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机械原理思考题参考答案
机械原理思考题0-5
1. 何谓机器？何谓机构？何谓机械？何谓构件？何谓零件？
机器是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料、信息。
机器有三个特征：⑴是人为的实物的组合；⑵各部分之间具有确定的相对运动；⑶用来变换或传递能量、物料、信息。
用来传递运动和力的、有一个构件为机架的、用构件间能够相对运动的连接方式组成的构件系统称为机构。
机构有两个特征：⑴是人为的实物的组合；⑵各部分之间具有确定的相对运动。
机械是机器和机构的总称。 构件是运动的单元。 一个构件可以包括一个或若干个零件。 零件是制造的单元。

2. 何谓通用零件？何谓专用零件？
在各种机械中经常用到的零件称为通用零件。 只在某些机械中用到的零件称为专用零件。

3. 何谓平面机构？何谓空间机构？
所有构件都在相互平行的平面内运动的机构称为平面机构，否则称为空间机构。

4. 何谓自由度？一个作平面运动的自由构件有几个自由度？
构件相对于参考系的独立运动称为自由度。 一个作平面运动的自由构件有3个自由度。

5. 何谓运动副？何谓低副？何谓高副？
两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接称为运动副。 两构件通过面接触组成的运动副称为低副。 两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。

6. 何谓机架？何谓原动件？何谓从动件？
7. 机架是机构中相对不动的构件。原动件是运动规律已知的活动构件。在机构运动简图中，通常要用箭头标明原动件的运动方向。从动件是机构中随着原动件的运动而运动的其余活动构件。

8. 转动副、移动副、高副各约束几个自由度？保留几个自由度？
转动副约束2个自由度，保留1个自由度。
移动副约束2个自由度，保留1个自由度。
高副约束1个自由度，保留2个自由度。

9. 机构具有确定运动的条件是什么？若此条件不满足，将会产生什么结果？
机构具有确定运动的条件是F＞0，且F等于原动件数。
F＞0时，如原动件数目少于自由度数，则运动不能确定；如原动件数目多于自由度数，则机构不能满足所有原动件的给定运动。
F＝0时，构件之间不可能存在相对运动，是一个刚性桁架。
F＜0时，构件之间所受约束过多，成为超静定桁架。

10. 如何计算平面机构的自由度数？计算自由度时应注意哪些问题？
机构自由度的计算公式是：
　　　　　　　　　 F＝3n－2PL－PH
式中 F——机构自由度，又称机构活动度；
n——机构中活动构件数； PL——低副数； PH——高副数。
计算自由度时应注意识别和适当处理复合铰链、局部自由度和虚约束。

11. 何谓复合铰链？如何处理？
两个以上的构件同时在一处用转动副相连接就构成复合铰链。
当K个构件用复合铰链相连接时，组成的转动副的数目等于（K－1）个。

12. 何谓局部自由度？如何处理？
机构中某一构件的自由运动不影响输出构件的运动，称为局部自由度或多余自由度。
局部自由度常见于凸轮机构的滚子从动件及类似的将滑动摩擦变为滚动摩擦的情况中。
处理方法是将滚子和与滚子用转动副连接的构件固结成一个构件，它们之间原来构成的转动副自行消失。

13. 何谓虚约束？如何处理？
虚约束是在机构中不产生实际约束效果的重复约束。
存在虚约束的机构，必须满足一定的几何条件；当必要的几何条件不能满足时，虚约束将变成实际约束。
处理方法是将虚约束除去不计。

14. 何谓平面连杆机构？何谓平面四杆机构？何谓铰链四杆机构？
平面连杆机构是许多构件用低副（转动副和移动副）连接组成的平面机构，有时也称为低副机构。
由四个构件组成的平面连杆机构称为平面四杆机构。
全部四个运动副都是转动副的平面四杆机构，称为铰链四杆机构。

15. 平面连杆机构有哪些优缺点？
优点：面接触，承载能力高，耐磨损；制造简便，易于获得较高的制造精度。
缺点：不易精确实现复杂的运动规律；设计较为复杂；构件数和运动副数较多时，效率较低。

16. 平面四杆机构有哪些演化途径？
平面四杆机构的演化途径有：用移动副取代转动副、变更杆件长度、改换机架和扩大转动副等。

17. 何谓连杆？何谓连架杆？何谓曲柄？何谓摇杆？
不与机架直接连接的构件称为连杆。
与机架用转动副连接的构件称为连架杆。
能绕转动副中心作整周转动的连架杆，称为曲柄。
仅能在小于360°的某一角度内摆动的连架杆，称为摇杆。

18. 铰链四杆机构有哪三种基本型式？
曲柄摇杆机构：两个连架杆分别是曲柄和摇杆。
双曲柄机构：两个连架杆都是曲柄。
双摇杆机构：两个连架杆都是摇杆。

19. 含有一个移动副的平面四杆机构有哪些类型？
当取不同的构件为机架时，可分别获得：曲柄滑块机构；导杆机构（包括转动导杆机构和摆动导杆机构）；曲柄摇块机构（摆动滑块机构）；移动导杆机构（定块机构）。

