機械設計基礎第二版部分習題參考答案

平面機構的組成及分析2-1(a)F=3n-2PL-PH=(b)F=3n-2PL-PH=(c)F=3n-2PL-PH=(d)F=3n-2PL-PH=2-2(a)F=3n-2PL-PH=(b)F=3n-2PL-PH=(c)F=3n-2PL-PH=(d)F=3n-2PL-PH=第3章平面連桿機構3-1.（1）各構件之間均以轉動副相連的平面四桿機構稱為鉸鏈四桿機構（2）1、曲柄搖桿機構

應用：在曲柄搖桿機構中，當曲柄為主動件時，可將曲柄的連續(xù)回轉運動轉換成搖桿的往復擺動。如雷達天線俯仰角調整機構。當搖桿為主動件時，可將搖桿的往復擺動轉換成曲柄的連續(xù)回轉運動，如縫紉機踏板機構。2、雙曲柄機構在雙曲機構中，如果兩曲柄的長度不相等，主動曲柄等速回轉一周，從動曲柄變速回轉一周，如慣性篩。如果兩曲柄的長度相等，且連桿與機架的長度也相等，稱為平行雙曲柄機構。這種機構運動的特點是兩曲柄的角速度始終保持相等，在機器中應用也很廣泛，如機車車輪聯(lián)動機構。3、雙搖桿機構在雙搖桿機構中，兩搖桿可分別為主動件，當主動搖桿擺動時，通過連桿帶動從動搖桿作擺動運動。如碼頭起重機中的雙搖桿機構3-2（1）定義：在急回運動機構中，輸出構件處于兩極限位置時，對應的輸入曲柄兩位置之間的夾角（2）為了衡量機構的急回運動的相對程度，通常把從動件往復擺動時快速行程（回程）與慢速行程（推程）平均角速度的比值稱為行程速比系數(shù)，用K表示。3-3（1）曲柄搖桿機構中，曲柄雖作等速轉動，而搖桿擺動時空回行程的平均速度卻大于工作行程的平均速度，這種性質稱為機構的急回特性機構的急回程度取決于極位夾角的大小，=0時=1，說明機構無急回特性；>0時>1,說明機構有急回特性;越大越大,說明機構急回程度越大.意義:在曲柄搖桿機構中，當主動件曲柄沿圓周方向等角速度連續(xù)轉動，空回行程時的平均速度大于工作行程的平均速度，機構的這種性質稱為急回特性。在機械中利用這個特性可以大幅縮短構件的空行程，縮短機器的無效工作時間，提高工作效率。如牛頭刨床的退刀速度明顯高于工作速度，就是利用這一特性。3-4作用在機構上的力的方向與力作用點速度的方向所夾的銳角稱為壓力角.壓力角的余角稱為傳動角壓力角越小,傳動角越大,機構傳動性能越好;反之,壓力角越大,傳動角越小,機構傳力越費勁,傳動效率越低.機構運動時,壓力角與傳動角的大小隨機構的不同位置發(fā)生變化,在機架與曲柄共線的兩個位置之一存在最小傳動角.3-5機構中從動件與連桿共線的位置稱為機構的死點位置。方法:采取機構錯位排列的方法,如蒸汽機車輪聯(lián)動機構;安裝飛輪,利用飛輪的慣性闖過死點,如縫紉機曲軸上的大皮帶輪就兼有飛輪的作用;給從動件施加一個不通過其轉動中心的外力,例如當縫紉機停在死點位置后需重新啟動時,給手輪(小皮帶輪)一個外力便可通過死點利用:用于工件的夾緊機構當夾緊機構在死點位置對工件實施夾緊時,可保持較大的鎖緊力,無論反彈力多大也不能使機構運動,以保證工件在加工受力時不松脫實現(xiàn)可靠的夾緊.例如鉆床的加緊裝置,飛機的起落架機構.3-7條件（1）最長桿與最短桿的長度之和小于或等于其余兩桿長度之和。（2最短桿或其相鄰桿為機架。曲柄不一定是最短桿。