【正文】 65第一章平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)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。原動(dòng)件數(shù)系統(tǒng)有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng) 14在計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)應(yīng)注意哪幾個(gè)問(wèn)題？ [解] 復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束。16繪制圖115所示的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并計(jì)算其自由度。32180。42180。32180。32180。45第三章 凸輪機(jī)構(gòu)31 從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律有哪種？各適用在什么場(chǎng)合？[解] 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。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。[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(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（w）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（w）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)。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。其中后四個(gè)是標(biāo)準(zhǔn)的，標(biāo)準(zhǔn)值不相同。節(jié)圓是過(guò)節(jié)點(diǎn)所作的兩個(gè)相切的圓。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(duì)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。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(guò)了被切極 的。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)。兩對(duì)齒輪精度為8級(jí)，小齒輪轉(zhuǎn)速均為1450r/min，其它條件分別相同。[解] 兩對(duì)齒輪接觸強(qiáng)度相同，彎曲強(qiáng)度第二對(duì)較高。結(jié)構(gòu)型式：齒輪軸，用于直徑很小的場(chǎng)合；實(shí)心結(jié)構(gòu)，用于da163。腹板式結(jié)構(gòu)，用于da163。輪輻式結(jié)構(gòu)，用于400163。1000mm。[解]d1=2180。45=90mmha=1180。2====40+2180。2=94mmdf1=402180。=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。5180。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。42時(shí)，dfdb；反之，當(dāng)z163。z=414 試根據(jù)漸開線特性說(shuō)明一對(duì)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。415 現(xiàn)需要傳動(dòng)比i=3的一對(duì)漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，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(wèn)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。m=2mm，a=80mm。3（2）查許用應(yīng)力[sF]由圖423c，sFlim1=185N/mm2；由圖423b，sFlim2=130N/mm2。[sF]1=417 已知一對(duì)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。250得b== mt=mn4== tanantan20o tanat=== at== zv1== d1=180。98= da1=+2mn= zv1= da2=+2mn= df1== df2==418 設(shè)計(jì)一對(duì)外嚙合圓柱齒輪，已知z1=21,z2=32,mn=2,實(shí)際中心距為55mm，問(wèn)：（1）該對(duì)齒輪能否采用標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)？（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。（4）畫出Ⅱ軸聯(lián)同齒輪2和3一體的空間受力圖。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。（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。[解]（1）Fa2=Fa3即2T12iTtanacosd1=11tanbdm1d3 得sinb=,b=（3）如圖。56 計(jì)算混合輪系傳動(dòng)比的基本思路是什么？能否通過(guò)給整個(gè)輪系加上一個(gè)公共的角速度（wH）的方法來(lái)計(jì)算整個(gè)輪系的傳動(dòng)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(dòng)比。