机械设计习题集 答案 候玉英 第二版

1. 在铰链四杆机构中，同时存在曲柄和摇杆的机构是 曲柄摇杆机构 。

2. 在设计凸轮机构中，凸轮基圆半径取得越小 ，所设计的机构越紧凑，但基圆半径越小，越容易使机构自锁。

3. 斜齿圆柱齿轮的标准模数是 法向模数 ，直齿圆锥齿轮的标准模数是大端模数。

4. 普通V带传动的设计准则是，保证带 在不打滑 以及具有一定的 疲劳强度和寿命 。

5. 根据相对运动表面的摩擦性质，轴承可分为滚动摩擦 和 滑动摩擦 。

6. 若带传动的初拉力一定，增大 小带轮的包角 和 初拉力都可提高带传动的极限摩擦力。

7. 轴如按受载性质区分，主要受 弯矩 的轴为心轴，主要受

转矩 的轴为传动轴。

8. 渐开线直齿圆柱齿轮上具有标准模数和标准

压力角的圆，称为分度圆。

9. 在普通圆柱蜗杆传动中，为提高其传动效率，应采用 多线 蜗杆传动。

10. 齿轮传动的主要失效形式有 轮齿折断、 齿面点蚀 、齿面磨损、齿面胶合、齿面塑性变形。

二、填空题

1.在定轴轮系中，惰轮的作用是改变末轮的转向，不该变轮系的传动比，同时可以增加中心距。

2.V带传动设计中，限制小带轮的最小直径主要是为了限制带的弯曲应力。

3.具有良好补偿综合位移能力的联轴器是 。

4. 代号为7310滚动轴承的内径尺寸为 50mm 。

5. 当一对渐开线齿轮制成后，即使两轮的中心距稍有改变，其角速度比仍保持原值不变，原因是 齿轮传动具有可分离性，加速度之比等于从动齿轮与主动齿轮的基圆半径反比。

6.在蜗杆传动中，蜗杆头数越少，则传动效率越___低____，自锁性越___好_____。

7.相同系列和内径尺寸的球轴承与滚子轴承相比较，____滚子___轴承的承载能力高，_____球______轴承的极限转速高。

8.在链传动中。链轮的转速__越低_____，节距__越大____，齿数__越多_____，则传动的动载荷越大。

9.在平带或V带传动中，影响最大有效圆周力Fec的因素是__带的初拉力_____、_摩擦系数_______和__主动带轮的包角_____。

10.V带传动在工作过程中，带内应力有__松紧边的拉应力____、__离心拉应力______、_弯曲应力_____，最大应力σmax=__σ1_+__σb1_+__σc_________，发生在___刚进入主动轮_________处。

