机械设计基础作业集题解详细版

普通高等教育“十一五”国家级规划教材机械设计基础作业集题解 陈立德、姜小菁主编高等教育出版社66前 言本“机械设计基础作业集题解”是“机械设计基础作业集”的配套辅助教学资料, 其编写的目的为：对学生而言, 可自我检查学习掌握程度；对教师而言, 在批改时可有一个统一标准, 便于检查。现必须说明两奌：1. 有些作业题难以迠立标准答案, 故不一定为唯一答案；2. 由于思考与分析题设立的目的为深化教学内容等, 故对一般水平的学生可不按排作业, 故此题目暂不作题解。参加本作业集题解编写工作的有陈立德、姜小菁、罗卫平、胡云堂、凌秀军、卞咏梅等，金陵科技学院陈立德、姜小菁任主编。鉴于编著水平有限，书中难免有不妥之处，恳请广大读者批评指正。编者2012.2目 录绪 论1分析与思考题1第1章 机械设计概述1一判断与选择题1二填充题1三思考与分析题1第2章 摩擦、磨损及润滑概述2一、判断与选择题2二、填充题2三、思考与分析题2四、简答题2第3章 平面机构的结构分析4一判断与选择题4二填充题4三思考与分析题4四简答题4五设计计算与分析题5第4章 平面连杆机构6一、判断与选择题6二、填充题6三、思考与分析题6四、简答题7五、设计计算与分析题7第5章 凸轮机构9一判断与选择题9二填充题9三思考与分析题9四简答题9五设计计算与分析题10第6章 间歇运动机构11一、判断与选择题11二、填空题11第7章 螺纹连接与螺旋传动12一判断与选择题12二填充题12三思考与分析题13四简答题13五设计计算与分析题14六结构设计与分析题16第8章 带传动18一、判断与选择题18二、填空题18三、思考与分析题18四、简答题19五、设计计算与分析题21第9章 链传动23一判断与选择题23二填充题23三思考与分析题23四简答题24五设计计算与分析题24第10 章 齿轮传动26一、判断与选择题26二、填充题27三、思考与分析题28四、简答题28五、设计计算与分析题31六、结构设计与分析题33第11章 蜗杆传动35一判断与选择题35二填充题35三思考与分析题35四简答题36五设计计算与分析题37第12章 齿轮系40一、判断与选择题40二、填充题40三、思考与分析题40四、简答题40五、设计计算与分析题41第13章 机械传动设计42分析与思考题42第14章 轴和轴毂连接43一、判断与选择题43二、填充题43三、思考与分析题43四、简答题43五、设计计算与分析题44六、结构设计与分析题44第15章 轴承48一判断与选择题48二填充题48三思考与分析题49四简答题49五设计计算与分析题50六结构设计与分析题52第16章 其他常用零、部件54一、判断与选择题54二、填充题54三、思考与分析题54四、简答题54五、设计计算与分析题55第17章 机械的平衡与调速56一判断与选择题56二填充题56三思考与分析题56四简答题56五设计计算与分析题57第18章 机械设计CAD简介57分析与思考题57机械设计基础自测试题（I）58一、填充题（20%，各题占2%）58二、计算题（18%）58三、问答题 (52%)59四、结构分析题（10%）60机械设计基础自测试题 (II)62一、填充题（20%，各题占2%）62二、计算题（35%）62三、问答题（35%）63四、结构分析题（10%）64机械设计基础自测试题 ()65一、填充题（20%，各题占2%）65二、计算题（35%）65三、问答题（35%）66四、结构分析题（10%）67绪 论分析与思考题 0.1 机器的特征有哪三个？0.2 机器与机构有何区别？0.3 构件与零件有何区别？试各举出三个实例。0.4 “机械设计基础”课程研究的内容是什么？答：以上各题不作解答,老師可根据不同对象的学生.提出适当的要求,让学生自理。第1章 机械设计概述一判断与选择题1.1 机械设计一定要开发创造新机械。 正确答案：错1.2 强度是零件应满足的基本要求。 正确答案：对1.3 机械设计中的标准化、系列化、通用化的目的主要是为了提高经济效益和保证产品质量。 正确答案：对1.4 某齿轮传动装置（题1.4图）轮1为主动轮，则轮2的齿面接触应力按 B 变化。 A对称循环 B. 脉动循环 C循环特性0.5的循环 D. 循环特性1的循环题1.4图 齿轮传动装置二填充题1.5 强度可分为整体强度和 表面 强度。1.6 机械设计的基本要求是：能实现预定功能，满足可靠性和 经济 性的要求。1.7 机械设计中推广三化，它是指标准化、系列化和 通用 化。三思考与分析题1.8 机械设计过程通常分为哪几个阶段？各阶段的主要内容是什么？1.9 常见的失效形式有哪几种？1.10 什么叫工作能力？计算准则是如何得出的？