機械設計基礎(chǔ)陳立德第三版18章全

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(nèi)容是什么？答：機械設計過程通?？煞譃橐韵聨讉€階段：.產(chǎn)品規(guī)劃主要工作是提出設計任務和明確設計要求。.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(gòu)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(jié)構(gòu)設計可靠、結(jié)構(gòu)設計可行、成本低廉的方案。.技術(shù)設計完成總體設計、部件設計、零件設計等。.制造及試驗制造出樣機、試用、修改、鑒定。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。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(xiàn)的失效的能力。對于載荷而言稱為承載能力。根據(jù)不同的失效原因建立起來的工作能力判定條件。標準化的重要意義是什么？答：標準化的重要意義可使零件、部件的種類減少，簡化生產(chǎn)管理過程，降低成本，保證產(chǎn)品的質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期。第2章摩擦、磨損及潤滑概述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(shù)及摩擦阻力最大，磨損最嚴重，在接觸區(qū)內(nèi)出現(xiàn)了粘著和梨刨現(xiàn)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(shù)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(shù)較大，仍有局部磨損產(chǎn)生。混合摩擦的特點是同時存在邊界潤滑和液體潤滑，摩擦系數(shù)比邊界潤滑小，但會有磨損發(fā)生。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。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。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(jīng)跑合磨損后，磨損速度減慢，可改善工作表面的性質(zhì)，提高摩擦副的使用壽命。如何選擇適當?shù)臐櫥瑒?？答：選潤滑劑時應根據(jù)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。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(xiàn)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：接觸式密封常用的密封件有。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(xiàn)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(xiàn)密封的。第3章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析機構(gòu)具有確定運動的條件是什么？答：機構(gòu)的主動件數(shù)等于自由度數(shù)時，機構(gòu)就具有確定的相對運動。在計算機構(gòu)的自由度時，要注意哪些事項？答：應注意機構(gòu)中是否包含著復合鉸鏈、局部自由度、虛約束。機構(gòu)運動簡圖有什么作用？如何繪制機構(gòu)運動簡圖？答：（1）能拋開機構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的真實外形，簡明地表達機構(gòu)的傳動原理，并能對機構(gòu)進行方案討論和運動、受力分析。（2）繪制機構(gòu)運動簡圖的步驟如下所述：①認真研究機構(gòu)的結(jié)構(gòu)及其動作原理，分清機架，確定主動件。②循著運動傳遞的路線，搞清各構(gòu)件間相對運動的性質(zhì)，確定運動副的種類。③測量出運動副間的相對位置。④選擇視圖平面和比例尺，用規(guī)定的線條和符號表示其構(gòu)件和運動副，繪制成機構(gòu)運動簡圖。3.4計算如題3.4圖所示各機構(gòu)的自由度，并說明欲使其具有確定運動，需要有幾個原動件?I，）題3.4圖答：a）n=9，PL=13，PH=0代入式（3.1）中可得F=3n—2PL—PH=3*9—2義13—0=1此機構(gòu)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n=3,PL=3,PH=2,代入式（3.1）中可得F=3n—2PL—PH=3*3—2義3—2=1

此機構(gòu)要具有確定的運動，需要有一個原動件。n=5,PL=7,pH=0代入式（3.1）中可得F=3n—2PL—PH=3*5—2義7—0=1此機構(gòu)要具有確定的運動，需要有一個原動件。3.5繪制如題3.5圖所示各機構(gòu)的運動簡圖，并計算其自由度?？?b）題3.5圖答：取RL=0.001m/mm答：取RL=0.001m/mm，繪制運動簡圖如題3.5答案圖所示::|1題3.5答案圖圖a）：n=3，P=4，P=0則F=3n—2PL—PH=1；圖b）：n=3，P=4,PH=0則UF=3n—2PL—PH=1。3.6試計算如題3.6圖所示機構(gòu)的自由度，并判斷該機構(gòu)的運動是否確定（圖中繪有箭頭的構(gòu)件為原動件）。題3.6圖解：a)：n—7，PL=10，PH=0。F=3n—2PL—PH=3義7—2義10—1運動確定。n=5，PL=7，PH=0n=7,PL=10,PH=0。F=3n—2PL—PH=3*7—2義10=1運動確定n=4,P=4,P=2。F=3n—2PL—PH=3*4—2義4—2=2運動確定。n=3,P=4,P=0。F=3n—2PL-PH=3*3—2義4=1運動確定。n=5,PL=7,PH=0。F=3n-2PL-PH=3義5-2義7=1運動確定。n=9,PL=12,PH=2。F=3n-2PL-q=3*9-2義12-2=1運動確定n=9,PL=12,PH=0。3.7試問如題3.7圖所示各機構(gòu)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(gòu)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(gòu)，在D處改為一個滑塊，如題3.7圖a所示。對于題3.7圖b的機構(gòu)，在構(gòu)件4上增加一個轉(zhuǎn)動副，如題3.7答案圖b所示；或在構(gòu)件4的D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(gòu)機構(gòu)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(gòu)件上各點的速度和加速度構(gòu)成的多邊形與構(gòu)件原來的形狀相似，且字母順序一致。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(zhuǎn)時，其相鄰的兩構(gòu)件間發(fā)生相對運動時，就必然產(chǎn)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。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①。(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90°+①，據(jù)此來確定總反力的方向。何謂摩擦圓？如何確定轉(zhuǎn)動副中總反力的作用線？答：(1)以轉(zhuǎn)軸的軸心為圓心，以P(P=rf)為半徑所作的圓稱為摩擦圓。0(2)總反力與摩擦圓相切，其位置取決于兩構(gòu)件的相對轉(zhuǎn)動方向，總反力產(chǎn)生的摩擦力矩與相對轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)向相反。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“00。連桿機構(gòu)中的急回特性是什么含義？什么條件下機構(gòu)才具有急回特性？答：(1)當曲柄等速轉(zhuǎn)動時，搖桿來回搖動的速度不同，返回時速度較大。機構(gòu)的這種性質(zhì)，稱為機構(gòu)的急回特性。通常用行程速度變化系數(shù)K來表示這種特性。(2)當。牛0時，則K>1,機構(gòu)具有急回特性。鉸鏈四桿機構(gòu)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(gòu)中,機架為最短桿。何謂連桿機構(gòu)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(zhuǎn)中心時的位置,稱為連桿機構(gòu)的死點位置。(2)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(lián)動機構(gòu),當一個機構(gòu)處于死點位置時,可借助另一個機構(gòu)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(gòu)處于死點位置,使降落可靠。在題4.9圖示中，已知機構(gòu)的尺寸和相對位置，構(gòu)件1以等角速度①1逆時針轉(zhuǎn)動，求圖示位置C點和D點的速度及加速度，構(gòu)件2的角速度和角加速度。題4.9題4.9圖解：取長度比例尺，繪制簡圖如題解：取長度比例尺，繪制簡圖如題4.9答案圖a所示。解：（1）速度分析。題解：（1）速度分析。題4.9答案圖①求vB?由圖可知，VB=\.AB，方向垂直于AB，指向與①1的轉(zhuǎn)向一致。②求vc.因B點與C點同為構(gòu)件2上的點，故有:vCB大??？①l方向水平vCB大?。竣賚方向水平1AB取速度比例尺R（m/s）mmvCB1BC，作速度矢量圖如題4.9答案圖b所示，則Pp代表vc；bb代表VCB，其大小為VC=OPcVCB摟v,bC。③求02。因VCB二①2?】BC,則V—GB1BC方向為順時針轉(zhuǎn)。④求Vd。因為B、C、D為同一構(gòu)件上的三點,所以可利用速度影像原理求得d點，連接嬴代表V，如題4.9答案圖b所示，其大小為V=目?p，方向同）。（2）加速度分析。①求a。