20. 何谓对心曲柄滑块机构？何谓偏置曲柄滑块机构？
当曲柄摇杆机构的摇杆和机架无限增长时，摇杆和连杆的连接点的运动轨迹变为直线，摇杆的运动变为移动，摇杆转化为滑块，机架转化为导轨，曲柄摇杆机构转化为曲柄滑块机构。
在曲柄滑块机构中，导杆为机架。导路中心线通过曲柄转动中心的曲柄滑块机构称为对心曲柄滑块机构；
导路中心线不通过曲柄转动中心的曲柄滑块机构称为偏置曲柄滑块机构。

21. 何谓转动导杆机构？何谓摆动导杆机构？
在曲柄滑块机构中，如取导杆的相邻杆为机架，就得到导杆机构。如机架是最短杆，则两个连架杆都能作整周转动，称为转动导杆机构。
如机架不是最短杆，则只有一个连架杆能作整周转动，称为摆动导杆机构。

22. 何谓摇块机构？何谓定块机构？
在曲柄滑块机构中，如取导杆的相对杆为机架，就得到摇块机构。在摇块机构中，滑块与机架用转动副C连接，导杆相对于滑块滑动，并与滑块一起绕连接点C摆动。
在曲柄滑块机构中，如取滑块为机架，就得到定块机构。

23. 何谓偏心轮机构？
当曲柄较短时，往往由于工艺、结构和强度等方面的需要，将曲柄和连杆间的转动副的销子半径扩大到超过曲柄长度，曲柄就转化为偏心轮，称为偏心轮机构。

24. 平面多杆机构是否都可以看成是由若干个平面四杆机构组合形成的？
平面连杆机构不一定能分解成四杆机构的组合。

25. 铰链四杆机构存在曲柄的条件是什么？以不同构件为机架时，各为何种机构？
铰链四杆机构存在曲柄的条件是：
⑴最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和；
⑵取最短杆或最短杆相邻杆为机架。
取最短杆为机架时，为双曲柄机构。
取最短杆相邻杆为机架时，为曲柄摇杆机构。

26. 铰链四杆机构不存在曲柄的条件是什么？
铰链四杆机构不存在曲柄的情况有：
⑴最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和，此时不论取哪个杆为机架，都不存在曲柄，都是双摇杆机构；
⑵最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和，但取最短杆相对杆为机架。

27. 在曲柄摇杆机构中，当摇杆处于极限位置时，曲柄与连杆的位置有什么关系？
在曲柄摇杆机构中，当摇杆处于极限位置时，曲柄与连杆共线。

28. 何谓急回运动特性？何谓行程速比系数Ｋ？何谓极位夹角θ？它们之间有何关系？
当机构的原动件作连续匀速转动，而输出件作往复运动（摆动或移动）时，输出件在正行程和反行程中的平均线速度vm不同，一快一慢。为了提高机械的生产效率，应使机构慢速运动的行程为工作行程，而快速运动的行程为空回行程，则输出件的运动具有急回运动特性。
正、反行程的平均线速度之比称为行程速比系数，用K表示。即
K＝＞1
它们之间的关系是：
K＝ （2-4）

θ＝ （2-5）

29. 何谓压力角？何谓传动角？它们的大小对连杆机构工作有何影响？如何在机构简图上标示α角和γ角？
在不计各杆质量和运动副中的摩擦的情况下，作用在从动件上的驱动力和该力作用点处从动件的绝对速度之间所夹的锐角，称为压力角，用α表示。
压力角的余角，称为传动角，用γ表示。
α越小，γ越大，传动越省力，机构传力性能越好，传动效率越高。反之，α越大，γ越小，传动越费力，机构传力性能越差，传动效率越低，并有可能自锁。
对于连杆机构，连杆和从动件之间所夹的锐角，即为传动角γ。
压力角α可根据定义标示出，且α+γ=90°。
在机构简图上标示α角和γ角的实例见教材图2-23，及习题2-3。
在机构简图上标示α角和γ角时，应特别注意同一机构取不同构件为主动件时，压力角α和传动角γ是不同的。

30. 如何确定曲柄摇杆机构最小传动角的位置？
当曲柄为主动件时，曲柄转到与机架共线的两个位置时，传动角将出现两次极小值，其中较小者，即为最小传动角γmin。
当摇杆为主动件时，γmin＝0。

31. 何谓机构的死点位置？如何求出机构的死点位置？
当机构从动件上的传动角γ＝0（α＝90°）时，驱动力和从动件受力点的运动方向垂直，其有效分力（力矩）为零，这时的机构位置称为死点位置。
在死点位置，连杆和从动件共线。

