機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)作業(yè)集題解詳細(xì)版

機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)作業(yè)集題解詳細(xì)版

機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)

作業(yè)集題解

陳立德、姜小菁主編

高等教育出版社

前B

本”機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)作業(yè)集題解”是“機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)作業(yè)集”的配套輔助教學(xué)資料，其編

寫的目的為：對學(xué)生而言、可自我檢查學(xué)習(xí)掌握程度；

對教師而言，在批改時可有一個統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，便于檢查。

現(xiàn)務(wù)必說明兩臾：

1.有些作業(yè)題難以迨立標(biāo)準(zhǔn)答案，故不一定為唯一答案；

2.由于思考與分析題設(shè)立的目的為深化教學(xué)內(nèi)容等，故對通常水平的學(xué)生可不按

排作業(yè)，故此題目暫不作題解。

參加本作業(yè)集題解編寫工作的有陳立德、姜小菁、羅衛(wèi)平、胡云堂、凌秀軍、卞詠梅等,

金陵科技學(xué)院陳立德、姜小菁任主編。

鑒于編著水平有限，書中難免有不妥之處，懇請廣大讀者批判指正。

編者

2012.2

目錄

二.填充題.......................13

緒論................................1

三.思考與分析題.................14

分析與思考題........................1四.簡答題.......................14

第1章機(jī)械設(shè)計概述..................1五.設(shè)計計算與分析題.............15

六.結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析題.............17

推斷與選擇題....................1

二.填充題...........................1第8章帶傳動.......................19

=.思考與分析題....................1一、推斷與選擇題...................19

第2章摩擦、磨損及潤滑概述..........2二、填空題.........................19

三、思考與分析題...................19

一、推斷與選擇題....................2

四、簡答題.........................20

二、填充題..........................2

五、設(shè)計計算與分析題..............23

三、思考與分析題....................2

四、筒答題..........................2第9章鏈傳動.......................25

第3章平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析............4一.推斷與選擇題...................25

—.填充題.........................25

一.推斷與選擇題..................4

三.思考與分析題.................25

二.填充題........................4

四.簡答題.......................26

三.思考與分析題..................4

五.設(shè)計計算與分析題.............26

四.簡答題.........................4

五.設(shè)計計算與分析題..............5第10章齒輪傳動...................28

第4章平面連桿機(jī)構(gòu)..................6—%推斷與選擇題...................28

二、填充題.........................29

一、推斷與選擇題....................G

三、思考與分析題...................30

二、填充題..........................6

四、簡答題.........................30

三、思考與分析題....................6

五、設(shè)計計算與分析題..............34

四、簡答題..........................8

六、結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析題..............36

五、設(shè)計計算與分析題................8

第11章蝸桿傳動....................38

第5章凸輪機(jī)構(gòu).....................10

—.推斷與選擇題..................38

推斷與選擇題...................10

二.填充題.......................38

二.填充題.......................10

三.思考與分析題.................38

三.思考與分析題.................10

四.簡答題.......................39

四.筒答題........................10

五.設(shè)計計算與分析題.............40

五.設(shè)計計算與分析題.............11

第12章齒輪系.......................43

第6章間歇運動機(jī)構(gòu).................12

一、推斷與選擇題..................43

一、推斷與選擇題...................12

二、填充題.........................43

二、填空題.........................12

三、思考與分析題..................43

第7章螺紋連接與螺旋傳動...........13四、簡答題.........................43

五、設(shè)計計算與分析題..............

推斷與選擇題...................1344

緒論

分析與思考題

0.1機(jī)器的特征有哪三個？

0.2機(jī)器與機(jī)構(gòu)有何區(qū)別？

0.3構(gòu)件與零件有何區(qū)別？試各舉出三個實例。

0.4"機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)”謖程研究的內(nèi)容是什么？

答：以上各題不作解答,老肺可根據(jù)不一致對象的學(xué)生.提出適當(dāng)?shù)囊?讓學(xué)生自理。

第1章機(jī)械設(shè)計概述

--推斷與選擇題

1.1機(jī)械設(shè)計一定要開發(fā)制造新機(jī)械。

正確答案：錯

1.2強度是零件應(yīng)滿足的基本要求。

正確答案：對

1.3機(jī)械設(shè)計中的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化的目的要緊是為了提高經(jīng)濟(jì)效益與保證產(chǎn)

品質(zhì)量。

正確答案：對

1.4某齒輪傳動裝置（題1.4圖）輪1為主動輪，則輪2的齒面接觸應(yīng)力按建—變化。

A.對稱循環(huán)B.脈動循環(huán)

C.循環(huán)特性丫=-0.5的循環(huán)D.循環(huán)特性丫=+1的循環(huán)

