机械设计附加习题 (1)
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7
螺栓危险截面的直径为
d1
故选择公称直径 d 10mm （螺纹小径 d1 8.376 mm 8.267 mm ） 的螺栓。
4 1.3F0 [ ]
4 1.3 14866 .07 8.267 mm 360
8
例3：（北京理工大学1998年考研试题）图示
31
第八章 带传动（习题）
8.为什么V带轮的轮槽角比V带的楔
角（40°）小？下列三种安装方式 哪种情况正确？
32
第八章 带传动（习题）
9.带传动时，带的最大应力发生于何处？
有哪几部分组成？带的弹性滑动与打滑 有何区别？它们二者对传动分别有什么 影响？是否可以避免？ 10.带传动中为何要张紧？张紧力过大或 过小有什么后果？常见的张紧装置有哪 些？在什么情况下需采用张紧轮？张紧 轮布置在什么位置较为合理？ 11.对于水平或近似于水平布置的带传动， 应将松边放在上侧还是下侧，为什么？
2.当其它条件相同时，试比较下列
两种链传动方案的工作平稳性，为 什么？ 1）. ， ； p 12.7 z1 38 2）. ， 19 ； p 25.4 z
1
35
第九章 链传动（习题）
3.与带传动相比，链传动有何优缺点? 4.链传动的可能失效形式可能有哪些？ 5.链传动在工作时引起动载荷的主要原 因是什么？ 6.链传动中，链节距p、链轮齿数z1，链 轮转速n，对链传动的运动特性有何影 响? 7.为什么小链轮齿数不宜过多或过少？ 链传动的中心距过大或过小对传动有何 不利？
机械设计附加习题（第八版）
濮良贵
1
第五章
例1：(北方交大1996年考研题) 图示螺栓连接中，采用两个M20的普通螺 [ ] 160 N / mm 2 ，连接 栓，其许用拉应力 接合面间的摩擦系数f=0.20，防滑系数 K s 1.2 ，计算该联接允许传递的静载 荷F。（M20的螺栓 d1 17.294 mm ）
K s P 1.2 1000 Fy 150 N zi 4 2
在横向力P产生的力 矩M作用下，悬臂粱 不滑移的条件为：，
FR Rzi K s M K s PL
6
则悬臂粱在图示方向的摩擦力为
K s PL 1.2 1000 500 FR 1500 2 2121 .32 N Rzi 25 2 4 2
（4）螺纹标准见下表：
螺纹外径d （mm） 螺 纹 内 径 d1 （mm） 5 6 8 10 12 14 16
4.1 34
4.9 17
6.6 47
8.3 76
10.10 6
11.8 35
13.8 35
5
例2：解：在横向力 作用下，悬臂梁不 滑移的条件为： Fy zi K s P ， 则悬臂粱在y向摩擦力，
z
ca
4z 1.3F2
（1）
4
d
2 1
（2）
取z=10
13.835 120
2
9.54
14
wenku.baidu.com
（2）当z=10时，
P
4 z
F
D
2
2 180 5089 .38 N 4 10
2
预紧力
Cm Cb F0 F1 F 1.6 F (1 )F Cb Cm Cb Cm 1.6 F 0.7 F 11705 .57 N
F
4444 .44
19.58 MPa [ ] 195 MPa
F 4444 .44 p 9.68 MP d 0lmin 17 27 11
由于 p [ ]P 2 100 MPa; P [ ]P1 300 MPa， 故联轴器、螺栓不致于压碎。
2
例1解：假设各螺栓所需预紧力均为 F0 ，则由平衡条件 f .F0 .z.i K s .F 得： K S .F （1）由于螺栓仅受 F0 f .z.i 横向载荷，则螺栓危险截面的强度条 件为：1.3F0 （2） [ ] 1 2 d1 4 由（1）、（2）得 d 2 [ ] fzi 1
刚性联轴器由6个 均布于直径 D0 195 mm 的圆周上的螺栓 连接，联轴器传递 的转矩 T 2600 N。 .m 试按下列情况校 核该螺栓联接的 强度。
9