B由已知條件可知："=①12，b，方向為b1a；a①求a。

B②求a②求a。

C根據(jù)相對運動原理，可選立下列方程式anCBanCBatCB大?、?11AB①2?1大?、?11AB①2?12AB方向水平1BC取加速度比例尺Na作加速度矢量如題4.9答案圖c，則bC〃代表anB,代表"CB。由圖可知a?=N,pC方向同pC'（水平向左）；a、B=u,Cc'，方向同CC。由圖可知因at=a?1，則ata=-Be-=^acc（方向為逆時針）2 1 lCBCB

④求aD。aD二aB+anDB+atDB=a+an +DCatDC大小？①2,l1AB32?l2DB？r-pC'a32?l2DB？方向？BfADfB1BCp'c'DfC1BC作矢量圖，如題4.9答案圖c所示，可見p7代表aD。由圖可見，aD二R-pd'，方向同p'd。4.10如題4.10圖所示的鉸鏈四桿機構(gòu)中，已知4.二30mm,IC=75mm,lCD=32mm,lAD=80mm，構(gòu)件1以等角速度①1二10rad/s順時針轉(zhuǎn)動?，F(xiàn)已作出該瞬時的速度多邊形（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(gòu)件2上速度為零的點E的位置，并求出該點的加速度aE；（2）為加速度多邊形中各矢量標注相應符號：（3）求構(gòu)件2的角加速度a2。b1 b1 七）題4.10圖解：取rL=0.01mmm，作結(jié)構(gòu)簡圖，如題4.10答案圖a所示。（1）求構(gòu)件2上速度為零的點E及E點的加速度aE。

題4.10答案圖%=%.1AB=10義0.03=0.3mS，方向如題4.10答案圖a所示，且1AB0大?。?0.3m/ ？s方向水平 1AB 1BC取\=0.01?m，作速度矢量圖如題4.10答案圖b所示。因丁0，故在速度圖中，，與極點P相重合,即三角符號Apbc為ABCE的影像，

其作圖過程為：過B點作BE±P，過。點作CE1~^，其交點即為E點，如題4.10答案圖a所示。由圖可知，%=目-bc=0.01x33=0.33《,vc=目?pc=0.01x38=0.38《。又因V=3,l，V—3-l=4.4，方向為逆時針。v 0.33=4.4，方向為逆時針。-CB-二 l 0.075BC大小方向v—clCD能二11.883213CD，方向為逆時針。n大小方向v—clCD能二11.883213CD，方向為逆時針。n+CBatCB1CD32,l1AB3212CB1BC，取R=0.1作加速度矢量圖，如題4.10答案圖c所示，方向p'c，方向p'c'。a=h,p'c'=0.1x45=4.5④求aE。利用加速度影像原理，即AbbcNsABCE。作圖過程為：作/cbe=/BCE,/cbe=/CBE，其交點即為e'，則p"代表aE。(2)各矢量標準符號如題4.10答案圖c所示。(3)求構(gòu)件2的角加速度a2。由圖可知，at=r-c'"c'=0.1x68.5=6.85m/2，又因at=a-l,貝|

6.850.032214.世6.850.032214.世2a二—cb2lCB4.11如題4.11圖所示為一四桿機構(gòu)，設已知lOB=210A=400mm,lC=650mm,1=350mm,①=120rad/min,求當。1A平行于O21=350mm,①=120rad/min,題4.11圖解：取rL=0.01mmm，畫出機構(gòu)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。120一」①求乙。與二①1lA。］x0.2—0.4m①求乙。與二①1lA。］60 1

②求V。因B點與A點同為構(gòu)件2上的點，故有:B取速度比例尺日取速度比例尺日V=0.01m/smm作速度矢量如題4.11答案圖b所示，由圖可知:大小？0.4？方向1OB1OA11ABBABA=v=pa=pb③求％。因為V「與，所以構(gòu)件2在此瞬時作平動，即V「VrV「Pa，③求％。BATOC\o"1-5"\h\z①一"—'p1—40義0.01—1rad/B V3ll 0.4 /sO2B O2B方向為順時針轉(zhuǎn)。（2）加速度分析。120一一 ，/①求a%。由已知條件可知:an—32-l—( )2X0.2—0.8m/，方向A①求a%。由已知條件可知:A1OR60 /S2 1at—0。B②求aB。根據(jù)相對運動原理，可建立下列方程式a—an+at—a+an+atB B B A BA BA大??？ 32?l？ 0.8 0 ？3 O2B方向？BfO2 1O2B B.O1 ±BA取ra=0.025m/2，作加速度矢量圖如題4.11答案圖c所示，則pb代表aB。③求aC。根據(jù)影像原理可得出：BA:AC=b'a':a'c'，作圖如題4.11答案圖c所示，可得出Pc'代表ac。a-r-pc'=0.025義47=1.18m/2，方向垂直向下。4.12如題4.12圖所示為擺動導桿機構(gòu)，設已知1AB=60mm,1AC=120mm,曲柄AB以等角速度%=30rad/s順時針轉(zhuǎn)動。求：（1）當/BAC=90時，構(gòu)件3的角速度巴和角加速度a3；（2）當AABC=90時，構(gòu)件3的角速度但3和角加速度；（3）當^ABC=180（B點轉(zhuǎn)于AC之間）時，構(gòu)件3的角速度33和角加速度a3。題4.12圖解：（1）當/BAC=90時，取rL=0.003mmm，畫出機構(gòu)的位置圖，如題4.12答案圖（一）a所示。題4.12答案圖（一）①求題4.12答案圖（一）①求3。3(1)大小方向1BC±方向1BC±ABIIbc取Nv=O.ms-mm，作速度矢量圖如題4.12答案圖（一）b所示，由圖可知：近代表Vb3，則3=B^r31BCpbw12x0.06

