機械設計基礎（第四版）練習題題庫及答案1-1-4舉例說明什么是通用零件，什么是專用零件。答：在各種機器中普遍使用的零件，稱為通用零件，如螺栓、螺母、銷、軸、齒輪、彈簧等；只在某些機器中使用的零件，稱為專用零件，如內燃機的曲軸、連桿、活塞，飛機中的螺旋槳，洗衣機中的波輪，起重機中的吊鉤等。1-1-5零件與部件、零件與構件有何區(qū)別和聯(lián)系？答：零件與部件的區(qū)別：零件是機械中最小的制造單元，是不可拆的，部件是由幾個零件組成的裝配單元，是可拆的。零件與部件的聯(lián)系：部件是由若干零件裝配在一起的具有獨立功能部分。零件與構件的區(qū)別：零件是最小的制造單元，構件是運動單元。零件與構件的聯(lián)系：構件一般由若干個零件剛性連接而成，也可能是單一的零件。1-2-1什么是運動副？運動副有哪些類型？它們各有何特點？答：直接接觸的兩個構件間的可動連接稱為運動副。平面運動副有兩種類型：低副和高副。特點：低副是面接觸，在承受載荷時壓強較低，便于潤滑，故不易磨損。高副是以點或線相接觸，其接觸部分的壓強較高，故易磨損。1-2-2如圖1-1所示的機械壓力機中傳動軸、曲軸與軸承、小齒輪和大齒輪、連桿與曲軸構成何種運動副？答：傳動軸、曲軸與軸承分別構成轉動副；小齒輪和大齒輪構成高副；連桿與曲軸構成轉動副。1-2-3如圖1-14所示的單缸內燃機中有哪些運動副？答：曲軸與缸體（機架）間構成轉動副，曲軸與連桿間構成轉動副，連桿與活塞間構成轉動副，活塞與缸體間構成移動副。1-2-4構件和運動副的結構有何特點？答：轉動副的結構應保證兩構件間自由旋轉，兩構件間以圓柱面接觸，有滑動軸承式轉動副和滾動軸承式轉動副。移動副的結構有平面、棱柱面和圓柱面等接觸面。構件的結構有具有轉動副的構件，具有移動副和轉動副的構件，具有兩個移動副的構件。1-2-5什么是機構運動簡圖？什么是機構示意圖？答：不考慮與運動無關的因素，用線條表示構件，用簡單符號表示運動副的類型，按一定比例確定運動副的相對位置及與運動有關的尺寸，這種簡明表示機構各構件間運動關系的圖形稱為機構運動簡圖。對于只為了表示機構的結構及運動情況，而不嚴格按照比例繪制的簡圖，通常稱為機構示意圖。1-2-6如何區(qū)別機架、主動件和從動件？答：機構中固定不動的構件稱為機架，圖中一般用斜線表示；由外界給定的已知運動規(guī)律運動的構件稱為主動件，圖中用箭頭表示；除主動件之外的全部活動構件則稱為從動件。1-2-7圖1-20所示為草坪灑水器機構，試繪制機構示意圖。圖1-20題1-2-7圖1-2-8圖1-21所示為手動沖床機構，試繪制機構示意圖，并計算機構的自由度。圖1-21題1-2-8圖機構的自由度3×5-2×7-0=1。1-2-9圖1-22所示為牛頭刨床主機構的機構運動簡圖，μｌ＝0.02ｍ／ｍｍ。試分析主動件１是怎樣將運動和動力傳遞給執(zhí)行構件６（刨頭）的，各構件的運動形式怎樣？求出、的實際長度，并計算機構的自由度。圖1-22題1-2-9圖解：主動件１作旋轉運動帶動滑塊4作往復移動，滑塊4帶動桿件3作平面運動，構件3帶動構件６作往復移動。從圖中量得、，根據(jù)比例尺計算后實際長度為、機構的自由度3×5-2×7-0=11-2-10圖1-23所示為顎式破碎機。偏心軸１為主動件，當它繞軸心轉動時，顎板５繞固定軸心G往復擺動，將礦石軋碎。試繪制此機器的機構示意圖，并計算機構的自由度。圖1-23題1-2-10圖解：機構的自由度3×5-2×7-0=11-2-11機械的動力部分和執(zhí)行部分各有哪些主要的運動形態(tài)？答：機械的動力部分主要的運動形態(tài)有：連續(xù)轉動、往復移動或擺動、間歇運動。執(zhí)行部分主要的運動形態(tài)有：往復移動或擺動、間歇運動、單向移動或擺動、實現(xiàn)運動軌跡。1-2-12試說出由動力機直接驅動執(zhí)行部分工作的機械實例。答：由動力機直接驅動執(zhí)行部分工作的機械如：電風扇、小型鼓風機、水泵、排油煙機等等。1-3-3在圖1-25所示的擺動導桿機構中，設已知lAB=60mm，lAC=120mm，曲柄AB以等角速度ω1=30rad/s順時針轉動，試求當∠BAC=90°時，構件3的角速度ω3和角加速度α3。圖1-25題1-3-3圖解：（1）求速度、角速度使用繪圖軟件按比例繪制機構運動簡圖，得l機構運動簡圖v⊥BC⊥AB∥BCv使用繪圖軟件按比例作速度圖，得速度圖vvω（2）求加速度、角加速度aB→C⊥BCB→A⊥AB⊥BC∥BCaaaa使用繪圖軟件按比例作加速度圖，得加速度圖aaα1-3-4解：（1）求速度、角速度vBO2AOωv使用繪圖軟件按比例作速度圖速度圖因BO2//AO1，vB與vA同向vvω（2）求加速度、角加速度aB→O2⊥BO2A→O1⊥aa使用繪圖軟件按比例作加速度圖，得aaα加速度圖按照速度影像，有ba1-20解：（1）求速度vv∥AC⊥AB⊥CB使用繪圖軟件按比例作速度圖速度圖vωv（2）求加速度和角加速度a沿AC線B→A⊥BAC→B⊥CBaaaa使用繪圖軟件按比例作加速度圖，得aaα加速度圖按照速度影像，有ba（3）求慣性力FFFMFFMMh（4）求約束反力取BC桿和滑塊組為研究對象，畫受力圖。