第1章习题试述机械、机构、构件和零件的概念。它们有什么联系？又有

1．试述机械、机构、构件和零件的概念。

它们有什么联系？又有什么区别？
1.何谓零件的失效？机械零件的主要失效形式有哪些？
2.零件失效的原因有哪些？
3.何谓机械零件的工作能力？机械零件的设计准则有哪些？
4.何谓标准化？制定标准化有何意义？
5.变应力的基本参数是什么？循环特性的定义如何？对应的应力变化曲线如何？
6.零件工艺性良好的标志是什么？
7.何谓标准化？制定标准化有何意义？
1.何谓运动副？运动副有哪些类型？各有几个自由度？用什么符号表示？
2.机构是如何组成的？它必须具备什么条件？当原动件多于或少于机构的自由度时，机构将发生什么情况？
3 .为什么要绘制机构运动简图？它有何用处？它能表示机构哪些方面的特征？
4 .在计算平面机构的自由度时，应注意哪些事项？ 5.绘出下图所示机构的机构运动简图。

6.指出下列机构运动简图中的复合铰链、局部自由度和虚约束，计算各机构的自由度。

7. 求出图示导杆机构的全部瞬心和构件1、3的角速比31/ωω。

（a ）偏心泵机构 (b) 唧筒机构
(c) 唧筒机构
(a) 平炉渣口堵塞机构
(b) 加药泵加药机构
(d) 锯木机构
(e) 冲压机构
(c) 缝纫机送布机构
(f) 差动轮系
1 试根据图中注明的尺寸判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、双曲柄摇杆机构，还是双摇杆机构。

2
图示四杆机构中，各杆长度为a=240mm ，b=600mm ，c=400mm ，d=500mm ，试问： （1） 当取杆d 为机架时，是否有曲柄存在？
d 的取值范围为
4 图示四杆机构中，各杆长度为a=28mm ，b=52mm ，c=50mm ，d=72mm ，求该机构的极位夹角
θ和行程速比系数K ，杆CD 的最大摆角φ和最小传动角γ
min 。

5 设计一曲柄滑块机构。

已知滑块的行程mm H
50=，偏距mm e 20=，行程速度变化系
数5.1=K ，求曲柄和连杆的长度。

K=1.5mm ，机架的长度
AB l 和连杆BC l 的长度。

题1图
图
1图示为一偏置直动从动件盘形凸轮机构。

已知AB段为凸轮的推程廓线，试在图上标注推 。

程运动角
t
2图示为一偏置直动从动件盘形凸轮机构。

已知凸轮是一个以C为中心的圆盘，试求轮廓上D点与尖顶接触时的压力角，并作图加以表示。

题1图题2图
3 试在如图所示的三个凸轮机构中，画出凸轮的基圆以及按规定转向ω1转过45°时的机构的压力角。

ω　
ω　
ω　
(a) (b) (c)
1 已知一对外啮合正常齿制标准直齿圆柱齿轮mm m 3=，191=z ，412=z ，试计算这对齿轮的分度圆直径、齿顶高、齿根高、顶隙、中心距、齿顶圆直径、齿根圆直径、基圆直径、齿距、齿厚和齿槽宽。

2 已知一对外啮合标准直齿圆柱齿轮的标准中心距mm a 160=，齿数201=z ，602=z ，求模数和分度圆直径。

3 已知一正常齿制标准直齿圆柱齿轮的齿数25=z ，齿顶圆直径mm d a 135=，求该齿轮的模数。

4 已知一正常齿制标准直齿圆柱齿轮020＝α，mm m 5=，40=z ，试分别求出分度圆、基圆、齿顶圆上渐开线齿廓的曲率半径和压力角。

5 试比较正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮的基圆和齿根圆，在什么条件下基圆大于齿根圆？什么条件下基圆小于齿根圆？
6 试与标准齿轮相比较，说明正变位直齿圆柱齿轮的下列参数：m 、α、α'、d 、d '、s 、
f s 、f h 、f d 、b d ，哪些不变，哪些起了变化，变大还是变小。

