第1章 思 考 题

1—1 何为运动副？运动副是如何分类的？

1—2 机构运动简图有何用处？它能表示机构的哪些方面的特征？

1—3 试述绘制机构运动简图的基本步骤，并对周围所见机械选择1~2例作出运动简图。 1—4 机构具有确定运动条件是什么？当机构的原动件数目少于或多于机构的自由度时，机构的运动将发生什么情况？

习 题

1—1 如图1—18所示为一具有急回作用的冲床。图中绕固定轴心A转动的菱形盘1为原动件，其与滑块2在B点铰接，通过滑块2推动拨叉3，拨叉3与圆盘4为同一构件，当圆盘4转动时，通过连杆5使冲头6实现冲压运动，试绘制其机构运动简图，并计算自由度。

1—2 试绘制如图1—19所示的液压泵机构的运动简图，并计算其自由度。

14D3ACB25E67

图1—18 题1－1图 图1—19 题1－2图

1—3 试计算如图1—20所示各机构的自由度，并指出所有的复合铰链、局部自由度或虚约束。同时判断它们是否有确定的运动。

115

FBDEBACACD

(a) (b)

CBAECDBDA

(c) (d)

图1—20 题1－3图

1—4 如图1—21所示为一简易冲床的初步设计方案。设计者的意图是通过齿轮1带动凸轮2旋转，经过摆杆3带动导杆4来实现冲头上下冲压的动作。试分析此方案有无结构组成原理的错误。若有，应如何修改。

图1—21

第2章 思考题与习题

2—1 什么是瞬心？瞬心在机构的速度分析中有什么作用？ 2—2 速度多边形有哪些特性？

2—3 试求如图2—8所示的各机构在图示位置的全部瞬心。

116

B21A4C3DB21A3C4

(a) (b)

A412B32CB3C

(c) (d)

图2—8 题2—3图

A

2—4 如图2—9所示的四杆机构中，lAB＝60mm，lCD＝90mm，lAD＝lBC＝120mm，ω2＝10rad/s，试用瞬心法求：

（1） 当φ＝165o时点C的速度νC； （2） 当νC＝0o时，φ的值（有两个解）。

2—5 如图2—10所示的机构，设已知构件的尺寸，原动件1以等角速度ω1逆时针方向转动，试以图解法求机构在图示位置时构件3上C点的速度。

C3B4B1ω22AφD1ω1423C

A

图2—9 题2—4图 图2—10 题2—5图

第3章 思考题与习题

3—1 在铰链四杆机构中转动副作整周转动的条件是什么？

3—2 在曲柄摇杆机构中，当以曲柄为原动件时，机构是否一定存在急回特性，且一定无死点？

117

为什么？

3—3 在四杆机构中极位和死点有何异同？

3—4 平面四杆机构有哪几种基本型式？何谓曲柄？何谓摇杆？何谓连杆？ 3—5 何谓连杆机构的死点？试举出避免死点和利用死点的例子。 3—6 何谓传动中的极位夹角，它与行程速比系数有什么关系？

习 题

3—1 试根据给定的各构件尺寸，判断如图3—28所示的各机构的类型。

CC120B704545A1001007035DD35AA7070B80D80100D120CC120BB120BC901209075B100C12035D

ADA

(a) (b) (c) (d)

图3—28 习题3—1图

3—2 如图3—29所示的铰链四杆机构中，设已知l2＝45mm，l3＝40mm，l4＝50mm，试求当机构分别为曲柄摇杆机构、双摇杆机构时，l1的取值范围。

3—3 如图3—29所示的铰链四杆机构中，各杆的长度为l1＝28mm，

l2＝52mm，l3＝50mm，l4＝72mm，试求：

（1）当取杆4为机架时，该机构的极位夹角θ、杆3的

最大摆角φ、最小传动角γmin和行程速比系数K； 图3—29 习题3—2、3—3图 （2）当取杆1为机架时，将演化成何种类型的机构？为什么？并说明这时的C、D是整转副还是摆转副；

（3）当取构件3为机架时，又将演化成何种机构？这时的A、B是整转副还是摆转副。

3—4 如图3—30所示为一偏置的曲柄滑块机构，已知lAB＝20mm，lBC＝70mm，e＝10mm，试用作图法画出：

（1）当曲柄为原动件时，从动滑块的行程H、极位夹角θ，以及机构的最大压力角；

B1A4D2C3 118

（2）当滑块为原动件时机构的死点位置。

3—5 如图3—31所示为一缝纫机踏板机构，已知lAD＝350mm，lCD＝175 mm，要求踏板在水平位置上下各15o范围内摆动，用作图法求曲柄AB和连杆BC的长度。

