机械设计基础第二版部分习题参考答案

平面机构的组成及分析2-1(a)F=3n-2PL-PH=(b)F=3n-2PL-PH=(c)F=3n-2PL-PH=(d)F=3n-2PL-PH=2-2(a)F=3n-2PL-PH=(b)F=3n-2PL-PH=(c)F=3n-2PL-PH=(d)F=3n-2PL-PH=第3章平面连杆机构3-1.（1）各构件之间均以转动副相连的平面四杆机构称为铰链四杆机构（2）1、曲柄摇杆机构

应用：在曲柄摇杆机构中，当曲柄为主动件时，可将曲柄的连续回转运动转换成摇杆的往复摆动。如雷达天线俯仰角调整机构。当摇杆为主动件时，可将摇杆的往复摆动转换成曲柄的连续回转运动，如缝纫机踏板机构。2、双曲柄机构在双曲机构中，如果两曲柄的长度不相等，主动曲柄等速回转一周，从动曲柄变速回转一周，如惯性筛。如果两曲柄的长度相等，且连杆与机架的长度也相等，称为平行双曲柄机构。这种机构运动的特点是两曲柄的角速度始终保持相等，在机器中应用也很广泛，如机车车轮联动机构。3、双摇杆机构在双摇杆机构中，两摇杆可分别为主动件，当主动摇杆摆动时，通过连杆带动从动摇杆作摆动运动。如码头起重机中的双摇杆机构3-2（1）定义：在急回运动机构中，输出构件处于两极限位置时，对应的输入曲柄两位置之间的夹角（2）为了衡量机构的急回运动的相对程度，通常把从动件往复摆动时快速行程（回程）与慢速行程（推程）平均角速度的比值称为行程速比系数，用K表示。3-3（1）曲柄摇杆机构中，曲柄虽作等速转动，而摇杆摆动时空回行程的平均速度却大于工作行程的平均速度，这种性质称为机构的急回特性机构的急回程度取决于极位夹角的大小，=0时=1，说明机构无急回特性；>0时>1,说明机构有急回特性;越大越大,说明机构急回程度越大.意义:在曲柄摇杆机构中，当主动件曲柄沿圆周方向等角速度连续转动，空回行程时的平均速度大于工作行程的平均速度，机构的这种性质称为急回特性。在机械中利用这个特性可以大幅缩短构件的空行程，缩短机器的无效工作时间，提高工作效率。如牛头刨床的退刀速度明显高于工作速度，就是利用这一特性。3-4作用在机构上的力的方向与力作用点速度的方向所夹的锐角称为压力角.压力角的余角称为传动角压力角越小,传动角越大,机构传动性能越好;反之,压力角越大,传动角越小,机构传力越费劲,传动效率越低.机构运动时,压力角与传动角的大小随机构的不同位置发生变化,在机架与曲柄共线的两个位置之一存在最小传动角.3-5机构中从动件与连杆共线的位置称为机构的死点位置。方法:采取机构错位排列的方法,如蒸汽机车轮联动机构;安装飞轮,利用飞轮的惯性闯过死点,如缝纫机曲轴上的大皮带轮就兼有飞轮的作用;给从动件施加一个不通过其转动中心的外力,例如当缝纫机停在死点位置后需重新启动时,给手轮(小皮带轮)一个外力便可通过死点利用:用于工件的夹紧机构当夹紧机构在死点位置对工件实施夹紧时,可保持较大的锁紧力,无论反弹力多大也不能使机构运动,以保证工件在加工受力时不松脱实现可靠的夹紧.例如钻床的加紧装置,飞机的起落架机构.3-7条件（1）最长杆与最短杆的长度之和小于或等于其余两杆长度之和。（2最短杆或其相邻杆为机架。曲柄不一定是最短杆。3-8（a）双曲柄机构（b）曲柄摇杆机构（c）双摇杆机构（d）双摇杆机构3-9AB与CD固定可以获得曲柄摇杆机构。AD固定可以获得双曲柄机构。BC固定可以获得双摇杆机构。3-10（1）只有当AB为最短杆时，此机构才为曲柄摇杆机构：L+50<30+35所以L得最大值为15.当L为最长杆时：30+X<50+35L的最大值55.当AD为最短杆AB最长杆时L的长度大于55;当AB为最短杆BC为最长杆时15<L<30第4章凸轮机构4-1尖端从动件这种从动件的构造简单，能实现从动件的任意运动规律，但尖顶与凸轮是点接触，磨损快，只适用于作用力不大和速度较低的场合。滚子从动件从动件的尖顶处安装一个滚子，所以磨损较小，可以承受较大的动力，因而广泛适用。