郑州大学机械设计基础第三版课后作业答案

1-3 平面机构具有确定的运动条件是什么？

答：必须使原动件数目等于机构的自由度数。

1-5 试确定下列平面机构的自由度（图中绘有箭头的活动构件为原动件）：a)推土机的推土机构；d)渣口堵塞机构；f)筛料机机构。

解：a)推土机的推土机构

活动构件数n＝5，低副PL＝7（6个转动副，一个移动副）高副PH＝0。

F＝3×5－2×7－0

＝1 等于原动件数∴有确定运动。

d) 渣口堵塞机构

由分析可知与杆1相连的滚子2，属于局部自由度

∴计算机构自由度时应排除。

则n＝6 PL＝8（7个转动副，1个移动副）PH＝1

∴F＝3×6－2×8－1＝1

等于原动件数

f) 筛选机的筛料机构

由图：杆1和杆2焊在一起属于一体，与杆3相连的滚子4绕其中心的转动是一个局部自由度

∴n＝6 PL＝8（6个转动副，2个移动副）PH＝1

∴F＝3×6－2×8－1＝1

等于原动件数

3-5.已知一曲柄滑块机构的滑块行程H=60mm,偏距e=20mm,行程速比系数K=1.4,试确定曲柄和连杆的长度l2和l3。（规定用作图法求之）

解：(1) 由行程速比系数K，求出极位夹角θ。

θ＝180°×(K－1)／(K+1)

＝180°×(1.4－1) ／(1.4＋1)＝30°

选比例尺u＝1:2，作图，可得：

(2) 连接C1和C2，并作C1M垂直于C1C2,C1C2＝H;

(3) 作∠C1C2N＝90°－θ＝60°，C2N与C1M相交于P点, 由图可见, ∠C1PC2＝θ＝30°;

4)作三角形PC1C2的外接圆O,则曲柄的固定铰链中心A必在该圆上。

(5)作与C1C2线相距为e的平行线，与外接圆O交于的点即为A点，连接AC1、AC2，则∠C1AC2＝θ。

(6)因极限位置处曲柄与连杆共线，故AC1＝l3－l2,

AC2= l3＋l2，所以曲柄长度l2=(AC2－AC1) ／2;

由比例尺量得：AC1＝28mm,AC2＝82mm,

所以l2＝(82－28) ／2＝27mm。

(7)以A为圆心和l2为半径作圆，交C1A延线于B1，交C2A于B2，即得B1C1＝l3,由比例尺量得：

l3＝B1C1＝56mm。

综上可知：曲柄长度l2为27mm，连杆长度l3为56mm。

3-6．已知一导杆机构的固定件长度l1＝1000㎜，行程速比系数K＝1.5，确定曲柄长度l2及导杆摆角φ。（解析法求解）

解：导杆机构的极位夹角

θ＝180（K-1）／(K＋1) ＝180°×（1.5-1）／(1.5＋1) = 36°

所以由图可得，导杆摆角φ＝θ＝36°

所以 曲柄长度 l1 ＝ l1 × Sin(φ／2) ＝1000×Sin18°＝309 ㎜

3-7．已知一曲柄摇杆机构，摇杆与机架之间的夹角分别为φ1＝45°，φ2＝90°，固定件长度为l1＝300㎜，摇杆长度为l4＝200㎜，确定曲柄和连杆的长度l2，l3。（解析法求解）

解：由图中的两个极限位置可得： AC1 ＝l3－l2 AC2＝l3＋l2 所以 l3＝(AC1＋AC2)／2 l2＝(AC2－AC1)／2

所以只需求出AC1、AC2的长度。在三角形AC1D 中，由余弦定理 AC1＝(l12＋l42－2l1l4Cos φ)1／2

＝(3002＋2002－2×300×200×Cos45°)1／2 ≈212㎜

在三角形AC2D 中，∠ADC2＝φ2＝90°，

所以 AC2＝(l12＋l42)1／2＝(3002＋2002)1／2≈360㎜ 所以 l3＝(AC1＋AC2)／2＝(212＋360)／2＝286㎜ l2＝(AC2－AC1)／2＝(360－212)／2＝74㎜

5-4. 图5-27所示，一螺旋起重器 ，其额定起重量 FQ ＝50KN,螺旋副采用单线标准梯形螺纹Tr60×9（公称直径d ＝60㎜，中径d2＝55.5㎜，螺距P ＝9㎜,牙型角＝30°)，螺旋副中的摩擦系数f ＝0.1，若忽略不计支承载荷的托杯与螺杆上部间的滚动摩擦阻力，试求：1)当操作者作用于手柄上的力为150N 时,举起额定载荷时力作用点至螺杆轴线的距离 ; 2)当力臂l 不变时,下降额定载荷所需的力.

mm F d F l Fl d F T KN tg tg F F Cos Cos f tg f d P tg t t V Q t V V V V 144015025.55108.722)

(8.7)

91.596.2(50)(91.51035.02301.0296.20516.05

.559

13222=???=====?+??=+=≤?==?===?

====得由，有自锁现象。得由得）：由解（ρλρλραρλππλ

(2)

即当力臂仍为1440 ㎜时,下降额定载荷所需的力为51N

5-5 螺旋副的效率与那些参数有关?为什么多线螺纹多用于传动,普通三角螺纹主要用于联接,而梯形、矩形、锯齿形螺纹主要用于传动？ 答：螺旋副的效率与λ （升角）， α （牙型角）有关 即：

对于多线螺纹导程较大，所以λ较大，进而η较大，所以多线螺纹多用于传动。 普通三角螺纹牙型角α比其他三种都大，ρV 较大，所以η较小，并且ρV ＞λ能够自锁，故用于联接。而梯形、矩形、锯齿形螺纹，α角较小，ρV 较小，η较大，所以它们主要用于传动。

5-11 图示一螺栓连接，螺栓的个数为2，螺纹为M20，许用拉应力[σ]＝160Mpa ，被联接件接合面间的摩擦系数f ＝0.15，若防滑安全系数s ＝1.2，试计算该联接件允许传递的静载荷F 。

解：分析得：

这是受横向载荷的紧螺栓联接，由于螺栓的预紧力： 两个螺栓，两个摩擦面：n ＝2， k ＝2 ∵螺纹为M20，受横向载荷， 小径d1＝17.291㎜.

∴该联接允许传递的静载荷应小于或等于14.44KN 。

5-13 图5-16所示压力容器的螺栓联接，已知容器内的压力p ＝1.6Mpa ，且压力可视为不变，缸体内径 D2＝160㎜，螺栓8个，沿直径为D1的圆周分布。若螺栓的性能等级为4.8级，试确定螺栓的直径。

N tg l d tg F F d tg F Fl d tg F Fl l V Q V Q V Q 51144025.55)96.291.5(10502)(2)(2)(,3222=??-??=-=-=-=-λρλρρλ即下降额定载荷时可得：不变当力臂.

44.1422.5160291.1722.5][2.5][][3.1422

1210210KN d F d Q d Q V =???=?≤∴≤≤?=πσπσπσπσ得由

解：由题意可知，此为受轴向载荷的紧螺栓联接，总的外载荷为

因8个螺栓对称分布，故单个螺栓所受的外载荷为

因压力容器有特别的紧密性要求，所以残余预紧力FQr 取1.5FQ ，螺栓所受总拉力 性能等级为4.8的螺栓，查表5-4得σs ＝340Mpa ，

假定螺栓直径d ＝16㎜，按表5-5取[σ]＝0.33σs ＝112.2Mpa 螺栓小径

由表5-2查得粗牙螺纹d ＝16㎜时，小径d1＝13.835㎜略大于计算小径12.18㎜，故原假定合适，采用M16螺栓。

6.5 某V 带传动的带轮直径dd1＝100mm ，包角α1＝180°，带与带轮的当量摩擦系数fV ＝0.5, 预紧力F0＝180N 。 试求: 1) 该传动所能传递的最大有效圆周力; 2) 传递的最大转距。

解:(1)传递的最大有效圆周力

(2) 传递的最大转距

6.11 试设计一由电动机驱动的某机械的链传动。已知传递的功率P ＝3kw,小链轮转速n1＝720r/min,大链轮转速n2＝200r/min,该机械工作时载荷不平稳。

∑

=???==N P D F Q 6.321536.116014.34

14122

2π。，方向沿螺栓轴线向上N F F Q Q 2.401986

.321538===∑

N F F F F Q Qr Q Q 100482.40195.25.2=?==+=∑mm F d Q 18.122.11214.3100482.5][3.141=??=?≥∑σπN e e e e F F v v f f t 2361

806.41

806.436011

18021125.05.00max 11=+-?=+-??=+-=π

πααm N d F T d t ?=?

