《机械设计习题集》课件

《机械设计习题集》欢迎学习《机械设计习题集》课程本课程将系统地介绍机械设计的基础理论知识，并通过丰富的习题实例帮助学生掌握解决实际机械工程问题的能力我们将从基本概念出发，逐步深入到各类机械零部件的设计计算，最终实现综合应用本课程以段志坚教授编著的经典习题集为基础，集合了多年教学经验和工程实践，是机械工程专业学生必备的学习资源通过本课程的学习，您将能够灵活运用机械设计理论知识解决工程实际问题课程概述教学资源简介《机械设计基础习题集》是机械工程领域的经典教材，涵盖了机械设计的主要知识点和应用场景，是理论学习与实践训练相结合的优质教学资源编著者背景本习题集由著名教授段志坚精心编著，集合了其多年教学和研究经验，在学术界和工程界均有广泛影响力学习方法本课程注重理论与实践相结合，通过典型习题的讲解和分析，帮助学生构建完整的知识体系，培养解决工程实际问题的能力精选问题课程精选了个代表性机械设计问题及详细解答，覆盖了从基础理论到综合应50用的各个方面，帮助学生全面掌握机械设计技能学习目标掌握基础理论深入理解机械设计基础理论知识培养解决问题能力提升解决实际机械设计问题的能力提高技能增强机械制图和工程计算能力夯实基础为后续专业课程学习打下坚实基础通过本课程的学习，学生将能够系统掌握机械设计的理论知识框架，学会运用科学的设计方法解决实际工程问题同时，在机械制图、受力分析、参数计算等方面获得全面训练，为未来从事机械工程领域的工作或研究奠定坚实基础第一章绪论机械设计的基本概念机械产品设计过程机械设计是运用工程学、数学和创机械产品设计通常遵循一定的过造性思维来设计机械系统和组件的程，包括需求分析、概念设计、方过程它需要综合考虑功能需求、案设计、详细设计、样机试制与测材料选择、制造工艺等多方面因试、设计评审与优化等阶段每个素，确保设计的产品能够安全、可阶段都有明确的任务和输出成果，靠、经济地完成预定功能共同保证设计的科学性和有效性机械设计的基本要求优秀的机械设计应满足功能性、安全性、可靠性、经济性、可制造性、可维护性等基本要求在实际设计中，还需要平衡这些要求之间的矛盾，寻找最优的综合解决方案绪论部分为整个机械设计课程奠定基础，帮助学生建立正确的设计理念和方法论，对后续各章节的学习具有重要的指导意义习题机械设计流程

1.1需求分析明确液压千斤顶的功能需求、工作条件和技术参数，包括额定载荷、升程、体积限制等关键指标概念设计提出多种可行的技术方案，如手动液压、电动液压等，分析比较各方案的优缺点，选择最优方案参数确定计算确定关键设计参数，包括液压缸直径、活塞尺寸、工作压力、油路设计等技术指标详细设计进行各零部件的详细设计与强度校核，绘制工程图纸，确定材料、公差和装配要求样机测试制作样机并进行性能测试，验证设计是否满足需求，必要时进行优化调整在液压千斤顶设计过程中，设计参数的确定是关键环节，直接影响产品的性能和安全性本习题重点讨论了如何科学确定设计参数，并通过实例说明参数间的相互关系和影响习题机械系统受力分析

1.2受力识别自由体分析识别系统中的所有外力和约束反力，确定力隔离各部件绘制自由体图，表示所有作用力的大小、方向和作用点和反作用力求解计算平衡方程解方程组求得未知力的大小和方向，验证结根据静力学平衡条件建立力和力矩平衡方程果合理性本习题通过给定机构的受力分析，详细讲解了如何正确应用静力学平衡条件解决实际工程问题学生需要掌握自由体图的绘制方法，力和力矩平衡方程的建立技巧，以及方程求解的数学方法在实际分析中，应特别注意力的传递路径，各构件之间的相互作用力，以及约束条件的正确处理通过本习题的学习，学生将能够分析更复杂的机械系统受力情况第二章机械零件的强度设计静载荷强度计算疲劳强度计算接触强度计算静载荷强度计算基于材料的屈服强度或疲劳强度计算适用于承受循环载荷的零接触强度计算用于分析两个曲面接触时极限强度，考虑安全系数确定许用应件，需考虑应力幅值、平均应力、工作的接触应力，主要适用于轴承、齿轮、力计算方法包括拉伸、压缩、弯曲、环境、表面质量等多种影响因素计算凸轮等零件的设计计算基于接触Hertz扭转及复合应力状态下的强度校核过程包括确定疲劳极限、修正系数和安理论，需考虑材料特性和几何形状全系数拉伸压缩应力计算赫兹接触理论••疲劳极限确定弯曲应力计算•接触应力计算••修正系数计算扭转应力计算•表面疲劳分析••累积损伤分析组合应力状态分析•接触刚度评估••寿命预测方法•本章为机械零件强度设计的理论基础，提供了系统的计算方法和校核标准，是后续各类零部件设计的共同技术基础习题拉伸与压缩应力计算

2.1确定外载荷确定构件所承受的外部载荷，包括大小、方向和作用位置，分析受力类型为拉伸或压缩计算承载截面根据构件形状确定承受拉伸或压缩载荷的有效截面积，考虑孔洞、槽口等减弱因素计算实际应力通过公式σ=F/A计算实际应力，其中F为载荷，A为有效截面积必要时考虑应力集中因素确定安全系数根据工作条件、材料特性、载荷性质、使用要求等因素确定适当的安全系数强度校核比较实际应力与许用应力，确保实际应力不超过许用应力，即σ≤[σ]本习题通过拉伸构件的应力分布计算实例，详细解析了安全系数的选择依据和截面尺寸的确定方法重点讨论了不同工况下安全系数的合理取值，以及如何在保证安全的前提下优化构件尺寸习题弯曲应力计算实例

2.2绘制弯矩图确定支撑条件和载荷分布，绘制剪力图和弯矩图确定最大弯矩从弯矩图中找出最大弯矩值及位置计算截面参数计算危险截面的抗弯截面系数计算弯曲应力4使用公式σ=M/W计算最大弯曲应力本习题以简支梁为例，详细分析了在集中力和分布力共同作用下的弯曲应力分布通过理论计算和实际验证相结合的方式，帮助学生掌握弯曲应力计算的方法和技巧重点讨论了危险截面的判断方法，最大弯矩的计算原理，以及不同截面形状的抗弯特性在实际工程应用中，准确计算弯曲应力对于梁、轴、机架等承受弯曲载荷的构件设计至关重要通过本习题的学习，学生将能够应对更复杂的弯曲问题，如变截面梁、复杂载荷条件下的应力分析等习题扭转应力计算

2.3扭矩确定极惯性矩计算扭转应力计算扭转刚度校核分析轴上各部分的扭矩分根据轴的截面形状计算极使用公式计算最计算轴的角变形τ=T·r/Ipθ=布，绘制扭矩图，确定最惯性矩对于圆形实心大扭转应力，其中为扭，其中为轴长，T TL/GIp LG大扭矩及其位置在动力轴，极惯性矩为矩，为轴的半径，为极为材料的剪切模量确保Ip=r Ip传动中，扭矩通常可通过；对于圆形空心惯性矩对于圆轴，最大角变形不超过允许值，通πd⁴/32功率和转速计算轴，极惯性矩为扭转应力出现在表面常为每米长度不超过T=Ip=πD⁴-9550P/n d⁴/321°~3°本习题通过实际案例，详细讲解了轴类零件在扭转载荷作用下的应力分析方法学生需要掌握扭矩计算、极惯性矩确定、扭转应力计算以及扭转刚度校核的完整流程特别强调了扭转刚度对传动精度的影响，以及如何通过合理选择轴径满足强度和刚度的双重要求习题组合应力状态分析