BABCACe

D 图3—30 习题3—4图 图3—31 习题3—5图

3—6 试用图解法设计一偏置曲柄滑块机构。已知行程速比系数K＝1.4，滑块行程H＝50mm，偏距e＝10mm。

3—7 试用图解法设计一摆动导杆机构。已知行程速比系数K＝2，机架长为60mm。

第4章 思考题与习题

4—1凸轮机构主要用于哪些场合？试举例说明。

4—2凸轮机构由哪些构件组成？与平面连杆机构相比有何特点？ 4—3凸轮机构有哪些分类方法？有哪些锁合方式？ 4— 4凸轮机构常用的运动规律有哪些？各有什么特点？

4— 5在凸轮机构设计中如何理解“反转法“原理？在图解法设计时应注意哪些问题？ 4— 6与图解法相比，用解析法设计凸轮轮廓有哪些特点？ 4— 7设计凸轮轮廓应注意哪些问题？

4—8什么是凸轮机构的压力角？与传力性能的关系如何？

4—9试思考基圆半径与凸轮机构结构紧凑性和压力角大小之间的关系，如何选择？

4— 10如图4—22所示为滚子式对心直动从动件盘形凸轮机构。已知：圆盘半径R?30mm，偏心距e?10mm，滚子半径rT?10mm，试确定凸轮的基圆半径；标出图示位置机构的压力角、凸轮的推程运动角?t；并确定从动件的升程h。

119

图4—22 思考题4—10图

习 题

4—1如图4—23所示的偏置式直动从动件盘形凸轮机构，AB段为凸轮的推程轮廓线，请分别在图上标出：从动件的升程h，推程运动角?t、远休止角?s、回程运动角?h、近休止角?s，偏距

'e，画出偏距圆和基圆。

图4—23 习题4—1图

4—2有一尖顶式对心直动从动件盘形凸轮，其向径的变化如下表所示，试画出其位移线图，指出基圆半径；并根据位移线图，判断从动件的运动规律。

凸轮转0? 30 ?60 ?90 ??120 150 180 210 240 270 300 330 360 ??????? 120

角? 向径/mm 30 35 40 45 50 55 60 55 50 45 40 35 30 4—3设计一尖顶式对心直动盘形凸轮机构。已知凸轮逆时针等速回转，升程为h?32mm，基

??圆半径rb?40mm；推程运动角?t?150，按余弦加速度运动规律；远休止角?s?30；回程运动

?'?角?h?120，按等加速等减速规律运动；近休止角?s?60。

（1） 试用图解法设计凸轮轮廓曲线。

?（2） 找出最大压力角的位置，量取最大压力角，并判断是否满足?max?30？

（3） 当改尖顶式为滚子式，滚子半径rT?10mm，试绘制凸轮的实际轮廓。

4—4设计一滚子式偏置直动从动件盘形凸轮机构。已知凸轮以等角速度顺时针方向回转，偏距

e?10mm，基圆半径rb?40mm，从动件的行程h?30mm，滚子半径rT?10mm，推程运动角

?t?150?，按等加速等减速规律运动上升，远休止角?s?30?；回程运动角?h?120?，按等速规

'?律运动，近休止角?s?60。试问：（1）要使推程的压力角较小，应如何偏置为宜？（2）用图解

法或解析法设计此凸轮的轮廓。

第5章 思考题与习题

5—1什么叫间歇运动机构? 常用的间歇运动机构有哪几种？各有何运动特性？ 5—2棘轮机构中调节从动棘轮转角大小的方法有哪几种？

5—3对外啮合槽轮机构，决定槽轮每次转动角度的是什么参数？主动拨盘转动一周，决定从动槽轮运动次数的是什么参数？

第6章 思考题与习题

6－1 键联接有哪些类型？它们是怎样工作的？

6－2 园头、平头及单园头普通平键分别用于什么场合？各自的键槽是怎样加工的？ 6－3 平键联接的主要失效形式是什么？

121

6－4 装配楔键时都是打入的吗？试述几种楔键的装配方法？ 6－5 花键联接的优缺点是什么？

6－6 销联接都有哪些类型？其功能有哪些？

6－7 螺纹有哪些类型？试说明常用螺纹的主要特点和用途？ 6－7 螺纹主要参数有哪些？螺距和导程的区别在那里？

6－8 螺纹螺距的基本类型有哪些？各有何特点？适用于什么场合？ 6－9 螺纹螺距防松的基本原理有哪些？列举出几种常用的防松措施。

习 题

6－1 一减速器的输出轴与铸钢齿轮拟用平键联接。已知配合直径d＝65mm，齿轮轮毂长L1=70mm，传递的转矩T=900N?m，载荷有轻微冲击。试选择合适的平键。