机械设计第五章课后习题5-1 分析比较普通螺纹、管螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹的特点，各举一例说明它们的应用 _5-2 将承受轴向变载荷的联接螺栓的光杆部分做得细些有什么好处？ ________________________________________5-3 分析活塞式空气压缩气缸盖联接螺栓在工作时的受力变化情况，它的最大应力，最小应力如何得出？当气缸内的最高压 力提高时，它的最大应力，最小应力将如何变化？ ________________________________________5-4 ?图5-49所示的底板螺栓组联接受外力F∑作用在包含x轴并垂直于底板接合面的平面内。试分析底板螺栓组的受力情况，并判断哪个螺栓受力最大？堡证联接安全工作的必要条件有哪些？ ________________________________________5-5 图5-50是由两块边板和一块承重板焊成的龙门起重机导轨托架。两块边板各用4个螺栓与立柱相联接，托架所承受的最大载荷为KN，载荷有较大的变动。试问：此螺栓联接采用普通螺栓联接还是铰制孔用螺栓联接为宜？为什么？ ________________________________________5-6 已知托架的边板用6个螺栓与相邻的机架相联接。托架受一与边板螺栓组的垂直对称轴线相平行、距离为mm、大小为60KN的载荷作用。现有如图5-51所示的两种螺栓不知型式，设采用铰制孔用螺栓联接，试问哪一种不知型式所用的螺栓直径较小？为什么？ ________________________________________5-7 图5-52所示为一拉杆螺纹联接。已知拉丁所受的载荷F=56KN,载荷稳定，拉丁材料为Q235钢，试设计此联接。 ________________________________________5-8 两块金属板用两个M12的普通螺栓联接。若接合面的摩擦系数f=0.3,螺栓预紧力控制在其屈服极限的70%。螺栓用性能等级为4.8的中碳钢制造，求此联接所能传递的横向载荷。 ________________________________________5-9受轴向载荷的紧螺栓联接，被联接钢板间采用橡胶垫片。已知螺栓预紧力Fo=15000N,当受轴向工作载荷F＝10 000N时，求螺栓所受的总拉力及被联接件之间的残余预紧力。 ________________________________________5-10 图5-24所示为一汽缸盖螺栓组联接。已知汽缸内的工作压力P=0~1MPa，缸盖与缸体均为钢制，直径D1=350mm,D2=250mm.上、下凸缘厚均为25mm.试设计此联接。 ________________________________________5-11 设计简单千斤顶（参见图5-41）的螺杆和螺母的主要尺寸。起重量为40000N，起重高度为200mm,材料自选。 参考答案5-1:螺纹类型 特点 应用普通螺纹 牙形为等力三角形，牙型角60o，内外螺纹旋合后留有径向间隙，外螺纹牙根允许有较大的圆角，以减少应力留集中。同一公称直径按螺距大小，分为粗牙和细牙。细牙螺纹升角小，自锁性较好，搞剪强度高，但因牙细在耐磨，容易滑扣 一般联接多用粗牙螺纹，细牙螺纹常用于细小零件、薄壁管件或受冲击、振动和变载荷的连接中，也可作为微调机构的调整螺纹用管螺纹 牙型为等腰三角形，牙型角55o，内外螺纹旋合后无径向间隙，牙顶有较大的圆角 管联接用细牙普通螺纹 薄壁管件 非螺纹密封的55o圆柱管螺纹 管接关、旋塞、阀门及其他附件 用螺纹密封的55o圆锥管螺纹 管子、管接关、旋塞、阀门及其他螺纹连接的附件 米制锥螺纹 气体或液体管路系统依靠螺纹密封的联接螺纹梯形螺纹 牙型为等腰梯形，牙侧角3o，内外螺纹以锥面巾紧不易松动，工艺较好，牙根强度高，对中性好 最常用的传动螺纹锯齿形螺纹 牙型不为等腰梯形，工作面的牙侧角3o，非工作面的牙侧角30o。外螺纹牙根有较大的圆角，以减少应力集中。内外螺纹旋合后，大径处无间隙，便于对中。兼有矩形螺纹传动效率高和梯形螺纹牙根旨度高的特点 只能用于单向受力的螺纹联接或螺旋传动，如螺旋压力机 ________________________________________5-2答：可以减小螺栓的刚度，从而提高螺栓联接的强度。 ________________________________________5-3 解： 解： 最大应力出现在压缩到最小体积时，最小应力出现在膨胀到最大体积时。当汽缸内的最高压力提高时，它的最大应力增大，最小应力不变。 ________________________________________5-4 ________________________________________5-5采用铰制孔用螺栓联接为宜，因为托架所承受的载荷有较大变动，普通螺栓联接靠接合面产生的摩擦力矩来抵抗转矩。由公式 和 可求得螺栓的最小直径，铰制孔用螺栓时，由公式 及挤压强度和剪切强度公式可以计算出此时的最小直径，两个直径进行比较可得出铰制孔用螺栓的直径小。 ________________________________________5-6 ________________________________________5-7 ________________________________________5-8 ________________________________________5-9 ________________________________________5-10 ________________________________________5-11解： (1) 选作材料。螺栓材料等选用45号钢 。螺母材料选用ZCuA19Mn2,查表确定需用压强[P]=15MPa.(2)确定螺纹牙型。梯形螺纹的工艺性好，牙根强度高，对中性好，本题采用梯形螺纹。（3）按耐磨性计算初选螺纹的中径。因选用梯形螺纹且螺母兼作支承，故取 ，根据教材式（5-45）得 按螺杆抗压强度初选螺纹的内径。根据第四强度理论，其强度条件为 但对中小尺寸的螺杆，可认为 ，所以上式可简化为 式中，A为螺杆螺纹段的危险截面面积， S为螺杆稳定性安全系数，对于传力螺旋，S=3.5-5.0对于传导螺旋，S=2.5-4.0对于精密螺杆或水平螺杆，S>4.本题取值为5.故 （5）综合考虑，确定螺杆直径。比较耐磨性计算和抗压强度计算的结果，可知本题螺杆直径的选定应以抗压强度计算的结果为准，按国家标准GB/T5796-1986选定螺杆尺寸参数：螺纹外径d=44mm,螺纹内径d1=36mm,螺纹中径d2=40.5mm,螺纹线数n=1,螺距P=7mm.(6)校核螺旋的自锁能力。对传力螺旋传动来说，一般应确保自锁性要求，以避免事故。本题螺杆的材料为钢，螺母的材料为青铜，钢对青铜的摩擦系数f=0.09(查《机械设计手册》)。因梯形螺纹牙型角 ,所以 因 ,可以满足自锁要求。注意：若自锁性不足，可增大螺杆直径或减沾上螺距进行调整。（7）计算螺母高度H.因选 所以H= ,取为102mm.螺纹圈数计算：z=H/P=14.5螺纹圈数最好不要超过10圈，因此宜作调整。一般手段是在不影响自锁性要求的前提下，可适当增大螺距P,而本题螺杆直径的选定以抗压强度计算的结果为准，耐磨性已相当富裕，所以可适当减低螺母高度。现取螺母高度H=70mm,则螺纹圈数z=10,满足要求。（8）螺纹牙的强度计算。由于螺杆材料强度一般远大于螺母材料强度，因此只需校核螺母螺纹的牙根强度。根据教材表5-13，对于青铜螺母 ,这里取30MPa,由教材式（5-50）得螺纹牙危险截面的剪切应力为 满足要求螺母螺纹根部一般不会弯曲折断，通常可以不进行弯曲强度校核。（9）螺杆的稳定性计算。当轴向压力大于某一临界值时，螺杆会发生侧向弯曲，丧失稳定性。好图所示，取B=70mm.则螺杆的工作长度l=L+B+H/2=305mm螺杆危险面的惯性半径i=d1/4=9mm螺杆的长度：按一端自由，一段固定考虑，取 螺杆的柔度： ,因此本题螺杆 ,为中柔度压杆。棋失稳时的临界载荷按欧拉公式计算得 所以满足稳定性要求。公式、图片发不了，你写个邮箱吧！