32. 按给定的行程速比系数Ｋ和机架长度l4，如何用解析法设计摆动导杆机构？
见教材P33和习题2-8。

33. 按给定的行程速比系数Ｋ、滑块行程S和偏距e，如何用解析法设计曲柄滑块机构？
见教材习题2-7。

34. 凸轮机构主要由哪些基本构件组成？
凸轮机构主要由凸轮、从动件、机架三个基本构件组成。

35. 按凸轮的形状，凸轮机构分为哪几类？
按凸轮的形状分为
盘形凸轮：绕固定轴线转动且有变化向径的盘形构件。
移动凸轮：具有曲线轮廓、作往复直线移动的构件。
圆柱凸轮：在圆柱面上开有曲线凹槽或在圆柱端面上作出曲线轮廓的圆柱体。

36. 按从动件的型式，凸轮机构分为哪几类？
按从动件的型式，凸轮机构分为尖顶从动件：端部呈尖点。 滚子从动件：端部装有滚子。 平底从动件：端部为一平底。

37. 比较尖顶、滚子、平底从动件的优缺点？ 各应用于何种场合？
尖顶从动件结构简单，能与任何形状的凸轮轮廓上各点相接触，因而理论上可实现任意预期的运动规律。但由于尖顶易磨损，故只能用于轻载低速的场合。
由于滚子与凸轮之间可形成滚动摩擦，所以磨损显著减少，能承受较大载荷。滚子从动件应用较广，但滚子从动件端部重量较大，又不易润滑，故仍不宜用于高速。滚子从动件广泛用于速度不高、载荷较大的场合。
若不计摩擦，凸轮对平底从动件的作用力始终垂直于平底，传力性能良好，且凸轮与平底接触面间易形成润滑油膜，摩擦磨损小、效率高，故可用于高速。缺点是不能用于凸轮轮廓有内凹的情况。

38. 凸轮机构有哪些优缺点？
优点：只要正确地设计和制造出凸轮的轮廓曲线，就能把凸轮的回转运动准确可靠地转变为从动件所预期的复杂运动规律的运动，而且设计简单；凸轮机构结构简单、紧凑、运动可靠。
缺点：凸轮与从动件之间为点或线接触，故难以保持良好的润滑，容易磨损；加工制造较复杂。

39. 凸轮轮廓曲线是由什么确定的？
凸轮轮廓曲线是由从动件的运动规律确定的，也就是由从动件的位移（角位移）线图确定的。

40. 何谓从动件运动规律？从动件运动规律是由什么确定的？
从动件的运动规律是指其位移s、速度v和加速度a（或角位移φ、角速度ω和角加速度ε）等随凸轮转角而变化的规律。
从动件运动规律是由从动件的工作要求确定的。

41. 何谓凸轮的基圆？何谓从动件行程？
基圆是以凸轮轮廓的最小向径r0所作的圆，r0称为基圆半径。
对于直动从动件，行程为从动件两极限位置间的移动距离。
对于摆动从动件，行程为从动件两极限位置间的摆动角度。

42. 有哪几种常用的从动件运动规律？
常用的从动件运动规律有等速运动规律、简谐运动规律（余弦加速度运动规律）和正弦加速度运动规律（摆线运动规律）。

43. 等速运动规律在何时存在何种冲击？应用于何种场合？
等速运动规律在运动开始和终止的瞬时，存在刚性冲击。
等速运动规律只适用于低速轻载的场合。

44. 简谐运动规律在何时存在何种冲击？应用于何种场合？
简谐运动规律在运动开始和终止的瞬时，存在柔性冲击。
简谐运动规律适用于中速中载的场合。但若从动件作无停歇的升—降—升型连续运动，则加速度曲线为光滑连续的余弦曲线，消除了“软冲”，可用于高速。

45. 正弦加速度运动规律是否存在冲击？应用于何种场合？
正弦加速度运动规律不存在冲击。
正弦加速度运动规律适用于高速凸轮机构。

46. 何谓刚性冲击？何谓柔性冲击？
从动件的瞬时加速度理论上为无穷大，因而产生理论上亦为无穷大的惯性力，对机构造成强烈的冲击，这种冲击称为“刚性冲击”或“硬冲”。
从动件的瞬时加速度发生有限值的变化，引起的冲击也是有限的，这种冲击称为“柔性冲击”或“软冲”。

47. 何谓凸轮机构的压力角？压力角的大小与凸轮机构的传力性能有何关系？
压力角是不计摩擦时，凸轮对从动件的作用力（法向力）与从动件上受力点速度方向所夹的锐角。
压力角越小，凸轮机构的传力性能越好。

48. 何谓自锁？在什么情况下凸轮机构会发生自锁？
如果凸轮机构运动到某一位置的压力角大到使有效分力不足以克服摩擦阻力，不论推力多大，都不能使从动件运动。这种现象称为凸轮机构的自锁。

