机械设计基础课后习题与答案.docx

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1、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，并推断是否具有确定的运动。 1-5 解 F=3n-2PL-PH=36-28-1=1 1-6 解F=3n-2PL-PH=38-211-1=1 1-7 解F=3n-2PL-PH=38-211-0=2 1-8 解F=3n-2PL-PH=36-28-1=1 1-9 解F=3n-2PL-PH=34-24-2=2 1-10 解F=3n-2PL-PH=39-212-2=1 1-11 解F=3n-2PL-PH=34-24-2=2 1-12 解F=3n-2PL

2、-PH=33-23-0=3 2-1 试依据题2-1图所标注的尺寸推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 ）40+110=15070+90=160，且最短杆为机架，因此是双曲柄机构。 b ）45+120=16570+62=132，不满意杆长条件，因此是双摇杆机构。 d ）50+100=150F1/=1000N， 轴承 1被压紧Fa1=FA+F2/=1000+1802=2802N 轴承 2被放松Fa2=F2/=1802N （ 3）计算当量动载荷 查教材表 16-12，e=0.68 Fa1Fr1Fa2Fr2=2802147018023650=1.91e

3、，查表16-12得 X1=0.41，Y1=0.87 =0.68=e，查表16-12得 X2=1，Y2=0 P1=X1Fr1+Y1Fa1=0.411470+0.872802=3040N P2=X2Fr2+Y2Fa2=12650+01802=2650N （ 3）计算所需的基本额定动载荷 查教材表 16-9，常温下工作， ft=1；查教材表16-10，有中等冲击，取fp=1.5；球轴承时，e=3；并取轴承1的当量动载荷为计算依据 fpP60n/Cr=Lh6ft101e1.53040605000=2000611013=38.46KN / 查手册，依据Cr和轴颈d=40mm，选用角接触球轴承7308AC

4、合适（基本额定动载荷Cr=38.5KN）。 机械基础 8.8 试绘出如图8.17所示平面机构的运动简图。 图8.17 8.9 试计算如图8.18所示各运动链的自由度（若含有复合铰链、局部自由度或虚约束，应明确指出），并推断其能否成为机构（图中绘有箭头的构件为原动件）。 图8.18 9.8 某铰链四杆机构各杆的长度如图9.20所示，试问分别以a，b，c，d为机架时，将各得到什么类型的机构？若将500改为560，又为何种机构？ 图9.20 +5003+00 4且最短杆为机架，因此是双曲柄机构。 解：a为机架 150+5003+00 4且最短杆的邻边为机架，因此是曲柄摇杆机构。b为机架 150 +5

5、003+00 4且最短杆的对边为机架，因此是双摇杆机构。 c为机架 150+50300+400，不满意杆长条件，因此无论哪个杆为机架，都是双摇杆机构。 9.9 在如图9.21所示的铰链四杆机构中，已知lBC=50mm，lCD=35mm，lAD=30mm，AD为机架。试求： 1）若此机构为曲柄摇杆机构，且AB杆为曲柄，求lAB的最大值； 2）若此机构为双曲柄机构，求lAB的最小值； 3）若此机构为双摇杆机构，求lAB的数值。 图9.21 解：1）因为机构为曲柄摇杆机构，且AB杆为曲柄，所以，AB杆为曲柄必为最短杆，有公式lAB+5035+30得，lAB的最大值为15mm。 2）因为机构为双曲柄机

6、构，所以，AD杆必为最短杆，有公式lAB+3550+3，0lAB的最大值为45mm。 3）若此机构为双摇杆机构，求lAB的数值。 10.3 凸轮机构常用的4种从动件运动规律中，哪种运动规律有刚性冲击？哪种运动规律有柔性冲击？哪种运动规律没有冲击？如何来选择从动件的运动规律？ 答：刚性冲击：等速运动。 柔性冲击：等加速等减速运动规律；余弦加速度运动规律。 没有冲击：正弦加速度运动规律。 可以依据机构所承受的载荷以及运动速度来选择。 10.8 如图10.22所示为尖顶直动从动件盘形凸轮机构的运动线图，但给出的运动线图尚不完全，试在图上补全各段的曲线，并指出哪些位置有刚性冲击？那些位置有柔性冲击？

7、图10.22 11.21 图11.32所示的传动简图中，轴上装有2个斜齿轮，试问如何合理的选择齿轮的旋向？ 图11.32 答：依据轴上所受的轴向力为最小来选择齿轮的旋向。 假如轴转向为顺时针，则轴齿轮的转向为逆时针，轴的小斜齿轮假设轴向力向外，依据左手定则，小斜齿轮的旋向为左旋，同理，另一个大齿轮的旋向也是左旋。 11.22 试分析如图11.33所示的蜗杆传动中，蜗杆的转动方向，并绘出蜗杆和涡轮啮合点作用力的方向。 图11.33 11.23 如图11.34所示为一手摇蜗杆传动装置。已知传动比i=50，传动效率=0.4，卷筒直径D=0.6m。若作用手柄上的力F=200N，则它能够提升的重量G是多