題1.4圖齒輪傳動裝置

二.填充題

1.5強度可分為整體強度與表面強度。

1.6機(jī)械設(shè)計的基本要求是：能實現(xiàn)預(yù)定功能，滿足可靠性與經(jīng)濟(jì)性的要

求。

1.7機(jī)械設(shè)計中推廣三化，它是指標(biāo)準(zhǔn)化、系列化與通用化。

三.思考與分析題

1.8機(jī)械設(shè)計過程通常分為哪幾個階段？各階段的要緊內(nèi)容是什么？

1.9常見的失效形式有哪幾種？

1.10什么叫工作能力？計算準(zhǔn)則是如何得出的？

答：以上各題不作解答，老肺可根據(jù)不一致對象的學(xué)生.提出適當(dāng)?shù)囊?讓學(xué)生自理。

第2章摩擦、磨損及潤滑概述

一、推斷與選擇題

2.1應(yīng)嚴(yán)格禁止出現(xiàn)邊界摩擦。

正確答案：錯

2.2潤滑的粘度隨溫度的升高而降低。

正確答案：對

2.3粘度愈大，內(nèi)摩擦阻力就愈大，液體的流淌性就愈差。

正確答案：對

2.4在低速、重載、高溫、間隙大的情況下應(yīng)選用粘度較A的潤滑油。

A.大B.小

2.5B密封分為接觸式、非接觸式兩種。

A.靜B.動

2.6A是指澗滑脂的稠度。

A.錐人度B.滴點

2.7齒輪齒面的點蝕現(xiàn)象屬于—

A.磨粒磨損B.粘著磨損C.疲勞磨損D.腐蝕磨損

二、填充題

2.8運動物體的接觸表面間的摩擦狀態(tài)有干摩擦、邊界摩擦、液體摩擦、混

合摩擦等四種。

2.9磨損可分為粘著磨損、磨粒磨損、袤面疲勞磨損及腐蝕磨損等四種基本類型。

2.10提高耐磨性的要緊工藝措施有提高表面硬度，降低表面粗糙度與改善

潤滑條件。

2.11機(jī)器發(fā)生磨缺失效是處于劇烈磨損階段。

三、思考與分析題

2.11機(jī)械手表對潤滑油性能的要求除了要考慮粘度外，還應(yīng)考慮什么？

2.12夏天發(fā)現(xiàn)液壓系統(tǒng)中的油變稀了，有人將潤滑脂加入，調(diào)勻后使油變稠，這樣做

法行嗎？

2.13自行車中什么部位要進(jìn)行潤滑？應(yīng)使用哪一類潤滑劑？為什么？

答：以上各題不作解答,老肺可根據(jù)不?致對象的學(xué)生.提出適當(dāng)?shù)囊?讓學(xué)生自理。

四、簡答題

2.14磨損過程分幾個階段？各階段的特點是什么？

答：在機(jī)械的正常運轉(zhuǎn)中，磨損過程大致可分為下列三個階段。

1.跑合（磨合）磨損階段

在這一階段中，磨損速度由快變慢，而后逐步減小到一穩(wěn)固值。跑合磨損到

一定程度后，尖峰逐步被磨平，磨損速度即逐步減慢。

2.穩(wěn)固磨損階段

在這一階段中磨損緩慢、磨損率穩(wěn)固，零件以平穩(wěn)而緩慢的磨損速度進(jìn)入零

件正常工作階段。

3.劇烈磨損階段

此階段的特征是磨損速度及磨損率都急劇增大。當(dāng)工作表面的總磨損量超過

機(jī)械正常運轉(zhuǎn)要求的某一同意值后，摩擦副的間隙增大，零件的磨損加劇，精度

下降，潤滑狀態(tài)惡化，溫度升高，從而產(chǎn)生振動、沖動與噪聲，導(dǎo)致零件迅速失

效。

2.15在實踐中，經(jīng)常出現(xiàn)的為混合摩擦，其特點是什么？

答：在實踐中有很多摩擦副處于干摩擦、液體摩擦與邊界摩擦的混合狀態(tài)，稱之混

合摩擦。兩摩擦面之間有潤滑油存在，同時在摩擦表面上形成潤滑油膜，但局部油膜

破裂，局部金屬直接接觸!。

2.16接觸式密封中常用的密封件有什么？

答：常用的接觸式密封件有：各類類型的橡膠密封圈、氈圈、端面密封裝置。

第3章平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

一.推斷與選擇題

3.1一個作平面運匆的構(gòu)件具有2個獨立運動的自由度。

正確答案：對

3.2機(jī)構(gòu)中只能有一個主動件。

正確答案：錯

3.3平面低副機(jī)構(gòu)中，每個轉(zhuǎn)動副與移動副所引入的約束條件是相同的。

正確答案：對

3.4車輪在軌道上轉(zhuǎn)動，車輪與軌道之間構(gòu)成C。

A.轉(zhuǎn)動副B.移動副C.高副

3.5平面機(jī)構(gòu)中，若引入一個移動副，將帶人」個約束，保留了」個自由

度。

A.1,2B.2,1C.1,1

3.6具有確定運動的機(jī)構(gòu)，其原動件數(shù)目應(yīng)B自由度數(shù)目。

A.小于B.等于C.大于

二.填充題

3.7機(jī)構(gòu)具有確定的相對運動的條件是自由度數(shù)等于主動件數(shù)。

3.8旋轉(zhuǎn)軸的軸頸與支承軸承之間的連接，是構(gòu)成轉(zhuǎn)動副,它引入了約束，保留

了1個自由度。

三.思考與分析題

3.9既然虛約束對垢構(gòu)的運動不起約束作用，為何機(jī)構(gòu)中仍經(jīng)常使用虛約束？

答：以上各題不作解答，老如可根據(jù)不一致對象的學(xué)生，提出適當(dāng)?shù)囊螅寣W(xué)生自

理。

四.簡答題

3.10運動副與運動鏈有何區(qū)別？運動鏈與機(jī)構(gòu)有何區(qū)別

答：使兩個構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生一定相對運動的連接，稱之運動副。兩個以上的構(gòu)

件以運動副連接而構(gòu)成的系統(tǒng)稱之運動鏈。

在運動鏈中選取1個構(gòu)件加以固定（稱之機(jī)架），當(dāng)另一構(gòu)件（或者少數(shù)幾個構(gòu)

