机械设计基础陈立德第三版课后答案章.pdf

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1、目录第1章 机械设计概述.1第2章 摩擦、磨损及润滑概述.3第3章 平面机构的结构分析.12第4章 平面连杆机构.16第5章 凸轮机构.36第6章 间歇运动机构.46第7章 螺纹连接与螺旋传动.48第8章 带传动.60第9章 链传动.73第10章 齿轮传动.80第11章 蜗 杆 传 动.112第12章 齿轮系.124第13章 机械传动设计.131第14章 轴和轴毂连接.133第15章 轴承.138第16章 其他常用零、部件.152第17章 机械的平衡与调速.156第18章 机械设计C A D简介.163第1章机械设计概述1.1 机械设计过程通常分为哪几个阶段？各阶段的主要内容是什么？答：机械设

2、计过程通常可分为以下几个阶段：1.产品规划主要工作是提出设计任务和明确设计要求。2.方案设计在满足设计任务书中设计具体要求的前提下，由设计人员构思出多种可行方案并进行分析比较，从中优选出一种功能满足要求、工作性能可靠、结构设计可靠、结构设计可行、成本低廉的方案。3.技术设计完成总体设计、部件设计、零件设计等。4.制造及试验制造出样机、试用、修改、鉴定。1.2 常见的失效形式有哪几种？答：断裂，过量变形，表面失效，破坏正常工作条件引起的失效等几种。1.3 什么叫工作能力？计算准则是如何得出的？答：工作能力为指零件在一定的工作条件下抵抗可能出现的失效的能力。对于载荷而言称为承载能力。根据不同的失效

3、原因建立起来的工作能力判定条件。1.4 标准化的重要意义是什么？答：标准化的重要意义可使零件、部件的种类减少，简化生产管理过程，降低成本，保证产品的质量，缩短生产周期。第2章 摩擦、磨损及润滑概述2.1按摩擦副表面间的润滑状态，摩擦可分为哪儿类？各有何特点？答：摩擦副可分为四类：干摩擦、液体摩擦、边界摩擦和混合摩擦。干摩擦的特点是两物体间无任何润滑剂和保护膜，摩擦系数及摩擦阻力最大，磨损最严重，在接触区内出现了粘着和梨刨现象。液体摩擦的特点是两摩擦表面不直接接触，被液体油膜完全隔开，摩擦系数极小，摩擦是在液体的分子间进行的，称为液体润滑。边界摩擦的特点是两摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开，但由

4、于边界膜较薄，不能完全避免金属的直接接触，摩擦系数较大，仍有局部磨损产生。混合摩擦的特点是同时存在边界润滑和液体润滑，摩擦系数比边界润滑小，但会有磨损发生。2.2 磨损过程分儿个阶段？各阶段的特点是什么？答：磨损过程分三个阶段，即跑合摩合磨损阶段、稳定磨损阶段、剧烈磨损阶段。各阶段的特点是:跑合磨损阶段磨损速度由快变慢；稳定磨损阶段磨损缓慢，磨损率稳定；剧烈磨损阶段，磨损速度及磨损率都急剧增大。2.3 按磨损机理的不同，磨损有哪几种类型？答：磨损的分类有磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损点蚀、腐蚀磨损。2.4 哪种磨损对传动件来说是有益的？为什么？答：跑合磨损是有益的磨损，因为经跑合磨损后，磨损速度

5、减慢，可改善工作表面的性质，提高摩擦副的使用寿命。2.5 如何选择适当的润滑剂？答：选润滑剂时应根据工作载荷、运动速度、工作温度及其它工作条件选择。当载荷大时，选粘度大的润滑油，如有较大的冲击时选润滑脂或固体润滑剂。高速时选粘度小的润滑油，高速高温时可选气体润滑剂；低速时选粘度小的润滑油，低速重载时可选润滑脂；多尘条件选润滑脂，多水时选耐水润滑脂。2.6 润滑油的润滑方法有哪些？答：油润滑的润滑方法有分散润滑法和集中润滑法。集中润滑法是连续润滑，可实现压力润滑。分散润滑法可以是间断的或连续的。间断润滑有人工定时润滑、手动油杯润滑、油芯油杯润滑、针阀油杯润滑、带油润滑、油浴及飞溅润滑、喷油润滑、

6、油零润滑等几种。2.7接触式密封中常用的密封件有哪些？答：接触式密封常用的密封件有0形密封圈，J形、U形、V形、丫形、L形密封圈，以及毡圈。2.8非接触式密封是如何实现密封的？答:非接触式密封有曲路密封和隙缝密封，它是靠隙缝中的润滑脂实现密封的。第 3 章平面机构的结构分析3.1 机构具有确定运动的条件是什么？答：机构的主动件数等于自由度数时，机构就具有确定的相对运动。3.2 在计算机构的自由度时，要注意哪些事项？答：应注意机构中是否包含着复合较链、局部自由度、虚约束。3.3 机构运动筒图有什么作用？如何绘制机构运动简图？答：（1）能抛开机构的具体结构和构件的真实外形，简明地表达机构的传动原理