这是个螺栓连接设计题吧？这个计算可以按照机械设计手册中实例进行，也可以按照教科书中的实例进行。以下是计算选用公式、参数的一些参考。

1.没有图片不知道气缸是个气罐还是活塞，气罐的话为静载荷，活塞就是动载荷，螺栓在其中受轴向力作用，这样设计公式选用就有了选用依据。

2.不管气罐还是活塞，联接螺栓起的作用都很重要，选用8.8级及更高级螺栓，这就确定了螺栓的最小屈服强度，进而计算许用应力。

3.根据设计公式计算螺栓最小径，选用与其相近的螺栓；一般联接螺栓都用粗牙螺栓。

这个步骤要注意1.根据气缸压强与联接面受压强作用的面积计算螺栓轴组向力，螺栓数量一般为4，6，8，12，16等4的倍数；2.选用螺栓的小径不能小于计算值。

4.校核，如果校核不通过直接选用同样数量更大直径螺栓或增大螺栓数量，注意为减少连接面加工量，螺栓的数量应尽量小。

5.根据凸缘总厚确定螺栓长度，螺栓长度＝（凸缘总厚度+对应螺母厚度+弹垫厚度）圆整至标准值。

6.根据扳手空间确定螺栓安装孔所在圆的直径。

机械设计课程思考题和习题(适用教材：李建功主编《机械设计》(第四版))

http://wenku.baidu.com/link?url=mmdQWJhfm4DIUsBq98Ya3a0I4WM1TjrqmTXtems-0DIknHTxBM-cFcOddDyQnHryswWcozEHcjX5ZojAq-uzXsYMn0OIS5pBjjhiiEe_25S