因?yàn)榛旌陷喯挡皇且粋€(gè)基本周轉(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。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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1450r/min，若移動(dòng)三聯(lián)滑移齒輪a使齒輪3’和4’嚙合,又移動(dòng)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。162。42180。38180。z3162。[解] iAB=nAzB==72nBzAz1z4z7z915180。40=z2z3z5z828180。1n7z515180。40===180。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] 定軸輪系123i13=zn1=3=3 n3z1行星輪系3’44’5 i3H162。309=45==n5nHz3162。40180。試求該輪系的傳動(dòng)比i1H。102=23==162。30定軸輪系339。=5=3162。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。300nH32180。22差動(dòng)輪系32’4 Hi34=n3nHz=4n4nHz3即50nH369==n4nH8020聯(lián)立二式得 n4=，已知蝸桿1和5的頭數(shù)為1，且均為右旋，3Hi34=n3nHz=4n4nHz3Hi46=zn4nHn1nH9==6=n6nHn6nHz44求聯(lián)立得ni1H=1=(2)456H組成行星輪系HHi46=i16=zn1nH9=6=0nHz44得 i1H= 如圖所示自行車?yán)锍瘫頇C(jī)構(gòu)中，C為車輪軸，P為里程表指針。當(dāng)車行1km時(shí)，表上的指針剛好回轉(zhuǎn)一周。[解] 定軸輪系12 n1z=1n2z2行星輪系344’5(P)2(H)2i52=1i52=1z4162。231=1=z5z424180。i12z2114聯(lián)立二式得 i51= 當(dāng)車行一公里時(shí)C軸的轉(zhuǎn)數(shù)為n1=1000轉(zhuǎn)，此時(shí)5轉(zhuǎn)過(guò)一轉(zhuǎn)，p180。=n110001000180。187。 如圖所示輪系中，已知各輪齒數(shù)為：z1=34,z2=40, z2’=30, z3=18, z3’=38, z1’=24,z4=36，z4’=22。526上的圓柱銷，使從動(dòng)盤作間歇運(yùn)動(dòng)。通過(guò)適當(dāng)選擇從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和合理設(shè)計(jì)凸輪 的輪廓曲線，可減小動(dòng)載荷和避免沖擊，以適應(yīng)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的要求。65 不完全齒輪機(jī)構(gòu)與普通齒輪機(jī)構(gòu)的嚙合過(guò)程有何異同點(diǎn)？[解]在不完全齒輪機(jī)構(gòu)中，主動(dòng)輪1連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)輪齒進(jìn)入嚙合時(shí)，從動(dòng)輪2開始轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)輪1上的輪恥退出嚙合時(shí)，由于兩輪的凸、凹鎖止弧的定位作用，齒輪2可靠停歇，從而實(shí)現(xiàn)從動(dòng)齒輪2的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。66 設(shè)計(jì)一外嚙合棘輪機(jī)構(gòu)，已知棘輪的模數(shù)m=10mm，棘輪的最小轉(zhuǎn)角qmax=12o，試設(shè)計(jì)該棘輪機(jī)構(gòu)。2P= 67 某自動(dòng)機(jī)床工作轉(zhuǎn)臺(tái)要求有6個(gè)工作位置，轉(zhuǎn)臺(tái)靜止時(shí)完成加工工序，最長(zhǎng)的工序時(shí)間為5s，原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度為720r/min，槽輪與撥盤之間的中心距a163。82975 機(jī)械平衡的目的是什么？ [解]目的：完全或部分地消除慣性力的影響，減小或消除附加的動(dòng)壓力，減輕有害的機(jī)械振動(dòng)。77剛性回轉(zhuǎn)的動(dòng)平衡和靜平衡，而動(dòng)平衡不僅是慣性力平衡，而且要慣性力矩也平衡。動(dòng)平衡條件：慣性力的合力偶矩都等于零。平衡試驗(yàn)有靜平衡試驗(yàn)和動(dòng)平衡試驗(yàn)兩種。在實(shí)際工作中1323334打滑是由于過(guò)載所引起的帶在帶輪上的全面滑動(dòng)。85 帶傳動(dòng)的失效形式有：①打滑；②疲勞破壞。86 為什么V帶剖面的楔角為40o，而帶輪的槽角則為32o、34o、36o及38o？ [解]由于帶在帶輪上彎曲時(shí)要產(chǎn)生橫向的楔角邊小。[解] FV1000180。試求：（1）小帶輪的包角；（2）帶長(zhǎng)；（3）不考慮帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)時(shí)大帶輪的轉(zhuǎn)速；（4）。=+D1(D2D1)2(2)L=p()+2a+= D1125(3)n2=n1=1440180。[解](1)確定計(jì)算功率Pca=KAP=5kw其中KA=1(表83)（2）選擇帶的型號(hào)為A型。90180。（4）驗(yàn)算帶速pD1n1p180。1440v===180。1000在525m/s范圍內(nèi)，所以帶速合適。