1、.第 2 章習題2-5計算題 2-5 圖所示各機構的自由度。并指出圖中的復合鉸、局部自由度和虛約束。bacde解答： a) n=7; plh，f=3 7-2 10 = 1c處存在復合鉸鏈=10; p =0b) n=7; pl=10; ph=0，f=3 7-2 10 = 1ebcdac)n=3; pl =3; ph=2，f=33 -23-2 = 1d 處存在局部自由度，d)n=4; pl=5; ph=1，f=34 -25-1 = 1hegcdfaibchgedbajfge) n=6; pl=8; ph=1，f=3 6 -2 8-1 = 1b 處存在局部自由度， g 或 g處存在虛約束 ,f) n

2、=9; pl =12; ph =2，f=3 9 -2 12-2 = 1 c 處存在局部自由度， i 處存在復合鉸鏈 ,;.第 3 章 習 題3-3 題 3-3 圖所示鉸鏈四桿機構中， 已知 bc=100mm， cd=70mm， ad=60mm ，ad為機架。試問：（1）若此機構為曲柄搖桿機構，且ab 為曲柄，求 ab 的最大值；（2）若此機構為雙曲柄機構，求ab 最小值；（3）若此機構為雙搖桿機構，求ab 的取值范圍。cbad題 3-3 圖解：（ 1）根據(jù)題意： ab 為最短桿，且滿足桿長之和條件，即：ab+ bc cd+ ad ，得： ab 30mm，ab 桿最大值為 30 mm。（2）若此

3、機構為雙曲柄機構，那么ad 一定為最短桿，即：ad+ bc cd+ ab ，得： ab 90mm， ab 桿最小值為 90 mm。（3）若此機構為雙搖桿機構，則可判定該機構不滿足桿長之和條件，分三種情況討論 :其一： ab 是最短桿，則有： ab+ bc cd+ ad ，得： 60 ab 30；其二： ab 不是最短桿也不是最長桿，則ad 為最短桿，有： ad+ bc ab+ cd ，得：90ab 60；其三： ab 是最長桿，則有 :ad+ ab bc+ cd，得： ab 110，又為了滿足該機構能成為一個四桿機構，需保證：ab bc+ cd+ ad=230 ，即 230ab 110。綜上所

4、述， ab 的取值范圍為： ab (30,90)(110,230)。3-4題 3-4 圖所示四桿機構簡圖中， 各桿長度為 a =30 mm，b =60 mm，c =75 mm，d =80mm，試求機構的最大傳動角和最小傳動角、最大壓力角和最小壓力角、 行程速比系數(shù)。（用圖解法求解）;.解：題 3-4 圖1)min41.65 ,108.63= 41.6 5,71.37 = 41.65max 90 - 41.65=48.1 max90;min02) =17.62; 行程速比系數(shù) k1.213-5 題 3-5 圖所示的四桿機構中，各桿長度為 a=25 mm，b=90 mm，c=75 mm，d=100

5、 mm，試求：1) 若桿 ab 是機構的主動件，2) 若桿 bc 是機構的主動件，3) 若桿 bc 是機構的主動件，ad 為機架，機構是什么類型的機構？-曲柄搖桿機構ab 為機架，機構是什么類型的機構？-雙曲柄機構cd 為機架，機構是什么類型的機構？-雙搖桿機構題 3-5 圖3-7 如題 3-7 圖所示的曲柄滑塊機構：（1）曲柄為主動件，滑塊朝右運動為工作行程，試確定曲柄的合理轉向，并簡述其理由；（2）當曲柄為主動件時，畫出極位夾角，最小傳動角min 。;.（3）設滑塊為主動件，試用作圖法確定該機構的死點位置；bb bccab 1ab2圖題 3-7b解：（ 1）曲柄應為順時針轉動，理由可從下兩