7、，并能对机构进行方案讨论和运动、受力分析。（2）绘制机构运动简图的步骤如卜 所述：认真研究机构的结构及其动作原理，分清机架，确定主动件。循着运动传递的路线，搞清各构件间相对运动的性质，确定运动副的种类。测量出运动副间的相对位置。选择视图平面和比例尺，用规定的线条和符号表示其构件和运动副，绘制成机构运动简图。3.4 计算如题3.4图所示各机构的自由度，并说明欲使其具有确定运动,需要有几个原动件？题3.4图答：a）=9,4=13,吊=0代 入 式（3.1）中可得尸=3一2兄一吊=3 x 9 2 x 1 3-0 =1此机构要具有确定的运动，需要有一个原动件。b）8处存在局部自由度，必须取消，即把滚子

8、与杆刚化,则=3,=3,吊=2,代入 式（3.1）中可得F =3n-2 PL-Pt l=3 x 3-2 x 3-2 =l此机构要具有确定的运动，需要有一个原动件。c）=5,片=7,4=0代 入 式（3.1）中可得尸=3 2兄 一&=3 x 5 2 x 7 0 =1此机构要具有确定的运动，需要有一个原动件。3.5绘制如题3.5图所示各机构的运动简图，并计算其自由度。a)b)题3.5图答：取4=0-0 0 1 m/m m,绘制运动简图如题3.5答案图所示:）b）题3.5答案图l?l a）：=3,6=4,与=0 ,则尸=3 -2或 一 耳=1；图 b）：=3,=4,弓=0,则E =3 2-4=1。3

9、.6试计算如题3.6图所示机构的自由度，并判断该机构的运动是否确定（图中绘有箭头的构件为原动件）。题3.6图解：a)：n =7,4=1 0,4=0。F=3n-2 PL-Pu=3 x 7-2 x 1 0 =1运动确定。b)=5,凡=7,=0F=3n-2 PL-与=3 x 5-2 x 7 =1运动确定c)=7,/=1 0,此=0。尸=3一2片 一 耳=3 x 7-2 x 1 0 =1运动确定d)=4,=4,与=2。厂=3-2 -4|=3 x 4 2 x 4 2 =2运动确定。e)n =3,/=4,吊=0。F=3n-2 Pl-PH=3 x 3-2 x 4 =l运动确定。f)n 5,=7,1=0。尸=

10、3一2兄一4=3 x 5 2 x 7 =1运动确定。g)=9,吊=1 2,4=2。F=3n-2 PL-PH=3 x 9-2 x 1 2-2 =1运动确定h)=9,=1 2,=0。尸=3 2虻 一 耳=3 x 9 2 x 1 2 =3运动确定。3.7试问如题3.7图所示各机构在组成上是否合理？如不合理，请针对错误提出修改方案。题 3.7图答：图示机构的自由度为零，故都不合理，修改方案如下:对于题3.7图 a 的机构，在。处改为一个滑块，如题3.7图 a 所示。对于题3.7图 b 的机构，在构件4 上增加一个转动副，如题3.7答案图b 所示；或在构件 4 的。处添加一滑块，如题3.7答案图c 所示

11、。a)b)c)题 3.7答案图第4章平面连杆机构4.1 机构运动分析时的速度多边形与加速度多边形特性是什么？答：同一构件上各点的速度和加速度构成的多边形与构件原来的形状相似，且字母顺序一致。4.2 为什么要研究机械中的摩擦？机械中的摩擦是否全是有害的？答：机械在运转时，其相邻的两构件间发生相对运动时，就必然产生摩擦力，它一方面会消耗一部分的输入功，使机械发热和降低其机械效率，另一方面又使机械磨损，影响了机械零件的强度和寿命，降低了机械工作的可靠性，因此必须要研究机械中的摩擦。机械中的摩擦是不一定有害的，有时会利用摩擦力进行工作，如带传动和摩擦轮传动等。4.3 何谓摩擦角？如何确定移动副中总反力

12、的方向？答：（1）移动或具有移动趋势的物体所受的总反力与法向反力之间的夹角称为摩擦角（P O（2）总反力与相对运动方向或相对运动趋势的方向成钝角9 0 +0,据此来确定总反力的方向。4.4 何谓摩擦圆？如何确定转动副中总反力的作用线？答：（1）以转轴的轴心为圆心，以P（尸=儿）为半径所作的圆称为摩擦圆。（2）总反力与摩擦圆相切，其位置取决于两构件的相对转动方向，总反力产生的摩擦力矩与相对转动的转向相反。4.5 从机械效率的观点看，机械自锁的条件是什么？答：机械自锁的条件为0。4.6 连杆机构中的急回特性是什么含义？什么条件卜机构才具有急回特性？答：（1）当曲柄等速转动时，摇杆来回摇动的速度不同

