汽车机械基础第二版课后习题答案.doc
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1、汽车机械基础第二版课后习题答案 汽车机械基础课后习题答案第一章 静力学基础1、2、3、4、解:以滑轮A为研究对象,画受力图(a)(b)(a) (b)对(a)列平衡方程求解对(b)列平衡方程求解5、解:先取滚子B为研究对象,画受力图(a)(a) (b)对(a)列平衡方程有再以压块C为研究对象,画受力图(b)对(b)列平衡方程有增力比: ,显然越小,增力比越大。第二章 力矩与平面力偶系1、(a) (b) (c) (d)(e) (f) 2、解:先以杆O1B为研究对象,画受力图(a)(a) (b)对(a)用平面力偶系的平衡方程再以杆O2A为研究对象,画受力图(b)对(b)用平面力偶系的平衡方程第三章
2、平面任意力系1、(a)解:画杆AB的受力图分析得属于平面力偶系的平衡(b)画杆AD受力图列平面任意力系的平衡方程求解(c)画杆AD受力图列平面任意力系的平衡方程求解(d)画杆AD受力图列平面任意力系的平衡方程求解2、解:以横梁AB为研究对象,画受力图列平面任意力系的平衡方程求解3、解:先以BC杆为研究对象,画受力图列平面任意力系的平衡方程求解再以AB杆为研究对象,画受力图列平面任意力系的平衡方程求解第四章 摩擦1、解:先以车后轮为研究对象,画受力图(1)再以整车为研究对象,画受力图由(1)和(2)得2、解:以梯子为研究对象,画受力图列平面任意力系的平衡方程补充方程求得3、(1)解:以料斗为研究
3、对象,设料斗有下滑的趋势画受力图(2)解:以料斗为研究对象,画匀速上升与匀速下降的受力图(b)(c)匀速上升时,对(b)列平衡方程匀速上升时,对(C)列平衡方程第五章 刚体定轴转动1、获得较大的转动惯量,使柴油机在载荷波动时仍能平稳运转。四缸内燃机需要飞轮,因各缸传递到曲轴的能量不是稳定和连续的。2、汽车的质量小,惯性小,运动状态容易改变,在相同作用力下能获得较大的加速度,故加速到百米的时间就短些。3、由知,挂低速挡可获得大的牵引力,而汽车爬坡需要大的牵引力。第六章 材料力学基础1、(a)FN1=-F FN2=F(b) FN1=F FN2=0 FN3=2F(c) FN1=-2KN FN2=2K
4、N FN3=-4KN(d) FN1=-5KN FN2=10KN FN3=-10KN2、解:轴力图如下AB段:BC段:3、解:由题意知,按轴向拉伸强度条件有,4、解:以AB杆为研究对象,画受力图对杆CD应用轴向拉伸的强度条件,5、解:以CD杆为研究对象,画受力图对杆AB应用轴向拉压的强度条件,故木制支柱的强度够用。6、解:由题意知单个铆钉所受的剪力按剪切强度条件,故铆钉的强度不够。7、解:由题意知钢板所受的剪力对钢板应用剪切破坏条件,8、解:(1)扭矩图如(a)(a) (b)(2)若M1与M2互换位置,扭矩图如(b),可见最大的扭矩变小了,这样布置较为合理。9、解:对空心段进行校核,对实心段进行
5、校核,综上,该轴的扭转强度是够的。10、解:(1)先求外力偶矩AB段:按扭转强度条件,BC段:按扭转强度条件,(2)如果两段用一样的直径,(3)从经济角度出发,A轮应与B轮对调。因为这样轴段上最大的扭矩为477.5N.m,从而使设计的直径变小,节约材料。11、解:以梁AB为研究对象,画受力图列平衡方程求得,作弯矩图如上。12、解:对单根钢管,由题意可求得按弯曲强度条件:故钢管的外径取13、解:当起吊位置处于梁的中点时,弯矩最大。按弯曲强度条件,14、解:画受力图,求出A、B两支座的反力。画弯矩图(略)求得(C截面的左侧)(1)横截面竖直放置,(2)横截面水平放置,综上,横截面竖直放置要比水平放