8、少？ 图11.34 11.24 某斜齿圆柱齿轮传动的中心距a=300mm，小齿轮的齿数Z1=40，传动比i=2.7，试确定该对斜齿轮的模数m，螺旋角b及主要几何尺寸。 an=20，mn=2mm，11.25 已知一对标准斜齿圆柱齿轮传动齿数Z1=21，Z2=22，a=55mm。要求不用变位而凑中心距，这对斜齿轮的螺旋角应为多少？ z2=56，12.1 某外圆磨床的进给机构如图12.18所示，已知各轮的齿数为z1=28，z3=38，z4=57，手轮与齿轮 1相固连，横向丝杆与齿轮4相固连，其丝杆螺距为3mm，试求当手轮转动1/100转时，砂轮架的横向进给量S。 图12.18 12.5 在如图12.

9、22所示的轮系中，已知齿数z1=120，z2=40，z3=20，z4=20。若n1=n4=120rmin，且n1与n4转向相反，试求iH1。 图12.22 15.1 轴的功用是什么？ 答：轴的功用是支撑旋转零件，以实现运动和动力的传递。 15.2 试说明下列几种轴材料的适用场合：Q235A，45,40Cr，20CrMnTi，QT600-2。 答：Q235A用于载荷不大、转速不高的一般不重要的轴。 45用于应用于应力集中敏感性小的场合，一般用于用途和较重要的轴。 40Cr应用于强度高而尺寸小、重量轻的重要的轴或特别性能要求的轴。 20CrMnTi用于齿轮,轴类,活塞类零配件等.用于汽车,飞机各种

10、特别零件部位，良好的加工性,加工变形微小,抗疲惫性能相当好。 QT600-2应用于制作形态困难的轴。 15.3 在齿轮减速器中，为什么低速轴的直径要比高速轴粗得多？ 答：因为低速轴的扭矩大 高速轴的扭矩小 所以低速轴要选择粗一些。 15.4 在轴的结构工艺性来看，在作轴的设计时应当留意哪些问题？ 答：（1）、轴上零件有精确的位置和牢靠的相对固定。 （2）、良好的制造和安装公益性。 （3）、形态、尺寸应有利于削减应力集中。 15.5 如图15.13所示为几种轴上零件的轴向定位和固定方式，试指出其设计错误，并画出改正图。 16.1 滚动轴承一般由哪些基本元件组成？各有什么作用？ 答：滚动轴承一般由

11、内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成，内圈的作用是与轴相协作并与轴一起旋转；外圈作用是与轴承座相协作，起支撑作用；滚动体是借助于保持架匀称的将滚动体分布在内圈和外圈之间，其形态大小和数量干脆影响着滚动轴承的运用性能和寿命；保持架能使滚动体匀称分布，防止滚动体脱落，引导滚动体旋转起润滑作用。 16.5 试说明下列轴承代号的含义，并说明哪个轴承不能承受径向载荷？ 3308 6210 7200AC/P6 N409/P5 5307/P6 答：3308 3圆锥滚子轴承 （0）3宽度系列为0,3为直径系列代号 08内径为40mm 6210 6深沟球轴承 （0）2宽度系列为0,2为直径系列代号 10内径为5

12、0mm 7200AC/P6 7角接触球轴承 （0）2宽度系列为0,2为直径系列代号 00内径为10mm AC公称接触角=25 P6轴承公差等级为6级 N409/P5 N圆柱滚子轴承 （0）4宽度系列为0,4为直径系列代号 09内径为45mm P5轴承公差等级为5级 5307/P6 5推力球轴承 （0）3宽度系列为0,3为直径系列代号 07内径为35mm P6轴承公差等级为6级 5307/P6不能承受径向载荷。 16.7 试说明滚动轴承的基本额定寿命、基本额定动载荷、当量动载荷的意义。 答：基本额定寿命：一批同样的轴承，在相同条件下运转，其中百分之九十的轴承不发生疲惫点蚀时所能达到的寿命。 基本

13、额定动载荷：滚动轴承若同时承受径向和轴向联合载荷，为了计算轴承寿命时在相同条件下比较，在进行寿命计算时，必需把实际载荷转换为与确定基本额定动载荷的载荷条件相一样的当量动载荷，用P表示。 当量动载荷: 使轴承的基本额定寿命恰好为一百万转时，轴承所能承受的载荷值，称为轴承的基本额定动载荷，用C表示。对向心轴承，指的是纯径向载荷，用Cr表示；对推力轴承，指的是纯轴向载荷，用Ca表示。 16.11 已知一传动轴上的深沟球轴承，承受的径向载荷Fr=1200N，轴向载荷Fa=300N，轴承转速n=1460rmin，轴颈直径d=40mm，要求运用Lh=8000h，载荷有稍微冲击，常温下工作，试选择轴承的型号