根據(jù)達朗伯原理，作用在組上的主動力、約束力和慣性力構成平衡力系。BC桿和滑塊組受力圖使用繪圖軟件繪制機構運動簡圖，求得b=23.293mm，lAC根據(jù)力系的平衡條件，有ΣFF作力封閉多邊形，得FBC桿和滑塊組的力封閉多邊形取曲柄AB為研究對象，畫受力圖。曲柄受力圖使用繪圖軟件作圖得，a=34.87mmF根據(jù)平面力偶系的平衡條件，有-MM負號說明M11-21解：（1）求速度、角速度使用繪圖軟件繪制機構運動簡圖，得l機構運動簡圖v⊥BC⊥AB∥BCv使用繪圖軟件按比例作速度圖，求得速度圖vvv（2）求加速度、角加速度aB→C⊥BCB→A⊥BC∥BCaaa使用繪圖軟件按比例作加速度圖，得加速度圖aaaαa（3）求慣性力FM忽略滑塊2的質量和轉動慣量，其慣性力為0FFMMh（4）求約束反力取導桿為研究對象，畫受力圖。忽略摩擦力。根據(jù)達朗伯原理，作用在導桿上的主動力、約束力和慣性力構成平衡力系。導桿受力圖根據(jù)力系平衡條件，有ΣFF建立如圖所示直角坐標系，根據(jù)力系平衡條件，有ΣFF再取滑塊2和桿1組為研究對象，畫受力圖?；瑝K2和桿1組受力圖根據(jù)平面力偶系的平衡條件，有MFF1-5-1機械零件的失效形式主要有哪些？答：機械零件喪失工作能力或達不到要求的性能時，稱為失效。機械零件的失效形式主要有因強度不足而斷裂；過大的彈性變形或塑性變形；摩擦表面的過度磨損、打滑或過熱；連接松動；壓力容器、管道等的泄漏；運動精度達不到要求等。1-5-2什么是名義載荷和計算載荷？答：根據(jù)動力機的額定功率和額定轉速計算出的載荷稱為名義載荷。在機械工作中，零件實際上還要承受動載、偏載、沖擊載荷等附加載荷，一般用載荷系數(shù)來考慮這些因素的影響，載荷系數(shù)與名義載荷的乘積稱為計算載荷。1-5-3某傳動系統(tǒng)中，動力機的功率P＝４ｋＷ，轉速＝1450ｒ／ｍｉｎ，從動力機到所計算零件之間的總傳動比，傳動的總效率η＝0.86，載荷系數(shù)K＝1.22，求該零件的計算轉矩。解：取K=1.21-5-4試說出產生脈動循環(huán)應力和對稱循環(huán)應力的機械零件及工作狀態(tài)。答：例如，作單向運轉的一對齒輪，當兩齒開始接觸時齒根處的彎曲應力達到最大值，脫離接觸時為零，齒輪每轉一周，齒根處的應力按此規(guī)律重復變化一次，此應力為脈動循環(huán)交變應力?；疖囓囕嗈D動時，車輪軸中間部分表面上一點的正應力為對稱循環(huán)應力。1-5-5機械零件的表面強度有哪幾種？強度條件是什么？答：（１）表面接觸強度，強度條件是（２）表面擠壓強度，強度條件是（３）表面磨損強度，強度條件是1-5-6接觸應力的特點是什么？答：接觸應力的特點是：①兩個零件上的接觸應力具有大小相等、方向相反、對稱分布及稍離接觸區(qū)中線即迅速降低。②接觸應力一般是變應力。1-5-7機械零件的常用材料有哪些類型？材料的選用原則是什么？答：機械零件的常用材料有;①鋼:碳素鋼、合金鋼、鑄鋼。②鑄鐵：灰鑄鐵、可鍛鑄鐵和球墨鑄鐵。③銅合金④鑄造錫基和鉛基軸承合金⑤工程塑料⑥橡膠1-5-8試指出如圖1-31所示零件的結構工藝性不合理之處。其中，圖ａ看鑄造結構工藝性，圖ｂ看鍛造結構工藝性，圖ｃ看焊接結構工藝性，圖ｄ～圖ｋ看切削加工結構工藝性。圖1-31題1-5-8圖答：（a）三箱造型，分型面多（b）筋板部分鍛造易變性，去掉筋板（c）焊縫集聚，零件易變形（d）空間不足，刀具無法鉆孔（e）兩加工面高度不同，不易加工（f）鉆孔的起點和終點端面與鉆頭偏斜，不易保證加工質量，易使鉆頭折斷。（g）斜孔加工不易保證加工質量使鉆套結構復雜。（h）空間不足，刀具易損傷非加工面（與加工面垂直面）且兩面垂直處不易加工（i）加工平面過大（j）兩鍵槽不在同一側面，加工時需改裝夾位置。且左鍵槽寬度標注錯誤（k）被加工孔無鉆削刀槽，中心孔前端無錐度1-30機械零部件互換性的含義是什么？答：同一規(guī)格的機械零、部件按規(guī)定的技術要求制造，能夠彼此相互替換使用而效果相同的性能，稱為機械零、部件的互換性。1-6-2零件的精度有哪些類型？各自的規(guī)定方式是什么？答：（１）尺寸精度，規(guī)定極限值方式（２）幾何精度，規(guī)定公差帶方式（３）表面精度，規(guī)定評定參數(shù)方式1-6-3幾何公差的特征項目分為哪幾種？各有多少項？答：幾何公差的特征項目分為形狀公差、方向公差、位置公差和跳動公差等４種，共１９項。其中，形狀公差特征項目有６個，它們沒有基準要求；方向公差特征項目有５個，位置公差特征項目有６個，跳動公差特征項目有２個，這些都有基準要求。1-6-4機械零部件的標準化、系列化、通用化的意義是什么？答：實行機械零部件的標準化、系列化和通用化，有利于簡化零部件的品種和規(guī)格，便于組織大規(guī)模生產，保證質量，降低成本；有利于減少設計和制造的工作量，縮短生產周期；有利于增大互換性，減少維修工時；對于規(guī)定了標準參數(shù)的零件，有利于減少刀具和量具的損耗。