第5章 凸轮机构

5-1 凸轮机构常用的四种从动件运动规律中，哪种运动规律有刚性冲击？哪种运动规律有柔性冲击？哪种运动规律没有冲击？

5-2 在图示偏置直动从动件盘形凸轮机构中，已知AB段为凸轮推程廓线，试在图上标出推程运动角δt 。

5-3 已知从动件升程h = 30 mm，δ t =150o，δ s = 30o，δ h =120o，δ s′ = 60o，从动件在推程作简谐运动，在回程作等加速等减速运动，试用作图法或公式计算绘出其运动线图s 2－t、v 2－t和a 2－t。

5-4 设计图示偏置直动从动件盘形凸轮。已知凸轮以等角速度ω1顺时针方向回转，偏距e =10 mm，凸轮基圆半径r0 = 60 mm，滚子半径rT =10 mm，从动件的升程及运动规律与题5-2相同，试用图解法绘出凸轮的轮廓并校核推程压力角。

5-5 已知条件同题5-4，试用解析法通过计算机辅助设计求 凸轮理论轮廓和实际轮廓上各点的坐标值（每隔10o计算一点），推程压力角的最大值α max，并打印凸轮轮廓。

5-6 在图示自动车床控制刀架移动的滚子摆动从动件凸轮机构中，已知l OA = 60 mm，l AB =36 mm，r0 = 35 mm，rT = 8 mm。从动件的运动规律如下：当凸轮以角速度ω1逆时针方向回转150o时，从动件以简谐运动向上摆15o；当凸轮自150o转到180o时，从动件停止不动；当凸轮自180o转到300o时，从动件以简谐运动摆回原处；当凸轮自300o转到360o时，从动件又停止不动。试绘制凸轮轮廓。

5-7 试设计一平底直动从动件盘形凸轮机构。已知凸轮以等角速度ω1逆时针方向回转，凸轮的基圆半径r 0 = 40 mm，从动件升程h =20 mm，

δ t = 120o，δ s = 30o，δ h = 120o，δ s′ = 90o，从动件在推程和回程均作简谐运动。试绘出凸轮的轮廓。

5-8 用作图法求图示中各凸轮从图示位置转过45o后机构的压力角α，并在图上标注出来。

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第6章 齿轮机构

6-1 渐开线齿轮上哪一圆的压力角为标准值？哪一圆的压力角最小？一般所说压力角是指哪个圆上的压力角，压力角取50?会有何问题？

6-2 现有4个标准齿轮：m 1 = 4 mm ，z 1 = 25，m 2 = 4 mm， z 2 = 50，m 3 = 3 mm，z 3 = 60； m 4 = 2.5 mm， z 4 = 40；试问:

⑴ 哪些齿轮的渐开线形状相同？ ⑵ 哪些齿轮可以配对正确啮合？ ⑶ 哪些齿轮可用同一把滚刀切制？

6-3 斜齿轮和锥齿轮的当量齿轮以及当量齿数是如何定义的，其意义何在？

6-4 渐开线变位齿轮和标准齿轮相比较，哪些参数和尺寸发生了改变？哪些未发生改变？ 6-5 试述所学各种齿轮机构的一对齿轮的正确啮合条件。

6-6 蜗杆机构的传动比如何计算？能否用分度圆直径之比表示其传动比？为什么？ 6-7 为何要引入蜗杆直径系数q ?

6-8 有一对外啮合正常齿标准直齿圆柱齿轮机构，已知：m = 2.5 mm，a = 112.5 mm，i = 2.6。试计算这对齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径；齿顶高、齿根高、全齿高、顶隙和公法线长度和分度圆弦齿厚。

6-9 一对外啮合的标准直齿圆柱齿轮的小齿轮丢失，现测得大齿轮：z 2 = 52，da2 = 135 mm，m = 2.5 mm，a = 112.5 mm。试确定这对齿轮的齿制以及小齿轮的齿数和齿顶圆直径，以便配制。

6-10 标准直齿圆柱齿轮机构中的一对齿轮，已知模数m n = 2 mm，α = 20?，z 1 = 20，z 2 = 40，若安装中心距a = 61 mm，试问

⑴ 这对齿轮是否属于标准安装？

⑵ 此时，节圆半径与分度圆半径、啮合角与压力角是否相等？

6-11 用齿条插刀切制一直齿圆柱齿轮。已知被加工齿轮轮坯的角速度 ω1 = 5 rad/s，刀具的移动速度为0.375 m/s ，刀具的模数m = 10 mm，压力角α = 20?，试问：

⑴ 被加工齿轮的齿数z 1 = ?

