机械设计基础

图1.11题1-1解图图1.12题1-2解图
图1.13题1-3解图图1.14题1-4解图
1-1至1-4解机构运动简图如下图所示题2-3见图2.16
解：作图步骤如下（见图2.19 ）
曲柄长度
冷冷卩却=4
l t=l(JC l^JC t)=-(P^34)=5tKui
连杆长度：
题2-7 图2.19
H 17-1
fl-lW-------- 18V——nl63ff
(1 )求日，KJ 12*1 ；并确定比例尺"。

(2 )作战曲伍，顶角皿心，牟》如。

(3 )作碗競£的外接圆，则圆周上任一点都可能成为曲柄中心。

(4)作一水平线，于GG相距e=ls™，交圆周于/点。

(5)由图量得
丄，- I 血。

解得：
3-1解
图3.10题3-1解图
如图3.10所示，以0为圆心作圆并与导路相切，此即为偏距圆。

过B点作偏距圆的下切线
此线为
凸轮与从动件在B点接触时，导路的方向线。

推程运动角如图所示。

如图3.12所示，以0为圆心作圆并与导路相切，此即为偏距圆。

过D点作偏距圆的下切线，此线为凸轮与从动件在D点接触时，导路的方向线。

凸轮与从动件在D点接触时的压力角二如
图所示。

4-1解分度圆直径
必二隔二3x41 =123™
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
礼=忙机=3伽
切■优+ />・Q + D对蔚・3.乃血
c = CM = 023 x3 = 0.75 m
Q = -ffl(z L +%) = ；%?刈19 + 41) = 90m
2 2
g =必卡巩=57 +2x3 = 63m
d nt= +2^ = 123 +2x3 = 13™
^=^-2^ = 57-2x3.75 = 49^™
^=4-2^=123-2x3JJ=llJ JMm
无L= J L cosix = 57 C'js2C0 =力Jtimm
如■ d
2 cosa
=123CU920° =11J,58mm
齿距
齿厚、齿槽宽4-11解因
夙= Pi= JM =3.14x3 = 9.42™
» ■乌■蜒■% = ^/2 = 9.42/2 = 4.71™
[
2CO5
^J
螺旋角
端面模数
端面压力角
当量齿数
曲14.炉
沪^上釘吐訥肿如曲2,a 2 x250
叫== 4/cocl4 53 = 4 lSnm
COS/J 他14 卅
曲14酸
=140 =
20J6P
齿顶圆直径
说明采用标准直齿圆柱齿轮传动时
，实际中心距大于标准中心距 ，齿轮传动有齿侧间
分度圆直径 翁鵲5”
4-15答：一对直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是 :两齿轮的模数和压力角必须分别相等
，
CGj = a 3 = a
节圆与分度圆重合
必=d 严盹=?5J04 +2 x4 = 103.04mm
必厂 g 十％ = 4)4.95 +2x4=412 ?Jmm
正屮同击 r
g =^L -2^1, = 95 i]4-2xlJ5 x4 = 35 04™
齿根圆直径
如弋-2 蚣=®4 95-2 xl.25 x4 = 39495m
4-12解(1)若采用标准直齿圆柱齿轮
，则标准中心距应
a==恥(町 4-z 7) = -x2 x(21+32) = 53 用网 <33™
隙，传动不 连续、传动精度低，产生振动和噪声。

(2)采用标准斜齿圆柱齿轮传动时
，
螺旋角
丄竺询4亦
ca^fi cosL5J° d 2' = rf 3 = 66.42mm
分度圆直径
cos^ cosl4.53^
=
4X 23
= 95.04M
cos^J
裁"
= W.SJm
即
一对斜齿圆柱齿轮正确啮合的条件是
两齿轮
——=/iron 200
相等、方向
相反（外啮合），即 5 = 5 =吧1。

一对直齿圆锥齿轮正确啮合的条件是
：两齿轮的大端模数和压力角分别相等
，即
叫=伽=相、工I = % = 工。

5-1解：蜗轮2和蜗轮3的转向如图粗箭头所示，即和 乌
图5.5 图5.6
5-2解：这是一个定轴轮系，依题意有：
. 砂忆刊_乃x3a x30 x60 _ n 弓= =
----------- =zuu
丽鬲殆 Uxl3xl5x2
齿条6的线速度和齿轮 5分度圆上的线速度相等；而齿轮5的转速和齿轮5的转速相等，
因
此有：
2.5x314x^x20 … ?
=10 DM3J71 A5 血2
6-2解拔盘转每转时间r =叩「E -二-匸
槽轮的运动时间
所以
6-4解要保证- 、则槽轮机构的运动特性系数应为
6-3解槽轮机构的运动特性系数
◎2
槽数-和拔盘的圆销数 -之间的关系应为：-一」
由此得当取槽数2=4,-8时，满足运动时间等于停歇时间的组合只有一种：M = 4 , J-=-
10-1证明当升角■'与当量摩擦角符合"亠时，螺纹副具有自锁性。

M20，粗牙，螺距P~，中径必= 1X376網用
当■二时，螺纹副的效率7
一如-彎-蚀址甲羽%
申加小购襪哋虫眦'2
所以具有自锁性的螺纹副用于螺旋传动时，其效率必小于50%。

10-2解由教材表10-1、表10-2查得
螺纹升角
」二° ■:- -■，细牙，螺距-'-I -'in^
必■力一1 +0 026 -20- 1+0.02S ■ lP.026?nm 中径•
,
zx
F 15
>■/ =册恋一=曲恋 ------------ =1 44°
< ^.14x19.028
螺纹升角亠
对于相同公称直径的粗牙螺纹和细牙螺纹中，细牙螺纹的升角较小，更易实
现自锁
11-6解斜齿圆柱齿轮的齿数止与其当量齿数之间的关系
(1)计算传动的角速比用齿数瓦
(2)用成型法切制斜齿轮时用当量齿数*选盘形铳刀刀号
(3)计算斜齿轮分度圆直径用齿数。