6、方面說明：a)順時針轉動，滑塊朝右運動慢，向左返回運動快，即機構工作行程速度慢，回行程速度快，具 有急回特性 。b)順時針轉動，則在工作行程中，機構的壓力角比較小，傳力特性好；（2）極位夾角如圖角；最小傳動角min ：當曲柄 ab 位于最上方 b處有工作行程最小傳動角min ；當曲柄ab 位于最下方 b處有回行程最小傳動角min 。（3）滑塊為主動件時，機構的死點位置：在曲柄與連桿共線的b1 和 b2 兩個位置處。第 4 章 習 題4-8 在題 4-8 圖所示的對心直動滾子從動件盤形凸輪機構中，凸輪的實際廓線為一圓，圓心在點 a ，半徑 r=40 mm，凸輪繞軸心 o 逆時針方向轉動， loa

7、=25 mm，滾子半徑為10 mm，試求：凸輪的理論廓線；凸輪的基圓半徑；從動件行程；圖示位置的壓力角。解：（ 1）理論廓線：在實際廓線上畫一系列滾子圓，連接圓心而成。（ 2）凸輪的基圓半徑指理論廓線的最小向徑： r0=40-25+10=25 mm。（ 3）從動件行程最大向徑減去最小向徑： h=40+25-15=50 mm。（ 4）壓力角如圖所示。4-9 一對心直動滾子從動件盤形凸輪機構， 已知基圓半徑r0=50 mm，滾子半徑 rt=10 mm，凸輪逆時針等速轉動。凸輪轉過140，從動件按簡諧運動規(guī)律上升30 mm；凸輪繼續(xù)轉過;.40時，從動件保持不動。在回程中，凸輪轉過 120時，從動件

8、以等加速等減速運動規(guī)律返回原處。凸輪轉過其余 60時，從動件保持不動。試繪出其從動件位移曲線，并用圖解法設計凸輪的輪廓曲線。4-13 畫出題 4-13 圖所示凸輪機構中凸輪基圓 , 在圖上標出凸輪由圖示位置轉過 60角時從動件的位移和凸輪的壓力角。解：（ a）對心直動滾子從動件盤形凸輪機構：從動件上升，位移如圖中h=oa2-oa1所示；壓力角如圖所示；（ b）對心直動平底從動件盤形凸輪機構：從動件下降，位移如圖中h 所示；壓力角 =0；（ c）擺動從動件盤形凸輪機構：從動件與機架之間的夾角減小，角位移為： 0 1；壓力角如圖 所示。v 0ffha1va21=0h題 4-13 圖第 5 章 習

9、題5-2已知一正常齒制標準直齒圓柱齒輪z=26，模數(shù) m=3mm， =20，h* a=1,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 :分度圓半徑rmz/2326/2 39mm基圓半徑 :rbr cos39 cos 2036.7mm齒頂圓半徑rar ha * m39 1342mm分度圓上漸開線齒廓的曲率半徑:r 2rb239236.7213.33mm;.分度圓上漸開線齒廓的壓力角基圓上漸開線齒廓的曲率半徑為b0 ；壓力角 b0 。齒頂圓上漸開線齒廓的曲率半徑:ara2rb242 236.7220.5mm齒頂圓上漸開線齒廓的壓力角: arbars cos36.7arccos

10、29.24ra425-3 已知一對外嚙合齒標準直齒圓柱齒輪的標準中心距 a=160mm，齒數(shù) z1=20，齒數(shù)z2=60，求模數(shù)和分度圓直徑。解:由可得模數(shù);.分度圓直徑;.5-6 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)不等的漸開線標準直齒圓柱齒輪，其分度圓齒厚、齒頂圓齒厚和齒根圓齒厚是否相等？哪一個較大？解 : 模 數(shù) 相 等 、 壓 力 角 相 等 的 兩 個 齒 輪 ， 分 度 圓 齒 厚相等。但是齒數(shù)多的齒輪分度圓直徑大， 所以基圓直徑就大。 根據(jù)漸開線的性質(zhì)， 漸開線的形狀取決于基圓的大小，基圓小 ,則漸開線曲率大 ,基圓大，則漸開線越趨于平直。因此，齒數(shù)多的齒輪與齒數(shù)

