第一篇：西華大學機械設計基礎習題部分答案

第二章

1.解：等效機構運動簡圖如下：

根據等效圖，n?7，PL?9，PH?1。故

（2Pl?PH）?3?7?（2?9?1）?

2F?3n?因為自由度數與原動件同數相，所以該機構具有確定的運動。2.（c）n = 6，pl = 7，ph = 3

F?3n?2Pl?Ph?3?6?2?7?3?1

3.(a)解：機構的運動簡圖如下：

根據根據等效圖，n?4，PL?5，PH?1。故

（2Pl?PH）?3?4?（2?5?1）?F?3n?第三章

1.（a）解：全部瞬心的位置如圖所示。

其中 P14 與P24，P23 與P13重合。e.c.2.解：由相對瞬心P13的定義可知：

?1PO1P13??L??3PO3P13??L

所以?3??1?PO1P13/P03P13 方向為逆時針轉向，（如圖所示）。

3.解：（1）把B點分解為B2和B3兩點，運用相對運動原理列出速度與加速度的矢量方程，并分析每個矢量的方向與大小如下：

vB3?vB2?vB3B2

方向

?AB

⊥AB向下

//BC 大小

?

?1?lAB

?

ntkra?a?a?a?a B3CB3CB2B3B2B3B2

方向

B→C ⊥BC

B→A ⊥BC向下 ∥BC 大小 ?32?lBC ? ?12?lAB

2?3?vB3B2 ?（2）標出各頂點的符號，以及各邊所代表的速度或加速度及其指向如下：

第四章

3.解：（1）當最大壓力角為最小值時，轉向合理，所以曲柄逆時針轉動時為合理。

（2）如圖所示，急位夾角?為C1AB1與C2B2A所夾的銳角；機構傳動角最小位置（曲柄B點離滑塊導軌最遠位置，即B′點），并量得γmin≈60°。

（3）如圖所示，當機構以滑塊為原動件時會出現兩個死點位置（曲柄與連桿共線時），即C1AB1及C2B2A兩個位置。

4.解：1）因為 a+b=240+600=840

所以 有曲柄存在。

2）可以，當以a為機架時，為雙曲柄機構；當以c為機架時，為雙搖桿機構。3）要使機構為曲柄搖桿機構，d可能為最長桿或者一般桿，但不能為最短桿。

當d為最長桿時，有:a+d<=b+c，即：240+d<=1000 當d為一般桿時，有:a+b<=c+d，即：840<=400+d 聯立解得：440<=d<=760 第五章

1.解：（1）r0?R?rr?LOA?40?10?25?25mm（2）如圖所示，位移線圖略。（3）如圖所示。

第六章

1.解：d1?mz1?4?25?100

d2?mz2?4?100?400

*

da1?m(z1?2ha）?4?(25?2?1)?108

*

da2?m(z2?2ha）?4?(100?2?1)?408

*df1?m(z1?2ha?c*）?4?(25?2?1?0.25)?91

**?4?(100?2?1?0.25)?391

df2?m(z2?2ha?c）a?

4.6.7.解：（1）u?

(z1?z2)m(100?25)?4??250

22Z240??2，d1= mz1= 4×20=80 mm Z120?F?ZEZH2KT1(u?1)bd1u2?189.8?2.5?2?1.5?100000?(2?1)=398 MPa 2100?80?2由σH ≤ [σ]H =(2×HBS+70)/1.1 得：HBS≥(1.1×σH-70)/2≈184

∵ 大齒輪的硬度低于小齒輪的硬度

∴ 大齒輪的最小齒面硬度HBS2=184

（2）根據彎曲疲勞強度公式，得大、小齒輪等強度條件式：

[?]F1[?]F21.1?HBS11.1?HBS2??

=>

YFa1YSa1YFa2YSa2YFa1YSa1YFa2YSa

2代入數據得：

1.1?HBS11.1?184?

2.8?1.552.4?1.67

解得： HBS1=199

故

大、小齒輪的最小齒面硬度分別為184 HBS、199 HBS。8.解：

第九章

1.解：

1、軸肩太高，軸承拆卸不方便；

2、零件不能裝拆；

3、軸段稍長了點；

4、聯軸器不能軸向定位；

5、鍵太長。

3.解：

1、缺少墊片；

2、軸肩太高，軸承拆卸不方便；

3、軸段稍長，蝸輪不能定位；

4、軸的直徑應比安裝軸承段短點，方便軸承安裝；

5、鍵應在同一母線上；

6、軸端擋圈沒有作用；

7、聯軸器不能軸向定位；

8、動、靜件相互接觸；

9、套筒不能很好定位，套筒高于軸承內圈。

第十章 1.解：

① 內徑為55cm，中系列，圓錐滾子軸承，正常寬度，0級公差，0組游隙 ② 附加軸向力方向如圖所示，大小

Fd1?Fr1F?500N，Fd2?r2?556N 2Y2Y③ ∵Fd2?Fae?Fd1，故左邊軸承被壓緊，右邊軸承被放松。

∴Fa1?Fd2?Fae?2556N，Fa2?Fd2?556N。

Fa2?0.278?e，∴X2?1，Y2?0 ∵Fr2∵Fa1?1.42?e，∴X1?0.4，Y1?1.8 Fr1∴P1?fP?X1Fr1?Y1Fa1??6385N，P2?fP?X2Fr2?Y2Fa2??2400N 106?C?106?88000?∴Lh??????60n?P?60?1000?6385?4.①求Ⅰ、Ⅱ支承的支反力 Fr1?Fd1?103?104614h Fae3aFreFd2Fr1Fr22a23Fre?800N，Fr2?Fre?1200N 55 派生軸向力：Fd1?eFr1?544N，Fd2?eFr2?816N ∵Fae?Fd1?1144N?Fd2?816N

∴Ⅰ支承為“放松”端，Ⅱ支承為“壓緊”端 Fa1?Fd1?544N，Fa2?1144N

∵Fa1F?0.68?e，a2?0.95?e Fr1Fr2 ∴P1?fP?X1Fr1?Y1Fa1??960N，P2?fP?X2Fr2?Y2Fa2??1785N ②∵P2?P1，∴Ⅱ軸承的壽命短。

6L??3h2?10?60n?C???P2??106??60?1000?59800??1785???626668

h

第二篇：機械設計基礎習題答案.