\3-2-2V帶繞在帶輪上產生彎曲變形，楔角變小，為使帶輪槽角適應這種變化，確保V帶工作面與帶輪工作面緊密接觸，國標規(guī)定V帶輪槽楔角要適當減小。3-3-1帶的有效拉力反映帶傳動能力。帶的有效拉力不允許超過最大摩擦力，以避免帶打滑。外負載增大，帶的有效拉力也隨之增大。增加帶所能傳遞的最大有效拉力可以采取以下措施：1）加大張緊力。但張緊力不宜過大，因為帶的張緊力增大，會加速帶的磨損，帶壽命降低。2）增大包角。對于水平布置的帶傳動，將松邊放在上邊，以增大包角。在設計帶傳動時，要確保小帶輪上具有一定大小的包角。3）增大當量摩擦因數(shù)。摩擦因數(shù)與帶和帶輪的材料、表面狀況、工作條件等有關。3-3-2由于帶的彈性變形而引起的帶與帶輪之間的滑動稱為彈性滑動。彈性滑動是摩擦型帶傳動的固有特性，是不可避免的。當帶的有效拉力增大到超過最大摩擦力（過載）時，帶將在帶輪上相對滑動，稱為打滑。打滑是可以避免的，在通常狀況下，必須避免帶打滑。小帶輪包角總是小于大帶輪包角。包角減小，會降低帶所能傳遞的最大有效拉力，所以，小帶輪所能傳遞的最大有效拉力一定小于大帶輪所能傳遞的最大有效拉力。外負載增大，小帶輪和大帶輪的有效拉力也隨之同樣增大，當帶的有效拉力增大到超過帶所能傳遞的最大有效拉力（過載）時，就會發(fā)生帶打滑，由于小帶輪所能傳遞的最大有效拉力較小，所以打滑首先發(fā)生在小帶輪上。3-3-3為了增加傳動能力，將帶輪工作面制得粗糙些以增大摩擦力，這樣做是不合理的。將帶輪工作面制得粗糙些以增大摩擦力，是能夠增加傳動能力的。但是，彈性滑動是摩擦型帶傳動的固有特性，是不可避免的。帶輪工作面變得粗糙些，在帶與帶輪彈性滑動作用下，會加速帶的磨損，降低帶的壽命。3-4-1限制小帶輪直徑是為了防止由于小帶輪和皮帶的包角過小，導致皮帶打滑。3-4-2為了保證帶傳動的正常工作，傳動帶必須以一定的張緊力套在帶輪上。當傳動靜止時，帶承受的拉力稱為初拉力。初拉力太小，帶與帶輪間的摩擦力不夠，帶傳動極易過載，帶與帶輪可能會產生相對滑動即打滑，打滑會造成帶傳動失效。提高初拉力會增大帶的最大有效拉力，但帶本身要承受的拉力也相應增大，帶在超拉力條件下工作，會大大降低帶的使用壽命。帶的初拉力應該根據(jù)所要傳動功率的大小控制在一定的范圍之內。當傳遞的功率一定時，帶速過高，單位時間內應力循環(huán)次數(shù)增加，降低帶的使用壽命，同時離心力增大，減少帶與帶輪之間的摩擦力而降低帶傳動的工作能力；帶速過低，在傳遞載荷一定時，有效拉力增大，所需帶的根數(shù)要增多。傳動比和帶速一定時，中心距增大有利于增大小帶輪包角和減少單位時間內的應力循環(huán)次數(shù)，但中心距過大，會由于載荷變化而引起帶的顫動，同時外廓尺寸也會過大。3-4-31）確定計算功率QUOTE鋸木機屬于木工機械，載荷變動小，空載啟動，每天工作16h，由表3-5，選取工況系數(shù)QUOTE。已知電動機額定功率QUOTE。所以，計算功率QUOTE。2）根據(jù)計算功率QUOTE和小帶輪轉速QUOTE，由圖3-9選取A型帶。3）由圖3-9和表3-2選取小帶輪基準直徑QUOTE,取滑動率QUOTE。大帶輪基準直徑QUOTE。查表3-2，取QUOTE。4）驗算帶速QUOTE由式（3-15）計算帶速QUOTE，QUOTE,帶速合適。5）確定帶的基準長度QUOTE和實際中心距QUOTE由式（3-16）初定中心距QUOTEQUOTEQUOTEQUOTE,取QUOTE。由式（3-17）計算QUOTE查表3-1，取QUOTE。由式（3-18）計算實際中心距式中，QUOTEQUOTE由式（3-19）得中心距的變動范圍6)驗算小帶輪包角QUOTE由式（3-20）QUOTE，包角合適。7）確定帶的根數(shù)QUOTE依據(jù)小帶輪轉速、小帶輪基準直徑和傳動比，查表3-3得QUOTE，QUOTE，查表3-4得QUOTE，查表3-1得QUOTE，將各系數(shù)帶入式（3-21）QUOTE，取QUOTE根。8）計算初拉力QUOTE查表3-2，A型帶QUOTE，由式（3-22）9）計算作用于輪軸的壓力QUOTE由式（3-23）10）帶輪結構設計帶輪結構設計參見圖3-6以及例3-1的帶輪結構設計。3-4-41）確定計算功率QUOTE金屬切削機床載荷變動小，空載啟動，每天工作16h，由表3-5，選取工況系數(shù)QUOTE。已知電動機額定功率QUOTE。所以，計算功率QUOTE。2）核算帶速QUOTE由式（3-15）計算帶速QUOTE，QUOTE,帶速合適。3）核算小帶輪包角QUOTE由式（3-20）QUOTE，包角合適。4）核算帶的根數(shù)QUOTE確定帶的長度QUOTE查表3-1，若選取A型帶，則選取帶長QUOTE；若選取B型帶，則選取帶長QUOTE。傳動比QUOTE若選取A型帶：查表3-3得QUOTE，QUOTE，查表3-4得QUOTE，查表3-1得QUOTE，將各系數(shù)帶入式（3-21）QUOTE，宜取QUOTE根。