6－2 图6—38所示为起重吊钩，要吊起重力F=10000N 钢（其许用应力[σ]=100Mpa），试确定吊钩螺杆的螺纹直径。

图6—38 题6—2图

图6—39 题6—3图

的工作载荷，吊钩螺杆材料为45

6— 3图6—39所示一受横向载荷作用的普通紧螺栓组联接（被联接件为钢件），4个普通螺栓传递载荷F??2kN,联接接合面摩擦因数f＝0.15，可靠性系数Kf?1.2。试设计此联接？（设螺栓材料的许用应力[σ]=100Mpa）

6—4请指出图6—40所示结构的错误或设计不合理的地方，并改正。

122

图6—40 题6—4图

第7章 思考题与习题

7—1对齿轮传动的基本要求是什么？如何满足该要求？ 7—2 渐开线有哪些性质？ 7—3渐开线齿廓啮合有哪些特性？

7—4基圆是否一定比齿根圆小？压力角α=20o、齿顶高系数 ha*=1的直齿圆柱齿轮，其齿数在什么范围时，基圆比齿根圆大？

7—5一对标准直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是什么？连续传动的条件是什么？

7—6当一对齿轮安装后的实际中心距大于标准中心距时，齿轮下列参数哪些不变？哪些变化？如何变？分度圆r、节圆rb、压力角α、啮合角α′和传动比i12

7—7规定标准模数m 和压力角α的意义是什么？

7—8什么是变位齿轮？与相应标准齿轮相比其参数、齿形及几何尺寸有何变化？ 7—9与直齿圆柱齿轮相比斜齿圆柱齿轮有什么特点？用在何种场合？

7—10斜齿圆柱齿轮哪个面上的参数为标准参数？斜齿轮的当量齿数有何用处？求出的当量齿数是否需要圆整？

7—11标准直齿锥齿轮，何处的参数为标准参数？

7—12齿轮精度主要有哪几项要求？下列机器中的齿轮，对精度要求有何不同？数控机床进给传动齿轮；汽车变速器传动齿轮；桥式起重机天车行走传动齿轮。

7—13为什么齿轮的材料要求齿面硬、齿芯韧？

123

7—14一对直齿圆柱齿轮传动，两轮的材料和热处理方法已定，传动比不变，在满足下列条件下，如何调整齿轮的参数和几何尺寸？

（1）主要提高齿面接触强度，不降低齿根抗弯强度。 （2）主要提高齿根抗弯强度，基本上不增加结构尺寸。 7—15齿宽系数ψd的大小对传动有何影响？ 7—16斜齿圆柱齿轮在下述情况时轴向力的方向： （1）主动齿轮，顺时针转动，左旋。 （2）从动齿轮，逆时针转动，左旋。 （3）主动齿轮，顺时针转动，左旋。

7—17当齿轮分度圆直径d=60mm,模数为m=3mm,轴径为35mm时，应采用哪种齿轮结构？当齿轮分度圆直径d=510mm时，应采用哪种齿轮结构？

7—18一对圆柱齿轮传动，两齿轮的材料与热处理情况均相同，试问两齿轮在啮合处的接触力是否相等？其许用接触应力是否相等？其接触强度是否相等？两齿轮在齿根处的弯曲应力是否相等？其许用弯曲应力是否相等？其抗弯强度是否相等？

7—19降低齿轮最大接触应力的最有效措施是什么？降低齿轮最大弯曲应力的最有效措施是什么？

习 题

7—1 已知一正常齿制标准渐开线直齿圆柱外齿轮，m=4mm,Z=50, 试求齿廓在分度圆上的曲率半径，以及渐开线齿廓在齿顶圆、齿根圆上的压力角。

7—2 有一对正常齿制的外啮合直齿圆柱齿轮机构，实测两轮轴孔中心距a=112.5mm, 小齿轮齿数Z1=38,齿顶圆da1=100mm, 试配一大齿轮，确定大齿轮的齿数Z2、模数m及其主要几何尺寸。

7—3 已知一对正确安装的直齿外圆柱齿轮，采用正常齿制，m=3.5mm，齿数Z1=21，Z2=64，求传动比，分度圆直径，节圆直径，齿顶圆直径，齿根圆直径，基圆直径，中心距，齿距，齿厚和齿槽宽。

124

7—4 已知一对正常齿制的标准直齿圆柱外齿轮，m=10mm，Z1=17，Z2=22，中心距

a=195mm，要求：

(1)绘制两轮的齿顶圆、分度圆、节圆、齿根圆、和基圆； (2)作出理论啮合线、实际啮合线和啮合角； (3)检查是否满足传动连续条件。

7—5 某变速箱中，原设计一对直齿轮，其参数为m=2.5mm，Z1=15，Z2=38，由于两轮轴中心距为70mm，试改变设计，以适应轴孔中心距。提示：(1)调整齿数，或(2)采用斜齿轮。