==8.112000

100

23620001max max

解:1.选择链轮齿数z1、z2：

设V ＝3~8m/s ，由表6-11取小链轮齿数z1＝21，因传动比为

∴ 大链轮齿数

z2＝iz1＝3.6×21＝76

2. 初步确定中心距a0＝40P ；

3. 求链节数Lp ：

4.确定链节距P ：

根据题意，由表6-12查得KA ＝1.3；由表6-13得

查图6-19，选用10A 滚子链，其链节距P ＝15.875mm ，且工作点落在链板疲劳区内，与原假设相符。 5.实际中心距：

a ≈a0＝40P ＝40×15.875=635mm ; 6.验算链速V ：

7.选择润滑方式：根据V 和P ，由图6-20选用油浴或飞溅润滑；

6

.320072021===n n i 132

42.130)22176(4027621402)2(222

212210==-+++?=-+++=P

P L P P P P z z a P z z P a L 取ππkw K K K P K P K L

K Z K P L Z A P P L Z 28.3107.111.133.11;07.1)100(;11.1)19(026.008.11=???=≥=====代入：单排链内，与原假定相符。

在且合适mm s m s m s m Pn z V 8~3/4.6/15/41000

60720875.152110006011<=???=?=

8.求作用在轴上的力

9.求分度圆直径：

7-6 已知一对标准直齿圆柱齿轮的中心距a ＝120mm ，传动比i ＝3 ,小齿轮齿数z1＝20。试确定这对齿轮的模数和分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径。 解：大齿轮齿数z2＝iz1＝3×20＝60

7-9 在一个中心距a ＝155mm 的旧箱体内，配上一对齿数z1＝23 ，z2＝76, 模数 mn ＝3 mm 的斜齿圆柱齿轮,试问这对齿轮的螺旋角β应是多少? 解：

N F F N

V P F t Q t 9002.17504

3

10001000===?==作用在轴上的力：mm Sin Z Sin P d mm Sin Z Sin P d 1.384)

76/180(875

.15)/180(5.106)21/180(875.15)/180(2211======

，

由)(2121z z m a +=)(36020120

2z 2a m 21mm z =+?=+=得模数)

(180603)(602032211mm mz d mm mz d =?===?==分度圆直径：)(186)1260(3)2()(66)1220(3)2(*

22*

11mm h z m d mm h z m d a a a a =?+?=+==?+?=+=齿顶圆直径：)

(5.172)25.021260(3)

22()

(5.52)25.021220(3)22(:**22**

11mm c h z m d mm c h z m d a f a f =?-?-?=--==?-?-?=--=齿根圆直径

7-13 用于胶带运输机上二级减速器中的一对齿轮，其传动比i ＝3，传动效率η＝0.98 ，输出转速n2＝65r/min ，输出功率P ＝4.5Kw ，由电动机驱动，单向运转。试确定这对齿轮的中心距及其主要尺寸。 解：（1）确定转距和载荷系数

若为减速器中一对对称布置的齿轮，且为软齿面，则K 取1.3 。 （2）选择材料：

因T 较大，载荷基本平稳，故小齿轮用40Cr 钢，调质，HB ＝280；大齿轮用40Cr 钢，调质，HB ＝250 。

(3) 选择齿数和齿宽系数:

初定 Z1＝32 , Z2＝iZ ＝96 , Ψd 取1; (4)确定[σH]和[σF]：

由图7-21和图7-22查得两轮的齿面接触疲劳极限和齿根弯曲疲劳极限分别为：

则有 ：

(5) 按齿面接触强度条件确定d1：

(6) 确定模数和齿宽：

?

==?+?=+=+=+=65.16958.0155

2)

2376(32)(2)()(212121

21βββ

得由中心距：a z z m Cos Cos z z m d d a n n m

N n P n P P d V P d F T kw P P r in n t ?=??=??========

=?==225195

6.41055.91055.9602100010002.100026.498

.05

.4min /19565331311111112121πωη，MPa MPa MPa

MPa H H F F 7007505806102lim 1lim 2lim 1lim ====σσσσ，，MPa S MPa S MPa

S MPa S H

H H H H H F F F F F F 700][7501750][464][,48825.1610

][2

lim 21lim 12lim 21lim 1==========σσσσσσσσ，mm i

i KT d H d 713700110)13(2253.16

.76][)

1(6.763

323

2211≈???+??=+≥σψ2

.2327111===Z d m

按表7-1圆整成标准值 , 取m ＝2.5 mm , 则 d1＝mZ1＝2.5×32＝80mm b ＝Ψdd1＝1×80 ＝80mm. (7) 验算齿根的弯曲强度: 由表7-4得: 则:

故两轮轮齿的弯曲强度足够 。 (8) 传动中心距及其主要尺寸 ：

7-15 一对直齿锥齿轮传动, 模数 m ＝5 mm , 齿数 z1＝16、z2＝48，两轮几何轴线之间的夹角∑=90°。试计算这对齿轮传动的几何尺寸 。 解：

795.1,2.2;635.1,5.22211====Sa Fa Sa Fa y y y y 795.1,2.2;635.1,5.22211====Sa Fa Sa Fa y y y y )(488150635.15.25.23280102253.12223

112111MPa y y m bz KT Sa Fa F <=???????=??=σ)(464145150635

.15.2795.12.2111222MPa y y y y F Sa Fa Sa Fa F <=???=??=σσmm m d d mm m d d mm m d d mm m d d mm d a d mm d mm m Z Z a f f a a 75.23325.62405.275.7325.6805.22455.222402855.228022408016022801605.2)9632(2

1

)(212211*********=-=-==-=-==?+=+==?+=+==-?=-===?+?=+=)(551*

mm m h h a a =?==齿顶高：)(65)2.01()(*

*mm m C h h a f =?+=+=齿根高：)(1165:mm h h h f a =+=+=齿高)

(5.126481655.05.0:222

221mm z z m R =+??=+=锥距?===?

===7156.25

.1266

2635.25

.1265

arctg

R

h arctg

arctg R h arctg f

f a a θθ齿根角：齿顶角：

7-17. 蜗杆传动的正确啮合条件是什么？传动比是否等于蜗轮和蜗杆的节圆直径之比？ 答: 正确啮合条件：

(1) 蜗杆与蜗轮在主平面上：模数相等，压力角相等 ； (2) 蜗杆导程角等于蜗轮螺旋角,且两者旋向相同。 传动比不等于蜗轮和蜗杆的节圆直径之比 ，因为：

7.22 图示为一蜗杆传动。蜗杆1主动, 蜗杆上的转距T ＝20 N·m , 蜗杆轴向模数m= 3.15 mm , 轴向压力角α＝20°,头数 z1＝2 ,蜗杆分度圆直径d1＝35.5 mm,蜗杆2的齿数 z2＝50 ,传动的啮合效率η＝0.75 。试确定：1) 蜗轮 2 的转向 ； 2) 蜗杆1和蜗轮2轮齿上的圆周力、径向力和轴向力的大小和方向。

)(240485)(801652211mm mz d mm mz d =?===?==分度圆直径：?=?-?=-∑=?===565.71435.1890435.1848

16

12211δδδarctg z z arctg 分度圆锥角：)(2.243565.71522402)(5.89435.1852802:222111mm Cos Cos h d d mm Cos Cos h d d a a a a =???+=+==???+=+=δδ齿顶圆直径?≈?+?=+=?≈?+?=+=8.732635.2565.717.202635.2435.182211a a a

a θδδθδδ齿顶圆锥角：)(2.236565.71622402)(6.68435.1862802222111mm Cos Cos h d d mm Cos Cos h d d f f f f =?

??-=-==???-=-=δδ齿根圆直径：?≈?-?=-=?≈?-?=-=85.687156.2565.717.157156.2435.182211f f f f θδδθδδ齿根圆锥角：)(95.375.1263.03.0mm R B =?==齿宽：γ

tg m

z d 11=2

2mz d =121212d d tg d d z z i ≠==γ所以：

解：(1)由题7-22图所示，蜗杆右旋由右手法则，蜗杆的轴向力Fa1向右，则可知：蜗轮2的圆周力Ft2向左，从动轮转向应与圆周力方向一致,所以蜗轮逆时针转动。 (2)