答：以上各题不作解答,老師可根据不同对象的学生.提出适当的要求,让学生自理。第2章 摩擦、磨损及润滑概述一、判断与选择题2.1 应严格禁止出现边界摩擦。正确答案：错2.2 润滑的粘度随温度的升高而降低。正确答案：对2.3 粘度愈大，内摩擦阻力就愈大，液体的流动性就愈差。正确答案：对2.4 在低速、重载、高温、间隙大的情况下应选用粘度较 A 的润滑油。A. 大 B. 小2.5 B 密封分为接触式、非接触式两种。A. 静 B. 动2.6 A 是指润滑脂的稠度。A. 锥入度 B. 滴点2.7 齿轮齿面的点蚀现象属于 C 。A. 磨粒磨损 B. 粘着磨损 C. 疲劳磨损 D. 腐蚀磨损二、填充题2.8 运动物体的接触表面间的摩擦状态有 干摩擦 、 边界摩擦 、 液体摩擦 、 混合摩擦 等四种。2.9 磨损可分为粘着磨损、磨粒磨损、 表面疲劳磨损 及腐蚀磨损等四种基本类型。2.10 提高耐磨性的主要工艺措施有提高表面 硬度 ，降低表面粗糙度和改善润滑条件。2.11 机器发生磨损失效是处于 剧烈 磨损阶段。三、思考与分析题2.11 机械手表对润滑油性能的要求除了要考虑粘度外，还应考虑什么？2.12 夏天发现液压系统中的油变稀了，有人将润滑脂加入，调匀后使油变稠，这样做法行吗？2.13 自行车中哪些部位要进行润滑？应采用哪一类润滑剂？为什么？答：以上各题不作解答,老師可根据不同对象的学生.提出适当的要求,让学生自理。四、简答题2.14 磨损过程分几个阶段？各阶段的特点是什么？答：在机械的正常运转中，磨损过程大致可分为以下三个阶段。1. 跑合（磨合）磨损阶段在这一阶段中，磨损速度由快变慢，而后逐渐减小到一稳定值。跑合磨损到一定程度后，尖峰逐渐被磨平，磨损速度即逐渐减慢。2. 稳定磨损阶段在这一阶段中磨损缓慢、磨损率稳定，零件以平稳而缓慢的磨损速度进入零件正常工作阶段。 3. 剧烈磨损阶段此阶段的特征是磨损速度及磨损率都急剧增大。当工作表面的总磨损量超过机械正常运转要求的某一允许值后，摩擦副的间隙增大，零件的磨损加剧，精度下降，润滑状态恶化，温度升高，从而产生振动、冲动和噪声，导致零件迅速失效。2.15 在实践中，经常出现的为混合摩擦，其特点是什么？答：在实践中有很多摩擦副处于干摩擦、液体摩擦与边界摩擦的混合状态，称为混合摩擦。两摩擦面之间有润滑油存在,并且在摩擦表面上形成润滑油膜, 但局部油膜破裂, 局部金属直接接触。2.16 接触式密封中常用的密封件有哪些？答：常用的接触式密封件有：各种类型的橡胶密封圈、毡圈、端面密封装置。第3章 平面机构的结构分析一判断与选择题3.1 一个作平面运动的构件具有2个独立运动的自由度。 正确答案：对3.2 机构中只能有一个主动件。 正确答案：错3.3 平面低副机构中，每个转动副和移动副所引入的约束条件是相同的。 正确答案：对3.4 车轮在轨道上转动，车轮与轨道之间构成 C 。 A. 转动副 B. 移动副 C. 高副3.5 平面机构中，若引入一个移动副，将带人 2 个约束，保留了 1 个自由度。 A. 1,2 B. 2,1 C. 1,13.6 具有确定运动的机构，其原动件数目应 B 自由度数目。 A. 小于 B. 等于 C. 大于二填充题3.7 机构具有确定的相对运动的条件是 自由度数等于主动件数 。3.8 旋转轴的轴颈与支承轴承之间的连接，是构成 转动 副，它引入了约束，保留了 l个 自由度。 三思考与分析题3.9 既然虚约束对结构的运动不起约束作用，为何机构中仍经常使用虚约束？答：以上各题不作解答,老師可根据不同对象的学生, 提出适当的要求,让学生自理。四简答题3.10 运动副与运动链有何区别？运动链与机构有何区别答：使两个构件直接接触并能产生一定相对运动的连接，称为运动副。两个以上的构件以运动副连接而构成的系统称为运动链。在运动链中选取1个构件加以固定（称为机架），当另一构件（或少数几个构件）按给定的规律独立运动时，其余构件均随之作一定的运动，这种运动链就成为机构。3.11 在比例尺L0.02/的机构运动简图中，量得一构件的长度为10，则该机构的实际长度为多少？答：2003.12 机构运动简图有何用处？它能表示出原机构的那些方面的特征？答：用简单线条和符号画出图形来进行方案讨论和运动、受力分析。能表达各构件间相对运动关系, 不需要了解机构的真实外形和具体结构。3.13 在题3.13图所示的平面机构中，共有几个转动副？几个移动副？答：6个转动副,1个移动副。题3.13图五设计计算与分析题3.14 试计算题3.14图所示的机构（椭圆规）的自由度。ABBCCD答：n=3， PL =4， PH =0 F=3 n-2PL- PH =33-24=13.15* 试判定题3.15图所示各机构是否具有确定的相对运动，如运动不确定，提出修改方案。 （a） （b） 题3.14图 椭圆规机构 题3.15图答：見“机械设计基础学习指南与题解”题3.7。第4章 平面连杆机构一、判断与选择题4.1 利用速度影像的原理就能很方便地求出一个构件上各点的速度。正确答案：对4.2 机构的效率为0，则机构处于自锁状态。正确答案：对4.3 在实际生产中，机构的死点位置对工作都是不利的。正确答案：错4.4 在平面连杆机构中，以最短杆为机架，就能得到双曲柄机构。正确答案：错4.5 铰链四杆机构是按 B 的不同形式分为三种基本型式的。A. 摇杆 B. 连架杆 C. 连杆4.6 平面四杆机构中，最长杆与最短杆长度之和大于其余两杆长度之和，只能得到 A 机构。A. 双摇杆 B. 双曲柄 C. 曲柄摇杆4.7 四杆机构处于死点时，其传动角为 B 。A. 介于0o。90o。之间 B. 0o C. 90o4.8 平面连杆机构的行程速度变化系数K A 1时，机构具有急回特性。A. 大于 B. 小于 C. 等于二、填充题4.9 在移动副中，外力的作用线在摩擦角所包围区域的里面时，滑块处于 减速 运动状态。4.10 自锁性能最好的是 三角 螺纹。4.11 平面四杆机构的基本型式是 铰链四杆机构 ，其中，固定的构件称为 机架 ；与之相连的构件称为 连架杆 ；与之相对的构件称为 连杆 。4.12 实际中的各种形式的四杆机构，都可看成是由改变某些构件的相对長度 , 形状或选择不同构件作为 机架 等方法所得到的铰链四杆机构的演化形式。4.13 在曲柄摇杆机构中，当曲柄为原动件，并作等速回转运动时，摇杆作 往复摆动 。4.14 曲柄摇杆机构出现急回运动特性的条件是：摇杆为 从动 件，曲柄为主动 件。三、思考与分析题4.15 一个机构如果改换主动件，其速度矢量多边形是否会改变？4.16 “自锁”与“不动”这两个概念是否一样？“不动”的机构是否一定“自锁”？试举出三个自锁机构的实例。4.17 在日常生活中你接触到了哪些平面四杆机构？它们都完成了哪些运动？是怎样传递和实现运动的？4.18 观察卡车车厢自动翻转卸料，它属于哪种机构？4.19 观察公共汽车双扇车门的开闭机构，它利用了哪些四杆机构的哪种特性？答：以上各题不作解答,老師可根据不同对象的学生, 提出适当的要求,让学生自理。四、简答题4.20 为什么楔形面摩擦大于平面摩擦？答：因为在楔形面摩擦中当量摩擦系数fv=f/sin其值始终大于摩擦系数f。故楔形面摩擦大于平面摩擦。4.21 何谓自锁？从受力观点看，移动副和转动副在什么情况下会自锁？答：不管驱动力多大都不能使机械运动，机械发生自锁。因此，机械自锁的条件是0，其中=0为临界自锁状态，并不可靠。当驱动力作用线作用在摩擦角或摩擦圆所包围区域之内时，构件作减速移动，直至静止，机构自锁。4.22 三角螺纹、矩形螺纹各适用于什么样的工作状态？为什么？答：三角螺纹相当于楔形滑块在楔形槽面内滑动, 矩形螺纹相当于滑块在平面上滑动。根据受力分析可得出：三角螺纹：摩擦阻力大、效率低，易发生自锁，常用作连接螺纹。矩形螺纹：效率高，常用作传动螺纹。4.23 铰链四杆机构的曲柄存在条件是什么？答：曲柄存在的条件如下：（1）最长杆与最短杆的长度之和小于或等于其余两杆长度之和；（2）最短杆或其相邻杆应为机架。4.24 铰链四杆机构的最小传动角min发生在什么位置？答：在曲柄与机架共线的两位置处出现最小传动角。比较这两位置的传动角，即可求出最小传动角。对于曲柄滑块机构，当原动件为曲柄时，最小传动角出现在曲柄与机架垂直的位置。4.25 在曲柄摇杆机构中，如何调整摇杆摆角的大小或极限位置？答：摇杆摆角的大小可通过增减曲柄长度来调整。摇杆的两极限位置可通过增减连杆长度来调整。4.26 在工程上，一般是怎样来克服死点，使构件连续运动的？举例说明。答：1. 借助飞轮使机构渡过死点，如缝纫机，曲柄与大带轮为同一构件，利用带轮的惯性使机构渡过死点。2. 利用机构错位排列的方法渡过死点，如机车车轮联动机构，当一个机构处于死点位置时，可借助另一个机构来越过死点。五、设计计算与分析题4.27 如题4.27图所示，已知四杆机构各构件长度为a=240mm，b=600mm，c=400mm，d=500mm，试问1）当取AD为机架时，是否有曲柄存在？2）若各构件长度不变，能否以选择不同构件为机架的办法获得双曲柄机构或双摇杆机构？如何获得？ 题4.27图 解：1. 根据杆长之和条件,若取AD为机架而存在曲柄应有a+bc+d 又a+b=240+600=840 c+d=400+500=900满足上述条件, 且连架杆AB又为最短,故有曲柄存在2.