若選取B型帶：查表3-3得QUOTE，QUOTE，查表3-4得QUOTE，查表3-1得QUOTE，將各系數(shù)帶入式（3-21）QUOTE，宜取QUOTE根。由上可見，該機床用三根B型V帶傳動是合適的。用三根B型帶取代四根A型帶傳動，可以降低帶輪的成本，各帶受力更加均勻，整體結構更為緊湊。3-5-1傳動帶不是完全的彈性體，工作一段時間后，會由于塑性變形而松弛，使張緊力下降而影響傳動能力，必須重新張緊。通常根據(jù)帶傳動的布置形式，采用對應的帶的張緊裝置。通常采用的帶的張緊裝置參見教材第100頁的圖3-15及其描述。3-5-2配組代號不一致的V帶成組使用，會使得各帶承受的載荷不均勻，降低傳動的穩(wěn)定性和帶的使用壽命。新帶短而舊帶長，新帶和舊帶一起混用，主要由新帶承受載荷，會加速新帶的磨損。成組使用的帶，若其中一根帶松弛或損壞，應當成組同時更換。

4-1-1

帶傳動和鏈傳動在使用條件和傳動比方面的區(qū)別參見表4-1和表4-2。帶傳動的安裝布置、張緊力、張緊周期、裝拆和維護內容參見教材第3章第5節(jié)的內容。鏈傳動的安裝布置、張緊力、張緊周期、裝拆和維護內容參見教材第4章第4節(jié)的內容。4-2-2鏈的節(jié)距越大，其承載能力越高。但應注意，當鏈節(jié)以一定的相對速度與鏈輪齒嚙合的瞬間會產生沖擊和動載荷。節(jié)距越大、鏈輪轉速越高時沖擊也越大。因此，盡可能選用小節(jié)距的鏈，高速重載時可選用小節(jié)距多排鏈。4-3-1鏈傳動運轉時，鏈輪和鏈條嚙合時會產生沖擊和磨損。和齒形鏈相比，滾子鏈承受沖擊載荷的能力更低，不宜用于高速場合。4-3-2根據(jù)失效的機理不同，鏈傳動存在四種失效形式。1）鏈的疲勞破壞2）鏈的鉸鏈磨損3）鏈的鉸鏈膠合4）鏈的靜力拉斷4-4-1鏈排數(shù)越多,承載能力越高,但由于精度原因，各排鏈受載不均現(xiàn)象會越嚴重,故鏈排數(shù)不宜過多。4-5-1布置鏈傳動時，應使兩輪軸線平行，并使兩鏈輪旋轉平面位于同一鉛垂平面內，否則易引起脫鏈或增加磨損。兩鏈輪軸線多為水平布置，兩鏈輪中心邊線傾斜布置時，傾角應小于450。水平布置和傾斜布置的緊邊位于上方，防止卡鏈和松緊邊相碰。4-5-2張緊目的主要是防止在鏈條垂度過大時鏈條與鏈輪嚙合不良及鏈條振動，同時也可增大包角。常用張緊方法有：1）調整中心距張緊；2）去掉1～2個鏈節(jié)；3）采用張緊輪，張緊輪裝設在靠近小鏈輪松邊外側。4-5-3鏈條垂度過大時會引起鏈條與鏈輪嚙合不良、鏈條振動以及鏈條脫離鏈輪（脫鏈），須及時對鏈條進行張緊。常用張緊方法有：=1\*GB3①調整中心距張緊；=2\*GB3②去掉1～2個鏈節(jié)；=3\*GB3③采用張緊輪，張緊輪裝設在靠近小鏈輪松邊外側，常見的張緊裝置見圖4-11。自行車鏈條過松時，可以將驅動輪適當后移來增大大鏈輪和小鏈輪的中心距，或者去掉1～2個鏈節(jié)來張緊鏈條，也可二者同時調整。4-5-4傳動鏈和小距離輸送鏈的安裝和潤滑的要點參見第4章第四節(jié)的第三部分中（一）（1、2、3、4、5）的內容。4-5-5傳動鏈和小距離輸送鏈的檢查和故障處理的要點參見第4章第四節(jié)的第三部分中（一）（6）的內容。4-12大距離輸送鏈的安裝和潤滑的要點參見第4章第四節(jié)的第三部分中（二）（1、2、3）的內容。4-13大距離輸送鏈的檢查和故障處理的要點參見第4章第四節(jié)的第三部分中（二）（4）的內容。第九章凸輪機構思考與實踐解答9-1-1為什么滾子從動件凸輪機構應用最廣泛？高速凸輪機構應采用何種端部形狀的從動件？為什么？答：由于滾子與凸輪輪廓間為滾動摩擦，磨損小，可用來傳遞較大的載荷，故應用廣泛。平底從動件由于平底與凸輪輪廓間易形成鍥形油膜，利于潤滑，故常用于高速凸輪機構。9-1-2試舉出生產實際中應用凸輪機構的幾個實例，通過實例說明凸輪機構的特點和應用場合。答：糖果包裝剪切凸輪機構、圓珠筆芯裝配線上自動送給—聯(lián)動凸輪機構、小型電影放映機抓片凸輪機構、罐頭封蓋凸輪機構。9-3滾子半徑的選擇與理論輪廓的曲率半徑有何關系？圖解設計時，如出現(xiàn)實際輪廓相交，可以采取哪些方法來解決？答：為使凸輪機構正常工作，應使理論輪廓最小曲率半徑大于滾子半徑。若實際輪廓出現(xiàn)相交，可采取適當減小滾子半徑和增大基圓半徑方法來解決。9-3-2若滾子從動件凸輪機構的滾子損壞了，能否任取另一個滾子來代替？為什么？答:不能。滾子中心的運動軌跡將與原來不同。9-3-3何謂凸輪機構的壓力角？它在哪個輪廓上度量？壓力角變化對凸輪機構的工作有何影響？與凸輪尺寸有何關系？答：從動件沿著接觸點A的公法線nn方向的法向力F，與從動件在該點的速度方向v所夾的銳角稱為凸輪在A點的壓力角。壓力角在實際輪廓線上度量。壓力角愈小，傳力性能愈好，壓力角愈大，則凸輪基圓半徑越小，凸輪機構越緊湊。9-3-4怎樣確定凸輪基圓半徑？影響因素有哪些？如何處理它們之間的關系？答：選取基圓半徑時，應綜合考慮以下三個方面：（1）凸輪的基圓半徑應大于凸輪軸的半徑，一般取大于或等于凸輪軸徑的1.6～2倍；（2）≤[]；（3）＝－≥3mm設計時，基圓半徑可以先根據(jù)凸輪軸徑來初選，再對壓力角和最小曲率半徑進行校核?