（1）采用M16的小六角头铰制孔螺栓，如 图方案I，螺栓受剪处直径 d 0 17 mm ，螺栓 材料为45钢，许用剪应力 [ ] 195 MPa ；许 用挤压应力 [ ] p1 300 MPa ；联轴器的材料 为HT250，许用挤压力 [ ] p 2 100 MPa。 （2）采用M16的普通螺栓，如图方案II， 接合面的摩擦系数为f=0.15，螺栓材料为 45钢，许用拉应力 [ ] 240 MPa ，螺纹 内径 d1 13.835 mm，防滑系数 K s 1.2。
，由图可得1、4螺栓联接所受摩擦力 合力最大，
Fmax Fy2 FR2 2 Fy FR cos135 150 2 (1500 2 ) 2 2 150 1500 2 2 2 2229 .91N
设螺栓预紧力为 F0 ，则对于1、4螺栓：， Fmax 2229 .91 fF0 Fmax F0 14866 .07 N f 0.15
（2）采用普通螺栓连接时，靠连接预紧后在 接合面间产生摩擦力来传递转矩T， Z 由 得 6 fF D0 K T，则， fF .r K .T
i 1
0 i
S
0
2
S
TK S 2600 1.2 F0 35555 .56 N 3D0 f 3 0.195 0.15
1.3F0 1.3 35555 .56 307 .47 MPa [ ] 240 MPa
37
v 及其瞬时最大
第九章 链传动（习题）
10.图示的链传动的布置形式，小
链轮为主动轮，试标出主动轮（图a、
b）的旋向；图c的布置有什么缺点？ 应采取什么措施？
38
第九章 链传动（习题）
11.链在传动中的主要作用力有
哪些？链传动张紧的目的是什么？ 常用的方法有那些？
Cb 0.3可计算 （3）从螺栓的相对刚度 Cb Cm 3 出 Cb Cm 7
15
姜洪源主编 , 《机械设计试题精选与答题技巧》 , 哈尔滨工业大 学出版社
16
17
18
19
姜洪源主编 , 《机械设计试题精选与答题技巧》 , 哈尔滨工业大 学出版社
20
21
10.(东北大学1999年)： 已知一支架用一组螺 栓与机座连接(图示)， 所受外载荷分解成一 轴向工作载荷，FΣ＝ 16000N和一横向工作 载荷R＝ 5000N。已知 螺栓的相对刚度为 0.25，接合面摩擦系 数为0.15。选择螺栓 的机械性能等级为8.8 级,取安全系数S＝1.5， 可靠性系数Kf＝1.2。 试求螺栓直径的计算 值。(14分)
26
第五章 螺纹连接（习题）
a)
b)
27
第五章 螺纹连接（习题）
8.采用螺纹连接时，当被联接件很厚、
并经常拆卸时，易采用——。 （2）螺栓连接；（2）螺钉连接； （3）双头螺柱连接。 9.被连接件受横向外力作用，若采用 一组普通螺栓连接时，则靠——来传 递外力。 （1）被联接见接合面之间的摩擦力； （2）螺栓的剪切和挤压；（3）螺栓 的剪切和被联接件的挤压。
22
zifF1 K s R F F2 F1 Z
1.3F2 1 2 d1 4
精确度：小数点后三位。
23
第五章 螺纹连接（习题）
1.一个紧螺栓连接的受力变形图如
图所示，若要保证残余预紧力大小 等于预紧力的一半，则工 作拉力为多少？ 螺栓的总拉力 为多少？
Cb Cm
13
解：（1）在P的作用下，单个螺栓的轴向工 2 作载荷为 ，螺栓的总的工作拉 P D
F 4 z
力：
F2 F1 F 1.6 F F 2.6
PD2
螺栓的拉伸强度条件为： 由（1）、（2）有 PD2 d12 [ ] 2.6 4z 4 1.3 即： 1.3 2.6 2 180 2
24
第五章 螺纹连接（习题）
2.螺纹连接预紧的目的是什么？为
什么要控制预紧力？控制预紧力的 方法有哪些？ 3.螺纹连接为什么要防松，防松的 目的是什么？最基本的防松方法按 工作原理分哪三类？试对每类方法 举出两种以上的实用方式。 4.采用腰状螺栓是为了——。 采用悬置螺母是为了——。
10
解：(1)采用铰制孔螺栓联接时，根据联轴 器上的力矩平衡条件 得： ； ，
F .r T 即：
i 1 i i
6
D0 F . 2 T i 1
6
3FD0 T
，
T 2600 F 4444 .44 N 3D0 3 0.195 根据螺栓杆的剪切计算公式：