件）按給定的規(guī)律獨立運動時，其余構(gòu)件均隨之作一定的運動，這種運動鏈就成為

機(jī)構(gòu)。

3.11在比例尺h(yuǎn)=0.02m/mm的機(jī)構(gòu)運動簡圖口，量得一構(gòu)件的長度為10mm,則

該機(jī)構(gòu)的實際長度為多少？

答：200

3.12機(jī)構(gòu)運動簡圖有何用處？它能表示出原機(jī)構(gòu)的那些

方面的特征？

答：用簡單線條與符號畫出圖形來進(jìn)行方案討論與運動、

受力分析。

能表達(dá)各構(gòu)件間相對運動關(guān)系，不需要熟悉機(jī)構(gòu)的

真實外形與具體結(jié)構(gòu)。

3.13在題3.13圖所示的平面機(jī)構(gòu)中，共有幾個轉(zhuǎn)動副？

幾個移動副？

答：6個轉(zhuǎn)動副，1個移動副。

題3.13圖

五.設(shè)計計算與分析題

3.14試計算題3.14圖所示的機(jī)構(gòu)(橢圓規(guī))的自由度。AB=BC=CD

答：，k3,PL=4,PH=0

F=3n-2PL-PH=3X3_2X4=1

3.15*試判定題3.15圖所示各機(jī)構(gòu)是否具有確定的相對運動，如運動不確定，提出修

改方案。

(a)(b)

題3.14圖橢圓規(guī)機(jī)構(gòu)題3.15圖

答：見”機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)學(xué)習(xí)指南與題解”題3.7。

第4章平面連桿機(jī)構(gòu)

一、推斷與選擇題

4.1利用速度影像的原理就能很方便地求出一個構(gòu)件上各點的速度。

正確答案：對

4.2機(jī)構(gòu)的效率為0,則機(jī)構(gòu)處于自鎖狀態(tài)。

正確答案：對

4.3在實際生產(chǎn)中，機(jī)構(gòu)的死點位置對工作都是不利的。

正確答案：錯

4.4在平面連桿機(jī)構(gòu)中，以最短桿為機(jī)架，就能得到雙曲柄機(jī)構(gòu)。

正確答案：錯

4.5錢鏈四桿機(jī)構(gòu)是按工的不一致形式分為三種基本型式的。

A.搖桿B.連架桿C.連桿

4.6平面四桿機(jī)構(gòu)中，最長桿與最短桿長度之與大于其余兩桿長度之與，只能得到

A機(jī)構(gòu)。

A.雙搖桿B.雙曲柄C.曲柄搖桿

4.7四桿機(jī)構(gòu)處于死點時，其傳動角為」c

A.介于0。~900之間B.0。C.901

4.8平面連桿機(jī)構(gòu)的行程速度變化系數(shù)時，機(jī)構(gòu)具有急回特性。

A.大于B.小于C.等于

二、填充題

4.9在移動副中，外力的作用線在摩擦角所包圍區(qū)域的里面時，滑塊處于減速

運動狀態(tài)。

4.10自鎖性能最好的是三角螺紋。

4.11平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式是較鏈四桿機(jī)構(gòu)，其中，固定的構(gòu)件稱之ja^；

與之相連的構(gòu)件稱之連架桿：與之相對晌構(gòu)件稱之連桿。

4.12實際中的各類形式的四桿機(jī)構(gòu)，都可看成是由改變某些構(gòu)件的相對艮度，形狀

或者選擇不一致構(gòu)件作為機(jī)架等方法所得到的較鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化形

式。

4.13在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)曲柄為原動件，并作等速回轉(zhuǎn)運動時，搖桿作往復(fù)擺

4.14曲柄搖桿機(jī)構(gòu)出現(xiàn)急回運動特性的條件是：搖桿為從動件,曲柄為主動件。

三、思考與分析題

4.15一個機(jī)構(gòu)假如改換主動件，其速度矢量多邊形是否會改變？

4.16“自鎖”與“不動”這兩個概念是否一樣？“不動”的機(jī)構(gòu)是否一定“自鎖”？

試舉出三個自鎖機(jī)構(gòu)的實例。

4.17在日常生活中你接觸到了什么平面四桿機(jī)構(gòu)？它們都完成了什么運動？是如何

傳遞與實現(xiàn)運動的？

4.18觀察卡車車廂自動翻轉(zhuǎn)卸料，它屬于哪種機(jī)構(gòu)？

4.19觀察公共汽車雙扇車門的開閉機(jī)構(gòu)，它利用了什么四桿機(jī)構(gòu)的哪種特性？

答：以上各題不作解答，老白幣可根據(jù)不一致對象的學(xué)生，提出適當(dāng)?shù)囊?，讓學(xué)生自

理。

四、簡答題

4.20為什么楔形面摩擦大于平面摩擦？

答：由于在楔形面摩擦中當(dāng)量摩擦系數(shù)/,=f/sin。其值始終大于摩擦系數(shù)八故楔形面

摩擦大于平面摩擦。

4.21何謂自鎖？從受力觀點看，移動副與轉(zhuǎn)動副在什么情況下會自鎖？

答：不管驅(qū)動力多大都不能使機(jī)械運動，機(jī)械發(fā)生自鎖。因此，機(jī)械自鎖的條件是n

wo,其中『0為臨界自鎖狀態(tài)，并不可靠。

當(dāng)驅(qū)動力作用線作用在摩擦角或者摩擦圓所包圍區(qū)域之內(nèi)時，構(gòu)件作減速移動，

直至靜止，機(jī)構(gòu)自鎖.