3-8（a）雙曲柄機構（b）曲柄搖桿機構（c）雙搖桿機構（d）雙搖桿機構3-9AB與CD固定可以獲得曲柄搖桿機構。AD固定可以獲得雙曲柄機構。BC固定可以獲得雙搖桿機構。3-10（1）只有當AB為最短桿時，此機構才為曲柄搖桿機構：L+50<30+35所以L得最大值為15.當L為最長桿時：30+X<50+35L的最大值55.當AD為最短桿AB最長桿時L的長度大于55;當AB為最短桿BC為最長桿時15<L<30第4章凸輪機構4-1尖端從動件這種從動件的構造簡單，能實現(xiàn)從動件的任意運動規(guī)律，但尖頂與凸輪是點接觸，磨損快，只適用于作用力不大和速度較低的場合。滾子從動件從動件的尖頂處安裝一個滾子，所以磨損較小，可以承受較大的動力，因而廣泛適用。平頂從動件從動件與凸輪輪廓表面接觸的端面為一平面，凸輪對從動件的作用力始終垂直于從動件的底面，故受力比較平穩(wěn)，傳動效率最高，且接觸面易于形成油膜，潤滑較好，適用于高速傳動。其缺點是不能用于有凹曲線凸輪輪廓的凸輪機構。4-2由從動件在推程或回程中速度的規(guī)律決定的。4-3（1）等速運動規(guī)律在推程開始或終止會產(chǎn)生剛性沖擊，因此，等速運動規(guī)律只適用于低速、輕載的場合。等加速等減速運動規(guī)律加速度存在有限的突變，因而會在機構中產(chǎn)生柔性沖擊。因此，這種運動規(guī)律適用于中、低速和輕載的場合。簡諧運動規(guī)律在行程的始末兩點加速度存在有限突變，故也存在柔性沖擊，只適用于中速中載場合。4-4在運動的起點和終點處，速度發(fā)生突變。此時加速度理論上為無窮大，產(chǎn)生無窮大的慣性力，機構將產(chǎn)生極大的沖擊，稱為剛性沖擊。從動件在某瞬時加速度發(fā)生有限大值的突變時所引起的沖擊稱為柔性沖擊。剛性沖擊致使凸輪機構產(chǎn)生強烈的噪聲和磨損。柔性沖擊造成機構輕微磨損，是機構的安全隱患。4-5實際廓線是尖頂從動件按對心測出的凸輪極坐標；理論廓線是用平底或滾子從動件與相配凸輪產(chǎn)生的廓線。實際輪廓線上的最小半徑。4-6對于滾子或平頂從動件凸輪機構，如果滾子或平底尺寸選擇不當，將使凸輪的實際輪廓不能準確的實現(xiàn)或不能實現(xiàn)預期的運動規(guī)律，這就是運動失真現(xiàn)象。原因：機構的元件現(xiàn)則的不當。選擇滾子半徑時，應該使?jié)L子半徑小于理論輪廓曲線上最小曲率半徑，便能保證不會造成凸輪機構的運動失真。第5章間歇運動機構5-1棘輪機構的特點：機構簡單，改變轉角大小較方便，還可實現(xiàn)超越運動；但它傳遞動力不大，且傳動平穩(wěn)性差，有噪聲、沖擊，因此常用于轉速不高轉角不大且需要經(jīng)常改變轉角的場合。槽輪機構的特點：機構簡單，轉位方便，工作可靠，傳動平穩(wěn)性較好，能準確控制槽輪轉動的角度。但槽輪轉角的大小受槽數(shù)的限制，不能調整，且在槽輪轉動的始末位置存在沖擊，因此槽輪機構一般應用于轉速較低、要求間歇轉動一定角度的自動機轉位或分度裝置中。第6章帶傳動和鏈傳動6-1包角、初拉力、摩擦系數(shù)等。6-2（1）由兩邊拉力產(chǎn)生的拉應力。（2）由離心力產(chǎn)生的離心應力。