【正文】 z2=80，模數(shù) m=2，計(jì)算兩個(gè)齒 輪的齒頂圓，齒根圓和分度圓的直徑，以及齒輪傳動的中心距。解：由公式及系數(shù)得： 齒頂圓直徑： d a1d 齒根圓直徑：35mm m 分度圓直徑： 中心距：，第五篇：機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題解答《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》習(xí)題 解 答機(jī)械工程學(xué)院目錄第0章 緒論1 第一章平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖及其自由度2 第二章平面連桿機(jī)構(gòu)4 第三章 凸輪機(jī)構(gòu)6 第四章 齒輪機(jī)構(gòu)8 第五章 輪系及其設(shè)計(jì)19 第六章 間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)26 第七章 機(jī)械的調(diào)速與平衡29 第八章 帶傳動34 第九章 鏈傳動38 第十章 聯(lián)接42 第十一章 軸46 第十二章 滾動軸承50 第十三章 滑動軸承56 第十四章 聯(lián)軸器和離合器 59 第十五章 彈簧62 第十六章 機(jī)械傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)65第一章平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖及其自由度11 一個(gè)在平面內(nèi)自由遠(yuǎn)東的構(gòu)件有多少個(gè)自由度？ [解]有3個(gè)自由度。12 在平面內(nèi)運(yùn)動副所產(chǎn)生的約束數(shù)與自由度有何關(guān)系？ [解] 約束數(shù)+自由度=3 13 如何判別有構(gòu)件和運(yùn)動副組成的系統(tǒng)是否具有確定的相對運(yùn)動？ [解] 自由度數(shù)=原動件數(shù)系統(tǒng)無確定的相對運(yùn)動自由度數(shù)185。原動件數(shù)系統(tǒng)有確定的相對運(yùn)動 14在計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)應(yīng)注意哪幾個(gè)問題？ [解] 復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束。15 繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖時(shí)，用什么來表示機(jī)構(gòu)和運(yùn)動副？ [解]用簡單的線條和符號表示構(gòu)件和運(yùn)動副。16繪制圖115所示的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖，并計(jì)算其自由度。[解] a)n=3，PL=4，PH=0 F=3180。32180。4=1b)n=4，PL=5，PH=1 F=3180。42180。51=1c)n=3，PL=4，PH=0 F=3180。32180。4=1d)n=3，PL=4，PH=0 F=3180。32180。4=117試計(jì)算下列圖示機(jī)構(gòu)的自由度，并指出機(jī)構(gòu)中存在的復(fù)合鉸鏈，局部自由度或虛約束。45第三章 凸輪機(jī)構(gòu)31 從動件的常用運(yùn)動規(guī)律有哪種？各適用在什么場合？[解] 1)等速運(yùn)動規(guī)律，使用于低速、輕載的場合；2）等加速等減速運(yùn)動規(guī)律，適用于中速、輕載的場合；3）余弦加速度運(yùn)動規(guī)律（簡諧運(yùn)動規(guī)律），適用于中、低速；4）正弦加速度運(yùn)動規(guī)律，適用于高速。32 凸輪機(jī)構(gòu)的常用類型有幾種？選擇凸輪的類型時(shí)應(yīng)該考慮哪些因素？[解] 按凸輪的形狀分：盤形凸輪、移動凸輪和圓柱凸輪；按從動件形狀來分：尖端從動件、滾子從動件和平底從動件；按凸輪與從動件鎖合形式分：力鎖合和幾何鎖合。選擇凸輪時(shí)，應(yīng)考慮凸輪和從動件的相對運(yùn)動形式 從動件的運(yùn)動形式等。33 圖解法設(shè)計(jì)凸輪時(shí)，采用了什么原理？簡單敘述此原理的主要內(nèi)容。