13、，返回时速度较大。机构的这种性质，称为机构的急回特性。通常用行程速度变化系数K来表示这种特性。（2）当。工0时，则K 1,机构具有急回特性。4.7 饺链四杆机构中曲柄存在的条件是什么？曲柄是否一定是最短杆？答：（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；最短杆或相邻杆应为机架。（2）曲柄不一定为最短杆，如双曲柄机构中，机架为最短杆。4.8何谓连杆机构的死点？举出避免死点和利用死点的例子。答：（1）主动件通过连杆作用于从动件上的力恰好通过其回转中心时的位置，称为连杆机构的死点位置。（2）机车车轮在工作中应设法避免死点位置。如采用机车车轮联动机构，当一个机构处于死点位置时，可借助另一

14、个机构来越过死点；K机起落架是利用死点工作的，当起落架放下时，机构处于死点位置，使降落可靠。4.9在题4.9图示中，已知机构的尺寸和相对位置，构 件1以等角速度用逆时针转动,求图示位置C点和D点的速度及加速度，构件2的角速度和角加速度。题4.9图解：取长度比例尺，绘制简图如题4.9答案图a所示。题4.9答案图解：（1）速度分析。求VR.山图可知，vB=c o-A B ,方 向 垂 直 于 指 向 与 s 的转向一致。求V。.因6点与C点同为构件2上的点，故有：c =L +vc 大小？LB?方向 水平 A B 1B C取速度比例尺、,(m%1m)，作速度矢量图如题4.9答案图b所示，则 江 代

15、表 七；b e代 表 其 大 小 为 匕=，VC B=H v,b c。求 t i)2。因“C B =0,/B C，则方向为顺时针转。求力。因为8、C、。为同一构件上的三点，所以可利用速度影像原理求得d点，连接p d代表匕)，如题4.9答案图b所示，其大小为%=、,/?，方向同0 4。(2)加速度分析。求。8。由已知条件可知：a B=4；4=0。求外。根据相对运动原理，可选立下列方程式a c =a B+a c B+a c B大小？;IA B ；I A B?方向 水平 B T ACrB1 B C，作加速度矢量如题4.9答案图c,则 由 代 表为，而代表a(CB o山图可知，/=4方向同p c（水平

16、向左）；方向同c c。求a1 o因Q)=%，1CB，则%=乎=唔（方向为逆时针）lCB求aD。大 小？=a B+D B+a 口 B华 IAB 0 2 IDB?方 向？B t A D t B IB CPcDTC IB CDd c (O；D B作矢量图，如题4.9答案图c所示，可 见 西 代 表a。由图可见，ao =/V pW,方 向 同 两。4.10如题4.10图所示的钱链四杆机构中，已 知/心ID 二30m m ,/O“L =7 5m m ,lLcZn-/=32m m ,。=8 0?加，构 件1以等角速度=10r ad/s顺时针转动。现已作出该瞬时的速度多边形（题4.10图b）和加速度多边形（

17、题4.10图c）。试用图解法求：（1）构件2上速度为零的点E的位置，并求出该点的加速度4；（2）为加速度多边形中各矢量标注相应符号：（3）求构件2的角加速度4。题4.10图解：取H=0.0 1%m，作结构简图，如题4.10答案图a所示。(1)求构件2上速度为零的点E及E点的加速度aE o题4.10答案图求以。%=助/=10 x 0.03=0.3%,方向如题4.10答案图a所示，且求 oV C =V B +V c B大小？0.3%?方 向 水 平 A.AB 1 BC取4 =0.01，%“，作速度矢量图如题4.10答案图b所示。因 心=0,故在速度图中，e与极点p相重合，即三角符号为A B C E

18、的影像，其作图过程为：过2点作BE,万，过C点作五，其交点即为E点，如题4.10答案图a所示。求g、3、及ac o由图可知，vCB=氏-be=0.01x 33=0.33%,%=4 pc=0.01x 38 =0.38%。又因 =刃2 心，yg%贝|J 21CT=_2_=4.4 ra(y ,方向为逆时针。lBC 0.07 5/soCK _ =_ 2 1=1 1 88r a y ,方向为逆时针。3 lCD 0.032 人u Q a Q+a b=a B+a B+c B大小 g I C D?助“AB g，CB?方向 C T D LCD A C T B BC取“=0.1%,作加速度矢量图，如题4.10答案

19、图c所示，则 谡 代 表/da-pc =0.1 x 45=4.5m，方向 p c。求。o利 用 加 速 度 影 像 原 理，即A b c d s A B C E O作 图 过 程 为：作A c b e=/B C E,Zc b e=Z CBE,其交点即为 e ,则 港 代 表 aE。（2）各矢量标准符号如题4.10答案图c所示。（3）求构件2的角加速度a2。由图可知，4%=0.1x 6 8.5=6.8 5%,又因则drn 6.8 5%=-2 lC R 0.032C o2 4.11如题4.11图所示为一四杆机构，设已知26 A =400m m,lB C6 50m m ,=3 5 0 mm,=120