8-2 图示轮系中，已知各标准圆柱齿轮的齿数为 求齿轮3的齿数及传动比i15

mm mz d m

N i T T i T T n n T T n T n T P P z z i 5.1575015.337575.02520:9550955025

250221212

121211221

212=?==?=??===?=??=====正确啮合时，得，由：传动比：ηη方向指向蜗杆轴心。径向力沿蜗杆轴向向右轴向力方向与蜗杆转向相反蜗杆：圆周力N tg tg F F N d T F F N

d T F t r t a t 19.1733209.47619.47615

.157375

2000200076.11265.3520

2000200021222

1111=??=?==?====?==α方向指向蜗轮轴心。

径向力：方向相反方向与轴向力：方向相反。方向向左，与蜗轮：圆周力：N

F F F N F F F N

F F r r t t a a a t 19.173376.11269.476112112112======

解：此轮系为定轴轮系：观察图示，可知：轮1轴与轮3轴处 于同一直线上，故轮3的直径d3＝2d2＋d1 则 z3＝2z2＋z1＝2×20+20＝60 传动比

综上，齿轮3的齿数为60。

传动比i15约等于5.3，且轮1与轮5转向相反。 8-8 如图所示差动轮系中，各轮的齿数为：

已知n1＝200r/min ， n3＝50r/min ，试分 别求当n1和 n3转向相同或相反时，系杆H 转速的大小和方向。

解：① n1与n3转向相同时，根据

② n1与 n3 转向相反时，设 n1转向为正， 仍根据上式，有

9-7 图示为单级直齿圆柱齿轮减速器的输出轴。已知轴的转速n ＝90r/min ，传递功率P ＝3kw ，齿轮分度圆直径d ＝300mm ，齿宽B ＝80mm ，轴的支承间的距离L ＝130mm ，齿轮在轴承间对称布置，轴的材料为45钢正火处理。试设计此轴。

3.5222620343060)1(''431543315-≈????-=????-=z z z z z z i 。，，

，602024163221'====z z z z '213

213113)1(z z z z n n n n i H H H

??-=--=相同。

、方向与，解得：有311min /27.775

.420166024)1(50200n n r n n n H H H =-=??-=--相同。相反，与转向与负号表示：，解得：311min /55.45

.420166024)1(50200n n n r n n n H H H H -=-=??-=---

解：1.按扭矩估算轴径

考虑轴同时受扭矩和弯矩，轴上有键槽，材料为45正火钢时，取A ＝117 。

将它定为右端半联轴器处轴头直径（最细），则初步设计此轴（结构图略），从右端至左端依次使d=40mm ，轴颈d0＝45mm ，轴环d1＝55mm ， 齿轮处轴头d2＝50mm ， 轴径d0＝45mm 。 2. 按当量弯矩校核轴径

(1)决定作用在轴上的载荷

(2)决定支点反作用力及弯矩 a)水平平面计算简图

b)垂直平面计算简图

mm mm n P A d 4065.3790311733→=?=≥N dn P Ft 212390

30031055.9210

55.9266=????=??=圆周力N tg tg Ft Fr 7.772202123=??=?=α径向力N

Ft R N F L L

F R BH t t

AH 5.10612212325.10612212322=======支承反力Nmm L R L R M BH AH IH 5.689972130

5.106122=?=?=?=齿轮中点处轴的弯矩Nmm L R L R M N

Fr R N Fr L L

Fr

R BV AV IV BV AV 2511621304.3862

24.38627.77224.38627.77222=?=?=?========

齿轮中点处轴的弯矩支承反力

c)合成弯曲力矩

d)

e)当量弯矩

轴单向转动，看作受脉动扭矩，取应力折算系数α=0.6，则齿轮中点处轴的当量弯矩

(3)校核轴径

齿轮中点处当量弯矩最大，半联轴器中点处当量弯矩次之但轴最细，故只校核这两处轴径，看它能否满足强度条件。查表9-1得45正火钢σb ＝600Mpa ，再查表9-3得该轴的许用弯曲应力[σ-1]b=55Mpa ，则在齿轮中点处的轴有：

在半联轴器的中点处的轴有

能满足强度条件要求，故此轴设计合理。 9-8 轴上装齿轮处的轴段直径为60mm ，齿轮轮毂宽度为70mm ，传递的转矩为5×105Nmm ，有轻微冲击，齿轮和轴的材料均为45钢，齿轮与轴采用普通平键联接。试确定该键联接的尺寸。

解：根据题意，若取键长L 比轮彀宽度70mm 略小一点，则按表9-4初选B18×63(GB/T1096-1979)普通平键，其尺寸为

45钢有轻微冲击静联接时，取[σP]=100Mpa ，则 满足挤压强度条件，故初选的键联接尺寸合适。 9-10 牙嵌式离合器和摩擦式离合器各有什么特点？

答：牙嵌式离合器的优点是结构比较简单，外廓尺寸小，所联接的两轴不会发生相对转动，适用于要求精确传动比的机构；其最大缺点是离合时必须使主动轴慢速转动或静止，否则牙容易损坏。

摩擦式离合器的优点是可以在任何不同转速下平稳离合，当过载时因离合器打滑可保护其他重要零件；其缺点是接合过程中的摩擦会引起发热和磨损，传动效率低。 10-6：某机械上采用对开式向心滑动轴承，已知轴承处所承

受的载荷Fr ＝200000N ，轴径直径d ＝200mm , 轴的转速 n ＝500r/min ，工作平稳，试设计该轴承。 解：

Nmm

M M M IV IH I 73426251165.689972222=+=+=Nmm n P T 3183349031055.91055.966=??=?=轴上扭矩Nmm T M M I CI 204628)3183346.0(73426)(2

222=?+=+=αNmm T M CII 1910003183346.0)(2=?==α量弯矩半联轴器中点处轴的当MPa MPa d M CI 5537.16501.02046281.03

30<=?==σMPa MPa d M CII 5584.29401.01910001.03

30<=?==σMPa

MPa dkL T P 1009.5263

560105225

<=????==σmm h

k mm L mm h mm b 52

631018=≈===，，，

选用铅青铜(ZCuPb30)作为轴瓦材料，因其[p]＝25＞4Mpa ，[pv]=30＞20.95MPa·m/s ，故能满足该轴承的要求。

10-10： 说明下列轴承代号的意义：N210、6308、6212/P4、30207/P6、51308 。 解：N210: 内径50mm ，尺寸系列为02、普通级的圆柱滚子轴承。 6308：内径40mm 、尺寸系列03、普通级的深沟球轴承。

6212/P4：内径60mm 、尺寸系列02、公差等级为4级的深沟球轴承。 30207/P6：内径35mm 、尺寸系列02、公差等级为6级的圆锥滚子轴承。 51308：内径40mm 、尺寸系列13、普通级单向推力球轴承。

12-5 如图，转盘上有两个圆孔，其直径和位置为d1＝40mm ，d2＝50mm ，r1＝100mm ，r2＝140mm ，＝120°，D ＝400mm ，t ＝20mm ，拟在转盘上再制一圆孔使之达到静平衡，要求该孔的转动半径r ＝150mm ，试求该孔的直径及方位角。

解：因转盘的厚度t ＝20mm ，直径D ＝40mm ，D ＞＞t 故可视为平面转动构件的静平衡。

分析：转盘上若有圆孔，转盘转动时，会因质量分布不均，导致转盘质心与回转轴线不重合，而产生离心力。

欲使之达静平衡，只需平衡其离心力，再制一圆孔。 制圆孔挖去的质量：m ＝v ρ＝πd2t ρ/4 由静平衡条件：

代入数值：r1＝100mm d1＝40mm r3＝150mm r2＝140mm d2＝50mm

s m MPa L Frn PV MPa

dL Fr P mm

L d

L

/95.2025019100500200000191004250200200000

25020025.125.1?=??===?===?==由，则该轴承宽取轴承宽径比0332211=++r m r m r m 0

0)4/()4/()4/(32322212132

3222121=++=?+?+?r d r d d r t d r t d r t d ρπρπρπ得03003022

2323121323121=-+?=-?r d Sin r d Sin r d Y Cos r d Cos r d X ββ方向：方向：即

综上：该孔的直径为 44.98 mm ,方位角与水平线成 62.83°。

?

==???=?-??+???=??-???83.6298.440

1405015030100400

150301004032232232βββmm d Sin d Sin Cos d Cos 解得：

机械设计基础题库及答案(徐刚涛全)

《机械设计基础》习题与答案 目录 第1章绪论 第2章平面机构的结构分析 第3章平面连杆机构 第4章凸轮机构 第5章间歇运动机构 第6章螺纹联接和螺旋传动 第7章带传动 第8章链传动 第9章齿轮传动 第10章蜗杆传动 第11章齿轮系 第12章轴与轮毂连接 第13章轴承 第14章联轴器、离合器和制动器 第15章回转体的平衡和机器的调速

第1章绪论 思考题 1．机器、机构与机械有什么区别？各举出两个实例。 2．机器具有哪些共同的特征？如何理解这些特征？ 3．零件与构件有什么区别？并用实例说明。举出多个常用的通用机械零件。 答：1、机器：①人为的实物组合体； ②每个运动单元（构件）间具有确定的相对运动； ③能实现能量、信息等的传递或转换，代替或减轻人类的劳动； 实例：汽车、机床。 机构：①人为的实物组合体； ②每个运动单元（构件）间具有确定的相对运动； 实例：齿轮机构、曲柄滑块机构。 机械是机器和机构的总称。 机构与机器的区别在于：机构只用于传递运动和力，机器除传递运动和力之外，还具有变换或传递能量、物料、信息的功能或完成有用的机械功； 2、同上。 3、零件是机械制造的的最小单元体，是不可拆分的，构件是机械运动的最小单元体它有可能是单一的一个零件，也有可能是若干个零件组合而成，内燃机中的连杆，就是由连杆体1、连杆盖2、轴套3、轴瓦 4、螺杆5和螺母6等零件联接而成的，在制造中几个零件分别加工，装配成连杆后整体运动。通用零件，如齿轮、轴、螺母、销、键等。 第2章平面机构的结构分析 一、填空题 1、两构件通过面接触所构成的运动副称为低副，其具有2约束。 2、机构具有确定相对运动的条件是主动件数目=自由度。 3、4个构件在同一处以转动副相联，则此处有3个转动副。 4、机构中不起独立限制作用的重复约束称为虚约束。 答：1.低副、2. 2. 主动件数目=自由度 3. 3 4．虚约束 二、综合题 1、计算下图所示机构的自由度，并判断该机构是否具有确定的相对运动。若有复合铰链、局部自由 度、虚约束请明确指出。