機械設計基礎(第七版)陳云飛 盧玉明主編課后答案 chapter1 1-1 什么是運動副？高副與低副有何區別？ 答：運動副：使兩構件直接接觸，并能產生一定相對運動的連接。平面低副－ 凡是以面接觸的運動副，分為轉動副和移動副；平面高副－以點或線相接觸的運動副。1-2 什么是機構運動簡圖？它有什么作用？ 答：用簡單的線條和符號代表構件和運動副，并按比例定出各運動副位置，表示機構的組成 和傳動情況。這樣繪制出的簡明圖形就稱為機構運動簡圖。作用： 機構運動簡圖不僅能表示出機構的傳動原理，而且還可以用圖解法求出機構上各 有關點在所處位置的運動特性（位移，速度和加速度）。它是一種在分析機構和 設計機構時表示機構運動的簡便而又科學的方法。1-3平面機構具有確定運動的條件是什么？ 答：機構自由度 F>0，且與原動件數相等，則機構各構件間的相對運動是確定的；這就是機 構具有確定運動的條件。（復習自由度 4 個結論 P17）chapter2 2-1 什么是曲柄搖桿機構的急回特性和死點位置？ 答：急回特性：曲柄等速回轉的情況下，搖桿往復運動速度快慢不同，搖桿反行程時的平均 擺動速度必然大于正行程時的平均擺動速度，此即急回特性。死點位置：搖桿是主動件，曲柄是從動件，曲柄與連桿共線時，搖桿通過連桿加于曲柄 的驅動力 F 正好通過曲柄的轉動中心，所以不能產生使曲柄轉動的力矩，機構的這種位置稱為死點位置。即機構的從動件出現卡死或運動不確定的 現象的那個位置稱為死點位置（從動件的傳動角）。chapter3 3-2 通常采用什么方法使凸輪與從動件之間保持接觸？ 答：力鎖合：利用重力、彈簧力或其他外力使從動件與凸輪輪廓始終保持接觸。形鎖合：利用高副元素本身的幾何形狀使從動件與凸輪輪廓始終保持接觸。3-3 什么叫剛性沖擊和柔性沖擊？用什么方法可以避免剛性沖擊？ 答：剛性沖擊：從動件在運動開始和推程終止的瞬間，速度突變為零，理論上加速度為無窮 大，產生無窮大的慣性力，機構受到極大的沖擊，稱為剛性沖擊。柔性沖擊：當從動件做等加速或等減速運動時，在某些加速度突變處，其慣性力也隨之 有限突變而產生沖擊，這種由有限突變而引起的沖擊比無窮大慣性力引起的 剛性沖擊輕柔了許多，故被稱為柔性沖擊。避免剛性沖擊的方法：為了避免剛性沖擊，常將這種運動規律已知的運動開始和終止兩 小段加以修正，使速度逐漸升高和逐漸降低。讓從動件按正弦加速度運動（既 無剛性運動，也無柔性沖擊）chapter4 4-1 棘輪機構、槽輪機構及不完全齒輪機構各有何運動特點？是舉出應用這些間歇運動機構 的實例。答：槽輪機構特點： 結構簡單，工作可靠，常用于只要求恒定旋轉角的分度機構中；停歇 運動主要依靠槽數和圓柱銷數量（運動系數）應用: 應用在轉速不高，要求間歇轉動的裝置中。如：電影放映機 自動傳送 鏈裝置 紡織機械 棘輪機構特點：這種有齒的棘輪其進程的變化最少是 1 個齒距，且工作時有響聲。應用：起重機絞盤 牛頭刨床的橫向進給機構 計數器 不完全齒輪機構特點：普通齒輪傳動，不同之處在于輪齒不布滿整個圓周。主動輪上的 鎖住弧與從動輪上的鎖住弧互相配合鎖住，以保證從動輪停歇在 預定位置上。應用：各種計數器 多工位自動機 半自動機 chapter6 6-1 設計機械零件時應滿足哪些基本要求？ 答：足夠的強度和剛度，耐摩擦磨損，耐熱，耐振動（衡量機械零件工作能力的準則）。6-2 按時間和應力的關系，應力可分為幾類？實際應力、極限應力和許用應力有什么不同？ 答：隨時間變化的特性，應力可分為靜應力和變應力兩類。許用應力：是設計零件時所依據的條件應力。[σ] 極限應力:零件設計時所用的極限值，為材料的屈服極值。實際應力: 零件工作時實際承受的應力。（靜應力下：[σ] = σS /s [σ] = σB /s s= s1 s2 s3）6-4 指出下列符號各表示什么材料： Q235、35、65Mn、20CrMnTi、ZG310-570、HT200.Q235：屈服強度為 235，抗拉強度為 375-460，伸長率為：26%的普通碳素鋼。35：優質碳素鋼（數字表示碳的平均含量）65Mn;優質碳素鋼，平均含碳量為 0.65%，含 Mn 量約為 1%。20CrMnTi：合金鋼，含碳量 0.20%，平均含 Cr，Mn，Ti 量約為 1%。ZG310-570：屈服強度為 310MPa，抗拉強度為 570MPa 伸長率為 15%，硬度為：40-50HRC 的 鑄鋼 HT200：抗拉強度為 200，硬度為 170-241HBS 的灰鑄鐵。6-5 在強度計算時如何確定許用應力？ 答：許用應力的確定通常有兩種方法： 1.查許用應力表：對于一定材料制造的并在一定條件下工作的零件，根據過去機械制造的 實踐與理論分析，將他們所能安全工作的最大應力制成專門的表格。這種表格簡單，具體，可靠，但每一種表格的適用范圍較窄。2.部分系數法：以幾個系數的乘積來確定總的安全系數 S1——考慮計算載荷及應力準確性的系數，一般 s1=1-1.5。S2——考慮材料力學性能均勻性的系數。S3——考慮零件重要程度的系數。6-8-各代表什么？