2.43D2空间应力状态主应力方向在复杂受力情况下，构件常处于三维应力状态，需通过应力张量分析确定主应力大小及方向综合考虑各方向应力4强度理论常用四种强度理论评估复杂应力状态下的安全性本习题重点讲解如何分析复杂受力情况下的应力状态当机械零件同时承受拉伸、压缩、弯曲、扭转等多种载荷时，需要建立合适的力学模型，分析各方向的应力分量，然后通过应力张量理论计算主应力在确定主应力后，需要根据材料特性选择合适的强度理论进行强度评估对于塑性材料，通常采用第三或第四强度理论；对于脆性材料，则采用第一或第二强度理论通过计算等效应力，与材料的许用应力进行比较，完成强度校核本习题通过具体案例展示了这一过程，帮助学生掌握组合应力状态分析的系统方法习题疲劳强度计算

2.5第三章机械零件的摩擦磨损与润滑摩擦学基础知识常见润滑方式摩擦学研究摩擦、磨损和润滑的科学，是机润滑方式主要包括液体润滑、固体润滑和气械设计的重要理论基础摩擦力的产生机理体润滑液体润滑又分为流体动力润滑、弹2包括分子黏附、机械啮合和材料变形等多种性流体动力润滑、静压润滑和边界润滑等形因素，影响摩擦特性的因素有接触面积、表式不同的润滑方式适用于不同的工作条件面粗糙度、材料性质和环境条件等和要求摩擦副设计原则磨损机理与控制设计摩擦副时需考虑工作条件、载荷特性、常见的磨损类型有黏着磨损、磨粒磨损、疲速度要求和环境因素等应遵循材料合理配劳磨损和腐蚀磨损等控制磨损的方法包括对、确保充分润滑、控制表面粗糙度和考虑材料选择、表面处理、结构优化和润滑改善散热条件等基本原则等多种途径本章内容对于减少机械系统能量损失、延长使用寿命、提高运行可靠性具有重要意义通过学习摩擦学基础知识，学生能够更好地理解和解决机械设计中的摩擦、磨损和润滑问题习题滑动轴承设计

3.1轴承压强计算润滑油选择依据轴承间隙设计滑动轴承的压强是设计的关键参数，通过公式润滑油的选择需考虑工作温度、载荷大小、速度条轴承间隙是影响润滑效果的关键因素，过大会导致p=F/ld计算，其中F为载荷，l为轴承长度，d为件和环境因素等关键参数包括油的粘度、温度-润滑油膜不稳定，过小会增加摩擦和发热间隙通轴径根据工作条件和材料特性，确定合理的许用粘度特性、抗氧化性和清洁度等高速轻载工况选常以相对间隙ψ表示，ψ=D-d/d，其中D为轴承压强[p]，确保p≤[p]用低粘度油，低速重载工况选用高粘度油内径，d为轴径•青铜轴承[p]=5~10MPa•低速重载ISO VG100~150•流体动力润滑ψ=

0.001~

0.002•巴氏合金轴承[p]=2~5MPa•中速中载ISO VG46~68•边界润滑ψ=

0.002~

0.005•塑料轴承[p]=1~3MPa•高速轻载ISO VG10~32•干摩擦ψ=

0.005~

0.01本习题通过具体设计案例，系统讲解了滑动轴承的设计方法，强调了载荷、速度、温度三者之间的平衡关系，以及如何通过合理的设计参数确保轴承的正常工作和长期可靠性习题摩擦系数的影响分析

3.2第四章螺纹连接1螺纹标准与分类国际通用的螺纹标准包括公制、英制和美制等，按照螺纹形状可分为三角形、矩形、梯形和锯齿形等，按用途可分为紧固螺纹和传动螺纹螺纹连接的强度计算螺纹连接的强度计算包括轴向载荷、扭转载荷和组合载荷工况下的分析，需考虑预紧力、工作载荷和动态因素的影响防松设计与应用在振动、冲击和温度变化等条件下，螺纹连接易松动，常用的防松措施包括弹性垫圈、锁紧螺母、点焊和防松胶等螺纹连接是机械设计中最常用的连接方式之一，具有结构简单、拆装方便、标准化程度高等优点本章系统介绍了螺纹连接的基本知识、设计计算方法和工程应用，为后续相关习题的学习奠定基础在工程应用中，正确选择螺纹类型、合理计算螺纹强度以及采取有效的防松措施，对于确保连接的可靠性和安全性至关重要通过本章的学习，学生将能够掌握螺纹连接的设计方法和计算技巧习题螺栓连接受力分析

4.1轴向载荷分析预紧力确定螺栓规格选择轴向载荷作用下，螺栓主要承受拉伸应预紧力的确定是螺栓连接设计的关键螺栓规格选择需考虑载荷大小、安装空力应力计算公式为，其中为过小的预紧力会导致连接松动或泄漏，间、材料强度和连接方式等因素通常σ=F/A₁F轴向载荷，为螺栓的应力截面积对过大的预紧力会使螺栓过度变形或断先根据强度要求初选螺栓直径，然后校A₁于预紧螺栓连接，需考虑预紧力与工裂预紧力通常取为螺栓屈服载荷的核是否满足强度条件，必要时再进行调F₀作载荷之间的关系整F60%~75%当外载荷小于预紧力时，螺栓实际受预紧力可通过扭矩控制法施加，扭矩与强度校核需验证，其中为许用F F₀σ≤[σ][σ]力为；当外载荷大于预紧力时，螺预紧力的关系为，其中为扭应力，等于材料屈服强度除以安全系F₀F F₀T=K·d·F₀K栓实际受力为，其中为载荷矩系数，一般取；为螺栓公称直数对于重要连接，还需校核疲劳强F₀+χF-F₀χ

0.2d系数，取决于连接件与螺栓的刚度比径；为预紧力度F₀本习题通过具体案例详细讲解了轴向载荷作用下螺栓连接的分析方法，包括预紧力的确定、载荷分配、应力计算和强度校核等内容，为学生设计可靠的螺栓连接提供了系统的方法和技巧习题螺纹自锁条件分析

4.2螺纹自锁是指在无外力作用下，螺纹连接能够依靠螺纹间的摩擦力保持稳定的状态自锁条件的推导基于螺纹副的受力分析，当螺纹副的摩擦力矩大于由轴向力产生的转动力矩时，螺纹连接就能实现自锁自锁条件可表示为，其中为螺纹升角，为螺纹副的摩擦系数对于普通三角形螺纹，升角通常较小，一般能满足自锁条件而对于梯形螺tanαμαμ纹和矩形螺纹，由于升角较大，在摩擦系数较小时可能无法自锁不同螺纹形式的自锁特性比较显示，三角形螺纹和锯齿形螺纹自锁性能较好，适用于紧固连接；梯形螺纹和矩形螺纹自锁性能较差，但传动效率高，适用于运动传递本习题通过实际工程案例，如丝杆升降机、千斤顶和压力容器盖等，展示了螺纹自锁条件在工程设计中的应用，帮助学生理解理论知识与实际应用的结合习题螺栓组受力计算

