1．指出图a)、b)中的结构错误（作出正确的图或

用文字说明均可）。

2．指出图a)、b)中的结构错误（作出正确的图或

用文字说明均可）。

解：图a的错误在于槽的宽度太大，图b的错误是

动力输入轮不应布置在边上。正确的结构图如下：

解：图a的错误是轴承的定位台阶过高，轴承没法

拆卸；图b的错误是螺母支撑面不平，应铸出加工的凸台或铣出鱼眼坑。正确的结构图如下：

3．指出图中的结构错误(作出正确的图或用文字说

明)。

4．指出图中的结构错误(作出正确的图或用文字说

明)。

解：正确的结构图如下。

解：正确的结构图如下。

6．图示两个零件采用螺钉联接，试指出或改正其

结构设计错误之处。

5．图示同一功能的零件的两种结构，试分析哪一

种结构合理（必须说明理由）。

解：右边的结构合理。

由于左边结构两横孔不通，加工时必须装夹两

次，不仅增大了辅助加工时间，而且由于装夹误差的存在，难于保证两孔的同轴度要求。

解：错误是螺钉装不进去。

正确的结构图如下：

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7．装配式蜗轮结构(部分)如图所示。指出结构不

合理之处并加以简要说明。

解：正确的结构如图所示，骑缝螺钉应偏向铸铁轮

芯几毫米，左边的两大圆柱面应有间隙以避免过定位。

8．指出图中的结构错误(作出正确的图或用文字说

明)。

9．图示平带带轮的两种结构，试分析哪一种结构

合理（必须说明理由）。

解：正确的结构图如下。

解：右边的结构合理。

图a所示的紧定螺钉孔既不可能加工出来，紧定螺钉也不可能装进去；图b在带轮上开设工艺孔则解决了图a的问题。

七、计算题

１．接长扳手如图。联接采用受拉螺栓，试根据强度条件导出螺栓危险截面直径的计算式（已知常数须

化简）。

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提示 分别对A、B点取矩，可求得A、B点处的摩擦力，可判定A、B两点哪一点所需的摩擦力大，

取大的进行计算。根据“预紧力乘摩擦系数等于可靠性系数乘摩擦力”可求得所需预紧力。根据只受预紧力的紧螺栓联接强度计算式即可求得螺栓的计算直径。 参考答案

根据静平衡条件 FB＝F×l1/l2＝8F，FA＝F×(l1＋l2)/l2＝9F 设摩擦系数为?，则有 F’?＝Kf FA，F’＝9Kf F/?，于是

'd1≥

4?1.3F5.2?9K＝fF＝3.86KfF?[?]?f[?]f[?]

２．圆锥齿轮轴用两个圆锥滚子轴承支撑如图。

已知：传递的功率P＝4kw，转速n＝960rpm，三班制工作。R1＝2800N，R2＝1080N，FA＝230N。要求轴承

的寿命大于105h，脂润滑。试验算轴承的寿命是否足够。

(注：轴承的基本额定动载荷Cr＝63000N，基本额定静载荷C0r＝74000N，极限转速N0＝5000，e＝0.37，Y＝1.6，Y0＝0.9。当A/R≤e时，X＝1，Y＝0；当A/R＞e时，Y＝1.6，X＝0.4。载荷系数fp＝1.2，附加轴向力S ＝R/2Y，当量动载荷P＝fp(XR＋YA)，Lh?C????60n?P?106?。)

提示 首先根据附加作用力的计算式求出两个轴承的附加轴向力并将其标注在图上，接着求出两个

轴承所受的轴向力，下一步求出两轴承的当量动载荷并比较其大小，最后将大的那个当量动载荷带入寿命计算式即可。 参考答案

S1＝R1/2Y＝2800/3.2＝875N，S2＝R2/2Y＝1080/3.2＝337.5N，两力的方向由外向内； ∵ FA＋S1＝230＋875＝1105＞S2，∴ A2＝FA＋S1＝1105N，A1＝S1＝875N； ∵ A1/R1＝0.312＜e＝0.37，∴ X1＝1，Y1＝0； ∵ A2/R2＝1105/1080＞e，∴ X2＝0.4，Y2＝1.6；

P1＝fp(X1R1＋Y1A1)＝3360N，P2＝fp(X2R2＋Y2A2)＝2640N，因P1＞P2，应取P1；

6?C?10?63000??＝Lh＝???60n?P2?60?960?3360106????3.33＝301073＞105h，寿命足够。

3．某轴由圆锥滚子轴承支撑如图所示。已知：载荷平稳，R1＝2000N，

R2＝4000N，FA＝1030N，室温下工作，轴转速n＝1000rpm。试计 算这一对轴承的使用寿命Lh＝？（轴承参数如下：Cr＝34000N， S ＝R/2Y，e＝0.38，当A/R＞e时，X＝0.4，Y＝1.6）