7—6 已知一对正常齿制渐开线标准直齿锥齿轮，轴交角∑=90°，齿数Z1=17，Z2=43，模数m=3mm，试求

(1)两轮分度圆锥角、分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、锥距、齿顶圆锥角、齿根圆锥角； (2)两轮当量齿数。

7—7 有两对闭式直齿圆柱齿轮传动，已知材料相同，工况相同。齿轮对Ⅰ： Z1=18，Z2=41，m=4mm，b=50mm；齿轮对Ⅱ：Z1=36，Z2=82，m=2mm，b=50mm。分别按接触强度和抗弯强度求两对齿轮传动所能传递的转矩比值。

7—8 如图a所示，一对直齿锥齿轮、一对斜齿圆柱齿轮减速器，主动轴转向如图所示，锥齿轮模数m=5mm，齿宽b=50mm，齿数Z1=20，Z2=60，，斜齿圆柱齿轮模数mn=6mm，齿数Z1=20，

Z2=80。

求：(1)当斜齿轮螺旋角旋相如何、角度多大时，中间轴上的轴向力才能恰好为零？ (2)在图b上标出中间轴上两齿轮的受力方向。

(a) (b)

图7—60 题7—8图

125

7—9 设两级斜齿圆柱齿轮减速器的已知条件如图所示。

求：(1)低速级斜齿轮的螺旋线方向应如何选择才能使中间轴轴向力最小？ (2)低速级斜齿轮的螺旋角β应取何值才能使中间轴的轴向力相互抵消？

图7—61 题7—9图

7—10 设计一电动机驱动的闭式直齿圆柱齿轮传动。要求材料热处理后硬度＜350HBW。已知：小齿轮传递功率P=7.5kW，转速n1=1440r/min，Z1=26，Z2=52，，齿轮在轴承间相对轴承不对称布置，载荷平衡，单向运转，使用寿命为8年，单班制。画出大齿轮结构草图。

7—11 设计一单级减速器中的斜齿圆柱齿轮传动。已知：转速n1=1460r/min，传递功率P=10kW，传动比i12=3.5，齿数Z1=25，电动机驱动，单向运转，载荷有中等冲击，使用寿命为10年，两班制工作，齿轮在轴承间对称布置。

第8章 思考题与习题

8—1 与齿轮传动相比，蜗杆传动有哪些优点？

8—2 按照蜗杆形状的不同，蜗杆传动可分为哪几种类型?为什么按蜗杆而不是按蜗轮形状分类?

8—3 为了提高蜗轮转速，能否改用相同分度圆直径、相同模数的双头蜗杆，来替代单头蜗杆与原来的蜗轮啮合?为什么？

8—4 蜗杆传动比能否写成i?d2d1的形式? 8—5 分析影响蜗杆传动啮合效率的几何因素有哪些?

8—6 对于反向自锁的蜗杆传动，其蜗杆的蜗杆导程角?与当量摩擦角?v应满足什么关系?

126

8—7 蜗杆传动的强度计算中，为什么只需计算蜗轮轮齿的强度？

8—8 锡青铜和铝铁青铜的许用接触应力[?H]在意义上和取值上各有何不同？为什么？

8—9 为什么对连续传动的闭式蜗杆传动必须进行热平衡计算?可采用哪些措施来改善散热条件?

习 题

8—1 标出图8—15中末注明的蜗杆或蜗轮的转动方向及螺旋线方向，绘出蜗杆和蜗轮在啮合点处的各个分力。

(a) (b)

(c) (d) 图8—15 习题8—l图

8—2 在图8—16所示的蜗杆传动中，蜗杆右旋、主动。为了让轴B上的蜗轮、蜗杆上的轴向力能相互抵消一部分，请确定蜗杆3的螺旋线方向及蜗轮4的回转方向，并确定轴B上蜗杆、蜗轮所受各力的作用位置及方向。

图8—16 习题8—2图

8—3 图8—17所示为圆柱蜗杆—圆锥齿轮传动，已知输出轴上的圆锥齿轮z4的转速n4及转

127

向，为使中间轴上的轴向力互相抵消一部分，在图中画出： （1）蜗杆、蜗轮的转向及螺旋线方向；

（2）各轮所受轴向力方向。

图8—17 习题8—3图

8—4 图8—18所示为一手动绞车，采用了蜗杆传动装置。已知蜗杆模数m＝10mm，蜗杆分度圆直径d1＝90mm，齿数z1＝l，z2＝50，卷筒直径D＝300mm，重物W＝1500N，当量摩擦系数fv=0.15，人手推力F=120N时，求：