-1。-1 ：對稱循環變應力下，疲勞極限為 2 ：脈動循環變應力下，疲勞極限為 ：靜應力下的疲勞極限。

chapter7 7-1 常見的螺栓中的螺紋式右旋還是左旋、是單線還是多線？怎樣判別?多線螺紋與單線螺 紋的特點如何

？ 答：常見的螺栓中的螺紋是右旋、單線。根據螺旋線繞行方向科判別右旋與左旋；根據螺旋 線的數目可判別單線還是多線。特點：單線螺紋的螺距等于導程，多線螺紋的導程等于螺距與線數的乘積；單線螺紋由于其 螺旋升角較小，用在螺紋的鎖緊，多線螺紋由于其螺紋升角較大，用于傳遞動力和運動。7-2 螺紋主要類型有哪幾種？說明他們的特點及用途。答：機械制造中主要螺紋類型：三角形螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋、鋸齒形螺紋、半圓形螺 紋。三角形螺紋：a.普通螺紋：特點為抗拉強度較高，連接自鎖作用也較可靠，一般適用于 薄壁零件及受沖擊零件的連接。b.管螺紋（半圓形螺紋）：特點為螺紋深度較淺，是專門用來連接管子的。矩形螺紋： 特點為刨面呈矩形、螺母與螺桿對中的精度較差以及螺紋根部強度較弱等缺 點；沒有自鎖。梯形螺紋：特點為刨面為梯形，效率較矩形螺紋低，沒有自鎖。多用于車床絲桿等傳動 螺旋及起重螺旋中。鋸齒形螺紋：效率較矩形螺紋略低，強度較大，沒有自鎖。在受載很大的起重螺旋及螺 旋壓力機中常采用。（三角形螺紋用于連接；鋸齒、梯形、矩形用于傳動。）7-3 螺旋副的效率與哪些參數有關？各參數變化大小對效率有何影響？螺紋牙型角大小對 效率有何影響？ 答：

為升角，ρ為摩擦角

當摩擦角不變時，螺旋副的效率是升角的函數。牙型角變小，效率變大；牙型角變大，效率變小。（舉例矩形螺紋變為三角形螺紋）7-4 螺旋副自鎖條件和意義是什么？常用鏈接螺紋是否自鎖？ 答：自鎖條件：（一般情況：越小，自鎖性能愈好）：螺紋升角 ρ：當量摩擦 角。意義 ：不加支持力 F，重物不會自動下滑。即螺旋副不會自動松脫，當擰緊螺母時，螺旋副的效率總是小于 50%。常用鏈接螺紋自鎖。7-5 在螺紋連接中，為什么采用防松裝置？例舉幾種最典型的防松裝置，會出其結構件圖，說明其工作原理和機構簡圖。答：螺紋連接的自鎖作用只有在靜載荷下才是可靠的，在振動和變載荷下，螺紋副之間會產 3 生相對轉動，從而出現自動松脫的現象，故需采用防松裝置。舉例:

（一）利用摩擦力的防松裝置： 原理： 在螺紋間經常保持一定的摩擦力，且附加摩擦力的大小盡可能不隨載荷大小變化。（1）彈簧墊圈: 工作原理：彈簧墊圈被壓平后，利用其反彈力使螺紋間保持壓 緊力和摩擦力（2）雙螺母：工作原理：梁螺母對頂，螺栓始終收到附加壓力和附加摩擦力的 作用。結構簡單，用于低速重載。

（二）利用機械方法防松裝置： 原理：利用機械裝置將螺母和螺栓連成一體，消除了它們之間相對轉動的可能性。（1）開口銷：開口銷從螺母的槽口和螺栓尾部的孔中穿過，起防松作用。效果 良好。（2）止動墊圈：墊片內翅嵌入螺栓的槽內，待螺母擰緊后，再將墊片的外翅之 一折嵌于螺母的一個槽內。將止動片的折邊，分別彎靠在螺 母和被聯接件的側邊起防松作用 7-6 將松螺栓連接合金螺栓連接（受橫向外力和軸向歪理）的強度計算公示一起列出，是比 較其異同，并作出必要的結論。7-10平鍵鏈接可能有哪些失效形式？平鍵的尺寸如何確定？ 答：失效形式：擠壓破壞和剪切 確定尺寸：按擠壓和剪切的強度計算，再根據工作要求，確定鍵的種類；再按照軸的直 徑 d 查標準的鍵的尺寸，鍵的長度取 且要比軸上的輪轂短。chapter8 8-2 帶傳動中的彈性滑動和打滑時怎樣產生的？它們對帶傳動有何影響？ 答：彈性滑動：由于帶的緊邊與松邊拉力不等，使帶兩邊的彈性變形不等，所引起的帶與輪 面的微量相對滑動為彈性滑動。彈性滑動是不可避免的，對帶傳動影響不大 打滑：機器出現過載，摩擦力不能克服從動輪上的阻力矩，帶沿輪面全面滑動，從動輪 轉速急劇降低甚至不動，此現象即為打滑，是帶傳動的主要失效形式之一，可避免。8-3 帶傳動中主要失效形式是什么？設計中怎么樣考慮？ 答： 主要失效形式： 1.張緊力不足導致的打滑； 2.張緊力過大導致的疲勞損壞； 3.疲勞壽命。設計是必須要考慮：在保證不打滑的情況下（確保工況系數），帶應有一定的疲勞強度 或壽命。chapter9 9-1 齒輪傳動的最基本要求是什么？齒廓的形狀符合什么條件才能滿足上述要求？ 答：基本要求是：傳動比恒定。齒廓的形狀是：漸開線形、擺線形、圓弧齒時滿足上述要求。（齒廓的形狀必須滿足不 論輪齒齒廓在任何位置接觸，過觸點所做齒廓的公法線均須通過節點。）4 9-2 分度圓和節圓，壓力角和嚙合角有何區別？ 答：分度圓：為了便于齒廓各部分尺寸的計算,在齒輪上選擇一個圓作為計算的基準,該 圓稱為齒輪的分度圓.(標準齒輪分度圓與節圓重合且 s=e)標準化的齒輪上壓力角和模數均為標準值的圓稱為分度圓.節圓：通過節點的兩圓具有相同的圓周速度，他們之間作純滾動，這兩圓稱為齒輪 的節圓。分度圓、節圓區別：分度圓是齒輪鑄造成立后本身具有的，而節圓是在兩齒輪運動 嚙合時根據其速度而確定出來的。壓力角：漸開線上任一點法向壓力的方向線（即漸開線在該點的法線）和該點速度 方向之間的夾角稱為該點的壓力角。嚙合角：過節點的兩節圓的公切線，與兩齒廓公法線間的夾角。壓力角、嚙合角區別：選取點的不同，壓力角的大小也就不同；而只要兩齒輪的大 小確定，則其嚙合角也就隨確定。9-3 一對漸開線標準齒輪正確嚙合的條件什么？ 答：1.兩齒輪的模數必須相等

