保證嚴(yán)格對(duì)中的場(chǎng)合，其徑向尺寸輕緊湊。

7207c角接觸球軸承，窄寬度，輕系列，內(nèi)徑d=35mm,接觸角a=15°,鋼板沖壓

保持架，普通精度等級(jí)。既可承受徑向載荷，又可承受軸向載荷，適用于高速無沖擊，一般

成對(duì)使用，對(duì)稱布置。

30209/P5圓錐滾子軸承，窄寬度，輕系列，內(nèi)徑d=45機(jī)用，5級(jí)精度。能同時(shí)承受徑向

載荷和軸向載荷。適用于剛性大和軸承孔能嚴(yán)格對(duì)中之處，成對(duì)使用，對(duì)稱布置。

16-6根據(jù)工作條件，決定在某傳動(dòng)軸上安裝一對(duì)角接觸球軸承，如題16-6圖所

示。已知兩個(gè)軸承的載荷分別為工?=1470N,/；2=2650N,外加軸向力

FA-1000N,軸頸d=40mm,轉(zhuǎn)速〃=5000r/min,常溫下運(yùn)轉(zhuǎn)，有中等沖擊，

預(yù)期壽命4=2000/7,試選擇軸承的型號(hào)。

題16-6圖

解（1）按題意，外加軸向力FA已接近工|,暫選a=25。的角接觸軸承類型70000AC。

（2）計(jì)算軸承的軸向載荷（解圖見16.4b）

由教材表16T3查得，軸承的內(nèi)部派生軸向力

F/=0.68Frl=0.68x1470=1000N,方向向左

五；=0.68工2=0.68x2650=18O27V,方向向右

因"+F；=1000+1802=2802N>F：=1000N,

軸承1被壓緊￡“=&+=1000+1802=2802N

軸承2被放松工2=6=1802N

(3)計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷

查教材表16-12,e—0.68

——=------=1.91>e)查表16T2得X]=0.41,Y,—0.87

工?1470

星=竺2?=0.68=e,查表16-12得X,=1,K=0

工23650

6=X?+毛Ful=0.41x1470+0.87x2802=3040N

6=乂2工2+丫2工2=1x2650+0x1802=2650%

（3）計(jì)算所需的基本額定動(dòng)載荷

查教材表16-9,常溫下工作，工=1；查教材表16-10,有中等沖擊，取力=1.5；

球軸承時(shí)，￡=3：并取軸承1的當(dāng)量動(dòng)載荷為計(jì)算依據(jù)

1.5x3040<60x5000…八

-------------------------x2000=38.46KN

1Iio6

查手冊(cè)，根據(jù)C；和軸頸d=40加加，選用角接觸球軸承7308AC合適（基本額定動(dòng)載荷

Cr=385KN)。

機(jī)械基礎(chǔ)

8.8試?yán)L出如圖8.17所示平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。

8.9試計(jì)算如圖8.18所示各運(yùn)動(dòng)鏈的自由度（若含有復(fù)合錢鏈、局部自由度或虛

約束，應(yīng)明確指出），并判斷其能否成為機(jī)構(gòu)（圖中繪有箭頭的構(gòu)件為原動(dòng)件）。

圖8.18

9.8某錢鏈四桿機(jī)構(gòu)各桿的長(zhǎng)度如圖9.20所示，試問分別以a,b,c,d為機(jī)架

時(shí)，將各得到什么類型的機(jī)構(gòu)？若將500改為560,又為何種機(jī)構(gòu)？

圖9.20

解：a為機(jī)架150+500<300+400且最短桿為機(jī)架，因此是雙曲柄機(jī)構(gòu)。

b為機(jī)架150+500<300+400且最短桿的鄰邊為機(jī)架，因此是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。

c為機(jī)架150+500<300+400且最短桿的對(duì)邊為機(jī)架，因此是雙搖桿機(jī)構(gòu)。

d為機(jī)架150+500<300+400且最短桿的鄰邊為機(jī)架，因此是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。

