机械设计原理答案 第9章
机械设计第九章课后习题答案
9-1答退火：将钢加热到一定温度，并保温到一定时间后，随炉缓慢冷却的热处理方法。
主要用来消除内应力、降低硬度，便于切削。
正火：将钢加热到一定温度，保温一定时间后，空冷或风冷的热处理方法。
可消除内应力，降低硬度，便于切削加工；对一般零件，也可作为最终热处理，提高材料的机械性能。
淬火：将钢加热到一定温度，保温一定时间后，浸入到淬火介质中快速冷却的热处理方法。
可提高材料的硬度和耐磨性，但存在很大的内应力，脆性也相应增加。
淬火后一般需回火。
淬火还可提高其抗腐蚀性。
调质：淬火后加高温回火的热处理方法。
可获得强度、硬度、塑性、韧性等均较好的综合力学性能，广泛应用于较为重要的零件设计中。
表面淬火：迅速将零件表面加热到淬火温度后立即喷水冷却，使工件表层淬火的热处理方法。
主要用于中碳钢或中碳合金钢，以提高表层硬度和耐磨性，同时疲劳强度和冲击韧性都有所提高。
渗碳淬火：将工件放入渗碳介质中加热，并保温一定时间，使介质中的碳渗入到钢件中的热处理方法。
适合于低碳钢或低碳合金钢，可提高表层硬度和耐磨性，而仍保留芯部的韧性和高塑性。
9-2解见下表9-3解查教材表 9-1，Q235的屈服极限查手册 GB706-88标准，14号热轧工字钢的截面面积则拉断时所所的最小拉力为9-4解查教材表9-1，45钢的屈服极限许用应力把夹紧力向截面中心转化，则有拉力和弯距截面面积抗弯截面模量则最大夹紧力应力分布图如图所示图 9.3 题9-4解图9-5解查手册，查手册退刀槽宽度，沟槽直径，过渡圆角半径，尾部倒角设所用螺栓为标准六角头螺栓，对于的螺栓，最小中心距，螺栓轴线与箱壁的最小距离。
9-6解查手册，当圆轴时，平键的断面尺寸为且轴上键槽尺寸、轮毂键槽尺寸。
图 9.5 题9-6解图9-7解（1）取横梁作为示力体，当位于支承右侧处时由得由得由得由得（ 2）横梁弯矩图图 9.7 题9-7解图（ 3）横梁上铆钉组的载荷力矩水平分力垂直分力9-8解水平分力在每个铆钉上产生的载荷垂直分力在每个铆钉上产生的载荷力矩在每个铆钉上产生的载荷各力在铆钉上的方向见图所示图 9.9 题9-8解图根据力的合成可知，铆钉 1的载荷最大9-9解铆钉所受最大载荷校核剪切强度校核挤压强度均合适。
机械设计第09章链传动
3.心柱形式：圆柱式、轴瓦式、滚柱式；
4.特点： 传动平衡、无噪声、承受冲击性能好， 工作可靠; 适用于高速传动、大传动比和中心距较 小、运动精度要求较高的场合; 结构复杂、价格高、制造困难;
§9-3 滚子链链轮的结构和材料
链轮是链传动的主要零件，链轮齿形已经标准 化。链轮设计主要是确定其结构及尺寸，选择 材料和热处理方法。
一、链轮的基本参数及主要尺寸
分度圆直径d=p/sin(180° 分度圆直径d=p/sin(180°/z) d=p/sin(180
二、齿形
滚子链与链轮的啮合属于非共轭啮合 非共轭啮合，其链轮齿形 非共轭啮合 的设计可以有较大的灵活性； GB／T1244—1985中没有规定具体的链轮齿形 链轮齿形，仅 链轮齿形 仅规定了最大和最小齿槽形状及其极限参数，见 表9-5。
Z
P
KA--工作情况系数见表9－6 Kz—主动链齿数系数 图9-13 KP---多排链系数 P---传递的功率，kW
• 3 确定链条型号和节距p • 型号---查图9-11 • 链节距p---表9-1
4 计算链节数和中心距 链条长度以链节数Lp(节距p的倍数)来表示。
2a0 z1 + z2 z2 + z1 p Lp = + + p 2 π 2 a0
F = K f qa ×10
' f
−2
F f" = ( K f + sin α )qa × 10−2
松边：F2=FC+Ff 压轴力：
Fp ≈ KFp F e
KFp—压轴力系数 对于水平传动 KFp ＝1.15； 对于垂直传动KFp ＝1.05
§9-6 滚子链传动的设计计算
机械原理第9章 螺旋机构、万向联轴器、间歇运动机构
1.棘轮机构的类型及其应用
(1)齿式棘轮机构 齿式棘轮的轮齿一般采用三角形齿、梯形齿 或矩形齿，分为外齿棘轮和内齿棘轮。图9-6a为外齿棘轮机构， 图9-6b为棘条机构，图9-6c为内齿棘轮机构。根据驱动爪的数 目，棘轮机构还可分为单动式棘轮机构和双动式棘轮机构。
Fig.9-6 Tooth ratchet mechanisms(齿式棘轮机构)
Fig.9-12 Geneva wheel mechanisms 1(槽轮机构1)
1.槽轮机构的类型
空间槽轮机构用来传递相交轴的间歇运动。图9-13a为垂直 相交轴间的球面槽轮机构，槽轮呈半球形，主动销轮1、球面槽 轮3以及圆销2的轴线都通过球心，当主动销轮1连续转动时，球 面槽轮3作单向间歇转动。图9-13b为移动型槽轮机构，可实现 圆弧齿条的间歇移动。
Fig.9-4 Double universal joints(双万向联 轴器)
9.3 棘轮机构