4.3确定载荷状况分析偏心载荷的大小、方向和作用点，确定与螺栓组中心的偏心距离偏心载荷不仅产生轴向力，还会产生弯矩，导致螺栓组中各螺栓受力不均计算附加力由偏心载荷产生的弯矩会在螺栓组中产生附加力对于平面螺栓组，附加力与螺栓到中心的距离成正比，方向垂直于螺栓到中心的连线确定总受力每个螺栓的总受力等于基本轴向力与附加力的矢量和基本轴向力等于总轴向力除以螺栓数量，附加力通过弯矩平衡方程计算校核最不利螺栓确定受力最大的螺栓，计算其实际应力，与许用应力比较进行强度校核对于预紧螺栓连接，还需考虑预紧力的影响本习题通过具体实例详细讲解了偏心载荷作用下螺栓组的受力分析方法重点讨论了如何确定各螺栓的受力状况，特别是最不利螺栓的识别和校核方法这种分析对于设计可靠的法兰连接、底座固定和设备安装等工程应用具有重要的指导意义第五章键连接、花键连接和销连接键连接键连接是通过装在轴和轮毂之间的键来传递扭矩的连接方式，具有结构简单、装拆方便、成本低的特点常用的键有平键、半圆键和楔键等，主要适用于中小功率传动和不频繁拆装的场合花键连接花键连接是轴上有多个齿，与轮毂内的齿槽配合传递扭矩的连接方式相比键连接，花键连接强度高、承载能力大、工作平稳，但制造成本高，主要用于大功率传动或需要频繁拆装的场合销连接销连接是用圆柱销或圆锥销穿过两个零件的孔来防止相对运动的连接方式销连接结构紧凑、定位准确，但承载能力相对较低，主要用于防止零件相对转动或移动，也用于定位和传递较小载荷本章系统比较了键连接、花键连接和销连接这三种常见连接方式的特点、适用场合和选用原则，为学生提供了连接方式选择的基本依据同时，介绍了各种连接的强度计算基础，为后续相关习题的学习奠定了理论基础习题键连接设计

5.1键的类型选择键连接强度计算根据传递扭矩大小、工作特性和安装条键连接的强度计算主要考虑剪切强度和件，选择合适的键类型平键适用于中挤压强度两方面剪切强度校核公式为小扭矩传递，有普通平键和导向平键两τ=2T/d·b·l≤[τ]，挤压强度校核公式种；半圆键安装方便但承载能力较低；为p=2T/d·h·l≤[p]，其中T为传递扭楔键具有良好的自定心能力但拆卸困矩，d为轴径，b、h为键的宽度和高难度，l为键的有效长度键连接失效分析键连接的主要失效形式有键的剪断、键与轴或轮毂接触面的挤压变形、轴或轮毂键槽处的疲劳破坏等在设计中应根据工作条件采取相应措施防止失效，如选用合适的键材料、增加键的数量或改用其他连接方式本习题通过具体实例详细讲解了键连接的设计方法，包括键类型的选择依据、键的尺寸确定和强度校核计算特别强调了键连接在实际应用中的设计要点，如考虑轴的扭转变形、键槽对轴强度的影响、键与键槽的配合间隙等因素通过案例分析，展示了不同工况下键连接的设计思路和计算方法，帮助学生掌握键连接设计的系统方法，为实际工程应用打下基础习题花键连接计算

5.2齿面接触强度计算花键连接的主要失效形式是齿面接触部位的挤压变形接触强度校核公式为p=2T/z·dm·h·φ·l≤[p]，其中T为传递扭矩，z为花键齿数，dm为分度圆直径，h为齿高，φ为实际接触系数，l为有效啮合长度，[p]为许用挤压应力花键连接的磨损特性花键连接在工作过程中，由于载荷分布不均、微小的相对运动和润滑条件的影响，齿面会产生磨损磨损会导致间隙增大、啮合精度下降和动态载荷增加减小磨损的措施包括提高材料硬度、改善表面质量、合理选择润滑方式和优化齿形设计等花键参数选择与校核花键参数选择应考虑传递扭矩、工作条件、制造工艺和标准化要求等因素主要参数包括花键类型（直齿或斜齿）、模数、压力角、齿数、齿高系数和配合形式等校核时需验证接触强度和剪切强度是否满足要求本习题通过实际案例详细讲解了花键连接的设计计算方法，特别强调了齿面接触强度的计算和校核由于花键连接的齿面接触压力分布不均匀，计算中引入了接触系数φ来修正对于固定连接，φ=

0.75；对于滑动连接，φ=

0.5在花键参数选择方面，习题展示了如何根据标准系列选择合适的模数、齿数和压力角，以及如何确定合理的啮合长度同时，通过比较分析展示了直齿花键和斜齿花键的特点和适用场合，帮助学生掌握花键连接的系统设计方法习题销连接强度分析

5.3剪切强度计算销主要受剪切作用，剪切强度校核公式为τ=4F/πd²≤[τ]，其中F为剪切力，d为销的直径，[τ]为材料的许用剪切应力挤压强度校核销与零件接触面承受挤压载荷，挤压强度校核公式为p=F/d·t≤[p]，其中t为接触厚度，[p]为许用挤压应力弯曲强度分析当零件间有间隙或销较长时，还需校核销的弯曲强度，弯曲应力计算为σ=32M/πd³≤[σ]，其中M为最大弯矩组合设计优化在复杂工况下，常采用多销组合设计，需分析载荷分布，确保各销受力均匀，避免个别销过载本习题通过实际案例详细分析了销连接的强度计算方法，包括销的剪切强度计算、孔壁的挤压强度校核以及特殊情况下的弯曲强度分析特别强调了不同工况下的校核重点，如承受交变载荷时需注意疲劳强度，冲击载荷时需考虑动载系数在销连接组合设计方面，习题讨论了多销连接的设计方法，包括销的数量确定、位置布置和间距要求等通过比较分析，展示了销连接与键连接、螺栓连接的区别和联系，帮助学生理解各种连接方式的选择原则和应用场合第六章带传动带传动工作原理带传动设计计算带传动应用场合带传动是利用柔性带与带轮之间的摩擦力传带传动的设计计算包括传动比确定、带型选带传动具有结构简单、工作平稳、过载保护递运动和动力的机构带在主动带轮的带动择、带轮直径计算、中心距确定、带长计和噪声低等优点，适用于轴距较大、要求缓下运动，通过与从动带轮的摩擦接触，将运算、预紧力设置和功率校核等步骤计算需冲减震和具有一定速比范围的场合常见的动和动力传递给从动轴带传动依靠预紧力考虑工作条件、环境因素和可靠性要求等应用包括工作机械的传动系统、车辆发动机产生足够的摩擦力，防止打滑附件驱动和农业机械等带传动是机械传动中应用广泛的一种形式，按照带的类型可分为平带传动、V带传动、同步带传动等其中V带传动因其结构紧凑、传动效率高、使用寿命长等优点，在工业应用中最为常见本章系统介绍了带传动的工作原理、传动特性和设计方法，为学生提供了带传动设计的理论基础和计算方法通过学习本章内容，学生将能够掌握带传动的基本设计流程和关键参数计算方法，为后续相关习题的学习做好准备习题带传动设计

