《南昌工程学院机械设计基础》习题与解答
10.平键联接有哪几种？
答：平键按照用途分为普通平键、导向平键和滑键三种类型。 11.螺栓联接的主要失效形式是什么？
答：受拉螺栓联接主要失效形式是螺杆螺纹处的塑性变形或断裂。
受剪螺栓联接主要失效形式有两种：（a）螺杆受剪面的塑性变形或剪断；（b）螺杆与被联接件中较弱者的挤压面被压溃。 12.普通平键联接的主要失效形式是什么？
答：普通平键联接的主要失效形式为：（a）对于静联接，常为较弱零件（一般为轮毂）
工作面的压溃；（b）对于动联接，常为较弱零件工作面的磨损。在满足联接的挤压或磨损强度条件下，一般不会出现键的剪切破坏。 13.什么叫标准齿轮？
答：压力角20°，模数为标准值，分度圆齿厚等于齿槽宽的齿轮，叫标准齿轮。 14.为什么要限制齿轮的最少齿数？
答：范成法加工齿轮时，若齿轮齿数低于17就会发生根切，故要限制齿轮的最少齿数。 15.一对渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是什么？
答：一对渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是它们模数和压力角应分别相等，即
m1=m2 , α1=α2。
16.一对斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件是什么？
答：一对斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件是：它们的法面模数和法面压力角应分别相等（即
mn1=mn2 ，α
n1 =αn1），它们的端面模数和端面压力角应分别相等（即
mt1=mt2 ，
αt1 =αt1）。此外，就斜齿轮的螺旋角β而言，外啮合时应有β1＝-β2，内啮合时应有β1＝β2。
17.一对直齿圆锥齿轮的正确啮合条件是什么？
答：一对直齿圆锥齿轮的正确啮合条件是：它们的模数、压力角、外锥距应分别相等，
即m1=m2，α1=α2，Re1 =Re2。
18.与直齿圆柱齿轮相比，斜齿圆柱齿轮有何优缺点？
答：与直齿圆柱齿轮相比，斜齿圆柱齿轮的优点有：①啮合性能好、传动平稳，噪音小；
②重合度大，承载能力高；③zmin< zvmin，机构更紧凑。斜齿圆柱齿轮的缺点为：产生轴向力，且随螺旋角β增大而增大。
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19.在蜗杆传动中，什么是中间平面？蜗杆蜗轮正确啮合的条件是什么？
答：在蜗杆传动中，过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面，就是中间平面。在中间平面
内，蜗轮蜗杆相当于齿轮齿条啮合。蜗杆蜗轮正确啮合的条件是中间平面内参数分别相等：mt2=mx1=m ，αt2 =α
x1=α
。
20.闭式蜗杆传动（蜗杆减速器）的总效率一般包括哪三部分？
答：闭式蜗杆传动（蜗杆减速器）的总效率一般包括以下三部分：轮齿的啮合效率、考
虑轴承摩擦损耗时的效率、考虑箱体内润滑油搅动时的效率。 21.简述带传动中，为何限制带速在5～25m/s范围内？
答：在带传动中，若带速过高，离心力较大，绕转的圈数多寿命低，降低传动的工作能
力；反之，带速太低，传递功率一定时，有效拉力F过大，所需带的根数较多，各根带受载不均现象严重。故要限制带速在5～25m/s范围内。 22.一般来说，带传动的打滑多发生在大带轮上还是小带轮上？ 答：一般来说，带传动的打滑多发生在小带轮上。 23.带传动中，打滑和弹性滑动有何不同？
答：传动带是弹性体，受到拉力后会产生弹性伸长，伸长量随拉力大小的变化而改变。
带由紧边绕过主动轮进入松边时，带的拉力由F1减小为F2,其弹性伸长量也由δ1减小为δ2。这说明带在绕过带轮的过程中，相对于轮面向后收缩了（δ1-δ2），带与带轮轮面间出现局部相对滑动，导致带的速度逐步小于主动轮的圆周速度，这种由于带的弹性变形而产生的带与带轮间的滑动称为弹性滑动。
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。而弹性滑动是由于拉力差引起的，只要传递圆周力，就必然会发生弹性滑动，所以弹性滑动是不可以避免的。
24.在普通V带传动中，什么是普通V带的中性层？什么是V带轮的基准直径？什么是普通V带的基准长度？
答：在普通V带传动中，带绕在带轮上时产生弯曲，外层受拉伸长，内层受压缩短，内
外层之间必有一长度不变的层，就是普通V带的中性层，其宽度bp称为节宽。V带轮上与bp相应的带轮直径称为V带轮的基准直径。与带轮基准直径相应的带的周线长度称为普通V带的基准长度。
25.在链传动中，链承受的拉力有哪三种？并说明各力的作用范围。
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答：在链传动中，链条承受的力有工作拉力、离心拉力、链的垂度拉力等三种拉力。
链传动在工作中，紧边与松边受力不同。工作拉力只作用在链的紧边上；离心拉力是链随链轮转动的离心力而产生的拉力，它作用在链的全长上；链的垂度拉力是由链的自重产生的拉力，作用在链的全长上。 26.简述滚子链传动的主要失效形式。