7 已知一对正常齿渐开线标准斜齿圆柱齿轮mm a 250=，231=z ，982=z ，mm m n 4=，试计算其螺旋角、端面模数、端面压力角、当量齿数分度圆直径、齿顶圆直径和齿根圆直径。

8 试述一对直齿圆柱齿轮、一对斜齿圆柱齿轮、一对直齿圆锥齿轮的正常啮合条件。

9 已知闭式直齿圆柱齿轮传动的传动比6.4=i ，min /7301r n =，kW P 30=，长期双向转动，载荷有中等冲击，要求结构紧凑。

271=z ，大、小齿轮都用40Cr 表面淬火，试计算此单级传动的强度。

10 斜齿圆柱齿轮的齿数z 与当量齿数z v 有什么关系？在下列几种情况下应分别采用哪一种齿数：
（1） 计算斜齿圆柱齿轮传动的角速比； （2） 用成型法切制斜齿轮时选盘形铣刀； （3） 计算斜齿轮的分度圆直径； （4） 弯曲强度计算时查取齿形系数。

11 设斜齿圆柱齿轮传动的转动方向及螺旋线方向如图所示，试分别画出1为主动轮和2为主动轮时轴向力1a F 和2a F 、圆周力1t F 和2t F 、径向力1r F 和2r F 的作用线及方向。

12 设两级斜齿圆柱齿轮减速器的已知条件如图所示，试问：1）低速级斜齿轮的螺旋线方向应如何选择才能使中间轴上两齿轮的轴向力方向相反；2）低速级螺旋角β应取多大数值才能使中间轴上两个轴向力互相抵消。

13 如图所示，蜗杆主动，m N T ⋅=201，mm m 4=，21=z ，mm d 501=，蜗轮齿数502=z ，传动的啮合效率75.0=η。

试确定：（1）蜗轮的转向；（2）蜗杆与蜗轮上作用力的大小和方向。

14 如图所示为蜗杆传动和圆锥齿轮传动的组合。

已知输出轴上的锥齿轮z 4转向n 。

（1）欲
使中间轴上的轴向力能部分抵消，试确定蜗杆传动的螺旋线方向和蜗杆的转向；（2）在图中标出各轮轴向力的方向。

题11图
题12图
题13图
题14图
第 7 章 习 题
1 在图示的轮系中，已知151=z ，252=z ，152='z ，303=z ，153='z ，304=z ，24='z （右旋），605=z ，205='z （mm m 4=），若min /5001r n =，求齿条6线速度v 的大小和方向。

2 在图示的钟表传动示意图中，E 为擒纵轮，N 为发条盘，S 、M 及H 分别为秒针、分针和时钟。

设721=z ，122=z ，643=z ，84=z ，605=z ，86=z ，607=z ，68=z ，89=z ，
2410=z ，611=z ，2412=z ，求秒针与分针的传动比SM i 及分针与时针的传动比MH i 。

3 在图示的手动葫芦中，S 为手动链轮，H 为起重链轮。

已知121=z ，282=z ，142='z ，
543=z ，求传动比SH i 。

4 在图示圆锥齿轮组成的行星轮系中，已知各轮的齿数为201=z ，302=z ，502='z ，
803=z ，min /501r n =，求H n 的大小和方向。

5 在图示差动轮系中，已知各轮的齿数301=z ，252=z ，202='z ，753=z ，轮齿1的转速为min /200r （箭头向上），齿轮3的转速为min /50r （箭头向下），求行星架转速H n
题 1图
题 2图
题 3图
题4图
的大小和方向。

6 求图示轮系的传动比14i ，已知2521=='z z ，2032==z z ，100=H z ，204=z 。

题 5图 题 6图
第 8 章习题
1. 槽轮机构的运动系数的物理意义是什么？为什么运动系数必须大于零而小于1？
2. 不完全齿轮机构安装瞬心线附加杆的目的是什么？
3. 牛头刨床工作台的横向进给螺杆的导程l=3mm，与螺杆固联的棘轮齿数z=40。

试求：
是多少？
1）该棘轮的最小转动角度
min
2）该牛头刨床的最小进给量S min是多少？
4. 有外槽轮机构，已知槽轮的槽数z=6，槽轮的停歇时间为每转1s，槽轮的运动时间为2s/r。