能 因AB最短, 且符合杆长之和条件,所以若取最短杆AB为机架,得双曲柄机构; 取CD为机架, 得双摇杆机构。4.28 如上图所示的铰链四杆机构中，各杆的长度为a=28mm,b=52mm,c=50mm,d=72mm，试作图求解：1）当取AD杆为机架时，该机构的极位夹角q和杆CD的最大摆角j。2）当取杆AB为机架时，将演化成何种类型的机构？为什么?解： 1.取L =0.002m/mmm,作题4.28答案图。题4.28答案图AD= lAD/L =36mm, 取作A、B两点。以AB= lAB/L=14mm为半径, A为园心作园。以CD= lCD/L=25mm为半径, D为园心作园。当摇杆处于两个极限位置时：AC1=BC-AB= lBC/L-AB=26-14=12mmAC2=BC+AB= lBC/L+AB =26+14=40mm在图上求画出C1 、C2点,由图可知：=C1AC2=14, j=C1DC2=272. 因AB为最短, 且lAB + lADlBC + lCD, 符合杆之和条件。所以, 当AB取为机架时, 將演化为双曲柄机构。第5章 凸轮机构 一判断与选择题5.1 凸轮机构工作时，从动件的运动规律与凸轮的转向无关。 正确答案：错5.2 尖顶从动件的凸轮，是没有理论轮廓曲线的。 正确答案：错5.3 当凸轮的压力角增大到临界值时，不论从动件是什么形式的运动，都会出现自锁。 正确答案： 对5.4 凸轮轮廓与从动件之间的可动连接是什么类型的运动副？ B A. 移动副 B. 高副 C. 转动副 D. 可能是高副也可能是低副二填充题5.5 凸轮机构常用的从动件运动规律有 等速运动 、 等加速-等减速运动 、余弦加速度运动 、 正弦加速度运动 等四种。5.6 在凸轮机构中，从动件采用 等速运动 运动规律产生刚性冲击；采用 等加速-等减速运动 、 余弦加速度运动 运动规律产生柔性冲击。5.7 凸轮机构中的压力角是指 凸斩轮上接触奌的法线 与 从动件的运动方向 间所夹的锐角。5.8 凸轮轮廓的加工方法有 銼削加工 和 数控加工 两种。三思考与分析题5.9 设计凸轮机构时，如果设计时得出的，应采取什么办法来解决这个问题？5.10 若凸轮机构的滚子损坏，能否任选另一滚子来代替？为什么？答：以上各题不作解答,老師可根据不同对象的学生, 提出适当的要求,让学生自理。四简答题5.11 滚子从动件盘形凸轮的基圆半径如何度量？答：是在理论轮廓上度量的。5.12 在设计滚子从动件盘形凸轮轮廓线时，若发现工作廓线有变尖现象，则在尺寸参 数改变上应采取哪些措施？答：增大基园半径或减小滚子半径。5.13 何谓反转法？在设计盘形凸轮时如何应用？答：把原来转动着的凸轮看成是静止不动的，而把原来静止不动的导路及原来往复移动的从动件看成为反转运动的这一原理，称为“反转法”原理。如题5.13图所示为一对心尖顶直动从动件盘形凸轮机构，由于从动件尖顶与凸轮轮廓始终接触，所以加上反转角速度后从动件尖顶的运动轨就是凸轮轮廓曲线。题5.13图五设计计算与分析题5.14* 用作图法求出下列各凸轮从图示位置（题5.14图）转过45后机构的压力角（在图上标出来）。 （a） （b） （c） （d）题5.14图解：見“机械设计基础学习指南与题解”题5.7。5.15 如题5.15图所示的对心移动滚子从动件盘形凸轮机构中，凸轮的实际轮廓线为一圆，其圆心在A点，半径R40mm，凸轮转动方向如图所示，lOA25mm，滚子半径rT10mm，试问：1） 凸轮的理论轮廓线为何种曲线？2） 凸轮的基圆半径r0。3） 从动件的升距h。4） 推程中的最大压力角。解：(1)凸轮的理论轮廓线为一圆。(2)r0=R-lOA+rr=40-25+10=25 mm(3)从动件的升程hh=R+lOA+rr-r0=40+25+10-25=50 mm (4)推程最大压力角当O点和A点在水平方向共线时压力角为最大值。 题5.15图 第6章 间歇运动机构一、判断与选择题6.1 在棘轮机构中，当摇杆作连续的往复摆动时，棘轮将作单向间歇转动。正确答案：对6.2 槽轮机构必须要有锁止圆弧。正确答案：对6.3 在棘轮机构中，设置制动爪的目的是 B 。A. 分度 B.定位 C. 换向6.4 槽轮机构运动件的锁止圆弧是 A 锁止弧。A. 凸形 B. 凹形 6.5 间歇运动机构 A. 把间歇运动转换成连续运动。A. 不能 B.能二、填空题6.6 改变棘轮机构遥杆摆角的大小，可以利用改变曲柄 長度 的方法来实现。6.7 棘轮机构的主动件作 往复 运动，从动件作 周期 性的时停、时动的间歇运动。6.8 棘轮机构中制动爪的作用为 防止棘轮反向转动 。6.9 常用的间歇机构有 棘轮机构 ， 槽轮机构 ， 不完全齿轮机构, 凸轮式间隙运动机构 。