答：滚子链传动的主要失效形式有：链条的疲劳破坏；铰链的磨损；套筒和销轴的表面
胶合；冲击疲劳破坏；过载拉断。 27.轴的结构设计主要考虑的因素有哪些？
答：轴的结构设计主要考虑的因素有：轴上零件的轴向、周向定位，装拆，加工工艺。 28.为什么常将轴设计为阶梯轴？
答：将轴设计为阶梯轴，主要是考虑轴上零件轴向定位、装拆。 29.试列举五种用于滑动轴承的润滑装置。
答：用于滑动轴承的润滑装置有：压配式压注油杯、旋套式油杯、针阀式油杯、甩油环、
油绳式油杯，等。
30.非液体摩擦滑动轴承的校核性计算包括哪些内容？
答：非液体摩擦滑动轴承的校核性计算包括如下两个方面的内容：（1）为了防止轴承
产生过度磨损，应限制轴承的平均压强；（2）为了防止轴承工作时产生过高的热量而导致摩擦面的胶合破坏，应限制轴承单位面积的摩擦功率pvμ，其中摩擦因数μ可近似认为是常数，故pv越大，摩擦功率越大，温升越高。 31.滚动轴承在一般转速下的主要失效形式是什么？ 答：滚动轴承在一般转速下的主要失效形式是疲劳点蚀。 32.在进行滚动轴承的组合设计时应考虑哪些问题？
答：在进行滚动轴承的组合设计时应考虑轴承轴向、周向定位，装拆，润滑密封等问题。 33.滚动轴承密封方法的选择应考虑哪些因素？滚动轴承的密封方法有哪些？试举例之。 答：滚动轴承密封方法的选择与润滑剂的种类、工作环境、温度、密封表面的圆周速度
有关。滚动轴承的密封方法有：接触式密封（如毡圈密封、唇形密封圈密封）、非接触式密封（如缝隙式密封、油沟式密封、迷宫式密封）、组合式密封（如迷宫毡圈组合密封）。
34.什么是滚动轴承的基本额定动载荷？
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答：滚动轴承进入运转状态并且当其基本额定寿命恰好为106转时，滚动轴承所能承受
的最大载荷，称为滚动轴承的基本额定动载荷，以C表示。 35.什么是滚动轴承的当量动载荷？
答：对于同时作用有径向载荷和轴向载荷的滚动轴承，在进行轴承寿命计算时，为了和
基本额定动载荷进行比较，需把实际载荷折算为与基本额定动载荷的方向相同的一个假想载荷，在该假想载荷作用下滚动轴承的寿命与实际载荷作用下的寿命相同，则称该假想载荷为当量动载荷，用FP表示。
36.对于偏置式从动件盘形凸轮，简述其推程压力角大小与凸轮基圆半径大小、从动件偏
置方向以及偏距e大小的关系。
答：当凸轮转过相同转角δ而从动件上升相同位移s 时，基圆半径较小者凸轮工作轮廓
较陡，压力角较大；而基圆较大的凸轮工作轮廓较平缓，压力角较小。
对于偏置式从动件盘形凸轮，若凸轮逆时针方向转动，从动件偏置在凸轮转动中心右侧时压力角较小；当凸轮顺时针转动时，从动件采用左偏置压力角较小。 适当增大偏距e，可以使推程压力角降低。
五、作图题
1. 右图所示为一尖顶对心移动从动杆盘状凸轮机构，机构的转动中心为O1，凸轮是一个以O2为圆心r为半径的圆盘。O1与O2处于同一水平线上，O1与O2的距离为e。
（1）作出图示C点位置的压力角； （2）标示出该凸轮基圆半径rb并求出其值； （3）求从动杆升程h的值。 解：
（1）从动件受力F的方向为O2C连线延长线方向，从动件在C点处的速度v的方向与从动件导路重叠，二者所夹锐角即为C点位置的压力角。如下图所示。
（2）连接机构转动中心O1与凸轮圆盘的几何中心O2，其延长线与凸轮圆盘轮廓线分别交于A点和B点，如下图所示。|O1A|线段长即为该凸轮基圆半径rb。则：rb = |O2A|- |O2O1| = r – e 。
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（3）凸轮转动中心O1离从动件尖顶最短距离为|O1A|，最远距离为|O1B|。则：从动杆升程h = |O1B| - |O1A| = （r + e）-（r- e）= 2e。
2. 设计一铰链四杆机构，已知其摇杆CD的长度为50mm，行程速度变化系数K=1.5，摆角ψ = 45°，要求固定铰链中心A和D在同一水平线上。 要求：（1）比例尺为1:1；
（2）作图过程可不作文字说明，但必须保留作图线；
（3）根据所作图求出曲柄AB、连杆BC、机
架AD的长度，精确至个位数，单位为mm。
解：（1）计算θ值
K?11.5?1??180??180??36?
K?11.5?1（2）采用1:1的比例尺作图。
a）任取一点D，作等腰三角形△DC1C2，其腰长为CD=50mm，夹角为ψ = 45°，C1C2呈水平布置。
b）作C2P⊥C1C2，作C1P使∠C2C1P =90°－θ= 54°，交于P点。
c）作△PC1C2的外接圆，则A点必在此圆上。
d）因要求固定铰链中心A和D在同一水平线上，故过D点作水平线DA，与外接圆的交点即为固定铰链中心A。
e）以A为圆心，AC2为半径作弧交AC1于E；以A为圆心，EC1/2为半径作弧交于B。AB即为曲柄，BC即为连杆。
f）由图及比例尺可以量得：曲柄AB=8.8mm、连杆BC=55.6mm、机架AD=25.7mm。
A P B C2 F C1 54° E 36° ψ= 45° D 共24页 第15页