6.1V传动比与中心距确定合理选择参数确保传动性能带规格选择V基于功率和转速匹配合适的带型带轮尺寸计算确定带轮直径和槽数传动性能校核4验证带数、打滑和寿命本习题详细讲解了V带传动的设计流程首先根据传动比要求确定初步的带轮直径比，然后根据工作条件选择合适的中心距中心距过小会导致小带轮包角减小、弯曲应力增大；中心距过大则需要更长的带，增加成本和惯性通常中心距取大带轮直径的1~2倍为宜V带规格选择是设计的关键步骤，需根据传递功率和转速查表选取合适的带型（如A、B、C、D、E型）然后根据标准系列确定带轮直径，计算实际传动比并校核与设计要求的偏差接着计算带长并选用标准带长，必要时调整中心距最后校核单根带的传递功率，确定所需的带数，并验证带的打滑情况和使用寿命本习题通过具体计算实例，展示了V带传动设计的完整流程和注意事项习题带轮设计

6.2带轮几何尺寸计算带轮材料选择依据带轮强度校核带轮的主要几何参数包括基准直径、槽型带轮材料的选择需考虑工作条件、载荷大带轮的强度校核主要包括轮缘强度和轮毂尺寸、槽数和轮缘直径等基准直径是带小、转速要求和成本因素等小直径高速强度两方面轮缘强度校核主要考虑预紧轮的计算直径，与传动比直接相关带带轮通常采用钢材制造，以承受较大的离力和工作拉力产生的弯曲应力，确保不超V带轮的槽型尺寸取决于带型，需按照标准心力；大直径低速带轮可采用铸铁，具有过材料的许用应力轮毂强度校核主要考选择槽数取决于传递功率的大小，通过良好的减振性能和较低成本虑传递扭矩时的剪切应力和键连接部分的功率校核确定挤压应力对于特殊工况，如腐蚀环境可选用不锈钢带轮的轮缘直径应考虑带离心力的影响，或工程塑料；轻量化要求高的场合可选用对于高速带轮，还需校核转动时的离心应通常比基准直径略大带轮的轮缘宽度需铝合金；要求高强度的场合可选用合金力带轮的变形也是重要考虑因素，过大留有足够空间，以允许带的横向移动，防钢材料选择还需考虑与带材料的匹配的变形会影响传动精度和带的使用寿命止带滑出槽性，以减小磨损校核时应根据带轮的结构形式和材料特性选择合适的计算方法本习题通过具体实例详细讲解了带轮的设计方法，包括几何尺寸的确定、材料的选择和强度的校核特别强调了带轮设计中需要注意的实际问题，如平衡要求、动态稳定性和制造工艺等，为学生提供了全面的带轮设计指导第七章链传动链传动特点链传动参数计算链传动设计要点链传动是利用链条与链轮啮合传递运动和动力链传动的主要参数包括链条型号、链轮齿数、链传动设计需注意润滑方式选择、张紧装置设的机构，具有传动比准确、效率高、结构紧中心距和链条长度等链条型号根据传递功率计、防护措施和维护便利性等润滑方式有滴凑、工作可靠等优点与带传动相比，链传动和工作条件选择；链轮齿数影响传动平稳性和油、浸油和喷油等；张紧可采用重力式、弹簧不需要预紧力，能在高温和潮湿环境下工作，寿命，小链轮齿数不宜过少；中心距通常取链式或螺旋式等装置；必要时应设置防护罩保护但噪声和振动较大，需要良好的润滑和维护节距的倍；链条长度应为整数节距链传动并防止污染；设计时应考虑检查和维护30~50的便利性链传动在工业机械、农业机械和交通工具等领域有广泛应用根据链条结构不同，常见的链传动有滚子链传动、套筒链传动、齿形链传动等，其中滚子链传动应用最为广泛本章系统介绍了链传动的基本知识和设计方法，为后续相关习题的学习奠定基础习题链传动设计

7.1链条型号选择链轮参数计算根据传递功率、转速和工作条件确定链条型号和确定链轮齿数、分度圆直径和其他几何参数规格中心距与链长确定传动性能校核计算合适的中心距和链条长度，并进行标准化调验证链速、动载系数和使用寿命等关键性能指标整本习题详细讲解了链传动的设计流程和计算方法链条型号选择是设计的首要步骤，需根据传递功率、工作条件和工作系数等查表确定标准链条有A系列（美制）和B系列（欧制）两种，按节距大小分为不同型号，如08A、10A、12A等链轮参数计算包括确定链轮齿数、分度圆直径、齿顶圆直径和齿底圆直径等小链轮齿数不宜少于17，否则会导致多边形效应明显，加剧振动和噪声链条长度应为整数节距，通常取偶数节距便于使用开口销连接链传动的寿命预测主要基于链销的磨损和链节的疲劳强度，受链速、润滑条件和冲击载荷等因素影响本习题通过具体计算实例，展示了链传动设计的完整流程和注意事项习题链传动动态特性分析

7.

21.2~

2.515%冲击系数范围速度波动典型链传动的冲击系数取值，随工况和维护状况变化多边形效应导致的链速周期性波动幅度3~5设计方案常用的减小链传动动载荷的主要技术措施本习题重点分析了链传动的动态特性，特别是冲击载荷的产生机理和计算方法链传动冲击系数是表征动态载荷与静态载荷比值的重要参数，其大小受传动类型、工作条件和维护状况的影响对于平稳载荷和良好维护的链传动，冲击系数可取

1.2~

1.5；对于有中等冲击和一般维护的链传动，冲击系数可取

1.5~

2.0；对于重冲击和维护较差的链传动，冲击系数需取

2.0~

2.5链传动的速度波动主要由多边形效应引起，即链条绕链轮运动时形成一个多边形而非理想圆形，导致链速周期性波动速度波动幅度与链轮齿数密切相关，齿数越少，波动越明显减小链传动动载荷的主要措施包括增大链轮齿数、改善润滑条件、增设阻尼装置、使用复链传动和优化链条预紧力等通过这些措施，可以有效改善链传动的平稳性，减小振动和噪声，延长使用寿命第八章齿轮传动齿轮传动基本原理渐开线齿轮几何参数标准齿轮与变位齿轮齿轮传动是通过啮合齿轮的齿面接触传递渐开线齿轮的基本几何参数包括模数、压标准齿轮是刀具分度圆与齿轮分度圆重合运动和动力的机构，基于齿轮啮合原理和力角、齿数、分度圆直径、齿顶高系数和加工而成的齿轮，齿形比例符合标准规渐开线齿形特性，实现精确的传动比和平齿根高系数等模数是表征齿轮大小的基定变位齿轮是通过改变刀具与工件相对稳传动本参数，决定了齿的尺寸；压力角影响齿位置即变位加工而成的齿轮，可以改善的强度和啮合性能；齿数决定了齿轮的大啮合性能，增强强度，避免根切齿轮啮合遵循啮合定律，即齿轮副的公法小和传动比线通过节点且公法线上各点线速度相等变位齿轮分为正变位和负变位两种正变渐开线齿形的特点是满足啮合定律，保证渐开线齿轮的分度圆直径等于模数与齿数位可增大齿根厚度，提高弯曲强度；负变传动比恒定，并具有良好的制造和调整特的乘积，是计算其他几何参数的基准齿位则相反变位系数的选择需考虑避免根性顶圆直径、齿根圆直径和基圆直径都可由切、改善啮合性能和平衡齿轮强度等因分度圆直径和相关系数计算得出素齿轮传动是机械传动中应用最广泛的一种形式，具有传动比准确、效率高、寿命长、结构紧凑等优点本章系统介绍了齿轮传动的基本原理和几何参数，为后续习题学习奠定基础习题渐开线齿形参数计算