14、尺寸。 汽车机械基础 4-1 轴的功用是什么？依据所受的载荷不同，轴分为哪几种类型？各举一例说明。 答：轴的功用是支撑旋转零件，以实现运动和动力的传递。 转轴：电动机的输入轴。 心轴：火车的轮轴。 传动轴：连接汽车变速器与后桥的轴。 4-5 某传动轴所传递的功率P=750Kw，转速n=400rmin。若采纳45钢正火，该轴所需的最小直径是多少？ 4-6 图4-10中，若轴的支承跨距L=400mm，主动齿轮分度圆直径d1=180mm，螺旋角b=15o，传递功率P1=7KW，转速n1=300rmin，轴的材料采纳45钢调质。 试确定轴的危急截面上的直径。 指出图4-10中主动轴结构的不合理之处，并

15、提出改进看法。 图4-10 主动轴 5-8 滚动轴承的额定动载荷和当量动载荷有何关系？ 答：在进行寿命计算时，必需把实际载荷转换为与确定基本额定动载荷的载荷条件相一样的当量动载荷。 5-9 滚动轴承寿命设计计算的基本思想是什么？什么状况下须要作滚动轴承的静强度计算？ 答：滚动轴承寿命设计计算的基本思想是轴承寿命不小于滚动轴承的预期寿命。 对于承受连续载荷或间断载荷而不旋转的轴承；在载荷作用下缓慢旋转的轴承；承受正常载荷但受到短时冲击的轴承，要考虑静强度计算。 5-10 说明以下几个代号的含义：7210B、7210AC、N210E、51 210、30 316、7305B/P4。 答：7210B

16、3角接触球轴承 （0）2宽度系列为0,2为直径系列代号 10内径为50mm 7200AC 7角接触球轴承 （0）2宽度系列为0,2为直径系列代号 00内径为10mm AC公称接触角=25 N210E N圆柱滚子轴承 （0）2宽度系列为0,2为直径系列代号 10内径为50mm E轴承公差等级为6级 51210 5推力球轴承 1宽度系列为1，2为直径系列代号 10内径为50mm 30316 3圆锥滚子轴承 0宽度系列为0,3为直径系列代号 16内径为82mm 7305B/P4 7角接触球轴承 （0）3宽度系列为0,3为直径系列代号 05内径为25mm B公称接触角=40 P4轴承公差等级为4级 5

17、-11 一深沟球轴承须要承受的径向载荷为10000N，轴向载荷为2000N，预期寿命为10000h，轴径为50mm。试选择两种型号的轴承并作比较。 6-1 试说明联轴器和离合器在轴连接中起到什么作用？ 答：联轴器和离合器都是机械传动中常用件，用于轴与轴（或其它回转零件）的连接，传递运动和动力，也可作为平安装置。区分在于联轴器将两轴连接后，机械在运转中两轴不能分别，只有停机后才能拆开。而离合器在机械运转中能随时结合与分别，实现机械操作系统的断续、变速、换向。联轴器一般用于动力机（如电机）与工作机之间的链接，离合器用于操作机构中，比如汽车离合器是传动系中起到动力传递的结合和分别及过载爱护作用。 6

18、-2 某发动机须要电动机启动，当发动机运行正常后，两机脱开，试问两机间该采纳哪种离合器？ 答： 6-4 万向节有什么作用？由其结构特点可以分为几类各有什么特点？ 答：万向节是汽车万向传动装置中实现变角速度传动的一种联轴器。 可以分为刚性万向节和绕行联轴节。刚性万向节结构简洁，传动效率较高，绕行联轴节的传力单元采纳夹布橡胶盘、橡胶块、橡胶环等弹性元件。 6-7 试述制动器的工作原理及功用。 答：万向节是汽车万向传动装置中实现变角速度传动的一种联轴器。 7-1 常用的不行拆联接有哪些类型？各有什么特点？ 7-3 一般平键联接的主要失效形式是什么？平键剖面尺寸b、h及标准长度L如何确定？ 7-5 螺纹按牙型分哪几种类型？联接螺纹常用何种螺纹？为什么？ 7-7 螺纹联接有哪几种主要联接类型？各适用于什么场合？ 7-9 简述销联接的类型、特点和应用。 8-6 依据图8-42中所标注的尺寸，推断各铰链四杆机构属哪种基本形式？ 图8-42 铰链四杆机构的形式推断 8-9 如图8-45所示的偏置曲柄滑块机构，若已知a=20mm，b=40mm，e=10mm，试用作图法求此机构的极位夹角、行程速比系数K、行程H，并标出图示位置的传动角。 图8-45 极位夹角与传动角的确定 8-10 如图8-46所示，摇摆导杆机构以曲柄（图8-46a）或导杆（8-46b）为原动件，试分析并分别作