若將500改為560時(shí)，150+560>300+400,不滿足桿長(zhǎng)條件，因此無論哪個(gè)桿

為機(jī)架，都是雙搖桿機(jī)構(gòu)。

9.9在如圖9.21所示的較鏈四桿機(jī)構(gòu)中，已知征=50〃〃"，lCD=35w/n,

lAD=30mm,AD為機(jī)架。試求:

1）若此機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，且AB桿為曲柄，求柒的最大值;

2）若此機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)，求兀的最小值；

3）若此機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)，求如的數(shù)值。

圖9.21

解：1）因?yàn)闄C(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，且AB桿為曲柄，所以，AB桿為曲柄必為最

短桿，有公式4B+50《35+30得，/.B的最大值為15mm。

2）因?yàn)闄C(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)，所以，AD桿必為最短桿，有公式

+35250+30,的最大值為45mm。

3）若此機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)，求兒的數(shù)值。

10.3凸輪機(jī)構(gòu)常用的4種從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律中，哪種運(yùn)動(dòng)規(guī)律有剛性沖擊？哪種

運(yùn)動(dòng)規(guī)律有柔性沖擊？哪種運(yùn)動(dòng)規(guī)律沒有沖擊？如何來選擇從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)

律？

答：剛性沖擊：等速運(yùn)動(dòng)。

柔性沖擊：等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律；余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

沒有沖擊：正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

可以根據(jù)機(jī)構(gòu)所承受的載荷以及運(yùn)動(dòng)速度來選擇。

10.8如圖10.22所示為尖頂直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)線圖，但給出的運(yùn)動(dòng)

線圖尚不完全，試在圖上補(bǔ)全各段的曲線，并指出哪些位置有剛性沖擊？那些位

置有柔性沖擊？

08

圖10.22

11.21圖11.32所示的傳動(dòng)簡(jiǎn)圖中，II軸上裝有2個(gè)斜齒輪，試問如何合理的選

擇齒輪的旋向？

圖11.32

答：根據(jù)n軸上所受的軸向力為最小來選擇齒輪的旋向。

假如I軸轉(zhuǎn)向?yàn)轫槙r(shí)針，則n軸齒輪的轉(zhuǎn)向?yàn)槟鏁r(shí)針，II軸的小斜齒輪假設(shè)軸向

力向外，根據(jù)左手定則，小斜齒輪的旋向?yàn)樽笮?，同理，另一個(gè)大齒輪的旋向也

是左旋。

11.22試分析如圖11.33所示的蝸桿傳動(dòng)中，蝸桿的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，并繪出蝸桿和渦

輪嚙合點(diǎn)作用力的方向。

圖11.33

11.23如圖11.34所示為一手搖蝸桿傳動(dòng)裝置。已知傳動(dòng)比i=50,傳動(dòng)效率n=0.4,

卷筒直徑D=0.6mo若作用手柄上的力F=200N,則它能夠提升的重量G是多少？

圖11.34

11.24某斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的中心距a=300mm,小齒輪的齒數(shù)Z|=40,傳動(dòng)比

i=2.7,試確定該對(duì)斜齒輪的模數(shù)m,螺旋角6及主要兒何尺寸。

11.25已知一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)齒數(shù)Z|=21,Z2=22,a,=20°,

a=55mm。要求不用變位而湊中心距，這對(duì)斜齒輪的螺旋角應(yīng)為多少？

12.1某外圓磨床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)如圖12.18所示，已知各輪的齒數(shù)為Zi=28,馬=56,