试求：该槽轮的运动系数τ；该槽轮所需的圆销数K。

1一平带传动，传递功率为10kW ，带速v=10m/s ，带在轮上的包角为170度，带与铸铁带轮间的摩擦系数f ＝0.3，，试求传递的圆周力、带的紧边和松边拉力。

2 一带式运输机采用三根B 型普通V 带传动，已知主动带轮的转速n 1=1450r/min ，从动带轮的转速n 2=600r/min ，主动带轮直径d 1=180mm ，中心距a 0=900mm ，求带能传递的最大功率。

3 试设计一鼓风机使用的普通V 带传动，已知：异步电动机的额定功率P=5.5kW ，转速n 1=1440r/min ，从动带轮的转速n 2=720r/min ，一班制工作。

4 试设计一带式输送机中的普通V 带传动，已知：异步电动机的额定功率P=7.5kW ，转速n 1=1450r/min ，从动带轮的转速n 2=565r/min ，三班制工作。

5 一链传动，链轮齿数211=z 、532=z 、链条型号为10A 、链长100=p L 节。

采用三圆弧一直线齿形，试求两链轮的分度圆、齿顶圆和齿根圆直径以及传动的中心距。

6 题5中，小链轮为主动轮，min /6001r n =，载荷平稳，试求：（1）此链传动能传递的最大功率；（2）工作中可能出现的失效形式；（3）应采用何种润滑方式。

7 设计一往复式压气机上的滚子链传动。

已知电动机转速min /9601r n =，kW P 3=，压气机转速min /3302r n =，试确定大、小链轮齿数，链条节距，中心距和链节数。

8 一滚子链传动，已知主动链轮齿数171=z 、采用10A 滚子链、中心距mm a 500=、水平布置、传递功率kW P 5.1=、主动轮转速min /1301r n =。

设工作情况系数2.1=A K ，静力强度安全系数S ＝7，试验算此链传动。

1 试证明具有自索性的螺旋传动，其效率恒小于50％。

2 试计算M20、M20⨯1.5螺纹的升角，并指出哪种螺纹的自索性较好。

3 用12"扳手拧紧M8螺栓。

已知螺栓材料为35钢，螺纹间摩擦系数f=0.1,螺母与支承面间摩擦系数12.0=c f ，手掌中心至螺栓轴线的距离mm l 240=。

试问当手臂施力125N 时，该螺栓所产生的拉应力为若干？螺栓会不会损坏？（由设计手册可查得M8螺母
mm d w 5.11=，mm d 90=）。

4 一升降机构承受载荷a F 为100kN ，采用梯形螺纹，mm d 70=，mm d 652=，mm p 10=，
线数n =4。

支承面采用推力球轴承，升降台的上下移动处采用导向滚轮，他们的摩擦阻力近似为零。

试计算：
（1） 工作台稳定上升时的效率，已知螺旋副当量摩擦系数为0.10。

（2） 稳定上升是时加于螺杆上的力矩。

（3） 欲使工作台在载荷a F 作用下等速下降，是否需要制动装置？加于螺杆上的制动力矩
应为多少？
（4） 欲使工作台在载荷a F 作用下等速下降，是否需要制动装置？加于螺杆上的制动力矩
应为多少？
5 图示凸缘连轴器，允许传递的最大转矩T 为m N ⋅1500（静载荷），材料为HT250。

连轴器用4个M16铰制孔用螺栓连成一体，螺栓材料为35钢，试卷取合宜的螺栓长度，并校核其剪切和挤压强度。

6 一钢制液压油缸，油压MPa P 3=油缸内径D ＝160mm 。

为保证气密性要求，螺柱间距l 不得大于4.5d (d 为螺柱大径)，试计算此油缸的螺柱连接和螺柱分布圆直径0D 。

题4图
题5图
题6图
1 说明下列型号轴承的类型、尺寸系列、结构特点、公差等级及其适用场合。

6005，N209/P6，7207CJ ，30209/P5。

2 一深沟球轴承6304承受的径向力kN F r 4=，载荷平稳，转速min /960r n =，室温下工作，试求该轴承的基本额定寿命，并说明能达到或超过此寿命的概率。