2 .d0 .(17 ) 2 故螺栓不至于剪断。 4 4 由挤压应力条件公式：
33
第八章 带传动（习题）
12.提高带传动工作能力的措施主要 有哪些？ 答：增大摩擦系数、增大包角、 尽量使传动在靠近最佳速度下工作、 采用新型带传动、采用高强度带材 料等。
34
第九章 链传动（习题）
1.链传动的传动比写成 i12 z 2 n1 D2 z1 n2 D1 是否可以？如果有错误，错在何处？
28
第六章键、花键、无键连接和 销连接（习题）
1.矩形花键和渐开线花键的定心方
式是否相同？各为什么方式？ 2.销连接是否越安全越好？为什么？ 3.试选则联轴器（a）和齿轮处（b） 的键连接的形式。
29
第八章 带传动（习题）
1.带传动的弹性滑动和打滑都是可以避
免的，对吗？为什么？ 2.带工作时，带中可能产生的最大应力 发生在哪个部位？ 3.带在工作中，最大工作拉力与哪些因 素有关？ 4.为了避免打滑，将带轮上与带接触的 表面加工得粗糙些，这样是否合理？
F 4 1.3 K s
19273 .75 N
3
例2：（清华大学
1997年考研题）
一悬臂粱由四个普通
螺栓连接固定于立墙
上的两个夹板间，
如图所示，
4
已知载荷P=1000N，螺栓布局和相关尺
寸如图所示，试选择螺栓直径d。（15分） 注：（1）螺栓材料45钢；（2）图示尺寸 单位为mm； （3）板间摩擦系数f=0.15，防滑系数 KS=1.3 ； [ ] 360 N / mm 2
30
第八章 带传动（习题）
5.为什么在相同条件下，常用V带传动？ 6.V带在运转一定时间后，就会因出现塑
性变形而松弛，使预紧力降低。为了保 证带传动的能力，应采取什么措施？ 常见的有几种方式？ 7.在进行带传动设计时，需验算带的速 度，一般取 v 20m / s 为宜 ，为什么？
25
第五章 螺纹连接（习题）
5.螺旋传动按用途不同分为——
、——、——。
6.已知一个托架的边板用六个螺栓与相
邻的机架相联，托架受60N的载荷作用， 设载荷与边板螺栓组的对称轴线相平行， 距离为300mm，图示的两种布置形式。 1）.应采用普通螺栓还是铰制孔螺栓？ 2）.哪种布置形式所需的螺栓直径最小？
螺栓危险截面的拉伸应力为：
ca
4 d12
故螺栓会被拉断。
4
13.835 2
12
例5 （华中理工大学1999年考研试题） 一压力容器的平盖用 M16（d1 13.835 mm ） 螺栓联接。已知制螺 栓的[ ] 120 MPa ， 容器的压强为 P=2MPa，内径 D=180mm。试求： （1）所需螺栓的 个数z（取残余预紧力 F1 1.6F ，F为工作载 荷）；（2）预紧力F0（取相对刚度 Cb 0.3 ）。(（3）绘制受力变形图）
36
第九章 链传动（习题）
8.链传动中的速度为什么不能保持
p 25.4mm; z1 20; n1 600 rpm
那么，平均链速
恒定？若一滚子链的参数如下：
v 值 vmax ，最小值 min 分别是多少？ 9.链传动的许用功率曲线是在什么 条件下得到的？在实际使用中要进 行哪些修正？
螺栓危险截面的直径为
d1
故选择公称直径 d 10mm （螺纹小径 d1 8.376 mm 8.267 mm ） 的螺栓。
4 1.3F0 [ ]
4 1.3 14866 .07 8.267 mm 360
8
例3：（北京理工大学1998年考研试题）图示
31
第八章 带传动（习题）
8.为什么V带轮的轮槽角比V带的楔
角（40°）小？下列三种安装方式 哪种情况正确？
32
第八章 带传动（习题）
9.带传动时，带的最大应力发生于何处？
有哪几部分组成？带的弹性滑动与打滑 有何区别？它们二者对传动分别有什么 影响？是否可以避免？ 10.带传动中为何要张紧？张紧力过大或 过小有什么后果？常见的张紧装置有哪 些？在什么情况下需采用张紧轮？张紧 轮布置在什么位置较为合理？ 11.对于水平或近似于水平布置的带传动， 应将松边放在上侧还是下侧，为什么？
2.当其它条件相同时，试比较下列
两种链传动方案的工作平稳性，为 什么？ 1）. ， ； p 12.7 z1 38 2）. ， 19 ； p 25.4 z