机械设计基础第七版课后习题答案

机械设计基础第七版课后习题答案 第一章 1-1什么是运动组合？高对和低对有什么区别？ 答:运动副:使两个部件直接接触并能产生一定的相对运动联系。 平面低副-所有表面接触的运动副分为旋转副和移动副。平面高副-与点或线接触的运动副。 1-2什么是机构运动图？它是做什么的？ 答:简单的线和符号用于表示部件和运动副，每个运动副的位置按比例确定，以表示机构的组成和传动。如此绘制的简明图形称为机构运动图。功能:机构的运动图不仅能显示机构的传动原理，还能通过图解法找出机构上各相关点的运动特性(位移、速度和加速度)。在分析和设计机构时，表达机构的运动是一种简单而科学的方法。 1-3平面机构有确定运动的条件是什么？ 答:如果机构的自由度f大于0且等于活动部件的数量，则确定机构部件之间的相对运动；这是机构有确定运动的条件。(复习关于自由度的四个结论P17)第2章 2-1曲柄摇杆机构的快速返回特性和死点位置是什么？ 答:急回特性:当曲柄以相同速度旋转时，摇杆的往复速度不同。反向冲程期间摇臂的平均摆动速度必须大于正常冲程期间的平均摆动速度，这是快速返回特性。死点位置:摇杆是驱动部分，曲柄是从动部分。当曲柄与连杆共线时，摇杆通过连杆施加到曲柄上的驱动力f刚好经过曲柄的旋转中心，因此不会产生转动曲柄的力矩。该机构的位置称为死点位置。也就是说，机构从动件卡住或运动不确定的位置称为死点位置(从动件的驱动角？=0).第三章 3-2通常用什么方法保持凸轮与从动件接触？ 答:力锁:使用重力、弹簧力或其他外力来保持从动件始终与凸轮轮廓接触。

形状锁定:使用高副元件本身的几何形状，使从动件始终与凸轮轮廓接触。 3-3什么是刚性冲击和柔性冲击？如何避免刚性冲击？ 答:刚性冲击:从动件的速度在运动开始和推动过程结束的瞬间突然变为零。 理论上，加速度是无限的，导致无限的惯性力。该机构受到很大冲击，这被称为刚性冲击。柔性冲击:当从动构件以相等的加速度或减速度运动时，从动构件的惯性力也会在某些加速度突变点发生有限的突变，从而产生冲击。这种由有限突变引起的冲击比由无限惯性力引起的刚性冲击要软得多，所以它被称为柔性冲击。 避免刚性冲击的方法:为了避免刚性冲击，已知运动规律的两段运动，即开始和结束，经常被修改以逐渐增加和降低速度。让随动件按照正弦加速度运动(既不是刚性运动也不是柔性冲击)第4章 4-1棘轮机构、槽轮机构和不完全齿轮机构的运动特点是什么？给出了这些间歇运动机构的应用实例。 答:槽轮机构特点:结构简单，运行可靠。它通常用于只需要恒定旋转角度的分度机构。停止运动主要取决于槽的数量和圆柱销的数量(运动系数)用途:适用于低转速、间歇旋转的设备。例如:电影放映机纺织机械的自动传动链装置 棘轮机构的特点:这种齿形棘轮至少有一个齿距的过程变化，工作时会发出噪音。应用:起重机绞车成型机横向进给机构计数器 不完全齿轮机构的特点:普通齿轮传动，只是轮齿不是分布在整个圆周上。 主动轮上的锁定弧和从动轮上的锁定弧相互配合锁定，保证从动轮停在预定位置。 应用:各种计数器多站自动机半自动机第6章 6-1设计机械零件时应满足哪些基本要求？ 答:足够的强度和刚度、摩擦和耐磨性、耐热性和抗振性(衡量机械零件工作能力的标准)。

机械设计基础课后习题答案

精品 机械设计基础课后习题解答参考 1-2题 ,7,5===h l P P n 107253=-?-?=F 机构有1个主动构件，所以机构有确定运动。 1-3题 1,11, 8===h l P P n 1111283=-?-?=F 机构有1个主动构件，所以机构有确定运动。 1-4题 0,11, 8===h l P P n 2011283=-?-?=F 机构有2个主动构件，所以机构有确定运动。 1-5题 1,8, 6===h l P P n 118263=-?-?=F 机构有1个主动构件，所以机构有确定运动。 2-1题 （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。 2-2题 0≠e 时，曲柄条件：e l l BC AB -<； 0=e 时， 曲柄条件：BC AB l l <。 2-4题

精品 极位夹角 ?=+-??=+-?=3636.161 2.11 2.118011180K K θ

精品 2-7题 极位夹角?=+-??=+-? =361 5.11 5.118011180K K θ 3-2题

精品 4-1题 m z m h z d a a )2()2(* +=+= 所以 25.2100 225 2== +=z d m a mm 主要几何尺寸计算（略）。 4-2题略 4-3题 分锥角 "43'25684287.6817 43arctan arctan 122?=?===z z δ "17'34215713.2190221?=?=-?=-∑=δδδ 分度圆 5117311=?==mz d mm ； 12943322=?==mz d mm 齿顶圆 580.565713.21cos 3251cos 2111=???+=+=δm d d a mm 206.1314287.68cos 32129cos 2222=???+=+=δm d d a mm 齿根圆 304 .445713.21cos 34.251cos 4.2111=???-=-=δm d d f mm 353.1264287.68cos 34.2129cos 4.2222=???-=-=δm d d f mm 锥距 358.6943172 32222 221=+?=+= z z m R mm 齿顶角 "44'4237122.3358.693 arctan arctan ?=?===R h a a θ 齿根角 " 7'2744519.4358 .696 .3arctan arctan ?=?===R h f f θ

机械设计基础课后习题与答案

机械设计基础 1－5至1-12 指出（题1-5图～1—1２图）机构运动简图中得复合铰链、局部自由度与虚约束,计算各机构得自由度,并判断就是否具有确定得运动。

1-5 解===1 1－6 解===１ 1-7 解=＝=2 １-8解＝＝=１ 1—9 解==＝２ 1－10 解＝==1 1－11 解==＝2 1-12 解＝==３ 2－1 试根据题2-１图所标注得尺寸判断下列铰链四杆机构就是曲柄摇杆机构、双曲柄机构还就是双摇杆机构。 题2-1图 答：a),且最短杆为机架，因此就是双曲柄机构。 b ），且最短杆得邻边为机架,因此就是曲柄摇杆机构。 ｃ），不满足杆长条件,因此就是双摇杆机构。 d ），且最短杆得对边为机架，因此就是双摇杆机构。 ２－３画出题2－3图所示个机构得传动角与压力角。图中标注箭头得构件为原动件。

题２-３图 解： 2-5 设计一脚踏轧棉机得曲柄摇杆机构，如题2—５图所示,要求踏板ＣD在水平位置上下各摆１0度，且，.（1）试用图解法求曲柄AB与连杆BC得长度；（2）用式（2－6)与式（２-6)’计算此机构得最小传动角。 题2－５图 解：( 1 ）由题意踏板在水平位置上下摆动,就就是曲柄摇杆机构中摇杆得极限位置，此时曲柄与连杆处于两次共线位置。取适当比例图尺，作出两次极限位置与(见图2、１7 ).由图量得：，.

