機(jī)械設(shè)計(jì)課后習(xí)題答案

1、第一章 緒論1-2 現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)由哪些子系統(tǒng)組成，各子系統(tǒng)具有什么功能？答：組成子系統(tǒng)及其功能如下：（1） 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 其功能是向機(jī)械提供運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。（2） 傳動(dòng)系統(tǒng) 其功能是將驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力變換并傳遞給執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)。（3） 執(zhí)行系統(tǒng) 其功能是利用機(jī)械能來改變左右對(duì)象的性質(zhì)、狀態(tài)、形狀或位置，或?qū)ψ鳂I(yè)對(duì)象進(jìn)行檢測(cè)、度量等，按預(yù)定規(guī)律運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行生產(chǎn)或達(dá)到其他預(yù)定要求。（4） 控制和信息處理系統(tǒng) 其功能是控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)各部分協(xié)調(diào)有序地工作，并準(zhǔn)確可靠地完成整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)功能。第二章 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)2-2 什么是機(jī)械零件的失效？它主要表現(xiàn)在哪些方面？答：（1）斷裂失效 主要表現(xiàn)在零件

2、在受拉、壓、彎、剪、扭等外載荷作用時(shí)，由于某一危險(xiǎn)截面的應(yīng)力超過零件的強(qiáng)度極限發(fā)生的斷裂，如螺栓的斷裂、齒輪輪齒根部的折斷等。 （2）變形失效 主要表現(xiàn)在作用在零件上的應(yīng)力超過了材料的屈服極限，零件產(chǎn)生塑性變形。（3）表面損傷失效 主要表現(xiàn)在零件表面的腐蝕、磨損和接觸疲勞。2-4 解釋名詞：靜載荷、變載荷、名義載荷、計(jì)算載荷、靜應(yīng)力、變應(yīng)力、接觸應(yīng)力。答：靜載荷 大小、位置、方向都不變或變化緩慢的載荷。變載荷 大小、位置、方向隨時(shí)間變化的載荷。名義載荷 在理想的平穩(wěn)工作條件下作用在零件上的載荷。計(jì)算載荷 計(jì)算載荷就是載荷系數(shù)K和名義載荷的乘積。靜應(yīng)力 不隨時(shí)間變化或隨時(shí)間變化很小的應(yīng)力。變應(yīng)力

3、 隨時(shí)間變化的應(yīng)力，可以由變載荷產(chǎn)生，也可由靜載荷產(chǎn)生。2-6 機(jī)械設(shè)計(jì)中常用材料選擇的基本原則是什么？答：機(jī)械中材料的選擇是一個(gè)比較復(fù)雜的決策問題，其基本原則如下：（1） 材料的使用性能應(yīng)滿足工作要求。使用性能包含以下幾個(gè)方面： 力學(xué)性能 物理性能 化學(xué)性能（2） 材料的工藝性能應(yīng)滿足加工要求。具體考慮以下幾點(diǎn)： 鑄造性 可鍛性 焊接性 熱處理性 切削加工性（3） 力求零件生產(chǎn)的總成本最低。主要考慮以下因素： 材料的相對(duì)價(jià)格 國家的資源狀況 零件的總成本2-8 潤滑油和潤滑脂的主要質(zhì)量指標(biāo)有哪幾項(xiàng)？答：衡量潤滑油的主要指標(biāo)有：粘度（動(dòng)力粘度和運(yùn)動(dòng)粘度）、粘度指數(shù)、閃點(diǎn)和傾點(diǎn)等。衡量潤滑脂的指

4、標(biāo)是錐入度和滴度。2-9 機(jī)械零件的工藝性應(yīng)該從哪幾方面考慮？答：（1）毛坯選擇合理 獲取毛坯的方法不同，零件的結(jié)構(gòu)也有區(qū)別。 （2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理 零件的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，制造越困難。（3）制造精度及表面粗糙度規(guī)定適當(dāng) 第三章 平面機(jī)構(gòu)基本知識(shí)3-3 機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是什么？當(dāng)機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)少于或多余機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)將發(fā)生什么情況？答：為了使機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)條件，機(jī)構(gòu)自由度應(yīng)大于零，且機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)目應(yīng)等于機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)目，這就是機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件。 當(dāng)機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)小于機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)不能確定。 當(dāng)機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)大于機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，機(jī)構(gòu)不能產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，并將導(dǎo)致機(jī)構(gòu)中的最