Z3=38,Z4=57,手輪與齒輪1相固連，橫向絲桿與齒輪4相固連，其絲桿螺

距為3mm,試求當(dāng)手輪轉(zhuǎn)動(dòng)1/100轉(zhuǎn)時(shí)，砂輪架的橫向進(jìn)給量S。

圖12.18

12.5在如圖12.22所示的輪系中,已知齒數(shù)石=120,z2=40,z3=20,z4=20o

若〃]=4=120r/min,月一〃1與〃4轉(zhuǎn)向相反，試求"。

15.1軸的功用是什么？

答：軸的功用是支撐旋轉(zhuǎn)零件，以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞。

15.2試說明下列幾種軸材料的適用場(chǎng)合：Q235A,45,40Cr,20CrMnTi,QT600-2。

答：Q235A用于載荷不大、轉(zhuǎn)速不高的一般不重要的軸。

45用于應(yīng)用于應(yīng)力集中敏感性小的場(chǎng)合，一般用于用途和較重要的軸。

40Cr應(yīng)用于強(qiáng)度高而尺寸小、重量輕的重要的軸或特殊性能要求的軸。

20CrMnTi用于齒輪，軸類，活塞類零配件等.用于汽車，飛機(jī)各種特殊零件部位，良

好的加工性，加工變形微小,抗疲勞性能相當(dāng)好。

QT600-2應(yīng)用于制作形狀復(fù)雜的軸。

15.3在齒輪減速器中，為什么低速軸的直徑要比高速軸粗得多？

答：因?yàn)榈退佥S的扭矩大高速軸的扭矩小所以低速軸要選擇粗一些。

15.4在軸的結(jié)構(gòu)工藝性來看，在作軸的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意哪些問題？

答：（1）、軸上零件有準(zhǔn)確的位置和可靠的相對(duì)固定。

（2）、良好的制造和安裝公益性。

（3）、形狀、尺寸應(yīng)有利于減少應(yīng)力集中。

15.5如圖15.13所示為兒種軸上零件的軸向定位和固定方式，試指出其設(shè)計(jì)錯(cuò)

誤，并畫出改正圖。

16.1滾動(dòng)軸承一?般由哪些基本元件組成？各有什么作用？

答：滾動(dòng)軸承一般由內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體和保持架四部分組成，內(nèi)圈的作用是與

軸相配合并與軸一起旋轉(zhuǎn)；外圈作用是與軸承座相配合，起支撐作用；滾動(dòng)體是

借助于保持架均勻的將滾動(dòng)體分布在內(nèi)圈和外圈之間，其形狀大小和數(shù)量直接影

響著滾動(dòng)軸承的使用性能和壽命;保持架能使?jié)L動(dòng)體均勻分布，防止?jié)L動(dòng)體脫落,

引導(dǎo)滾動(dòng)體旋轉(zhuǎn)起潤(rùn)滑作用。

16.5試說明下列軸承代號(hào)的含義，并說明哪個(gè)軸承不能承受徑向載荷？

330862107200AC/P6N409/P55307/P6

答：33083——圓錐滾子軸承

（0）3——寬度系列為0,3為直徑系列代號(hào)

08-------內(nèi)徑為40mm

62106——深溝球軸承

（0）2——寬度系列為0,2為直徑系列代號(hào)

10—內(nèi)徑為50mm

7200AC/P67——用接觸球軸承

(0)2-——寬度系列為0,2為直徑系列代號(hào)

00——內(nèi)徑為10mm

AC—一公稱接觸角a=25°

P6—-軸承公差等級(jí)為6級(jí)

N409/P5N——-圓柱滾子軸承

(0)4-一寬度系列為0,4為直徑系列代號(hào)

09——內(nèi)徑為45mm

P5--軸承公差等級(jí)為5級(jí)

5307/P65——-推力球軸承

(0)3-—寬度系列為0,3為直徑系列代號(hào)

07——內(nèi)徑為35mm

P6—-軸承公差等級(jí)為6級(jí)

5307/P6不能承受徑向載荷。

16.7試說明滾動(dòng)軸承的基本額定壽命、基本額定動(dòng)載荷、當(dāng)量動(dòng)載荷的意義。

答：基本額定壽命：一批同樣的軸承，在相同條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，其中百分之九十的軸