若载荷改为kN F r 2=，轴承的基本额定寿命是多少？
3 根据工作条件，其机械传动装置中轴的两端各采用一个深沟球轴承支承，轴颈mm d 35=，转速min /2000r n =，每个轴承承受径向载荷N F r 2000=，常温下工作，载荷平稳，预期寿命h L h 8000=，试选择轴承。

4 一矿山机械的转轴，两端用6313深沟球轴承支承，每个轴承承受的径向载荷N F r 5400=，轴的轴向载荷N F a 2650=，轴的转速min /1250r n =，运转中有轻微冲击，预期寿命，问是否适用。

5 某机械的转轴两端各用一个向心轴承支承。

已知轴颈mm d 40=，转速min /1000r n =，每个轴承的径向载荷N F r 5880=，载荷平稳，工作温度125℃，预期寿命h L h 5000=，试分别按球轴承和滚子轴承选择型号，并比较之。

6 根据工作条件，决定在某传动轴上安装一对角接触球轴承，如图所示。

已知两个轴承的载荷分别为N F r 14701=，N F r 26502=，外加轴向力N F A 1000=，轴颈mm d 40=，转速min /5000r n =，常温下运转，有中等冲击，预期寿命h L h 2000=，试选择轴承型号。

7 根据工作要求，选用内径mm d 50=的圆柱滚子轴承。

轴承的径向载荷N F r 39200
=，轴的转速min /85r n =，运转条件正常，预期寿命h L h 1250
=，试选择轴承型号。

8 一齿轮轴由一对30206轴承支承（见图16-14），支点间的跨距为200mm ，齿轮位于两支点的中央。

已知齿轮模数mm m n 5.2=，齿数171=z ，螺旋角
05.16=β，传递功率kW P 6.2=，齿轮轴的转速min /384r n =。

试求轴承的基本额定寿命。

题6图
1 滑动轴承的摩擦状态有几种？各有什么特点？
2 校核铸件清理滚筒上的一对滑动轴承。

已知装载量加自重为18000N ，转速为40r /min ，两端轴颈的直径为120mm ，轴瓦宽径比为1.2，材料为锡青铜ZcuSn5Pb5Zn5，润滑脂润滑。

3 有一非液体摩擦向心滑动轴承，已知轴颈直径为100mm ，轴瓦宽度为100mm ，轴的转速为1200r /min ，轴承材料为ZcuSn10P1，试问它允许承受多大的径向载荷？
4 试设计某轻纺机械一转轴上的非液体摩擦向心滑动轴承。

已知轴颈直径为55mm ，轴瓦的宽度为44mm ，轴颈的径向载荷为24200N ，轴的转速为300r /min 。

5 一向心滑动轴承，轴颈角速度为ω，直径为d ，相对间隙为ψ（d
∆＝ψ，∆为直径间隙）。

假定工作时轴颈与轴承同心，间隙内充满油，油的粘度为η，轴瓦宽度为B 。

试证明油作用在轴颈上的阻力矩为
ψ
ηωπ⋅=22B d T f
1 图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ轴是心轴、转轴、还是传动轴？
2 已知一传动轴传递的功率为37kW ，转速min /900r n =，如果轴上的扭切应力不许超过40MPpa ，试求该轴的直径。

3 已知一传动轴直径mm d 32=，转速min /1725r n =，如果轴上的扭切应力不许超过50MPa ，问该轴能传递多少功率。

4 图示的转轴，直径mm d 60=，传递的转矩m N T ⋅=2300，N F 9000=，mm a 300=。

若轴的许用弯曲应力MPa b 80][1=-σ，求x 。

5 已知一单级直齿圆柱齿轮减速器，用电动机直接拖动，电动机功率kW P 22=，转速min /14701r n =，齿轮的模数mm m 4=，齿数181=z ，822=z ，若支承间跨距mm l 180=（齿轮位于跨距中央），轴的材料用45号钢调质，试计算输出轴危险截面处的直径d 。