33=B^r31BCpbw12x0.06

3 = 45x0.003方向為順時針，且3=3。②求a3(2)大小32.13BC2?l1AB23v方向B方向B—C1BCB-A1BCIIBC式中an=32?l=5.33X45x0.03=7.20m/B3 3BC SS2aB2=32?IB=302x0.06=54%akBakB3b2=23?V=233?b2b3串=2X5.33X27x0.06=17.3%取Na=1msmm作加速度矢量圖如題4.12答案圖（一）c所示，由圖可知：取Na=1msmm表at,將bffb'移至B點，得:B3a=%=S=30.05x1=222.6?3lBC?n45x0.003 」’S2BC L方向為逆時針轉(zhuǎn)。（2）當^ABC=90時，取nL=0.003mmm，畫出機構(gòu)的位置圖，如題4.12答案圖（二）a所示。題4.12答案圖（二）①求33。依據(jù)矢量方程（1），作速度矢量圖如題4.12答案圖（二）b所示，取nv=0.。6mpmm。由圖可知：b2b3代表vbb，pb3=0，則33=0。

②求。3。依據(jù)矢量方程（2），作加速度矢量圖如題4，12答案圖（二）c所示，取Na=1mgmm。由圖可知：b；b；代表aB3，則at"3=戶BC=bX竺=37xat"3=戶BCBC?N35x0.003L方向為逆時針轉(zhuǎn)。(3)當NABC=180時，取"=0.003m(3)當NABC=180時，圖（三）a所示。a)b)c)卜.'a)b)c)題4.12答案①求33。依據(jù)矢量方程（1），作速度矢量圖如題4.12答案圖（三）b所示，取NV=0.NV=0.06msmm則。由圖可知"力代表V ，又b、b重合，則V =0,pb代表VB3B2 2 3B3B2,B33=Vb3=乙斗=3。義0.06=30#3lBC?N 20x0.003 晨BC L方向為逆時針轉(zhuǎn)。②求“。依據(jù)矢量方程（2），作加速度矢量如題4.②求“。依據(jù)矢量方程（2），作加速度矢量如題4.12答案圖（三）c所示，取Na=1m/m。由圖可知：因b；、b2重合，%=0，則;二0。4.13如題4.13圖所示，設已知l=200mm，構(gòu)件逆時針轉(zhuǎn)動，①二30儂，，，求v及a。Op 1 minBB題4.13圖題4.13答案圖⑴速度分析（求、）。v=v，即v=v=3?l=—X0.2=0.1."方向垂直于OA。A1A2 A1 A21Op60s 1v二v十vBA2BA2大小？0.1？方向水平1OA1鉛垂

取口,=O頡m/mm，作速度矢量圖如題4.13答案圖b所示，由圖可知：Pb代表刀呼=14.5x0.005=0.073啖方向為水平。（2）加速度分析（求，）。a=aa2十a(chǎn)k十a(chǎn)rBBA2BA2大小？①2-v2①?v？1 O1a2 BA2方向水平AfO水平向右垂直(30、2_ 式中a=①2?l=I一x0.2=0.05B2 1 。1a160)akBaakBa2=2x——x8x0.005=0.0460取r=0.00125ms.mm，作加速度矢量圖如題4.13答案圖c所示，由圖可知：而代a mUUU表aB,則a=r-pb'=0.00125x5=0.00625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(shù)f=0.1。求V形導軌處的當量摩擦系數(shù)fv。4(1-解：作用于導軌上壓力為rW2。w=叫+W2根據(jù)力矩平衡條件可知：W=W1 2作用在左右導軌上的摩擦力為Fl、F2F1=f.叫=2fWF=f?-W2-=—1—f?W2 sin45。2sin45°所以F= fvsin45。4.15如題4.15圖所示，已知元=250mm,y二轉(zhuǎn)動副A、B的軸頸半徑為匕當量摩擦系數(shù)為f)題4.14圖二200mm,勺為驅(qū)動力，F(xiàn)為工作阻力，，滑動摩擦系數(shù)為f，忽略各構(gòu)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FR12、F］。忽略各構(gòu)件的重量和慣性力，桿2為二力桿，作用在桿2上的兩個力F；和FR12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。滑塊3向下移動，連桿2與垂直導路的夾角a增大，連桿2相對于滑塊3的轉(zhuǎn)速①23為順時針方向。所以，F(xiàn)l對軸心產(chǎn)生的摩擦力矩為逆時針方向。因而FR32應切于摩擦圓上方。同時，滑塊1左移，P角減小，?21為順時針方向，所以FR32對軸心產(chǎn)生的摩擦力為逆時針方向。因而FR12應切于摩擦圓下方。由于FR12與FR32應共線，因此，它們的作用線應是A、B兩點摩擦圓的內(nèi)公切線，如題4.15答案圖所示。題4.15答案圖（2）求F43。取滑塊3為單元體，其上作用力為f、f二、F43，且三力匯交于點。F43與滑塊3的速度的夾角大于90，如題4.15答案所示。（3）求f二。取滑塊1為單元體，其上作用力為f、f二、F41，且三力匯交于點，F(xiàn)R41與q的夾角大于90，如題4.15答案圖所示。4.16一鉸鏈四桿機構(gòu)中，已知q二500mm,l=350mm，l=300mm,AD為機架。試問：（1）若此機構(gòu)為雙曲柄機構(gòu)，且AB為曲柄，求iab的最大值。（2）若此機構(gòu)為雙曲柄機構(gòu)，求IAB的最小值。（3）若此機構(gòu)為雙搖桿機構(gòu)，求IAB的取值范圍。解：結(jié)構(gòu)簡圖如題4.16答案圖所示。（1）若為曲柄拴桿機構(gòu)，則AB為最短，且lAj1<lAD+lCD代入已知量求解得l<150mm，則iab的最大值為150mm。（2）若為雙曲柄機構(gòu)，則AD應為最短，且：①當AB為最長時，由于lAD+'<i+lCD，可得出l<550mm。②當AB不是最長時，由于lAD+/<iab+lCD，可得出l>450mm要滿足上述二種情況，&的最小值應為450mm。（3）若為雙搖桿機構(gòu)，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于其它兩桿長度之和。①當l^為最短時，由于lAj仁〉lAjlCD，可得出l>150mm；②當%為最長時，由于晨+仁〉lAD+lCD，可得出lAq>150mm，又由于l<l+l+lD，可得出l<1150mm。③當ID<1AB<仁時，由于lAD+lBC>lAB+lCD,可得出1<450mm要滿足上述三種情況，1的取值范圍為150mm<1<450mm或550mm<1<1150mm。4.17已知鉸鏈四桿機構(gòu)（如題4.17圖所示）各構(gòu)件的長度，試問：（1）這是鉸鏈四桿機構(gòu)基本形式中的何種機構(gòu)？（2）若以AB為原動件，此機構(gòu)有無急回特性？為什么？（3）當以AB為原動件時，此機構(gòu)的最小傳動角出現(xiàn)在機構(gòu)何位置（在圖上標出）？題4.17圖答：（1）因為1AB+1BC<1D+1CD,且又以最短桿AB的鄰邊為機架，則此機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu)。（2）有。因為以AB為原動件時，此機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu)。（3） vmin出現(xiàn)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rL=0.001mmm，由圖可得出丫出=180?！?或者vmin=62。