m2 ；

2.兩齒輪分度圓上的壓力角必須相等

9-4 為什么要限制齒輪的最少齒數？對于α=20、正常齒制的標準直齒圓柱齒輪，最少齒數 是多少？ 答：限制最少齒數是為了保證不發生根切，要使所設計齒數大于不產生根切的最少齒數，當 α=20 的標準直齒圓柱齒輪，則 h a =1，則 z min =17。9-12 齒輪輪齒有哪幾種失效形式？開式傳動和閉式傳動的失效形式是否相同？在設計及使 用中應該怎樣防止這些失效？ 答：失效形式有：（1）輪齒折斷（2）齒面膠合（3）齒面磨粒磨損（4）齒面點蝕（5）塑性變形 開式傳動和閉式傳動的失效形式不完全相同： 其中磨損和疲勞破壞主要為開式齒輪傳動 的失效形式；而齒面點蝕和折斷主要為閉式齒輪傳動的失效形式。為了防止輪齒折斷：在設計時應使用抵抗沖擊和過載能力較強的材料。為了避免齒面磨粒磨損：可采用閉式傳動或加防護罩等； 為了避免輪齒齒面點蝕：應使用接觸應力較大的材料； 為了防止齒面膠合：必須采用粘度大的潤滑油（低速傳動）或抗膠合能力強的潤滑油（高速 傳動）。9-13 選擇齒輪材料時，為什么軟齒面齒輪的小齒輪比大齒輪的材料要好些或熱處理硬度要 5 o

高些？ 答：主要由于小齒輪轉速高，應力循環次數多，則壽命較短，為了使大小齒輪的壽命接近，則在材料的選取方面要好些或熱處理要更高些。9-16 在輪齒的彎曲強度計算中，齒形系數 YF 與什么因素有關？ 答：齒形系數 YF 只與齒形有關，即與壓力角α，齒頂高系數 ha 以及齒數 Z 有關。chapter10 10-2 蝸桿傳動的嚙合效率受哪些因素的影響？ 答：蝸桿傳動的嚙合效率為：

tan r，則效率受導程角和當量摩擦角的影響。

10-3 蝸桿傳動的傳動比等于什么？為什么蝸桿傳動可得到大的傳動比？ 答：蝸桿傳動傳動比：i=n1/n2 = z2/z1(傳動比與齒數成反比)因為蝸桿的齒數可以非常小，小到 z=1，因而可以得到很大的傳動比。10-4 蝸桿傳動中，為什么要規定 d1 與 m 對應的標準值？ 答：當用滾刀加工蝸輪時，為了保證蝸桿與該蝸輪的正確嚙合，所用蝸輪滾刀的齒形及直徑 必須與相嚙合的蝸桿相同，這樣，每一種尺寸的蝸桿，就對應有一把蝸輪刀滾，因此規 定蝸桿分度圓直徑 d 為標準值，且與模數 m 相搭配；其次，蝸輪加工的刀具昂貴，規定 蝸桿分度直徑 d 為標準值且與模數相搭配可以減少加工刀具的數量。10-7 為什么蝸桿傳動常用青銅渦輪而不采用鋼制渦輪？ 答：因為青銅的耐磨性，抗膠合性能及切削加工性能均好，而嚙合處有較大的滑動速度，會 產生嚴重的摩擦磨損引起熱，使潤滑情況惡化，青銅的熔點較高，所以用青銅渦輪而不 用鋼制渦輪。10-9 為什么對連續工作的蝸桿傳動不僅要進行強度計算，而且還要進行熱平衡計算？ 答：蝸桿傳動由于摩擦損失大，效率較低，因而發熱量就很大、若熱量不能散逸將使潤滑油 的粘度降低，潤滑油從嚙合齒間被擠出進而導致膠合。chapter11 11-1 定軸輪系中，輸入軸與輸出軸之間的傳動比如何確定？與主動齒輪的齒數有何關系？ 如何判定輸出軸的轉向？ 答： 輪系的總傳動比等于組成該輪系的各對齒輪的傳動比的連成積，其值等于所有從動輪齒 數的連成積與所有主動輪齒連成積之比。傳動比 判定方向： a.通常規定若最末從動輪與第一個主動輪的回轉方向相同時，傳動比為正號，若兩輪回轉方向相反時，則取為負號 b.若傳動比的計算結果為正，則表示輸入軸與輸出軸的轉向相同，為負則表 示轉向相反。c.還可以用畫箭頭標志的方法表示轉向: 外嚙合的齒輪轉向相反,內嚙合的 6 齒輪轉向相同.chapter12 12-1 心軸與轉軸有何區別？試列舉應用的實例。答：心軸只承受彎矩，不承受轉矩，如：裝帶輪和凸輪的軸； 轉軸既承受彎矩，又承受轉矩。如：齒輪減速器中的軸，是機器中最常見的軸。12-4 軸的結構和尺寸與哪些因素有關？ 答：軸的結構決定因素：載荷及載荷分布、軸上標準件、軸上已確定的零件、軸上零件的裝 配位置及固定方法、軸的加工工藝性、軸上零件的裝配工藝性等。軸尺寸決定因素 ： 軸沿軸向尺寸及形狀是由軸上各零件的相互舉例，尺寸和安裝情況，與軸的制造情況及軸上載荷(彎矩、轉矩、軸向力)分布情況等決定的。計算題： 1.已知一對外嚙合的標準直齒圓柱齒輪的齒數分別為 z1=20 z2=80，模數 m=2，計算兩個齒 輪的齒頂圓，齒根圓和分度圓的直徑，以及齒輪傳動的中心距。解：由公式及系數得： 齒頂圓直徑： d a1