6 图示二级圆柱齿轮减速器。

已知高速级传动比5.212=i ，低速级传动比434=i 。

若不计轮齿啮合及轴承摩擦的功率损失，试计算三根轴传递转矩之比，并按扭转强度估算三根轴的轴径之比。

7 图示二级斜齿圆柱齿轮减速器。

已知中间轴Ⅱ传递的功率kW P 40=，转速
m i n /2002r n =，轮齿2的分度圆直径mm d 6882=，螺旋角'501202=β，齿轮3的分
度圆直径mm d 1703=，螺旋角'291003=β，轴的材料用45钢调质，试按弯扭合成强度
计算方法求轴Ⅱ的直径。

8 图示为一对角接触球轴承支承的轴系，齿轮油润滑，轴承脂润滑，轴端装联轴器。

试指出图中的结构错误（在错误处写出序号，并在图下空白处按号简要说明错误之内容，不必在图上改正）。

题1图
题4图
题6和题7图
题8图
1 已知电动机型号为Y180M-4，额定功率P=18.5kW，转速n=1 470r/min，电机轴直径d e=48mm，电机轴头长度E c=110mm；减速器输入轴直径d=45mm，输入轴长度E=80mm。

载荷变化并有中等冲击，空载起动。

试选择电机和减速器之间的联轴器及其型号。

2 试选择一皮带运输机中减速器的输入轴和输出轴处的联轴器。

与减速器输入轴相联的电动机型号为Y160L-6；减速器的输入轴直径d1=42mm，轴头长度E1=80mm；输出轴的直径d2=70mm，轴头长E2=105mm；与输出轴相联的工作机轴径d3=70mm，轴头长E3=105mm；减速器的实际输出功率P2=9kW，减速器的传动比i=13.5，减速器效率η=0.9，带载起动，载荷平稳。

3 某卷扬机的驱动电机型号为YBZS-4，额定功率P=5.5kW，转速n=1440r/min，电动机出轴直径d c=20mm，轴长E c=50mm；减速器输入轴直径d=20mm，轴头长E=36mm。

工作类型JC=25%，载荷有中等冲击。

在电动机前后分别装联轴器和制动器，试选择此联轴器和制动器。

第 15 章 习 题
1 一Ⅱ类圆柱形压缩螺旋弹簧，材料为碳素弹簧钢丝，它的中径mm D 5.262=，簧丝直径mm d 5.3=，总圈数为10圈，支承圈数为2圈，试求该弹簧所能承受的最大工作载荷2F 和相应的变形量2λ。

2 要求一弹簧工作时能承受最大工作载荷N F 5002=，最小工作载荷N F 2001=，工作行程mm h 10=，属Ⅱ类弹簧，一般工作环境，两端为固定支座，要求弹簧外径mm D 28<。

试设计此圆柱形压缩螺旋弹簧。

3 设计一受静载荷并有初拉力的圆柱形拉伸弹簧。

已知：当工作载荷F 1=180N 、F 2=340N 时，其变形为λ1=7mm 、λ2=16.5mm ，要求弹簧中径 D 2=12mm ，外径 D≤16mm ，工作条件一般。

第 16 章 习 题
1．机械的运转为什么会有速度波动？为什么要调节机器的速度波动？请列举几种因速度波动而产生不良影响的实例。

2．何谓周期性速度波动和非周期性速度波动？请各举出两个实例。

这两种速度波动各用什么方法加以调节？
3．试观察牛头创床的飞轮、冲床的飞轮、手抉拖拉机的飞轮、缝纫机的飞轮、录音机的飞轮各在何处？它们在机器中各起着什么的作用？
4 已知某机械一个稳定运动循环内的等效阻力矩r M 如图所示，等效驱动力矩M d 为常数，等效构件的最大及最小角速度分别为：max ω=200rad/s 及min ω=180rad/s 。

试求：
（1）等效驱动力矩M d 的大小；
（2）运转的速度不均匀系数δ；
（3）当要求δ在0.05范围内，并不计其余构件的转动惯量时，应装在等效构件上的飞轮的转动惯量J F 。

5 图示盘状转子上有两个不平衡质量：1m =1.5kg ，2m ＝0.8kg ，1r =140mm ，
2r =180mm ，相位如图。

现用去重法来平衡，试求所需挖去的质量的大小和相位（设挖去质量处的半径r ＝140mm ）。

题 4图
题 5图。