題4.17答案圖4.18如題4.18圖所示的偏置曲柄滑塊機構(gòu)，已知行程速度變化系數(shù)K=1.5,滑塊行程h=50mm,偏距e=20mm，試用圖解法求:（1）曲柄長度1AB和連桿長度1BC.（2）曲柄為原動件時機構(gòu)的最大壓力角?max和最大傳動角rmax。（3）滑塊為原動件時機構(gòu)的死點位置。題4.18圖解：⑴求lAB、1BC。板位夾角0=180。KZ1=36。

作圖如題4.18答案所示，取pL=1mmmm，可測得：AC1=27mm;AC2=70mm。又a+b=AC2;b—a=AC1,代入AC1>AC2值后，聯(lián)立求得：a=21.5mm,b=48.5mm。（說明：設AB=a，BC=b。將原位置圖旋轉(zhuǎn)180。后作圖題4.18題4.18答案圖結(jié)論：l=p-a=1x21.5=21.5mmIBC=pL.b=1x48.5=48.5mme土lsinQ（2）求a 和丫 。由圖可知：a=arcsm Ab BC當①=90。時，a為最大值，即.e+1?sin90° .20+21.5a=arcsin Ab =arcsin =58.8max 1 48.5BC當①=當①=270時，a為最小值，即a.=arcsinABa.=arcsinAB 1BC.120-21.51=arcsin 48.5=1.77°v=90°-ai=90°-1.77°=88.23°（3）滑塊為原動件時，機構(gòu)的死點位置為AB1cl和AB2c2。4.19設計鉸鏈四桿機構(gòu)（如題4.19圖所示），已知機架長1=600mm,要求兩連架桿AD的三組對應位置為：①1=130°和V1=110°、①2=80和w2=70°、93=45°和甲3=30°，連架桿AB的長度1AB=200mm,，連架桿cd上的標線DE的長度可取為1E=400mm，試設計此四桿機構(gòu)。題4.19圖解：（1）取%=0.01m ，按給定條件作出AB.DE的三組位置，并連接DB和DB。L/mm 2 3⑵用反轉(zhuǎn)法將DB2、DB3分別繞D點反轉(zhuǎn)V1-V2=40°,V1-V3=80。，得出B；、B；點。即為該鉸（3）分別作B1B；、B/；垂直平分線b12、b23交于C1點，連接AB1C1D，即為該鉸鏈四桿機構(gòu)，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：BC1=70mm,C1D=25mm。桿bc、CD的長度lC、lCD為l=BC山=70義10=700mmlCD=C1D?‘=25義10=250mm4.20如題4.20圖示所示為一雙聯(lián)齒輪變速裝置，用拔叉DE操縱雙聯(lián)齒輪移動?，F(xiàn)擬設計一四桿機構(gòu)ABCD操縱拔叉的擺動。已知條件是：機架lAD=100mm，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lED=LDC=40mm，固定軸心口在拔叉滑塊行程的垂直等分線上。又在此四桿機構(gòu)ABCD中構(gòu)件AB為手柄，當手柄垂直向上位于AB位置時，拔叉處于E位置，當手柄AB逆時針轉(zhuǎn)過。=90。處于水平位置AB21 1 1 2時，拔叉處于E2位置。試設計此四桿機構(gòu)。

題4.20圖解：如題4.20答案圖所示，取RL=0.002mmm，利用剛化反轉(zhuǎn)法，連接AC2,令AC2繞A點反轉(zhuǎn)。角得C；點，作C1C2的垂直平分線，交位置1于勺點，連接ABC^￡1即為該四桿機構(gòu)。由題4.20答案圖測得AB=11mm,BC=52mml=R.AB=2x11=22mmlBC=、.BC=2x52=104mm題4.20答案圖第5章凸輪機構(gòu)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。平底垂直于導路的直動從動件盤形凸輪機構(gòu)的壓力角等于多大？設計凸輪機構(gòu)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，壓力角越小越好。設計時規(guī)定：a<[a]凸輪機構(gòu)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(jù)機器工作時的運動要求來確定。工程上設計凸輪機構(gòu)時，其基圓半徑一般如何選??？答：先根據(jù)結(jié)構(gòu)條件初定基圓半徑a。若出現(xiàn)a>fa]，則需增大基圓半徑4，再重新進行設計。如題5.5圖所示為尖頂直動從動件盤形凸輪機構(gòu)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性沖擊，哪些位置有柔性沖擊。一題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r=50mm，滾子半徑rT=15mm，凸輪順時針勻速轉(zhuǎn)動。當凸輪轉(zhuǎn)過120。時，從動件以等速運動規(guī)律上升30mm；再轉(zhuǎn)過150時，從動件以余弦加速度運動規(guī)律回到原位；凸輪轉(zhuǎn)過其余90時，從動件靜止不動。解：取RL=0.002mmm。（1）繪制sF（t）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5.6答案圖b上，按逆時針方向(f)畫出推程角120,回程角150,近休止角90。，并在相應段與位移線圖對應劃分為6等份,得分點屋C2、C3(4)過各分點作徑向線，并從基圓上的點q、c2、c3……。開始向外量取相應的位移量得B1、B2、B3……，即BC1=11,B2B2=aB3B3=33……得到反轉(zhuǎn)后滾子中心的位置。(5)將B1、B2、B3……連成光滑曲線,得凸輪理論輪廊n。(6)以n上各點為圓心，-T為半徑作一系列圓，此圓的包絡線為凸輪的實際輪廊限，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(zhuǎn)到B點而與從動件接觸時凸輪的轉(zhuǎn)角甲。(可在題5.7圖上標出來)。