20、r ad/m i n ,求当O.A平行于O2B且垂直于AB时的vc和ac。梃题4.11图解：取=0.0 1%，画出机构的位置图，如题4.11答案图a所示。题 4.11答案图（1）速度分析。120求匕。匕=助乙4=一相x 0.2=0.4m/s ,方向垂直于O/。求为。因 B点与A点同为构件2 上的点，故有：v B=u“+v 人大小？0.4?方向 1（725 A.OtA L AB取速度比例尺v=0.0 im%m，作速度矢量如题4/1 答案图b 所示，由图司.知:vB=vA=Pa=Pb求。因 为 乙=以，所以构件2 在此瞬时作平动，即 忆=叱=以=?。，(y,=0_ vB _pb 人4一丁工740

21、x 0.010.4方向为顺时针转。(2)加速度分析。求 心。由已知条件可知：=-iOiA=()2X 0.2=0.8 /,方向Zf q,6 0/s4=0。求 勺。根据相对运动原理，可建立下列方程式大小？a -lnR?0.8 0?方向？BT(V O2B BfO I BA取“=0.0 2 5%，作加速度矢量图如题4.11答案图c所示，则 而 代 表/o求外。根据影像原理可得出：B A-.A C =b a:a c,作图如题4.11答案图c所示,可 得 出 两 代 表%。=“7 2 =0.025x 47 =1.1 8%,方向垂直向下。4.12如题4.12图所示为摆动导杆机构，设 已 知=6 0m m,c

22、=120m m，曲柄AB以等角速度用=30r ad/s顺时针转动。求：(1)当/8 4 C =9 0时，构件3的角速度?和角加速度%；(2)当4 80 =9 0时，构件3的角速度g 和角加速度；(3)当4 8C=18 0(B点转于A C之间)时，构件3的角速度处 和角加速度四。题4.12图解：(1)当N B 4 C =9 0时，取4=0-0 0 3%m，画出机构的位置图，如题42答案图(-)a所示。题4.12答 案 图(一)求 处。3 =L 2 +V 2(1)大小？方向V BC A B B C取M.=0.0 6%m，作速度矢量图如题412答 案 图(一)b所示，由图可知：鬲 代表vB 3,则口

23、=%3=P 4=12x 0.06 =5 33r ad/BC BC-内 45x 0.003 s方向为顺时针，且2=。求巴。a By=a By+a B 3 =a B ,+a B yB 2 S 3 B 2.（2）大小 再,IB C 叼一2。2 n8祖？方向 BTC L B C L B C BC式 中 砧=；（c=5.3 3 x4 5 x0.0 3 =7.2 0%aB2=co；.Im=3（）2 x 0.0 6 =5 42若避，=2。2，%遇=2。3也4，、,=2 x5.3 3 x2 7 x0.0 6 =1 7.3 1 2取“=l%m，作加速度矢量图如题4.1 2答 案 图（一）c所示，由图可知：代表心

24、j将/移 至B点，得：一 力、_ b匹儿，BC BC,L3 0.0 5 x14 5 x0.0 0 3=2 2 2.6 出 方向为逆时针转。（2）当乙4 8 c=9 0 时，取L n O-O O S m，画出机构的位置图，如题4.1 2答案图（二）。所示。求 口3。依据矢量 方 程（1），作 速 度 矢 量 图 如 题4.1 2答 案 图（二）b所 示，取、,=0.0 6%加由图可知：瓯 代 表 蚱 后，鬲=0，则 电=0。求a?。依 据 矢 量 方 程（2）,作加速度矢量图 如 题4.1 2答 案 图（二）c所示，取=由图可知：而 代 表4 3,则%3 7 x13 5 x0.0 0 3=3 5

25、 2.4 r%BC-NL方向为逆时针转。（3）当44 8 c=1 8 0 7寸，取 1=0.0 0 3%。，画出机构的位置图，如 题4.1 2答案图（三）。所示。题 4.1 2 答案 求。3。依 据 矢 量 方 程（1）4 =S 06%m。由图可知:则 _%3 一选从3 k BC”方向为逆时针转。求仁3。依 据 矢 量 方 程 C=由图可知：因&4.1 3 如题4.1 3 图所示，设已知。，作速度矢量图 如 题 4.1 2 答 案 图（三）b所 示，取瓯代表也生，又4、&重合，则 以 必=0,，瓦代 表 也，30 x0.06 _ ,“-二-二30吆20 x0.0031）,作加速度矢量如题4.1