49. 齿轮机构有哪些主要优缺点?
齿轮机构的优点有：使用的圆周速度和功率范围广；效率较高；能保证恒定的传动比； 寿命长；工作平稳，可靠性高；能传递任意夹角两轴间的运动。
缺点有：制造、安装精度要求较高，因而成本也较高；不宜作远距离传动。

50. 为什么齿轮传动要保持定角速比？
齿轮传动的基本要求之一是瞬时角速度之比（或称传动比）必须保持不变。
假如这一条件不满足，则当主动轮以等角速度回转时，从动轮的角速度为变数，就会产生惯性力。这种惯性力不仅降低齿轮的寿命，而且还引起机器的振动和噪音，影响其工作精度，甚至造成损坏。

51. 要使一对齿轮传动时保持定角速比，则齿廓曲线应满足什么条件？
欲使两齿轮瞬时角速比恒定不变，则无论齿廓在何处啮合，过接触点所作的齿廓公法线必须与连心线交于一个定点。

52. 在机械中常用的齿廓有哪几种？
在机械中常用的齿廓有渐开线齿廓、摆线齿廓和圆弧齿廓。

53. 何谓节点？何谓节圆？
过两齿廓接触点所作的齿廓公法线与两轮连心线的交点C称为节点。
以两轮轮心为圆心，过节点C所作的两个相切的圆称为节圆。
一对齿轮传动时，它的一对节圆在作纯滚动。

54. 圆的渐开线是怎样形成的？有哪些主要性质？
当一直线在一圆周上纯滚动时，此直线上任意一点的轨迹称为该圆的渐开线。
这个圆称为渐开线的基圆，该直线称为发生线。
渐开线的性质有：
1） 发生线在基圆上滚过的一段长度等于基圆上相应被滚过的一段弧长。
2） 渐开线上任意一点的法线必与基圆相切。
3） 渐开线齿廓上各点的压力角不等。离轮心越远，压力角越大。
4） 渐开线的形状取决于基圆的大小。
5） 基圆内无渐开线。

55. 怎样确定渐开线上一点的压力角？渐开线上不同点压力角变化规律如何？
渐开线上任意一点K的压力角。
基圆上的压力角为0。向径rk越大，即K点离轮心越远，其压力角越大。
参见P71习题4-4。

56. 为什么渐开线齿廓满足定角速比要求？
渐开线齿廓不论在何处啮合，过两轮齿廓啮合点所作的公法线必为两基圆的一条内公切线。由于两轮的基圆为定圆，在其同一方向的内共切线只有一条，它与连心线的交点必定是一个定点，因此，渐开线齿廓能满足定角速比要求。

57. 渐开线齿轮有哪些传动特性？
1）渐开线齿廓满足定角速比要求。
2）渐开线齿轮传动啮合角不变，正压力的大小和方向也不变，传动过程比较平稳。
3）渐开线齿廓具有中心距的可分性。

58. 何谓渐开线齿轮传动的中心距可分性？其意义如何？
渐开线齿轮的传动比等于两轮基圆半径的反比，为一常数。安装时若中心距略有变化不会改变传动比大小，此特性称为中心距可分性。
制造安装误差或轴承磨损，常常导致中心距的微小改变，由于渐开线齿轮传动具有可分性，仍能保持良好的传动性能。此外，根据渐开线齿轮传动的可分性还可以设计变位齿轮。

59. 何谓啮合线？何谓实际啮合线段？何谓理论啮合线段？如何确定？
齿轮传动时，其齿廓接触点（啮合点）的轨迹称为啮合线。
渐开线齿廓的啮合线是一条直线，即两基圆的内公切线N1N2。
参见p60图4-9。
一对齿廓啮合时，开始啮合点是从动轮的齿顶圆与啮合线N1N2的交点A，终止啮合点是主动轮的齿顶圆与啮合线N1N2的交点E，线段AE为啮合点的实际轨迹，称为实际啮合线段。
当两轮齿顶圆加大时，点A和E趋近于N1和N2，线段N1N2为理论上可能的最大啮合线段，称为理论啮合线段。

60. 何谓啮合角？渐开线齿轮传动的啮合角有何特点？其意义如何？
过节点C作两节圆的公切线t—t，它与啮合线N1N2间的夹角称为啮合角a'。
渐开线齿轮传动中啮合角不变。
啮合角不变表示齿廓间正压力的方向不变，传动过程比较平稳，这是渐开线齿轮传动的优点之一。

61. 什么叫分度圆？什么叫节圆？两者有何区别？
齿轮上模数和压力角为标准值的圆称为分度圆。
以两轮轮心为圆心，过节点C所作的两个相切的圆称为节圆。
分度圆是单个齿轮所具有的，节圆是两个齿轮相互啮合时才出现的。标准齿轮传动只有在正确安装时，分度圆才与节圆重合。