答如題5.7答案圖題5.8圖上標出來）題答如題5.7答案圖題5.8圖上標出來）題5.8圖答如題5.8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(zhuǎn)過45后機構(gòu)的壓力角a。（可在5.9在如題5.9圖所示偏置直動滾子從動件盤形凸輪機構(gòu)中，已知圓盤半徑匕圓心與轉(zhuǎn)軸中心間的距離OA=R/2，偏距e=OA/V2，滾子半徑為二。求在如題5.9圖所示位置3=45。)時機構(gòu)的壓力角。如分別增大半徑：、偏距e、圓心與轉(zhuǎn)軸中心間的距離OA(三個數(shù)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vc方向一致，故a=0。(2)如題5.9答案圖所示，設在某瞬時，從動件占據(jù)位置H。由圖可知。a=/OO'P。當v1增大時,O,點上移至O''使得a角減小;當e增大時，/OO'P增大，a增大;當OA增大時，a不變。從動件的上升距離是不變化的。5.10一對心直動滾子從動件盤形凸輪機構(gòu)，凸輪順時針勻速轉(zhuǎn)動，基圓半徑r=40mm,行程。=20mm,滾子半徑廠=10mm,推程運動角。=120°,從動件按正。 T弦加速度規(guī)律運動，試用極坐標法求出凸輪轉(zhuǎn)角①=30°、60。、90°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，它的位移方程為的12mps=h---sin(——)。2兀 。當(p=30°、60\900時的位移S、S、S分別為1 2 3二2030°120°271 120°二2030°120°271 120°=1.82mm“60° 1.271-60\ 1…5=20 ——sm( )=10.00mm2 1120°2兀 120°“「90° 1,z2k.90°J1O1O5=20 ——sin( )=18.18mm3 [12002ti1200(1)用極標法求理論輪廊上對應點的坐標值。選取凸輪轉(zhuǎn)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<P=J(s。+S)2+G2e=(p+p—p因該凸輪機構(gòu)為對心直動從動件，故凡=/、6=。、P=0、譏=。可求得P=4十S0=(P當（p=30°時：p=r+s=40+1.82=41.82mmi i

當中二60°時:當當中二60°時:當中二90°時:P=r+s=40+10.00=50.00mm=9=60°p=r+s=40+18.18=58.18mm=9=90°3(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p=\：P2+r2—2prcos入eTT=e+AeTT式中:a dp/卸人=arctan pde/d①根據(jù)題意可得出TOC\o"1-5"\h\z九二arctan雙皿二arctan/（?0s甘）P P? 20 2兀兀z當9=30時：入1=arctan為（1一3寶不）/41.82=12.870_T T _當9=60時：％=arctanU0C-c0s霽守/50.00=20.92?！?——3 3當①=90°時：九§二arctan自418=9.33°式中:A0=arctanrssin.p-rcos九當①=30°時:A。二arctan 10s皿24 =3.97。1 41.82—10cos12.87°當①=60°時:八 10sin20.92°A0=arctan =5.202 50-10cos20.92°當①=90°時:10sin9.33°A0=arctan =1.923 58.18-10cos9.33°因此可得出當邛=30。時:p=Jp2+r2-2prcos九T111T1T1*—二,41.822+102-2—41.82義10義cos12.87°=32.15mm0t1=0I+A0=30°+3.97°=33.97°當①=60°時:p=40.82mm10T2=65.20。當邛=90°時：p=48.34mm6T3=91.92°第七章螺紋連接與螺旋傳動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(lián)接，后三種主要用于傳動。螺紋的主要參數(shù)有哪些？怎樣計算？答：螺紋的主要參數(shù)有：(1)大徑d；(2)小徑d1；(3)中徑d2；(4)螺距P；(5)導SnP程S；(6)升角/tan九二l-=[-；(7)牙型角以牙型斜角萬。兀d2兀d2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(shù)n有何關(guān)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(shù)n之間的關(guān)系：S=nP。根據(jù)牙型的不同，螺紋可分為哪幾種？各有哪些特點？常用的連接和傳動螺紋都有哪些牙型？答：根據(jù)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(shù)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。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(jié)構(gòu)特點是被連接件的孔中不切制螺紋，裝拆方便，結(jié)構(gòu)簡單，適用于經(jīng)常拆卸、受力較大的場合。(2)雙頭螺栓連接。其結(jié)構(gòu)特點是被連接件中薄件制光孔，厚件制螺紋孔，結(jié)構(gòu)緊湊。適用于連接一厚一薄零件，受力較大、經(jīng)常拆卸的場合。螺釘連接。其結(jié)構(gòu)特點是螺釘直接旋入被連接件的螺紋孔中，結(jié)構(gòu)簡單。適用于連接一厚一薄件，受力較少、不經(jīng)常拆卸的場合。(4)緊定螺釘連接。其結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)矩的場合。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，螺紋連接會產(chǎn)生自動松脫現(xiàn)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。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(jīng)常裝拆時會因磨損而發(fā)生滑扣現(xiàn)象。失效發(fā)生的部位通常在螺紋處。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。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。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(chǎn)生拉伸正應力。，因螺紋摩擦力矩的作用產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)剪應力T,螺栓螺紋部分產(chǎn)生拉伸與扭轉(zhuǎn)的組合變形，根據(jù)強度理論建立強度條件進行強度計算。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(jié)合面處受剪切作用，螺栓桿與被連接件孔壁相互擠壓。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力Fo的作用而產(chǎn)生的拉伸正應力。，還受因螺紋摩擦力矩下T1的作用而產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)剪應力T,使螺栓螺紋部分處于拉伸與扭轉(zhuǎn)的復合應力狀態(tài)。根據(jù)第四強度理論，可求出螺栓螺紋部分危險截面的當量應力oe氏1.30,則強度條件為o=1.3°<[°]eFF因拉伸正應力0=-o=—rA兀d2 14則強度條件為13F<[°]兀d2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%。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：q=F+Fo。(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FE乙應為其所受的工作載荷F與殘余預緊力F^之和，即F=F+F。0 E o(2)的說法錯誤。緊螺栓連接中，螺栓所受拉力會產(chǎn)生拉伸正應力，考慮螺紋摩擦力矩的作用而產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)剪應力，螺栓螺紋部分產(chǎn)生接伸與扭轉(zhuǎn)的組合變形，其強度條件根據(jù)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(jié)合面間的摩擦力承受橫向外