450+180。450p由表82對(duì)工A型帶選用基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld=1400mm,然后計(jì)算實(shí)際中心距，由式（834）得a=450+(14001362)=469mm2中心距變動(dòng)范圍：amin=180。1400=490mm(6)小帶輪包角a1=180o=180oD1D2=180。180。(8)確定初拉力查表81，q=,并由式（=(1)+qv2zvka500180。(1)+180。==(9)計(jì)算壓軸力由式（839）得壓軸力為FQ=2zF0sin(a/2)=2180。180。略。鏈輪齒數(shù)越多，分度圓直徑的增量就越大，所以鏈節(jié)越向外移，因而鏈從鏈輪上脫落下來(lái)的可能性也就越大，鏈的使用壽命也就越短，因此通常限制大鏈輪的齒數(shù)z2163。96 一滾子鏈傳動(dòng)，鏈輪z1=23,z2=63,鏈條型號(hào)為08A，鏈長(zhǎng)Lp=100節(jié)。[解] d1=d2===()sin()z123Posin(180z2)=(180)63=a=z1+z2z1+z22z2z12249。(L)+(L)8()(10043)+(10043)8()2p已知電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n1=960rgmin1,試確定大、小鏈輪齒數(shù)、鏈條節(jié)距、傳動(dòng)中心距、鏈節(jié)數(shù)以及作用在鏈輪軸上的壓力。21=，取z2=67。9．計(jì)算壓軸力FQ由式（915），F(xiàn)Q=KQF，取KQ=4=749N =KQF=180。10．鏈輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 略。當(dāng)量摩擦角rv，在摩擦因數(shù)一頂?shù)那闆r下，牙型斜角b越大，則當(dāng)量摩擦角rv越大，效率越低，自鎖性能越好，所以在螺旋傳動(dòng)中，為了提高效率，采用牙型斜角b小的螺紋，如矩形螺紋、梯形螺旋傳動(dòng)中，為了提高效率，采用了提高自鎖性能，應(yīng)采用牙型斜角大的螺紋，如三角形螺紋。rv108 如圖1040 所示為某機(jī)構(gòu)上拉桿頭用普通粗牙螺紋聯(lián)接。[解]松螺栓聯(lián)接設(shè)計(jì)公式d1179。10000則d1179。表106，[s]==109 如圖1041所示為一螺栓聯(lián)接，螺栓的個(gè)數(shù)為2，螺紋為M20，試計(jì)算該聯(lián)接允許傳遞的靜載荷FR。則L=j5180。中，a意義如何？取值如何確定？ [解]a為由扭矩性質(zhì)而定的折合系數(shù)。118 一直齒圓柱減速器如圖1115所示，z2=22，z3=77，由軸Ⅰ輸入的功率P=20kW，軸Ⅰ的轉(zhuǎn)速n1=600r/min，兩軸材料均為45號(hào)鋼，試按轉(zhuǎn)矩初步確定兩軸的直徑。600=，取A=110，則n2=3d1179。110119 圖示為單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器的 輸出軸簡(jiǎn)圖，齒輪的分度圓直徑及支點(diǎn)間的距離如圖1116所示，齒輪與兩軸支承對(duì)稱分布。[解]（1）求作用在軸上的力扭矩T=180。106180。103Nmm n3232T2180。105=3960N 圓周力Ft==d328第三篇：機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題解答615第六章 齒輪傳動(dòng) 思考題和練習(xí)題61漸開線齒輪具有哪些嚙合特點(diǎn)? 解：能滿足定傳動(dòng)比傳動(dòng)的要求，具有可分性，漸開線齒廓之間的正壓力方位不變。每個(gè)齒輪都有自己的分度圓，且大小是確定不變的；而節(jié)圓是對(duì)一對(duì)相嚙合的齒輪而言的，節(jié)圓的大小隨中心距的變化而變化。64標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)的實(shí)際中心距大于標(biāo)準(zhǔn)中心距時(shí)，下列參數(shù)：分度圓半徑、節(jié)圓半徑、基圓半徑、分度圓壓力角、頂隙等哪些發(fā)生了變化？哪些不變？解：節(jié)圓半徑、頂隙變大，分度圓半徑、基圓半徑、分度圓壓力角不變。試計(jì)算這對(duì)齒輪的幾何尺寸。z1=2180。z2=2180。66相比直齒圓柱齒輪，平行軸斜齒圓柱齒輪有哪些特點(diǎn)？ 解：一對(duì)斜齒圓柱齒輪嚙合傳動(dòng)時(shí)，其輪齒間的接觸線是傾斜的，齒面接觸是由一個(gè)點(diǎn)開始，逐漸增至一條最長(zhǎng)的線，再由最長(zhǎng)的接觸線減短至一個(gè)點(diǎn)而后退出嚙合的。但斜齒輪存在派生的軸向力。切削加工方法按加工原理可分為仿形法和展成分兩種。有：用齒輪銑刀在銑床上銑齒、用成形砂輪磨齒、用齒輪拉刀拉齒等方法。如果把其中一個(gè)齒輪做成刀具，使其與被加工齒輪的輪坯按要求的傳動(dòng)比對(duì)滾（稱其為展成運(yùn)動(dòng)），就可以在被加工齒輪的輪坯上加工出與刀具齒形共軛的齒廓。用展成原理加工齒形的方法有：滾齒、插齒、剃齒、珩齒和磨齒等方法。展成法的加工精度和生產(chǎn)率都較高，刀具通用性好，所以在生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。69一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪傳動(dòng)，大小齒輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度是否相等？齒根彎曲疲勞強(qiáng)度是否相等？為什么？ 解：大小齒輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度相等，因?yàn)榇笮↓X輪接觸應(yīng)力是作用