11、少的齒輪相比，齒頂圓齒厚和齒根圓齒厚均為大值。5-9已知一對外嚙合正常齒制標準斜齒圓柱齒輪傳動的中心距a=250mm，法面模數(shù)mn=4mm，法面壓力角n=20，齒數(shù) z1=23， z2=98，試計算該對齒輪的螺旋角、端面模數(shù)、分度圓直徑、齒頂圓直徑和齒根圓直徑。解 :因;.螺旋角端面模數(shù)分度圓直徑:;.齒頂圓直徑 :;.齒根圓直徑 :5-10 試設計一對外嚙合圓柱齒輪，已知z =21，z =32，m =2mm，實際中心距為 55mm，12n問：（1）該對齒輪能否采用標準直齒圓柱齒輪傳動？（2）若采用標準斜齒圓柱齒輪傳動來滿足中心距要求，其分度圓螺旋角、分度圓直徑 d1 、2 和節(jié)圓直徑 1、

12、2各為若干？ddd解： （1）不能。若采用標準直齒圓柱齒輪傳動，其中心距am(z1z2 )53mm ，與所給實際中2心距不相等。（ 2）斜齒輪中心距 amn (z1z2 ) ，所以 cosmn ( z1z2 )0.9636 故15.49872 cos2a分度圓直徑為： d1 mn z1 / cos43.59mm ， d2mn z2 / cos66.42mm標準斜齒齒輪傳動，未采用變位，其節(jié)圓與分度圓重合，故：d1 d1 ， d2 d2 。;.第 6 章 習 題6-1在題 6-6 圖所示的輪系中， 已知各輪齒數(shù)為： z120，z2 40，z2 20，z330， z3 20，z432，z540，試

13、求傳動比 i15 。z2 z3z4 z5i156z1z2 z3 z4題 6-6 圖6-7 在題 6-7 圖所示輪系中，已知齒輪1 轉向如圖所示， n1= 405 r/min 。各輪齒數(shù)為：i小及轉動方向。解： (1) 此為定軸輪系，先判定方向，首末兩輪轉向相反，傳動比為：z2 z3z4 z5 z6z2 z4 z613.5i16z1 z2 z4z1 z2 z3 z4 z5（2） n6 n1 / i1630r / min6-9 在題 6-9 圖所示的一手搖提升裝置中，已知各輪齒數(shù)，試求傳動比i15，并指出提升重物時手柄的轉向。解：此為定軸輪系，先判定方向，提升重物時，齒輪 5 逆時針轉動；蝸輪4

14、順時針轉動，在嚙合點處受力與速度向上，則蝸桿在嚙合點處受力向下，又蝸桿右旋，對蝸桿用右手定則，判定其轉動方向為由右指向左；錐齒輪2方向向上；最后得出齒輪 1 方向向上。;.i15z2 z3 z4 z5577.8z1 z2 z3 z4傳動比：6-10 題 6-10 圖 (a)、(b)分別為兩個不同結構的錐齒輪周轉輪系，已知z1=20，z2=24， z2 =30，z3=40， n1=200 r/min，n3=-100 r/min。試求兩輪系中行星架h 的轉速 nh 的大小和方向。解： (a) i13hn1hn1nhz2z31.6 ，代入已知數(shù)據(jù)得： nh600r / min ；n3hn3nhz1z

15、2hn hnnhz2z31.6 ，代入已知數(shù)據(jù)得： nh15.4r / min 。(b) i1311n3hn3nhz1z26-11 在題 6-11 圖所示的手動葫蘆中， a 為手動鏈輪， b 為起重鏈輪。已知 z1=12， z2=28， z2 =14，z3=54，求傳動比 iab 。解：齒輪 1 與手動鏈輪 a 相連，系桿 h 與起重鏈輪 b 相連，求傳動比 iab 即為求 i1h 。掛鉤不動，可看作機架。此為周轉輪系中的行星輪系（中心輪 3 固定），其轉化輪系的傳動比為：i13hn1hn1nhz2z39n3hn3nhz1z2將 n30代入得 ：i ab=i 1h=10 。6-12在圖 6-1