載荷。螺栓連接的結(jié)構(gòu)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。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）螺栓組內(nèi)各螺栓的材料、結(jié)構(gòu)、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(jié)合面的形心重合；（3）受載后，連接結(jié)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(nèi)等?？偨Y(jié)四種典型螺栓組連接的受力分析情況。答：總結(jié)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。①普通螺栓連接。每個螺栓所受的預緊力F二KF。ofzm②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(zhuǎn)力矩的螺栓組連接。①普通螺栓連接。01F。力0201F。力02KTr+r+???+r)②鉸制孔螺栓連接。距離被連接件旋轉(zhuǎn)中心最遠處的螺栓所受的最大工作剪力為FRmaxTr max r2+r2+???+rFRmax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受翻轉(zhuǎn)力矩的螺栓組連接。距翻轉(zhuǎn)軸線最遠的螺栓所受的最大工作拉力為FmaxMl max l2+l2+???+lFmax127.16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(jù)螺栓材料Q235,查表7.1得。s=215MPa;查教材表7.8,取S=1.4，則[o]:=215=153.57MPaS1.4（2）確定螺栓直徑d。由式（7.4）得4x50x103二20.36mm兀x153.57查手冊，得螺栓大徑為d=24mm,其標記為螺栓GB/T5780 M24x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(shù)上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,試確定螺栓的直徑。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。①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(jù)平衡條件可求出：FA=1800N,FB=1600N,則螺栓承受的橫向載荷FRA=FA，F(xiàn)RB=FB。②計算螺栓承受橫向載向載荷所需的預緊力。取Kf=1.2,則

fAfmfAfm1.2x1800 14400N0.15x1fAfm⑵確定螺栓直徑。根據(jù)螺栓材料Q235查表“得3s二220MPa，根據(jù)表,8,控制預緊力取S=1.4,則許用應力o220”——Lo」=s- 二157MPaS1.4根據(jù)緊螺栓連接的強度條件比do]兀d2—14 ：4 ：4x1.3xF得4〈^^4x1.3xF^ror4x1.3x14400-12.33mm兀x157d1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Io]-160MPa，被連接合面間的摩擦系數(shù)上0.2,若取摩擦傳力可靠性系數(shù)Kf=1.2,試計算該連接允許傳遞的最大靜載荷K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）得匕＜[o]可得F"叫包兀d2 0 1.3x4⑵計算承受橫向外載荷不產(chǎn)生滑移的預緊力F0。由式（7.14）得F0-f（3）計算允許傳遞的最大靜載荷FR。根據(jù)螺栓的強度條件和承受橫向外載荷不產(chǎn)生滑移條件可得KF 兀d2[a]—^-^-<—i fmz1.3x4根據(jù)螺栓M10，查手冊得4=8.376mm。則F〈兀d2[o]fmzR1.3x4xkf_nx8.3762x160x0.2x2x2— 1.3x4x1.2=4518.86N該連接只許傳遞的最大靜載荷FR為4518.86N。7.19某氣缸的蒸氣壓強片1.5MPa,氣缸內(nèi)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，試設計此氣缸蓋的螺栓組連接。.一 ,，一.... .一、 冗Dcc解：（1）確定螺栓數(shù)目z。由螺栓間距t=一0<80mmz得z>11.775，取z=12。（2）確定每個螺栓所受的軸向工作載荷F。F二./x2002x1.5=3925N4Z 4x12（3）計算單個螺栓所受的總拉力。晨=F+F；=F+1.8F=2.8F=2.8x3925=10990N（4）確定螺栓的對稱直徑d。①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[o]=j=315=105MPaS3②由式（7.10）確定螺栓小徑《0d2 1:;4-x10990:13.17mm\兀[o] V 兀x105根據(jù)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M16xLGB5782-86。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，a=45。，混凝土的許用擠壓應力[。]=2MPa，接合面間摩擦系數(shù)f=0.3,試設計此連接。

題7.20圖解：如題7.20圖所示，螺栓數(shù)z=4,對稱布置。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F=Fsina=4000xsin45°=2828Ni橫向力F2=Fcosa=4000xcos45°=2828N傾翻力矩M=F1x0+F2x160=2828x160=452480N?mm在軸向力F1作用下，各螺栓所受工作拉力2828 —707N4③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PmaxML所受載荷PmaxML max才LiM_4524804xL-4x130―870Ni—1④上面螺栓所受的軸向工作載荷為P―p+P—707+870—1577N⑤在橫向力F2的作用下，底板接合面不產(chǎn)生滑移的條件為f[zF041—K)F]>KF2根據(jù)連接條件取Kc―0.2,Kf—1.2。則各螺栓所需要的預緊力為KF2+(1-K)勺 L"2828+(1-0.2)x2828F>」 c--——03 —3393.6N0 z 4⑥螺栓所受軸向總拉力Fmax=P+F0'