承不發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕時(shí)所能達(dá)到的壽命。

基本額定動(dòng)載荷：滾動(dòng)軸承若同時(shí)承受徑向和軸向聯(lián)合載荷，為了計(jì)算軸承壽命

時(shí)在相同條件下比較，在進(jìn)行壽命計(jì)算時(shí)，必須把實(shí)際載荷轉(zhuǎn)換為與確定基本額

定動(dòng)載荷的載荷條件相一致的當(dāng)量動(dòng)載荷，用P表示。

當(dāng)量動(dòng)載荷：使軸承的基本額定壽命恰好為一百萬轉(zhuǎn)時(shí)，軸承所能承受的載荷

值，稱為軸承的基本額定動(dòng)載荷，用C表示。對(duì)向心軸承，指的是純徑向載荷,

用Cr表示；對(duì)推力軸承，指的是純軸向載荷，用Ca表示。

16.11已知一傳動(dòng)軸上的深溝球軸承，承受的徑向載荷工=1200N,軸向載荷

Fu=3OO7V,軸承轉(zhuǎn)速〃=1460r/min,軸頸直徑d=40〃加,要求使用Lh=8000〃,

載荷有輕微沖擊，常溫下工作，試選擇軸承的型號(hào)尺寸。

汽車機(jī)械基礎(chǔ)

4-1軸的功用是什么？根據(jù)所受的載荷不同，軸分為哪兒種類型？各舉一例說

明。

答：軸的功用是支撐旋轉(zhuǎn)零件，以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞。

轉(zhuǎn)軸：電動(dòng)機(jī)的輸入軸。

心軸：火車的輪軸。

傳動(dòng)軸：連接汽車變速器與后橋的軸。

4-5某傳動(dòng)軸所傳遞的功率P=750Kw,轉(zhuǎn)速〃=400〃min。若采用45鋼正火，

該軸所需的最小直徑是多少？

4-6圖4-10中，若軸的支承跨距L=400mm,主動(dòng)齒輪分度圓直徑&=180"皿，

螺旋角4=15。，傳遞功率片=7KW,轉(zhuǎn)速〃1=300r/min,軸的材料采用45鋼

調(diào)質(zhì)。

①試確定軸的危險(xiǎn)截面上的直徑。

②指出圖4-10中主動(dòng)軸結(jié)構(gòu)的不合理之處，并提出改進(jìn)意見。

圖4-10主動(dòng)軸

5-8滾動(dòng)軸承的額定動(dòng)載荷和當(dāng)量動(dòng)載荷有何關(guān)系？

答：在進(jìn)行壽命計(jì)算時(shí)，必須把實(shí)際載荷轉(zhuǎn)換為與確定基本額定動(dòng)載荷的載荷條

件相一致的當(dāng)量動(dòng)載荷。

5-9滾動(dòng)軸承壽命設(shè)計(jì)計(jì)算的基本思想是什么？什么情況下需要作滾動(dòng)軸承的

靜強(qiáng)度計(jì)算？

答：滾動(dòng)軸承壽命設(shè)計(jì)計(jì)算的基本思想是軸承壽命不小于滾動(dòng)軸承的預(yù)期壽命。

對(duì)于承受連續(xù)載荷或間斷載荷而不旋轉(zhuǎn)的軸承；在載荷作用下緩慢旋轉(zhuǎn)的軸承；

承受正常載荷但受到短時(shí)沖擊的軸承，要考慮靜強(qiáng)度計(jì)算。

5-10說明以下幾個(gè)代號(hào)的含義:7210B、7210AC、N210E、51210、30316、

7305B/P4o

答：7210B3——角接觸球軸承

（0）2——寬度系列為0,2為直徑系列代號(hào)

10------內(nèi)徑為50mm

7200AC7——角接觸球軸承

（0）2——寬度系列為0,2為直徑系列代號(hào)

00-內(nèi)徑為10mm

AC-——公稱接觸角a=25°

N210EN—一圓柱滾子軸承

(0)2——寬度系列為0,2為直徑系列代號(hào)

10-內(nèi)徑為50mm

E—一軸承公差等級(jí)為6級(jí)

512105——-推力球軸承

1—-寬度系列為1，2為直徑系列代號(hào)

10-內(nèi)徑為50mm

303163——-圓錐滾子軸承

0——寬度系列為0,3為直徑系列代號(hào)

16—內(nèi)徑為82mm

7305B/P47—角接觸球軸承

(0)3——寬度系列為0,3為直徑系列代號(hào)

05-內(nèi)徑為25m