d 齒根圓直徑：

35mm m 分度圓直徑： 中心距：，

第三篇：機械設計基礎,第六版習題答案

1-1至1-4解 機構運動簡圖如下圖所示。

圖 1.11 題1-1解圖

圖1.12 題1-2解圖

圖1.13 題1-3解圖

圖1.14 題1-4解圖

題 2-3 見圖 2.16。

題 2-7

解 : 作圖步驟如下（見圖 2.19）：

（1）求（2）作（3）作，頂角，；并確定比例尺。

。的外接圓，則圓周上任一點都可能成為曲柄中心。

相距，交圓周于

點。（4）作一水平線，于（5）由圖量得。解得 ：

曲柄長度：

連桿長度： 題 2-7圖 2.19

3-1解

圖 3.10 題3-1解圖 如圖 3.10所示，以O為圓心作圓并與導路相切，此即為偏距圓。過B點作偏距圓的下切線，此線為

凸輪與從動件在B點接觸時，導路的方向線。推程運動角 3-2解

如圖所示。

圖 3.12 題3-2解圖 如圖 3.12所示，以O為圓心作圓并與導路相切，此即為偏距圓。過D點作偏距圓的下切線，此線為

凸輪與從動件在D點接觸時，導路的方向線。凸輪與從動件在D點接觸時的壓力角所示。

4-1解

分度圓直徑

齒頂高

齒根高

頂 隙

如圖

中心距

齒頂圓直徑

齒根圓直徑

基圓直徑

齒距

齒厚、齒槽寬

4-11解

因

螺旋角

端面模數

端面壓力角

當量齒數

分度圓直徑

齒頂圓直徑

齒根圓直徑

4-12解（1）若采用標準直齒圓柱齒輪，則標準中心距應

說明采用標準直齒圓柱齒輪傳動時，實際中心距大于標準中心距，齒輪傳動有齒側間隙，傳動不

連續、傳動精度低，產生振動和噪聲。

（2）采用標準斜齒圓柱齒輪傳動時，因

螺旋角

分度圓直徑

節圓與分度圓重合，4-15答： 一對直齒圓柱齒輪正確嚙合的條件是：兩齒輪的模數和壓力角必須分別相等，即、。

一對斜齒圓柱齒輪正確嚙合的條件是：兩齒輪的模數和壓力角分別相等，螺旋角大小相等、方向

相反（外嚙合），即、、。

一對直齒圓錐齒輪正確嚙合的條件是：兩齒輪的大端模數和壓力角分別相等，即、。

5-1解： 蝸輪 2和蝸輪3的轉向如圖粗箭頭所示，即 和。

圖 5.圖5.6

5-2解： 這是一個定軸輪系，依題意有：

齒條 6 的線速度和齒輪 5 ′分度圓上的線速度相等；而齒輪 5 ′的轉速和齒輪 5 的轉速相等，因

此有：

通過箭頭法判斷得到齒輪 5 ′的轉向順時針，齒條 6 方向水平向右。

6-2解

拔盤轉每轉時間

槽輪機構的運動特性系數

槽輪的運動時間

槽輪的靜止時間

6-3解 槽輪機構的運動特性系數

因：

所以

6-4解 要保證 則槽輪機構的運動特性系數應為

因

得

，則 槽數 和拔盤的圓銷數 之間的關系應為：

由此得當取槽數 ～8時，滿足運動時間等于停歇時間的組合只有一種：。

10-1證明 當升角與當量摩擦角 符合 時，螺紋副具有自鎖性。

當 時，螺紋副的效率

所以具有自鎖性的螺紋副用于螺旋傳動時，其效率必小于 50%。

10-2解 由教材表10-

1、表10-2查得

，粗牙，螺距，中徑

螺紋升角，細牙，螺距，中徑

螺紋升角

對于相同公稱直徑的粗牙螺紋和細牙螺紋中，細牙螺紋的升角較小，更易實現自鎖。

11-6解 斜齒圓柱齒輪的齒數與其當量齒數 之間的關系：

（1）計算傳動的角速比用齒數。（2）用成型法切制斜齒輪時用當量齒數 選盤形銑刀刀號。

（3）計算斜齒輪分度圓直徑用齒數。

（4）計算彎曲強度時用當量齒數 查取齒形系數。

11-7解 見題11-7解圖。從題圖中可看出，齒輪1為左旋，齒輪2為右旋。當齒輪1為主動時按左手定

則判斷其軸向力 ；當齒輪2為主動時按右手定則判斷其軸向力。

輪1為主動

輪2為主動時

圖 11.2 題11-7解圖

11-8解 見題11-8解圖。齒輪2為右旋，當其為主動時，按右手定則判斷其軸向力方向 向力

；徑總是指向其轉動中心；圓向力 的方向與其運動方向相反。

圖 11.3 題11-8解圖 11-9解（1）要使中間軸上兩齒輪的軸向力方向相反，則低速級斜齒輪3的螺旋經方向應與齒輪2的

旋向同為左旋，斜齒輪4的旋向應與齒輪3的旋向相反，為右旋。

（2）由題圖可知：、、、、分度圓直徑

軸向力

要使軸向力互相抵消，則：

即

11-15解（1）圓錐齒輪2的相關參數

分度圓直徑

分度圓錐角

平均直徑

軸向力

（2）斜齒輪3相關參數

分度圓直徑

軸向力

（3）相互關系

因 得：

（4）由題圖可知，圓錐齒輪2的軸向力 向上，轉

指向大端，方向向下；斜齒輪3的軸向力 方向指動方向與錐齒輪2同向，箭頭指向右。齒輪3又是主動齒輪，根據左右手定則判斷，其符合右手定則，故

斜齒輪3為右旋。

圖11.6 題11-16 解圖

11-16解 見題 11-16解圖。徑向力總是指向其轉動中心；對于錐齒輪2圓周力與其轉動方向相同，對于斜齒輪3與其圓周力方向相反。12-2

圖12.3

解 ：（1）從圖示看，這是一個左旋蝸桿，因此用右手握桿，四指，大拇指，可以

得到從主視圖上看，蝸輪順時針旋轉。（見圖12.3）

（2）由題意，根據已知條件，可以得到蝸輪上的轉矩為

蝸桿的圓周力與蝸輪的軸向力大小相等，方向相反，即：

蝸桿的軸向力與蝸輪的圓周力大小相等，方向相反，即：

蝸桿的徑向力與蝸輪的徑向力大小相等，方向相反，即：

各力的方向如圖 12-3所示。

13-1解（1）

（2）

=

=2879.13mm

（3）不考慮帶的彈性滑動時，（4）滑動率 時，13-2解（1）

（2）

=

（3）

= =

13-3解（1）

=

（2）由教材表 13-2 得

=1400mm

（3）

13-4解

由教材表 13-6 得

由教材表 13-4 得： △=0.17kW, 由教材表 13-3 得： =1.92 kW, 由教材表 13-2 得： ,由教材表 13-5 得：

取 z=3

14-1解 I 為傳動軸，II、IV 為轉軸，III 為心軸。14-9改錯

16-6解（1）按題意，外加軸向力 已接近，暫選 的角接觸軸承類型70000AC。

（2）計算軸承的軸向載荷(解圖見16.4b)

