机械设计基础作业

机械设计基础作业35 轮系思考题5-1 定轴轮系与周转轮系的主要区别是什么？行星轮系和差动轮系有何区别？5-2 定轴轮系中传动比大小和转向的关系？5-3 什么是惰轮？它有何用途？5-4 什么是转化轮系？如何通过转化轮系计算出周转轮系的传动比？5-5 如何区别转化轮系的转向和周转轮系的实际转向？5-6 怎样求混合轮系的传动比？分解混合轮系的关键是什么？如何划分？5-7 观察日常生活周围的机器，各举出一个定轴轮系和周转轮系，并计算出传动比和转向。

习题5-1 在图示的轮系中，已知z1=15，z2=23，z2’=15，z3=31，z3’=15，z4=33，z4’=2(右旋)，z5=60，z5’=20,（m =4 mm）,若n1 =500r/min,求齿条6线速度u的大小和方向。

5-2 在图示齿轮系中，已知z1=z2=19，z3’=26，z4=30，z4’=20，z5=78，齿轮1与齿轮3同轴线，求齿轮3的齿数及传动比i15。

5-3 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，分针和时针。

设z1=72，z2=12，z3=64，z4=8，z5=60，z6=8，z7=60，z=6，z9=8，z10=24，z11=6，z12=24，求秒针与分针的传动比i SM及分针与时8针的传动比i MH。

5-4 图示车床变速箱中，移动三联齿轮a可使齿轮3’和4’啮合，又移动双联齿轮b，可使齿轮5’和6’啮合。

已知各轮的齿数为z1=42，z2=58，z3’=38，z=42，z5’=50，z6’=48，电动机转速为1450r/min。

试求此种情况下输出4’轴转速的大小和方向。

5-5 在图示的行星减速装置中，已知z1=z2=17，z3=15。

当手柄转过90°时转盘H转过多少度？5-6 在图示的差动齿轮系中，已知各轮齿数z1=15，z2=25，z2’=20，z3=60。

若n= 200r/min，n3 = 50r/min，且转向相同，试求行星架H的转速n H。

15-7在图示的手动葫芦中，S为手动链轮，H为起重链轮。

已知z=21,z2=29,z2’=14,z3=55,求传动比i SH。

15-8 在图示极大传动比减速器中，蜗杆1和齿轮1’为同一构件，蜗杆5及齿轮5’也为同一构件，蜗杆1和5均为单头右旋，z1=101，z2=99，z2’=z4，z=100，z5’=100。

求传动比i1H。

4’5-9 求图示轮系的传动比i14，已知z1=z2’=25，z2=z3=20，z H=100，z4=20。

5-10 图示齿轮系中，动力由轴Ⅰ输入，轴Ⅱ输出。

已知z1=12，z2=51，z2’=49，z=75，z4=12，z5=73。

求1)i I II；2)若齿轮2的齿数改为z2=50，求i I II。

35-11 在图示镗床镗杆进给机构中，各轮的齿数z1=60，z4=z3’=z2=30，螺杆的导程p z=6mm，且为右旋螺纹，设所有齿轮的模数相同，当被切工件的右旋螺纹的导程时，齿轮2’和3的齿数各为多少？5-12 在图示混合齿轮系中，设已知各轮的齿数，试计算其传动比i I II。

6 其它常用机构思考题6-1 常见的棘轮机构有哪几种型式？各具有什么特点？6-2 观察自行车后轮轴上的棘轮机构和牛头刨床上用于进给的棘轮机构，分别说出各是哪种棘轮机构及其工作原理。

6-3 槽轮机构中槽轮槽数与拨盘上圆柱销数应满足什么关系？为什么要在拨盘上加上锁止弧？6-4 选定一机器，分析其中槽轮机构的槽数和圆柱销数？说明为什么在此要用槽轮机构？可否采用其它机构替换？6-5 举出一不完全齿轮机构实例，说明其工作原理及作用。

6-6 圆柱形凸轮间歇运动机构与蜗杆形凸轮间歇运动机构有何区别？6-7 凸轮间歇运动机构的运动规律如何确定？如何实现？设计运动规律时应注意哪些问题？6-8 棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构和凸轮间歇运动机构是常用的四种间歇运动机构，通过对比，说出在运动平稳性、加工工艺性和经济性等方面各具有哪些优缺点？各适用于什么场合？6-9 组合机构的组合方式有哪几种？请各举出一应用实例。

习题6-1 已知棘轮齿数z=15，棘轮直径D=100mm，原动件摆动角为30°，每次摆动滑过棘轮上两齿，试确定棘轮机构的几何尺寸。

6-2 已知槽轮机构的槽数z=5，拨盘的圆销数K=1，转速n1=75 r/min，求槽轮的运动时间t m和静止时间t s。

7 机械的动力性能思考题7-1 为什么要对转子进行动平衡？7-2 静平衡和动平稳有何不同？各用于何种转子？7-3 如何进行平衡计算？如何进行平衡实验？7-4 从日常生活中找出两个动平衡实例。

7-5 机械的速度为什么会波动？7-6 机械的周期性速度波动和非周期性速度波动有何不同？可用什么方法来调节？7-7 如何计算简单机器的机械效率？如何计算复杂机器的机械效率？8 机械零件设计概论思考题8-1 机械零件设计的基本要求是什么？8-2 什么叫失效？机械零件的主要失效形式有几种？各举一例说明。