11-7解见题11-7解图。

从题图中可看出,齿轮1为左旋,齿轮2为右旋。

当齿轮1为主动时按左
手定
则判断其轴向力“；当齿轮2为主动时按右手定则判断其轴向力-
轮1为主动轮2为主动时
图11.2题11-7解图
11-8解见题11-8解图。

齿轮2为右旋，当其为主动时，按右手定则判断其轴向力方向二-；径向力
»：总是指向其转动中心；圆向力’的方向与其运动方向相反
图11.3题11-8解图
11-9解(1)要使中间轴上两齿轮的轴向力方向相反，则低速级斜齿轮3的螺旋经方向应与齿轮2的
旋向同为左旋，斜齿轮4的旋向应与齿轮3的旋向相反，为右旋
(2)由题图可知厂「心、：：一「= 5mm ^=17
、、
分度圆直径
d = ^-
分度圆直径
轴向力
2T 21
恥半f 如巴唧
d
mz
要使轴向力互相抵消，贝u ：二:
_£L s in^ = 2^-S in^
jii 2
J Y |7
11-15解(1)圆锥齿轮2的相关参数
轴向力 (2)斜齿轮3相关参数
ffl 7, 6 x21
126
* = =
COS/i COS/I
CCigp
2T 2T
轴向力
分度圆直径 =m B 22 = 5 x 60 = 300 皿“
分度圆锥角 & = M 护="廐— = 57.38
N 25
平均直径
心胡■加诚TOO ■弘询豁二创曲
22血冊■
狰
126 xfg2D°xsin67.3800.166
(4)由题图可知，圆锥齿轮2的轴向力指向大端,方向向下；斜齿轮3的轴向力方向指向上,转
动方向与锥齿轮2同向，箭头指向右。

齿轮3又是主动齿轮，根据左右手定则判断，其符合右手定则，
故
斜齿轮3为右旋
图11.6题11-16解图
11-16解见题11-16解图。

径向力总是指向其转动中心；对于锥齿轮2圆周力与其转动方向相同，对于斜齿轮3与其圆周力方向相反。

12-2
cos- =--------------
2 加400-150 7x1000
解：（1）从图示看，这是一个左旋蜗杆，因此用右手握杆，四指'-,大拇指匸；,可以得到从主视图上看，蜗轮顺时针旋转。

（见图12.3）
（2）由题意，根据已知条件，可以得到蜗轮上的转矩为
r a= 葩鸣=20 xO J5 >:50 [2= 375 m
蜗杆的圆周力与蜗轮的轴向力大小相等，方向相反，即:
E ■凡■毋筑■叔20f(JO冥)-800^
蜗杆的轴向力与蜗轮的圆周力大小相等，方向相反，即:
= 21；/^ = 2x375 50x IIP) =37J0N
蜗杆的径向力与蜗轮的径向力大小相等，方向相反，即:
用■用厂此加 =3730 x域3- 1364.39
各力的方向如图12-3所示
13-1 解（1）
(x= J 65.63° = 2.89jad
(2)
匸二亦+帥+ dj+（S'
2 4a
TT
2x1000+-(150+ 400)^
(40Z50)'
4x1000
2%m 半
2®迫竽皿讪
(4 )滑动率
£=0.015时，幻町〔」-£)
如凹」咖磁g ㈣亠鈿诡
4QQ
13-2 解(
如竺竺卯论
d 3 4Q0
IOODP _ sop^ieP
60x1 m
tfOxJxJO 6 nxI450xJjO = 4血価
巧=耳单一=^5Jt>x ~"：^ =75239^ 护—j 2葢-1
巩1 二刁(巧 + 眄) WQ32阳+3Z1J) = £4、2§N
2 2
13-3 解(1 )
(2 )由教材表
13-2 得 & =1400mm
2 心50+ -(125+ 250)+(恥⑷
=1^7 必晰
2
4x450
土j+竺出竺=g
——= 2.02kW
如-日)]25(1-0.01)
r -__________ = ________ __ __________________________ _ 9
取z=3
13-4 解
由教材表 13-6
由教材表 13-4 © 25C-125
C05—= ------------- = ----------------
2a
得：△ I =0.17kW,
由教材表13-3 得：「」=1.92 kW,由教材表
13-2 得:
疋=o. g $
…
，由教材表13-5得:
=095
14-1解I为传动轴，II、IV为转轴，III为心轴。

14-9改错
16-6解（1 ）按题意,外加轴向力"< 已接近工L ,暂选二L的角接触轴承类型70000AC。

（2）计算轴承的轴向载荷（解图见16.4b）
由教材表16-13查得，轴承的内部派生轴向力
£8x1470 -1000AT，
方向向左
方向向右
^'=0.68^-0.68x2650 =1802N
因■ * 一；I：:.! -J.I.UJ--
轴承1被压紧；「斤「丁‘厂一V
轴承2被放松耳匚,二二「
查教材表16-12，
（3）计算当量动载荷
岛I矶，查表16-12得兀江型，兀凯旳
= 0.68=s
查表16-12得
»Z^+31^-OJI xl470 +0.87x2802 -30401/
£ ■凤已+ 爲耳a -1x2650 ^0x1802 =26^0N
承时，
L.5x3040f80x5000 1= 38.4iW
(3)计算所需的基本额定动载荷
查教材表16-9 ,常温下工作・;查教材表16-10 ,有中等冲击,取「『一--';球轴
一」；并取轴承1的当量动载荷为计算依据
查手册，根据〔J和轴颈，选用角接触球轴承7308AC合适(基本额定动载荷。