《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（第二版）》課后參考答案 劉清

模塊一機(jī)器的組成和機(jī)械設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介習(xí)題解答簡(jiǎn)答題1.答：特征：1）都是人為實(shí)物的組合；2）組成機(jī)器的各實(shí)物之間具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；3）能實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換或完成有用的機(jī)械功。機(jī)構(gòu)只具有機(jī)器的前兩個(gè)特征。2.答：零件是組成機(jī)器的獨(dú)立加工和裝配的單元體。構(gòu)件是機(jī)構(gòu)中形成相對(duì)運(yùn)動(dòng)的各個(gè)運(yùn)動(dòng)單元。二者區(qū)別是構(gòu)件是運(yùn)動(dòng)的基本單元，而零件是制造的基本單元。3.答：黑色金屬、有色金屬、非金屬材料、復(fù)合材料。4.答：有強(qiáng)度準(zhǔn)則、剛度準(zhǔn)則、耐磨性準(zhǔn)則、振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則和散熱性準(zhǔn)則。5.答：1）選擇合理的毛坯；2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于加工；3）便于裝折和維修。6.答：使用標(biāo)準(zhǔn)零件，可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)工作，可以有效地組織現(xiàn)代化生產(chǎn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。答：磨損、表面壓潰、過量變形、打滑、疲勞點(diǎn)蝕、咬合、斷裂、振動(dòng)失效。模塊二任務(wù)1平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及自由度習(xí)題解答一、計(jì)算題1.解：（a）代入公式可得此機(jī)構(gòu)要具有確定的運(yùn)動(dòng)，需要有一個(gè)原動(dòng)件。（b）處存在局部自由度，必須取消，即把滾子與桿剛化，則代入公式可得此機(jī)構(gòu)要具有確定的運(yùn)動(dòng)，需要有一個(gè)原動(dòng)件。（c）代入公式可得此機(jī)構(gòu)要具有確定的運(yùn)動(dòng)，需要有一個(gè)原動(dòng)件。2.解：1)F處為復(fù)合鉸鏈，H（或I處）為虛約束，應(yīng)除去。2)計(jì)算自由度n＝6，PL＝8，PH＝1，代入公式可得F＝3n－2PL－PH＝3×6－2×8－1＝13.解：1）E處為復(fù)合鉸鏈，L處為局部自由度，H（或I處）為虛約束，應(yīng)除去。2)計(jì)算自由度n＝9，PL＝12，PH＝1，代入公式可得F＝3n－2PL－PH＝3×9－2×12－1＝24.解：1）F處為復(fù)合鉸鏈，GD為虛約束，應(yīng)除去。2)計(jì)算自由度n＝6，PL＝8，PH＝1，代入公式可得F＝3n－2PL－PH＝3×6－2×8－1＝1。5.解：1）C處為復(fù)合鉸鏈，G處為局部自由度。2）計(jì)算自由度n＝7，PL＝9，PH＝1，代入公式可得F＝3×7－2×9－1＝2。6.解：a)：。，故運(yùn)動(dòng)確定。b)。，故運(yùn)動(dòng)確定。c)。，故運(yùn)動(dòng)確定。d)。，故運(yùn)動(dòng)確定。e)。，故運(yùn)動(dòng)確定。f)。，故運(yùn)動(dòng)確定。g)。，故運(yùn)動(dòng)確定。h)。，故運(yùn)動(dòng)確定。7.答：圖示機(jī)構(gòu)的自由度為零，故都不合理，修改方案如下： 對(duì)于圖a的機(jī)構(gòu)，在處改為一個(gè)滑塊，如答案圖a所示。 對(duì)于圖b的機(jī)構(gòu)，在構(gòu)件4上增加一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，如答案圖b所示；或在構(gòu)件4的處添加一滑塊，如答案圖c所示。答案圖二、簡(jiǎn)答題1.答：有3個(gè)自由度。2.答：復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束3.