26、 2 答 案 图（三）c 所示，取、b；重合，%=0，则 aj=0。1 4-200mm，构件逆时针转动，例=30啖 抽，求 以 及 火。才芥 IZZZJ4 _fZZTI B题 4.1 3 图解：取M=0.005味”，画出机构的位置图，如题4.13答案图a 所示。题 4.13答案图(1)速度分析(求为)。30%=乙 2,即匕I=匕4 2 =例=&x 0.2 =0.1%,方向垂直于O/。U B=V J 2+V B大小?0.1?方向水平LOtA铅垂取 4=0.005 31 m，作速度矢量图如题4.13答案图b所示，由图可知：9代表以；不代 表 ，则vB=pb-/Jv=14.5 x 0.005=0.0

27、73%方向为水平。(2)加速度分析(求/)。a B =a A 2 +a B A 2 +a B A 22。2 水平水平向右垂宜式中为2=&1 /取r30k60 x 0.2=0.054 r o i。源=2例 VBA2=2C O2-VBAZ=2X X8X0.005=0.04%?取“=0.00125次 血，作加速度矢量图如题4.13答案图c所示，山图可知：河 代表/，则.浑=0.00125x5=0.00625%方向为水平向右。4.14如题4.14图所示为一机床的矩形-V形导轨，已知拖板1的运动方向垂直于纸面，重心在S处，儿何尺寸如图所示，各接触面间的滑动摩擦系数/=0 1。求V形导轨处的当量摩擦系数人

28、。题4.14图解：作用于导轨上压力为幽、%。W=W,+W2根据力矩平衡条件可知:wi=w2作用在左右导轨上的摩擦力为耳、F24F Tsin4512sin450/W所以F=-fv sin4504.15如题4.15图所示，已知x=250mm,y=200mm,4,为驱动力，耳 为工作阻力，转动副4、8 的轴颈半径为r,当量摩擦系数为力，滑动摩擦系数为了，忽略各构件的重力和惯性力。试作出各运动副中总反力的作用线。题 4.15图答：（1）求 质、吊；。忽略各构件的重量和惯性力，杆 2 为二力杆，作用在杆2 上的两个力用工和“应等值、共线、反向。当考虑摩擦后，该二力不通过较链中心，而与摩擦圆相切。滑 块

29、3 向下移动，连 杆 2 与垂直导路的夹角&增大，连 杆 2 相对于滑块3 的转速例3为顺时针方向。所以，用工对轴心产生的摩擦力矩为逆时针方向。因而纭32应切于摩擦圆上方。同时，滑 块 1左移，/角 减小，为顺时针方向，所以心32对轴心产生的摩擦力为逆时针方向。因而心1 2应切于摩擦圆下方。山 于 质 与 品 应 共 线，因此，它们的作用线应是A、B两点摩擦圆的内公切线，如题4.1 5答案图所示。题4.1 5答案图(2)求 皈。取滑块3为单元体，其上作用力为用、皈、%，且三力汇交于一点。皈 与 滑 块3的速度正的夹角大于9 0,如题4.1 5答案所示。(3)求 战。取滑块1为单元体，其上作用力

30、为耳、不、耳二，且三力汇交于一点，战 与 彳 的 夹 角 大 于9 0,如题4.1 5答案图所示。4.1 6 一钱链四杆机构中，已知%c =5 0 0 m m,/=35 0 m m ,&,=3 00mm,为机架。试问：(1)若此机构为双曲柄机构，且A B为曲柄，求 的 最 大 值。(2)若此机构为双曲柄机构，求/相的最小值。(3)若此机构为双摇杆机构，求/相的取值范围。解：结构简图如题4.1 6答案图所示。(1)若为曲柄拴杆机构，则A B为最短，且1AB+仁 川+%代入已知量求解得/“B 1A D+1C D 可 得 出 配 1 5 0 m m ；当 心 为 最 长 时，由 于L+/BC，可得出

31、乙81 5 0 m m,又由于/A“Dn C/+A U，可得A D出1 1 5 0 m m 0当，A D I A B A B +，C D ,可得出/4 8 4 5 0 m m要 满 足 上 述 三 种 情 况，心 的 取 值 范 围 为1 5 0 m m 的,4 5 0 m m或5 5 0 m m /=2 5 m m。杆B C、C D的长度/叱、1CD为 c =AG L=7 0 x 1 0=7 00m mlCD=CXD.L=2 5X10 =2 5 0m m4.2 0如题4.2 0图示所示为一双联齿轮变速装置，用拔叉D E操纵双联齿轮移动。现拟设计一四杆机构A B C D操纵拔叉的摆动。已知条件

32、是：机架。=1 00m m,较链A、D的位置如题4.2 0图所示，拔叉滑块行程为3 0m m,拔叉尺寸/0=*=4 0m m ,固定轴心D在拔叉滑块行程的垂直等分线上。又在此四杆机构A B C D中构件A B为手柄，当手柄垂直向 上 位 于 位 置 时，拔叉处于g位置，当手柄/与 逆时针转过6 =9 0”处于水平位置A B?时，拔叉处于当位置。试设计此四杆机构。题4.20图解：如题4.20答案图所示，取4=0 0 0 2%1m，利用刚化反转法，连接,令4 G绕A点反转。角得。2点，作 弓。2的垂直平分线，交位置1于4点，连接即为该四杆机构。由题4.20答案图测得AB】=11mm,B =52mm