1
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第九章 链传动（习题）
3.与带传动相比，链传动有何优缺点? 4.链传动的可能失效形式可能有哪些？ 5.链传动在工作时引起动载荷的主要原 因是什么？ 6.链传动中，链节距p、链轮齿数z1，链 轮转速n，对链传动的运动特性有何影 响? 7.为什么小链轮齿数不宜过多或过少？ 链传动的中心距过大或过小对传动有何 不利？
机械设计附加习题（第八版）
濮良贵
1
第五章
例1：(北方交大1996年考研题) 图示螺栓连接中，采用两个M20的普通螺 [ ] 160 N / mm 2 ，连接 栓，其许用拉应力 接合面间的摩擦系数f=0.20，防滑系数 K s 1.2 ，计算该联接允许传递的静载 荷F。（M20的螺栓 d1 17.294 mm ）
K s P 1.2 1000 Fy 150 N zi 4 2
在横向力P产生的力 矩M作用下，悬臂粱 不滑移的条件为：，
FR Rzi K s M K s PL
6
则悬臂粱在图示方向的摩擦力为
K s PL 1.2 1000 500 FR 1500 2 2121 .32 N Rzi 25 2 4 2
（4）螺纹标准见下表：
螺纹外径d （mm） 螺 纹 内 径 d1 （mm） 5 6 8 10 12 14 16
4.1 34
4.9 17
6.6 47
8.3 76
10.10 6
11.8 35
13.8 35
5
例2：解：在横向力 作用下，悬臂梁不 滑移的条件为： Fy zi K s P ， 则悬臂粱在y向摩擦力，
z
ca
4z 1.3F2
（1）
4
d
2 1
（2）
取z=10
13.835 120
2
9.54
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wenku.baidu.com
（2）当z=10时，
P
4 z
F
D
2
2 180 5089 .38 N 4 10
2
预紧力
Cm Cb F0 F1 F 1.6 F (1 )F Cb Cm Cb Cm 1.6 F 0.7 F 11705 .57 N
F
4444 .44
19.58 MPa [ ] 195 MPa
F 4444 .44 p 9.68 MP d 0lmin 17 27 11
由于 p [ ]P 2 100 MPa; P [ ]P1 300 MPa， 故联轴器、螺栓不致于压碎。
2
例1解：假设各螺栓所需预紧力均为 F0 ，则由平衡条件 f .F0 .z.i K s .F 得： K S .F （1）由于螺栓仅受 F0 f .z.i 横向载荷，则螺栓危险截面的强度条 件为：1.3F0 （2） [ ] 1 2 d1 4 由（1）、（2）得 d 2 [ ] fzi 1
刚性联轴器由6个 均布于直径 D0 195 mm 的圆周上的螺栓 连接，联轴器传递 的转矩 T 2600 N。 .m 试按下列情况校 核该螺栓联接的 强度。
9
（1）采用M16的小六角头铰制孔螺栓，如 图方案I，螺栓受剪处直径 d 0 17 mm ，螺栓 材料为45钢，许用剪应力 [ ] 195 MPa ；许 用挤压应力 [ ] p1 300 MPa ；联轴器的材料 为HT250，许用挤压力 [ ] p 2 100 MPa。 （2）采用M16的普通螺栓，如图方案II， 接合面的摩擦系数为f=0.15，螺栓材料为 45钢，许用拉应力 [ ] 240 MPa ，螺纹 内径 d1 13.835 mm，防滑系数 K s 1.2。
，由图可得1、4螺栓联接所受摩擦力 合力最大，
Fmax Fy2 FR2 2 Fy FR cos135 150 2 (1500 2 ) 2 2 150 1500 2 2 2 2229 .91N
设螺栓预紧力为 F0 ，则对于1、4螺栓：， Fmax 2229 .91 fF0 Fmax F0 14866 .07 N f 0.15
（2）采用普通螺栓连接时，靠连接预紧后在 接合面间产生摩擦力来传递转矩T， Z 由 得 6 fF D0 K T，则， fF .r K .T