4.22三角螺紋、矩形螺紋各適用于什么樣的工作狀態(tài)？為什么？

答：三角螺紋相當(dāng)于楔形滑塊在楔形槽面內(nèi)滑動，矩形螺紋相當(dāng)于滑塊在平面上滑

動。

根據(jù)受力分析可得出：

三角螺紋：摩擦阻力大、效率低，易發(fā)生自鎖，常用作連接螺紋。

矩形螺紋：效率高，常用作傳動螺紋。

4.23較鏈四桿機(jī)構(gòu)的曲柄存在條件是什么？

答：曲柄存在的條件如下：

（1）最長桿與最短桿的長度之與小于或者等于其余兩桿長度之與；

（2）最短桿或者其相鄰桿應(yīng)為機(jī)架。

4.24較鏈四桿機(jī)構(gòu)的最小傳動角人而發(fā)生在什么位置？

答：在曲柄與機(jī)架共線的兩位置處出現(xiàn)最小傳動角。比較這兩位置的傳動角，即可求

出最小傳動角。關(guān)于曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，當(dāng)原動件為曲柄時，最小傳動角出現(xiàn)在曲柄與

機(jī)架垂直的位置3

4.25在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，如何調(diào)整搖桿擺角的大小或者極限位置？

答：搖桿擺角的大小可通過增減曲柄長度來調(diào)整。

搖桿的兩極限位置可通過增減連桿長度來調(diào)整。

4.26在工程上，通常是如何來克服死點，使構(gòu)件連續(xù)運動的？舉例說明。

答：1.借助飛輪使機(jī)構(gòu)渡過死點，如縫紉機(jī)，曲柄與大帶輪為同一構(gòu)件，利用帶輪

的慣性使機(jī)構(gòu)渡過死點。

2.利用機(jī)構(gòu)錯位排列的方法渡過死點，如機(jī)車車輪聯(lián)動機(jī)構(gòu)，當(dāng)一?個機(jī)構(gòu)處于

死點位置時，可借助另一個機(jī)構(gòu)來越過死點。

五、設(shè)計計算與分析題

4.27如題4.27圖所示，已知四桿機(jī)構(gòu)各構(gòu)件長度為所240/〃/〃，ZF600//2W,c=400mm,

d=500nm,試問

1）當(dāng)取49為機(jī)架時，是否有曲柄存在？

2）若各構(gòu)件長度不變，能否以選擇不一致構(gòu)件為機(jī)架的辦法獲得雙曲柄機(jī)構(gòu)或

者雙搖桿機(jī)構(gòu)？如何獲得？

題4.27圖

解：1.根據(jù)桿長之與條件，若取AD為機(jī)架而存在曲柄應(yīng)有

a+bWc+d

又。+力=240+600=840c+J=400+500=9(X)

滿足上述條件，.且連架桿AB又為最短,故有曲柄存在

2.能

因AB最短，且符合桿長之與條件，因此若取最短桿AB為機(jī)架,得雙曲柄

機(jī)構(gòu)；取CD為機(jī)架，得雙搖桿機(jī)構(gòu)。

4.28如上圖所示的錢鏈四桿機(jī)構(gòu)中，各桿的長度為a=28/〃/〃,b=52/〃/〃,c=5()〃叫d=72//m,

試作圖求解：

1)當(dāng)取力〃桿為機(jī)架時，該機(jī)構(gòu)的極位夾角0與桿⑦的最大擺角外

2)當(dāng)取桿/切為機(jī)架時，將演化成何種類型的機(jī)構(gòu)？為什么？

解：1.取〃L=0.002(11/喇,作題4.28答案圖。

題4.28答案圖

AD=IAD/FIL=36mm,取作A、B兩點。

以AB=IAB/UL=14mm為半徑，A為園心作園。

以CD=/a)/"L=25mm為半徑，D為園心作園。

當(dāng)搖桿處于兩個極限位置時：

ACi=BC-AB=IBC/,//L-AB=26-14=12inm

AC2=BC+AB=W/ZL+AB=26+14=40mm

在圖上求畫出G、C2點，由圖可知：

0=ZCIAC2=14°,。(也C2=27°

2.因AB為最短，且/.+IAD^IUC+ICD,符合桿之與條件。因此，當(dāng)AB取為

機(jī)架時，酹演化為雙曲柄機(jī)構(gòu)。

第5章凸輪機(jī)構(gòu)

一.推斷與選擇題

5.1凸輪機(jī)構(gòu)工作時，從動件的運動規(guī)律與凸輪的轉(zhuǎn)向無關(guān)。

正確答案：錯

5.2尖頂從動件的凸輪，是沒有理論輪廓曲線的。

正確答案：錯

5.3當(dāng)凸輪的壓力角增大到臨界值時，不論從動件是什么形式的運動，都會出現(xiàn)自鎖。

正確答案：對

5.4凸輪輪廓與從動件之間的可動連接是什么類型的運動副？B

A.移動副B.高副C.轉(zhuǎn)動副D.可能是高的.也可

能是低副

二,填充題

5.5凸輪機(jī)構(gòu)常用的從動件運動規(guī)律有等速運動、等加速-等減速運動、

余弦加速度運動、止弦加速度運動等四種。

5.6在凸輪機(jī)構(gòu)中，從動件使用等速運動運動規(guī)律產(chǎn)生剛性沖擊;使用

等加速-等減速運動、余弦加速度運動_運動規(guī)律產(chǎn)生柔性沖擊。

5.7凸輪機(jī)構(gòu)中的壓力角是指凸斬輪上接觸臾的法線與從動件的運動方向

間所夾的銳角。

5.8凸輪輪廓的加工方法有維削加JL與數(shù)控加工兩種。

三.思考與分析題

5.9設(shè)計凸輪機(jī)構(gòu)時，假如設(shè)計時得出的應(yīng)采取什么辦法來解次這個

問題？

5.10若凸輪機(jī)構(gòu)的滾子損壞，能否任選另一滾子來代替？為什么？

答：以上各題不作解答，老白巾可根據(jù)不一致對象的學(xué)生，提出適當(dāng)?shù)囊?，讓學(xué)生自

理。

四.簡答題

5.11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。

5.12在設(shè)計滾子從動件盤形凸輪輪廓線時，若發(fā)現(xiàn)工作廓線有變尖現(xiàn)象，則在尺寸參

數(shù)改變上應(yīng)采取什么措施？

答：增大基園半徑或者減小滾子半徑。

5.13何謂反轉(zhuǎn)法？在設(shè)計盤形凸輪時如何應(yīng)用？

答：把原先轉(zhuǎn)動著的凸輪看成是靜止不動的，而

把原先靜止不動的導(dǎo)路及原先往復(fù)移動的從動

件看成為反轉(zhuǎn)運動的這一原理，稱之“反轉(zhuǎn)法”