图9-5所示的棘轮机构由主动摇杆1、 棘爪2、棘轮3、止回棘爪4和机架等部 分组成。弹簧5用来使止回棘爪4和棘 轮3保持接触。主动摇杆1空套在与棘 轮3固连的从动轴O上，并与棘爪2用 转动副相连。当主动摇杆作逆时针方 向摆动时，棘爪2便插入棘轮3的齿槽 内，推动棘轮转动一定的角度，此时 止回棘爪4在棘轮的齿背上滑过。当主 动摇杆顺时针摆动时，止回棘爪阻止 棘轮顺时针方向转动，棘爪2在棘轮的 齿背上滑过，棘轮3保持静止不动。这 Fig.9-5 Ratchet mechanism(棘轮机构) 1—driving rocker(主动摇杆) 样，当主动件作连续的往复摆动时， 2—driving pawl(棘爪)3—ratchet(棘轮) 棘轮作单向的间歇转动。 4—holding pawl(止回棘爪)5—spring(弹簧)
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第9章 链传动一、选择题1．链条的节数宜采用（ ）。
A．奇数B．偶数C．奇数的整倍数D．以上三种均可以【答案】B【解析】链节数最好取为偶数，以便链条连成环形时正好是外链板与内链板相接，接头处可用开口销或弹簧夹锁紧。
若链节数为奇数时，则需采用过渡链节，在链条受拉力时，过渡链节还要承受附加的弯曲载荷，通常应避免采用。
2．链传动的大链轮齿数不宜过多的原因是（ ）。
A．为减小速度波动B．为避免传动比过大C．避免磨损导致过早掉链D．避免附加弯矩【答案】C【解析】大链轮的齿数过多，链轮上一个链节所对的圆心角就越小，铰链所在的直径的增加量越大，铰链会更接近齿顶，从而增大了脱链和跳链的机会。
3．在一定转速下，要减轻链传动的速度不均匀性和动载荷，应（ ）。
A．增大链条的节距和链轮齿数B．增大链条的节距，减少链轮齿数C．减少链条的节距和链轮齿数D．减少链条的节距，增大链轮齿数【答案】D【解析】链的节距越大，由链条速度变化和链节啮入链轮产生的冲击所引起的动载荷越大，设计时应尽可能选用小节距的链。
链轮齿数过少，会增加运动的不均匀性和动载荷；链条在进入和退出啮合时，链节间的相对转角增大；链传动的圆周力增大，从整体上加速铰链和链轮的磨损。
为改善链传动的运动不均匀性，可选用较小的链节距，增加链轮齿数和限制链轮转速。
4．链传动中，链节数取偶数，链轮齿数取奇数，最好互为质数，其原因是（ ）。
A．链条与链轮轮齿磨损均匀B．工作平稳C．避免采用过渡链节D．具有抗冲击力【答案】A【解析】链节数为偶数，是为了避免使用过渡链节，过渡链节的链板要受附加弯矩的作用，应该尽量避免。
齿数为奇数，并且互质，可以减少同一齿与同一链节的咬合次数，降低磨损，使链条磨损均匀，故选A项。
5．与带传动相比较，链传动的优点是（ ）。
A．工作平稳，无噪声B．寿命长C．制造费用低D．能保持准确的瞬时传动比【答案】D【解析】与摩擦型的带传动相比，链传动无弹性滑动和整体打滑现象，能保持准确的平均传动比，传动效率较高；链条不需要张紧，作用于轴上的径向压力较小；在同样的使用条件下，链传动的整体尺寸较小，结构较为紧凑；同时，链传动能在高温和潮湿的环境中工作。
机械原理第9章凸轮机构及其设计
第二十一页，编辑于星期日：十四点 分。
②等减速推程段：
当δ =δ0/2 时，s = h /2，h/2 = C0＋C1δ0/2＋C2δ02/4 当δ = δ0 时，s = h ，v = 0，h = C0＋C1δ0＋C2δ02
0 = ωC1＋2ωC2δ ，C1=－2 C2δ0 C0=－h，C1= 4h/δ0, C2=－2h/δ02
如图所示，选取Oxy坐标系，B0 点为凸轮廓线起始点。当凸轮转过δ 角度时，推杆位移为s。此时滚子中 心B点的坐标为
x (s0 s) sin e cos
y
(s0
s) cos
A7
C8 A6 C7
w
A8
-w
A9
C9 B8 B9 B7 r0
C10
B12100 ° B0
O
B1 a B2
C1 L C2φ1φ0
A10 A0
φ
Φ
o
2
1
2 3 456
180º
7 8 9 10
60º 120º
δ
(1)作出角位移线图；
(2)作初始位置；
A5
C6
B6 B1580°B4
C4
C5
φ3
φC23
A1
↓对心直动平底推杆盘形凸 轮机构
↑偏置直动尖端推杆盘形凸轮机 构
第十一页，编辑于星期日：十四点 分。
↑尖端摆动凸轮机构
↓平底摆动凸轮机构
↑滚子摆动凸轮机构
第十二页，编辑于星期日：十四点 分。
(4)按凸轮与从动件保持接触的方式分
力封闭型凸轮机构
利用推杆的重力、弹簧力或其他外力使推杆与凸轮保持接
触的
此外，还要考虑机构的冲击性能。
机械设计习题册答案(第5、6、8、9、11、12、13、14、15章)
目录第5章螺纹连接和螺旋传动 (9)第6章键、花键、无键连接和销连接 (12)第8章带传动 (15)第9章链传动 (19)题 4 图 (20)a）和b）按逆时针方向旋转合理。