6.10 不完全齿轮机构的基本结构型式为 外啮合 与 内啮合 两种。第7章 螺纹连接与螺旋传动一判断与选择题7.1 多线螺纹没有自锁性能。 正确答案：对7.2 连接螺纹大多采用多线的梯形螺纹。 正确答案：错7.3 同一直径的螺纹按螺旋线数不同，可分为粗牙和细牙两种。 正确答案：错7.4 弹簧垫圈和对顶螺母都属于机械防松。 正确答案： 对7.5 螺栓的标准尺寸为中径。正确答案：错7.6 螺旋传动中，螺杆一定是主动件。 正确答案：错7.7 螺纹连接防松的根本问题在于 A 。A防止螺纹副的相对转动 B. 增加螺纹连接的刚度 C增加螺纹连接的轴向力7.8 设计螺栓组连接时，虽然每个螺栓的受力不一定相等，但各个螺栓仍采用相同的材料、直径和长度，这主要是为了 D 。 A. 受力均匀 B. 外观美观 C. 购买方便 D. 便于加工和装配7.9 螺栓连接的强度主要取决于 C 的强度。 A. 螺母 B. 垫片 C. 螺栓7.10 预紧力为F0 的单个紧螺栓连接，受到轴向工作载荷F作用后，螺栓受到的总拉力F C F0、F A. 大于 B. 小于 C. 等于7.11 在铰制孔用螺栓连接中，螺栓杆与孔的配合为 B 。 A. 间隙配合 B. 过渡配合 C. 过盈配合7.12 当铰制孔用螺栓连接承受横向载荷或旋转力矩时，该螺栓组中的螺栓 A 。 A. 必受剪切力的作用 B. 必受拉力作用 C. 同时受到剪切和拉伸作用二填充题7.13 普通螺纹的公称直径指的是螺纹的 大径 ，计算螺纹的摩擦力矩时使用的是螺纹的 中径 ，计算螺纹危险截面时使用的是螺纹的 小径 。7.14 常用的螺纹牙形有 三角形 ， 矩形 ， 梯形 ， 锯齿 等几种，用于连接的螺纹为 三角 牙形，用于传动的为 矩形 牙形。7.15 螺栓连接的计算主要是螺纹 中 径，然后按标准选定螺纹的 大 径。7.16 当承受横向载荷时，如采用铰制孔用螺栓连接，其螺栓杆上承受 剪切 和 挤压 载荷。7.17 在螺纹连接中，相对刚度KC 0，说明垫片为金属垫片或无垫片，其螺栓中总拉力为 _ F= F + F0 _。7.18 采用凸台或沉头座，其目的为 避免螺栓承受偏心载荷 。三思考与分析题7.19 螺纹具有自锁特性，但使用一段时间后螺纹仍会自动松脱，为什么？7.20 采用对顶螺母防松时，两个螺母的厚度是否要求一样？为什么？若不一样厚，那么应该哪一个螺母厚？7.21 在什么条件下，FF0F ？7.22 在紧密压力容器的紧螺栓连接中，为使螺母拧紧时更贴紧于被连接件，是否可将金属垫片更换为橡胶垫片？为什么？7.23 装配铰制孔用螺栓连接时，为何不必将螺母拧得很紧？7.24 对螺栓组连接进行受力分析时作了五个假说，试结合现实中的例子加以说明。答：以上各题不作解答,老師可根据不同对象的学生, 提出适当的要求,让学生自理。四简答题7.25 常用螺纹的种类有哪些？各用于什么场合？答：普通螺纹 广泛应用于各种紧固连接。管螺纹 分为圆柱管螺纹和圆锥管螺纹。前者用于低压场合，后者适用于高温、高压或密封性要求较高的管连接。矩形螺纹 常用于传力或传导螺旋梯形螺纹 其传动效率略低于矩形螺纹，但工艺性好，牙根强度高，螺旋副对中性好，可以调整间隙。广泛用于传力或传导螺旋 锯齿形螺纹 仅能用于单向受力的传力螺旋。7.26 螺纹连接的基本形式有哪几种？各适用于何种场合？有何特点？答：螺栓连接 将螺栓穿过被连接件上的光孔并用螺母锁紧。这种连接结构简单、装拆方便、应用广泛。双头螺柱连接 这种连接用于被连接件之一较厚，不宜制成通孔，而将其制成螺纹盲孔，另一薄件制通孔。拆卸时，只需拧下螺母而不必从螺纹孔中拧出螺柱即可将被连接件分开，可用于经常拆卸的场合。螺钉连接 这种连接不需用螺母，适用于一个被连接件较厚，不便钻成通孔，且受力不大、不需经常拆卸的场合。紧定螺钉连接 将紧定螺钉旋入一零件的螺纹孔中，并用螺钉端部顶住或顶入另一个零件，以固定两个零件的相对位置，并可传递不大的力或转矩。7.27 连接螺纹都具有良好的自锁性，为什么有时还需要防松装置？试各举出两个机械防松和摩擦防松的例子。答：连接中常用的单线普通螺纹和管螺纹都能满足自锁条件，在静载荷或冲击振动不大、温度变化不大时不会自行松脱。但在冲击、振动或变载荷的作用下，或当温度变化较大时，螺纹连接会产生自动松脱现象。因此，设计螺纹连接必须考虑防松问题。7.28 计算普通螺栓连接时，为什么只考虑螺栓危险截面的拉伸强度，而不考虑螺栓头、螺母和螺纹牙的强度？答：因为连接失效主要由扵螺栓本身的强度不足而产生, 一般来说螺母和螺纹牙的强度总是足够的。7.29 简述紧连接受拉螺栓承受什么载荷？其强度计算公式中1.3是什么含义？答：紧连接受拉螺栓承受拉应力和扭转应力的复合应力。