答：自由度數(shù)=原動(dòng)件數(shù)系統(tǒng)無確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)自由度數(shù)原動(dòng)件數(shù)系統(tǒng)有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)4.答：復(fù)合鉸鏈：在同一點(diǎn)形成兩個(gè)以上的轉(zhuǎn)動(dòng)副，這一點(diǎn)為復(fù)合鉸鏈。局部自由度：某個(gè)構(gòu)件的局部運(yùn)動(dòng)對(duì)輸出構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)沒有影響，這個(gè)局部運(yùn)動(dòng)的自由度叫局部自由度。虛約束：起不到真正的約束作用，所引起的約束是虛的、假的。5.答：（1）能拋開機(jī)構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的真實(shí)外形，簡(jiǎn)明地表達(dá)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)原理，并能對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行方案討論和運(yùn)動(dòng)、受力分析。（2）繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的步驟如下所述：①認(rèn)真研究機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及其動(dòng)作原理，分清機(jī)架，確定主動(dòng)件。②循著運(yùn)動(dòng)傳遞的路線，搞清各構(gòu)件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，確定運(yùn)動(dòng)副的種類。③測(cè)量出運(yùn)動(dòng)副間的相對(duì)位置。④選擇視圖平面和比例尺，用規(guī)定的線條和符號(hào)表示其構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副，繪制成機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。模塊二任務(wù)2平面連桿機(jī)構(gòu)習(xí)題解答一、計(jì)算題1.解：DDCBAC1B1C2B2Fv2.解：該曲柄滑塊機(jī)構(gòu)存在急回特性，因?yàn)楫?dāng)滑塊處于左右兩極限位置時(shí)，連桿不共線（極位夾角不為０）。最小傳動(dòng)角出現(xiàn)的位置如圖所示。rrminABC3．解：3.(1)由行程速比系數(shù)K,求出極位夾角θθ=180°×(K-1)/(K+1)=180°×(1.4-1)/(1.4+1)=30°選比使尺u=1:2,作圖，如右圖所示:(2)連接C1和C2,并作CM垂直于C1C2,C1C2=H。(3)作∠C1C2N=90°-θ=60°,C2N與C1M相交于P點(diǎn)，由圖可見，∠C1PC2=θ=30°。(4)作三角形P∠C1C2的外接圓O,則曲柄的固定鉸鏈中心A必在該圓上。(5)作與C1C2線相距為e的平行線，與外接圓O交于的點(diǎn)即為A點(diǎn),連接AC1、AC2,則∠∠C1AC2=θ。(6)因極限位置處曲柄與連桿共線,故AC1=l1-l2,AC2=l1+l2,所以曲柄長(zhǎng)度l1=(AC2-AC1)/2;由比例尺量得:AC1=28mm,AC2=82mm,所以在=(82一28)/2mm=27mm。(7)以A為圓心和l1為半徑作圓,交CA延線于B1,交C2A于B2，即得B1C1=l2,由比例尺量得:l2=B1C1=56mm。綜上可知:曲柄長(zhǎng)度l1為27mm,連桿長(zhǎng)度l2為56mm.4.解：曲柄存在的條件60+150<120+100A為機(jī)架，是雙曲柄機(jī)構(gòu)；b、d為機(jī)架，是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；c為機(jī)架，是雙搖桿機(jī)構(gòu)。5.解：（1）如果以AB桿為機(jī)架，機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)（2）如果以BC桿為機(jī)架，機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)（3）如果以CD桿為機(jī)架，機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)（4）以AD桿為機(jī)架，AB為原動(dòng)件，在圖上作出機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的擺角φ,和機(jī)構(gòu)的極位夾角θCC2BB2C1φAθDB16.