62. 何谓模数？模数的单位是什么？模数与轮齿抗弯能力有什么关系？
分度圆上的齿距p对π的比值称为模数，用m表示，单位mm。
齿轮的主要几何尺寸都与模数成正比，m越大，轮齿也越大，轮齿抗弯能力也越强。

63. 何谓齿顶高系数？何谓顶隙系数？渐开线正常齿制圆柱齿轮和短齿制圆柱齿轮的齿顶高系数和顶隙系数各为多少？
齿顶高系数ha﹡是齿顶高ha与模数m的比值，顶隙系数c﹡是顶隙c与模数m的比值。
国家标准规定，渐开线正常齿制圆柱齿轮ha﹡=1，c﹡=0.25；短齿制圆柱齿轮ha﹡=0.8，c﹡=0.3。

64. 何谓标准齿轮？
标准齿轮是分度圆上齿厚与齿槽宽相等，且齿顶高和齿根高均为标准值的齿轮。

65. 如何计算正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮的主要几何尺寸？
分度圆直径 d =mz
齿顶高 ha =m
齿根高 hf =1.25m
全齿高 h =2.25m
顶隙 c =0.25m
齿顶圆直径 da = d+2ha=m(z+2)
齿根圆直径 df = d - 2hf=m(z-2.5)
基圆直径 db =mzcosα=mzcos20°
中心距 a = 0.5m(z1+z2)
齿距 p =πm
齿厚 e =0.5πm
齿槽宽 s =0.5πm
传动比 i =ω1/ω2=d2/d1=z2/z1
计算的实例见P71习题4-1。
注意：计算结果尺寸要精确到0.001mm，角度要精确到0.01°。

66. 渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是什么？
渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是两轮的模数和压力角分别相等。
即 a1 = a2 = a； m1 = m2 = m。

67. 何谓标准中心距？如何计算？
一对标准齿轮分度圆相切时的中心距称为标准中心距，以a表示。
a = 0.5m(z1+z2)

68. 啮合角与压力角是否相同？
压力角是单个齿轮所具有的，啮合角是两个齿轮相互啮合时才出现的。标准齿轮传动只有在分度圆与节圆重合时，压力角与啮合角才相等；否则，压力角与啮合角并不相等。

69. 何谓重合度？它对传动有何影响？齿轮连续传动的条件是什么？
实际啮合线长度与基圆齿距的比值称为重合度，以ε表示。
齿轮连续传动的条件是ε＞1。

70. 渐开线齿轮的切齿方法有哪些？各使用什么刀具？哪种刀具切齿精度最高？哪种刀具切齿精度最低？哪种刀具切齿效率最高？哪种刀具切齿效率最低？
渐开线齿轮的切齿方法有成形法和展成法。
成形法使用铣刀；展成法使用插刀（齿轮插刀、齿条插刀）和滚刀。
齿条插刀切齿精度最高，铣刀切齿精度最低。
滚刀切齿效率最高，铣刀切齿效率最低。

71. 什么叫根切？有何危害？
用展成法加工齿轮时，若刀具的齿顶线（或齿顶圆）超过理论啮合线极限点N时，被加工齿轮齿根附近已加工出的渐开线齿廓将被切去一部分，这种现象称为根切。
根切使齿轮的抗弯强度削弱、承载能力降低、啮合过程缩短、传动平稳性变差，因此应避免根切。

72. 渐开线正常齿制标准齿轮和短齿制标准齿轮不发生根切的最少齿数各是多少？
渐开线正常齿制标准齿轮不发生根切的最少齿数是17，短齿制标准齿轮不发生根切的最少齿数是14。

73. 标准齿轮存在哪些主要缺点？齿轮变位的目的有哪些？
标准齿轮存在下列主要缺点：
⑴齿数不得少于Zmin，否则会产生根切，使传动结构不够紧凑。
⑵不适用于实际中心距a′不等于标准中心距a的场合。当a′<a时无法安装，当a′>a时，虽然可以安装，但会产生过大的侧隙而引起冲击振动，影响传动的平稳性。
⑶一对标准齿轮传动时，小齿轮的齿根厚度小，而啮合次数又较多，故小齿轮的强度较低，齿根部分磨损也较严重，因此小齿轮容易损坏，同时也限制了大齿轮的承载能力。
齿轮变位的目的有：制成齿数少于Zmin而不根切的齿轮；实现非标准中心距的无侧隙传动；使大小齿轮的抗弯能力比较接近。

74. 何谓变位齿轮？何谓变位量？何谓变位系数？何谓正变位？何谓负变位？
改变刀具与齿轮轮坯相对位置后切制出来的齿轮称为变位齿轮，刀具移动的距离xm称为变位量，x称为变位系数。
刀具远离轮坯中心的变位称为正变位，此时x>0；
刀具趋近轮坯中心的变位称为负变位，此时x<0。
标准齿轮就是变位系数x=0的齿轮。