；鶊A半徑與壓力角和理論輪廓最小曲率半徑有關，基圓越小，壓力較角越大，最小曲率半徑越小。9-3-5影響滾子半徑的因素有哪些？工程實際中如何確定？答：滾子半徑的選擇最基本的一點，滾子半徑應當小于凸輪理論廓線的最小曲率半徑，不然的話會失真。另外滾子半徑的選擇，還要考慮滾子的結構、強度及凸輪輪廓曲線的形狀等多方面的因素。設計時通常取＝（0.1～0.5）。9-3-6在如圖9-15的對心移動滾子從動件盤形凸輪機構中，凸輪的實際輪廓為一圓，其圓心在A點，半徑R=40mm，凸輪轉動方向如圖所示，=25mm，滾子半徑=10mm，試問：凸輪的理論輪廓為何種曲線？求凸輪的基圓半徑。求從動件的升程。圖9-15對心移動滾子從動件盤形凸輪機構理論輪廓為半徑40+10=50mm的圓。凸輪的基圓半徑=-=40+10-25=25mm從動件的升程=+R+-=25+40+10-25=50mm9-3-7一尖頂對心移動從動件盤形凸輪機構，凸輪按逆時針方向轉動，其運動規(guī)律為：凸輪轉角0°～180°180°～300°300°～360°從動件的運動規(guī)律等速上升30mm等加速等減速下降至原處停止不動要求：=1\*GB3①設凸輪基圓半徑=45mm，繪出凸輪輪廓曲線。=2\*GB3②校核壓力角，要求推程時≤[]=30°。=3\*GB3③若改用滾子從動件，滾子半徑取12mm，其余條件不變，試繪出凸輪實際輪廓曲線。=4\*GB3④校核凸輪實際輪廓曲線的壓力角，并與[]作比較。答：（1）選取適當比例尺作位移線圖。（2）作基圓取分點。（3）畫輪廓曲線。 9-10設計一偏置尖頂直動從動件盤形凸輪機構。凸輪順時針勻速轉動，偏距e=10mm，基圓半徑=40mm，從動件的運動規(guī)律為：凸輪轉角0～180°180°～210°210°～300°300°～360°從動件的運動規(guī)律等加速等減速上升55mm停止不動等加速等減速下降至原處停止不動答：（1）選取適當比例尺作位移線圖。（2）作輔助圓及切線。（3）畫輪廓曲線。第十章間歇運動機構思考與實踐解答10-1-1指出有哪些機構能夠實現(xiàn)間歇運動？答:常用的間歇運動機構有：棘輪機構、槽輪機構、不完全齒輪機構和凸輪式間歇機構。10-2-1棘輪機構和槽輪機構各有何特點？各應用于什么場合？答：棘輪機構結構簡單，易于制造，轉角大小改變較方便，但傳動的動力不大，且傳動平衡性差，只適應于轉速不高的場合，如各種機床和自動機床的進給機構中。槽輪機構結構簡單，制造方便，工作可靠，機械效率高，而且轉位迅速平穩(wěn)，因此在自動機械中應用廣泛。但其轉角不能調節(jié)，轉角不能太小，而且在起動和停止的瞬間有沖擊。轉速越高，槽數(shù)愈少，沖擊愈劇烈，所以不宜用于高速場合。10-2-2棘輪機構調節(jié)其轉角大小和轉向的方法有那些？答：棘輪機構轉角的調節(jié)方法有改變搖桿擺角大小和在棘輪上加遮板。轉向的調節(jié)可以采用雙向式棘輪機構。10-2-3圖10-10所示為自行車后軸上的內嚙合齒式棘輪機構。當腳蹬踏板時，鏈輪1和鏈條2帶動鏈輪3順時針轉動，鏈輪3內圈有棘齒，棘爪4推動后輪軸5轉動，驅使自行車前行。試分析當腳不蹬踏板時，自行車是如何實現(xiàn)超越運動的？圖10-10自行車后軸上的內嚙合齒式棘輪機構答：如果在騎行中雙腳不動，即棘輪相對不動，但車輪照樣帶著棘爪轉動（棘爪在棘輪齒面滑過），這就是超越轉動的作用。10-2-4已知牛頭刨床工作臺的橫向進給絲杠的導程L＝4mm，與絲杠軸相聯(lián)的棘輪齒數(shù)為25，求：=1\*GB3①棘輪的最小轉角；=2\*GB3②工作臺的最小橫向進給量。答：（1）（2）10-3-2槽輪機構的運動系數(shù)的物理意義是什么？為什么運動系數(shù)必須大于零而小于1？答：槽輪機構的運動系數(shù)的物理意義是指在一個運動循環(huán)內，槽輪的運動時間與撥輪的運動時間之比。槽輪的運動是間歇運動，因此運動系數(shù)必須的大于零而小于1。10-3-3外槽輪機構中，已知槽輪槽數(shù)Z=6，撥盤圓銷k=2，若圓銷轉速為30r/min，求槽輪在一個工作循環(huán)內的運動時間和靜止時間。答：11章軸承思考與實踐解答11-2-1剖分式滑動軸承比整體式滑動軸承有何優(yōu)點?軸承襯與軸瓦有何不同？答：剖分式滑動軸承比整體式滑動軸承裝拆方便，軸瓦與軸的間隙可以調整。為了改善軸瓦表面的摩擦性能，提高承載能力，常在軸瓦的內表面澆鑄一層減摩性和耐磨性更好的材料，此層材料稱為軸承襯。11-2-2軸瓦上為什么開油溝，開油溝時應注意什么？答：以便使?jié)櫥瑒┓植荚谳S頸與軸瓦的接觸面，從而減少摩檫，降低磨損。油槽不應開通，應為軸瓦長度的80%。11-3請指出圖11-30中所標序號分別表示軸承的什么部分？答：1.外圈；2.保持架；3.內圈；4.滾動體圖11-30圖11-12題11-3-1圖11-3-1你能說出圖11-12中各軸承分別是哪種類型嗎？分別用在什么場合？答：調心滾子軸承：用于有重載和沖擊載荷的場合，如用于冶金、礦山、石油、造紙等行業(yè)。