(20)第11章蜗杆传动 (22)第12章滑动轴承 (24)第13章滚动轴承 (27)第14章联轴器和离合器 (29)第15章轴 (30)第5章螺纹连接和螺旋传动1、简要分析普通螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹的特点，并说明哪些螺纹适合用于连接，哪些螺纹适合用于传动？哪些螺纹已经标准化？普通螺纹：牙型为等边三角形，牙型角60度，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，以减小应力集中。
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，自锁性好，抗剪切强度高，但因牙细不耐磨，容易滑扣。
应用：一般连接多用粗牙螺纹。
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。
α，传动效率较其它螺纹高，但牙根强度弱，螺旋副矩形螺纹：牙型为正方形，牙型角 0=磨损后，间隙难以修复和补偿，传动精度降低。
梯形螺纹：牙型为等腰梯形，牙型角为30度，内外螺纹以锥面贴紧不易松动，工艺较好，牙根强度高，对中性好。
主要用于传动螺纹。
锯齿型螺纹：牙型为不等腰梯形，工作面的牙侧角3度，非工作面牙侧角30度。
外螺纹牙根有较大的圆角，以减小应力集中，内外螺纹旋合后，大径无间隙便于对中，兼有矩形螺纹传动效率高和梯形螺纹牙型螺纹牙根强度高的特点。
用于单向受力的传动螺纹。
普通螺纹适合用于连接，矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹适合用于传动。
普通螺纹、、梯形螺纹和锯齿形螺纹已经标准化。
2、将承受轴向变载荷连接螺栓的光杆部分做的细些有什么好处？可以减小螺栓的刚度，从而提高螺栓连接的强度。
3、螺纹连接为何要防松？常见的防松方法有哪些？连接用螺纹紧固件一般都能满足自锁条件，并且拧紧后，螺母、螺栓头部等承压面处的摩擦也都有防松作用，因此在承受静载荷和工作温度变化不大时，螺纹连接一般都不会自动松脱。
机械原理课后答案第九章作业
r0 =23；h=21；δ0 =125°；δ0′=57°； s=9.5；α=10°；s′=11；α′=60° 。
已知凸轮轮廓由三段圆弧和一段直线组成它们的圆心分别为ooo半径分别为r18mmr36mm及r5mm偏距e8mm
9-2 已知一偏置尖顶推杆盘形凸轮机构如图所示，试用作图法求推 杆的位移曲线。
9-3 试以作图法设计一偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构的凸轮轮廓 曲线。已知凸轮以等角速度逆时针回转，正偏距e=10mm，基圆半 径r0=30mm，滚子半径rr=10mm。推杆运动规律为：凸轮转角δ= 0°~ 150°时，推杆等速上升 16mm；δ= 150°~ 180°时，推杆远 休；δ= 180°~ 300°时，推杆等加速等减速回程16mm；δ= 300°~ 360°时，推杆近休。 解：推杆在推程段及回程段运动规
律的位移方程为： 1、推程：s=hδ/δ0 (0°≤δ≤150°) 2、回程： 2 等加速段：s=h－2hδ2/ δ 0 (0°≤δ≤60°) 2 2/ 等减速段：s=2h( δ δ) δ 0 0 (60°≤δ≤1盘形凸轮机构。已知凸轮轮廓由三 段圆弧和一段直线组成，它们的圆心分别为O、O′、O″，半径分 别为 r=18mm，r′=36mm及r″=5mm，偏距e=8mm。滚子半径 rr=5mm。现要求： 1）画出凸轮的理论廓线 及基圆； 2）求出推杆的行程h、 推程运动角δ0及回程 运动角度δ0′ ； 3）标出图示位置推杆的 位移s及凸轮机构的 压力角α； 4）标出凸轮由图示位置 转过60°时推杆的位 移s′及凸轮机构的压 力角α′。
大连理工 机械设计基础 作业解答：第9章-机械零件设计概论
9-6 一对齿轮作单向传动，(1) 轮齿弯曲应力可看成哪类循环 变应力？ ——脉动循环变应力。
(2) Z1=19，Z2=80，小齿轮主动，转速n1=200r/min，预定使
用期限500h，求在使用期限终了时的大齿轮应力循环总次数N。
大齿轮转速为 n2＝n1×Z1／Z2＝200×19／80 ＝ 47.5（r/min）， 大齿轮应力循环总次数为 N＝n2×60×500＝1.425×106 。
答：脉动循环变应力
齿轮工作面上的任一点所受的应力 都是由零增加到最大值，又从最大 值降低到零。
9-10 请标注图示传动轴各段直径的配合（如d3 H7/r6）
参照教材130页的图9-12 d H7/ m6 d1 H7/ m6 ？ d2 k6 d3 H7/ m6
d4 H7/ h6 d5 k6 d6 H7/ f9 d7 H7/ h6
1
——对称循环变应力。
2
理由：
惰轮的轮齿某一侧所受的弯曲应力，
3
(1)未进入啮合时，应力为零； (2)进入啮合过程中，压应力逐渐
增大；
(3)退出啮合过程中，压应力逐渐
减小至零；
(4)另一侧进入啮合时，该齿侧所
A
受拉应力逐渐增大；
(5)另一侧退出啮合过程中，该齿
侧所受拉应力逐渐减小至零。
9-8 齿轮传动中，齿面接触应力可以看成那类循环变 应力？为什么?