6、置时梁的弯曲强度高,故实际当中矩形截面梁都采用竖直放置。第七章 汽车的常用材料1、金属材料的工艺性能指在制造零件的过程中,采用某种加工方法制造成品的难易程度,包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能和切削加工性能。金属材料的使用性能指在使用条件下所表现出来的性能,包括物理性能、化学性能和力学性能。金属工艺性能的好坏,关系零件加工的质量、成本和寿命,影响到汽车的安全使用和品牌的声誉;金属材料的机械零件大多以力学性能为设计依据的,掌握金属材料的力学性能至关重要。2、金属抵抗塑性变形和断裂的能力称为强度。常用的强度指标如下:(1)上屈服强度ReH金属材料在拉伸试验时,试样发生屈服而力首次下降前的
7、最高应力。(2)下屈服强度ReL在屈服期间,不计初始瞬时效应时的最低应力。(3)抗拉强度Rm表示金属材料抵抗塑性变形不致断裂的最大应力。金属局部体积内表面抵抗塑性变形、压痕或划痕的能力称为硬度。(1) 布氏硬度 符号为HBW。(2)洛氏硬度 根据所用压头和标尺不同,洛氏硬度符号有HRA、HRB、HRC、HRD、HRE、HRF、HRG、HRH、HRK等,其中HRC最为常用。金属材料在载荷的作用下,断裂前产生塑性变形的能力称为塑性。常用拉伸试样断裂前的最大相对变形量来表示塑性好坏的指标,该指标分为断后伸长率和断面收缩率两种。(1) 断后伸长率 用A来表示;(2)断面收缩率 用Z来表示。 金属材料抵
8、抗冲击载荷作用而不破坏的能力称为冲击韧性。用冲击韧度表示。 材料承受无数次交变循环应力而不破坏的最大应力值,称为疲劳强度。用等表示。3、(1)低碳钢,碳的质量分数低于0.25% (2)中碳钢,碳的质量分数在0.25%0.6%之间 (3)高碳钢,碳的质量分数高于0.60%4、 灰铸铁的抗拉强度低,塑性和韧性差,但具有良好的切削性、耐磨性、润滑性、减振性和铸造性。不可以铸造。5、 相同点:都是用铸造的方法形成毛坯;不同点:含碳量不同、力学性能不同等。如,当零件的形状较为复杂,或零件的质量较大,而零件的力学性能要求又较高,不能选用铸铁代替,用型钢或锻造又不能实现时,只能采用铸钢。6、 钢的热处理是将
9、钢加热到一定的温度,并保持一定的时间,然后快速冷却到室温的工艺方法。热处理目的:可以改善钢的内部组织,提高钢的力学性能,延长使用寿命,是强化钢材、发挥潜在能力。钢的热处理分为普通热处理和表面热处理两种。表面热处理分为表面淬火和化学热处理两种。7、 普通热处理分为退火、正火、淬火和回火四种,通称为“四火”。将钢件加热到材料内部组织变化的临界温度保温一段时间后,随炉缓慢冷却的的热处理工艺称为退火。目的:退火目的是为了改善组织,消除钢中的残余内应力,降低钢的硬度,提高塑性和韧性,便以切削加工和冷冲压,并为后续工序做好准备将钢件加热到材料内部组织变化的临界温度以上,保温一段时间出炉后放在空气中冷却的的
10、热处理工艺称为正火。目的:正火的目的与退火基本相同。正火与退火的区别:正火与退火的加热温度相同,但冷却的方式不同,正火是将钢件放在空气中冷却,冷却的速度比退火的冷却速度快,生产率高、成本低,正火得到力学性能比退火有所提高。8、 将钢件加热到材料内部组织变化的临界温度以上,保温一段时间后,快速冷却的热处理工艺称为淬火。目的:淬火的目的是为了提高工件的硬度、耐磨性和强度,经过回火处理的淬火零件,还具有较好的韧性和塑性。将淬火后的钢件加热到材料内部组织变化的临界温度以下某个温度,保温一段时间后,以一定的方式冷却下来的热处理工艺称为回火。目的:回火的目的是为了稳定组织,消除淬火应力,降低材料的脆性,提
11、高韧性,以得到更好的力学性能。9、 先退火是为了改善组织,消除钢中的残余内应力,降低钢的硬度,提高塑性和韧性,便以切削加工,再进行淬火是为了提高工件的硬度、耐磨性和强度,经过回火处理的淬火零件,还具有较好的韧性和塑性。10、 (1)低温回火 应用:常应用于刃具、模具、量具、滚动轴承等。 (2)中温回火 应用:常应用于弹性零件,如弹簧、发条等。(3)高温回火 应用:调质处理应用于重要的机械零件的热处理,如轴、连杆、齿轮、曲轴。11、表面淬火提高了材料表面的硬度和耐磨性,而材料心部仍保持较好的塑性和韧性。(1)火焰加热表面淬火 特点:火焰加热表面淬火的设备简单、经济,但温度不易控制,容易产生过热,