[解] 才用反轉(zhuǎn)原理，即給整個(gè)機(jī)構(gòu)加上一個(gè)反向轉(zhuǎn)動，各構(gòu)件之間的相對運(yùn)動并不改變，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（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（w）的轉(zhuǎn)動），則凸輪處于相對靜止?fàn)顟B(tài)，從動件一方面隨機(jī)架以角速度（w）繞0點(diǎn)轉(zhuǎn)動，另一方面又按給定的運(yùn)動規(guī)律作往復(fù)移動或擺動。34 何謂凸輪的運(yùn)動失真？滾子從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動時(shí)針時(shí)，應(yīng)如何第四章 齒輪機(jī)構(gòu)41 為什么要規(guī)定模數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)系列？在直齒圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪，蝸桿蝸輪和直齒圓錐齒輪上何處的模數(shù)是標(biāo)準(zhǔn)值？[解] 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。42 漸開線直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)有哪幾個(gè)？那些是標(biāo)準(zhǔn)的，其標(biāo)準(zhǔn)值是否相同？為什么這些參數(shù)稱為基本參數(shù)？[解] 基本參數(shù)：齒數(shù)z、模數(shù)m、壓力角a、齒頂高系數(shù)ha*和頂隙系數(shù)c*。其中后四個(gè)是標(biāo)準(zhǔn)的，標(biāo)準(zhǔn)值不相同。43 分度圓與節(jié)圓有什么區(qū)別？在什么情況下節(jié)圓與分度圓重合？ [解] 分度圓是齒輪上具有標(biāo)準(zhǔn)壓力角的圓。節(jié)圓是過節(jié)點(diǎn)所作的兩個(gè)相切的圓。標(biāo)準(zhǔn)安裝時(shí)節(jié)圓與分度圓重合。44 漸開線的形狀取決于什么？若兩個(gè)齒輪的模數(shù)和齒數(shù)分別相等，但壓力角不同，他們齒數(shù)不同，他們齒廓漸開線形狀是否相同？一對相嚙合的兩個(gè)齒輪，若它們的齒數(shù)不同，他們齒廓的漸開線形狀是否相同？[解] 取決于基圓的大小。不同。不同。45 何謂齒廓的根切現(xiàn)象？產(chǎn)生根切的原因是什么？是否基圓愈小愈容易發(fā)生根切？根切有什么危害？如何避免根切？[解] 齒輪齒根的漸開線齒廓被切去的現(xiàn)象為根切現(xiàn)象。原因是展成法加工時(shí)，刀具的齒頂線或齒頂圓與嚙合線的焦點(diǎn)超過了被切極 的。計(jì)算準(zhǔn)則；齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算，針對齒面點(diǎn)蝕；齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算，針對齒根彎曲疲勞折斷。閉式硬齒面齒輪傳動設(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；開式齒輪傳動設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：按彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)。49 現(xiàn)有A、B兩對閉式軟齒面直齒圓柱齒輪傳動，A對參數(shù)為；模數(shù)m=2mm，齒數(shù)z1=40，z2=90，齒寬b=60mm；B對參數(shù)為：模數(shù)m=4mm，齒數(shù)z1=20，z2=45，齒寬b=60mm。兩對齒輪精度為8級，小齒輪轉(zhuǎn)速均為1450r/min，其它條件分別相同。試比較兩對齒輪接觸強(qiáng)度及抗彎強(qiáng)度的高低。[解] 兩對齒輪接觸強(qiáng)度相同，彎曲強(qiáng)度第二對較高。410 應(yīng)主要根據(jù)哪些因素來決定齒輪的結(jié)構(gòu)型式？常見的齒輪結(jié)構(gòu)型式有哪幾種？它們分別用于何種場合？[解]根據(jù)齒輪的幾何尺寸、毛坯材料、加工工藝等決定等決定齒輪結(jié)構(gòu)型式。結(jié)構(gòu)型式：齒輪軸，用于直徑很小的場合；實(shí)心結(jié)構(gòu)，用于da163。160mm。