(3) 设大齿轮的材料疲劳极限为σ0，循环基数N0=107，求对应 于循环总次数N的寿命极限σ0 N。
根据教材117页的式(9-6)疲劳曲线方程，
σ0N＝σ0×（N0／N）1／m ＝σ0×[107／(1.425×106)]1/9 ≈ 1.24×σ0 。
机械设计复习参考题(第9章链传动)
三、简答题
9-31．套筒滚子链已标准化，链号为20A的链条节距p等于多少？有一滚子链标记为：10A-2×100GB1243.1-83，试说明它表示什么含义？
平均链速：v =
n 1z 1p 970×23×19. 05
==7. 083 m/s
60×100060000
p 19. 05
小链轮半径：r 1===69. 951 mm
180°180°2sin 2sin
z 123
小链轮角速度：ω1=则最大链速：
最小链速：
长沙大
πn 1π×970
==101. 5782 3030v min =ω1r 1cos
2
180°
=19
9. 4737°n 1z 1p 960×19×12. 7
平均链速：v ===3. 86m/s
60×100060000
得到：
z 1=
v max =ω1r 1=101. 5782×69. 951=7105mm/s =7.105 m/s
180°180°
=7. 105cos =7. 039 m/s z 123
长沙大
5
学
的节距。
9-35．链传动计算时，在什么条件下按许用功率曲线选择传动链？在什么工作条件下应进行链的静强度较核？9-36．为什么链传动的平均运动速度是个常数，而瞬时运动速度在作周期性变化。这种变化给传动带来什么影响？如何减轻这种影响？9-37．为什么链轮的节距越大、齿数越少链速的变化就越大？9-38．链传动设计中，确定小链轮齿数时考虑哪些因素？9-39．链传动产生动载荷的原因是什么？为减小动载荷应如何选取小链轮的齿数和链条节距？9-40．链传动张紧的主要目的是什么？链传动怎样布置时必须张紧？四、参考答案9-1 9-6 9-11 9-16 D；B；C；9-2 9-7 9-12 C；D；A；9-3 9-8 9-13 A；B；学9-4 9-9上下小外1．选择题C；D；9-5 9-10 9-15 9-20 A；B；A；B；长沙大C；9-17 A；9-18 B；大弯曲应力较多少较小磨损均匀链条不能顺利啮出而咬死大初拉力松单松多6 9-14 D；9-19 C；B；2．填空题9-21 9-22 9-23 9-24 9-25 9-26 9-27 9-28 9-29 9-30高奇节距多功率接头方便紧小较小松边垂度过大相互摩擦调整松边链条的悬垂量里3．简答题9-31 ~ 9-40：参考答案从略，可参考本章内容寻找答案。
机械原理第09章(含答案) 机械平衡
第9章1、研究机械平衡的目的是部分或完全消除构件在运动时所产生的，减少或消除在机构各运动副中所引起的力，减轻有害的机械振动，改善机械工作性能和延长使用寿命。
答案：惯性力和惯性力偶矩附加动压2、回转构件的直径D和轴向宽度b之比D b符合条件或有重要作用的回转构件，必须满足动平衡条件方能平稳地运转。
如不平衡，必须至少在个校正平面上各自适当地加上或去除平衡质量，方能获得平衡。
答案：小于等于5 二个3、只使刚性转子的得到平衡称静平衡，此时只需在平衡平面中增减平衡质量；使同时达到平衡称动平衡，此时至少要在个选定的平衡平面中增减平衡质量，方能解决转子的不平衡问题。
答案：惯性力，一个惯性力和惯性力偶矩，二个4、刚性转子静平衡的力学条件是，而动平衡的力学条件是。
答案：质径积的向量和等于零质径积向量和等于零，离心力引起的合力矩等于零，转子a是不平衡的，转子b是5、图示两个转子，已知m r m r1122不平衡的。
a)b)答案：静动6、符合静平衡条件的回转构件，其质心位置在。
静不平衡的回转构件，由于重力矩的作用，必定在位置静止，由此可确定应加上或去除平衡质量的方向。
答案：回转轴线上质心在最低处7、回转构件的直径D和轴向宽度b之比D b符合条件的回转构件，只需满足静平衡条件就能平稳地回转。
如不平衡，可在个校正平面上适当地加上或去除平衡质量就能获得平衡。
答案：大于等于5 一个8、图a、b、c中，S为总质心，图中的转子具有静不平衡，图中的转子是动不平衡。
答案：a和b c9、当回转构件的转速较低，不超过范围，回转构件可以看作刚性物体，这类平衡称为刚性回转件的平衡。
随着转速上升并超越上述范围，回转构件出现明显变形，这类回转件的平衡问题称为回转件的平衡。
答案：(0.6~0.7)第一阶临界转速挠性10、机构总惯性力在机架上平衡的条件是。
答案：机构的总质心位置静止不动===，并作轴向等间隔布置，11、在图示a、b、c三根曲轴中，已知m r m r m r m r11223344且都在曲轴的同一含轴平面内，则其中轴已达静平衡，轴已达动平衡。
陈立德版机械设计基础第8、9章课后题答案
、第8章 带传动带传动的主要类型有哪些各有何特点试分析摩擦带传动的工作原理。
答：按传动原理的不同，带传动可分为摩擦型带传动和啮型带传动。