由教材表 16-13查得，軸承的內部派生軸向力，方向向左，方向向右

因，軸承 1被壓緊

軸承 2被放松

（3）計算當量動載荷

查教材表 16-12，查表16-12得，查表16-12得，（3）計算所需的基本額定動載荷

查教材表 16-9，常溫下工作，承時，；查教材表16-10，有中等沖擊，取 ；球軸；并取軸承1的當量動載荷為計算依據

查手冊，根據 和軸頸，選用角接觸球軸承7308AC合適（基本額定動載荷）。

第四篇：機械設計基礎習題答案2

《機械設計基礎》

一、填空題(每空1分，共30分)

1、構件是機器的______單元體；零件是機器的______單元體，分為______零件和_______零件；部件是機器的_______單元體。

2、運動副是使兩構件________，同時又具有_________的一種聯接。平面運動副可分為________和_______。

3、機構處于壓力角α=_________時的位置，稱機構的死點位置。曲柄搖桿機構，當曲柄為原動件時，機構______死點位置，而當搖桿為原動件時，機構______死點位置。

4、繪制凸輪輪廓曲線，需已知__________、___________和凸輪的轉向。

5、為保證帶傳動的工作能力，一般規定小帶輪的包角α≥__________。

6、漸開線標準直齒圓柱齒輪正確嚙合的條件為______和______分別相等。

7．斜齒圓柱齒輪的重合度______直齒圓柱齒輪的重合度，所以斜齒輪傳動______，承載能力______，可用于____________的場合。

8.機械靜聯接又可以分為______聯接和______聯接，其中鍵聯接、螺紋聯接、銷聯接屬于_________。9.螺紋聯接防松的目的是防止___________________________，按工作原理的不同有三種防松方式：_________、_________、_________。

10.按軸的承載情況不同，可以分為轉軸、________、_________。

二、判斷題(每題1分，共10分)

1、所有構件一定都是由兩個以上零件組成的。（）

2、鉸鏈四桿機構中，傳動角γ越大，機構傳力性能越高。（）

3、凸輪機構中，從動件按等速運動規律運動時引起剛性沖擊。（）

4、V帶型號中，截面尺寸最小的是Z型。（）

5、定軸輪系的傳動比等于始末兩端齒輪齒數之反比。（）

6、在直齒圓柱齒輪傳動中，忽略齒面的摩擦力，則輪齒間受有圓周力、徑向力和軸向力三個力作用。（）

7、蝸桿傳動一般用于傳動大功率、大速比的場合。（）

8、設計鍵聯接時，鍵的截面尺寸通常根據傳遞轉矩的大小來選擇。（）

9、在螺紋聯接的結構設計中，通常要采用凸臺或魚眼坑作為螺栓頭和螺母的支承面，其目的是使螺栓免受彎曲和減小加工面。（）

10、在相同工作條件的同類型滾動軸承，通常尺寸越大，其壽命越長。（）

三、選擇題(每空2分，共20分)

1、若機構由n個活動構件組成，則機構自由度為（）

A、>3n

B、=3n

C、<3n

2、為使機構順利通過死點，常采用在高速軸上裝什么輪增大慣性？（）

A、齒輪 B、飛輪 C、凸輪

3、當曲柄為原動件時，下述哪種機構具有急回特性？（）

A、平行雙曲柄機構 B、對心曲柄滑塊機構 C、擺動導桿機構

4、凸輪機構中，從動件在推程按等速運動規律上升時，在何處發生剛性沖擊？（）A、推程開始點 B、推程結束點 C、推程開始點和結束點

5、帶傳動的中心距過大將會引起什么不良后果？（）

A、帶產生抖動 B、帶易磨損 C、帶易疲勞斷裂

6、漸開線在基圓上的壓力角?為多大？（）

A、0° B、20° C、90°

7、蝸桿傳動傳動比的正確計算公式為（）A、8、經校核，平鍵聯接強度不夠時，可采用下列措施中的幾種?①適當地增加輪轂及鍵的長度；②改變鍵的材料；③增大軸的直徑，重新選鍵；④配置雙鍵或選用花鍵。（）

A、①、②、③、④均可采用

B、采用②、③、④之一

C、采用①、③、④之一

D、采用①、②、④之一

9、齒輪減速器的箱體與箱蓋用螺紋聯接，箱體被聯接處的厚度不太大，且需經常拆裝，一般宜選用什么聯接?

（）

A、螺栓聯接

B、螺釘聯接

C、雙頭螺柱聯接

10、剛性聯軸器和彈性聯軸器的主要區別是什么?

（）

A、性聯軸器內有彈性元件，而剛性聯軸器內則沒有

B、性聯軸器能補償兩軸較大的偏移，而剛性聯軸器不能補償 C、性聯軸器過載時打滑，而剛性聯軸器不能

四、簡答題(每題3分，共12分)i12?ddz2i12?2i12?1dC、d2 zB、1、說出凸輪機構從動件常用運動規律，沖擊特性及應用場合。

2、說明帶的彈性滑動與打滑的區別

3、為什么閉式蝸桿傳動必須進行熱平衡計算？

4、軸上零件的軸向固定方法主要有哪些種類?各有什么特點?（指出四種以上）

五、計算題(每題7分，共28分)

1、說明機構具有確定相對運動的條件，并判斷機構運動是否確定？

2、已知四桿機構中各構件長度LAB=55mm, LBC=40mm, LCD=50mm, LAD=25mm。要求：（1）指出連架桿存在曲柄的條件（2）哪個構件固定可以獲得曲柄搖桿機構？哪個構件固定可以獲得雙搖桿機構？哪個構件固定可以獲得雙曲柄機構？