75. 斜齿圆柱齿轮的齿廓曲面是怎样形成的？
参见图4-16。
当一平面沿圆柱面作纯滚动时，该平面上与轴心线成βb角的斜直线KK的轨迹即为斜齿轮的齿廓曲面，它是一渐开螺旋面。

76. 外啮合斜齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件是什么？
1）两斜齿轮的法面模数相等；
2）两斜齿轮的法面压力角相等；
3）两斜齿轮的螺旋角大小相等，方向相反。
即
mn1=mn2=mn
αn1=αn2=αn
β1= -β2

77. 何谓斜齿轮的端面？何谓斜齿轮的法面？
垂直于齿轮轴线的平面称为端面，下标用t表示；
垂直于轮齿方向的平面称为法面，下标用n表示。

78. 斜齿轮哪个面上的齿廓曲线为渐开线？其标准参数取在哪个面上？为什么？
斜齿轮端面上的齿廓曲线为渐开线。
斜齿轮的加工一般采用铣刀或滚刀，刀具沿齿向进刀，所以规定斜齿轮的法面参数为标准值。

79. 斜齿轮的标准模数定在什么地方？
斜齿轮的标准模数定在法面上。

80. 如何计算渐开线正常齿标准斜齿圆柱齿轮的主要几何尺寸？
计算公式见P68表4-4。
计算实例见P71习题4-11。
注意：计算结果尺寸要精确到0.001mm，角度要精确到0.01°。

81. 为什么斜齿轮传动的重合度较直齿轮大？
斜齿轮传动时，齿廓接触线是斜线，一对齿是逐渐进入啮合和逐渐脱离啮合的。
斜齿轮传动的重合度 e=εt+εβ 。
式中：εt 为端面重合度，即与斜齿轮端面齿廓相同的直齿轮的重合度。
εβ为轴向重合度，εβ=b tgβ/pt。
斜齿轮传动的重合度较同样端面齿廓的直齿轮大，且随齿宽b和螺旋角β的增大而增大，可达到很大的数值。

82. 直齿圆柱齿轮传动存在哪些主要缺点？斜齿圆柱齿轮传动有何优缺点？
直齿圆柱齿轮传动在高速重载的情况下，会出现传动不平稳和承载能力差的情况。
斜齿圆柱齿轮传动运转平稳，噪声小；承载能力较高；不根切最少齿数小于直齿轮。主要缺点是有轴向力。

83. 螺旋角β对斜齿轮的传动性能有何影响？其取值范围如何？
螺旋角β对斜齿轮的传动性能影响很大。β较小，优点不突出；β太大，则轴向力太大。设计时一般取β=8°-20°。

84. 怎样计算锥齿轮传动的传动比？
i12=w1/w2=z2/ z1= r2 / r1= sin d2 / sin d1。
当å=90时，i12= cot d1 =tan d2。

85. 直齿锥齿轮的标准模数定在什么地方？
直齿锥齿轮的标准模数定在大端。

86. 直齿锥齿轮传动的正确啮合条件是什么？
直齿锥齿轮传动的正确啮合条件(δ1+δ2=å90°)是两轮大端模数相等，两轮压力角相等，两轮外锥距相等。

机械原理思考题9-13
1. 何谓失效？何谓工作能力？何谓承载能力？
机械零件由于某种原因不能正常工作时，称为失效。 在不发生失效的条件下，零件所能安全工作的限度，称为工作能力。 此限度对载荷而言时，通常称为承载能力。

2. 机械零件的失效与破坏是否等同？
失效并不简单地等同于零件破坏。例如，靠摩擦力工作零件的打滑，高速旋转零件的振动，失去紧密性的连接等情况都不一定发生零件的破坏，但这些零件已不能正常工作，仍属于零件的失效。

3. 机械零件中常见的应力循环特性有哪几种类型？各类型的应力特点是什么？
⑴静应力： γ=1, σmax= σmin = σm , σa =0
⑵对称循环变应力：γ=-1, σmax= σa =-σmin , σm =0
⑶脉动循环变应力：γ=0, σm = σa =0.5σmax , σmin =0

4. 什么叫接触应力？什么叫接触强度？在接触应力下，零件的主要失效形式是什么？
如两个零件在受载前是点接触，受载后由于变形其接触处为一圆形面积；如受载前是线接触，则受载后为一矩形接触面积。通常接触面积很小，表层局部应力很大，这种应力称为接触应力。
接触应力下的零件强度称为接触强度。
在接触应力下，零件的主要失效形式是疲劳点蚀。
疲劳点蚀使接触面积减小，零件表面质量下降，导致承载能力下降，并引起振动和噪音。
疲劳点蚀是齿轮、滚动轴承等零件的主要失效形式。