原理。如題5.13圖所示為一對心尖頂直動從動

件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，由于從動件尖頂與凸輪輪廓始

終接觸，因此加上反轉(zhuǎn)角速度后從動件尖頂?shù)倪\

動軌就是凸輪輪廓曲線。

題5.13圖

五.設(shè)計計算與分析題

5.14*用作圖法求出下列各凸輪從圖示位置(題5.14圖)轉(zhuǎn)過45°后機(jī)構(gòu)的壓力角

(在圖上標(biāo)出來)。

(a)(b)(c)(d)

題5.14圖

解：見”機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)學(xué)習(xí)指南與題解”題5.7。

5.15如題5.15圖所示的對心移動滾子從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)中，凸輪的實際輪廓線為

一圓，其圓心在A點，半徑凸輪

轉(zhuǎn)動方向如圖所示，4M=25mm,滾子半徑

rT=10min,試問：

1)凸輪的理論輪廓線為何種曲線？

2)凸輪的基圓半徑ro。

3)從動件的升距h。

4)推程中的最大壓力角

解：

(1)凸輪的理論輪廓線為一圓。

(2)r()=R-loA+rF40-25+10=25mm

(3)從動件的升程h

h=R+loA+r「ro=40+25+10-25=50mm

(4)推程最大壓力角二

當(dāng)0點與A點在水平方向共線時壓力角。為最大值。題5.15圖

252

sin。=a.=a=30。

40+102

第6章間歇運動機(jī)構(gòu)

一、推斷與選擇題

6.1在棘輪機(jī)構(gòu)中，當(dāng)搖桿作連續(xù)的往復(fù)擺動時，棘輪將作單向間歇轉(zhuǎn)動。

正確答案：對

6.2槽輪機(jī)構(gòu)務(wù)必要有鎖止圓弧。

正確答案：對

6.3在棘輪機(jī)構(gòu)中，設(shè)置制動爪的目的是B。

A.分度B.定位C.換向

6.4槽輪機(jī)構(gòu)運動件的鎖止圓弧是一A鎖止弧。

A.凸形B.凹形

6.5間歇運動機(jī)構(gòu)A.把間歇運動轉(zhuǎn)換成連續(xù)運動。

A.不能B.能

二、填空題

6.6改變棘輪機(jī)構(gòu)遙桿挖角的大小，能夠利用改變曲柄畏度的方怙來實現(xiàn)。

6.7棘輪機(jī)構(gòu)的主動件作往更運動,從動件作周期性的時停、時動

的間歇運動。

6.8棘輪機(jī)構(gòu)中制動爪的作用為防止棘輪反向轉(zhuǎn)動o

6.9常用的間歇機(jī)構(gòu)有棘輪機(jī)構(gòu)，槽輪機(jī)構(gòu)，不完傘:齒輪機(jī)構(gòu)，凸輪式間隙

運動機(jī)構(gòu).