3、已知圖示的輪系中各齒輪的齒數為Z1=15，Z2=20，Z2′=65，Z3=20，Z3′=15，Z4=65，試求輪系的傳動比i1H。

4、某標準直齒圓柱齒輪，已知齒距p=12.566mm，齒數z=25，正常齒制。求該齒輪的分度圓直徑d、齒頂圓直徑da、、齒根圓直徑df、基圓直徑db、、齒高h及齒厚s。

答

案

一、填空題（每空1分，共30分）

1、運動、制造、通用、專用、裝配

2、接觸、確定相對運動、低副、高副 3、90°、無、有

4、基圓半徑、從動件運動規律 5、120°

6、模數、壓力角

7、大于、平穩、高、高速重載

8、可拆、不可拆、可拆連接

9、螺紋副的相對運動、摩擦力防松、機械防松、其它方法防松

10、心軸、傳動軸

二、判斷題（每題1分，共10分）

1、×

2、√

3、√

4、×

5、×

6、×

7、×

8、×

9、√

10、√

三、單項選擇題（每題2分，共20分）

1、C

2、B

3、C

4、C

5、A

6、A

7、A

8、C

9、A

10、A

四、簡答題（每題3分，共12分）

1、說出凸輪機構從動件常用運動規律，沖擊特性及應用場合。

答：等速運動規律、等加速等減速運動規律、簡諧運動規律（余弦加速度運動規律）、擺線運動規律（正弦加速度運動規律）；等速運動規律有剛性沖擊，用于低速輕載的場合；等加速等減速運動規律有柔性沖擊，用于中低速的場合；簡諧運動規律（余弦加速度運動規律）當有停歇區間時有柔性沖擊，用于中低速場合、當無停歇區間時無柔性沖擊，用于高速場合；擺線運動規律（正弦加速度運動規律）無沖擊，用于高速場合。

2、說明帶的彈性滑動與打滑的區別

答：彈性滑動是由于帶傳動時的拉力差引起的，只要傳遞圓周力，就存在著拉力差，所以彈性滑動是不可避免的；而打滑是由于過載引起的，只要不過載，就不產生打滑，所以，打滑是可以避免的。

3、為什么閉式蝸桿傳動必須進行熱平衡計算？

蝸桿傳動存在著相對滑動，摩擦力大，又因為閉式蝸桿傳動散熱性差，容易產生膠合，所以要進行熱平衡計算。

4、軸上零件的軸向固定方法主要有哪些種類?各有什么特點?（指出四種以上）軸向固定：軸肩、軸環、軸套、軸端擋板、彈性檔圈

軸肩、軸環、軸套固定可靠，可以承受較大的軸向力；彈性檔圈固定可以承受較小的軸向力；軸端擋板用于軸端零件的固定。

五、計算題（每題7分，共28分）

1、解：機構具有確定相對運動的條件是：機構的自由度數等于機構中接受外界給定運動規律的原動件的個數。

機構中，n=9，Pl=12，PH=1 F＝3n－2Pl－PH=2＝W>0，所以機構運動確定。C處復合鉸鏈，E處虛約束，F處局部自由度

2、連架桿是曲柄的條件：（1）構件的長度和條件：最短構件與最長構件長度之和小于等于另外兩構件的長度之和；（2）最短構件條件：連架桿和機架之一為最短構件

取AD為機架，得雙曲柄機構；取AB或CD為機架，得曲柄搖桿機構；取BC為機架，得雙搖桿機構。

3、定軸輪系傳動比i12=n1/n2=z2/z1=4/3，n2=0.75n1

行星輪系傳動比i2′4=(n2′-nH)/(n4-nH)= z3.z4/z2’.z3’=4/3 將n2’＝n2=0.75n1，n4=0代入上式，得i1H＝n1/nH＝-4/9

4、P＝12.566mm，m=4mm;分度圓直徑d=mz=4╳25=100mm;基圓直徑db=dcos20o=94mm;齒頂圓直徑da=m(Z+2ha﹡)=108mm;齒根圓直徑df= m(Z－2ha﹡－2c﹡)=90mm;齒高h=(2ha﹡ +c﹡)=9mm;齒厚s=0.5p=6.283mm