i 1
0 i
S
0
2
S
TK S 2600 1.2 F0 35555 .56 N 3D0 f 3 0.195 0.15
1.3F0 1.3 35555 .56 307 .47 MPa [ ] 240 MPa
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v 及其瞬时最大
第九章 链传动（习题）
10.图示的链传动的布置形式，小
链轮为主动轮，试标出主动轮（图a、
b）的旋向；图c的布置有什么缺点？ 应采取什么措施？
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第九章 链传动（习题）
11.链在传动中的主要作用力有
哪些？链传动张紧的目的是什么？ 常用的方法有那些？
Cb 0.3可计算 （3）从螺栓的相对刚度 Cb Cm 3 出 Cb Cm 7
15
姜洪源主编 , 《机械设计试题精选与答题技巧》 , 哈尔滨工业大 学出版社
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姜洪源主编 , 《机械设计试题精选与答题技巧》 , 哈尔滨工业大 学出版社
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10.(东北大学1999年)： 已知一支架用一组螺 栓与机座连接(图示)， 所受外载荷分解成一 轴向工作载荷，FΣ＝ 16000N和一横向工作 载荷R＝ 5000N。已知 螺栓的相对刚度为 0.25，接合面摩擦系 数为0.15。选择螺栓 的机械性能等级为8.8 级,取安全系数S＝1.5， 可靠性系数Kf＝1.2。 试求螺栓直径的计算 值。(14分)
26
第五章 螺纹连接（习题）
a)
b)
27
第五章 螺纹连接（习题）
8.采用螺纹连接时，当被联接件很厚、
并经常拆卸时，易采用——。 （2）螺栓连接；（2）螺钉连接； （3）双头螺柱连接。 9.被连接件受横向外力作用，若采用 一组普通螺栓连接时，则靠——来传 递外力。 （1）被联接见接合面之间的摩擦力； （2）螺栓的剪切和挤压；（3）螺栓 的剪切和被联接件的挤压。
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zifF1 K s R F F2 F1 Z
1.3F2 1 2 d1 4
精确度：小数点后三位。
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第五章 螺纹连接（习题）
1.一个紧螺栓连接的受力变形图如
图所示，若要保证残余预紧力大小 等于预紧力的一半，则工 作拉力为多少？ 螺栓的总拉力 为多少？
Cb Cm
13
解：（1）在P的作用下，单个螺栓的轴向工 2 作载荷为 ，螺栓的总的工作拉 P D
F 4 z
力：
F2 F1 F 1.6 F F 2.6
PD2
螺栓的拉伸强度条件为： 由（1）、（2）有 PD2 d12 [ ] 2.6 4z 4 1.3 即： 1.3 2.6 2 180 2
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第五章 螺纹连接（习题）
2.螺纹连接预紧的目的是什么？为
什么要控制预紧力？控制预紧力的 方法有哪些？ 3.螺纹连接为什么要防松，防松的 目的是什么？最基本的防松方法按 工作原理分哪三类？试对每类方法 举出两种以上的实用方式。 4.采用腰状螺栓是为了——。 采用悬置螺母是为了——。
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解：(1)采用铰制孔螺栓联接时，根据联轴 器上的力矩平衡条件 得： ； ，
F .r T 即：
i 1 i i
6
D0 F . 2 T i 1
6
3FD0 T
，
T 2600 F 4444 .44 N 3D0 3 0.195 根据螺栓杆的剪切计算公式：