解得： 由已知与上步求解可知： ,,， （２）因最小传动角位于曲柄与机架两次共线位置，因此取与代入公式(2－6) 计算可得： ==０、5７68 或： ==0、2970 代入公式（2-6）′，可知 ３-1 题3-１图所示为一偏置直动从动件盘形凸轮机构。已知ＡＢ段为凸轮得推程廓线,试在图上标注推程运动角。 题3—１图 解 题3-1解图 如图3、10所示，以O为圆心作圆并与导路相切，此即为偏距圆。过Ｂ点作偏距圆得下切

机械设计基础考试题库及答案汇总

一、 名词解释 1.机械： 2.机器： 3.机构： 4.构件： 5.零件： 6.标准件： 7.自由构件的自由度数： 8.约束： 9.运动副： 10.低副： 11.高副： 23.机构具有确定运动的条件： 24.死点位置： 25.急回性质： 26.间歇运动机构： 27.节点： 28.节圆： 29.分度圆： 30.正确啮合条件： 31.连续传动的条件： 32.根切现象： 33.变位齿轮： 34.蜗杆传动的主平面： 35.轮系： 36.定轴轮系： 37.周转轮系： 38.螺纹公称直径：螺纹大径。39.心轴： 40.传动轴： 41.转轴： 二、 填空题 1. 机械是（机器）和（机构）的总称。 2. 机构中各个构件相对于机架能够产生独立运动的数目称为（自由度）。 3. 平面机构的自由度计算公式为：（F=3n-2P L -P H ）。 4. 已知一对啮合齿轮的转速分别为n 1、n 2，直径为D 1、D 2，齿数为z 1、z 2，则其传动比i= （n 1/n 2）= （D 2/D 1）= （z 2/ z 1）。 5. 铰链四杆机构的杆长为a=60mm ，b=200mm ，c=100mm ，d=90mm 。若以杆Ｃ为机架，则此四杆机构为（双摇杆机构）。 6. 在传递相同功率下，轴的转速越高，轴的转矩就（越小）。 7. 在铰链四杆机构中，与机架相连的杆称为（连架杆），其中作整周转动的杆称为（曲柄），作往复摆动的杆称为（摇杆），而不与机架相连的杆称为（连杆）。 8. 平面连杆机构的死点是指（从动件与连杆共线的）位置。 9. 平面连杆机构曲柄存在的条件是①（最短杆与最长杆长度之和小于或等于其它两杆长度之和）②（连架杆和机架中必有一杆是最短杆）。 10. 平面连杆机构的行程速比系数Ｋ=1.25是指（工作）与（回程）时间之比为（1.25），平均速比为（1：1.25）。 11. 凸轮机构的基圆是指（凸轮上最小半径）作的圆。 12. 凸轮机构主要由（凸轮）、（从动件）和（机架）三个基本构件组成。 13. 带工作时截面上产生的应力有（拉力产生的应力）、（离心拉应力）和（弯曲应力）。 14. 带传动工作时的最大应力出现在（紧边开始进入小带轮）处，其值为：σmax=σ1＋σb1＋σc 。 15. 普通Ｖ带的断面型号分为（Y 、Z 、A 、B 、C 、D 、E ）七种，其中断面尺寸最小的是（Y ）型。 16. 为保证齿轮传动恒定的传动比，两齿轮齿廓应满足（接触公法连心线交于一定点）。 17. 渐开线的形状取决于（基）圆。 18. 一对齿轮的正确啮合条件为：（m 1 = m 2）与（α 1 = α2）。 19. 一对齿轮连续传动的条件为：（重合度1>ε）。 20. 齿轮轮齿的失效形式有（齿面点蚀）、（胶合）、（磨损）、（塑 性变形）和（轮齿折断）。 21. 一对斜齿轮的正确啮合条件为：（m 1 = m 2）、（α 1 = α2） 与（β1=-β2）。 22. 蜗杆传动是由（蜗杆、蜗轮）和（机架）组成。 23. 通过蜗杆轴线并垂直蜗轮轴线的平面称为（中间平面）。 24. 常用的轴系支承方式有（向心）支承和（推力）支承。 25. 轴承6308，其代号表示的意义为（6：深沟球轴承、3：直 径代号，08：内径为Φ40）。 26. 润滑剂有（润滑油）、（润滑脂）和（气体润滑剂）三类。 27. 列举出两种固定式刚性联轴器（套筒联轴器）、（凸缘联轴 器）。 28. 轴按所受载荷的性质分类，自行车前轴是（心轴）。 29. 普通三角螺纹的牙形角为（60）度。 30. 常用联接螺纹的旋向为（右）旋。 31. 普通螺栓的公称直径为螺纹（大）径。 32. 在常用的螺纹牙型中（矩形）形螺纹传动效率最高，（三角） 形螺纹自锁性最好。 33. 减速器常用在（原动机）与（工作机）之间，以降低传速 或增大转距。 34. 两级圆柱齿轮减速器有（展开式）、（同轴式）与（分流式）三种配置齿轮的形式。 35. 轴承可分为（滚动轴承）与（滑动轴承）两大类。 36. 轴承支承结构的基本形式有（双固式）、（双游式）与（固游式）三种。 37. 轮系可分为（平面轮系）与（空间轮系）两类。 38. 平面连杆机构基本形式有（曲柄摇杆机构）、（双曲柄机构）与（双摇杆机构）三种。 39. 凸轮机构按凸轮的形状可分为（盘形凸轮）、（圆柱凸轮） 与（移动凸轮）三种。 40. 凸轮机构按从动件的形式可分为（尖顶）、（滚子）与（平底）三种。 41. 变位齿轮有（正变位）与（负变位）两种；变位传动有（等移距变位）与（不等移距变位）两种。 42. 按接触情况，运动副可分为（高副）与（低副） 。 43. 轴上与轴承配合部分称为（轴颈）；与零件轮毂配合部分称为（轴头）；轴肩与轴线的位置关系为（垂直）。 44. 螺纹的作用可分为（连接螺纹）和（传动螺纹） 两类。 45. 轮系可分为 （定轴轮系）与（周转轮系）两类。 46. 常用步进运动机构有（主动连续、从动步进）与（主动步进、从动连续）两种。 47. 构件是机械的（运动） 单元；零件是机械的 （制造） 单元。 48. V 带的结构形式有（单楔带）与（多楔带）两种。 三、 判断题 1. 一个固定铰链支座，可约束构件的两个自由度。× 2. 一个高副可约束构件的两个自由度。× 3. 在计算机构自由度时，可不考虑虚约束。× 4. 销联接在受到剪切的同时还要受到挤压。√ 5. 两个构件之间为面接触形成的运动副，称为低副。√ 6. 局部自由度是与机构运动无关的自由度。√ 7. 虚约束是在机构中存在的多余约束,计算机构自由度时应除去。√ 8. 在四杆机构中，曲柄是最短的连架杆。× 9. 压力角越大对传动越有利。× 10. 在曲柄摇杆机构中，空回行程比工作行程的速度要慢。× 11. 偏心轮机构是由曲柄摇杆机构演化而来的。√ 12. 曲柄滑块机构是由曲柄摇杆机构演化而来的。√ 13. 减速传动的传动比i ＜1。× 14. Ｙ型Ｖ带所能传递的功率最大。× 15. 在Ｖ带传动中，其他条件不变，则中心距越大，承载能力越大。× 16. 带传动一般用于传动的高速级。× 17. 带传动的小轮包角越大，承载能力越大。√ 18. 选择带轮直径时，直径越小越好。× 19. 渐开线上各点的压力角不同，基圆上的压力角最大。× 20. 基圆直径越大渐开线越平直。√ 21. 设计蜗杆传动时，为了提高传动效率，可以增加蜗杆的头数。 √ 22. 在润滑良好的闭式齿轮传动中，齿面疲劳点蚀失效不会发生。 × 23. 只承受弯矩而不受扭矩的轴，称为心轴。√ 24. 螺钉联接用于被联接件为盲孔，且不经常拆卸的场合。√ 25. 挤压就是压缩。 × 26. 受弯矩的杆件，弯矩最大处最危险。× 27. 仅传递扭矩的轴是转轴。√ 28. 低速重载下工作的滑动轴承应选用粘度较高的润滑油。√ 29. 代号为6310的滚动轴承是角接触球轴承。×

机械设计基础课后习题答案全

7-1解：（1）先求解该图功的比例尺。 （2 ）求最大盈亏功。根据图7.5做能量指示图。将和曲线的交点标注， ，，，，，，，。将各区间所围的面积分为盈功和亏功，并标注“+”号或“-” 号，然后根据各自区间盈亏功的数值大小按比例作出能量指示图（图7.6）如下：首先自向上做 ，表示区间的盈功；其次作向下表示区间的亏功；依次类推，直到画完最后一个封闭 矢量。由图知该机械系统在区间出现最大盈亏功，其绝对值为： （3 ）求飞轮的转动惯量 曲轴的平均角速度：； 系统的运转不均匀系数：； 则飞轮的转动惯量：

图7.5图7.6 7-2 图7.7 图7.8 解：（1）驱动力矩。因为给定为常数，因此为一水平直线。在一个运动循环中，驱

动力矩所作的功为，它相当于一个运动循环所作的功，即： 因此求得： （2）求最大盈亏功。根据图7.7做能量指示图。将和曲线的交点标注， ，，。将各区间所围的面积分为盈功和亏功，并标注“+”号或“-”号，然后根据各自区间盈亏 功的数值大小按比例作出能量指示图（图7.8）如下：首先自向上做，表示区间的盈功； 其次作向下表示区间的亏功；然后作向上表示区间的盈功，至此应形成一个封闭区间。 由图知该机械系统在区间出现最大盈亏功。 欲求，先求图7.7中的长度。如图将图中线1和线2延长交于点，那么在中， 相当于该三角形的中位线，可知。又在中，，因此有： ，则