8.1渐开线齿形是齿轮设计的基础，本习题详细讲解了渐开线齿形参数的计算方法渐开线是圆上一点在该圆上的切线上滚动时所形成的轨迹渐开线的基本参数包括压力角、节圆半径、基圆半径和渐开线展角等基本齿形参数的计算公式如下分度圆直径d=mz，其中m为模数，z为齿数；基圆直径db=d·cosα，其中α为压力角；齿顶圆直径da=d+2ha，其中ha为齿顶高；齿根圆直径df=d-2hf，其中hf为齿根高；齿厚s=πm/2渐开线函数的应用是计算齿形坐标的关键，通过展角公式invα=tanα-α（弧度制）计算不同位置的压力角，进而确定齿形轮廓齿形干涉检查是齿轮设计的重要环节当小齿轮齿数过少时，可能发生根切现象，导致齿形强度下降对于标准齿轮，避免根切的最小齿数取决于压力角，20°压力角的最小齿数为17，25°压力角的最小齿数为12通过变位可以避免齿数较少时的根切问题本习题通过具体计算实例，展示了齿形参数计算和干涉检查的完整流程习题直齿圆柱齿轮设计

8.2模数选择原则根据传递功率、齿轮材料、工作条件和标准系列选择合适的模数，模数是决定齿轮尺寸和强度的关键参数几何尺寸计算确定分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、基圆直径、齿厚和齿高等几何参数弯曲强度校核计算齿根弯曲应力，考虑载荷系数、齿形系数和尺寸系数等影响因素，确保不超过许用应力接触强度校核计算齿面接触应力，考虑材料特性、几何因素和工作条件，验证接触强度满足要求精度等级确定根据传动平稳性要求和应用场合选择合适的精度等级，确定加工方法和热处理工艺本习题详细讲解了直齿圆柱齿轮的设计流程和计算方法模数选择是设计的首要步骤，需综合考虑强度要求、制造能力和标准化因素标准模数系列有四种精度1级精度

0.1~1mm、2级精度1~10mm、3级精度10~50mm和4级精度50~100mm，通常优先选用2级精度系列齿轮强度校核包括弯曲强度和接触强度两方面弯曲强度校核基于Lewis公式，计算齿根最大弯曲应力；接触强度校核基于Hertz接触理论，计算齿面最大接触应力校核时需考虑载荷特性、使用条件和可靠度要求等因素齿轮精度等级影响传动的平稳性、噪声水平和寿命，根据应用要求选择合适的精度等级，常用的精度等级有6~9级习题斜齿圆柱齿轮设计

8.3斜齿轮特点与计算参数当量齿数计算斜齿轮的齿线与轴线成一定角度（螺旋角β），斜齿轮的当量齿数zv=z/cos³β，用于强度计算具有啮合逐渐过渡、承载能力大、运转平稳等特和根切判断当量齿数大于实际齿数，表明斜齿点斜齿轮的计算需引入法向模数mn和端面模轮比同齿数的直齿轮具有更好的抗根切能力，可数mt，两者关系为mn=mt·cosβ设计中常用法以使用更少的齿数例如，当螺旋角β=20°时，向模数作为基本参数，端面模数用于计算齿轮外斜齿轮的最小齿数可降至12，而直齿轮一般不少形尺寸于17斜齿轮与直齿轮比较分析与直齿轮相比，斜齿轮具有以下优点啮合平稳，噪声低；承载能力大，寿命长；可使用较少的齿数，减小体积缺点是制造成本较高；产生轴向力，需设计轴承承受；斜齿角太大会降低效率在中高速、重载和对噪声有要求的场合，优先选用斜齿轮本习题通过具体实例详细讲解了斜齿圆柱齿轮的设计方法，包括基本参数计算、强度校核和结构设计等内容特别强调了斜齿轮特有的参数，如螺旋角的选择（通常取8°~20°）、当量齿数的计算和轴向力的处理等在斜齿轮设计中，轴向力的处理是一个重要问题轴向力Fa=Ft·tanβ，其中Ft为切向力轴向力会对轴和轴承产生额外载荷，需在设计时考虑减小轴向力的方法包括选择合适的螺旋角，避免过大；使用双斜齿轮或人字齿轮，使轴向力相互抵消；设计合适的轴承系统，承受轴向力通过本习题的学习，学生能够掌握斜齿轮设计的特殊考虑和计算方法习题圆锥齿轮设计

8.4几何尺寸计算圆锥齿轮几何尺寸计算涉及锥角、节锥角、分锥角和锥距等特殊参数锥角δ是齿轮轴线与母锥面的夹角；节锥角δ₁和δ₂是两齿轮的分锥角，满足tanδ₁=sinΣ/i+cosΣ，tanδ₂=sinΣ/1/i+cosΣ，其中Σ为轴交角，i为传动比；锥距R是节点到分锥顶点的距离受力分析圆锥齿轮的受力分析需考虑切向力、径向力和轴向力三个分量切向力Ft=2T/dm，其中T为扭矩，dm为平均分锥直径；径向力Fr=Ft·tanα·cosδ；轴向力Fa=Ft·tanα·sinδ，其中α为压力角，δ为锥角这三个力分量共同作用于齿轮和轴系，需在设计中综合考虑强度校核圆锥齿轮的强度校核与圆柱齿轮类似，但需引入一些修正系数弯曲强度校核基于当量虚拟圆柱齿轮，计算齿根最大弯曲应力；接触强度校核基于Hertz接触理论，计算齿面最大接触应力校核时需考虑载荷特性、齿轮几何形状、材料性能和使用条件等因素本习题通过实际案例详细讲解了圆锥齿轮的设计计算方法，特别是其独特的几何特性和受力特点圆锥齿轮主要用于相交轴的传动，标准轴交角通常为90°，但也可以是其他角度根据齿形可分为直齿圆锥齿轮、螺旋圆锥齿轮和弧齿圆锥齿轮等在设计圆锥齿轮时，需注意以下几点大、小齿轮的锥角和分锥角需匹配；齿轮的安装精度要求高，轴系刚度应足够；轴承选择需考虑复杂的力系；加工和检验较圆柱齿轮复杂通过本习题的学习，学生能够掌握圆锥齿轮设计的基本方法和特殊考虑，为实际工程应用打下基础习题齿轮传动效率分析

8.5第九章蜗杆传动蜗杆传动是一种特殊的齿轮传动形式，由蜗杆和蜗轮组成，用于实现交错轴间的运动传递蜗杆类似于一个带有螺旋齿的螺旋，而蜗轮类似于与蜗杆啮合的特殊齿轮蜗杆传动的主要特点是传动比大（通常可达20~100）、传动平稳、噪声低、自锁能力好，但效率相对较低蜗杆传动的参数计算包括模数、分度圆直径、导程角、齿数和中心距等蜗杆传动的特殊参数是导程角γ，它决定了传动的效率和自锁性能导程角越大，效率越高，但自锁性能越差；导程角越小，自锁性能越好，但效率越低蜗杆传动的润滑与热平衡是设计中的关键问题由于效率较低，蜗杆传动产生的热量较大，需要良好的润滑和散热系统润滑方式通常采用油浴润滑或喷射润滑，润滑油应具有良好的极压性能热平衡计算需考虑热量产生和散热两方面，确保传动系统在稳定温度下工作，避免过热导致润滑失效和零件变形习题蜗杆传动设计