6.10不完全齒輪機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)型式為，1強包與兩種。

第7章螺紋連接與螺旋傳動

一.推斷與選擇題

7.1多線螺紋沒有自鎖性能。

正確答案：對

7.2連接螺紋大多使用多線的梯形螺紋。

正確答案：錯

7.3同一直徑的螺紋按螺旋線數(shù)不一致，可分為粗牙與細(xì)牙兩種。

正確答案：錯

7.4彈簧墊圈與對頂螺母都屬于機(jī)械防松。

正確答案：對

7.5螺栓的標(biāo)準(zhǔn)尺寸為中徑。

正確答案：錯

7.6螺旋傳動中，螺桿一定是主動件。

正確答案：錯

7.7螺紋連接防松的根本問題在于Ao

A.防止螺紋副的相對轉(zhuǎn)動B.增加螺紋連接的剛度

C.增加螺紋連接的軸向力

7.8設(shè)計螺栓組連接時，盡管每個螺栓的受力不一定相等，但各個螺栓仍使用相同的

材料、直徑與長度，這要緊是為了°

A.受力均勻B.外觀美觀C.購買方便D.便于加工與裝配

7.9螺栓連接的強度要緊取決于C的強度。

A.螺母B,墊片C.螺栓

7.10預(yù)緊力為月的單個緊螺栓連接，受到軸向工作載荷尸作用后，螺栓受到的總拉

力代C&+尸

A.大于B.小于C.等于

7.11在校制孔用螺栓連接中，螺栓桿與孔的配合為B。

A.間隙配合B.過渡配合C.過盈配合

7.12當(dāng)較制孔用螺栓連接承受橫向載荷或者旋轉(zhuǎn)力矩時，該螺栓組中的螺栓

A.必受剪切力的作用B.必受拉力作用C.同時受到剪切與拉伸作用

二.填充題

7.13普通螺紋的公稱直徑指的是螺紋的，計算螺紋的摩擦力矩時使用的是

螺紋的中徑，計算螺紋危險截面時使用的是螺紋的小徑。

7.14常用的螺紋牙形有三組迄，矩形，梯形，鋸齒等幾種,用于

連接的螺紋為三角牙形,用于傳動的為矩形牙形。

7.15螺栓連接的計算要緊是螺紋」L徑，然后按標(biāo)準(zhǔn)選定螺紋的^徑。

7.16當(dāng)承受橫向載荷時，如使用較制孔用螺栓連接，其螺栓桿上承受

與擠壓載荷。

7.17在螺紋連接中，相對剛度A=0,說明墊片為金屬墊片或者無墊片，其螺栓

中總拉力為&=F+F。o

7.18使用凸臺或者沉頭座，其目的為避免螺栓承受偏心載荷°

三.思考與分析題

7.19螺紋具有自鎖特性，但使用一段時間后螺紋仍會自動松脫，為什么？

7.20使用對頂螺母防松時，兩個螺母的厚度是否要求一樣？為什么？若不一樣厚，那

么應(yīng)該哪一個螺母厚？

7.21在什么條件下，柱=龍+少？

7.22在緊密壓力容器的緊螺栓連接中，為使螺母擰緊時更貼緊于被連接件，是否可將

金屬墊片更換為橡膠墊片？為什么？

7.23裝配鐵制孔用螺栓連接時，為何不必將螺母擰得很緊？

7.24對螺栓組連接進(jìn)行受力分析時作了五個假說，試結(jié)合現(xiàn)實中的例子加以說明。

答：以上各題不作解答,老白幣可根據(jù)不一致對象的學(xué)生，提出適當(dāng)?shù)囊?，讓學(xué)生自

理。

四.簡答題

7.25常用螺紋的種類有什么？各用于什么場合？

答：普通螺紋廣泛應(yīng)用于各類緊固連接。

管螺紋分為圓柱管螺紋與圓錐管螺紋。前者用于低壓場合，后者適用于高溫、

高壓或者密封性要求較高的管連接。

矩形螺紋常川于傳力或者傳導(dǎo)螺旋

梯形螺紋其傳動效率略低于矩形螺紋，但工藝性好，牙根強度高，螺旋副對中

性好，能夠調(diào)整間隙。廣泛用于傳力或者傳導(dǎo)螺旋

鋸齒形螺紋僅能用于單向受力的傳力螺旋。

7.26螺紋連接的基本形式有哪幾種？各適用于何種場合？有何特點？

答：螺栓連接將螺栓穿過被連接件上的光孔并用螺母鎖緊。這種連接結(jié)構(gòu)簡單、裝

拆方便、應(yīng)用廣泛。

雙頭螺柱連接這種連接用于被連接件之一較厚，不宜制成通孔，而將其制成

螺紋盲孔，另一薄件制通孔。拆卸時，只需擰下螺母而不必從螺紋孔中擰出螺柱即

可將被連接件分開，可用于經(jīng)常拆卸的場合。

螺釘連接這種連接不需用螺母，適用于一個被連接件較厚，不便鉆成通孔，且

受力不大、不需經(jīng)常拆卸的場合。

緊定螺釘連接將緊定螺釘旋入?零件的螺紋孔中，并用螺釘端部頂住或者頂入

另一個零件，以固定兩個零件的相對位置，并可傳遞不大的力或者轉(zhuǎn)矩。

7.27連接螺紋都具有良好的自鎖性，為什么有的時候還需要防松裝置？試各舉出兩個

機(jī)械防松與摩擦防松的例子。

答：連接中常用的單線普通螺紋與管螺紋都能滿足自鎖條件，在靜載荷或者沖擊振動

不大、溫度變化不大時不可能自行松脫。但在沖擊、振動或者變載荷的作用下，或

者當(dāng)溫度變化較大時，螺紋連接會產(chǎn)生自動松脫現(xiàn)象。因此，設(shè)計螺紋連接務(wù)必考

慮防松問題。

7.28計算普通螺栓連接時，為什么只考慮螺栓危險截面的拉伸強度，而不考慮螺栓頭、

螺母與螺紋牙的強度？

答：由于連接失效耍緊由拴螺栓本身的強度不足而產(chǎn)生，通常來說螺母與螺紋牙的強

度總是足夠的。

7.29簡述緊連同意拉螺栓承受什么載荷？其強度計算公式中1.3是什么含義？

答：緊連同意拉螺冷承受拉應(yīng)力。與扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的復(fù)合應(yīng)力。1.3的含義是考慮了扭轉(zhuǎn)

應(yīng)力對強度的影響。

7.30螺栓連接的結(jié)構(gòu)設(shè)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：保證接合面的受力比較均勻，同時也便于加工制造。

7.31簡述提高螺栓連接強度的措施有什么？

答：提高螺栓連接強度的措施有：1.改善螺紋牙間的載荷分配：

2.減小螺栓的應(yīng)力變化幅；

3.減少應(yīng)力集中；

4.避免附加應(yīng)力。

7.32滾動螺旋傳動與滑動螺旋傳動相比較，有何優(yōu)缺點？

答：螺旋副中摩擦為滑動摩擦稱之滑動螺旋傳動.