根据所求数据作出能量指示图，见图7.8，可知最大盈亏功出现在段，则 。 （3）求飞轮的转动惯量和质量。 7-3解：原来安装飞轮的轴的转速为，现在电动机的转速为，则若将飞轮 安装在电动机轴上，飞轮的转动惯量为： 7-4解：（1）求安装在主轴上飞轮的转动惯量。先求最大盈亏功。因为是最大动能与最小 动能之差，依题意，在通过轧辊前系统动能达到最大，通过轧辊后系统动能达到最小，因此： 则飞轮的转动惯量： （2）求飞轮的最大转速和最小转速。

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《机械设计基础》试题及答案 绪论 一、填空（每空1分） T-1-1-01-2-3、构件是机器的运动单元体；零件是机器的制造单元体；部件是机器的装配单元体。 T-2-2-02-2-4、平面运动副可分为低副和高副，低副又可分为转动副和移动副。 T-2-2-03-2-2、运动副是使两构件接触，同时又具有确定相对运动的一种联接。平面运动副可分为低副和高副。 T-2-2-04-2-1、平面运动副的最大约束数为2 。 T-2-2-05-2-1、机构具有确定相对运动的条件是机构的自由度数目 等于主动件数目。 T-2-2-06-2-1、在机构中采用虚约束的目的是为了改善机构的工作情况和受力情况。 T-2-2-07-2-1、平面机构中，两构件通过点、线接触而构成的运动副称为高副。 T-3-2-08-2-2、机构处于压力角α=90°时的位置，称机构的死点位置。曲柄摇杆机构，当曲柄为原动件时，机构无死点位置，而当摇杆为原动件时，机构有死点位置。 T-3-2-09-2-2、铰链四杆机构的死点位置发生在从动件与连杆共线

位置。 T-3-2-10-2-1、在曲柄摇杆机构中，当曲柄等速转动时，摇杆往复摆动的平均速度不同的运动特性称为：急回特性。 T-3-2-11-2-1、摆动导杆机构的极位夹角与导杆摆角的关系为相等。 T-4-2-12-2-3、凸轮机构是由机架、凸轮、从动件三个基本构件组成的。 T-5-1-13-2-1、螺旋机构的工作原理是将螺旋运动转化为直线运动。 T-6-2-14-2-1、为保证带传动的工作能力，一般规定小带轮的包角α≥120°。 T-6-7-15-2-3、链传动是由主动链轮、从动链轮、绕链轮上链条所组成。 T-6-7-16-2-3、链传动和带传动都属于挠性件传动。 T-7-2-17-3-6、齿轮啮合时，当主动齿轮的齿根_推动从动齿轮的齿顶，一对轮齿开始进入啮合，所以开始啮合点应为从动轮齿顶圆与啮合线的交点；当主动齿轮的齿顶推动从动齿轮的齿根，两轮齿即将脱离啮合，所以终止啮合点为主动轮齿顶圆与啮合线的交点。 T-7-3-18-2-2、渐开线标准直齿圆柱齿轮正确啮合的条件为模数

机械设计基础试题库及答案详解DOC

《机械设计基础》试题库 一、填空题 （机械原理部分） 1．牛头刨床滑枕往复运动的实现是应用了平面四杆机构中的机构。 2．机构具有确定运动的条件是数目与数目相等。 3．平面四杆机构的压力角愈，传力性能愈好。 4．平面四杆机构的传动角愈，传力性能愈好。 5．有些平面四杆机构是具有急回特性的，其中两种的名称是机构、机构。6．在平面四杆机构中，用系数表示急回运动的特性。 7．摆动导杆机构中，以曲柄为原动件时，最大压力角等于度，最小传动角等于度。 8．在摆动导杆机构中，若导杆最大摆角φ= 30°，则其行程速比系数K的值为。9．四杆机构是否存在止点，取决于是否与共线。 10．在铰链四杆机构中，当最短杆和最长杆长度之和大于其他两杆长度之和时，只能获得机构。 11．平面四杆机构中，如果最短杆与最长杆的长度之和小于其余两杆的长度之和，最短杆为机架，这个机构叫__ 机构。 12．平面连杆机构急回特性系数Ｋ____１时，机构有急回特性。 13．以滑块为主动件的曲柄滑块机构有____个止点位置。 14．凸轮机构主要由、、和三个基本构件组成。 15．盘形凸轮的基圆，是指以凸轮的轮廓的值为半径所作的圆。 16 .在凸轮机构中，从动件的运动规律完全由来决定。 17．据凸轮的形状，凸轮可分为凸轮、凸轮和移动凸轮。 18．凸轮机构的压力角是指的运动方向和方向之间所夹的锐角。 19．在实际设计和制造中，一对渐开线外啮合标准斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件是 相等、相等、且相反。 20．在实际设计和制造中，一对渐开线标准直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是、。 21．一对渐开线标准直齿圆柱齿轮的连续传动条件是。 22．在标准齿轮的分度圆上，与数值相等。 23．斜齿圆柱齿轮传动的重合度比直齿圆柱齿轮传动的重合度，因而承载能力。 24．.渐开线上各点的压力角不等，向径越大，则压力角越，圆上的压力角为零。25．单个齿轮的渐开线上任意点的法线必是圆的切线。 26．渐开线齿轮的五个基本参数是齿数、、、系数和顶隙系数。27．我国规定齿轮标准压力角为度；模数的单位是。 28．齿轮切削加工方法可分为仿形法和范成法，用成形铣刀加工齿形的方法属法，用滚刀 加工齿形的方法属法。 29．渐开线齿轮上具有标准模数和标准压力角的圆称为圆。 30．在普通铣床上用铣刀加工斜齿圆柱齿轮时，刀号据选取。 31．渐开线齿轮的特性称为中心距可分性。 32．齿轮传动最基本的要求是其瞬时传动比必须。 33．用齿条型刀具按范成法加工齿轮，如果切齿结束时，刀具的中线与轮坯分度圆相切，则加工 出来的齿轮是齿轮，刀具的中线与轮坯分度圆不相切，则加工出来的齿轮称为 齿轮。 34．规定渐开线标准斜齿圆柱齿轮____ 面上的参数为标准值。 35．直齿圆锥齿轮的标准模数规定在____端的圆上。 36．对于正确安装的一对渐开线圆柱齿轮，其啮合角等于圆上的角。 37．在课本上所介绍的间歇运动机构中，其中两种机构的名称是：机构、 机构。 38．外槽轮机构由、和机架组成，其中拨盘作转动。 （机械零件部分）

机械设计基础课后习题

习题9 9-1 轴的功用是什么？转轴、传动轴、心轴有何区别？轴由哪些部分组成？ 答：轴用于支承旋转零件、传递转矩和运动。 工作时既承受弯矩又承受转矩的轴称为转轴。用来支承转动零件，只承受弯矩而不传递转矩的轴称为心轴。主要用于传递转矩而不承受弯矩，或所承受弯矩很小的轴称为传动轴。 轴通常由轴头、轴颈、轴肩、轴环、轴端及不装任何零件的轴段等部分组成。 9-2 轴的常用材料有哪些？什么时候选用合金钢？ 答：轴的常用材料为碳素钢和合金钢。 合金钢具有较高的机械性能和更好的淬透性，但价格较贵，可以在传递大功率、要求减轻轴的重量和提高轴颈耐磨性时采用，在一般工作温度下，合金钢和碳素钢具有相近的弹性模量，采用合金钢不能提高轴的刚度。 9-3 为什么一般转轴都做成阶梯形？阶梯轴的各段直径和长度应根据什么原则确定？ 答：阶梯轴各轴段截面的直径不同，各轴段的强度相近，且有利于轴上零件的装拆和固定。因此阶梯轴在机器中的应用最为广泛。 阶梯轴的各段直径是在初估最小直径的基础上，根据轴上零件的固定方式及其受力情况等，逐段增大估算确定；轴的各段长度主要由轴上零件及相互间的距离所决定。 9-4 进行轴的结构设计时，应考虑哪些问题？

答：1.便于轴上零件的装配；2.保证轴上零件的准确定位和可靠固定；3.轴的加工和装配工艺性好；4.减少应力集中，改善轴的受力情况 9-5 试从减小轴上载荷、提高轴的强度出发，分别指出图（a）、（b）中哪一种布置形式结构更合理？为什么？ （a）（b） 习题9-5图 答：（a）图第一种布置形式的弯矩图 第二种布置形式的弯矩图 根据弯矩图，第二种布置形式更合理。 （b）图第一种布置形式的弯矩图 第二种布置形式的弯矩图 根据弯矩图，第一种布置形式更合理。 9-6 轴上零件常用的轴向固定和周向固定方法有哪些？ 答：常用的轴向固定方式有；轴肩和轴环套筒和圆螺母；弹性挡圈和紧定螺钉；轴端挡圈和圆锥面；常用的周向固定方式有键联接、花键联接、销联接，成形联接及过盈配合联接 9-7 判断图中的1、2、3、4处轴的结构是否合理？为什么？ 图题9-7 答：1处：轴肩高度超过了轴承的安装尺寸，不合理；2处：轴头长度过长，不能实现齿轮的轴向固定；3、4处：结构合理，能保证轴承的轴向定位。 9-8 如图题9-8所示减速器轴输出轴，分析其结构存在哪些错误。 图题9-8