H

第五篇：《機械設計基礎》課后習題答案

模塊 八

一、填空

1、帶傳動的失效形式有 打滑 和 疲勞破壞。

2、傳動帶中的的工作應力包括 拉應力、離心應力 和 彎曲應力。

3、單根V帶在載荷平穩、包角為180°、且為特定帶長的條件下所能傳遞的額定功率P0主要與 帶型號、小輪直徑 和 小輪轉速 有關。

4、在設計V帶傳動時，V帶的型號根據 傳遞功率 和 小輪轉速 選取。

5、限制小帶輪的最小直徑是為了保證帶中 彎曲應力 不致過大。

6、V帶傳動中，限制帶的根數 Z≤Zmax，是為了保證 每根V帶受力均勻（避免受力不均）。

7、V帶傳動中，帶繞過主動輪時發生 帶滯后于帶輪 的彈性滑動。

8、帶傳動常見的張緊裝置有 定期張緊裝置、自動張緊裝置 和張緊輪等幾種。

9、V帶兩工作面的夾角?為 40°，V帶輪的槽形角?應 小于?角。

10、鏈傳動和V帶傳動相比，在工況相同的條件下，作用在軸上的壓軸力 較小，其原因是鏈傳動不需要 初拉力。

11、鏈傳動張緊的目的是 調整松邊鏈條的懸垂量。采用張緊輪張緊時，張緊輪應布置在松 邊，靠近小輪，從外向里張緊。

二、選擇

1、平帶、V帶傳動主要依靠（D）來傳遞運動和動力。

A．帶的緊邊拉力；B．帶的松邊拉力；C．帶的預緊力；D．帶和帶輪接觸面間的摩擦力。

2、在初拉力相同的條件下，V帶比平帶能傳遞較大的功率，是因為V帶（C）。A．強度高；B．尺寸??；C．有楔形增壓作用；D．沒有接頭。

3、帶傳動正常工作時不能保證準確的傳動比，是因為（D）。A．帶的材料不符合虎克定律；B．帶容易變形和磨損； C．帶在帶輪上打滑；D．帶的彈性滑動。

4、帶傳動在工作時產生彈性滑動，是因為（B）。A．帶的初拉力不夠；B．帶的緊邊和松邊拉力不等； C．帶繞過帶輪時有離心力；D．帶和帶輪間摩擦力不夠。

5、帶傳動發生打滑總是（A）。

A．在小輪上先開始；B．在大輪上先開始；C．在兩輪上同時開始；D不定在哪輪先開始。

6、帶傳動中，v1為主動輪的圓周速度，v2為從動輪的圓周速度，v為帶速，這些速度之間存在的關系是（B）。

A．v1 = v2 = v ；B．v1 ＞v＞v2；C．v1＜v＜ v2；D．v1 = v＞ v2。

7、一增速帶傳動，帶的最大應力發生在帶（D）處。

A．進入主動輪；B．進入從動輪；C．退出主動輪；D．退出從動輪。

8、用（C）提高帶傳動傳遞的功率是不合適的。A．適當增加初拉力F0 ；B．增大中心距a ；

C．增加帶輪表面粗糙度；D．增大小帶輪基準直徑dd ；

9、V帶傳動設計中，選取小帶輪基準直徑的依據是（A）。A．帶的型號；B．帶的速度；C．主動輪轉速；D．傳動比。

10、帶傳動采用張緊裝置的目的是（D）。A．減輕帶的彈性滑動；B．提高帶的壽命； C．改變帶的運動方向；D．調節帶的初拉力。

11、確定單根V帶許用功率P0的前提條件是（C）。A．保證帶不打滑；B．保證帶不打滑，不彈性滑動； C．保證帶不打滑，不疲勞破壞；D．保證帶不疲勞破壞。

12、設計帶傳動的基本原則是：保證帶在一定的工作期限內（D）。A．不發生彈性滑動；B．不發生打滑；

C．不發生疲勞破壞；D．既不打滑，又不疲勞破壞。

13、設計V帶傳動時，發現帶的根數過多，可采用（A）來解決。

A．換用更大截面型號的V帶；B．增大傳動比；C．增大中心距；D．減小帶輪直徑。

14、與齒輪傳動相比，帶傳動的優點是（A）。

A．能過載保護；B．承載能力大；C．傳動效率高；D．使用壽命長。

15、設計V帶傳動時，選取V帶的型號主要取決于（C）。

A．帶的緊邊拉力 ；B．帶的松邊拉力；C．傳遞的功率和小輪轉速；D．帶的線速度。

16、兩帶輪直徑一定時，減小中心距將引起（B）。A．帶的彈性滑動加?。籅．小帶輪包角減??； C．帶的工作噪聲增大；D．帶傳動效率降低。

17、帶的中心距過大時，會導致（D）。A．帶的壽命縮短；B．帶的彈性滑動加??； C．帶的工作噪聲增大；D．帶在工作中發生顫動。

18、V帶輪是采用實心式、輪輻式或腹板式，主要取決于（C）。

A．傳遞的功率；B．帶的橫截面尺寸；C．帶輪的直徑；D．帶輪的線速度。

19、與齒輪傳動相比，鏈傳動的優點是（D）。

A．傳動效率高；B．工作平穩，無噪聲；C．承載能力大；D．傳動的中心距大，距離遠。20、鏈傳動張緊的目的主要是（C）。A．同帶傳動一樣；B．提高鏈傳動工作能力； C．避免松邊垂度過大；D．增大小鏈輪包角。

21、鏈傳動的張緊輪應裝在（A）。

A．靠近小輪的松邊上；B．靠近小輪的緊邊上； C．靠近大輪的松邊上；D．靠近大輪的緊邊上。

22、鏈傳動不適合用于高速傳動的主要原因是（B）。

A．鏈條的質量大；B．動載荷大；C．容易脫鏈；D．容易磨損。

23、鏈條因為靜強度不夠而被拉斷的現象，多發生在（A）的情況下。A．低速重載；B．高速重載；C．高速輕載；D．低速輕載。

三、簡答

1、在多根V帶傳動中，當一根帶失效時，為什么全部帶都要更換？

答：在多根V帶傳動中，當一根帶失效時，為什么全部帶都要更換？新V帶和舊V帶長度不等，當新舊V帶一起使用時，會出現受力不均現象。舊V帶因長度大而受力較小或不受力，新V帶因長度較小受力大，也會很快失效。

2、為什么普通車床的第一級傳動采用帶傳動，而主軸與絲杠之間的傳動鏈中不能采用帶傳動？

答：帶傳動適用于中心距較大傳動，且具有緩沖、吸振及過載打滑的特點，能保護其他傳動件，適合普通機床的第一級傳動要求；又帶傳動存在彈性滑動，傳動比不準，不適合傳動比要求嚴格的傳動，而機床的主軸與絲杠間要求有很高的精度，不能采用帶傳動。

3、為什么帶傳動的中心距都設計成可調的？

答：因為帶在工作過程中受變化的拉力，其長度會逐漸增加，使初拉力減小。因此需要經常調整中心距，以調整帶的初拉力。因此便將中心距設計成可調的。

四、分析與計算

1、如圖所示為一兩級變速裝置，如果原動機的轉速和工作機的輸出功率不變，應按哪一種速度來設計帶傳動？為什么？

題8-4-1圖

解：帶傳動應按照減速傳動要求進行設計，因為應該按照傳遞有效圓周力最大的工況設計帶傳動，而減速傳動時傳遞的有效圓周力比增速傳動時大。

根據： v??n1d160 和 Fe?P v當帶傳動傳遞的功率不變，帶速越小，傳遞的有效圓周力就越大。當原動機轉速不變時，帶速取決于主動輪直徑。主動輪直徑越小，帶速越低。綜上，按按照減速傳動要求進行設計。

2、已知：V帶傳遞的實際功率P = 7 kW，帶速 v=10m/s，緊邊拉力是松邊拉力的兩倍，試求有效圓周力Fe 和緊邊拉力F1。

解：根據：

得到： P?Fe?v

Fe?P7000??700 N v10聯立： ?Fe?F1?F2?700 ?F?2F2?1解得： F2?700N，F1?1400N

3、已知：V帶傳動所傳遞的功率P = 7.5 kW，帶速 v=10m/s，現測得初拉力F0 = 1125N，試求緊邊拉力F1和松邊拉力F2。

解：Fe?P7500??750 N v10Fe750?1125??1500 N 22Fe750?1125??750 N 22F1?F0?F2?F0?