提示 首先根据附加作用力的计算式求出两个轴承的附加轴向力并将其标注在图上，接着求出两个

轴承所受的轴向力，下一步求出两轴承的当量动载荷并比较其大小，最后将大的那个当量动载荷带入寿命计算式即可。 参考答案

S1＝R1/2Y＝2000/3.2＝625N，S2＝1250N；

轴承2是压紧端，所以有 A1＝S1＝625N，A2＝FA＋S1＝1655N；

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∵ A1/R1＝625/2000＝0.312＜e＝0.38，∴ X1＝1，Y1＝0； ∵ A2/R2＝1625/4000＝0.406＞e，∴ X2＝0.4，Y2＝1.6； 因载荷平稳，室温下工作，故fp＝1，ft＝1；

P1＝fp(X1R1＋Y1A1)＝2000N，P2＝fp(X2R2＋Y2A2)＝0.4×4000＋1.6×1625＝4260N；

因P2＞P1，应取P2；故 Lh＝Lh2＝

4．轴系如图。已知：M＝450kNmm，F＝3000N，FA＝1000N，S＝0.25R。求：

① A1＝？A2＝？

② 做出弯矩图并求最大弯矩Mrmax＝？

提示 首先根据受力图求出两支点的径向载荷R1和R2，然后根据附加

作用力的计算式求出两个附加轴向力并将其标注在图上，接着求

出两个轴承所受的轴向力A1和A2。弯矩的求法和弯矩图的做法参考“材料力学”。

参考答案

根据静平衡条件 900R2＋M＝(900－300)F 可得：R2＝1500 N

于是 R1＝F－R2＝1500 N，Mmax＝600R1＝900000Nmm

16670n?C????P??2??＝

166701000?34000??4260???3.33＝16820h。

S1＝0.25R1＝375N（→），S2＝0.25R2＝375N（←）

∵ S2＋FA＝1375＞S1，∴ A1＝S2＋FA＝1375，A2＝S2＝375 。

各力及弯矩图如图所示。

5．起重卷筒如图。钢绳的一端利用夹板由两个螺栓将其夹

紧在卷筒之上，钢绳与夹板、钢绳与卷筒之间的摩擦系数均为?，摩擦可靠性系数为Kf ，螺栓材料的许用应

力为[?]，起重量为Q(N)，要求当重物处于最低位置时，钢丝绳在卷筒上仍然绕有两圈（4?）。试求螺栓

危险截面直径（导出公式）。

提示 Q是紧边拉力，夹板提供的摩擦力应大于等于松

边拉力，钢丝绳与夹持板接触的两面都存在摩

擦力，预紧力乘摩擦系数等于可靠性系数乘摩擦力，螺栓显然属于只受预紧力的紧螺栓。 参考答案

最危险的情况是只绕有两圈钢丝绳。这种情况下，载荷Q是紧边拉力，螺栓压板提供的摩擦力F?等于松边拉力F2，而 F2＝

4?1.3F'F1e??＝

eQ4??，2F’?＝Kf F? ，∴ F’＝

KfQ2?e4??KfQ4??，

2?e∴ dc≥

?[?]＝

4?1.3?[?]?＝

2.6KfQ2??e4?? 。

[?]6．手动起重机构如图所示。已知：z1＝1，z2＝60，q＝8，m＝10，?＝20°，摩

擦系数 ?＝0.1，D＝500mm，L＝400mm，P＝200N（P为作用在手柄A上的圆

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周力）。问：

① 从左侧看，重物上升时蜗杆是顺时针还是逆时针转？ ② 只考虑啮合摩擦时的传动效率?＝？ ③ 能提升的最大重量Q＝？ 参考答案

① 顺时针转。

② 蜗杆导程角 ?＝arctan??z1??＝7.125o，摩擦角?＝arctan?＝5.71o，

??q??啮合效率?＝

tan?tan7.125tan?????＝

tan?7.125?5.71?≈0.55

③ 0.5DQ＝T2＝i?T1＝i?PL，Q＝i?PL/0.5D＝10560 N。

7．夹紧螺栓联接如图所示。手柄承受载荷P，螺栓个数为2，手柄长L，

被夹轴直径为d，结合面摩擦系数为? ，防滑可靠性系数为Kf 。假定摩擦力以集中力的形式作用于轴两侧。试导出所需螺栓危险截面直径 的计算公式。

2．2F 'fd＝Kf PL，（3分）

d'c≥

4?1.3F/?[?]，dc≥

2.6KfPL/fd?[?]（3分）

参考答案

2F'd??KfPL，d?1.3F'c≥

4＝

2.6K?[?]??fPL。

[?]d?

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