在螺桿與螺母之間設(shè)有封閉循環(huán)的滾道，在滾道間填充鋼珠，使螺旋副的滑動摩

擦變?yōu)闈L動摩擦，從而減少摩擦，提高傳動效率，這種螺旋傳動稱之滾動螺旋傳動,

又稱滾珠絲杠副。

滑動螺旋的優(yōu)缺點有：結(jié)構(gòu)簡單，便于制造，易于自鎖，但其摩擦阻力大，傳動

效率低，磨損大，傳動精度低。

滾珠絲杠的要緊優(yōu)點：（1）滾動摩擦系數(shù)小：傳動效率高，其效率可達(dá)90%以

上，摩擦系數(shù)六0.002?0.005；（2）摩擦系數(shù)與速度的關(guān)系不大，故起動扭矩接近

運轉(zhuǎn)扭矩，傳動靈敏、平穩(wěn)；（3）磨損小且壽命長，可用調(diào)整裝置調(diào)整間隙，傳動

精度與剛度均得到提高；（4）不具有自鎖性，可將直線運動變?yōu)榛剞D(zhuǎn)運動。

滾珠絲杠的缺點：（1）結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難；（2）在需要防止逆轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)中，要

加自鎖機(jī)構(gòu)；（3）承載能力不如滑動螺旋傳動大。

五.設(shè)計計算與分析題

7.33如題7.33圖所示鋼制凸緣聯(lián)軸器，用均布

在直徑口=250mm圓周上的z個螺栓將兩

個半聯(lián)軸器緊固在一起，凸緣厚均為6=

30mmo聯(lián)軸器需要傳遞的轉(zhuǎn)矩7=10%-mm,

接合面間摩擦系數(shù)f=0.15,可靠性系數(shù)

折=1.2。試求：

（1）若使用6個普通螺栓連接，試計算所

需螺栓直徑；

（2）若使用與上相同公稱直徑的3個校制孔

螺栓連接，強度是否足夠？

解：（1）使用普通螺栓題7.33圖

不滑動條件為：6人尢+…?+&/=NK/T

r犯八K、T_1.2x106

可得：九）之----二-------------=1.07xl04N

6#6x0.15x125

選擇螺栓材料為Q235,性能等級為4.6的螺栓，由表可查得材料屈服極限

crs=240,安全系數(shù)5=1.5,故螺栓材料的許用

[a]=^=—MPa=1GOMPa。

LJS1.5

1.36)

由5“工匕］得:

4d；/4

4x1.3%_4XL3X1.()7X1()4

>=10.5mm

\不匕］V4x160

按細(xì)牙螺紋標(biāo)準(zhǔn)，選用螺紋公稱直徑，/=12〃〃"（螺紋小徑

4=10.647nun>\0.5mm)

(2)使用3個M12的校制孔螺栓

查表得S：=2.5,Sp=1.25o

DA樓+92"，卜上"瑞二96的。

力矩平衡方程為：T=3Fr

T106

max=lAMPa<\92MPa

4)41in

3rd()b3x125x12x30

/ax4T4xl06

=23.6MPa<96MPa

乃42/43md：3x3.14xl25xl22

強度足夠。

7.34某氣缸的蒸汽壓強0=L5MPa,氣缸內(nèi)徑g200mm。氣缸與氣缸蓋使用蟒栓連

接（題7.34圖），螺栓分布圓直徑Zl=300mmo為保證緊密性要求，螺栓間距不得大于80mm,

試設(shè)計此氣缸蓋的螺栓組連接。

題7.34圖受軸向載荷的螺栓組

解：S“機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)學(xué)習(xí)指南與題解”題7.9。

六.結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析題

7.35試指出下列圖中的錯誤結(jié)構(gòu)，并畫出正確的結(jié)構(gòu)圖。

(g)凸臺高度(h)被連接件兩接觸表面(c)兩軸同心度

題7.35圖

解:

題7.35答案圖

第8章帶傳動

一、推斷與選擇題

8.1帶輪的輪槽角應(yīng)小于V帶橫截面楔角。

正確答案：對

8.2V帶傳動不能用于交叉?zhèn)鲃又小?/p>

正確答案：對

8.3V帶底面與帶輪槽底面是接觸的。

正確答案：錯

8.4帶傳動的從動輪圓周速度低于主動輪圓周速度的原因是帶的彈性打滑。

正確答案：錯

8.5在多級傳動中，常將帶傳動放在低速級。

正確答案：錯

8.6V帶的公稱尺寸為帶的」長度。

A.內(nèi)周B.外周C.帶輪基準(zhǔn)直徑上的周線

8.7帶傳動中，力為主動輪圓周速度，畛為從動輪圓周速度，『為帶速。這些速度之間

存在的關(guān)系是B。

A.Fi=v-irvB.Fi>r>VzC.Vi<KVzD.v\=V2>v

8.8設(shè)計V帶傳動時，為防止A,應(yīng)限制小帶輪的最小直徑。

A.帶內(nèi)的彎曲應(yīng)力過大B.小帶輪上的包角過小

C.帶的離心力過大D.帶的長度過長

8.9帶傳動使用張緊輪的目的是_A_。

A.減輕帶的彈性滑動B.提高帶的壽命

C.改變帶的運動方向D.調(diào)節(jié)帶的初拉力

8.10同步帶傳動是依靠帶齒與輪齒間的C來傳遞運動與動力的。

A.摩擦力B.壓緊力C.嚙合力

二、填空題

8.11按傳動原理帶傳動分為—摩擦傳動—與—嚙合傳動___o

8.12某普通V帶標(biāo)記為B2000GB11544—1997,則“B”表示—B型普通V帶____,

“2000”表示.基淮晨度為2000―o

8.13在傳動裝置中，帶傳動通常宜安置在上^級上。

8.14V帶傳動在工作過程中，帶內(nèi)應(yīng)力有—拉應(yīng)力—，—離心拉應(yīng)力__彎曲應(yīng)