（1）欲使重物上升1m，手柄应转多少转?并在图上画出重物上升时的手柄转向； （2）计算蜗杆的分度圆柱导程角?，当量摩擦角?V，并判断能否自锁；

（3）计算蜗杆传动效率； （4）计算所需手柄长度l。

图8—18 习题8—4图

8—5 有一阿基米德蜗杆蜗轮机构，已知m＝8mm，z1＝1，q＝10，?＝20°，ha*＝1，c*

128

＝0.2，z2＝48。试求该机构的主要尺寸。

8—6 已知一蜗杆减速器，m＝5mm，z1＝2，q＝10，z2＝60，蜗杆材料为40Cr，高频淬火，表面磨光，蜗轮材料为ZCuSn10P1，砂型铸造，蜗轮转速n2=24 r/min，预计使用12000小时，试求该蜗杆减速器允许传递的最大扭矩T2和输入功率P1。

8—7 设计一带式运输机用闭式普通蜗杆减速器传动。已知：输入功率P1＝4.5kW，蜗杆转速n1＝1460 r／min，传动比i＝23，有轻微冲击，预期使用寿命10年，每年工作300天，每天工作8小时（要求绘制蜗杆或蜗轮零件图）。

第9章 思考题与习题

9—1 什么叫平面齿轮系、空间齿轮系? 9—2 惰轮在齿轮系中所起的作用是什么? 9—3 什么叫周转齿轮系?如何进行分类?

9—4 计算周转齿轮系传动比的方法——转化机构法的理论根据是什么?

9—5 周转齿轮系的传动比计算，为什么要用转化机构法? 怎样确定转化机构传动比的正负号? 9—6 计算组合周转齿轮系传动比的步骤有哪些?其中的关键步骤是什么? 9—7 齿轮系的功用主要有哪些?

9—8 选用减速器时需要考虑哪些方面的内容？

习 题

9—1 如图9—28所示为一手摇提升装置，其中各轮齿数均为已知，试求传动比i15，并指出当提升重物时手柄的转向。

129

图9—28 习题9—1图

9—2 图9—29所示为一滚齿机工作台的传动机构，工作台与蜗轮5相固联。已知z1＝z1?＝20，

z2＝35，z4?＝1（右旋），z5＝40，滚刀z6＝1（左旋），z7＝28。若要加工一个z5?＝64的齿轮，

试求挂轮组各轮的齿数z2?和z4。

图9—29 习题9—2图

9—3 在图9—30所示的齿轮系中，已知z1＝20，z2＝30，z3＝18，z4＝68。齿轮1的转速n1＝150r／min，试求行星架H的转速nH的大小和方向。

图9—30 习题9—3图

9—4 在图9—31所示齿轮系中，已知z1＝60，z2＝15，z3＝18，各轮均为标准齿轮，且模

130

数相同。试求z4并计算传动比i1H的大小及行星架H的转向。

图9—31 习题9—4图

9—5 图9—32所示齿轮系中，已知z1＝z4＝40，z2＝z5＝30，z3＝z6＝100，齿轮1的转速 n1＝100 r／min，试求行星架H的转速nH的大小和方向。

图9—32 习题9—5图

9—6 在图9—33所示的双级行星齿轮减速器中，各齿轮的齿数为z1＝z6＝20，z2＝z5＝10，

z3＝z4＝40，试求：

1）固定齿轮4时的传动比i1H2； 2）固定齿轮3时的传动比i1H2。

131

图9—33 习题9—6图

9—7 在图9—34所示的双螺旋桨飞机的减速器中，已知z1＝26，z2＝z2?＝20，z4＝30，z5＝z5?=18，齿轮1的转速n1＝15000r／min ，试求螺旋桨P和Q的转速nP、nQ的大小和方向。

图9—34 习题9—7图

9—8 在图9—35所示的脚踏车里程表的机构中，C为车轮轴，各轮齿数为z1＝17，z3＝23，

z4＝19，z4?＝20，z5＝24。设轮胎受压变形后使28英寸的车轮的有效直径为0.7m，当车行1 km

时表上的指针刚好回转一周，试求齿轮2的齿数z2。

图9—35 习题9—8图

9—9 在图9—36所示的三爪电动卡盘的传动齿轮系中，各轮齿数为z1＝6，z2＝z2?＝25，z3＝57，z4＝56，求传动比i14。

132

图9—36 习题9—9图

9—10 在图9—37所示的串联行星齿轮系中，已知各轮的齿数，试求传动比iaH。

图9—37 习题9—10图

9—11 在图9—38所示的齿轮系中，已知各轮的齿数分别为z1＝1（右旋），z2＝99， z2?＝z4，

z4?＝100，z5＝1（右旋），z3＝30，z5?＝100，z1?＝101，蜗杆1的转速n1＝100 r／min（转向如

图所示），试求行星架H的转速nH。

图9—38 习题9—11图

9—12 在图9—39所示的组合周转齿轮系中，已知各轮的齿数分别为z1＝36，z2＝60， z3＝23， z4＝49，z4?＝69，z5＝31，z6＝131，z7＝94，z8＝36，z9＝167，设n1＝3549 r／min，试求行星架H的转速nH。