9.1蜗轮材料选择几何参数计算蜗轮材料选择对传动性能影响重大常用材料包括蜗杆传动的基本几何参数包括模数m、蜗杆分度圆锡青铜、铝青铜、锌基合金和钢材等锡青铜具有直径d₁、蜗轮分度圆直径d₂、蜗杆头数z₁、蜗轮齿良好的耐磨性和承载能力，适用于中高速重载工数z₂和中心距a等其中，中心距a=d₁+d₂/2，传况；铝青铜具有较好的散热性和抗粘着性，适用于1动比i=z₂/z₁蜗杆分度圆直径通常取高速工况；锌基合金成本低但承载能力有限；钢蜗d₁=8~12·m，以确保足够的刚度轮需与硬质蜗杆配合使用，并有良好的润滑强度校核效率计算43蜗杆传动的强度校核主要包括蜗轮齿的弯曲强度和蜗杆传动的效率η=tanγ/tanγ+μ/cosα，其中γ为齿面接触强度两方面弯曲强度校核确保蜗轮齿不导程角，μ为摩擦系数，α为压力角效率与导程角会断裂；接触强度校核确保齿面不会过度磨损或点密切相关，导程角增大，效率提高；导程角减小，蚀校核时需考虑载荷特性、材料性能、热状态和效率降低单头蜗杆的效率通常为

0.6~

0.7，四头润滑条件等因素蜗杆的效率可达

0.85~

0.9本习题通过具体实例详细讲解了蜗杆传动的设计方法，包括参数计算、材料选择、效率分析和强度校核等内容特别强调了蜗杆传动的特殊考虑，如导程角的选择、自锁条件的判断和热平衡的分析等通过本习题的学习，学生能够掌握蜗杆传动设计的基本方法和技巧，为实际工程应用打下基础习题蜗杆传动热平衡分析

9.2°40%70C热效率最高油温典型蜗杆传动的热效率，指输入功率中转化为热量的比例蜗杆传动润滑油允许的最高工作温度3散热方式常用的蜗杆传动箱体散热方式自然冷却、强制风冷和水冷本习题重点分析了蜗杆传动的热平衡问题由于蜗杆传动效率较低，大部分损失的功率转化为热量，导致传动系统温度升高持续工作时，系统需达到热平衡状态，即产生的热量等于散发的热量，温度保持稳定蜗杆传动发热计算基于功率损失，Q=P·1-η，其中Q为热量，P为输入功率，η为传动效率散热条件评估需考虑箱体材料、表面积、冷却方式和环境温度等因素箱体散热能力可通过公式A=Q/[K·t-t₀]计算，其中A为散热面积，K为散热系数，t为油温，t₀为环境温度温升预测与控制是设计的关键过高的温度会导致润滑油性能下降、零件热变形和加速磨损控制温升的措施包括选用高效率的传动参数（如增大导程角）；改善散热条件（如增加散热筋、增大箱体表面积）；选用合适的润滑方式和润滑油；必要时采用强制冷却（如风冷或水冷）通过本习题的学习，学生能够掌握蜗杆传动热平衡的分析方法和温度控制措施，确保传动系统可靠运行第十章轴轴的分类与功能轴的结构设计轴是支承旋转零件并传递运动和动力的机轴的结构设计包括确定轴的形状、尺寸、械元件按功能可分为传动轴（传递扭轴上零件的布置和定位方式等轴的形状矩）和心轴（仅支承零件旋转）；按结构通常为阶梯状，以便于零件的安装和定形式可分为实心轴和空心轴；按轴线形状位轴肩和过渡部位需设计合理的倒角或可分为直轴和曲轴；按受力特点可分为静圆角，以减小应力集中轴上零件的定位定轴和静不定轴轴的主要功能是支承旋可通过轴肩、挡圈、键、花键和螺纹等方转零件、传递扭矩和保证零件的相对位式实现置轴的强度计算轴的强度计算包括静强度校核和疲劳强度校核静强度校核适用于低速重载或偶尔超载的情况，主要考虑轴的抗弯能力和抗扭能力疲劳强度校核适用于高速或变载荷工况，需考虑应力集中、尺寸效应和表面质量等因素此外，还需校核轴的刚度，包括弯曲刚度和扭转刚度，以确保传动精度和平稳性轴是机械传动系统中的关键零件，其设计质量直接影响整个系统的性能和可靠性本章系统介绍了轴的基本知识和设计方法，为后续相关习题的学习奠定了理论基础通过学习本章内容，学生将能够掌握轴的设计流程和计算方法，为实际工程应用打下基础习题轴的结构设计

10.1结构布局设计轴的结构布局需考虑功能要求、装配工艺和制造成本等因素通常采用从一端依次装配的原则，便于装配和拆卸轴的直径变化应循序渐进，避免突变轴的长度应尽量短，以减小挠曲和振动轴肩与过渡设计轴肩是定位轴上零件的重要结构，其高度和宽度需满足强度和刚度要求轴肩过渡处应设计合理的倒角或圆角，减小应力集中对于重要轴，过渡圆角的半径应不小于轴直径差的1/10，且宜采用渐变圆角或缓和过渡轴上零件定位方式轴上零件的轴向定位通常采用轴肩、挡圈、轴套、螺母等方式；周向定位通常采用键、花键、销等方式定位方式的选择需考虑载荷大小、装配要求和成本因素对于频繁拆装的零件，应采用便于拆装的定位方式本习题通过具体实例详细讲解了轴的结构设计方法轴的结构设计是轴设计的重要环节，直接影响轴的强度、刚度、制造成本和使用可靠性一个合理的轴结构应满足功能要求、便于制造和装配、经济合理且可靠耐用在轴的结构布局设计中，需特别注意轴承的选择和布置、传动零件的安装位置和定位方式、轴的支撑方式和力传递路径等因素合理的结构布局可以减小轴的挠曲和振动，提高传动精度和系统可靠性在轴肩与过渡设计中，需注意减小应力集中，提高疲劳强度在轴上零件定位方式选择中，需根据具体需求和工况选择合适的定位方式，确保零件位置准确且稳定通过本习题的学习，学生能够掌握轴的结构设计方法和技巧，为实际工程应用打下基础习题轴的强度计算