2009—2010学年下学期《机械基础》期末试题

班级： 姓名

一、选择题（共16小题，每小题2分，共32分）

1、铰链四杆机构中与机架相连，并能实现360°旋转的构件是—————。【 】

A、曲柄 B、连杆 C、摇杆 D、机架

2、渐开线齿轮的齿廓曲线形状取决于【 】

A、分度圆 B、齿顶圆 C、齿根圆 D、基圆

3、铰链四连杆机构的死点位置发生在 【 】

A、从动件与连杆共线位置B、从动件与机架共线位置

C、主动件与连杆共线位置D、主动件与机架共线位置

4、铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和，则为了获得

曲柄摇杆机构，其机架应取 【 】

A、最短杆 B、最短杆的相邻杆C、最短杆的相对杆 D、任何一杆

5、在液压传动中，油泵属于 【 】

A、动力元件 B、执行元件 C、控制元件 D、辅助元件

6、在一皮带传动中，若主动带轮的直径为10cm,从动带轮的直径为30cm

则其传动比为: 【 】

A、0.33B、3 C、4 D、5

7、槽轮机构的作用是 【 】

A、将主动件的连续均匀运动转变为从动件的间歇转动 B、用于主、从动件间的变速传动

C、用于两轴间的变矩传动 D、用于两轴间的匀速传动

8、若组成运动副的两构件间的相对运动是移动，则称这种运动副为【 】

A、转动副 B、移动副 C、球面副 D、螺旋副

9、带传动是依靠＿＿来传递运动和功率的。【 】

A、带与带轮接触面之间的正压力 B、带与带轮接触面之间的摩擦力

C、带的紧边拉力 D、齿轮之间的啮合

10、在一般机械传动中，若需要带传动时，应优先选用 【 】

A、圆形带传动 B、同步带传动 C、V型带传动D、平型带传动

11、机械的制造单元是 【 】

A、零件B、构件C、机构D、组件

12、在一齿轮系中，若各齿轮和传动件的几何轴线都是固定的，则此轮系为 【 】

A、定轴轮系 B、动轴轮系 C、周转轮系 D、行星轮系

13、一轮系有3对齿轮参加传动，经传动后，则输入轴与输出轴的旋转方向 【 】

A、相同B、相反C、不变D、不定

14、下列哪一种齿轮传动能改变两轴间的传动方向 【 】

A、直齿圆柱齿轮 B、斜齿圆柱齿轮 C、内啮合齿轮D、圆锥齿轮

15、轴承代号3312B中，其轴承内径为 : 【 】

A．33mm B、60mm C、312mmD、12mm

16、凸轮机构中最常用的从动杆是【 】

A 尖顶从动杆 B 滚子式从动杆 C 平底从动杆 D 槽轮杆

二、填空题：（每空1.5分 共28分）

17、按照机构中曲柄的数量，可将铰链四杆机构分成＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿ 和＿＿＿＿＿＿＿三种基本形式。

18、根据轴承工作的摩擦性质，轴承可分为＿＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿两大类

19、液压传动系统主要由 、 、 、和

四部分组成

20、在液压传动中，液压控制阀主要分为＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿三大类。

21. 构成松键连接的两种键是_____________和_____________。

22．凸轮机构由 、 和 三部分组成。

23、液压泵是将 能转换为 的能量转换装置。

三、简答题：（每题8分，共16分）

24、简述四杆机构中曲柄存在的两个条件，并简述铰链四杆机构三种基本类型的判别方法。

25、标注普通型螺纹M12 1.5LH—6H7H/7g8g各项所代表的含义。

四、计算题：（每题12分，共24分）

26、在图1中，轴Ⅰ为主动轴，轴Ⅳ为输出轴，设z1＝20，z2＝40 ，z3＝24，z4＝48，z5＝18，z6＝54，求此轮系的传动比 为多少？当n1=2000r/min，求n6是多少？

27、 如图2，在液压千斤顶中， 小活塞面积A1=1.13，大活塞面积A2=9.62 ，F1=5.78 N，

求：1. 液压缸可以顶起的重量 2. 油管中压强大小