33、I心=u.-AB,=2x11=22mmlBC=BC=2x52=104mm题4.20答案图第5章凸轮机构5.1 滚子从动件盘形凸轮的基圆半径如何度量？答：是在理论轮廓上度量的。5.2 平底垂直于导路的直动从动件盘形凸轮机构的压力角等于多大？设计凸轮机构时，对压力角有什么要求？答：（1）等于零。（2）从传力合理，提高传动效率来看，压力角越小越好。设计时规定：m a x -5.3 凸轮机构常用的四种从动件运动规律中，哪种运动规律有刚性冲击？哪些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：匀速运动规律有刚性冲击；等加速-等减速和余弦加速度运动规律有柔性冲击；正弦加速度运动

34、规律没有冲击。在选择从动件的运动规律时，应根据机器工作时的运动要求来确定。5.4 工程上设计凸轮机构时，其基圆半径一般如何选取？答：先根据结构条件初定基圆半径心。若出现aa,则需增大基圆半径大 再重新进行设计。5.5 如 题 5.5 图所示为尖顶直动从动件盘形凸轮机构的运动图线，但图题5.5 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，哪些位置有柔性冲击。题5.5图答：(1)补全各段的曲线，如题5.5答案图所示。(2)在0、b、c、e、处有刚性冲击；在a、d处有柔性冲击。题5.5答案图5.6试 作 图 法 法 设 计 一 个 对 心 直 动 从 动 件 盘 形 凸

35、 轮。已知理论轮廓基圆半径r =5 0m m ,滚子半径斤=1 5 m m,凸轮顺时针匀速转动。当凸轮转过12 0时，从动件以等速运动规律上升3 0m m；再转过15 0时，从动件以余弦加速度运动规律回到原位；凸轮转过其余9 0时，从动件静止不动。解：=0.002 m/mo(1)绘制s-(/)曲线，如题5.6答案图a所示，并将推程、回程各分为6等份。（2）以相同的比例绘制凸轮基圆及从动件的初始位置，如题5.6 答案图b所示。（3）在题5.6答案图b上，按逆时针方向（一 刃）画出推程角12 0,回程角15 0,近休止角9 0,并在相应段与位移线图对应划分为6等份，得分点G、G、Q。（4）过各分点

36、作径向线，并从基圆上的点G、G、G。开始向外量取相应的位移量得用、鸟、B），即片。1=1?,层 层=君,层 8 3=彳 得到反转后滚子中心的位置。（5）将 与、B?、B,连成光滑曲线，得凸轮理论轮廊。（6）以上各点为圆心，灯为半径作一系列圆，此圆的包络线为凸轮的实际轮廊，如题5.6 答案图b所示。5.7 用作图法求出下列各凸轮从如题5.7 所示位置转到B点而与从动件接触时凸轮的转角。（可在题5.7 图上标H 1来）。如题5.7答案图5.8用作图法求出下列各凸轮从如题5.8图所示位置转过45后 机 构 的 压 力 角（可在题5.8图上标出来）题5.8图n如题5.8答案图5.9在如题5.9图所示偏

37、置直动滚子从动件盘形凸轮机构中，已知圆盘半径R,圆心与转轴中心间的距离0/=R/2,偏距e =0 4/J L 滚子半径为斤。（1）求在如题5.9图所示位置（=4 5。）时机构的压力角。（2）如分别增大半径斤、偏距e、圆心与转轴中心间的距离0A （三个数值每次只改变一个），试问从动件的上升距离和压力角有无变化？为什么？题5.9图解：（1）因二者接触点的法线0 B与京方向一致，故。=0。（2）如题5.9答案图所示，设在某瞬时，从动件占据位置H。由图可知。a =A O O P o当叫增大时，。点 上 移 至 使 得a角减小；当e增大时，NO O 尸增大，a增大；当OA增大时，a不变。从动件的上升距离

38、是不变化的。题5.9答案图5.10 一对心直动滚 子 从 动 件 盘 形 凸 轮 机 构，凸 轮 顺 时 针匀速转动，基圆半径5=4 0 m m,行程=2 0 mm,滚子半径斤=1 0 m m,推程运动角。=12 0,从动件按正弦加速度规律运动，试用极坐标法求出凸轮转角夕=3 0、6 0、9 0时凸轮理论轮廊与实际轮廓匕对应点的坐标。解：当从动件按正弦加速度规律运动时，它的位移方程为s=h 一；s i n()(p L71(p当夕=3 0、6 0 9 0 时的位移R、S 2、S 3分别为“3 0。1 .,2%,3 0、。5=20-sm(-)=1.8 2 m m1 1 2 0 0 2 乃 1 2