10.2静强度校核基于最大正应力理论或最大切应力理论计算等效应力疲劳强度校核2考虑应力集中、尺寸效应和表面质量等影响因素刚度校核3验证弯曲和扭转变形是否在允许范围内临界转速校核确保工作转速远离临界转速，避免共振现象本习题详细讲解了轴的强度计算方法轴的静强度校核主要针对低速重载或偶尔超载的情况，基于最大正应力理论或最大切应力理论计算等效应力，并与材料的许用应力比较等效应力σe=√σ²+3τ²，其中σ为弯曲应力，τ为扭转应力应满足σe≤[σ]，其中[σ]为许用应力轴的疲劳强度校核适用于高速或变载荷工况，需考虑应力集中、尺寸效应、表面质量和可靠度等因素疲劳强度校核采用安全系数法或累积损伤法，确保轴在使用寿命内不会发生疲劳失效轴的刚度校核包括弯曲刚度和扭转刚度两方面，确保轴的变形不会影响传动精度和系统性能弯曲刚度要求轴的挠度不超过规定值，通常为轴长的1/5000~1/2000；扭转刚度要求轴的扭转角不超过规定值，通常为每米长度1°~3°此外，还需校核轴的临界转速，确保工作转速远离临界转速，避免共振现象通过本习题的学习，学生能够掌握轴的强度计算方法和技巧，为实际工程应用打下基础第十一章滚动轴承滚动轴承分类与代号滚动轴承选择原则滚动轴承寿命计算滚动轴承按滚动体形状可分为球轴承和滚子轴滚动轴承的选择需考虑载荷特性、转速要求、工滚动轴承寿命计算基于疲劳理论和统计分析，常承；按受力方向可分为径向轴承、推力轴承和角作环境、精度要求、安装条件和成本因素等多方用基本额定寿命表示基本额定寿命L₁₀表示接触轴承；按结构特点可分为深沟型、调心型、面因素载荷特性包括方向、大小和性质；转速90%的同批轴承能够达到或超过的运转寿命，单圆锥型等多种类型轴承代号由基本代号和前后要求涉及轴承的极限转速和热平衡；工作环境包位为百万转基本额定寿命计算公式为L₁₀=C/P附加代号组成，基本代号表示轴承的类型和尺括温度、湿度、腐蚀性和污染程度等；精度要求ᵖ，其中C为基本额定动载荷，P为当量动载荷，p寸，附加代号表示精度、间隙、材料等特性影响传动系统的性能和噪声水平；安装条件涉及为指数（球轴承p=3，滚子轴承p=10/3）空间限制和装配工艺；成本因素需在满足技术要•深沟球轴承60xx系列修正额定寿命考虑了材料、润滑、工作温度和可求的前提下考虑经济性靠度等因素的影响，计算公式为•角接触球轴承70xx系列常用的轴承选择准则包括优先选用标准系列轴Lna=a₁·a₂·a₃·L₁₀，其中a₁为可靠度系数，a₂为•调心球轴承12xx、13xx系列承；对纯径向载荷优先选用深沟球轴承或圆柱滚材料系数，a₃为工作条件系数当量动载荷•圆柱滚子轴承N、NU、NJ系列子轴承；对重载荷优先选用滚子轴承；对高速优P=XFr+YFa，其中Fr为径向载荷，Fa为轴向载•调心滚子轴承22xx、23xx系列先选用球轴承；对需要轴向调整的场合选用游隙荷，X和Y为当量系数，取决于轴承类型和载荷•圆锥滚子轴承30xx、31xx系列型轴承；对安装不对中的情况选用调心型轴承比•推力轴承51xx、52xx、53xx系列滚动轴承是现代机械中应用最广泛的支承元件之一，具有标准化程度高、摩擦损失小、自动对中能力强等优点本章系统介绍了滚动轴承的基本知识和设计方法，为后续相关习题的学习奠定了理论基础习题滚动轴承选型

11.1径向载荷轴承选择对于主要承受径向载荷的工况，常选用深沟球轴承或圆柱滚子轴承深沟球轴承结构简单、价格低廉、噪声小、适用转速范围广，但承载能力有限；圆柱滚子轴承径向承载能力高，适合重载荷工况，但纯轴向载荷承载能力几乎为零在本例中，对于中等载荷、中高转速的普通工况，选择深沟球轴承60208较为合适复合载荷轴承选择对于同时承受径向和轴向载荷的工况，常选用角接触球轴承、圆锥滚子轴承或调心滚子轴承角接触球轴承能承受一定方向的轴向力，适合中等载荷、高速工况；圆锥滚子轴承能承受较大的复合载荷，适合重载荷工况；调心滚子轴承除了承受重载荷外，还能自动调节不对中误差在本例中，对于有较大轴向分力的齿轮传动，选择圆锥滚子轴承30208较为合适特殊工况轴承选择对于特殊工况，如高温、高速、重载、振动或安装不对中等，需选用专门的轴承类型高温工况可选用特殊材料或热处理的轴承；高速工况可选用陶瓷滚动体或特殊保持架的轴承；重载工况可选用全滚道型或特殊设计的轴承；振动工况可选用预载荷轴承；安装不对中工况可选用调心球轴承或调心滚子轴承在本例中，对于轴与轴承座有较大不对中误差的工况，选择调心滚子轴承22208较为合适本习题通过具体实例详细讲解了滚动轴承的选型方法，包括轴承代号的识别与查询、不同工况下的轴承选择和安装方式的确定等内容轴承的正确选择是机械设计中的关键环节，直接影响系统的性能、可靠性和寿命通过本习题的学习，学生能够掌握滚动轴承选型的基本方法和技巧，为实际工程应用打下基础习题滚动轴承寿命计算

11.2第十二章联轴器与离合器联轴器分类与应用联轴器是连接两轴并传递运动和动力的机械元件，根据功能可分为刚性联轴器、挠性联轴器和万向联轴器三大类刚性联轴器结构简单，传动效率高，但不能补偿轴的偏差，如法兰联轴器；挠性联轴器能补偿轴的径向、角向和轴向偏差，并具有缓冲减振作用，如弹性联轴器；万向联轴器能传递不同轴线间的运动，适用于大角度偏转场合，如万向节离合器工作原理离合器是用于接合或分离动力传递的机械元件，可在机器运转时实现动力的连接或切断按工作原理可分为摩擦式、牙嵌式和液力式等类型摩擦式离合器通过摩擦力传递扭矩，接合平稳，但有磨损和发热；牙嵌式离合器通过齿的啮合传递扭矩，承载能力大，但接合冲击大；液力式离合器通过流体动能传递扭矩，接合平稳无冲击，但效率较低选型与计算方法联轴器和离合器的选型需考虑传递扭矩、工作转速、轴偏差、冲击特性和工作环境等因素计算方法主要包括确定计算扭矩、选择合适的类型和规格、强度校核和热稳定性分析等步骤计算扭矩通常为标称扭矩乘以工况系数，以考虑载荷波动和工作条件的影响工况系数取决于原动机类型、工作机特性和工作制度等联轴器和离合器是机械传动系统中的重要元件，用于连接或分离动力传递本章系统介绍了联轴器和离合器的基本知识和设计方法，为后续相关习题的学习奠定了理论基础通过学习本章内容，学生将能够掌握联轴器和离合器的选型原则和计算方法，为实际工程应用打下基础习题弹性联轴器设计

12.1弹性元件参数计算弹性联轴器的核心是弹性元件，可以是橡胶、聚氨酯、弹簧或其他弹性材料弹性元件的参数计算包括尺寸确定、材料选择和数量布置等尺寸确定需考虑传递扭矩和允许变形量；材料选择需考虑弹性模量、强度和耐久性；数量布置需考虑均匀分布原则，通常为

3、

4、6或8个联轴器传递扭矩校核联轴器的传递扭矩校核是确保其安全可靠运行的重要步骤校核公式为T≤[T]，其中T为计算扭矩，[T]为许用扭矩计算扭矩T=KT₀，其中T₀为额定扭矩，K为工况系数工况系数K取决于原动机类型、工作机特性和工作制度，通常为