133

图9—39 习题9—12图

第10章 思考题与习题

10—1 摩擦带传动常用类型有哪些？各有什么特点？ 10—2 影响带传动工作能力的因素有哪些？有什么对应关系？ 10—3 带速常用在什么范围？带速太高和太低会出现什么问题？

10—4 带在工作时受到哪些应力的作用？正常情况下影响带疲劳寿命的最主要的应力是什么？ 10—5 设计带传动时，如何确定小带轮直径？传动中心距大小对带传动的传动能力、带的使用寿命有何影响？如何初选中心距？

10—6 摩擦带传动的打滑和弹性滑动有何区别？

10—7 安装传动带时应注意哪些问题?如何控制带的张紧程度？ 10—8 与带传动相比，链传动有哪些优缺点？

10—9 为什么一般链节数为偶数，而链轮齿数多取奇数？ 10—10 如何理解链传动的多边形效应？主要与哪些因素有关？ 10—11 链传动的张紧与带传动有何不同？怎样布置较为有利？

习 题

10—1 一普通V带传动传递功率为P=7.5kW，带速v=10m/s，紧边拉力是松边拉力的2倍，即F1=2F2，试求紧边拉力、松边拉力和有效圆周力。

10—2 设计一带式输送机的V带传动，已知电动机功率为P=6kW，转速n1=1400r/min，传动比

134

。 i=3，两班制工作，试设计此带传动（要求最大传动比误差为。?5%）

10—3 已知一双排滚子链传动，主动链轮转速n1=960r/min，z1?21，z2?59，链号16A，工作情况系数KA=1.2。试计算此链传动所能传递的最大功率。

10—4 某链传动水平布置，传动功率为P=7kW，主动链轮与电动机联接，转速为750r/min，从动链轮转速为200r/min。载荷平稳，润滑良好。试设计此带传动。

第11章 思考题与习题

11—1 滚动轴承由哪些基本元件构成?各有何作用?

11—2 球轴承和滚子轴承各有何优缺点，适用于什么场合；？

11—3 什么是滚动轴承的基本额定寿命?在额定寿命期内，一个轴承是否会发生失效? 11—4 什么是接触角?接触角的大小对轴承承载有何影响? 11—4 选择滚动轴承类型时主要考虑哪些因素?

11—5 怎样确定一对角接触球轴承或圆锥滚子轴承的轴向载荷? 11—6 滚动轴承为什么要预紧？预紧的方法有哪些？ 11—7 滚动轴承的组合设计时应考虑哪些方面的问题？ 11—8 滑动轴承的摩擦状态有哪几种？各有什么特点？ 11—9 滑动轴承的主要特点是什么？什么场合应采用滑动轴承？

11—10 对滑动轴承材料性能的基本要求是什么？常用的轴承材料有哪几类？ 11—11 在滑动轴承上开没油孔和油槽时应注意哪些问题？ 11—12 非液体摩擦滑动轴承的失效形式和设计准则是什么？

11—13 轴在机器中的功用是什么？按承载情况轴可分为哪几类？试举例说明。

11—14 轴的常用材料有哪些？若轴的工作条件、结构尺寸不变，仅将轴的材料由碳钢改为合金钢，为什么只能提高轴的强度而不能提高轴的刚度？

11—15 确定轴的各轴段直径和长度前为什么应先按扭转强度条件估算轴的最小直径? 11—16 轴的结构设计时应考虑哪些问题？

11—17 轴上零件的轴向、周向固定各有哪些方法?各有何特点？ 11—18 多级齿轮减速器中，为什么低速轴的直径要比高速轴的直径大？

11—19 轴受载后如果产生过大的弯曲变形或扭转变形，对轴的正常工作有何影响?试举例说明。 11—20 当轴的强度不足或刚度不足时，可分别采取哪些措施来提高其强度和刚度？ 11—21 滚动轴承的工作速度对选择轴承润滑方式有何影响？ 11—22 滑动轴承润滑的目的是什么?常用的润滑剂有哪些？

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习 题

11—1 写出下列轴承代号含义：

6201 7206C 7308AC 30312/P6x 6310/P5 62/22

11—2 轴上一6208轴承，所承受的径向载荷Fr＝3000N，轴向载荷Fa＝1270N。试求其当量动载荷P。

11—3 一齿轮轴上装有一对型号为30208的轴承（反装)，已知：FA＝5000N，（方向向左），Fr1＝8000N，Fr2＝6000N。试计算两轴承上的轴向载荷。