前者是依靠传动带与带轮间的摩擦力实现传动；后者是依靠带内侧凸点与带轮外像上的齿槽相啮合实现传功。
摩擦带传动是由主动轮、从动轮、紧套在两轮上的传功带及机架组成的，当原动机驱动主功轮转动时，由于带与带轮间摩擦力的作用，使从动轮一起转动，从而实现运动和动力的传递。
什么是有效拉力什么是初拉力它们之间有何关系答：当传动带静止时，带两边承受相等的拉力，此力称为初拉力0F 。
当传动带传动时，带两边的拉力不再相等。
紧边拉力为1F ，松边拉力为2F 。
带两边的拉力之差称为带传动的有效拉力F 。
设环形带的总长度不变，可推出()01212F F F =+ 小带轮包角对带传动有何影响为什么只给出小带轮包角1α的公式【答：1α角增大说明了整个接触弧上的摩擦力的总和增加，从而提高传动能力。
由于大带轮的包角2α大于小带轮的包角1α，打滑首先发在小带轮，因此，只要考虑小带轮的包角1α值。
带传动工作时，带截面上产生哪些应力应力沿带全长是如何分布的最大应力在何处答：带传动时，带中的应力有三个：（1）由拉力产生的拉应力，带全长上分布的，紧边上为1δ、松边上为2δ、1δ> 2δ。
（2）由离心力产生和离心拉应力c δ，作用于带的全长的。
（3）带绕过带轮时发生弯曲，产生的弯曲后应力b δ，发生在带上包角所对的圆孤部分，12b b δδ>。
最大应力发生在带左紧边进入小带轮处。
带传动的弹性滑动和打滑是怎样产生的它们对传动有何影响是否可以避免答：弹性滑动和打滑是两个截然不同的概念。
打滑是指过载引起的全面滑动，是可以避免的。
而弹性滑动是由拉力差引起的，只要传递圆周力，就必然会发生弹性滑动，是一种不可避免的物理现象。
一般来说，带传动的打滑多发生在大带轮上还是小带轮上，为什么 答：因为12αα<，故打滑总是先发生在小轮上。
机械设计基础第6、7、9章 课后习题参考答案
1．什么是弹性滑动和打滑？对带传动分别有什么影响？答：由于带的弹性及其在带轮两边的拉力差引起的相对滑动称为弹性滑动，使带传动的传动比不准确；打滑指由于某种原因机器出现过载，引起带在带轮面上的全面滑动，从动轮转速急剧降低甚至停止转动，造成传动失效。
3．带传动的主要失效形式是什么？带传动的设计准则是什么？答：带传动的主要失效形式是带在带轮面上的打滑和带的疲劳破坏。
带传动的设计准则是保证在不打滑的条件下具有一定的疲劳强度和工作寿命。
4. 带传动安装时，为什么要张紧？常见的张紧装置有哪几种？答：（1）带传动工作时依靠带和带轮之间的摩擦来传递运动和动力，因此需要一定的张紧力；（2）利用电动机的自重和调整螺钉调整带的拉力实现张紧；使用张紧轮。
5. 链传动的速度不均匀性是什么原因引起的？如何减轻这种不均匀性？答：（1）刚性链节在链轮上呈多边形分布，在链条每转过一个链节时，链条前进的瞬时速度周期性变化，链条垂直于运动方向的分速度也相应作周期性变化，从而产生“多边形效应”，使链传动的速度不均匀。
（2）选取小节距的链条，有利于降低链传动的运动不均匀性。
7. 已知V带传动传递的功率P = 7.5kW，带速v = 10m / s，测得紧边拉力是松边拉力的两倍，即F1 = 2F2，试求紧边拉力F1、有效拉力F e和张紧力F0。
答：9-1 机械平衡的目的是什么？在什么情况下刚性转子可以只进行静平衡？在什么情况下应该进行动平衡？刚性转子达到动平衡的条件是什么？答：（1）消除或减小离心惯性力，降低机械的周期性受迫振动，提高机械的工作精度和可靠性。
（2）对于轴向尺寸较小的盘状转子（通常是指宽径比b / D<0.2的构件），只需进行静平衡。
（3）对于轴向宽度很大的转子（b/D>0.2），需进行动平衡。
（4）满足离心惯性力之和以及惯性力偶矩之和都等于零，即⎪⎩⎪⎨⎧==∑∑00M F同时满足上述两条件所得到的平衡，则动平衡。
机械原理课后答案第9章
第9章作业9-1 何谓凸轮机构传动中的刚性冲击和柔性冲击?试补全图示各段s 一δ、 v 一δ、α一δ曲线，并指出哪些地方有刚性冲击，哪些地方有柔性冲击？答 凸轮机构传动中的刚性冲击是指理论上无穷大的惯性力瞬问作用到构件上，使构件产生强烈的冲击；而柔性冲击是指理论上有限大的惯性力瞬间作用到构件上，使构件产生的冲击。
s-δ, v-δ, a-δ曲线见图。
在图9-1中B ，C 处有刚性冲击，在0，A ，D ，E 处有柔性冲击。
9—2何谓凸轮工作廓线的变尖现象和推杆运动的失真现象?它对凸轮机构的工作有何影响?如何加以避免?答 在用包络的方法确定凸轮的工作廓线时，凸轮的工作廓线出现尖点的现象称为变尖现象：凸轮的工作廓线使推杆不能实现预期的运动规律的现象件为失真现象。
变尖的工作廓线极易磨损，使推杆运动失真．使推杆运动规律达不到设计要求，因此应设法避免。
变尖和失真现象可通过增大凸轮的基圆半径．减小滚子半径以及修改推杆的运动规律等方法来避免。
9—3力封闭与几何封闭凸轮机构的许用压力角的确定是否一样?为什么?答 力封闭与几何封闭凸轮机沟的许用压力角的确定是不一样的。