1.3的含义是考虑了扭转应力对强度的影响。7.30 螺栓连接的结构设计要求螺栓组对称布置于连接接合面的形心，理由是什么？答：保证接合面的受力比较均匀，同时也便于加工制造。7.31 简述提高螺栓连接强度的措施有哪些？答：提高螺栓连接强度的措施有：1.改善螺纹牙间的载荷分配； 2.减小螺栓的应力变化幅；3.减少应力集中；4.避免附加应力。7.32 滚动螺旋传动和滑动螺旋传动相比较，有何优缺点？答：螺旋副中摩擦为滑动摩擦称为滑动螺旋传动。在螺杆和螺母之间设有封闭循环的滚道，在滚道间填充钢珠，使螺旋副的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少摩擦，提高传动效率，这种螺旋传动称为滚动螺旋传动，又称滚珠丝杠副。滑动螺旋的优缺点有：结构简单，便于制造，易于自锁，但其摩擦阻力大，传动效率低，磨损大，传动精度低。滚珠丝杠的主要优点：（1）滚动摩擦系数小，传动效率高，其效率可达90% 以上，摩擦系数=0.0020.005 ；（2）摩擦系数与速度的关系不大，故起动扭矩接近运转扭矩，传动灵敏、平稳；（3）磨损小且寿命长，可用调整装置调整间隙，传动精度与刚度均得到提高；（4）不具有自锁性，可将直线运动变为回转运动。滚珠丝杠的缺点：（1）结构复杂，制造困难；（2）在需要防止逆转的机构中，要加自锁机构；（3）承载能力不如滑动螺旋传动大。五设计计算与分析题7.33 如题7.33图所示钢制凸缘联轴器，用均布在直径D0 250mm圆周上的个螺栓将两个半联轴器紧固在一起，凸缘厚均为30mm。联轴器需要传递的转矩T106Nmm，接合面间摩擦系数f0.15，可靠性系数KF 1.2。试求：（1）若采用6个普通螺栓连接，试计算所需螺栓直径；（2）若采用与上相同公称直径的3个铰制孔螺栓连接，强度是否足够？ 解：（1）采用普通螺栓 题7.33图不滑动条件为：可得：选择螺栓材料为Q235,性能等级为4.6的螺栓，由表可查得材料屈服极限，安全系数，故螺栓材料的许用。由得：按细牙螺纹标准，选用螺纹公称直径（螺纹小径）（2）采用3个M12的铰制孔螺栓 查表得，。 ，。力矩平衡方程为：强度足够。7.34* 某气缸的蒸汽压强p1.5MPa，气缸内径D200mm。气缸与气缸盖采用螺栓连接（题7.34图），螺栓分布圆直径D0300mm。为保证紧密性要求，螺栓间距不得大于80mm，试设计此气缸盖的螺栓组连接。题7.34图 受轴向载荷的螺栓组解：見“机械设计基础学习指南与题解”题7.9。六结构设计与分析题7.35 试指出下列图中的错误结构，并画出正确的结构图。（g）凸台高度 （h）被连接件两接触表面 （c）两轴同心度题7.35图解：题7.35答案图 第8章 带传动一、判断与选择题8.1 带轮的轮槽角应小于V带横截面楔角。正确答案：对8.2 V带传动不能用于交叉传动之中。正确答案：对8.3 V带底面与带轮槽底面是接触的。正确答案：错8.4 带传动的从动轮圆周速度低于主动轮圆周速度的原因是带的弹性打滑。正确答案：错8.5 在多级传动中,常将带传动放在低速级。正确答案：错8.6 V带的公称尺寸为带的 C 长度。A. 内周 B. 外周 C. 带轮基准直径上的周线8.7 带传动中，v1为主动轮圆周速度，v2为从动轮圆周速度，v为带速。这些速度之间存在的关系是 B 。A. v1=v2=v B. v1 vv2 C. v1 vv8.8 设计V带传动时，为防止 A ，应限制小带轮的最小直径。A. 带内的弯曲应力过大 B. 小带轮上的包角过小C. 带的离心力过大 D. 带的长度过长8.9 带传动采用张紧轮的目的是A。 A. 减轻带的弹性滑动 B. 提高带的寿命 C. 改变带的运动方向 D. 调节带的初拉力 8.10 同步带传动是依靠带齿与轮齿间的 C 来传递运动和动力的。A. 摩擦力 B. 压紧力 C. 啮合力二、填空题8.11 按传动原理带传动分为_摩擦传动 _和_啮合传动_。8.12 某普通V带标记为B2000 GB115441997，则“B”表示_B型普通V带_，“2000”表示_基准長度为2000_。8.13 在传动装置中，带传动一般宜安置在 高速 级上。8.14 V带传动在工作过程中，带内应力有 拉应力 ， 离心拉应力 弯曲应力 。最大应力max=max = 1+c+b1 ，发生在 带的紧边与小带轮的接触 处。8.15 带传动的失效形式为 带与带轮之间的磨损、打滑和带的疲劳破坏等 ，其设计准则是 在传递规定功率时不打滑，同时具有足够的疲劳强度和一定的使用寿命 。8.16 带传动的张紧轮一般放在 松边的内侧且靠近大轮处 。8.17 单根V带所能传递的功率P0主要与 带的型号 ， 小带轮直径 及 _带速_有关。