8-3 什么是设计准则？设计准则的通式是什么？8-4 复习材料及热处理问题。

复习公差与配合问题。

8-5 什么是零件的工艺性问题？主要包含哪几方面的问题？8-6 什么是变应力的循环特性？对称循环应力和脉动循环应力的循环特性为多少？8-7 什么是疲劳强度问题？如何确定疲劳极限和安全系数？8-8 主要的摩擦状态有哪四种？8-9 磨损过程分几个阶段？常见的磨损有哪几种？8-10 常见的润滑油加入方法有哪种？9 联 接思 考 题9-1 螺纹的主要参数有哪些？螺距与导程有何不同？螺纹升角与哪些参数有关？9-2 为什么三角形螺纹多用于联接，而矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹多用于传动？为什么多线螺纹主要用于传动？ 9-3 螺纹副的自锁条件是什么？理由是什么？ 9-4 试说明螺纹联接的主要类型和特点。

9-5 螺纹联接为什么要预紧？预紧力如何控制？9-6 螺纹联接为什么要防松？常见的防松方法有哪些？9-7 在紧螺栓联接强度计算中，为何要把螺栓所受的载荷增加30%？ 9-8 试分析比较普通螺栓联接和铰制孔螺栓联接的特点、失效形式和设计准则。

9-9 简述受轴向工作载荷紧螺栓联接的预紧力和残余预紧力的区别，并说明螺栓工作时所受的总拉力为什么不等于预紧力和工作载荷之和。

9-10 简述滑动螺旋传动的主要特点及其应用。

9-11 平键联接有哪些失效形式？普通平键的截面尺寸和长度如何确定？9-12 为什么采用两个平键时，一般布置在沿周向相隔180°的位置，采用两个楔键时，相隔90°～120°，而采用两个半圆键时，却布置在轴的同一母线上？9-13 试比较平键和花键的相同点和不同点。

9-14 简述销联接、焊接、粘接、过盈联接、弹性环联接和成形联接的主要特点和应用场合。

习 题9-1 试证明具有自锁性螺旋传动的效率恒小于50%。

9-2 试计算M24、M24×螺纹的升角，并指出哪种螺纹的自锁性好。

9-3 图示为一升降机构，承受载荷F =150 kN ，采用梯形螺纹，d = 60 mm ，d 2 =56 mm ，P = 8 mm ，线数n = 3。

支撑面采用推力球轴承，升降台的上下移动处采用导向滚轮，它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（螺纹副当量摩擦系数为）。

(2)稳定上升时加于螺杆上的力矩。

(3)若工作台以720 mm/min 的速度上升，试按稳定运转条件求螺杆所需转速和功率。

(4)欲使工作台在载荷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是多少？牵曳力F RFF导向滚轮 齿轮制动轮推力球轴承题9-3图题9-4图题9-5图9-4 图示起重吊钩最大起重量F = 50 kN，吊钩材料为35钢。

试确定吊钩尾部螺纹直径。

9-5 图示为一用两个M12螺钉固定的牵曳钩，若螺钉材料为Q235钢，装配时控F 制预紧力，结合面摩擦系数f = ，求其允许的最大牵曳力。

9-6 图示为一刚性凸缘联轴器，材料为Q215钢，传递的最大转矩为1400 （静载荷）。

联轴器用4个M16的铰制孔用螺栓联接，螺栓材料为Q235钢，试选择合适的螺栓长度，并校核该联接的强度。

题9-6图题9-7图9-7 图示为一用两个螺栓联接的钢制扳手。

已知扳紧力F = 200 N，有关尺寸如图所示。

试分别采用普通螺栓联接和铰制孔螺栓联接两种方案设计此螺栓组，并分析比较设计结果。

9-8 在图示夹紧螺栓中，已知螺栓数为2，螺纹为M20，螺栓材料为35钢，轴径d=50 mm，杆长l=300 mm，轴与夹壳之间的摩擦系数f=，试求杆端部作用力F的最大允许值。

9-9 图示为一钢制液压油缸，采用双头螺柱联接。

已知油压p= 8 MPa，油缸内径D= 250 mm，为保证气密性要求，螺柱间距l不得大于（d为螺纹大径），试设计此双头螺柱联接。

题9-8图 题9-9图9-10 受轴向载荷的紧螺栓联接，被联接件间采用橡胶垫片。

已知螺栓预紧力=15000 N ，当受轴向工作载荷F = 10000 N 时，求螺栓所受的总拉力及被联接件之间的残余预紧力。

9-11 图示为一差动螺旋机构。

螺杆与机架固联，其螺纹为右旋，导程S A =4 mm ，滑块在机架上只能左右移动。

差动杆内螺纹与螺杆形成螺纹副A ，外螺纹与滑块形成螺纹副B ，当沿箭头方向转动5圈时，滑块向左移动5 mm 。

试求螺纹副B 的导程S B 和旋向。

题9-11图 题9-12图9-12 图示为一小型压床，最大压力为F = 30 kN ，采用梯形螺纹，螺杆材料为45钢正火处理，螺母材料为ZCuAl10Fe3。

设压头支撑面平均直径D m 等于螺纹中径，操作时螺纹副当量摩擦系数f ˊ=，压头支撑面摩擦系数f c =，操作人员每只手用力约200 N ，试求该压床的螺纹参数（要求自锁）和手轮直径D 。

9-13 在题9-6中，已知轴的材料为45钢，工作时有轻微冲击。

试为该联轴器选择平键，确定键的尺寸，并校核其强度。

F螺杆滑块差动杆机架 Fd。