解：解：1）AB為最短桿2）AD為最短桿，若若3)為最短桿，為最短桿由四桿裝配條件二、簡(jiǎn)答題1.答：有曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)、雙搖桿機(jī)構(gòu)三種。2．答：曲柄存在的條件60+150<120+100A為機(jī)架，是雙曲柄機(jī)構(gòu)；b、d為機(jī)架，是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；c為機(jī)架，是雙搖桿機(jī)構(gòu)。3.答：曲柄與機(jī)架共線時(shí)連桿與搖桿之間的夾角，兩位置中夾角較下的為最小傳動(dòng)角。4.答：有改變機(jī)構(gòu)的形狀和相對(duì)尺寸、擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副尺寸、選用不同的構(gòu)件為機(jī)架三種。模塊二任務(wù)3凸輪機(jī)構(gòu)習(xí)題解答二、計(jì)算題1.解：nnnrminK2.解：如圖所示，正確作出偏距圓，按-方向轉(zhuǎn)90°，在圖上正確標(biāo)出S1；過B2點(diǎn)作偏距圓切線，正確標(biāo)出2角。BB0B2S12e13.解：（1）mm，mm。（2）推程運(yùn)動(dòng)角=180°，回程運(yùn)動(dòng)角=180°，近休止角=0°，遠(yuǎn)休止角=0°。（3）由于平底垂直于導(dǎo)路的平底推桿凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角恒等于零，所以==0°。（4）如圖所示，取AO連線與水平線的夾角為凸輪的轉(zhuǎn)角，則：推桿的位移方程為推桿的速度方程為推桿的加速度方程為（5）當(dāng)rad/s，AO處于水平位置時(shí)，δ=0°或180°，所以推桿的速度為v=（20×10cosδ）mm/s=±200mm/s4.解：（1）補(bǔ)全各段的曲線，如答案圖所示。（2）在O、b、c、e、處有剛性沖擊；在a、d處有柔性沖擊。二、簡(jiǎn)答題1.答：1)等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律，使用于低速、輕載的場(chǎng)合；2）等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律，適用于中速、輕載的場(chǎng)合；3）余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律（簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律），適用于中、低速；4）正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律，適用于高速。2.答：按凸輪的形狀分：盤形凸輪、移動(dòng)凸輪和圓柱凸輪；按從動(dòng)件形狀來分：尖端從動(dòng)件、滾子從動(dòng)件和平底從動(dòng)件；按凸輪與從動(dòng)件鎖合形式分：力鎖合和幾何鎖合。選擇凸輪時(shí)，應(yīng)考慮凸輪和從動(dòng)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)形式、從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式等。3.答：采用反轉(zhuǎn)原理，即給整個(gè)機(jī)構(gòu)加上一個(gè)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，各構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)并不改變，根據(jù)這一原理，設(shè)想給整個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)加上一反向轉(zhuǎn)動(dòng)（即加上一個(gè)凸輪角速度轉(zhuǎn)向相反、數(shù)值相等繞凸輪回轉(zhuǎn)中心0的角速度（-）的轉(zhuǎn)動(dòng)），則凸輪處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，從動(dòng)件一方面隨機(jī)架以角速度（-）繞0點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，另一方面又按給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律作往復(fù)移動(dòng)或擺動(dòng)。