12、淬火质量不稳定。(2)感应加热表面淬火 特点:感应加热表面淬火的生产率高,工件变形小,质量稳定。但感应加热需要有专门的加热设备,设备较贵,一般应用于大批量的生产,如成批的齿轮表面淬火。12、适用范围:钢的渗碳适用于受强烈冲击作用的载重汽车变速箱中的低碳合金钢齿轮材料的化学热处理。目的:提高了工件的表面硬度和耐磨性,而材料的心部仍保持原有较高的韧性和良好的抗弯曲强度。渗碳炉等设备。13、 略14、 把淬火钢经过高温回火的热处理工艺称为调质处理。应用:调质处理应用于重要的机械零件的热处理,如轴、连杆、齿轮、曲轴。特点:硬度可达到2535HRC,具有良好的综合力学性能。15、 汽车上常用的有色金属主
13、要有铝、铜及其合金。有色金属具有许多特殊的性能,如较高的导电性和导热性,较低的密度和熔化温度,良好的力学性能和工艺性能。16、 主要特点是具有良好的铸造性能,且密度小、耐腐蚀性和力学性能都比较好。应用:铸造铝合金广泛应用于铸造形状复杂、强度要求较高的耐腐蚀零件,例如汽车上的冷却风扇、离合器外壳、前盖、气缸盖的盖板、外罩、机油滤清器底座、活塞、转子罩、转子体等。17、 H70普通黄铜特性:有极为良好的塑性(是黄铜中最佳者)和较高的强度,切削加工性能好,易焊接,对一般腐蚀非承安定,但易产生开裂。应用:在汽车上普通黄铜用于制作螺钉、管接头、垫圈、化油器零件、分水管、散热管、冷却管、水箱、进水管、水箱
14、盖、通风管等。特殊黄铜又叫特种黄铜,它强度高、硬度大、耐化学腐蚀性强。在汽车上特殊黄铜用于制作耐磨损的零件,如化油器配针、主量孔、放水阀本体、安全阀座、行星齿轮等。18、 又称轴瓦合金。用于制造滑动轴承的材料。轴承合金的组织是在软相基体上均匀分布着硬相质点,或硬相基体上均匀分布着软相质点。特点:良好的耐磨性能和减磨性能;有一定的抗压强度和硬度,有足够的疲劳强度和承载能力;塑性和冲击韧性良好;具有良好的抗咬合性;良好的顺应性;好的嵌镶性;要有良好的导热性、耐蚀性和小的热膨胀系数。用于汽车滑动轴承材料。 第八章 汽车运行材料1、 (1)较好的挥发性和抗爆性。(2)良好的物理和化学稳定性。(3)不含
15、杂质、水分,燃烧后无沉淀、污染少。2、 汽油的使用应当注意以下几点:(1)不同牌号的汽油不能混放,汽油中不能掺入其他油,不能使用变质汽油。(2)汽车在高原地区应选用较低牌号的汽油,或调前点火提前角。(3)改用高牌号的汽油时,应适当调前点火提前角。3、天燃气是代替汽油和车用柴油的好燃料,具有价格低、污染小、热值高等优点。4、主要是成分、性能特点、牌号、选择与使用等方面不同。润滑油用在发动机机件的润滑,齿轮油用在变速箱与后桥差速器齿轮的润滑,而润滑脂主要用在汽车的轮毂轴承、球节、水泵轴承、凸轮、转盘、底盘、发电机和水泵等处的润滑。5、 汽车制动液通称刹车油,应用于汽车液压制动系统和离合器的液压操作
16、系统中,以传递压力来实现汽车的制动和离合器的分离与变速。而液压油是汽车及工程机械等的液压系统使用的工作介质,这类液压系统中油液的流速不大而压力较高,称为静压传动。不能互换。因为两者用的地方不样,性能要求也不一样。6、 在内燃机的冷却水套内注入防冻液是解决冷却水结冰的有效方法。防冻液既有防止冻冰的效果,能大幅度降低冷却水的冰点,保证冷却水在使用的地区不会结冰,同时还起到冷却水的作用。7、 目前应用较多的制冷剂是R12和R134a两种。空调设备的制冷效果不好,很可能是制冷剂R12的存量不够,应及时检查补充到规定的用量。制冷剂R12会冻伤皮肤,使用时要注意安全,防止进入眼睛。 第九章 平面连杆机构1
17、、 机器都具有以下三个特征(1)任何机器都是由许多实物人为的组合而成的。(2)组成机器的各部分实物之间具有确定的相对运动。(3)所有的机器都能作有效的机械功,代替或减轻人类的劳动,或进行能量的转换。而机构只具有以上前两个特征。机器一般由一种或多种机构组成。由于机器的执行运动要求不同,组成机器的机构也不相同。从结构和运动的角度来看,机器与机构没有本质上的区别,习惯上将机器与机构统称为机械。构件是机器中每一个独立的运动单元;零件是组成机器的每一个单独的实体,是机器制造的基本单元;构件可以是单一的零件,也可以是多个零件组成的刚性连接体。2、 曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。铰链四杆机构属于哪一
