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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10-13 某两级斜齿圆柱齿轮减速器，传递功率P = 40 kW，电机驱动，双向转动，载荷平稳，高速级转速n 1=1470 r/min，齿数z1=19，z 2=63，模数mn=3 mm，螺旋角β=18o53′18″，齿宽b 1=60 mm，b 2=55 mm，小齿轮材料为20CrMnTi渗碳淬火，大齿轮材料为20Cr渗碳淬火，试校核此高速级齿轮传动的强度。
10-14 已知单级闭式斜齿圆柱齿轮传动，P =10 kW，n1=1210 r/min，i =4.3，电机驱动，双向传动，载荷有中等冲击，设小齿轮用45MnB调质，大齿轮用45钢调质，z1=21，试计算此单级齿轮传动。
10-15 斜齿圆柱齿轮减速器的已知条件如图所示，试问：
⑴ 低速级斜齿轮的螺旋线方向应如何选择才能使中间轴上两齿轮的轴向力方向相反； ⑵ 低速级螺旋角β应取多大值才能使中间轴上两个轴向力相互抵消。
10-16 一对闭式直齿圆锥齿轮传动，已知Σ = δ1 + δ2 = 90o，i = 2.7，z1=16，P =7.5 kW，n1 = 840 r/min，用电动机驱动，单向转动，载荷有中等冲击。要求结构紧凑，故大小齿轮的材料均选40Cr表面淬火，试计算此传动。
10-17 已知直齿圆锥-斜齿圆柱齿轮减速器布置如图。锥齿轮m =5 mm， b =50 mm，z1=25，z2=60；斜齿轮mn =6 mm，z1=21，z2=84。欲使轴Ⅱ上的轴向力在轴承上的作用完全抵消，求斜齿轮3的螺旋角β3的大小和旋向。
10-18 如图所示蜗杆传动，蜗杆主动，已知T 1 = 20 N?m，m = 4 mm，z 1 = 2，d 1 = 50 mm，蜗轮齿数z 2=50，传动的啮合效率η = 0.75。试确定：
⑴ 蜗轮的转向；
⑵ 蜗杆与蜗轮上作用力的大小和方向。
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10-19 如图所示为蜗杆传动和圆锥齿轮传动组合。已知输出轴上的锥齿轮z4的转向n4。欲使中间
轴上的轴向力能部分抵消，试确定：
⑴ 蜗杆传动的螺旋线方向和蜗杆的转向； ⑵ 在图中标出各轮轴向力的方向。
10-20 试设计一蜗杆传动。已知电动机功率P 1=7 kW，转速n 1 =1440 r/min ，蜗轮轴转速为n 2 =
80 r/min，载荷平稳，单向传动。蜗轮材料选锡青铜ZCuSn10P1，砂型；蜗杆选用40Cr，表面淬火。
10-21 某蜗杆减速器输入功率P 1=3 kW，z 1=2，箱体散热面积为1 m2，通风条件较好，室温20℃，试验算油温是否满足使用要求。
第11章 轮 系
11-1 在图示的轮系中，已知z 1=15， z 2=25， z 2′=15，z 3=30，z 3′=15，z 4=30，z 4′=2，z5=60，z5′
=20 (m = 4 mm)，若n 1=500 r/min，求齿条6线速度v的大小和方向。
11-2 图示为一滚齿机工作台的传动系统，已知各轮齿数为z 1=15，z 2=28，z 3=15，z 4=35，z 8 =1，z 9 =40；
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（机械制造行业）机械设计基础课程习题