4.答：在凸輪設(shè)計(jì)中，由于實(shí)際輪廓出現(xiàn)交叉現(xiàn)象某加工時(shí)交叉的部分被切去，使得從動(dòng)件不能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律稱為運(yùn)動(dòng)失真。滾子從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)失真是由于滾子半徑rk>最小曲率半徑min。實(shí)際時(shí)要避免時(shí)針，必須使rk>min。模塊三任務(wù)1帶傳動(dòng)習(xí)題解答一、計(jì)算題1.解:（1）帶速v。（2）包角。（3）有效拉力F.由式（8.3）得2.解：根據(jù)關(guān)系P＝Fv，當(dāng)帶速v增大一倍時(shí)，若有效圓周力F不變，則傳遞的功率也增大一倍。但由于帶速增大時(shí)，由于離心拉力的作用，帶要伸長(zhǎng)，帶對(duì)帶輪的正壓力要減小，摩擦力也相應(yīng)減小，因此帶傳遞的有效圓周力要減小，因此帶速增大一倍時(shí)，帶傳動(dòng)傳遞的功率不可能增大一倍。所以上述說法是錯(cuò)誤的。3.解：1）小帶輪包角：2）確定帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度：由表12.3取3）不計(jì)彈性滑動(dòng)4）考慮滑動(dòng)率時(shí)，實(shí)際轉(zhuǎn)速5）實(shí)際中心距：4.解：（1）確定計(jì)算功率Pc。由表取KA=1.4，得(2)選擇普通V帶型號(hào)。根據(jù)Pc=42kW,n1=1470r/min,選用C型普通V帶。(3)確定帶輪基準(zhǔn)直徑dd1、dd2。根據(jù)表選取dd1=250mm，大輪基準(zhǔn)直徑為按表取標(biāo)準(zhǔn)值dd2=280mm,實(shí)際傳動(dòng)比從動(dòng)輪實(shí)際轉(zhuǎn)速（4）驗(yàn)算帶速。帶速在5～25m/s范圍內(nèi)。（5）確定帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和實(shí)際中心距a。初定中心距ao=1300mm，得由表選取基準(zhǔn)長(zhǎng)度=3550mm，得實(shí)際中心距a為（6）校驗(yàn)小帶輪包用,得（7）確定V帶根數(shù)z。根據(jù)，，查表得P0=6.875kW。由表查得，根據(jù)i=1.12查表得,得功率增量為由表查得,,得取z=6根。（8）求初拉力及帶輪軸上的壓力FQ。由表查得C型普通V帶q=0.3kg/m，根據(jù)式公式得單根V帶的初拉力為得作用在軸上的壓力為（9）設(shè)計(jì)結(jié)果。6根C型V帶，dd1=250mm,dd2=280mm,a=1359mm,FQ=4718.58N。二、簡(jiǎn)答題1.答：當(dāng)傳動(dòng)帶靜止時(shí)，帶兩邊承受相等的拉力，此力稱為初拉力F0。 當(dāng)傳動(dòng)帶傳動(dòng)時(shí)，帶兩邊的拉力不再相等。緊邊拉力為F1，松邊拉力為F2。帶兩邊的拉力之差稱為帶傳動(dòng)的有效拉力F。設(shè)環(huán)形帶的總長(zhǎng)度不變，可推出2.答：小帶輪包角增大說明了整個(gè)接觸弧上的摩擦力的總和增加，從而提高傳動(dòng)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。3.答：彈性滑動(dòng)和打滑是兩個(gè)截然不同的概念。打滑是指過載引起的全面滑動(dòng)，是可以避免的。而彈性滑動(dòng)是由拉力差引起的，只要傳遞圓周力，就必然會(huì)發(fā)生彈性滑動(dòng)，是一種不可避免的物理現(xiàn)象。4.答：帶傳動(dòng)工作一段時(shí)間后就會(huì)由于傳動(dòng)帶的塑性變形而使帶松馳，帶內(nèi)的初拉力減小，傳動(dòng)能力下降，這時(shí)必須要重新使帶張緊。張緊輪一般設(shè)置在松邊的內(nèi)側(cè)且靠近大帶輪處。若設(shè)置在外側(cè)時(shí)，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(qiáng)度。模塊三任務(wù)2鏈傳動(dòng)習(xí)題解答一、計(jì)算題1.解：由表查得10A鏈，，，兩鏈輪的分度圓，齒頂圓，齒根圓直徑分別為中心距2.解：由已知、，查表得，鏈節(jié)距。