作用于全部帶長。（3）由彎曲產(chǎn)生的彎曲應力。主要分布在輪的周圍處。6-3由于皮帶的彈性引起的帶與帶輪之間的相對滑動,叫做彈性滑動.彈性滑動是皮帶的固有性質,不可避免.如果工作載荷繼續(xù)增大,則帶與帶輪間就將發(fā)生顯著的相對滑動,即產(chǎn)生打滑.可避免。影響：彈性滑動包括造成傳動比不準確、傳動效率較低、使帶溫升高、加速帶的磨損等。打滑導致皮帶加劇磨損、使從動輪轉速降低甚旦丹測柑爻紡詫尸超建至工作失效。6-4打滑和疲勞破壞。是根據(jù)：傳動比i≠1的單根V帶額定功率的增量、包角修正系數(shù)和帶長修正系數(shù)。6-5帶進入主動輪的那邊叫緊邊，出主動輪的那邊叫松邊。緊邊拉力F1>有效拉力F>松邊拉力F26-71,能保證準確的平均傳動比；2,傳遞的功率大,且張緊力小,傳動的效率高,一般達到0.95-0.98；3,能在低速重載和高溫條件及露天等不良環(huán)境中工作；4,鏈條的鉸鏈磨損后,使鏈條節(jié)距變大,鏈條易脫落.6-9答：小鏈輪齒數(shù)傳動的平穩(wěn)性和使用壽命有較大的影響。齒數(shù)少可減小外廓尺寸，但齒數(shù)過少，將會導致：1）傳動的不均勻性和動載荷增大；2）鏈條進入和退出嚙合時，鏈節(jié)間的相對轉角增大，使鉸鏈的磨損加??；3）鏈傳動的圓周力增大，從而加速了鏈條和鏈輪的損壞。大鏈輪齒數(shù)Z2過多，增大了傳動的尺寸和質量，易于因鏈條節(jié)距的伸長而發(fā)生跳齒和脫鏈現(xiàn)象，縮短鏈條的使用壽命。6-10(1)鏈板疲勞破壞(2)滾子、套筒的沖擊疲勞破壞(3）銷軸與套筒的膠合鏈條鉸鏈磨損過載拉斷第7章齒輪傳動7-1當一直線在圓周做純滾動時，此直線上任意一點的軌跡形成該圓的漸開線特性：（1）發(fā)生線沿基圓滾過的線段長度等于基圓上被滾過的相應弧長。（2）漸開線上任意一點法線必然與基圓相切。換言之，基圓的切線必為漸開線上某點的法線。（3）漸開線齒廓上某點的法線與該點的速度方向所夾的銳角稱為該點的壓力角。（4）漸開線的形狀只取決于基圓大小?；鶊A愈小，漸開線愈彎曲；基圓愈大，漸開線愈平直。當基圓半徑為無窮大，其漸開線將成為一條直線。（5）基圓內(nèi)無漸開線。7-2z2=iz=d1=mz1=d2=mz2=da1=d1+2ha1=(z1+2)m=da2=d2+2ha2=(z2+2)m=df1=m(z1-2-2)=82.5df2=m(z2-2-2)=272.5db1=mz1cos=89.3db2=mz2cos=267.8a=m(z1+z2)=P==15.7S==7.85E==7.857-3 輪直齒輪斜齒輪錐齒輪正確嚙合條件模數(shù)和壓力角相等兩輪的法向模數(shù)及壓力角相等兩輪螺旋角：對于外嚙合大小相等，方向相反。對于內(nèi)嚙合大小相等，方向相同兩輪大端模數(shù)和壓力角分別相等7-4(Z-2-0.5)m>mZcosZ-2.3>0.94Z0.06Z>2.5Z>427-5經(jīng)驗算可知z1和z2兩個齒可組成標準齒輪a=m(z1+z2)=7-6據(jù)題意可求：a=m(z1+z2)120=m=4于是可求得：d1=mz1=d2=mz2=7-7實際嚙合線長度比基圓齒距的比值為了保證能夠連續(xù)傳動所以必須使1.7-9依據(jù)中心距可求得：a=m(z1+z2)依據(jù)齒頂圓直徑可得：da1=d1+2ha1=(z1+2)m解得m=2.5Z2=527-11因為蝸輪蝸桿總是成對使用，必須要有一個標準值來規(guī)范它。