5. 什么叫磨损？什么叫耐磨性？磨损有哪些主要类型？
运动副中，摩擦表面物质不断损失的现象称为磨损。
零件表面抵抗磨损的能力称为耐磨性。
磨损的主要类型有：磨粒磨损：由硬质颗粒或摩擦表面上硬的凸峰引起。 粘着磨损（胶合）：由高压高温引起。 疲劳磨损（疲劳点蚀）：由表面接触应力引起。 腐蚀磨损：由周围介质引起。

6. 按螺旋线方向，螺纹可分为哪几种？机械制造中常用的是哪种？
按螺旋线方向，分为右旋螺纹(常用)和左旋螺纹(特殊情况用)。

7. 按母体形状，螺纹可分为哪几种？
按母体形状分为圆柱螺纹和圆锥螺纹。

8. 螺纹的主要参数有哪些？各参数的关系如何？螺距Ｐ与导程Ｓ有什么不同？
螺纹的主要参数有
大径d：螺纹的最大直径。在标准中定为公称直径（除管螺纹外）。
小径d1：螺纹的最小直径。也是外螺纹的危险剖面的直径(强度直径) 。
中径d2：轴向剖面内牙厚等于牙间宽度的圆柱直径。
螺距P：相邻两牙平行侧面间的轴向距离。
导程S：同一条螺旋线上相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。S=nP， n为螺旋线数。
螺纹升角ψ：在中径d2圆柱上，螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面的夹角。。
牙型角α：轴向截面内螺纹牙型相邻两侧边的夹角。
牙侧角β：轴向截面内螺纹牙型侧边与螺纹轴线的垂线间的夹角。对称牙型：β= α/2。

9. 如何计算螺旋副的效率？其自锁条件是什么？
螺旋副的效率 ，自锁条件是ψ≤ρ′。

10. 机械制造中常用的螺纹牙型有哪几种？说明各自的主要特点和应用？
机械制造中常用的螺纹牙型有
三角形螺纹：牙型角α=60°，牙侧角β=30°。当量摩擦系数f´较大，自锁性较好，连接用螺纹多使用三角形螺纹。
梯形螺纹：牙型角α=30°，牙侧角β= 15º。工艺性好，牙根强度高。用剖分螺母时，可调整间隙。用于传动，应用较广。
锯齿形螺纹：工作面β= 3°，非工作面β= 30°。效率较高，牙根强度高。用于单向受力的传力螺纹。

11. 说明普通螺纹连接中粗牙螺纹和细牙螺纹的特点和应用。
粗牙螺纹耐磨，不易滑扣，应用最广。
细牙螺纹升角小、小径大、自锁性好、强度高。但不耐磨、易滑扣。常用于薄壁零件、受动载荷的连接和微调机构。

12. 按螺旋线数目的不同，螺纹可分为哪几种？从自锁和效率来比较不同线数螺纹的特点。
按螺旋线数目的不同，螺纹可分为单线螺纹和多线螺纹。
单线螺纹自锁性较好，多线螺纹效率较高。

13. 螺纹连接有哪些基本类型？各应用于什么场合？
螺栓连接，用于通孔。螺钉连接，用于盲孔，不经常拆装。双头螺柱连接，用于盲孔，经常拆装。紧定螺钉连接，多用于轴与轴上零件的连接。

14. 键连接的作用是什么？
键主要用来实现轴和轴上零件之间的周向固定以传递转矩。有些类型的键还可实现轴上零件的轴向固定或轴向移动。

15. 普通平键的端部形状有哪三种？如何选用？
普通平键的端部形状有 圆头（A型）：应用最广。 方头（B型）：用于传力较大的场合。 单圆头（C型）：常用于轴的端部。

16. 半圆键有何优缺点？用于什么场合？
半圆键定心性好，能在轴槽中摆动以适应轮毂键槽底面的倾斜，装配方便。缺点是键槽较深，对轴的削弱较大。
半圆键用于静连接，起周向固定作用。只适用于轻载连接。锥形轴端用半圆键连接较为方便。

17. 销连接的作用是什么？圆锥销的锥度是多少？
销连接的作用是定位、连接并传递不大的转矩、安全保护。 常用的圆锥销的锥度为1:50。

18. 按工作条件，齿轮传动分为哪两种？
按工作条件，齿轮传动分为
闭式齿轮传动：齿轮封闭在箱体内，安装精度高，润滑条件好，使用广泛。
开式齿轮传动：齿轮外露，不能防尘，周期润滑，精度低，齿面易磨损，多用于低速传动。

19. 轮齿的主要失效形式有哪些？开式齿轮和闭式齿轮的主要失效形式有何不同？
轮齿的主要失效形式有：轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损、齿面塑性变形。
软齿面闭式齿轮传动的主要失效形式是齿面点蚀。
硬齿面闭式齿轮传动的主要失效形式是轮齿疲劳折断。
开式齿轮传动的主要失效形式是齿面磨损。