11—4一带传动装置的轴上拟选用单列向心球轴承。已知：轴颈直径d＝40rnm，转速

?＝10000h，试选择轴n＝800r／min．轴承的径向载荷Fr＝3500N，载荷平稳。若轴承预期寿命Lh承型号。

11—5 某减速器主动轴用两个圆锥滚子轴承30212支承，如图11—69所示。已知轴的转速n＝960r／min，Fae＝650N，Fr1＝4800N，Fr2＝2200N，工作时有中等冲击，正常工作温度，要求轴承的预期寿命为15000h。试判断该对轴承是否合适。

图11—69 题11—5 图11—70 题11—6 11—6 如图11—70所示，轴支承在两个7207ACJ轴承上，两轴承宽度中点间的距离为240mm，轴上载荷Fre＝2800N，Fae＝750N，方向和作用点如图所示。试计算轴承C、D所受的轴向载荷Fac、

Fad。

11—7 图11—71所示为从动锥齿轮轴，从齿宽中点到两个30000型轴承压力中心的距离分别为60mm和195mm，齿轮的平均分度圆直径dm2＝212.5mm，齿轮受轴向力Fae＝960N，所受圆周力和径向力的合力Fre＝2710N，轻度冲击，转速n＝500r／min，轴承的预期设计寿命为30000h，轴颈直径d＝35mm，试选择轴承型号。

11—8 一常温工作的蜗杆传动，已知蜗杆轴的轴颈d＝45mm，转速n＝220r／mm，径向载荷Fr1＝2100N，Fr2＝2600N，蜗杆的轴向力Fa＝800N(方向向右)，要求轴承对称布置，寿命为两班制工

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图11—71 题11 —7 作5年，载荷有轻微冲击。拟从向心球轴承、角接触球轴承、圆锥滚子轴承中选择，试确定轴承型号，并判定哪种方案最佳。

11—9 说明图11—10中两组垫片的作用有何不同。

11—10 校核一非液体摩擦滑动轴承。其径向载荷Fr＝16000N，轴颈直径d＝80mm，转速n＝100r／min，轴承宽度B＝80mm，轴瓦材料为ZCuSn5Pb5Zn5。

11—11 一非液体摩擦滑动轴承。已知轴颈直径d＝60mm，转速n＝960r／min，轴承宽度B＝60mm，轴瓦材料为ZCuPb30。求其所能承受的最大径向载荷。

11—12 设计一蜗轮轴的非液体摩擦滑动轴承。已知蜗轮轴的转速n＝60r／min，轴颈直径d＝80mm，径向载荷Fr＝7000N，轴瓦材料为锡青铜，轴的材料为45钢。

11—13 已知一传动轴传递的功率为37kW，转速n＝900r／min，轴的扭转切应力不允许超过40MPa。要求：

(1)分别按以下两种情况求该轴直径：1)实心轴；2)空心轴。空心轴内外径之比为0.7。 (2)求两种情况下轴的质量之比(取实心轴质量为1)。

11—14 图11—72所示为某减速器输出轴的结构与装配图，试指出其设计错误并画出正确的结构与装配图。

图11—72 题11—14

11—15 观察、拆装图11—10轴系部件，对照分析是否符合轴与轴承组合设计的要求？ 11—16 图11—73所示为一减速器轴，由一对6206轴承支承，试确定下列尺寸：齿轮轴孔倒角

C1；轴上轴承处的圆角r1及轴肩高度h；轴环直径d；轴上齿轮处的圆角r2及轴段长度l；轴端倒

角C。

137

图11—73 题11—16

11—17 已知一单级直齿圆柱齿轮减速器，电动机直接驱动，电动机功率P＝22kW，转速n1＝1440r／min，齿轮模数m＝4mm，齿数z1＝18，z2＝82，支承间跨距l＝180mm，齿轮对称布置，轴的材料为45钢调质。试按弯扭合成强度条件确定输出轴危险界面处的直径d。

11—18 试设计题如图11—74所示二级斜齿圆柱齿轮减速器的低速轴。已知该轴传递的功率P＝5kW，转速n＝42r／min，该轴上齿轮参数为：?n＝20°，mn＝3mm，z＝110，齿宽为80mm，

?＝9°22′，左旋。两轴承间距为206mm。轴承型号初定为6412。

11—19 滚动轴承采用脂润滑时，润滑脂的填充量对轴承工作有什么影响？采用浸油润滑时，油面高度如何确定？

第12章 思考题与习题

12—1 联轴器和离合器的功用有何相同点和不同点？

12—2 常用的联轴器有哪些类型？各有何特点？列举你所知道的应用实例。 12—3 选用套筒联轴器时，可采用那些对中方式？各种对中方式有什么特点？ 12—4 无弹性元件的挠性联轴器和有弹性元件的挠性联轴器补偿位移的方式有何不同？ 12—5 什么是十字轴式万向联轴器？它为什么常成对使用？在成对使用时应如何布置才能保证从动轴的角速度和主动轴的角速度随时相等？

12—6 离合器应满足哪些基本要求？常用离合器有哪些类型？主要特点是什么？用在那些场合？

12—7 摩擦离合器与牙嵌离合器的工作原理有什么不同？各有什么优缺点

第13章 思考题与习题

13—1 机械系统速度的波动有哪几种类型?它们各对机械系统有什么影响? 13—2 试述机械运转的速度周期性波动的原因及调节方法?