39、0$2=2 0竺 .（生 吗1 2 0。2 万 1 2 0=1 0.0 0 m m=2 09 0 1 ,z2 -9 0-sin(-)1 2 0 2 兀 1 2 0=1 8.1 8 m m(1)用极标法求理论轮廊上对应点的坐标值。选取凸轮转轴中心为坐标原点，o x通过从动件的运动起始点，则理论轮廊上某点的极坐标方程为p =7 U+5)2+e2因该凸轮机构为对心直动从动件，故=、e =0、/3=0、A=0可求得p=rQ+s0=(p当0 =3 0 时：p 丫=4 0 +1.8 2 =4 1.8 2 m m。=6 =3 当(p=6 0 时：=三 +%=4 0 +1 0.0 0 =5 0.0 0 m m

40、*=6=6 0。当 9 =9 0,时：p、-r+s3=4 0+1 8.1 8 =5 8.1 8 m m4=9 3=9 0(2)用极坐标方法出实际轮廓上对应点的坐标值。极坐标方程为PT=yjp2 十斤2 2夕 斤 C O S 20T=e+A。式中:i dp/d(pZ=arct an -pd3/d(p根据题意可得H；2 -arct an 里位二 a r c t an 2dpP当*=3 0 时.：4 =arct an20八 2 万 1、互（1 C O S 互 元）4 1.8 2 =12-87,T y.当夕=6 0 时：=arct an20八 2 乃 1、7 Z-(1-C O S-)2 1 2 万 3

41、,Xo.oo=2092,T T-当夕=9 0 时：4=arct an20八 2 万 1、-T-(1-co s-)2 1 212 8,1 8 =9-330.T T式中：K C,k sS in/lA d =arct an -p -co s A因此可得出当 =3 0 时：,1 0 sin l 2.8 T _ Q_o，=arct an-=3.9 71 4 1.8 2-1 0 co sl 2.8 7 当 =6 0 时：A.1 0 sin 2 0.9 2 0 .A a =arct an-=5.2 02 5 0-1 0 co s2 0.9 2 当 =9 0 时：Ac,1 0 sin 9.3 3 .门A f

42、t =arct an-=1.9 23 5 8.1 8-1 0 co s9.3 3 当夕=3 0 时:/7T1=p；+rr2-2夕1斤 cos 4=V41.822+102-2X41.82X10XCOS12.87=32.15mm盘=4+8=30+3.97=33.97当e=60时:PT?-40.82mm%=65.20当夕=90。时：PT3-48.34mm%3=91.92第6章间歇运动机构6.1 某牛头刨床工作台横向进给丝杆的导程为5 mm,与丝杆联动的棘轮齿数为4 0,求此牛头刨床的最小横向进给量是多少？若要求此牛头刨床工作台的横向进给量为0.5 m m,则棘轮每次能转过的角设应为多少？答：牛头刨床

43、的横向进给量最小为A in =-=0.1 2 5 m m若要求其横向进给量为0.5 m m,则棘轮每次转过的角度应为屈一x出-=3 6 0.1 2 5 4 06.2 某 外 啮 合 槽 轮 机 构 中 槽 轮 的 槽 数z=6,圆 销 的 数 目k=l,若槽轮的静止时间4=2%,试求主动拨盘的转速。答：主动拨盘的转速为：36 0,+3 6 0-1 8 0：n-6 一 12 x3 6 0 0 36.3 在六角车床上六角刀架转位用的外啮合槽轮机构中，已知槽轮槽数z=6,槽轮停歇时间运动时间&=(%，求槽轮机构的运动系数r及所需的圆柱销数目。答：运动系数7=%=A +乙”230 7 7 ，X 6 X

44、 2所 需 圆 柱 销 数 目 左=*=早。=2(z-2)(6-2)6.4 内啮合槽轮机构能不能采用多圆柱销拨盘?答：不能。第七章 螺纹连接与螺旋传动7.1 常用螺纹的种类有哪些？各用于什么场合？答：常用螺纹的种类有普通螺纹、管螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹，前两种主要用于联接，后三种主要用于传动。7.2 螺纹的主要参数有哪些？怎样计算？答：螺纹的主要参数有：(1)大径&(2)小径4；(3)中径刈；(4)螺距P；(5)导q np程 S；(6)升 角 左 t a n/l =；(7)牙型角a、牙型斜角夕。7id1 兀力7.3 螺纹的导程和螺距有何区别？螺纹的导程S利螺距尸与螺纹线数”有何关系