圓柱滾子軸承：常用于大功率電機，人字齒輪減速器上。深溝球軸承：適用于高轉速及要求低噪聲、低振動的場合，如用于機床齒輪箱、電機、家用電器中等。單向推力球軸承：常用于起重機吊鉤、蝸桿軸、立式車床主軸的支承等。11-3-2請解釋下面幾個軸承代號的含義：6308，31310，7210B，N2220答：6308：——6表示深溝球軸承，（0）3表示尺寸系列代號（括號內的0可省略），08表示內徑代號，內徑為08×5=40㎜，正常結構，0級公差，0組游隙。31310：3表示圓錐滾子軸承，1表示寬度系列代號，3表示直徑系列代號，10表示內徑代號，內徑為10×5=50㎜，正常結構，0級公差，0組游隙。7210B：7表示角接觸球軸承，（0）2表示尺寸系列代號（括號內的0可省略），10表示內徑代號，內徑為10×5=50㎜，公稱接觸角α=40°，0級公差，0組游隙。N2220：N表示圓柱滾子軸承，2表示寬度系列代號，2表示直徑系列代號，20表示內徑代號，內徑為20×5=100㎜，正常結構，0級公差，0組游隙。11-3-3選擇滾動軸承時，應考慮哪些因素?答：應考慮工作條件（載荷方向及種類、轉速、潤滑方式、工作環(huán)境、溫度等）、使用要求和經濟性等因素。11-4-1什么是滾動軸承的額定壽命、額定動載荷和當量動載荷?答：額定壽命：把同型號的同一批軸承在相同條件下運轉，的軸承發(fā)生點蝕破壞，而的軸承不發(fā)生點蝕破壞前的轉數(shù)或工作小時數(shù)作為軸承的壽命，并將之稱為軸承的基本額定壽命，以表示?；绢~定動載荷：指軸承在基本額定壽命恰好為轉（）時，所能承受的載荷值。當量動載荷：指將軸承實際上受到的徑向和軸向的復合載荷換算成與確定基本額定動載荷時的運轉條件相一致的等效載荷。11-4-2已知某軸上的軸承，其型號為6310，所承受的徑向載荷，軸向載荷。試求該軸承的當量動載荷。解：由機械設計手冊查得6310軸承的基本額定靜載荷=38.0kN，則由表11-8查得因故得X=0.56，Y=1.99由表11-7查得=1.1該軸承的當量動載荷為11-4-3某設備決定使用深溝球軸承。已知：軸承所受的徑向載荷，軸向載荷，軸的轉速，軸頸直徑可在60～范圍內選取，運轉時有輕微沖擊。預期壽命。試確定軸承型號。解：（1）初選軸承型號根據(jù)工作條件和軸頸直徑，初選軸承6313。由軸承手冊查得該軸承的基本額定靜載荷，基本額定動載荷。（2）計算當量動載荷。查表11-8由插值法得。，查表11-8得X=0.56，由插值法得Y=1.738。因有輕微沖擊，查表11-7取，則當量動載荷為（3）計算軸承應具有的基本額定動載荷由式(11-7)得故所選軸承6313合適。11-4-4如圖11-17所示，軸上安裝一對70000B型滾動軸承，已知其徑向載荷分別為Fr1=1200N,Fr2=1000N,軸受軸向載荷FA=1100N,載荷系數(shù)fp=1.2，轉速。試判斷哪個軸承壽命最短？并計算出該軸承的壽命。圖11-17解：1）計算軸承所受的軸向載荷由表11-10知軸承內部軸向力為=1.14×1200=1368N =1.14×1000=1140N由圖11-32知故軸承2被“壓緊”，軸承1被“放松”，軸向力為，2）計算軸承的當量動載荷由表11-8查得，，查表11-8得，查表11-8得由式（11-6）得由知同一型號的軸承壽命長短與當量動載荷P有關；∴當量動載荷大的軸承壽命短，即軸承2壽命短。11-5-1滾動軸承的組合設計包括哪些方面?答：滾動軸承的組合設計包括軸承的裝拆、固定、調整、配合以及潤滑、密封等方面。11-5-2滾動軸承的內、外圈如何實現(xiàn)軸向和周向固定?答：軸承內圈的一端通常用軸肩作為軸向定位面，另一端常采用彈性擋圈、壓板、鎖緊圓螺母等；軸承外圈常采用軸承蓋、軸承座孔的臺肩、彈性擋圈等作軸向固定。滾動軸承的周向固定靠外圈和軸承座孔（或回轉零件）、內圈與軸頸之間的配合來保證。與旋轉套圈（多數(shù)為內圈）配合應保證有過盈量，不旋轉的套圈應保證間隙配合或過渡配合。軸承內圈與軸的配合采用基孔制，軸承外圈與軸承座孔的配合采用基軸制。11-5-3軸系的固定方式有幾種?各有什么特點?適用于什么場合?答：軸常用的支承結構有兩種形式。兩端單向固定支承：這種支承方式結構簡單，安裝方便，但只適用于跨距較小和溫升不高（＜70o）的軸。一端雙向固定，一端游動支承：這種支承方式適用于軸的跨距較大或工作溫度較高的軸。11-5-4選擇滾動軸承配合的一般原則是什么?答：軸承內圈與軸的配合采用基孔制，軸承外圈與軸承座孔的配合采用基軸制。11-5-5裝、拆滾動軸承時，應注意哪些問題?答：安裝之前，應先對與之配合的軸、座體孔、端蓋等零件進行清洗并嚴格檢驗，不合要求的零件予以修復或更換。安裝場所要求干燥、清潔，對將要安裝的滾動軸承也要清洗并填加潤滑劑。使用合適、準確的安裝工具，不允許直接錘擊滾動軸承，不允許通過滾動體傳遞力。直接用手拿取滾動軸承時，要充分洗去手上的汗液，并涂以優(yōu)質礦物油后再進行操作。12-1-1自行車中的三根軸按受載情況分別屬于哪類軸?答：自行車的前輪軸只承受彎矩而且不轉動，所以是固定心軸；中軸既承受扭矩又承受彎矩所以是轉軸；后輪軸只承受彎矩而且不轉動所以也是固定心軸。