因为在回程阶段-对于力封闭的凸轮饥构，由于这时使推杆运动的不是凸轮对推杆的作用力F ，而是推杆所受的封闭力．其不存在自锁的同题，故允许采用较大的压力角。
但为使推秆与凸轮之间的作用力不致过大。
也需限定较大的许用压力角。
而对于几何形状封闭的凸轮机构，则需要考虑自锁的问题。
许用压力角相对就小一些。
9—4一滚子推杆盘形凸轮机构，在使用中发现推杆滚子的直径偏小，欲改用较大的滚子？问是否可行?为什么?答 不可行。
因为滚子半径增大后。
凸轮的理论廓线改变了．推杆的运动规律也势必发生变化。
avsδδδ3/π3/2ππ3/4π3/5ππ2题9-1图9—5一对心直动推杆盘形凸轮机构，在使用中发现推程压力角稍偏大，拟采用推杆偏置的办法来改善，问是否可行?为什么?答 不可行。
第9章轴复习及自测(含参考答案)
第九章 轴重点难点内容1．轴的结构设计轴的结构设计就是要合理地确定轴各部分的几何形状和尺寸。
包括各轴段的直径、长度、各个轴肩、圆角和倒角的大小、键槽的位置等等。
轴的结构没有标准形式，应根据具体的情况而定。
一般要考虑以下几个方面的问题：1）轴上零件的布置；2）轴上零件的定位和固定；3）轴上零件的装拆工艺性；4）轴的疲劳强度和刚度要求；5）轴的加工工艺性等。
轴的结构设计应满足以下要求：1）轴上零件的布置除了达到工作要求外，要使轴受力最小；2）轴上的零件要定位准确、固定可靠；3）轴上的零件能方便地装配和拆卸；4）轴的加工工艺性要好；5）要应力集中小、疲劳强度要高。
2．轴的强度计算弯扭合成强度条件：W T M W M ca ca 22)(ασ+==≤1][−b σ MPaα是根据扭剪应力的变化性质而定的应力校正系数。
用来考虑扭矩T 产生的扭剪应力τ与弯距M产生的弯曲应力b σ的性质不同。
对轴受转矩的变化规律未知时，一般将τ按脉动循环变应力处理。
疲劳强度安全系数的强度条件：22τσστS S S S S ca += ≥ [ S ] 如同一截面有几个应力集中源，则取其中最大的一个应力集中系数用于计算该截面的疲劳强度。
重要基本概念1．直轴按承受载荷的性质分为三类传动轴：在工作中主要承受转矩，不承受弯矩或承受弯矩很小。
心轴：在工作中只承受弯矩，不承受转矩。
心轴又分为固定心轴和转动心轴。
转轴：在工作中既承受弯矩，又承受转矩。
2．轴的失效形式和设计准则因轴在弯矩和转矩作用下承受变应力，轴肩处有应力集中，因此轴的主要失效形式是疲劳断裂。
设计准则：一般进行疲劳强度校核计算。
对瞬时过载很大的轴，还应进行静强度校核。
对于有刚度要求的轴，要进行刚度计算。
对转速高或载荷周期性变化的轴，要进行振动稳定性计算。
3．轴设计的主要内容和轴的设计步骤K US T轴的设计包括两个主要内容：轴的结构设计和轴的强度计算。
轴的设计步骤：1）选择轴的材料；2）估算轴的最小直径；3）轴的结构设计；4）轴的强度校核；5）必要时进行轴的刚度计算和振动稳定性计算。
机械原理补充习题(凸轮机构)答案
第9章 凸轮机构一、主要内容：1、根据推杆运动规律利用反转法设计凸轮轮廓曲线2、特定凸轮机构，绘出其实际廓线（理论廓线）、图示位置凸轮机构的压力角，位移、以及凸轮从图示位置转过某个角度后凸轮机构的压力角和位移。
二、作图题 (说明：不必写作图步骤，但必须保留作图线)9-1、图示凸轮机构，凸轮轮廓是一个圆，圆心在A 点，在图上标注：（1）、凸轮的基圆r 0、实际廓线η，理论廓线η’ （2）、图示位置凸轮机构的压力角α，位移s（3）、凸轮从图示位置转过90。
后凸轮机构的压力角α’和位移s ’9-2、图示凸轮机构，凸轮轮廓是一个圆，圆心在A 点，在图上标注图示凸轮机构，要求在图上标注 基园r 0，图示位置压力角α，位移s ，凸轮从图示位置转过90o 后机构的压力角α’和位移s ’9-3 .图示偏心圆盘凸轮机构，圆盘半径R =50mm ， e =25mm ，在图上标注凸轮的基圆r 0、从动件的行程h凸轮从图示位置转过90。
后凸轮机构的压力角α’和位移s ’，并且求出具体数值。
习题9-1 习题9-2 mm)13(2525255030)50/25(sin mm 502)(221-=--=︒====--+=-s e e R e R h α习题9-49-4 图示偏心圆盘凸轮机构，在图上标注（1）凸轮的基圆r 0、实际廓线η，理论廓线η’、偏距园e ；（2）图示位置从动杆的位移S 和压力角α；（3）从动杆由最低位置到图示位置，凸轮已转过的角度δ9-5如图所示为一凸轮机构，凸轮的轮廓为一个圆，圆心为O 1，凸轮的转动中心为O 。
在图上标注（1）凸轮的基圆r 0、实际廓线η，理论廓线η’、偏距园e ；（2）凸轮转过30。
时推杆的位移S 和压力角α ；9-6 图示偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构中，凸轮以角速度逆时针方向转动。
试在图上：（1）画出理论轮廓曲线、基圆与偏距圆；（2）标出凸轮从图示位置转过90°时的压力角 和位移 s 。
机械设计基础习题解答第9章