根據(jù)式（7.11）F0=勺*（1—Kc）P可得F0'=F0—（1—K）P整理后可得仆 =F+KP=3393.6+0.2義1577=3709N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[o]=許用應力[o]=205―s= S1.3二158MPa由式(7.10)計算螺栓的小徑d1八斗軍 亙3亙09:6.24mm1、兀1?！?\兀x158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。①連接接合面下端的擠壓應力不超過許用值。o =-rzF—(1—K)F]+M=——1—r4x3393.6—(1—0.2)x2828卜452480pmaxAL0c1」w320x140L 」140x32026=0.44MPa<「o一p故連接接合面下端不能被壓潰。②連接接合面上端不出現(xiàn)間隙，即0Pmin>0o=—LzF—(1—K)F]+M=——1——L4x3393.6—(1—0.2)x28281—452480pmaxAL0c1w320x140 140x32026=0.063MPa>0故連接接合面上端不能出現(xiàn)間隙。(4)確定各螺紋緊固件(略)。第8章帶傳動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(xiàn)傳動；后者是依靠帶內(nèi)側(cè)凸點與帶輪外像上的齒槽相嚙合實現(xiàn)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(qū)動主功輪轉(zhuǎn)動時，由于帶與帶輪間摩擦力的作用，使從動輪一起轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)運動和動力的傳遞。什么是有效拉力？什么是初拉力？它們之間有何關(guān)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J松邊拉力為F2。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F=1（F+F）021 2小帶輪包角對帶傳動有何影響？為什么只給出小帶輪包角匕的公式？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a大于小帶輪的包角a，打滑首先發(fā)在小帶輪，因此，只要考慮小帶輪的包角21aj直。帶傳動工作時，帶截面上產(chǎn)生哪些應力？應力沿帶全長是如何分布的？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(chǎn)生的拉應力，帶全長上分布的，緊邊上為§1、松邊上為§2、§J§2。（2）由離心力產(chǎn)生和離心拉應力B「作用于帶的全長的。（3）帶繞過帶輪時發(fā)生彎曲，產(chǎn)生的彎曲后應力§j發(fā)生在帶上包角所對的圓孤部分，§bi>§b2。最大應力發(fā)生在帶左緊邊進入小帶輪處。帶傳動的彈性滑動和打滑是怎樣產(chǎn)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(xiàn)象。一般來說，帶傳動的打滑多發(fā)生在大帶輪上還是小帶輪上，為什么？答：因為a1<a2，故打滑總是先發(fā)生在小輪上。因為小帶輪的接觸弧上產(chǎn)生的摩擦力小于大帶輪。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。在V帶動設計過程中，為什么要校驗帶速5m/s<v<25m/s和包角a>120?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(nèi)帶繞過帶輪的次數(shù)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(shù)增多。因此設計時，一定要校驗帶速5m/s<v<25m/s。a1是影響帶傳動工作能力的重要參數(shù)之一，因此，一般應使ai>120。。帶傳動張緊的目的是什么?張緊輪應安放在松邊還是緊邊上?內(nèi)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(nèi)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(nèi)側(cè)且靠近大帶輪處。若設置在外側(cè)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。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(nèi)，受力均勻；兩側(cè)面略呈內(nèi)凹，使其在帶輪上彎曲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1.5?2.5倍。試分析同步帶傳動的工作原理。答；工作時，帶內(nèi)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。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。觀察3?5種機器上的普通V帶傳動測量出帶頂寬b、帶輪外經(jīng)4和中心距a,確定帶型、帶輪基準直徑ddi、dd2，并計算茁帶長Ld。答；由學生觀察3?5種機器上的普通V帶傳動，測量出b、da、a、確定帶型、dd1、dd2、計算出L0，取標準Ld。帶傳動功率P=5kW,已知n-400r/min,d-450mm,d-650mm，中心距a=1.5m,f=0.2，求帶速v、包角a1和有效拉力F。解：(1)帶速v。i，=冗dji=3.14x450x400=942m次V-60x1000-60X1000=.ms(2)包角a1。

a—180。-dd2-dd1x57.3O—180。-650-450x57.3O—172.36。1 a 1500 n R,（3）有效拉力F.由式（8.3）P—同得F二巴吧二把幽二531N9.428.15已知某普通V帶傳動由電動機驅(qū)動，電動機轉(zhuǎn)速q=1450r/min，小帶輪基準直徑dd1—100mm，大帶輪基準直徑dd2F二巴吧二把幽二531N9.428.15已知某普通V帶傳動由電動機驅(qū)動，電動機轉(zhuǎn)速q=1450r/min，小帶輪基準直徑dd1—100mm，大帶輪基準直徑dd2—280mm，中心距。x350mm，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。L—2a—(d+d)+―2x350+-(280+100)4

242 d1—4a0(280-100?卜—4350 —1319.7mm查表8.4,取基準長度Ld=1400mm⑵實際中心距。1400-1319.7二350+ =390.15mm（3）小帶輪包角。a=1800-dd2-dd1x57.3°=180°-280-100x57.3°=153.6°>120°1 a 390.15（4）傳遞的最大功率。根據(jù)dd1=100mm,q=1450r/min,查表8.9，用內(nèi)插法得P=1.31kW?！?,d280…,查表8.18得K―1.0275x10-3，傳動比i=f————2.8，查表8.19得b d100K=1.1373。由式(8.11)得( 11AP―Kn1-——1.0275x10-3x14501-I 1.1373)=0.18kW查表84得KR96，由圖8/1得K:093，查表8.21，得K八二1」。由式（8.18）得PK(P+△PPK(P+△P')KK—(P+△PAK得PJP0比P0MaKLKAz(1.31+z(1.31+0.18)x0.93x0.96義2—二 二2.42kW1.18.16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(zhuǎn)速n1=1440r/min,要求從動輪轉(zhuǎn)速n2=575如m,工作情況系數(shù)Ka=口。解：(1)確定計算功率P。cP=KAP=1.1x4=4.4kW選擇普通V帶型號。根據(jù)Pc=4.4kW、n1=1440r/min,由圖8.12選用A型普通V帶。確定帶輪基準直徑dd1、dd2。根據(jù)表8.6和圖8.12選取dd1=100mm。大帶輪基準直徑n1440d=fd= x100=250.43mmd2nd1575

2按表8.3選取標準值dd2=250mm。實際傳動比i=鼠==2.5d100d1n1440從動輪實際轉(zhuǎn)速n2=r= =576r/mini2.5_kdn

v—_kdn

v—60x11000兀x100x144060x1000—7.536m/s帶速在5?25m/s范圍內(nèi)。確定帶的基準長度Ld和實際中心距為a。初定中心距ao=1000mm兀 d一d2L=2a+—(d+d)+ d2 d1—oo2d1d2 4aok (250一100)2=2x1000+—(100+250)+ =2555.13mm2 4x1000由表8.4選取基準長度Ld=2500mm