新版《机械设计基础》课后习题参考答案

机械设计基础习题参考答案 机械设计基础课程组编 武汉科技大学机械自动化学院

第2章 平面机构的自由度和速度分析 2-1画运动简图。 2-2 图2-38所示为一简易冲床的初拟设计方案。设计者的思路是：动力由齿轮1输入，使轴A 连续回转；而固装在轴A 上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构将使冲头4上下运动以达到冲压的目的。 4 3 5 1 2 解答：原机构自由度F=3?3- 2 ?4-1 = 0，不合理 ，

2-3 试计算图2-42所示凸轮—连杆组合机构的自由度。 b) a) A E M D F E L K J I F B C C D B A 解答：a) n=7; P l=9; P h=2，F=3?7-2 ?9-2 =1 L处存在局部自由度，D处存在虚约束 b) n=5; P l=6; P h=2，F=3?5-2 ?6-2 =1 E、B处存在局部自由度，F、C处存在虚约束2-4 试计算图2-43所示齿轮—连杆组合机构的自由度。 B D C A (a) C D B A (b) 解答：a) n=4; P l=5; P h=1，F=3?4-2 ?5-1=1 A处存在复合铰链 b) n=6; P l=7; P h=3，F=3?6-2 ?7-3=1 B、C、D处存在复合铰链 2-5 先计算如图所示平面机构的自由度。并指出图中的复合铰链、局部自由度和虚约束。

A B C D E 解答： a) n=7; P l =10; P h =0，F=3?7-2 ?10 = 1 C 处存在复合铰链。 b) n=7; P l =10; P h =0，F=3?7-2 ?10 = 1 B D E C A c) n=3; P l =3; P h =2，F=3?3 -2 ?3-2 = 1 D 处存在局部自由度。 d) n=4; P l =5; P h =1，F=3?4 -2 ?5-1 = 1 A B C D E F G G' H A B D C E F G H I J e) n=6; P l =8; P h =1，F=3?6 -2 ?8-1 = 1 B 处存在局部自由度，G 、G'处存在虚约束。 f) n=9; P l =12; P h =2，F=3?9 -2 ?12-2 = 1 C 处存在局部自由度，I 处存在复合铰链。

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《机械设计基础》课程试题库 一、填空题 1.在铰链四杆机构中，双曲柄机构的最短杆与最长杆长度之和小于等于其余两杆长度之和。 2.确定凸轮基圆半径的原则是在保证αmax≤ [ α ]条件下，选择尽可能小的基圆半径。 3.一对齿轮传动中，大、小齿轮的齿根最大弯曲应力通常是不等的。 4.在设计 V 带传动时， V 带的型号是根据计算功率和小带轮转速选取的。 5.对于两级斜齿圆柱齿轮传动，应使中间轴上的两个斜齿轮的旋向相同。 6.滚动轴承主要失效形式是疲劳点蚀和塑性变形。 7.在蜗杆传动中，一般蜗杆头数取Z1= 1、 2、4，蜗杆头数越少，自锁性越好。 8.普通螺纹联接承受横向外载荷时，依靠接合面间的摩擦承载，螺栓本身受预紧力 ___作用，可能的失效形式为断裂。 9.平键联接中，两侧面是工作面，楔形键联接中，上下面是工作面。 10.对于闭式软齿面齿轮传动，主要按接触强度进行设计，而按弯曲强度进行校核。 11.蜗杆传动发热计算的目的是防止温升过高而产生齿面胶合失效。 12.带传动中，带上受的三种应力是拉应力，弯曲应力和离心拉应力。最大应力发生 在带的紧边开始绕上小带轮处。 13.链轮的转速高，节距大，齿数少，则链传动的动载荷就越大。 14.轴上的键槽通常采用铣削加工方法获得。 15.联轴器和离合器均可联接两轴，传递扭矩，两者的区别是前者在运动中不能分离，后者可以 随时分离。 16.验算非液体摩擦滑动轴承的pv 值是为了防止轴承过热而发生胶合；验算轴承速度v 是为了 防止轴承加速磨损或产生巨大热量。普通三角形螺纹的牙型角为___60__度。17.紧螺栓联接按拉伸强度计算时，考虑到拉伸应力和扭转切应力复合作用，应将拉抻 载荷增大至 ___1.3____ 倍。 18.受轴向工作载荷的紧螺栓联接，设螺栓刚度 C1 远远小于被联接件的刚度 C2，则不论 工作载荷 F 是否变化，螺栓中的总拉力F2接近 ___预紧力 _____。 19.带传动中，带的弹性滑动是带传动的 _____固有 ______特性，是_不可 ______避免的。 20.带传动的最大有效圆周力随着初拉力、包角、摩擦系数的增大而增大。 21.若齿轮传动的传动比、中心距和齿宽不变，增加两轮的齿数和，则弯曲强度____减 小_____，接触强度 ______不变 _________。 22. 齿轮传动(大、小齿轮分度圆直径分别为d2、d1 ) 传动比表达式为 __i= d2/ d1____。蜗 杆传动（蜗杆分度圆直径d1，蜗杆分度圆柱导程角，蜗轮分度圆直径 d2）传动比表达式为 _______d2/ d1tg___________。

机械设计基础课后习题与答案

机械设计基础 1-5至1-12 指出（题1-5图~1-12图）机构运动简图中的复合铰链、局部自由度和虚约束，计算各机构的自由度，并判断是否具有确定的运动。

1-5 解 F =H L P P n --23=18263-?-?=1 1-6 解F =H L P P n --23=111283-?-?=1 1-7 解F =H L P P n --23=011283-?-?=2 1-8 解F =H L P P n --23=18263-?-?=1 1-9 解F =H L P P n --23=24243-?-?=2 1-10 解F =H L P P n --23=212293-?-?=1 1-11 解F =H L P P n --23=24243-?-?=2 1-12 解F =H L P P n --23=03233-?-?=3 2-1 试根据题2-1图所标注的尺寸判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、双曲柄机构还是双摇杆机构。 题2-1图

答 : a ）160907015011040=+<=+，且最短杆为机架，因此是双曲柄机构。 b ）1707010016512045=+<=+，且最短杆的邻边为机架，因此是曲柄摇杆机构。 c ）132627016010060=+>=+，不满足杆长条件，因此是双摇杆机构。 d ）1909010015010050=+<=+，且最短杆的对边为机架，因此是双摇杆机构。 2-3 画出题2-3图所示个机构的传动角和压力角。图中标注箭头的构件为原动件。 题2-3图 解： 2-5 设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构，如题2-5图所示，要求踏板CD 在水平位置上下各摆10度，且500CD l mm =，1000AD l mm =。（1）试用图解法求曲柄AB 和连杆BC 的长度；（2）用式（2-6）和式（2-6）’计算此机构的最小传动角。

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机械设计基础题库 填空题 1.在铰链四杆机构中，存在曲柄的必要条件是和。 2.在设计凸轮机构时，凸轮基圆半径取得越，所设计的机构越紧凑，但是压力 角，使机构的工作情况变坏。 3.渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是两齿轮和必须分别相 等。 4.斜齿圆柱齿轮的标准模数是。直齿圆锥齿轮的标准模数是。 5.平键的截面尺寸应按从键的标准中查取，键的长度L可参照 从标准中选取。必要时应进行强度校核。 6.对一般精度的直齿圆柱齿轮传动作弯曲强度计算时，将轮齿看作，并假定全 部载荷作用于。 7.普通V带传动的设计准则是，保证带以及具有一定的。 8.按照滑动轴承工作时的摩擦状态，可分为滑动轴承和滑动轴 承两种主要类型。 9.槽轮机构的主要参数是和。 10.机械速度的波动可分为和两类。 11.轴向尺寸较大的回转件，应进行平衡，平衡时要选择个回转平 面。 12.当一对齿轮的材料、齿数比一定时，影响齿面接触强度的几何尺寸参数主要是 和。 13.直齿圆柱齿轮作接触强度计算时，取处的接触应力为计算依据，其载荷由 对轮齿承担。 14.蜗杆传动作接触强度计算时，铝铁青铜ZCuAl10Fe3制作的蜗轮，承载能力取决于抗 能力；锡青铜ZCuSn10P1制作的蜗轮，承载能力取决于抗能力。 15.若带传动的初拉力一定，增大和都可提高带传动的极限摩擦力。 16.滚子链传动中，链的链速是常数，而其链速是变化的。 17.轴如按受载性质区分，主要受的轴为心轴，主要受的轴为传动 轴。 18.非液体摩擦滑动轴承进行工作能力计算时，为了防止过度磨损，必须使； 而为了防止过热必须使。 19.平面机构具有确定运动的条件是：且。 20.两构件通过面接触组成的运动副称为；平面机构中又可将其分为