45、？答：螺距是螺纹相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离，导程则是同一螺旋线上相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。导程S、螺距P、螺纹线数之间的关系：S =nP。7.4 根据牙型的不同，螺纹可分为哪儿种？各有哪些特点？常用的连接和传动螺纹都有哪些牙型？答：根据牙型的不同，螺纹可分为普通螺纹、管螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹。各种螺纹特点：普通螺纹的当量摩擦系数较大，自锁性能好，强度高，广泛应用于各种紧固连接；管螺纹分圆柱管螺纹和圆锥管螺纹。圆柱管螺纹用于水、煤气、润滑管路系统等低压场合。圆锥管螺纹适用于高温、高压及密封要求较高的管路连接中。常用的连接螺纹的牙型是三角形牙型。常用的传动螺

46、纹的牙型是矩形、梯形和锯齿形牙型。7.5 螺柱连接的基本形式有哪几种？各适用于何种场合？有何特点？答：螺纹连接有四种基本类型。(1)螺柱连接。其结构特点是被连接件的孔中不切制螺纹，装拆方便，结构简单，适用于经常拆卸、受力较大的场合。(2)双头螺栓连接。其结构特点是被连接件中薄件制光孔，厚件制螺纹孔，结构紧凑。适用于连接一厚一薄零件，受力较大、经常拆卸的场合。(3)螺钉连接。其结构特点是螺钉直接旋入被连接件的螺纹孔中，结构简单。适用于连接一厚一薄件，受力较少、不经常拆卸的场合。(4)紧定螺钉连接。其结构特点是紧定螺钉旋入一零件的螺纹孔中，螺钉端部顶住另一零件，以固定两零件的相对位置。适用于传递不

47、大的力或转矩的场合。7.6 为什么螺纹连接通常要采用防松措施？常用的防松方法和装置有哪些？答：连接用的三角形螺纹都具有自锁性，在静载荷或温度变化不大、冲击振动不大时不会自行脱落。但在冲击、振动或变载的作用下，螺纹连接会产生自动松脱现象。因此，设计螺纹连接，必须考虑防松问题。常用的防柱方法有摩擦防松、机械防松、永入防松和化学防松四大类。7.7 常见的螺栓失效形式有哪儿种？失效发生的部位通常在何处？答：常见的螺栓失效形式有：(1)螺栓杆拉断；(2)螺纹的压溃和剪断；(3)经常装拆时会因磨损而发生滑扣现象。失效发生的部位通常在螺纹处。7.8 被连接件受横向载荷时，螺栓是否一定受到剪切力？答：被连接件

48、受横向载荷时，螺栓不一定全受到剪切力。只有受横向外载荷的校制孔螺栓连接，螺栓才受剪切力。7.9 松螺栓连接与紧螺栓连接的区别何在？它们的强度计算有何区别？答：松螺栓连接在承受工作载荷前，不需把螺母拧紧，即不受预紧力。而紧螺栓连接在承受工作载荷前，必须把螺母拧紧，螺栓承受预紧力。松螺栓连接的强度按拉伸强度条件进行强度计算。紧螺栓连接中，螺纹部分受轴向力作用产生拉伸正应力。，因螺纹摩擦力矩的作用产生扭转剪应力T,螺栓螺纹部分产生拉伸与扭转的组合变形，根据强度理论建立强度条件进行强度计算。7.1 0 较制孔用螺栓连接有何特点？用于承受何种载荷？答：钱制孔用螺栓连接在装配时螺栓杆与孔壁间采用过渡配合，

49、没有间隙，螺母不必拧得很紧。工作时螺栓连接承受横向载荷，螺栓在连接结合面处受剪切作用，螺栓杆与被连接件孔壁相互挤压。7.1 1 在进行紧螺栓连接的强度计算时，为什么要将螺栓拉力增加3 0%?答：当螺栓拧紧后，其螺纹部分不仅受因预紧力&的作用而产生的拉伸正应力。，还受因螺纹摩擦力矩下外 的作用而产生的扭转剪应力，使螺栓螺纹部分处于拉伸与扭转的复合应力状态。根据第四强度理论，可求出螺栓螺纹部分危险截面的当量应力4 a 1.3 b,则强度条件为q=1.3 cr _ _ /+&+,+（）较制孔螺栓连接。距离被连接件旋转中心最远处的螺栓所受的最大工作剪力为FR max 2.2 2八 +G+/（3）受轴向

50、载荷的螺栓组连接。每个螺检所受的轴向工作载荷为z（4）受翻转力矩的螺栓组连接。距翻转轴线最远的螺栓所受的最大工作拉力为7.1 6 起重滑轮松螺栓连接如题7.1 6 图所示。已知作用在螺栓上的工作载荷后=5 0 k N,螺栓材料为Q 2 3 5,试确定螺栓的直径。题 7.1 6 图解：（I）确定螺栓的许用应力。根据螺栓材料Q 2 3 5,查表7.1 得。s=2 1 5 M P a;查教材表7.8,取 S=1.4,则同=匕=1 5 3.5 7 M P aL S 1.4（2）确 定 螺 栓 直 径 乩 由 式（7.4）得dR4 2 0 x 1 0 3 =2 0 3 6mm乃乂1 5 3.5 74F玉