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13—3 什么叫机械运转的非周期性速度波动?它产生的原因和调节方法是什么? 13—4 什么叫机械运转的不均匀系数?它表示机械运转的什么性质?

13—5 设计机器时，如果许用不均匀系数[?]取得过大或过小，各会产生什么后果? 13—6 什么叫静平衡?什么叫动平衡? 13—7 刚性转子平衡的条件是什么？

13—8 在平衡计算以后，为什么还要进行平衡实验?动平衡实验机主要测定哪些参数?

习 题

13—1 如图13—7所示的盘形回转件中，有四个偏心质量位于同一回转平面内，其大小及回转半径分别为m1= 5kg、m2=7kg、m3=8kg、m4=6kg；r1?r4=100mm、r2=200mm、r3=150mm，方位如图所示。又设平衡质量m的回转半径r=250mm，试求平衡质量m的大小及方位。

图13—7 习题13—1图

m2=15kg、m3=20kg、m4=10kg；13—2 如图13—8所示的转子中，已知各偏心质量m1= 10kg、

它们的回转半径分别为r1=300mm 、r2?r4=150mm、r3=100mm，又知各偏心质量所在回转平面间的距离为l1=l2=l3=200mm，各偏心质量间的方位角为?1=120°，?2=60°，?3=90°，?4=30°。若置于平衡基面Ⅰ和Ⅱ中的平衡质量mⅠ和mⅡ的回转半径均为400mm，试求mⅠ及mⅡ的大小和方位。

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图13—8 习题13—2图

13—3 如图13—9所示，用去重法平衡同轴转子1及带轮2，已知其上三个偏心质量和所在半径分别为：m1= 0.3kg、m2=0.1kg、m3=0.2kg，r1=90mm 、r2=200mm、r3=150mm，l1=20mm，

l2=80mm，l3=100mm，l=300mm；?2=45°，?3=30°。取转子两端面Ⅰ和Ⅱ为平衡基面，去重

半径为230mm。求应去除的不平衡质量的大小及方位。

图13—9 习题13—3图

m1= 4kg、13—4 如图13—10所示大型转子沿轴向有三个偏心质量，其质量和所在半径分别为：m2=2kg、m3=3kg；r1=160mm 、r2=200mm、r3=150mm，各偏心质量的相位和轴向位置如图示：

?2=15°，?3=30°，l1=200mm，l2=400mm，l3=200mm，l4=150mm。如选择转子两个端面Ⅰ和

Ⅱ做为平衡基面，求所需加的平衡质径积的大小和方位。如选端面Ⅱ及转子中截面Ⅲ做平衡基面，质径积的大小有何改变?

图13—10 习题13—4图

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第14章 思考题与习题

14—1 金属弹簧按形状和承受载荷的不同，有哪些主要类型？哪种弹簧应用最广？ 14—2 对制造弹簧的材料有哪些主要要求？常用金属材料有哪些？ 14—3 什么是弹簧的特性曲线？弹簧的刚度是如何定义的？ 14—4 对制造弹簧的材料有哪些主要要求？常用金属材料有哪些？

第15章 思考题与习题

15—1 选择传动类型的基本原则是什么？

15—2 选择传动路线的主要依据是什么？布置传动顺序时，应考虑哪些问题？ 15—3 如何分配机械传动系统的总传动比？

15—4 计算机辅助设计中如何处理图表数据？试举例说明。 15—5 试举出3个创新设计的例子，并说明应用了哪种设计技法？

习 题

15—1 图15—10所示为一带式输送机的传动方案，试分析该方案中各级传动安排中有何不合理之处，并画出你认为合理的传动方案。

1—电动机 2—链传动 3—齿轮减速器 4—带传动 5—工作机

图15—10 带式输送机的传动方案

15—2 一带式输送机传动方案如图15—4所示。已知输送带工作机卷筒转矩为 T?5kN.m，转速为n?100r/min，卷筒直径D?500mm，卷筒传动效率?筒?0.96，试确定：

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（1）传动装置的总效率； （2）电动机额定功率Pd；

（3）假定电动机转速为nd?1440r/min，试计算该传动系统的总传动比，并进行合理分配； （4）确定传动系统的运动和动力参数。

15—3 试对直齿圆柱齿轮设计中齿面强度的计算绘制程序流程图。

15—4 给出5种把回转运动转变为直线运动的机构，画出机构运动方案简图，并比较各自的优缺点。

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