16、2所示的電動三爪自定心卡盤傳動輪系中，設已知各輪的齒數(shù)為z16 ,z2z2 25 ， z357 ， z456 ，試求傳動比 i14 。34解：該輪系為 3k-h 型周轉輪系，固定系桿 h，轉化為定軸輪22系。h對 1-2-3-h 可得：hz31i1h 1 i13110.5z1;.對 3-2-2-4-h 可得：hz2z31i4h 1 i 431z456z2所以 i141hi1 hi h 4 10.5 ( 56)58814h4輪 1 與輪 4 轉向相反。注：此題有多種解法，請思考。第 8 章 習 題8-1機械零件的主要失效形式是什么？相應的計算準則是什么？8-2簡述機械零件設計的一般步驟。8-3按

17、應力隨時間的變化關系，交變應力分為幾種？許用應力和極限應力有什么不同？8-4 什么是鋼？什么是鑄鐵？碳素鋼的力學性能主要取決于什么？如何劃分高碳鋼、中碳鋼、低碳鋼？8- 5在機械設計中，常用的材料有哪些？8-6鋼、鑄鐵和銅合金等材料的牌號是怎樣表示的？說明下列材料牌號的含義及材料的主要用途： q235，45，40cr，65mn，20crmnti ，zg310- 570，ht200，qt500- 7，zcusn10p1，zcual10fe3。第 9 章 習 題9-1試計算 m20 、m20 1.5 螺紋的升角，并通過計算指出哪種螺紋的自鎖性較好。解 : 由教材表 9-1、表 9-2 查得m 20

18、，粗牙，螺距p2.5mm ，中徑 d218.376mm;.arctanparctan2.52.48螺紋升角d 23.1418.376m20 1.5 ，細牙，螺距p 1.5mm ，中徑 d2d 1 0.026 19.026mmarctanparctan1.51.44螺紋升角d23.14 19.026對于相同公稱直徑的粗牙螺紋和細牙螺紋，細牙螺紋的升角較小，更易實現(xiàn)自鎖。9-8解1）選用 c型平鍵，查教材表9-7 ，由軸的直徑 d=52mm可得平鍵的截面尺寸，；由輪轂寬度初估鍵的長度l70（ 510） 6065，由平鍵長度系列，取鍵的標準長度l 63mm。2）驗算平鍵的擠壓強度由材料表 9-8 查

19、得，鑄鐵的許用擠壓應力（按靜載荷考慮）;.c 型鍵的工作長度l l b 263 8 55mm4t4400103p521056mpadhl55p則該平鍵擠壓強度合格。其標記為：鍵 c 1663 gb1096-2003如用 a 型平鍵： 鍵的工作長度l l b63 16 47mm4t4400103p521066mpapdhl47則鍵擠壓強度合格。其標記為：鍵 1663 gb1096-2003如用 b 型平鍵：鍵的工作長度l l 63mm4t4400103p521048mpapdhl63則鍵擠壓強度合格。其標記為：鍵 b1663 gb1096-2003;.第 10 章 習 題10-8 如圖所示為二級

20、斜齒圓柱齒輪減速器，已知主動軸的轉速和斜齒輪“ 4的”螺旋線方向（圖示）。為使得ii 軸所受的軸向力較小，試分析確定：（1）其余斜齒輪的合理螺旋線方向；4（2）各齒輪在嚙合點所受各分力的方向。iii軸解：根據(jù) i 軸的轉向，畫出ii 軸和 iii 軸的轉向如圖。（ 1） 齒輪 4 為右旋，齒輪 3 為左旋，對 3 用左手定則，判斷其軸向力方向向右，則齒輪 2 所受的軸向力的方向應向左，齒輪 1 所受的軸向力的方向應向右，對齒輪1 用左右手定則判斷出其應為右旋， 則齒輪 2 為左旋。如圖所示。2fr3f a3f t3ii 軸f r1f a13f t1i 軸（主1題 10-8 圖（ 2）如圖標出了

21、齒輪 1 和齒輪 3 的受力，包括徑向力、圓周力和軸向力；齒輪 2 和齒輪 4 的受力分別與 1、3 各力成反力， 大小相等，方向相反，圖中簡化未標出。（自己補上）10-9 一直齒圓錐齒輪 斜齒圓柱齒輪傳動系統(tǒng)如圖所示。已知主動軸的轉速，為使得ii 軸所受的軸向力較小，試分析確定：（1）斜齒輪的合理螺旋線方向；（2）各齒輪在嚙合點所受各分力的方向。解：（1）根據(jù) i 軸的轉向，畫出ii 軸和iii 軸的轉向如圖。錐齒輪 2 所受的軸向力的方向向左 (由小端指向大端 )，則斜齒輪 3 所受的軸向力的方向應向右， 對齒輪4i 軸（主動）iii 軸1ii 軸2;.3題 10-9 圖.3 用左右手定則