12-1-2機床主軸、飛機、汽車中的軸類零件為什么大多數(shù)都采用空心軸？答：機床主軸、飛機、汽車中的軸類零件一般直徑較大并有減重要求，在強度允許的情況下，空心軸質輕，節(jié)省材料。12-1-3光軸、階梯軸各有哪些優(yōu)、缺點？答：光軸易于加工，但軸上零件不易固定、定位；階梯軸加工復雜，但節(jié)省材料，減輕質量，易于軸上零件固定、定位。12-2-1軸的端部為什么要進行倒角？軸肩處為什么要進行圓角過渡？答：軸端倒角的目的是避免裝配時刮傷輪轂孔壁和利于裝配時對中；軸肩處要圓角過渡其目的是減少應力集中，避免在軸肩處開裂。12-2-2軸上倒角、圓角、退刀槽的尺寸為什么都要盡可能一致？答：以減少刀具數(shù)量和換刀時間。12-2-3軸上有多個單鍵時，鍵槽寬應統(tǒng)一，并在同一條加工直線上，這是為什么？答：為減少軸的裝夾次數(shù)。12-2-4為什么軸都是中間粗兩端細，而不是兩端粗中間細呢？答：為了便于安裝軸上零件和滿足強度要求。12-2-5軸上為什么有時要留有砂輪越程槽和螺紋退刀槽？答：軸上設有砂輪越程槽其目的是：以便砂輪磨削到軸根部而不碰傷軸肩。軸上留有螺紋退刀槽其目的是：以保證靠近尾部的螺紋牙也能達到標準規(guī)定的高度。12-2-6試分析圖12-15所示軸系結構的錯誤所在，畫出正確的圖形。答：錯誤：1.左側軸肩應低于左軸承內圈高度，便于軸承的拆卸。2.套筒的高度應低于右軸承內圈高度，便于軸承的拆卸。3.右軸承端蓋出應設置密封件，以防止灰塵等進入軸承處。4.聯(lián)軸器左側沒有定位或軸段過長。12-2-7圖12-16所示為減速器低速軸軸系結構，試分析其軸上零件的裝、拆順序和固定方法。答：從軸的右端向左依次安裝齒輪、套筒、擋油板、右端軸承、調整墊片、右端軸承蓋，左端依次按裝擋油板、左軸承及其端蓋。拆卸順序與安裝順序相反。左端軸承靠軸肩和軸承端蓋固定，齒輪靠左側的軸環(huán)和右側的套筒固定，右側軸承靠套筒和軸承端蓋固定。12-3-1提高軸的疲勞強度主要措施有哪些？答：1.改進軸的結構，降低應力集中（1）盡量避免截面形狀的突然變化，在截面尺寸變化處盡量采用較大的過度圓角，盡量避免在軸上開橫孔、切口或凹槽。

（2）用盤銑刀要比用端銑刀銑出的鍵槽槽低過渡平緩，因而應力集中小。

（3）過盈配合的軸，可通過增大配合處的直徑、在軸上或輪轂上開減荷槽等來減小應力集中。

2.提高軸的表面質量

軸的表面粗糙度對疲勞強度有很大的影響。疲勞裂紋常常發(fā)生在表面最粗糙的地方。為提高軸的疲勞強度，可采用表面強化處理。如碾壓、噴丸、氮化、滲碳、淬火等方法，可顯著提高軸的承載能力。12-3-2齒輪減速器中高速軸粗還是低速軸粗，為什么？答：根據(jù)公式，可知功率一定時，外力偶矩與轉速成反比，轉速越低，力偶矩越大，軸越粗。故低速軸粗。12-2-3軸設計中，為什么要估算軸的最小直徑？答：開始設計軸時，由于軸上零件的位置和兩軸承間的距離都尚未確定，所以對軸承受的彎矩就無法進行計算，因此只能先按扭轉強度初步估算軸的直徑。12-15有一傳動軸，材料為45鋼，調質處理。軸傳遞的功率P=5kW，轉速n2=600r/min，試求該軸的直徑。解：通過查表12-1取45鋼（調質）材料A=115，圓整取25mm。12-3-5試校核如圖12-21所示某直齒圓柱齒輪減速器的從動軸。已知傳遞功率P=7.5kW，大齒輪的轉速=700r/min，齒數(shù)z2=54,模數(shù)m=2mm，齒寬B=60mm，軸承采用輕系列深溝球軸承，單向轉動，齒輪位于兩軸承中間，軸的材料為45鋼調質處理。圖12-21減速器的從動軸解：（1）按彎扭合成強度校核軸的強度1）畫軸的受力圖并求出各力的大?。▓Da）。從動軸上的轉矩為齒輪上的圓周力為齒輪上的徑向力為2）作水平面上的彎矩圖（圖b）兩軸承上的水平面支座反力為C截面處的水平面彎矩為3）作垂直平面上的彎矩圖（圖c）兩軸承上的垂直面支座反力為C截面處的垂直面彎矩為4）作合成彎矩圖（圖d）C截面處的合成彎矩為：5）作扭矩圖（圖e）6）畫當量彎矩圖（圖f）因是單向轉動，扭矩可認為按脈動循環(huán)變化，故取應力校正系數(shù)=0.6，。7）驗算軸的直徑查表12-1得45鋼調質的，軸危險截面所需的直徑為考慮到該截面上開有鍵槽，故應將軸徑增大5%，即結論：該軸強度富余，但考慮到軸外伸端處的強度，不宜將C截面的軸徑減小，因此仍保持結構設計所定的尺寸。（2）繪制軸的零件圖，如圖所示13-1-1舉例說明摩擦和磨損的利與弊。答：摩擦是兩相互接觸的物體有相對運動或相對運動趨勢時，在接觸處產生阻力的現(xiàn)象。機械的各種運動副普遍存在摩擦現(xiàn)象。摩擦會帶來能量損耗，使運動副表面發(fā)熱，機械效率降低，還會引起振動和噪聲等；而在螺紋連接、摩擦傳動和制動以及各種車輛的驅動能力等方面還必須依賴摩擦。磨損是摩擦體接觸表面的材料在相對運動中由于機械作用，間或伴有化學作用而產生的不斷損耗的現(xiàn)象。