平顶从动件从动件与凸轮轮廓表面接触的端面为一平面，凸轮对从动件的作用力始终垂直于从动件的底面，故受力比较平稳，传动效率最高，且接触面易于形成油膜，润滑较好，适用于高速传动。其缺点是不能用于有凹曲线凸轮轮廓的凸轮机构。4-2由从动件在推程或回程中速度的规律决定的。4-3（1）等速运动规律在推程开始或终止会产生刚性冲击，因此，等速运动规律只适用于低速、轻载的场合。等加速等减速运动规律加速度存在有限的突变，因而会在机构中产生柔性冲击。因此，这种运动规律适用于中、低速和轻载的场合。简谐运动规律在行程的始末两点加速度存在有限突变，故也存在柔性冲击，只适用于中速中载场合。4-4在运动的起点和终点处，速度发生突变。此时加速度理论上为无穷大，产生无穷大的惯性力，机构将产生极大的冲击，称为刚性冲击。从动件在某瞬时加速度发生有限大值的突变时所引起的冲击称为柔性冲击。刚性冲击致使凸轮机构产生强烈的噪声和磨损。柔性冲击造成机构轻微磨损，是机构的安全隐患。4-5实际廓线是尖顶从动件按对心测出的凸轮极坐标；理论廓线是用平底或滚子从动件与相配凸轮产生的廓线。实际轮廓线上的最小半径。4-6对于滚子或平顶从动件凸轮机构，如果滚子或平底尺寸选择不当，将使凸轮的实际轮廓不能准确的实现或不能实现预期的运动规律，这就是运动失真现象。原因：机构的元件现则的不当。选择滚子半径时，应该使滚子半径小于理论轮廓曲线上最小曲率半径，便能保证不会造成凸轮机构的运动失真。第5章间歇运动机构5-1棘轮机构的特点：机构简单，改变转角大小较方便，还可实现超越运动；但它传递动力不大，且传动平稳性差，有噪声、冲击，因此常用于转速不高转角不大且需要经常改变转角的场合。槽轮机构的特点：机构简单，转位方便，工作可靠，传动平稳性较好，能准确控制槽轮转动的角度。但槽轮转角的大小受槽数的限制，不能调整，且在槽轮转动的始末位置存在冲击，因此槽轮机构一般应用于转速较低、要求间歇转动一定角度的自动机转位或分度装置中。第6章带传动和链传动6-1包角、初拉力、摩擦系数等。6-2（1）由两边拉力产生的拉应力。（2）由离心力产生的离心应力。作用于全部带长。（3）由弯曲产生的弯曲应力。主要分布在轮的周围处。6-3由于皮带的弹性引起的带与带轮之间的相对滑动,叫做弹性滑动.弹性滑动是皮带的固有性质,不可避免.如果工作载荷继续增大,则带与带轮间就将发生显著的相对滑动,即产生打滑.可避免。影响：弹性滑动包括造成传动比不准确、传动效率较低、使带温升高、加速带的磨损等。打滑导致皮带加剧磨损、使从动轮转速降低甚旦丹测柑爻纺诧尸超建至工作失效。6-4打滑和疲劳破坏。是根据：传动比i≠1的单根V带额定功率的增量、包角修正系数和带长修正系数。6-5带进入主动轮的那边叫紧边，出主动轮的那边叫松边。紧边拉力F1>有效拉力F>松边拉力F26-71,能保证准确的平均传动比；2,传递的功率大,且张紧力小,传动的效率高,一般达到0.95-0.98；3,能在低速重载和高温条件及露天等不良环境中工作；4,链条的铰链磨损后,使链条节距变大,链条易脱落.6-9答：小链轮齿数传动的平稳性和使用寿命有较大的影响。齿数少可减小外廓尺寸，但齿数过少，将会导致：1）传动的不均匀性和动载荷增大；2）链条进入和退出啮合时，链节间的相对转角增大，使铰链的磨损加剧；3）链传动的圆周力增大，从而加速了链条和链轮的损坏。大链轮齿数Z2过多，增大了传动的尺寸和质量，易于因链条节距的伸长而发生跳齿和脱链现象，缩短链条的使用寿命。6-10(1)链板疲劳破坏(2)滚子、套筒的冲击疲劳破坏(3）销轴与套筒的胶合链条铰链磨损过载拉断第7章齿轮传动7-1当一直线在圆周做纯滚动时，此直线上任意一点的轨迹形成该圆的渐开线特性：（1）发生线沿基圆滚过的线段长度等于基圆上被滚过的相应弧长。（2）渐开线上任意一点法线必然与基圆相切。换言之，基圆的切线必为渐开线上某点的法线。（3）渐开线齿廓上某点的法线与该点的速度方向所夹的锐角称为该点的压力角。（4）渐开线的形状只取决于基圆大小。基圆愈小，渐开线愈弯曲；基圆愈大，渐开线愈平直。当基圆半径为无穷大，其渐开线将成为一条直线。（5）基圆内无渐开线。