22、判斷出其應為右旋，則齒輪4 為左旋。如圖所示。（2）如圖標出了齒輪 1、齒輪 2 和齒輪 3 的受力，齒輪 4 各力與 3 成反力，圖中簡化未標出。fr2fr3f t1f r1f a3fa2a1ft3ft2 f10-11 設計一用于帶式運輸機上的單級齒輪減速器中的斜齒圓柱齒輪傳動。已知：傳遞功率 p1=10kw，轉速 n1 =1450r/min ，n1=340r/min ，允許轉速誤差為 3%，電動機驅(qū)動，單向旋轉，載荷存在中等沖擊。 要求使用壽命 10 年，每年按 300 工作日計，每日工作 8 小時（不要）。解：分析：通用機械一般齒輪傳動，按軟齒面閉式齒輪傳動設計。設計準則：按接觸強度設計

23、，然后驗算其彎曲強度（ 1 ）材料及許用應力查教材表 10-1 、表 10-2 ：小齒輪 45 鋼調(diào)質(zhì)，硬度：197 286hbs；大齒輪 45 鋼正火，硬度：156 217hbs。查教材表 10-1 ：h lim 1550 620mpa （書上有誤）；h lim 2350 400mpa查教材表 10-1：；fe 1 410 480mpa ；fe 2280 340mpa查教材表 10-3：按一般可靠度，取 sh1 ， sf1.25故：h1h lim 1600600mpash1h lim 2380h 2sh1380mpaf1fe 1450360mpasf1.25;.fe1320f 2256mpa

24、sf1.25（ 2 ）按齒面接觸疲勞強度設計，其設計公式：2 kt 1 u1z e z h2zd 1mm3udh其中：小齒輪轉矩：t19.55106 p9.5510 6 106.59104 nmmn11450傳動比： i=n1/n2=1450/340=4.265初定齒輪精度為：8 級；初取15載荷系數(shù)查教材表10-4 得 k1.2 1.6齒寬系數(shù)查教材表10-8 ，按對稱布局，取d0.8 1.4齒數(shù)比 u=4.265 ；zcos0.983查表 10-5 ： ze189.8;標準齒輪 zh=2.5 ；hminh1h 2,1.23h 2min600 380 ,1.23380許用應力：22代入設計公

25、式467mpa則：2 1 .56 .591044 .2651189.82 . 5 0 .99242d1360 . 61 . 14 . 265467取中心距a(1i) d1159.3;圓整為 a=160mm2確定模數(shù)：模數(shù)mn=(0.0070.02)a=1.12 3.2mm;取 mn=2.5mm確定齒數(shù)：由 z1z22a cos和 iz2mnz1得：z1=23.4, 取 z1=23, 則 z2=98, 則 i實 =98/23=4.26演算：實際的轉速： n 2n1z1145023340.31r / minz298340.31340100%0.09%3%, 可行n2340精確螺旋角arccos m

26、n (z1z2 )19.032ad1mn z12.5 2360.82,d2mn z22.5 98259.18coscos19.03coscos19.03;.（ 3 ）驗算其齒根彎曲疲勞強度：小齒輪當量齒數(shù)zv1z12327.22cos319.03cos3大齒輪當量齒數(shù)zv 2z298116cos3cos319.03查教材表 10-6yf 12.57; yf22.167得：ys 11.60;ys 21.817bdd11.1 60.82 66.9取 b1=75, b2=67f12kt1yf1ys 121.5 6.59 1042.571.6079.8mpaf 1bd1mn6760.822.5yf2y