20. 轮齿单侧工作和双侧工作时，齿根弯曲应力各按什么规律变化？
轮齿单侧工作时，齿根弯曲应力按脉动循环变化； 轮齿双侧工作时，齿根弯曲应力近似按对称循环变化。

21. 齿面接触应力按什么规律变化？
齿面接触应力按脉动循环变化。

22. 什么是齿面胶合？在什么情况下，会发生齿面胶合？
两齿面金属直接接触并相互粘连，当两齿面相对滑动时，较软的齿面沿滑动方向被撕下而形成沟纹，此现象称为齿面胶合。
在高速重载传动中，由于相对滑动速度高，齿面间压力大，常因啮合区温度升高而引起润滑失效，可能发生胶合。
在低速重载传动中，齿面间不易形成油膜，也可能发生胶合。

23. 什么是齿面磨损？什么是磨粒磨损？什么是跑合磨损？
轮齿表面物质不断损失的现象称为磨损。
齿面磨损有磨粒磨损和跑合磨损两种。
磨粒磨损是由于灰尘、砂粒、金属微粒等落入齿面间，使齿面间产生摩擦磨损。齿面严重磨损后齿廓形状破坏，导致严重噪声和振动，最终因轮齿变薄而折断。
磨粒磨损是开式齿轮传动的主要失效形式。
跑合磨损是在闭式齿轮传动的最初运转期间，由于齿面不够光滑，受载时实际上只有部分峰顶接触，磨损速度和磨损量都较大。磨损到齿面不平度的高度小于油膜厚度后，磨损过程即放慢，进入正常磨损阶段。这种磨损称为跑合。
跑合磨损能起抛光作用。

24. 在什么情况下，会发生齿面塑性变形？
齿面塑性变形常在低速、过载严重和起动频繁的传动中碰到。

25. 什么叫软齿面齿轮？什么叫硬齿面齿轮？各在什么情况下使用？大小齿轮齿面硬度间应满足什么关系？
软齿面齿轮：齿面硬度≤350HBS的齿轮；常用于对尺寸和重量无严格要求的场合。小齿轮的齿面硬度比大齿轮的齿面硬度高20一50HBS。传动比大，硬度差也大。
硬齿面齿轮：齿面硬度 >350HBS的齿轮；适用于要求尺寸小和重量轻的场合。小齿轮的齿面硬度应略高，也可和大齿轮相等。

26. 在齿轮传动中，相啮合的两个齿轮的齿面接触应力哪个大？为什么？
在齿轮传动中，相啮合的两个齿轮的齿面接触应力相等。
因为两齿轮间的正压力为一对作用力和反作用力，大小相等，且接触面积相等。

27. 在齿轮传动中，相啮合的两个齿轮的齿根弯曲应力哪个大？
在齿轮传动中，小齿轮的齿根弯曲应力较大。

28. 齿轮传动的主要功率损耗有哪些？
齿轮传动的主要功率损耗有啮合中的摩擦损耗、搅动润滑油的油阻损耗、轴承中的摩擦损耗。

29. 简述带传动的工作原理？
带传动主要由主动轮、从动轮和张紧在两轮上的环形传送带组成。当原动机驱动主动轮转动时，由于带和带轮间的摩擦（或啮合），便拖动从动轮一起转动，并传递一定动力。

30. 带的剖面形状有哪几种？平带、V带、多楔带各以何面为工作面？
带的剖面形状主要有平带、V带、圆带、多楔带和同步齿形带。
平带的工作面是与轮面相接触的内表面。
V带的工作面是与轮槽相接触的两侧面。
多楔带的工作面是楔的侧面。

31. 带传动为什么需要张紧？
带传动是靠带与带轮间的摩擦力工作的，所以，安装时传动带必须以一定的初拉力F0紧套在带轮上。
带工作一段时间后会发生松驰现象，造成初拉力F0减小，传动能力降低。为保证带传动的工作能力，必须及时补充张紧。

32. 带传动有何优缺点？
带传动的优点：
1）适用于两轴中心距较大的传动。
2）带有良好的挠性和弹性，能吸收振动，缓和冲击，使传动平稳，噪音小。
3）当传动过载时，带会在带轮上打滑，防止其它零件损坏，起到过载保护作用。
4）结构简单，制造、安装和维护方便，成本低廉。
带传动的缺点：
1）传动外廓尺寸大，结构不够紧凑。
2）带工作时需要张紧，带对带轮轴有很大的压轴力，使轴和轴承受力较大。
3）带与带轮之间存在一定的弹性滑动，不能保证恒定的传动比。
4）带的寿命较短，需要经常更换。
5）传动精度和传动效率较低。
6）带传动中的摩擦会产生电火花，不适用于高温、易燃及有腐蚀介质的场合。

33. 何谓打滑？有何危害？如何避免？
在一定的初拉力F0作用下，带与带轮接触面间摩擦力的总和有一极限值。
当带所传递的圆周