⑵ 如果齿条的中线距离齿轮坯中心为77 mm，则被加工齿轮的分度圆齿厚是多大？ 6-12 一对正常齿制的外啮合标准斜齿圆柱齿轮z 1 = 33，z 2 = 66，m = 5 mm。试问： ⑴ 若标准中心距a = 250 mm，试求螺旋角β、分度圆直径d和齿顶圆直径d a； ⑵ 若不改变模数和齿数，能否将这对齿轮装在中心距为255 mm的两平行轴上。

6-13 已知一对正常齿制渐开线标准斜齿圆柱齿轮a = 250 mm，z 1 = 23，z 2 = 98，m n = 4 mm，试计算

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其螺旋角、端面模数、端面压力角、当量齿数、分度圆直径、齿顶圆直径和齿根圆直径。

6-14 已知一对正常齿制等顶隙收缩的渐开线标准直齿圆锥齿轮，轴交角Σ = 90?，z 1 = 17，z 2 = 43，m = 3 mm，试求两轮的分度圆锥角、分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、锥顶距、齿顶角、齿根角、顶锥角、根锥角和当量齿数。

6-15 已知蜗杆机构的参数如下：蜗杆头数z 1 =2，蜗杆直径系数q =8，蜗轮齿数z 2 = 46，模数m =8 mm 。试计算该蜗杆机构的传动比i、中心距a及蜗杆和蜗轮的主要尺寸。

第7章 间歇运动机构

7-1 试比较棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构及凸轮间歇运动机构的特点和用途。

7-2 槽轮机构的运动特性系数τ = 0.4表示什么意义? 为什么运动特性系数必须大于零而小于1? 五个槽的单销槽轮机构的运动特性系数τ等于多少?

7-3 已知槽轮的槽数z=6，拨盘的圆销数K=1，转速n = 60 r/min，求槽轮的运动时间t d和静止时间t j。 7-4 设计一槽轮机构，要求槽轮机构的运动时间等于停歇时间，试选择槽轮的槽数和拨盘的圆销数。 7-5 在六角车床上六角刀架转位用的槽轮机构中，已知槽数z=6，槽轮的静止时间tj=5/6 s，槽轮的运动时间td=2 s，求槽轮机构的运动系数τ及所需的圆销数K。

第8章 联 接

8-1 试比较普通螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹的特点，各举一例说明它们的应用。

8-2 螺纹的自锁性和效率各与哪些因素有关？

8-3 试计算普通螺纹M20、M20×1.5的螺纹升角；并说明在静载荷下这两种螺纹能否自锁（已知摩擦因数f = 0.1～0.15）。

8-4 将承受轴向变载荷的联接螺栓的光杆部分的直径缩小，有什么好处？ 8-5 如图所示三块板用4个M10螺栓固定，若螺栓的性能等级为4.6，装配时控制预紧力，接合面间的摩擦因数f = 0.15，求其允许的最大横向拉力F。

8-6 如图所示为一拉杆螺纹联接，已知拉杆上的拉力F为50000 N，载荷稳定，拉杆材料为Q235钢（对照螺栓的性能等级为4.6），试设计此联接。

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一凸缘联轴器，允许传递的最大转矩T为1500 N?m（静载荷），材料为HT250。半联轴器用4个M16铰制孔螺栓联接成一体，螺栓的性能等级为4.8，试选取合适的螺栓长度，并校核其剪切和挤压强度。如果改为M16的普通螺栓联接，已知螺栓的性能等级为4.8，接合面的摩擦因数为0.15，安装时不控制预紧力，试确定螺栓数。