磨損會降低機械運動的精度和可靠性，是機械零件報廢的主要原因；而對機械零件進行磨削、研磨和拋光等降低表面粗糙度的精加工，以及對刀具的刃磨等也利用了磨損的原理。13-1-2機械潤滑與密封的作用是什么？答：潤滑是降低摩擦、減少磨損的有效措施之一。通過潤滑，還可以達到降低溫升、防止銹蝕、緩和沖擊、減小振動、清除磨屑或形成密封等目的。密封的目的是阻止機器內部的潤滑劑和工作介質從兩零件的結合面間泄漏，防止灰塵、雜物、水分等侵入機械，防止環(huán)境污染，保持機械零件正常工作的必要環(huán)境。13-2-1按摩擦副的表面潤滑狀態(tài)，摩擦分成哪些類型？答：根據(jù)摩擦副的表面潤滑狀態(tài)，摩擦可分為干摩擦、邊界摩擦、液體摩擦和混合摩擦。13-2-2機械零件典型的磨損過程分為哪些階段？答：機械零件典型的磨損過程分為磨合、穩(wěn)定磨損和劇烈磨損3個階段。13-2-3磨損有哪些類型？減輕磨損的措施有哪些？答：按磨損的損傷機理和破壞特點，磨損有粘著磨損、磨粒磨損、表面疲勞磨損和腐蝕磨損4種類型。減輕磨損的措施有：正確選用摩擦副的材料組合；進行有效的潤滑；對摩擦副的表面進行適當?shù)奶幚?；提高加工和裝配精度；將滑動摩擦改為滾動摩擦；正確的使用、維修和保養(yǎng)。14-6潤滑劑有哪幾類？機械中常用哪些潤滑劑來潤滑？答：潤滑劑按其物理狀態(tài)可分為液體潤滑劑、半固體潤滑劑、固體潤滑劑和氣體潤滑劑四類。機械中常用L-AN全損耗系統(tǒng)用油、L-CKB抗氧防銹工業(yè)齒輪油、L-CKC中載荷工業(yè)齒輪油、L-CKD重載荷工業(yè)齒輪油、L-CKE輕載荷蝸輪蝸桿油和L-FD主軸油。13-3-1潤滑油的主要性能指標有哪些？怎樣選用潤滑油？答：潤滑油的主要性能指標有粘度、閃點和燃點、傾點、油性和水分。選用潤滑油主要是確定油品的種類和牌號。一般先根據(jù)所潤滑的機械選擇品種，然后根據(jù)運動速度、載荷、溫度等工作情況來選擇潤滑油的粘度等級或牌號。選用原則如下：（1）在高速運轉或輕載的摩擦部位，宜選用粘度較低的潤滑油。（2）在低速運轉或重載的摩擦部位，宜選用粘度較高、油性較好的潤滑油。（3）在較高溫度下工作的摩擦部位，宜選用粘度較高、閃點較高的潤滑油。當現(xiàn)有潤滑油的粘度不能滿足要求時，可以選用兩種潤滑油摻配，以獲得所需要的粘度。14-8兩種粘度相同的潤滑油是否可替換使用，為什么？答：不可替換使用。因為潤滑油除了粘度外還有其他指標或添加劑等不一定相同。13-3-3（4）常用潤滑脂的性能指標有哪些？怎樣選用潤滑脂？答：常用潤滑脂的性能指標有錐入度、滴點。（1）轉速高時，一般選用錐入度較大的潤滑脂。對于重載荷，或有嚴重沖擊振動時，選用錐入度較小的潤滑脂。（2）在潮濕或與水、水汽直接接觸的工作部位，宜選用耐水性好的潤滑脂。（3）在低溫或高溫下工作的部位，所選用的潤滑脂應滿足其允許使用溫度范圍的要求。（4）無合適牌號的潤滑脂時可用滴點、錐入度相近的潤滑脂代用，同時皂分含量也應符合要求，當工作溫度在60℃以下并在干燥的環(huán)境中，所有潤滑脂可相互代用，當工作溫度在60℃以上和其他條件相同時，應根據(jù)滴點選擇代用潤滑脂。13-3-5汽車和自行車上，哪些部位采用油潤滑？哪些部位采用脂潤滑？答：汽車發(fā)動機用的是機油。手動變速器和驅動橋里用的是齒輪油。脂潤滑用在汽車底盤，包括懸掛的支撐軸承和傳動軸上的萬向節(jié)，縱向拉桿和橫向穩(wěn)定拉桿的連接端。自行車鏈條用潤滑油，前后軸、中軸、把、飛輪軸承類加黃油。13-3-6如果冬天在液壓系統(tǒng)中加入L-AN22潤滑油是合適的，不會漏油，而在夏天卻產生漏油現(xiàn)象，這是為什么？答：因為牌號是根據(jù)運動粘度來劃分的，是在40度時測得的，粘度會隨溫度的升高而降低，夏天油變稀了，所以產生漏油現(xiàn)象。13-3-7夏天時發(fā)現(xiàn)液壓系統(tǒng)中的油變稀了，便將潤滑脂加入使油變稠，這種做法對嗎？答：這種做法不對。13-3-8調查潤滑劑商店，了解所銷售的潤滑油和潤滑脂的品種、牌號及銷售情況。略13-4-1潤滑油常見的潤滑方式及裝置有哪些？說明均勻滴油油杯的工作原理。答：潤滑油常見的潤滑方式及裝置有：1．手工潤滑2．滴油潤滑常用滴油油杯有：針閥式油杯、均勻滴油油杯、油繩式油杯、壓配式壓注油杯。3．油環(huán)潤滑4．自帶油潤滑5．強制送油潤滑6．油霧潤滑均勻滴油油杯的工作原理：油杯由上下兩個油室組成，下油室中有浮子閥。當下油室的油面降低時，浮子閥下降，將中間油孔打開，油從上油室補充到下油室，待油面達到一定高度后，浮子閥浮起，鋼球堵住油孔，這樣使下油室油面高度保持不變，均勻滴油。13-4-3潤滑制度中的“五定”和“三級過濾”指的是什么？答：“五定”是指對機械潤滑實行“定點、定質、定量、定時、定人”?！叭夁^濾”是指從領油大桶到固定貯油箱、貯油箱到油壺、油壺到潤滑部位要經過三次過濾。13-5-1為什么潤滑系統(tǒng)中要設有密封裝置？答：起密封作用的零、部件稱為密封件或密封裝置，簡稱密封。密封的功能，一是防止機器內部的液體、氣體工作介質以及潤滑劑從兩零件的結合面間泄漏出去，二是防止外部的灰塵