2 .d0 .(17 ) 2 故螺栓不至于剪断。 4 4 由挤压应力条件公式：
33
第八章 带传动（习题）
12.提高带传动工作能力的措施主要 有哪些？ 答：增大摩擦系数、增大包角、 尽量使传动在靠近最佳速度下工作、 采用新型带传动、采用高强度带材 料等。
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第九章 链传动（习题）
1.链传动的传动比写成 i12 z 2 n1 D2 z1 n2 D1 是否可以？如果有错误，错在何处？
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第六章键、花键、无键连接和 销连接（习题）
1.矩形花键和渐开线花键的定心方
式是否相同？各为什么方式？ 2.销连接是否越安全越好？为什么？ 3.试选则联轴器（a）和齿轮处（b） 的键连接的形式。
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第八章 带传动（习题）
1.带传动的弹性滑动和打滑都是可以避
免的，对吗？为什么？ 2.带工作时，带中可能产生的最大应力 发生在哪个部位？ 3.带在工作中，最大工作拉力与哪些因 素有关？ 4.为了避免打滑，将带轮上与带接触的 表面加工得粗糙些，这样是否合理？
F 4 1.3 K s
19273 .75 N
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例2：（清华大学
1997年考研题）
一悬臂粱由四个普通
螺栓连接固定于立墙
上的两个夹板间，
如图所示，
4
已知载荷P=1000N，螺栓布局和相关尺
寸如图所示，试选择螺栓直径d。（15分） 注：（1）螺栓材料45钢；（2）图示尺寸 单位为mm； （3）板间摩擦系数f=0.15，防滑系数 KS=1.3 ； [ ] 360 N / mm 2
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第八章 带传动（习题）
5.为什么在相同条件下，常用V带传动？ 6.V带在运转一定时间后，就会因出现塑
性变形而松弛，使预紧力降低。为了保 证带传动的能力，应采取什么措施？ 常见的有几种方式？ 7.在进行带传动设计时，需验算带的速 度，一般取 v 20m / s 为宜 ，为什么？
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第五章 螺纹连接（习题）
5.螺旋传动按用途不同分为——
、——、——。
6.已知一个托架的边板用六个螺栓与相
邻的机架相联，托架受60N的载荷作用， 设载荷与边板螺栓组的对称轴线相平行， 距离为300mm，图示的两种布置形式。 1）.应采用普通螺栓还是铰制孔螺栓？ 2）.哪种布置形式所需的螺栓直径最小？
螺栓危险截面的拉伸应力为：
ca
4 d12
故螺栓会被拉断。
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13.835 2
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例5 （华中理工大学1999年考研试题） 一压力容器的平盖用 M16（d1 13.835 mm ） 螺栓联接。已知制螺 栓的[ ] 120 MPa ， 容器的压强为 P=2MPa，内径 D=180mm。试求： （1）所需螺栓的 个数z（取残余预紧力 F1 1.6F ，F为工作载 荷）；（2）预紧力F0（取相对刚度 Cb 0.3 ）。(（3）绘制受力变形图）
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第九章 链传动（习题）
8.链传动中的速度为什么不能保持
p 25.4mm; z1 20; n1 600 rpm
那么，平均链速
恒定？若一滚子链的参数如下：
v 值 vmax ，最小值 min 分别是多少？ 9.链传动的许用功率曲线是在什么 条件下得到的？在实际使用中要进 行哪些修正？