8.18 同步带传动只能采用 开口 传动型式。三、思考与分析题8.19 平带传动中，带轮的轮面常制成凸弧面，这是为什么？8.20 为了提高传动能力，不是将带轮工作面加工粗糙些，增加摩擦系数，而是降低加工表面的粗糙度，为什么？8.21 带速越高，带的离心力越大，不利于传动。但在多级传动中，常将带传动放在高速级，这是为什么？8.22 技术革新中采用一现有V带传动，在试运转中发现从动轮丢转太多，有时甚至处于时转时停的不稳定状态，试分析其原因，提出解决办法。8.23 在单根普通V带的基本额定功率表中，单根带的额定功率P0值随小带轮转速增大而有所变化，为什么？8.24 在多根V带传动中，当一根带疲劳断裂时，应如何更换？为什么？答：以上各题不作解答,老師可根据不同对象的学生, 提出适当的要求,让学生自理。四、简答题8.25 什么是有效拉力？什么是初拉力？它们之间有何关系？答：初拉力F0当传动带传动时，由于带和带轮接触面间摩擦力的作用，带两边的拉力不再相等。绕入主动轮的一边被拉紧，拉力由F0增大到F1，称为紧边；绕入从动轮的一边被放松，拉力由F0减少为F2，称为松边。F0 = (F1 +F2)带两边的拉力之差F称为带传动的有效拉力。F = F1 F28.26 小带轮包角对带传动有何影响？为什么只给出小带轮包角1的公式？答：带与带轮的接触弧面上产生摩擦力，包角大，产生摩擦力也大,。由于大带轮的包角2大于小带轮的包角1，则打滑首先在小带轮上发生，所以只需考虑小带轮的包角1， 在计祘公式中只需给出小带轮包角1。8.27 带传动的弹性滑动和打滑是怎样产生的？它们对传动有何影响？是否可以避免？答：在一定的初拉力F0作用下，带与带轮接触面间摩擦力的总和有一极限值。当传递的圆周力超过带与带轮接触面间摩擦力总和的极限值时，带与带轮将发生明显的相对滑动，这种现象称为打滑。由于带的弹性变形而产生的带与带轮间的滑动称为弹性滑动。弹性滑动和打滑是两个截然不同的概念。打滑是指过载引起的全面滑动，是可以避免的。而弹性滑动是由拉力差引起的，只要传递圆周力，就必然会发生弹性滑动，所以，弹性滑动是不可避免的。8.28 在设计带传动时，为什么要限制小带轮最小基准直径和带的最小、最大速度？答：带轮直径小可使传动结构紧凑,但弯曲应力大,会使带的寿命降低,设计时应取小带轮的基准直径大于或等于带轮最小基准直径。带速太高, 会使离心力增大, 使带与带轮间的摩擦力减小, 传动容易打滑, 且单位时间内带绕过带轮次数增 多, 降低传动带的工作寿命。若带速太低, 当传动功率一定时,使传递的园周力增大, 带的根数增多, 应使带速在525m/s范围内。8.29 带传动的整体打滑首先发生在哪个带轮上?为什么?答：带传动的整体打滑首先发生在小带轮上, 这是因为大带轮的包角2大于小带轮的包角1，小带轮产生摩擦力小。8.30 试分析带传动中心距a，预紧力F0及带的根数z的大小对带传动的工作能力的影响。 答：带传动的中心距过小，会减小小带轮的包角，使得带能传递的功率下降。中心距过小，在同样的使用寿命条件下，单根带所能传递的功率下降。中心距小的优点是带传动的结构尺寸紧凑。中心距过大优缺点则相反，同时中心距过大时使得带传动的松边抖动过大，传动不平稳。初拉力过小，则带的传动能力过小，其能力没有充分利用。初拉力大，则带的传动能力大，但是，初拉力过大会使带的寿命显著下降。带的根数过少，可能是由于将带的型号选得过大而造成的，这样将使得带传动的结构尺寸偏大。带的根数过多，将会造成带轮过宽，而且各根带的受力不均匀，每根带的能力得不到充分利用。8.31 试给出带的应力分布图，注明各种应力名称及最大合成应力的位置。答：和分别为紧边和松边拉应力，为离心拉应力，和分别为小带轮和大带轮处的弯曲应力。最大应力发生在带的紧边开始绕上小带轮处，其值为。 题 8.31答案图8.32 在相同条件下，为什么V带比平带的传动能力大？答：V带的截面形状为梯形，两侧面为其工作面。传动时，V带与带轮两侧面接触，在同样压紧力的作用下，V带的摩擦力比平带大，传递功率也较大。8.33 提高带传动工作能力的措施主要有哪些？答：提高带传动工作能力的措施：1) 适当地增大带轮直径（或提高带速）；2) 适当地增加带长；3) 适当增加带的根数（一般小于10根）；4) 增大包角。8.34 带传动为什么必须张紧？常用的张紧装置有哪些？答：带传动工作一段时间后就会由于塑性变形而松弛，使初拉力减小，传动能力下降，这时必须重新张紧。常用的张紧方式可分为调整中心距方式与张紧轮方式两类。8.35 同步带传动的工作原理是什么？它有何独特的优点？答：工作时,带内环表面上的凸齿与带轮外缘上的齿槽相啮合而进行传动。