由已知中等沖擊、電動(dòng)機(jī),查表得。由，查表得。由單排，查表得。由,查表得。由，查得，可得出該鏈傳動(dòng)所能傳遞的功率為。二、簡(jiǎn)答題1.答：鏈傳動(dòng)與帶傳動(dòng)相比的優(yōu)點(diǎn)是鏈傳動(dòng)能保證定傳動(dòng)比傳動(dòng)，張緊力小，對(duì)軸的壓力小，可在高溫、油污、潮濕等惡劣環(huán)境下工作。其缺點(diǎn)是工作平穩(wěn)性差，工作時(shí)有噪聲。2.答：鏈節(jié)距越大，鏈條各零件的尺寸越大，由于鏈傳動(dòng)中鏈速有變化，若鏈節(jié)距越大，產(chǎn)生的動(dòng)載荷也越大。3.答：鏈傳動(dòng)的主要失效形式有：（1）鏈板疲勞破壞；（2）滾子和套筒的沖擊疲勞破壞；（3）鉸條鉸鏈磨損；（4）鏈條鉸鏈的膠合；（5）鏈條靜力拉斷。4.答：設(shè)計(jì)鏈傳動(dòng)時(shí)，為減少速度不均勻性應(yīng)合理選擇參數(shù)：小鏈輪齒數(shù)不宜過少，一般Z1>17，以減小速度波動(dòng)的幅度。另外，鏈節(jié)距盡量選小，以減小鏈輪的直徑，減少鏈接。5.答：鏈傳動(dòng)的布置應(yīng)注意使兩軸線應(yīng)平行布置，兩鏈輪的回轉(zhuǎn)平面應(yīng)在同一平面內(nèi)。應(yīng)使主動(dòng)邊在上，從動(dòng)邊在下，即緊邊在上，松邊在下。若松邊在上會(huì)使鏈與輪齒相干涉。兩輪中心的連線盡量在同一水平面上。如傾斜布置，其與水平面的夾角應(yīng)小于45°；若垂直布置時(shí)，需加張緊輪，以免下鏈輪嚙合不良。6.答：鏈傳動(dòng)需要適當(dāng)?shù)膹埦o，因?yàn)殒渹鲃?dòng)鏈條的重量比較大，由于自重會(huì)產(chǎn)生下垂，若垂度過大會(huì)引起嚙合不良。常用的張緊方法有調(diào)整中心距，或采用張緊輪的方法。張緊輪應(yīng)設(shè)在松邊。7.答：鏈傳動(dòng)在多級(jí)傳動(dòng)中宜布置在低速級(jí)，即帶傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)鏈傳動(dòng)。因?yàn)殒渹鲃?dòng)中速度不均勻，若鏈速過高會(huì)使動(dòng)載荷變大，布置在低速級(jí)可減小鏈速的不均勻性帶來的影響。8.答：鏈輪的極限轉(zhuǎn)速一般為15m/s，而帶傳動(dòng)的極限速度一般最高為25m/s，這是由于鏈傳動(dòng)具有多邊形效應(yīng)，即鏈速的不均勻性。鏈速過高產(chǎn)生的沖擊振動(dòng)大，而帶傳動(dòng)平穩(wěn)，具有緩沖性。9.答：帶傳動(dòng)張緊是為了保持帶傳動(dòng)中具有足夠的預(yù)拉力，以產(chǎn)生足夠的摩擦力。鏈傳動(dòng)張緊是為了改善輪齒和鏈的嚙合情況，以利于傳動(dòng)。模塊三任務(wù)3齒輪傳動(dòng)習(xí)題解答一、計(jì)算題1.[解]2.解：3.解：要使中間軸兩齒輪的斜齒輪的軸向力相反，則旋向必須相同，左旋，應(yīng)為右旋，為右旋，按題意，，則：，，又因，所以，，4．解：三、問答題1.答：為了設(shè)計(jì).制造.檢驗(yàn)和使用的方便。直齒輪端面模數(shù)是標(biāo)準(zhǔn)值；斜齒法面模數(shù)是標(biāo)準(zhǔn)值；蝸桿蝸輪中間平面上的模數(shù)是標(biāo)準(zhǔn)值；圓錐齒輪大端的模數(shù)是標(biāo)準(zhǔn)值。2．答：基本參數(shù)：齒數(shù)z.模數(shù)m.壓力角.齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)。其中后四個(gè)是標(biāo)準(zhǔn)的，標(biāo)準(zhǔn)值不相同。3.答：取決于基圓的大小。不同。不同。4．答：失效形式：輪齒折斷.齒面點(diǎn)蝕.齒面磨損.齒面膠合和齒面塑性變形。當(dāng)齒根彎曲應(yīng)力過大或突然過載.沖擊載荷等易產(chǎn)生折斷。在閉式傳動(dòng)中，若接觸應(yīng)力過大，齒輪工作一段時(shí)間后會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)蝕。齒面磨損是由于齒面間的灰塵.硬屑粒等引起的。齒面膠合是在高速.重載傳動(dòng)中，高溫.高壓使兩接觸面熔粘在一起而產(chǎn)生的。塑性變形是在重載情況下產(chǎn)生的。計(jì)算準(zhǔn)則；齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算，針對(duì)齒面點(diǎn)蝕；齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算，針對(duì)齒根彎曲疲勞折斷。