力o最大應(yīng)力。即=O,+0c+0bl發(fā)生在一帶的緊邊與小帶輪的接

觸一處。

8.15帶傳動的失效形式為—帶與帶輪之間的磨損、打滑與帶的疲勞破壞等，其設(shè)計

準(zhǔn)則是—在傳遞規(guī)定功率時不打滑，同時具有足夠的疲勞強度與一定的使用壽命一

8.16帶傳動的張緊輪通常放在松邊的內(nèi)側(cè)LL靠近大輪處。

8.17單根V帶所能傳遞的功率%要緊與帶的型號,小帶輪直徑

及帶速有關(guān)。

8.18同步帶傳動只能使用開口傳動型式。

三、思考與分析題

8.19平帶傳動中，帶輪的輪面常制成凸弧面，這是為什么？

8.20為了提高傳動能力，不是將帶輪工作面加工粗糙些，增加摩擦系數(shù)，而是降低加

工表面的粗糙度，為什么？

8.21帶速越高，帶的離心力越大，不利于傳動。但在多級傳動中，常將帶傳動放在高

速級，這是為什么？

8.22技術(shù)革新中使用一現(xiàn)有V帶傳動，在試運轉(zhuǎn)中發(fā)現(xiàn)從動輪丟轉(zhuǎn)太多，有的時候甚

至處于時轉(zhuǎn)時停的不穩(wěn)固狀態(tài)，試分析其原因，提出解決辦法。

8.23在單根普通V帶的基木額定功率表中，單根帶的額定功率幾值隨小帶輪轉(zhuǎn)速增

大而有所變化，為什么？

8.24在多根V帶傳動中，當(dāng)一根帶疲勞斷裂時，應(yīng)如何更換？為什么？

答：以上各題不作解答,老臺幣可根據(jù)不一致對象的學(xué)生，提出適當(dāng)?shù)囊?，讓學(xué)生自

理。

四、簡答題

8.25什么是有效拉力？什么是初拉力？它們之間有何關(guān)系？

答：初拉力用

當(dāng)傳動帶傳動時，由于帶與帶輪接觸面間摩擦力的作用，帶兩邊的拉力不再相等。

繞入主動輪的一邊被拉緊，拉力由外增大到公，稱之緊邊；繞入從動輪的一邊被

放松，拉力由后減少為用，稱之松邊。

A)=-W+乃)

2

帶兩邊的拉力之差/稱之帶傳動的有效拉力。

F=F-R

8.26小帶輪包角對帶傳動有何影響？為什么只給出小帶輪包角。1的公式？

答：帶與帶輪的接觸弧面上產(chǎn)生摩擦力，包角大：產(chǎn)生摩擦力也大,。由于大帶輪的

包角。2大于小帶輪的包角J，則打滑首先在小帶輪上發(fā)生，因此只需考慮小帶

輪的包角。I，在計標(biāo)公式中只需給出小帶輪包角

8.27帶傳動的彈性滑動與打滑是如何產(chǎn)生的？它們對傳動有何影響？是否能夠避

免？

答：在一定的初拉力島作用下，帶與帶輪接觸面間摩擦力的總與有?極限值。當(dāng)傳

遞的圓周力超過帶與帶輪接觸面間摩擦力總與的極限值時，帶與帶輪將發(fā)生明顯

的相對滑動，這種現(xiàn)象稱之打滑。

由于帶的彈性變形而產(chǎn)生的帶與帶輪間的滑動稱之彈性滑動。

彈性滑動與打滑是兩個截然不一致的概念。打滑是指過載引起的全面滑動，是能夠

避免的。而彈性滑動是由拉力差引起的，只要傳遞圓周力，就必定會發(fā)生彈性滑動,

因此，彈性滑動是不可避免的。

8.28在設(shè)計帶傳動時，為什么要限制小帶輪最小基準(zhǔn)直徑與帶的最小、最大速度？

答：帶輪直徑小可使傳動結(jié)構(gòu)緊湊，但彎曲應(yīng)力大,會使帶的壽命降低,設(shè)計時應(yīng)取小

帶輪的基準(zhǔn)直徑大于或者等于帶輪最小基準(zhǔn)直徑。

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，且單

位時間內(nèi)帶繞過帶輪次數(shù)增多，降低傳動帶的工作壽命。若帶速太低，當(dāng)傳動功

率一定時，使傳遞的園周力增大，帶的根數(shù)增多，應(yīng)使帶速在5s25m/s范圍內(nèi)。

8.29帶傳動的整體打滑首先發(fā)生在哪個帶輪上?為什么？

答：帶傳動的整體打滑首先發(fā)生在小帶輪上，這是由于大帶輪的包角。2大于小帶輪

的包角〃，小帶輪產(chǎn)生摩擦力小。

8.30試分析帶傳動中心距a,預(yù)緊力R）及帶的根數(shù)z的大小時帶傳動的工作能力的影

響。

答：帶傳動的中心距a過小，會減小小帶輪的包角，使得帶能傳遞的功率下降。中心距

〃過小，在同樣的使用壽命條件下，單根帶所能傳遞的功率下降。中心距〃小佗優(yōu)點

是帶傳動的結(jié)構(gòu)尺寸緊湊。中心距過大優(yōu)缺點則相反，同時中心距。過大時使得帶傳

動的松邊抖動過大，傳動不平穩(wěn)。

初拉力”過小，則帶的傳動能力過小，其能力沒有充分利用。初拉力大，則帶的

傳動能力大，但是，初拉力過大會使帶的壽命顯著下降。

帶的根數(shù)過少，可能是由于將帶的型號選得過大而造成的，這樣將使得帶傳動的結(jié)

構(gòu)尺寸偏大。帶的艱數(shù)過多，將會造成帶輪過寬，而且各根帶的受力不均勻，每根帶

的能力得不到充分利用。

8.31試給出帶的應(yīng)力分布圖，注明各類應(yīng)力名稱及最大合成應(yīng)力的位置。

答：6與內(nèi)分別為緊邊與松