7-12d1=mq代入可求得q=10P=代入可求得p=12.56r==0.197a=(q+z2)=第8章齒輪系8-1分為定軸輪系和行星輪系區(qū)別：齒輪軸線有無相對位移。8-2由中心輪、系桿和行星輪三個構件組成。既有自轉又有公轉的是行星輪，僅是支持行星輪的是系桿，僅做自傳且軸線固定的是中心輪。8-4據(jù)公式可列：代入可求得nH=150r/min8-5依題意解得n1=1268-6按軸輪系傳動比計算可得：代入可解的轉向與n1相同8-7據(jù)公式解得：順時針方向旋轉8-8第9章軸和軸轂連接9-1d==C=120=27.11mm第10章軸承10-1滾動軸承具有摩擦阻力小、啟動敏捷、使用維護方便、軸向尺寸小、互換性好等優(yōu)點。10-2軸瓦材料應具備摩擦、磨損小，有足夠強度和一定的塑性，耐蝕、抗膠合，導熱性好等性能；常用材料：軸承合金、銅合金、粉末合金、鑄鐵、非金屬材料等。10-3球軸承為點接觸，承載能力和剛度都較低，且不耐沖擊，但制造容易，極限轉速高，價廉，應用普遍。適用于承載較小，轉速較高的場合。滾子軸承為線接觸，有較高的承載能力、剛度和耐沖擊能力，但制造工藝復雜，價高。適用于較大載荷或有沖擊載荷，轉速較低的場合。10-4(1)疲勞點蝕（2）塑性變形（3）磨損等。設計準則：1.對于以疲勞點蝕為主要失效形式的軸承主要對其進行壽命計算；2.以塑性變形為主要失效形式的軸承主要進行靜強度計算；3.以磨損為主要失效形式的軸承需要進行壽命計算并校核其極限轉速。10-560210/P6為深溝球軸承，尺寸系列02（寬度系列0，直徑系列2），內(nèi)徑50mm，公差等級為6級；N2312為圓柱滾子軸承，外圈可分離，尺寸系列23（寬度系列2，直徑系列3），內(nèi)徑60mm，公差等級為0級；7216AC為角接觸軸承，尺寸系列02（寬度系列0，直徑系列2），內(nèi)徑80mm，公稱接觸角α=25°，公差等級為0級；33315B為圓錐滾子軸承，尺寸系列33（寬度系列3，直徑系列3），內(nèi)徑60mm，公稱接觸角α=40°，公差等級為0級。10-6（1）載荷和轉速；（2）調心和安裝要求；（3）經(jīng)濟性。10-7角接觸軸承必須使內(nèi)部軸向力得到平衡才能正常工作，因而這類軸承宜成對使用；一般有面對面（外圈窄邊相對）和背靠背（外圈寬邊相對）兩種安裝方式。10-810-910-1010-11第11章螺紋連接和螺旋傳動11-1標準螺紋連接件包括螺栓、螺柱、螺釘、緊定螺釘、螺母、墊圈以及放松零件等。螺紋連接的基本類型有普通螺栓連接：使用時不受被連接件材料的限制，應用廣泛；鉸制孔用螺栓連接：能精確固定被連接件的相對位置，并承受橫向載荷；螺柱連接：這種連接適用于結構上不能采用螺栓連接的場合，如被連接件之一太厚而不宜制成通孔，材料又較軟，且需經(jīng)常拆裝時；螺釘連接：用途與螺柱連接相似，用于受力不大或不經(jīng)常裝拆的場合；緊定螺釘連接：固定