8-8 图8-23所示为一汽缸，缸盖和缸体用螺栓联接。已知汽缸内气体压力p最大为2.5 MPa，缸盖和缸体均为钢制，汽缸内径D = 180 mm。为了保证密封性要求，螺栓间距不得大于4.5d（d为螺纹大径），试设计此联接并确定螺栓分布圆直径。

8-9 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Q0=15000 N，轴向工作载荷Qe=10000 N，求螺栓所受的总拉

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力和被联接件间的残余预紧力。

8-10 试为题8-7中的联轴器选择平键并校核平键联接的强度。

第9章 螺旋传动

9-1 试确定图9-1a所示的千斤顶的螺杆和螺母的主要尺寸。已知起重量最大为40 kN，最大举起高度450 mm，螺杆用45钢，螺母用铸铁。（注意：需要校核螺杆稳定性和自锁性）

第10章 齿轮传动

10-1 齿轮传动的主要失效形式有那些？设计准则如何？

10-2 齿宽系数的大小对齿轮传动有何影响？模数和齿数对齿轮传动有何影响？设计时应如何选取？

10-3 齿形系数YF与哪些因素有关？两个直齿圆柱齿轮的模数和齿数分别为m1=20 mm，z1=20；m2=2 mm，z2=20，其齿形系数是否相等？

10-4 根据蜗杆传动的失效特点，设计时应如何选择蜗杆副材料？ 10-5 蜗杆传动为什么要进行热平衡计算？

10-6 有一直齿圆柱齿轮传动，原设计传递功率P，主动轴转速n 1。若其他条件不变，轮齿的工作应力也不变，当主动轴转速提高一倍，即n 1′= 2 n 1时，该齿轮传动能传递的功率P′为若干？

10-7 有一直齿圆柱齿轮传动，允许传递功率P，若通过热处理方法提高材料的力学性能，使大小齿轮的许用接触应力[σ H2]、[σ H1]各提高30％，试问此传动在不改变工作条件及其他设计参数的情况下，抗疲劳点蚀允许传递的扭矩和允许传递的功率可提高百分之几？

10-8 单级闭式直齿圆柱齿轮传动，小齿轮的材料为45钢调质，大齿轮材料为ZG310-570正火，P = 4 kW， n1=720 r/min，m =4 mm，z 1=25，z 2 =73，b 1=84 mm，b 2 =78 mm，单向传动，载荷有中等冲击，用电动机驱动，试问这对齿轮传动能否满足强度要求而安全工作。

10-9 已知闭式直齿圆柱齿轮传动的传动比i = 4.6，n 1=730 r/min，P =30 kW，长期双向转动，载荷有中等冲击，要求结构紧凑。且z1=27，大小齿轮都用40Cr表面淬火，试计算此单级齿轮传动的强度。

10-10 说明下列几种情况下应采用的是斜齿轮的齿数还是当量齿数： ⑴ 计算斜齿圆柱齿轮传动的角速比； ⑵ 用成型法切制斜齿轮时选盘形铣刀； ⑶ 计算斜齿轮的分度圆直径；

⑷ 齿根弯曲强度计算时查取齿形系数。

10-11 两对齿轮分别为：mn=5 mm，z 1=40，z 2=158，β = 8o06′34″及m n=10，z 1=20，z 2=79，β =

8o06′34″，其他条件（如材料、硬度、齿宽、转数等）均为主动轮与主动轮，从动轮与从动轮对应相等。试问：

⑴ 两对齿轮的接触疲劳强度是否相等？弯曲疲劳强度是否相等？

⑵ 若传动速度低，短时超载大，用哪一对合适？若传动速度高，用哪一对合适？

10-12 斜齿圆柱齿轮传动的转动方向及螺旋线方向如图a所示，试分别在图b和图c中画出轮1为主动时和轮2为主动时轴向力Fa1及Fa2的方向。

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