一 L—L 2500—2555.13實際中心距axao+—d o-—1000+ —944.87mm^2 ^2（6）校驗小帶輪包角一 L—L 2500—2555.13實際中心距axao+—d o-—1000+ —944.87mm^2 ^2（6）校驗小帶輪包角。］。d-d“a。iqc。250一100“aa—180——d2 d1x57.3=180— x57.31 a 944.87―170.9°>120°（7）確定V帶根數(shù)。由式（8.18）得z>P(P0+△P)KaKL根據(jù)dd1=100mm,%=1440r/min,查表得8.9得Po=1.31kW。查表（8.18）得K=1.0275x10-3。根據(jù)傳動比,J2.5。查表8.19得K.=1.1373。由式（8.11）得功率增量△P0為(1)△P―Kn1———1.0275x10-3x14401—I 1.1373)=0.18kW由表8.4查得K=1.09，由圖8.11得K=0.98,4.4(P+△P')KK—(1.31+0.18)x0.98x1.09=2.760 0al取z=3根。（8）求初拉力F0及帶輪軸上的壓力Fqo由表8.6查得A型普通V帶的每米長質(zhì)量q=0.1kg/m。根據(jù)式（8.19）得單根V帶的初拉力為500P(2.5 e-zv、-1+qv2500x4.4(2.5二 3x7.53610.98=156.6N-1+0.1x7.5362)由式（8.20）得作用在軸上的壓力fq為F=2Fzsin二=2x156.6x3xF=2Fzsin2 2（9）（（9）（10）設計結(jié)果。選用3根A型V帶，中心距a=944.87mm，帶輪直徑dd1=100mm,dd2=250mm，軸上壓力FQ=936.64NO8.17如題8.17圖所示為磨碎機的傳動系統(tǒng)圖。已知電機功率P=30kW,轉(zhuǎn)速%=1470r/min,帶傳動比i工1.15，試設計V帶傳動參數(shù)。型普通V型普通V帶。大輪基準直徑由式(8.15)解：(1)確定計算功率Pc。由表8.21取KA=1.4，由式(8.12)得P=KAP=1.4義30=42kW(2)選擇普通V帶型號。根據(jù)Pc=42kW,n1=1470r/min,由圖8.12選用C(3)確定帶輪基準直徑dd1、dd2。根據(jù)表8.6和圖8.12選取dd1=250mm，為dd2=idd1=1.15義250=287.5mm按表8.3取標準值dd2=280mm,實際傳動比i——d2— —1.12CX //Jd1從動輪實際轉(zhuǎn)速n—n1-"7°-1312.5r/min2i1.12(4)驗算帶速。v—^d^-RX250*1470-19.23m/s60x1000 60x1000帶速在5?25m/s范圍內(nèi)。(5)確定帶的基準長度々和實際中心距a。初定中心距ao=1300mm,得兀 (d—d)2L-2a+2(dd1+dd2)+d24dio―2x1300+-(250+280)+(280-250?—3432.27mm2 4x1300由表8.4選取基準長度Ld=3550mm,由式(8.16)得實際中心距a為-1300+3550—皿7-1359mm

(6)校驗小帶輪包用a。由式(8.17)得1d—d 280—250a=1800—d2 dix57.3。=1800— x57.30i a 1359=178.70>1200⑺確定V帶根數(shù)z。根據(jù)d.=250mm，n「1470廣min，查表8.10得々=6.875kW。由表8.18查得K=7.5019x10-3，根據(jù)T.12查表8.19得K=1.0419由式(8.11)得功率增量引為(1)△(1)△P=Kn1——KJi(7.5019x10-3x14701—k=0.44kW42=5.92由表8.4查得KL=0.99,由圖8.11查得Ka=0.98。由式（8.18）42=5.92工"(P0+△')KaKL—(6.875+0.44)x0.98x0.99取z=6根。（8）求初拉力F0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（8.19）得單根V帶的初拉力為500P(2.5 c500P(2.5 czv)—1+qv2500x42(2.56x19.2310.98j—1+0.3x19.232—282.297+110.938—393.24NJ由式（8.20）得作用在軸上的壓力FQ為aF=2Fzsin—117870=2x393.24x6xsin17———4718.58N2（9）設計結(jié)果。6根C型V帶，dd1=250mm,dd2=280mm,a=1359mm,FQ=4718.58N。8.18試設計某車床上電動機和床頭箱間的普通V帶傳動。已知電動機的功率P=4kW，轉(zhuǎn)速n1=1440r/min，從動軸的轉(zhuǎn)速n2=680r/min，兩班制工作，根據(jù)機床結(jié)構(gòu)，要求兩帶輪的中心距在950mm左右。解：（1）確定計算功率Pc。由表8.12查得KA=1.2,由式（8.12）得Pc—KAP—1.2x4—4.8kW

(2)選擇普通V帶型號。根據(jù)Pc=4.8kW,q=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(jù)表8.6和圖8.12選取dd1=100mm。n1440d=d=x100=212mmd2nd1680

2按表8.3取標準值dd2=212mm實際傳動比i——d2= 二2-12d2 d100d1n從動輪實際轉(zhuǎn)速上二n從動輪實際轉(zhuǎn)速上二1440—679r/min2.12兀dnV—60x兀dnV—60x1000兀X100X1440-7.536m/s60x1000帶速在5?25m/s范圍內(nèi)。(5)確定的帶的基準長度勺和實際中心距a。由式(8.15)得兀 (d-d)2L—2a+—(d+d)+—d2 d1—0 02d1d2 4a0―2x950+1(100+212)+(212-100)22 4x950—1900+489.84+3.30—2393.14mm由表8.4選取基準長度%2240mm，由式(816)得實際中心距a為—950+—950+2240-2393.142—873.43mm(6)校驗小帶輪包角\。由式(8.17)得d-d 212-100a—1800——d2 dtx57.3o—1800- x57.31 a 873.43―172.7o>1200(7)確定V帶根數(shù)z。根據(jù)dd1=100mm,n]=1440r/min，查表8.10得Po=1.31kW。由表8.18查得Kb—1.0275x10-3，根據(jù)i=2.12,查表8.19得Ki=1.1373。由式(8.11)得功率增量△P0為

(11△P0二Kbni11-KIi(iA=1.0275x10-3x14401 =0.18kW由表8.4查得A，由表8.4查得A，06,由圖8.11查得K=0.98。由式(8.18)得aPz~(P+△彳)KaKL=3.1=3.1(1.31+0.18)x0.98x1.06取z=4根。(8)