18、种类型,不仅取决于机构中各杆件的长度关系,还与选取哪一个杆件作机架有关。首先,要看四杆机构各杆件的长度,如果最短杆与最长杆的长度之和大于其余两杆之和,则该机构不可能存在曲柄,只能是双摇杆机构。其次,如果最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其余两杆之和,则该机构可能存在曲柄,但还要看取哪一个杆件作为机架,才能确定是否存在曲柄。(1)如果取最短杆的相邻杆作为机架,最短杆作为曲柄,另一连架杆作为摇杆,则该机构存在曲柄,称为曲柄摇杆机构。(2)如果取最短杆作为机架,相邻两杆件均为曲柄,则该机构存在两个曲柄,称为双曲柄机构。(3)如果取最短杆的对面杆件作为机架,则该机构无曲柄存在,称为双摇杆机构。3、急回
19、特性、传力特性。连杆与从动件共线或重合,压力角等于90度。4、略5、因150+500300+400,故满足构件长度和条件。取长为150杆为机架,为双曲柄机构;取长为400或500杆为机架,为曲柄摇杆机构;取长为300的杆为机架为双摇杆机构。6、K=27、略8、(1)S=80mm,(2)存在死点位置 第十章 凸轮机构1、 与组成铰链四杆机构至少需要四个构件相比,凸轮机构具有构件数少,结构紧凑的特点。但由于凸轮与从动件之间接触处为点、线状的高副连接,接触的面积小、压强大,容易磨损,所以凸轮机构只能应用于传递功率不大的自动机械,仪表以及自动控制装置中,不适于在重载荷的条件下工作; 按凸轮的外部形状分
20、类(1)盘形凸轮 (2)移动凸轮 (3)圆柱凸轮按从动件的端部形状分 (1) 尖顶从动件 (2)滚子从动件 (3)平底从动件 按从动件的运动形式分(1)直动从动件 (2)摆动从动件2、 等速运动规律、等加速等减速运动规律等;因为加速度越大则惯性力越大,对机构的强度和耐磨性要求也越高。3、 平底从动件;因为润滑效果好,传力效果最佳,压力角为零度。4、 略 第十一章 常用连接1、 螺栓连接(普通螺栓连接和铰制孔螺栓连接)、 双头螺柱连接、螺钉连接、紧定螺钉连接。 螺栓连接用于被联接件上制有通孔,孔与螺栓杆之间可以留有间隙(普通螺栓连接),也可以将螺栓杆上的没有螺纹部分做成与孔的过渡配合联接形式(铰
21、制孔联接)场合;双头螺柱连接主要用于被联接件较厚或受到空间位置尺寸限制,而又需要经常拆卸的情况下使用; 螺钉联接主要用在空间位置受到限制,而且联接不需要经常拆卸的地方;紧定螺钉联接主要用来固定被联接件的相对位置的。2、 由于联接的工作条件千变万化、各不相同的具体实际场合,不可避免地存在冲击、振动、变载荷作用。在这些工况条件下,螺纹副之间的摩擦力会出现瞬时消失或减小;同时在高温或温度变化比较大的场合,材料会发生蠕变和应力松弛,也会使摩擦力减小。在多次作用下,就会造成联接的逐渐松脱。常用的防松方法有:摩擦力防松、机械防松和永久防松。3、 用左旋螺纹是左侧车轮在前进时螺纹越转越紧,有细牙螺纹是因其自
22、锁性较粗牙好。4、 管螺纹的牙型顶部是弧形,其公称直径指管子的内径。5、 松螺纹联接计算、普通螺纹联接承受横向载荷计算、铰制孔用螺栓承受横向载荷计算松螺纹连接的强度效核和设计计算公式分别为R= d1普通螺纹联接承受横向载荷计算铰制孔用螺栓承受横向载荷计算6、 d135.69,查标准取M427、 最大静载荷为7224N;若改为铰制孔用螺栓,需要M6,ds=7mm的两个即可。 第十二章 带传动与链传动1、 平带、V带、多楔带和圆带。汽车上常用的是V带。2、 与其它的传动相比,摩擦带传动具有以下优点:1)中心距变化范围大,适宜远距离传动;2)过载时将引起带在带轮上打滑,因而可以防止其它重要零件的损坏
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