腹板式結(jié)構(gòu)，用于da163。500mm。輪輻式結(jié)構(gòu)，用于400163。da163。1000mm。411 已知一對外嚙合正常齒制標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪m=2mm，z1=20,z2=45,試計(jì)算這對吃亂的分度直徑、齒頂高、齒根高、頂隙、中心距、齒頂圓直徑、齒根圓直徑、基圓直徑、齒距、齒厚和齒槽寬。[解]d1=2180。20=40mmd2=2180。45=90mmha=1180。2=2mmhf=180。2====40+2180。2=44mmda2=90+2180。2=94mmdf1=402180。=35mmdf2=902180。=85mmdb1=40cos20o==90cos20o==2p==e= 已知一正常齒制標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪 m=5mm，a=20o，z=45，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 r=1180。5180。45sin20o2= a=20o基圓 r=0 aob=0齒頂圓r1a=2180。5180。45+5180。1= == aa= ra== 試比較正常齒制漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基圓和齒根圓，在什么條件下基圓大于齒根圓？什么條件下基圓小于齒根圓？ [解] db=dcosa=mzcos20odf==m()dfdb=m()=m()由上式可見，當(dāng)齒數(shù)z增大時(shí)，（dfdb）值亦增大。當(dāng)dfdb=0時(shí)，=，當(dāng)z179。42時(shí)，dfdb；反之，當(dāng)z163。42時(shí)，dfdb。z=414 試根據(jù)漸開線特性說明一對模數(shù)相等，壓力角相等，但齒數(shù)不等的漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，其分度圓齒厚、齒頂圓和齒根圓齒厚是否相等，哪個(gè)較大。[解] 分度圓齒厚相等，齒頂圓和齒根圓齒厚不等，因基圓愈小，漸開線愈彎曲，基圓愈大，漸開線愈平直，故齒數(shù)多的齒輪齒頂圓和齒根圓的齒厚大。415 現(xiàn)需要傳動比i=3的一對漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動，有三個(gè)壓力角相等的漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，它們的齒數(shù)分別為z1=20，z2=z3=60,齒頂圓直徑分別為da1=44mm，da2=124mm，da3=，問哪兩個(gè)齒輪能用？中心距a等于多少？并用作圖法求出它們的重合度e。[解]**da1=mz1+2ham=20m+2ham=44**da2=mz2+2ham=60m+2ham=124da3=mz3+2hm=60m+2hm=*a*a解得；齒輪2能用。m=2mm，a=80mm。416 單級閉式直齒圓柱齒輪傳動中，小齒輪材料為45鋼調(diào)質(zhì)處理，大齒輪的材料為ZG270—500正火，P=4kw，n1=720r/min，m=4mm，z1=25,z2=73,b1=84mm,b2=78mm,單向傳動，載荷有中等沖擊，用電動機(jī)驅(qū)動，試驗(yàn)算此單級傳動的強(qiáng)度。3（2）查許用應(yīng)力[sF]由圖423c，sFlim1=185N/mm2；由圖423b，sFlim2=130N/mm2。查表46，取SF=，則185=[sF]2==(3)結(jié)論：彎曲強(qiáng)度也滿足。[sF]1=417 已知一對正常齒漸開線標(biāo)準(zhǔn)斜圓柱齒輪a=250mm,z1=23,z2=98,mn=4mm試計(jì)算其螺旋角、端面模數(shù)、端面壓力角、當(dāng)量齒數(shù)、分度圓直徑、齒頂圓直徑和齒根圓直徑。[解]mn(z1+z2)4(23+98)==180。250得b== mt=mn4== tanantan20o tanat=== at== zv1== d1=180。23= d2=180。98= da1=+2mn= zv1= da2=+2mn= df1== df2==418 設(shè)計(jì)一對外嚙合圓柱齒輪，已知z1=21,z2=32,mn=2,實(shí)際中心距為55mm，問：（1）該對齒輪能否采用標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動？