閉式硬齒面齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：按彎曲疲勞強(qiáng)度和接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)；閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：按接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，校核彎曲疲勞強(qiáng)度；開式齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：按彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)。模塊三任務(wù)4蝸桿傳動(dòng)習(xí)題解答一、、計(jì)算題1.解：（1）確定蝸桿傳動(dòng)基本參數(shù)m=d1/q=80/10=8mmZ2=iZ1=18×2=36β==（2）求d2和中心距α：d2=Z2m=36×2=288mmα=m(q+Z2)/2=8×(10+36)/2=184=184mm2.解：（1）Ⅰ、Ⅱ軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向nⅠ、nⅡ一見題圖解所示，（2）齒輪1、2和蝸桿3螺旋線方向：齒輪1——左旋；齒輪2——右旋；蝸桿3——右旋，（3）Ft3=2T3/d3N；Fr3=–Fr4=Ft4tanα=(2T4/d4)tanαN;Fa3=–Ft4=2T4/d4N;（4）Ⅱ軸上齒輪2與蝸桿3受力見題解圖所示。3.解：（1）因蝸桿和蝸輪的螺旋線方向相同，故蝸桿1、3的導(dǎo)程角及蝸輪2、4的螺旋角相同，且蝸桿與蝸輪的螺旋線均為右旋。（2）軸Ⅱ的回轉(zhuǎn)方向即為蝸輪2的回轉(zhuǎn)方向n2；同理軸Ⅲ的回轉(zhuǎn)方向?yàn)閚4（圖b）。（3）蝸輪2和蝸桿3所受各力示于圖b。4.解：蝸桿（或蝸輪）的轉(zhuǎn)向、蝸輪齒的螺旋線方向，蝸桿、蝸輪所受各力的方向均標(biāo)于圖解中。二、簡(jiǎn)答題1.答：蝸輪蝸桿傳動(dòng)正確嚙合條件為：；；β=。將蝸桿分度圓直徑d1定為標(biāo)準(zhǔn)值的目的是：減少蝸輪滾刀的數(shù)目，便于刀具標(biāo)準(zhǔn)化。2.（1）蝸輪的旋轉(zhuǎn)方向：當(dāng)蝸桿的旋轉(zhuǎn)方向和螺旋線方向已知時(shí)，蝸輪的旋轉(zhuǎn)方向可根據(jù)螺旋副的運(yùn)動(dòng)規(guī)律來確定。（2）各力方向確定：圓周力FtFt1（蝸桿）——蝸桿為主動(dòng)件受到的阻力，故與其轉(zhuǎn)向n1方向相反。Ft2（蝸輪）——蝸輪為從動(dòng)件受到的是推力故與其轉(zhuǎn)向n2方向相同。徑向力Fr——Fr1、Fr2分別沿蝸桿、蝸輪的半徑方向指向各自的輪心軸向力FαFα1（蝸桿）——根據(jù)蝸桿的螺旋線方向（左旋或右旋）及其轉(zhuǎn)向n1，用左（或右）手定則來確定，即手握蝸桿皿指n1方向彎曲，大姆指的指向則為Fα1的方向。Fα2（蝸輪）——Fα2與Ft1大小相等方向相反。3.蝸輪與蝸桿嚙合點(diǎn)處各力之間關(guān)系：；；不同之處斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)：；蝸輪與蝸桿傳動(dòng)：；相同之處：4.蝸輪相當(dāng)于斜齒輪，且蝸輪材料的機(jī)械強(qiáng)度比鋼制蝸桿強(qiáng)度低，故閉式蝸桿傳動(dòng)的主要失效形式為蝸輪齒面疲勞點(diǎn)蝕，其承載能力主要取決于蝸輪齒面接觸強(qiáng)度。模塊四任務(wù)齒輪系習(xí)題解答一、計(jì)算題1．解：毛坯回轉(zhuǎn)一周滾刀軸轉(zhuǎn)126轉(zhuǎn)。2．解：1、4為太陽輪,2、3為行星輪，H為行星架H的轉(zhuǎn)速為75r/min，順時(shí)針方向。3．解：1-3為太陽輪，2為行星輪，H為行星架4．解：齒輪1-2=2′-3(H)為周轉(zhuǎn)輪系且n1=200r/min，n3=－50r/min所以nH=10.61，方向與n1相同5．解：由題意的得，5-3-6-4組成行星輪系I54H=n5-nH/n4-nH=-Z3×Z4/Z5×Z因?yàn)?-2-5組成定軸輪系i12=n1/n2=n1/n5=Z2/Z1所以n5=450r/min把n4=0及ns=450r/min代入上式nH=5.55r/min這表明系桿H的旋轉(zhuǎn)方向和齒輪1的一致二、簡(jiǎn)答題1．答：其齒數(shù)不影響傳動(dòng)比大小，但改變從動(dòng)輪轉(zhuǎn)向的齒輪，其作用是改變從動(dòng)輪轉(zhuǎn)向。