机械设计基础课后习题答案

模块八 一、填空 1、带传动的失效形式有打滑和疲劳破坏。 2、传动带中的的工作应力包括拉应力、离心应力和弯曲应力。 3、单根V带在载荷平稳、包角为180°、且为特定带长的条件下所能传递的额定功率P0主要与带型号、小轮直径和小轮转速有关。 4、在设计V带传动时，V带的型号根据传递功率和小轮转速选取。 5、限制小带轮的最小直径是为了保证带中弯曲应力不致过大。 6、V带传动中，限制带的根数Z≤Z max，是为了保证每根V带受力均匀（避免受力不均）。 7、V带传动中，带绕过主动轮时发生带滞后于带轮的弹性滑动。 8、带传动常见的张紧装置有定期张紧装置、自动张紧装置和张紧轮等几种。 9、V带两工作面的夹角θ为40°，V带轮的槽形角?应小于θ角。 10、链传动和V带传动相比，在工况相同的条件下，作用在轴上的压轴力较小，其原因是链传动不需要初拉力。 11、链传动张紧的目的是调整松边链条的悬垂量。采用张紧轮张紧时，张紧轮应布置在松边，靠近小轮，从外向里张紧。 二、选择 1、平带、V带传动主要依靠（D）来传递运动和动力。 A．带的紧边拉力；B．带的松边拉力；C．带的预紧力；D．带和带轮接触面间的摩擦力。 2、在初拉力相同的条件下，V带比平带能传递较大的功率，是因为V带（C）。 A．强度高；B．尺寸小；C．有楔形增压作用；D．没有接头。 3、带传动正常工作时不能保证准确的传动比，是因为（D）。 A．带的材料不符合虎克定律；B．带容易变形和磨损； C．带在带轮上打滑；D．带的弹性滑动。 4、带传动在工作时产生弹性滑动，是因为（B）。 A．带的初拉力不够；B．带的紧边和松边拉力不等；

C．带绕过带轮时有离心力；D．带和带轮间摩擦力不够。 5、带传动发生打滑总是（A）。 A．在小轮上先开始；B．在大轮上先开始；C．在两轮上同时开始；D不定在哪轮先开始。 6、带传动中，v1为主动轮的圆周速度，v2为从动轮的圆周速度，v为带速，这些速度之间存在的关系是（B）。 A．v1 = v2 = v；B．v1＞v＞v2；C．v1＜v＜ v2；D．v1 = v＞ v2。 7、一增速带传动，带的最大应力发生在带（D）处。 A．进入主动轮；B．进入从动轮；C．退出主动轮；D．退出从动轮。 8、用（C）提高带传动传递的功率是不合适的。 A．适当增加初拉力F0；B．增大中心距a； C．增加带轮表面粗糙度；D．增大小带轮基准直径d d； 9、V带传动设计中，选取小带轮基准直径的依据是（A）。 A．带的型号；B．带的速度；C．主动轮转速；D．传动比。 10、带传动采用张紧装置的目的是（D）。 A．减轻带的弹性滑动；B．提高带的寿命； C．改变带的运动方向；D．调节带的初拉力。 11、确定单根V带许用功率P0的前提条件是（C）。 A．保证带不打滑；B．保证带不打滑，不弹性滑动； C．保证带不打滑，不疲劳破坏；D．保证带不疲劳破坏。 12、设计带传动的基本原则是：保证带在一定的工作期限内（D）。 A．不发生弹性滑动；B．不发生打滑； C．不发生疲劳破坏；D．既不打滑，又不疲劳破坏。 13、设计V带传动时，发现带的根数过多，可采用（A）来解决。 A．换用更大截面型号的V带；B．增大传动比；C．增大中心距；D．减小带轮直径。 14、与齿轮传动相比，带传动的优点是（A）。 A．能过载保护；B．承载能力大；C．传动效率高；D．使用寿命长。

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机械设计基础习题库 一、单项选择题（每小题2分） 1.机器中运动的最小单元称为（） A．零件B．部件 C．机件D．构件 2.在如图所示的齿轮—凸轮轴系中，轴4称为( ) A.零件 B.机构 C.构件 D.部件 3.若组成运动副的两构件间的相对运动是移动，则称这种运动副为( ) A.转动副 B.移动副 C.球面副 D.螺旋副 4.机构具有确定相对运动的条件是( ) A.机构的自由度数目等于主动件数目 B.机构的自由度数目大于主动件数目 C.机构的自由度数目小于主动件数目 D.机构的自由度数目大于等于主动件数目 5.在平面机构中，每增加一个低副将引入（） A．0个约束B．1个约束 C．2个约束D．3个约束 6.若两构件组成低副，则其接触形式为（） A．面接触B．点或线接触C．点或面接触D．线或面接触7.平面运动副的最大约束数为（）

A．1 B．2 C．3 D．5 8.铰链四杆机构的死点位置发生在( ) A.从动件与连杆共线位置 B.从动件与机架共线位置 C.主动件与连杆共线位置 D.主动件与机架共线位置 9.铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和，则为了获得曲 柄摇杆机构，其机架应取( ) A.最短杆 B.最短杆的相邻杆 C.最短杆的相对杆 D.任何一杆 10.连杆机构处在死点位置时，传动角γ是（） A 等于90oB等于0o C 0o<γ< 90oD大于90o 11.铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和，则为了获得双 曲柄机构，其机架应取（） A．最短杆B．最短杆的相邻杆 C．最短杆的相对杆D．任何一杆 12.为保证四杆机构良好的机械性能，___________不应小于最小许用值。 A压力角B传动角C极位夹角D摆角 13.连杆机构处在死点位置时，压力角α是______。 A 等于90oB等于0o C 0o<α< 90oD大于90o 14.在凸轮机构的从动件选用等速运动规律时，其从动件的运动( ) A.将产生刚性冲击 B.将产生柔性冲击 C.没有冲击 D.既有刚性冲击又有柔性冲击 15.凸轮机构中的压力角是指（）间的夹角。 A凸轮上接触点的法线与从动件的运动方向 B 凸轮上接触点的法线与该点的线速度方向 C凸轮上接触点的切线与从动件的运动方向 D凸轮上接触点的切线与该点的线速度方向 16.凸轮机构的从动件选用等加速等减速运动规律时，其从动件的运动（） A．将产生刚性冲击B．将产生柔性冲击 C．没有冲击D．既有刚性冲击又有柔性冲击 17.下列凸轮机构中，图_______所画的压力角是正确的。BBCDD

机械设计基础-课后答案

第三章部分题解参考 3-5 图3-37所示为一冲床传动机构的设计方案。设计者的意图是通过齿轮1带动凸轮2旋转后，经过摆 杆3带动导杆4来实现冲头上下冲压的动作。试分析此方案有无结构组成原理上的错误。若有，应如何修改？ 习题3-5图 习题3-5解图(a) 习题3-5解图(b) 习题3-5解图(c) 解 画出该方案的机动示意图如习题3-5解图(a)，其自由度为： 14233 2345=-?-?=--=P P n F 其中：滚子为局部自由度 计算可知：自由度为零，故该方案无法实现所要求的运动，即结构组成原理上有错误。 解决方法：①增加一个构件和一个低副，如习题3-5解图(b)所示。其自由度为： 1 15243 2345=-?-?=--=P P n F ②将一个低副改为高副，如习题3-5解图(c)所示。其自由度为： 1 23233 2345=-?-?=--=P P n F 3-6 画出图3-38所示机构的运动简图（运动尺寸由图上量取），并计算其自由度。 习题3-6(a)图 习题3-6(d)图 解(a) 习题3-6(a)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(a)解图(a)或习题3-6(a)解图(b)的两种形式。 自由度计算： 1042332345=-?-?=--=P P n F

习题3-6(a)解图(a) 习题3-6(a)解图(b) 解(d) 习题3-6(d)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(d)解图(a)或习题3-6(d)解图(b)的两种形式。 自由度计算： 1042332345=-?-?=--=P P n F 习题3-6(d)解图(a) 习题3-6(d)解图(b) 3-7 计算图3-39所示机构的自由度，并说明各机构应有的原动件数目。 解(a) 10102732345=-?-?=--=P P n F A 、 B 、 C 、 D 为复合铰链 原动件数目应为1 说明：该机构为精确直线机构。当满足B E =BC =CD =DE ，AB =AD ， AF =CF 条件时，E 点轨迹是精确直线，其轨迹垂直于机架连心线AF