9.24 对齿轮的材料要求是什么？常用齿轮材料有哪些？ 答：齿轮材料的基本要求是：应使齿面具有足够的硬度和耐磨性，齿轮芯 部具有足够的韧性，以防止齿面的各种失效，同时应具有良好的冷、热加工的 工艺性，以达到齿轮的各种技术要求。 常用的齿轮材料为各种牌号的优质碳素结构钢、合金结构钢、铸钢、铸铁 和非金属材料等。
= db m= z cosα mz cos 20°=0.94mz
如果 d f 1 > db
则有： (z − 2.5)m > 0.94mz
z > 2.5 = 42 1 − 0.94
当 z ≥ 42 时，齿根圆大于基圆；当 z < 42 时，齿根圆小于基圆。
（2）一对标准齿轮啮合传动，大小两轮的齿根圆齿厚相比较结论是：
K2
K3
K4
A2
N1 N2
A1
证明：根据渐开线性质可得：
弧 A1N2 ＝ K1N2 弧 A1N2 ＝ K2 N2 K1K2 = K1N2 − K2 N2 =弧 A1N2 －弧 A1N2 ＝弧 A1A2 同理， K3K4 ＝弧 A1A2 所以： K1K 2 = K 3 K 4
O K
9.7 作出图示渐开线上 K 点的曲率半径。
9.3 当渐开线上的点远离基圆时，该点处的曲率半径将如何变化？
答：
cosα K
=
rb rK
，远离基圆，压力角增大；
ρK
=rb
tan α k
，曲率半径将增
大。
9.4 一对渐开线齿轮的基圆半径 rb ＝60 mm，求 1）rK ＝70 mm 时的渐开线 的展角θK ，压力角α K 以及曲率半径 ρK 。2）压力角α = 20° 的向径 r 、展角θ 及 曲率半径 ρ 。
《机械设计基础》第九章 螺纹联接和螺旋传动
止动垫片防松
原理：螺钉拧紧后，将双耳止动垫圈 分别向螺母和被联接件的侧面折 弯贴紧，即可将螺钉琐住。 特点：结构简单，使用方便，防松可靠。 串联钢丝防松
原理：用钢丝穿入各螺钉头部的孔内， 将各螺钉串联起来，使其相互制动。 但需注意钢丝的穿入方向。 特点：适用于螺钉组联接，拆卸不便。
机械设计基础
对顶螺母防松 原理：两螺母对顶拧紧后，使旋合螺纹间始 终受到附加的压力和摩擦力的作用。 特点：结构简单，防松效果好，适用于低速、 平稳和重载的固定装置的联接。 尼龙圈锁紧螺母防松 原理：螺母中嵌有尼龙圈，装配后尼龙圈 内孔被胀大，箍紧螺栓。 特点：尼龙弹性好，与螺纹牙接触紧密， 摩擦大。但不宜用于频繁装拆和高温 场合。 机械设计基础
机械设计基础
弹簧垫圈防松 原理：螺母拧紧后，靠垫圈压平而产生的反 弹力使旋合螺纹间压紧。同时垫圈斜口 的尖端抵住螺母与被联接件的支承面也 有防松作用。 特点：结构简单，使用方便，但在振动冲击 载荷作用下，防松效果较差，用于一般 的联接。 弹性带齿垫圈防松 原理：与弹簧垫圈相似。 特点：分外齿和内齿，无开口，弹力均匀， 比弹簧垫圈防松效果好。但它不宜用于 经常装拆或材料较软的被联接件。 机械设计基础
冲点防松 原理：拧紧螺母后，在内外螺纹 的旋合缝隙处用冲头冲几个 点，使其发生塑性变形，防 止螺母退出。 特点：属破坏性防松，不能重复 装拆，用于一次性联接。 胶接防松 原理：用粘合剂涂于螺纹旋合表 面，拧紧螺母后粘合剂能自 行固化，起到防松效果。 机械设计基础
9.4.3 螺栓组联接结构设计注意事项
机械设计基础
9.2 螺旋副的受力分析、自锁和效率
螺纹联接与螺旋传动都要借助外螺纹和内螺纹组成螺旋副。螺旋副按牙 型不同可分为牙型角α=0（矩形螺纹）和牙型角α≠0两大类。
第9章 机械设计零件概论习题
机械设计零件概论习题9-1.设计铸件时，在垂直于分型面的表面应有适当的铸造斜度，这是为了_________。
A.使零件外型美观B.减轻零件重量C.减少零件加工面积D.便于起模9-2.在进行疲劳强度计算时，其极限应力应为材料的__________.A.屈服点B.疲劳极限C.强度极限D.弹性极限9-3.碳钢和合金钢是按__________来区分的。
A.用途不同B.材料的强度C.材料的塑性D.材料的化学成分9-4.循环特性r=－1的变应力是____________变应力。
A.非稳定B.脉动循环C.非对称循环D.对称循环9-5.循环特性r=0 的变应力是____________变应力。
A.非稳定B.脉动循环C.非对称循环D.对称循环9-6.在静应力作用下，脆性材料的极限应力为____________。
A.σb B.σsC.σ0 D.σ—19-6.在静应力作用下，塑性材料的极限应力为____________。
A.σb B.σsC.σ0 D.σ—19-7.在变应力下，材料以___________为极限应力。
A.屈服极限B.强度极限C.疲劳极限D.静应力9-8.齿轮、滚动轴承的主要失效形式是_________。
A.磨粒磨损B.胶合C.点蚀D.磨蚀磨损9-9.在循环变应力作用下，影响疲劳强度的主要因素是__________。
A.最大应力B.平均应力C.最小应力D.应力幅9-10.零件的工作安全系数为__________________。