2．答：（1）當(dāng)所有齒輪軸線平行時(shí)，可用（-1）m確定：（2）用畫箭頭的方法。3．答：又周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比計(jì)算公式確定。4．答：先找行星輪，再找支持行星輪的系桿及其中心論，則行星輪、系桿、中心輪和基價(jià)組成一個(gè)周轉(zhuǎn)輪系。重復(fù)上述方法，直至找出所有的周轉(zhuǎn)輪系后，剩余的便是定軸輪系。5．答：差動(dòng)輪系。模塊五任務(wù)1聯(lián)接習(xí)題解答一、計(jì)算題1.解：（1）（2）（3）因m=1，f=0.12，z=8，C=1.2，[σ]=160Mpa，D=500mm，D0=400mmQ=10000N由以上條件得：d1=10.174mm2.解：（1）模塊五任務(wù)2軸習(xí)題解答一、計(jì)算題1.答：（1）軸頭無軸肩，外伸零件無法定位（2）軸無階梯，軸承安裝困難，加工量大（3）端蓋無墊片，無法調(diào)整軸向間隙（4）套筒高度與軸承內(nèi)圓高度相同，軸承無法拆卸（5）鍵槽過長(zhǎng)，開到端蓋內(nèi)部（6）端蓋與軸無間隙，無密封材料（7）軸頸長(zhǎng)度與軸上零件輪轂長(zhǎng)度相等，無法使套筒壓緊齒輪（8）右軸承未定位2．解：(1)端蓋與軸接觸且無密封，應(yīng)有一定的空腺且裝有密封:(2)套筒與軸承接觸時(shí)超過軸承內(nèi)圈高度，使軸承裝卸不方便，應(yīng)低于軸承內(nèi)圈高度;(3)套簡(jiǎn)頂不住齒輪，應(yīng)使軸肩適當(dāng)向齒輪內(nèi)部，使套簡(jiǎn)只是頂在齒輪上;(4)精加工面過長(zhǎng)，且裝卸軸承不方便，應(yīng)該給軸分級(jí);(5)聯(lián)軸器的鍵和齒輪的鍵位置不對(duì)，兩者的鍵應(yīng)該在同一條直線上;(6)軸肩過高超過軸承內(nèi)圈高度，無法拆卸軸承，應(yīng)適當(dāng)降低高度，使其在軸承內(nèi)圈.3．解：軸Ⅱ轉(zhuǎn)速4.解：1）計(jì)算支承反力圓周力徑向力合力由于對(duì)稱，支承反力2）求彎矩，作彎矩圖3）作彎矩圖4）作當(dāng)量彎矩圖對(duì)載荷變化規(guī)律不清楚，一般按脈動(dòng)循環(huán)處理，折合系數(shù)5)計(jì)算危險(xiǎn)截面C的軸徑由表14.145鋼調(diào)質(zhì)，硬度217～255，，由表14.5查得因C處有鍵槽，故將直徑增大5％，，取整為。二、簡(jiǎn)答題1.答：類型：心軸、轉(zhuǎn)軸、傳動(dòng)軸。自行車前軸、滑輪軸都是心軸。機(jī)床主軸、齒輪軸是轉(zhuǎn)軸。汽車中聯(lián)接變速箱與后橋之間的軸是傳動(dòng)軸。2.答：軸向固定：軸肩、軸環(huán)、軸套、軸端擋板、彈性檔圈軸肩、軸環(huán)、軸套固定可靠，可以承受較大的軸向力；彈性檔圈固定可以承受較小的軸向力；軸端擋板用于軸端零件的固定。3.答：（1）選擇軸的材料；（2）初估軸的直徑；（3）軸的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；（4）軸的強(qiáng)度計(jì)算。4.答：要求：足夠的疲勞強(qiáng)度，對(duì)應(yīng)力集中敏感性小，易于加工，價(jià)格合理。常用的材料：碳素鋼和合金鋼。35、15、50、Q235、Q275、20Cr等（2）因m=2，f=0.2，z=4，C=1.2，[σ]=160Mpa，F(xiàn)=28KN由以上條件得：d1=17.024mm3.解：?jiǎn)蝹€(gè)螺栓所受橫向載荷強(qiáng)度條件，查得：查得擠壓強(qiáng)度校核，最弱材料安全螺栓長(zhǎng)度螺母厚度為14.8mm，墊片厚度。注：以0或5結(jié)尾4.解：∵（1）汽缸所受工作載荷（2）每個(gè)螺栓所受總載荷（3）因[σ]=180Mpa，p=3Mpa,D=160mm所以由以上條件得：d1=13.93mm5.解：（1）確定螺栓的許用應(yīng)力。根據(jù)螺栓材料Q235，查表得σs=215MPa，取S=1.4,則（2）確定螺栓直徑d。查手冊(cè)，得螺栓大徑為d=24mm，其標(biāo)記為螺栓GB/T5780M24長(zhǎng)度。二、問答題1.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(lián)接，后三種主要用于傳動(dòng)。2.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(dòng)不大時(shí)不會(huì)自行脫落。