7-2z2=iz=d1=mz1=d2=mz2=da1=d1+2ha1=(z1+2)m=da2=d2+2ha2=(z2+2)m=df1=m(z1-2-2)=82.5df2=m(z2-2-2)=272.5db1=mz1cos=89.3db2=mz2cos=267.8a=m(z1+z2)=P==15.7S==7.85E==7.857-3 轮直齿轮斜齿轮锥齿轮正确啮合条件模数和压力角相等两轮的法向模数及压力角相等两轮螺旋角：对于外啮合大小相等，方向相反。对于内啮合大小相等，方向相同两轮大端模数和压力角分别相等7-4(Z-2-0.5)m>mZcosZ-2.3>0.94Z0.06Z>2.5Z>427-5经验算可知z1和z2两个齿可组成标准齿轮a=m(z1+z2)=7-6据题意可求：a=m(z1+z2)120=m=4于是可求得：d1=mz1=d2=mz2=7-7实际啮合线长度比基圆齿距的比值为了保证能够连续传动所以必须使1.7-9依据中心距可求得：a=m(z1+z2)依据齿顶圆直径可得：da1=d1+2ha1=(z1+2)m解得m=2.5Z2=527-11因为蜗轮蜗杆总是成对使用，必须要有一个标准值来规范它。7-12d1=mq代入可求得q=10P=代入可求得p=12.56r==0.197a=(q+z2)=第8章齿轮系8-1分为定轴轮系和行星轮系区别：齿轮轴线有无相对位移。8-2由中心轮、系杆和行星轮三个构件组成。既有自转又有公转的是行星轮，仅是支持行星轮的是系杆，仅做自传且轴线固定的是中心轮。8-4据公式可列：代入可求得nH=150r/min8-5依题意解得n1=1268-6按轴轮系传动比计算可得：代入可解的转向与n1相同8-7据公式解得：顺时针方向旋转8-8第9章轴和轴毂连接9-1d==C=120=27.11mm第10章轴承10-1滚动轴承具有摩擦阻力小、启动敏捷、使用维护方便、轴向尺寸小、互换性好等优点。10-2轴瓦材料应具备摩擦、磨损小，有足够强度和一定的塑性，耐蚀、抗胶合，导热性好等性能；常用材料：轴承合金、铜合金、粉末合金、铸铁、非金属材料等。10-3球轴承为点接触，承载能力和刚度都较低，且不耐冲击，但制造容易，极限转速高，价廉，应用普遍。适用于承载较小，转速较高的场合。滚子轴承为线接触，有较高的承载能力、刚度和耐冲击能力，但制造工艺复杂，价高。适用于较大载荷或有冲击载荷，转速较低的场合。10-4(1)疲劳点蚀（2）塑性变形（3）磨损等。设计准则：1.对于以疲劳点蚀为主要失效形式的轴承主要对其进行寿命计算；2.以塑性变形为主要失效形式的轴承主要进行静强度计算；3.以磨损为主要失效形式的轴承需要进行寿命计算并校核其极限转速。10-560210/P6为深沟球轴承，尺寸系列02（宽度系列0，直径系列2），内径50mm，公差等级为6级；N2312为圆柱滚子轴承，外圈可分离，尺寸系列23（宽度系列2，直径系列3），内径60mm，公差等级为0级；7216AC为角接触轴承，尺寸系列02（宽度系列0，直径系列2），内径80mm，公称接触角α=25°，公差等级为0级；33315B为圆锥滚子轴承，尺寸系列33（宽度系列3，直径系列3），内径60mm，公称接触角α=40°，公差等级为0级。10-6（1）载荷和转速；（2）调心和安装要求；（3）经济性。10-7角接触轴承必须使内部轴向力得到平衡才能正常工作，因而这类轴承宜成对使用；一般有面对面（外圈窄边相对）和背靠背（外圈宽边相对）两种安装方式。10-810-910-1010-11第11章螺纹连接和螺旋传动11-1标准螺纹连接件包括螺栓、螺柱、螺钉、紧定螺钉、螺母、垫圈以及放松零件等。螺纹连接的基本类型有普通螺栓连接：使用时不受被连接件材料的限制，应用广泛；铰制孔用螺栓连接：能精确固定被连接件的相对位置，并承受横向载荷；螺柱连接：这种连接适用于结构上不能采用螺栓连接的场合，如被连接件之一太厚而不宜制成通孔，材料又较软，且需经常拆装时；螺钉连接：用途与螺柱连接相似，用于受力不大或不经常装拆的场合；紧定螺钉连接：固定