27、s 22.1671.81779.876.4mpaf 21ysf12.571.60f 2yf1滿足彎曲強度。（4）精度驗算 :由表 10-7vd1 n160.826r / min 10.6r / min601000則 8 級精度等級可用（ 5）計算主要幾何尺寸 ：d1mn z12.5 2360.82,mn z22.5 98259.18coscos19.03d2cos19.03cosda1d12ha60.82 22.565.82mmda2d22ha259.182 2.5 264.18mmd1d2(60.82259.18) / 2 160mma2（6）結構設計 ：略第 11

28、 章習題11-2如題 11-2 圖所示，蝸桿主動，t120 n m ， m4mm， z12， d150mm ，蝸輪齒數(shù) z2150 ，傳動的效率0.75 。試確定：（ 1）蝸輪的轉向；（ 2）蝸桿與蝸輪上作用;.力的大小和方向。題 11-2 圖11-4 題 11-4 圖所示為某手動簡單起重設備，按圖示方向轉動蝸桿，提升重物g。試確定：（ 1）蝸桿與蝸輪螺旋線方向；（ 2）蝸桿與蝸輪上作用力的方向；（ 3）若蝸桿自鎖，反轉手柄使重物下降，求蝸輪上作用力方向的變化。解： （1）重物上升，即蝸輪2 為順時針轉動，即2 所受到的圓周力的方向向右，則蝸桿1所受的軸向力的方向應向左， 對蝸桿 1 用左右手

29、定則判斷出其應為右旋， 則蝸輪 2 也為右旋。（ 2）蝸桿與蝸輪上作用力的方向如圖所示。 （3）若蝸桿自鎖，反轉手柄使重物下降，蝸輪上的作用力：徑向力方向不變，圓周力和軸向力方向與原來相反。fr2f t1f t2f a1f r1f a2題 11-4 圖11-5 如題 11-5 圖所示為蝸桿傳動和錐齒輪傳動的組合，已知輸出軸上的錐齒輪4 的轉向，（ 1）欲使軸所受軸向力互相抵消一部分，試確定蝸桿傳動的螺旋線方向和蝸桿的轉向；（ 2）各輪嚙合點處所受作用力的方向。解： （1）根據(jù) iii 軸的轉向，畫出ii 軸的轉向如圖。 錐齒輪 3 所受的軸向力的方向向左(由小端指向大端 )，則蝸輪 2 所受的

30、軸向力的方向應向右，即蝸桿1 所受的圓周力方向向左，;.根據(jù)主反從同， 則蝸桿 1 應為逆時針轉動； 又根據(jù)蝸輪 2 的轉動方向知蝸輪2 的圓周力方向向內(nèi)，則蝸桿1 的軸向力方向向外，對蝸桿1 用左右手定則判斷出其應為右旋，則蝸輪3也為右旋。 i（ 2）如圖標出了蝸桿1 和錐齒輪 3 的受力，其余齒輪受力簡化未標出，自己補上。fa1ft1f r1fa3f t3f r3題 11-5 圖第 12 章 習 題第 13 章 習 題13-1 說明下列型號軸承的類型、尺寸系列、結構特點、公差等級及其適用場合。6005，n209/p6，7207c，30209/p5。解 : 6005 ：深溝球軸承，窄寬度，特

31、輕系列，內(nèi)徑 d25mm ，普通精度等級（ 0 級）。主要承受徑向載荷，也可承受一定的軸向載荷；可用于高速傳動。n209/p6：圓柱滾子軸承，窄寬度，輕系列，內(nèi)徑d 45mm ，6 級精度。只能承受徑向載荷，適用于支承剛度大而軸承孔又能保證嚴格對中的場合，其徑向尺寸輕緊湊。7207c：角接觸球軸承，窄寬度，輕系列，內(nèi)徑 d35mm ，接觸角15，鋼板沖壓保持架，普通精度等級。既可承受徑向載荷，又可承受軸向載荷，適用于高速無沖擊,一般成對使用，對稱布置。30209/p5：圓錐滾子軸承，窄寬度，輕系列，內(nèi)徑d 45mm ，5 級精度。能同時承受徑向載荷和軸向載荷。適用于剛性大和軸承孔能嚴格對中之處，成對使用，對稱布置。13-6 根據(jù)工作條件，決定在某傳動軸