但在沖擊、振動(dòng)或變載的作用下，螺紋連接會(huì)產(chǎn)生自動(dòng)松脫現(xiàn)象。因此，設(shè)計(jì)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(jī)械防松、永入防松和化學(xué)防松四大類。3.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(jīng)常裝拆時(shí)會(huì)因磨損而發(fā)生滑扣現(xiàn)象。失效發(fā)生的部位通常在螺紋處。4.答：螺距是螺紋相鄰兩牙在中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離，導(dǎo)程則是同一螺旋線上相鄰兩牙在中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。導(dǎo)程S、螺距P、螺紋線數(shù)n之間的關(guān)系：。5.答：預(yù)緊的目的在于增強(qiáng)聯(lián)接的可靠性和緊密性，以防止受載后被聯(lián)接件間出現(xiàn)縫隙或發(fā)生相對(duì)滑移。6.答：（1）改善螺紋牙間的載荷分配不均；（2）減小螺栓的應(yīng)力幅；（3）減小螺栓的應(yīng)力集中；（4）避免螺栓的附加載荷（彎曲應(yīng)力）；（5）采用合理的制造工藝。模塊五任務(wù)3軸承習(xí)題解答一、計(jì)算題1.解：徑向基本額定動(dòng)載荷由表取，由表16.4取，。2.解：1）、計(jì)算壓強(qiáng)2）計(jì)算3）驗(yàn)算滑動(dòng)速度由表取軸承材料鑄錫青銅3.解：靜止時(shí)，軸頸在重力作用下位于軸承底部。起動(dòng)初期速度很低，在摩擦力作用下軸頸沿軸承爬坡，當(dāng)軸承的全反力等于Ｆ時(shí)，爬坡停止。隨著軸頸轉(zhuǎn)速的增大，動(dòng)壓油膜的壓力越來越大，同時(shí)不斷地將軸頸向左邊推。穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，軸頸位于軸承孔的左下角，此時(shí)油膜壓力的水平分量左右抵消，鉛垂分量等于F。4.解：（1）計(jì)算軸承的軸向力Fa1、Fa2由表查得7211AC軸承內(nèi)部軸向力的計(jì)算公式為Fs=0.68Fr，故有：Fs1=0.68Fr1=0.68×3300N=2244NFs2=0.68Fr2=0.68×1000N=680N因?yàn)镕s2+FA=(680＋900)N=1580N＜Fs1=2244N故可判斷軸承2被壓緊,軸承1被放松，兩軸承的軸向力分別為：Fa1=Fs1=2244NFa2=Fs1－FA=(2244－900)N=1344N（2）計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷P1、P2由表查得e=0.68，而＜e查表可得X1=1，Y1=0；X2=0.41，Y2=0.87。由表取fp=1.4，則軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷為：P1=fp（X1Fr1+Y1Fa1）=1.4×(1×3300+0×2244)N=4620NP2=fp（X2Fr2+Y2Fa2）=1.4×(0.41×1000+0.87×1344)N=2211N（3）計(jì)算軸承壽命Lh因P1＞P2，且兩個(gè)軸承的型號(hào)相同，所以只需計(jì)算軸承1的壽命，取P=P1。7211AC軸承的Cr=50500N。又球軸承ε=3，取fT=1，則得Lh==15010h＞12000h由此可見軸承的壽命大于預(yù)期壽命，所以該對(duì)軸承合適。二、簡(jiǎn)答題1.答:選擇滾動(dòng)軸承時(shí)應(yīng)考慮軸承所受的載荷情況,軸承轉(zhuǎn)速,調(diào)心性能和結(jié)構(gòu)等要求.球軸承一般極限轉(zhuǎn)速較高,但承載能力較低;滾動(dòng)軸承極限轉(zhuǎn)速低,而承載能力較高.2.答:主要失效形式:疲勞點(diǎn)蝕,塑性變形,磨損,膠合和保持架破損等.設(shè)計(jì)準(zhǔn)則:壽命計(jì)算,針對(duì)疲勞點(diǎn)蝕;靜載荷計(jì)算,針對(duì)塑性變形.3.答:基本額定壽命:一批同型號(hào)的軸承,在相同條件下運(yùn)轉(zhuǎn),其可靠度為90%時(shí),能夠達(dá)到或超過的總轉(zhuǎn)速或工作小時(shí)數(shù).基本額定動(dòng)載荷:軸承基本額定壽命L=1Xr時(shí)，軸承所能承受的載荷值。當(dāng)量動(dòng)載荷：在某一恒定的徑向（或軸向）載荷，在該載荷作用下，軸承具有與實(shí)際載荷作用下相同的壽命，此載荷稱當(dāng)量動(dòng)載荷。