（2）若采用51617（1）標(biāo)出輸入軸Ⅰ和中間軸Ⅱ的轉(zhuǎn)向（2）確定并標(biāo)出齒輪2和3的齒輪旋向，要求使Ⅱ軸上所受軸向力盡可能小。（3）標(biāo)出各個(gè)齒輪在嚙合點(diǎn)處所受各分力的方向。（4）畫出Ⅱ軸聯(lián)同齒輪2和3一體的空間受力圖。[解]（1）輸入軸，中間軸；（2）輪Ⅰ右旋，輪2左旋，輪3左旋；、（3）如圖；（4）如圖。423 在圖示直齒圓錐斜齒圓柱齒輪減速器中，已知錐齒輪m=5mm,z1=25,z2=60,齒寬b=50mm。斜齒輪mn=6mm,z3=21,z4=84。（1）欲使軸Ⅱ上的軸向力在軸承上的作用完全抵消，求斜齒輪3的螺旋角的大小和旋向。（2）試畫出作用在斜齒輪3和錐齒輪2上的圓周力Ft、徑向力Fr和軸象立Fa的作用線和方向。[解]（1）Fa2=Fa3即2T12iTtanacosd1=11tanbdm1d3 得sinb=,b=（3）如圖。9中兩輪的傳動比是相對角速度之比。56 計(jì)算混合輪系傳動比的基本思路是什么？能否通過給整個(gè)輪系加上一個(gè)公共的角速度（wH）的方法來計(jì)算整個(gè)輪系的傳動比？為什么？[解] 基本思路：（1）區(qū)分基本輪系（2）分別列出基本輪系的計(jì)算公式；（3）找出基本輪系間的關(guān)系；（4）聯(lián)立各式，求出要求的傳動比。不能。因?yàn)榛旌陷喯挡皇且粋€(gè)基本周轉(zhuǎn)輪系。57 如何從復(fù)雜的混合輪系中劃分出各個(gè)基本輪系？ [解] 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。58 什么樣的輪系可以進(jìn)行運(yùn)動的合成和分解？ [解] 差動輪系。59 在圖中所示的車床變速箱中，已知各輪齒數(shù)為z1=42,z2=58,z3=38,z4=42,z5=50,z6=48,電動機(jī)轉(zhuǎn)速為1450r/min，若移動三聯(lián)滑移齒輪a使齒輪3’和4’嚙合,又移動雙聯(lián)滑移齒輪b使齒輪5’和6’嚙合，試求此時(shí)帶輪轉(zhuǎn)速的大小和方向。[解]162。162。n148180。42180。583z6z4z2i16==(1)==180。38180。42z5162。z3162。z1 則 n6= n11450==，已知各齒輪的齒數(shù)為z1=15,z2=28,z3=15,z4=55, z9=40，被加工齒輪B的齒數(shù)為2，試計(jì)算傳動比i75。[解] iAB=nAzB==72nBzAz1z4z7z915180。55z7180。40=z2z3z5z828180。15z5180。1n7z515180。55180。40===180。15180。72又iAB=則i75=511 如圖所示的輪系中，已知各輪齒數(shù)為：z1 = z3,nH=100r/min,n1=20 r/min,試求下列兩種情況下輪3的轉(zhuǎn)速n3：（1）當(dāng)n3與nH同向時(shí)：（2）當(dāng)n1與nH相反時(shí)。[解] H(1)i13=n1nH20100==1n3nHn3100 n3=180r/min 與n1同向nn20+100H(2)i13=1H==1n3nHn3+100 n3=220r/min 與n1反向512 在圖示輪系中，已知各輪齒數(shù)為：z1=30,z2=30,z3=90,z3’=40, z4=30, z4’=40, z5=30,試求此輪系的傳動比i1H。[解] 定軸輪系123i13=zn1=3=3 n3z1行星輪系3’44’5 i3H162。5=n3nHzz30180。309=45==n5nHz3162。z4162。40180。4016n因n5，則i1H=1=513 在圖所示輪系中，已知各輪齒數(shù)為：z1=24,z2=48, z2’=30,z3=102,z3’=20, z4=40, z5=100。試求該輪系的傳動比i1H。[解] 差動輪系122’3H6 Hi13=zzn1nH48180。102=23==162。24180。30定軸輪系339。456nz20i53162。=5=3162。==162。z5100因，n5=nH，則i1H=n1=514 在圖所示輪系中，已知各輪齒數(shù)為：z1=26,z2=32, z2’=22,z3=80,z4=80，又n1=300 r/min，n3=50 r/min兩者轉(zhuǎn)向相反，試求齒輪4的轉(zhuǎn)速n4的大小和方向。[解]差動輪系122’3Hi13=zzn1nH=23n3nHz1z2162。300nH32180。80即== nH=180。22差動輪系32’4 Hi34=n3nHz=4n4nHz3即50nH369==n4nH8