带的强力层承载后变形小,其周节保持不变,故带与带轮间没有相对滑动,保证了同步传动。同步带主要用有于要求传动比准确的中、小功率传动中,如计算机、录音机、磨床和纺织机械等。五、设计计算与分析题8.36* 设计搅拌机的普通V带传动。已知电动机的额定功率为4kw，转速n1=1440r/min，要求从动轮转速n2=575r/min，工作情况系数kA=1.1。解：見“机械设计基础学习指南与题解”题8.15。8.37* 试设计某车床上电动机和床头箱间的普通V带传动。已知电动机的功率P=4kw，转速n1=1440r/min，从动轴的转速n2=680r/min，两班制工作，根据机床结构，要求两带轮的中心距在950mm左右。解：見“机械设计基础学习指南与题解”题8.17。六、结构设计与分析题8.38 图中所示为带传动的张紧方案，试指出其不合理之处，并改正。(a) 平带传动 (b) V带传动题8.38图答：(a) 平带传动 张紧轮宜装于松边外侧靠近小轮，主要用以增大平带传动包角。 (b) V带传动 张紧轮不宜装在紧边，应装于松边内侧，使带只受单向弯曲，且靠近大轮，防止小带轮包角减小。 8.39 图中所示为H型普通V带轮的轮槽结构，试填写有关结构尺寸、尺寸公差及表面粗糙度值。题8.39图答：见题 8.39答案图所示。 题 8.39答案图第9章 链传动一判断与选择题9.1 链传动的中心距一般设计成可调节的。 正确答案： 对9.2 水平安装的链传动中,紧边宜放在上面。 正确答案： 对9.3 链传动的平均传动比是常数，而瞬时转动比是变化的。正确答案： 对9.4 链传动的轴线必须 A 。A. 平行 B. 相交成一定角度 C. 成直角交叉9.5 链传动作用在轴上的力比带传动小，其主要原因是 B 。 A链条的离心力 B. 啮合时无需很大的初拉力 C在传递相同功率时，圆周力小9.6 链条的磨损主要发生在 C 接触面上。 A. 套筒与销轴 B. 内、外链板 C. 内链板9.7 链传动中合理的链条长_B_。 。A. 应等于奇数倍链节距 B. 应等于偶数倍链节距C. 可以为任意值 D. 按链轮齿数来决定二填充题9.8 在设计链传动时，为了避免使用过渡链节，链节数应取为 偶 数。9.9 链传动的主要失效形式有 链板疲劳破坏, 滚子和套筒的冲击疲劳破坏, 链条铰链磨损, 链条铰链的胶合, 静力拉断 。 9.10 在链传动、齿轮传动和带传动组成的多级传动,链传动宜布置在_低速_级。9.11 链传动中，限定链传动承载能力的主要因素是 链板疲劳破坏 。9.12 链传动的润滑方式是根据 链速 和 链节距 的大小来选定。9.13 采用张紧轮张紧链条时，一般张紧轮应设在 松 边。三思考与分析题9.14 当传递功率较大时，可用单排大节距链条，也可用多排小节距链条，这两者各有何特点？各适用于什么场合？9.15 链传动中，节距p增大则传动能力也增大，所以在设计中应尽量取较大的p值，这种说法对吗？为什么？9.16 两链轮布置在同一垂直平面内时，应采取哪些措施才能保证传动正常工作？9.17 在题9.17图中，为什么图示的小轮旋转方向较合理？（a） （b） （c）题9.17图 链传动的张紧答：以上各题不作解答,老師可根据不同对象的学生, 提出适当的要求,让学生自理。四简答题9.18 链传动和带传动相比有哪些优缺点？答：与带传动相比，链传动无弹性滑动和打滑现象，因而能保持平均传动比准确；链传动不需很大的初拉力，故对轴的压力小；它可以像带传动那样实现中心距较大的传动，而比齿轮传动轻便得多，但不能保持恒定的瞬时传动比；传动中有一定的动载荷和冲击，传动平稳性差；工作时有噪声，适用于低速传动。9.19 影响链传动不均匀性的主要参数是什么？为什么？答：影响链传动不均匀性的主要参数是链节距p、链轮齿数z和链轮的转速n1。由，可知，当链节距p增大，链轮齿数z减少，链轮的转速n1增大时链传动“多边形效应”越显著，从而造成链传动的运动越不均匀。9.20 链传动的合理布置有哪些要求？答：一般两轴线应平行布置, 中心线处于水平位置。两链轮共面。应使链条紧边在上面, 松边在下面。若中心线倾斜布置, 其与水平面的夾角应小于45,避免中心线垂直布置。9.21 链传动的设计准则是什么？答：对于一般链速0.6m/s的链传动，其主要失效形式为疲劳破坏，故设计计算通常以疲劳强度为主并综合考虑其他失效形式的影响。计算准则为：传递的功率值（计算功率值）小于许用功率值。当链速0.6m/s时，链传动的主要失效形式为链条的过载拉断，因此应进行静强度计算，校核其静强度安全系数S。五设计计算与分析题9.22 * 已知一型号为16A的滚子链，主动轮齿数z123，转速n1960r/min，传动比i2.8，中心距a800mm，油浴润滑，中