A.零件的极限应力比许用应力B.零件的极限应力比零件的工作应力C.零件的工作应力比许用应力D.零件的工作应力比零件的极限应力9-11.含碳量小于______的铁碳合金称为钢，含碳量大于该值的称为铸铁。
A.2%B. 2.5%C.3%D.4%9-12.在静应力作用下选取安全系数时，脆性材料应比塑性材料大一些。
（）9-13.由于变应力作用下疲劳极限应力较小，选取安全系数时应较静应力作用时大得多。
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9-1 答 退火：将钢加热到一定温度，并保温到一定时间后，随炉缓慢冷却的热处理方法。主要用来 消除内
应力、降低硬度，便于切削。
网 正火：将钢加热到一定温度，保温一定时间后，空冷或风冷的热处理方法。可消除内应力，降低硬度，
广泛
应用于较为重要的零件设计中。
爱
表面淬火：迅速将零件表面加热到淬火温度后立即喷水冷却，使工件表层淬火的热处理方法。主要用 于中
碳钢或中碳合金钢，以提高表层硬度和耐磨性，同时疲劳强度和冲击韧性都有所提高。
渗碳淬火：将工件放入渗碳介质中加热，并保温一定时间，使介质中的碳渗入到钢件中的热处理方法。 适
合于低碳钢或低碳合金钢，可提高表层硬度和耐磨性，而仍保留芯部的韧性和高塑性。
便
源
于切削加工；对一般零件，也可作为最终热处理，提高材料的机械性能。
资
习 淬火：将钢加热到一定温度，保温一定时间后，浸入到淬火介质中快速冷却的热处理方法。可提高材
料的
学 硬度和耐磨性，但存在很大的内应力，脆性也相应增加。淬火后一般需回火。淬火还可提高其抗腐蚀
性。
案
答 调质：淬火后加高温回火的热处理方法。可获得强度、硬度、塑性、韧性等均较好的综合力学性能，
爱 时，平键的断面尺寸为
且轴上键槽尺寸
、轮毂键
槽尺寸
。
图 9.5 题 9-6 解图
http;//
9-7 解 （1）取横梁作为示力体，当 位于支承 右侧
处时
由
得
由
得
由
得
由
得
（ 2）横梁弯矩图
（ 3）横梁上铆钉组的载荷 力矩
网 源 资 习 学 案 答 爱图 9.7 题 9-7 解图
网 源 资
（ 2）
、
习 均采用的是基轴制，主要是为了制造中减少加工孔用的刀具品种。
学
案
答
爱图 9.15 题 9-16 解图
截面面积 抗弯截面模量
则最大夹紧力
应力分布图如图所示
http;//
9-5 解 查手册
图 9.3 题 9-4 解图
，查手册退刀槽宽度 ，过渡圆角
，沟槽直径
网 源 资 习
半径
，尾部倒角
学 设所用螺栓为标准六角头螺栓，对于
的螺栓，最
案
小中心距
答 ，螺栓轴线与箱壁的最小距离
。
9-6 解 查手册，当圆轴
校核挤压强度
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
http;//
均合适。
9-10 解 支承 可用铸铁 HT200 或铸钢 ZG270-500。其结构立体图见图。
网
源
资
习
学
案
答 图 9.10 题 9-10 解图
支承
爱 的可能失效是回转副的磨损失效，或回转副孔所在横截面处拉断失效。
9-11 解 （ 1）轮齿弯曲应力可看成是脉动循环变应力。
合，应力又变为零。接着另一侧进入啮合，该侧齿根受压，并逐渐达到最大压应力，当退出啮合时， 应力
又变为零。所以，惰轮 4 轮齿根部的弯曲应力是对称循环变应力。
网 9-13 答 在齿轮传动中，轮齿工作面上任一点所产生的接触应力都是由零（该点未进入啮合）增加
到一最
源 大值（该点啮合），然后又降低到零（该点退出啮合），故齿面表面接触应力是脉动循环变应力。
9-14 解 （ 1）若支承可以自由移动时，轴的伸长量
资
习
学 案 （ 2）两支承都固定时，因轴的温升而加在支承上的压力
答
爱
9-15 基孔制优先配合为
、
、
、
、
、
、
、
、
、
、
、
、
，试以基本尺寸为
绘制其公差带图。
http;//
图 9.13 题 9-15 解图 9-16 答 （1）公差带图见题 9-16 解图。
9-2
解 见下表
http;//
网
源
9-3 解查教材表 9-1，Q235 的屈服极限
资
查手册 GB706-88 标准，14 号热轧工字钢的截面面积
习 学
则拉断时所所的最小拉力为
案
答
爱 9-4 解 查教材表 9-1，45 钢的屈服极限
许用应力 把夹紧力 向截面中心转化，则有拉力 和弯距
水平分力
垂直分力
9-8 解 水平分力 在每个铆钉上产生的载荷
垂直分力 在每个铆钉上产生的载荷
http;//
力矩
在每个铆钉上产生的载荷
各力在铆钉上的方向见图所示
网 源 资 习 学 案 答 爱
图 9.9 题 9-8 解图
根据力的合成可知，铆钉 1 的载荷最大
9-9 解 铆钉所受最大载荷 校核剪切强度
（ 2）大齿轮循环次数
（ 3）对应于循环总次数 的疲劳极限能提高
提高了 1.24 倍。
9-12 答 由图 5-1 可见，惰轮 4 的轮齿是双侧受载。当惰轮转一周时，轮齿任一侧齿根处的弯曲应 力的变化
http;//
规律：未进入啮合，应力为零，这一侧进入啮合时，该侧齿根受拉，并逐渐达到最大拉应力，然后退 出啮