1.2~

2.5许用扭矩[T]由联轴器的结构特性和材料强度决定减振特性分析弹性联轴器的重要功能之一是减振，即衰减传递过程中的冲击载荷和振动减振特性分析包括固有频率计算、传递系数确定和谐振避免等固有频率ω=√c/J，其中c为联轴器的扭转刚度，J为系统的转动惯量为避免谐振，联轴器的固有频率应远离系统的工作频率传递系数表示输出振动与输入振动的比值，是衡量减振效果的重要指标本习题通过具体实例详细讲解了弹性联轴器的设计方法，包括弹性元件参数计算、传递扭矩校核和减振特性分析等内容弹性联轴器是最常用的联轴器类型之一，不仅能补偿轴的偏差，还能缓冲冲击载荷和减小振动传递，广泛应用于各类机械传动系统中在设计弹性联轴器时，需特别注意以下几点弹性元件的材料应具有良好的弹性、强度和耐久性；弹性元件的刚度应适中，过高会减弱减振效果，过低会导致过大的变形；弹性元件的数量和布置应均匀，确保载荷分布均匀；对于高速或大扭矩应用，需考虑离心力和发热问题通过本习题的学习，学生能够掌握弹性联轴器设计的基本方法和技巧，为实际工程应用打下基础习题摩擦离合器设计

12.2摩擦片尺寸计算弹簧参数确定摩擦离合器的关键参数是摩擦片的尺寸，包括弹簧是提供压紧力的关键部件，其参数包括弹内径、外径和厚度尺寸计算基于传递扭矩和簧常数、自由高度、工作变形量和弹簧数量压力分布，遵循摩擦理论对于单片式离合等弹簧总刚度应能提供足够的压紧力F，满器，扭矩计算公式为T=μ·F·R，其中μ为摩擦足F=k·δ，其中k为总刚度，δ为工作变形量系数，F为压紧力，R为等效半径等效半径弹簧数量通常为6~12个，均匀分布在圆周R=2/3·R₃³-R₁³/R₂²-R₁²，其中R₁为内上，以确保压力均匀径，R₂为外径热稳定性分析摩擦离合器工作时会产生热量，热稳定性是设计中的重要考虑因素热分析包括热量计算、温升预测和散热评估热量Q=μ·F·v·t，其中v为滑动速度，t为滑动时间温升ΔT=Q/c·m，其中c为比热容，m为质量应确保温升不超过摩擦材料的耐热温度本习题通过具体实例详细讲解了摩擦离合器的设计方法，包括摩擦片尺寸计算、弹簧参数确定和热稳定性分析等内容摩擦离合器是最常用的离合器类型，具有结构简单、工作可靠、操作方便等优点，广泛应用于汽车、机床和工程机械等领域在设计摩擦离合器时，需特别注意以下几点摩擦材料的选择应综合考虑摩擦系数、耐热性、耐磨性和成本等因素；压紧力的大小应适中，过大会增加操作力和磨损，过小会导致打滑；热稳定性是保证离合器可靠工作的关键，必要时需增加散热措施，如散热片或强制冷却；对于频繁操作的离合器，应考虑疲劳寿命和维护便利性通过本习题的学习，学生能够掌握摩擦离合器设计的基本方法和技巧，为实际工程应用打下基础第十三章综合习题动力需求分析分析工作机的功率需求、转速要求和工作特性，确定传动系统的基本参数和配置方案传动方案设计根据动力需求和使用条件，确定传动类型、传动链结构和各级传动比，实现总传动比的合理分配零部件设计设计各传动环节的具体零部件，包括齿轮、轴、轴承、联轴器等，进行尺寸计算和强度校核总体装配设计考虑零部件的空间布局、装配路线和维护便利性，完成整个传动系统的总体设计和装配图绘制本章综合习题旨在整合前面各章节的知识，通过完整的机械传动系统设计案例，训练学生综合运用所学知识解决实际工程问题的能力机械传动系统设计是一个复杂的工程问题，需要考虑功能要求、结构特点、制造工艺和经济性等多方面因素设计过程通常包括方案设计、传动计算、零件设计和总体布置等阶段方案设计阶段确定传动类型和结构形式；传动计算阶段确定各传动环节的主要参数；零件设计阶段进行具体零部件的详细设计和校核；总体布置阶段完成整个系统的空间布局和装配设计在设计中需要不断进行迭代和优化，协调各部分之间的关系，以获得最佳的综合性能本章通过具体实例展示了机械传动系统设计的完整流程和方法，帮助学生建立系统的设计思路习题减速器设计综合实例

13.1总体参数确定1根据功率、转速和传动比要求确定设计参数传动环节设计各级传动装置的详细计算与校核轴系设计轴的结构布局、强度计算和轴承选择箱体设计4箱体结构、润滑系统和装配工艺本习题通过具体实例详细讲解了减速器设计的完整流程和方法减速器是将原动机的高速旋转减速到工作机所需低速的机械装置，广泛应用于各类机械传动系统中本实例选取了一台双级圆柱齿轮减速器，输入功率为15kW，输入转速为1440r/min，总传动比为16设计过程首先确定总体参数，包括功率分配、传动比分配和速度确定通常将总传动比在各级之间合理分配，使各级传动比相近，例如对于双级减速器，可取i₁≈i₂≈√i然后进行各传动环节的设计与校核，包括齿轮设计（模数选择、齿数确定、修正系数计算和强度校核）、轴系设计（结构布局、直径计算和强度校核）、轴承选择（类型确定、寿命计算）和箱体设计（结构形式、润滑方式、密封装置和装配工艺）在减速器设计中，需特别注意以下几点传动比分配应合理，避免某一级负担过重；齿轮参数应综合考虑强度、刚度和经济性；轴系布局应便于装配和维护；轴承选择应考虑载荷特性和寿命要求；箱体设计应确保足够的刚度和良好的散热性能通过本习题的学习，学生能够掌握减速器设计的系统方法和技巧，为实际工程应用打下基础课程总结与拓展主要内容回顾自学方法指导系统梳理机械设计习题集的核心知识点和解题思路提供有效的自主学习策略和问题解决方法拓展学习资源实践应用建议推荐进阶学习的书籍、课程和在线资源将理论知识与工程实践相结合的具体建议本课程系统讲解了《机械设计习题集》的主要内容，涵盖了从机械设计基础理论到各类机械零部件设计的全过程通过大量的习题实例，帮助学生掌握了机械设计的基本方法、计算技巧和工程应用，培养了解决实际问题的能力主要内容包括机械零件的强度设计、摩擦磨损与润滑、螺纹连接、键连接、带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动、轴、滚动轴承、联轴器与离合器等在自学过程中，建议学生采用理论学习—习题练习—总结反思的循环学习模式首先理解基础理论和计算公式，然后通过做习题巩固知识，最后总结解题思路和方法遇到难题时，可以尝试简化问题、分步求解或类比已知案例此外，建议学生积极参与实践活动，如机械设计竞赛、实验室项目或工程实习，将理论知识应用到实际问题中对于希望进一步学习的学生，推荐以下资源《机械设计手册》《机械设计》（邱宣怀编著）《机械原理》（孙恒等编著）等专业书籍；中国知网、万方数据库等学术资源平台；国内外知名高校的开放课程资源；工程应用软件如SolidWorks、AutoCAD、ANSYS等通过系统学习和不断实践，相信学生能够成为机械设计领域的专业人才。