5、薄弱環(huán)節(jié)的損壞。 3-7 指出下列機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖中的復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束，計(jì)算各機(jī)構(gòu)的自由度。題3-7圖（c）中B點(diǎn)為指教三角形ACD的中點(diǎn)。9 / 9（a） 推土機(jī)機(jī)構(gòu) （b）鋸木機(jī)機(jī)構(gòu) （c）橢圓規(guī)機(jī)構(gòu) （d）沖壓機(jī)構(gòu)解：（a）F=3n 2PL PH =3×5 2×7 0=1 （b）F=3n 2PL PH =3×8 2×11-1=1 A處有一局部自由度 （c）F=3n 2PL PH =3×3 2×4-0=1 AB為虛約束 （d）F=3n 2PL PH=3×9 2×12-2=1 A處有一局部自由度；B為復(fù)合

6、鉸鏈 C、D其一為虛約束3-8 求出圖示機(jī)構(gòu)的瞬心，以及構(gòu)件1和構(gòu)件3的角速度比1/3解：所以第三章 平面連桿機(jī)構(gòu)41 什么是連桿機(jī)構(gòu)的急回特性？它用什么表達(dá)？什么叫極位夾角？它與急回特性有什么關(guān)系？答：在曲柄搖桿結(jié)構(gòu)中，在原動(dòng)件曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過程中，曲柄與連桿共線，此時(shí)搖桿處于2個(gè)極限位置C1D和C2D.機(jī)構(gòu)在2個(gè)極位時(shí)，原動(dòng)件曲柄所處的2個(gè)位置所夾的銳角成為極位夾角。當(dāng)曲柄以逆時(shí)針轉(zhuǎn)過180°+時(shí)，搖桿從C1D位置擺到C2D。所花時(shí)間為t1 , 平均速度為V1；當(dāng)曲柄以繼續(xù)轉(zhuǎn)過180°-時(shí)，搖桿從C2D,置擺到C1D，所花時(shí)間為t2 ,平均速度為V2 ，其中可知：t1

7、>t2 V2 > V1搖桿的這種特性稱為急回運(yùn)動(dòng)。其中，極位夾角越大，急回特性越大！42 什么叫四點(diǎn)？如何利用或避免死點(diǎn)位置？答：搖桿為主動(dòng)件，且連桿與曲柄兩次共線時(shí)，有0，機(jī)構(gòu)的這種傳動(dòng)角為零的位置成為死點(diǎn)位置。避免方法：可以對(duì)從動(dòng)件曲柄施加外力或利用飛輪及構(gòu)件自身慣性的作用使得機(jī)構(gòu)能夠順利通過死點(diǎn)。利用場(chǎng)所：入飛機(jī)起落架結(jié)構(gòu)。利用死點(diǎn)使得機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置，從而使起落架不會(huì)反轉(zhuǎn)，保證了降落更加安全可靠！43 什么是連桿結(jié)構(gòu)的壓力角和傳動(dòng)角？研究傳動(dòng)角的意義是什么？答：壓力角是從動(dòng)件驅(qū)動(dòng)力F與力作用點(diǎn)絕對(duì)速度之間所夾銳。傳動(dòng)角是壓力角的余角。因?yàn)閭鲃?dòng)角越大，機(jī)構(gòu)的傳力性能越好，所以

8、研究傳動(dòng)角。44 圖示四桿結(jié)構(gòu)，各桿長度為a=240mm，b=600mm，c=400mm，d=500mm，試問：（1）當(dāng)取桿4為機(jī)架時(shí)，是否有曲柄存在？（2）若各桿長度不變，能否以選不同桿位機(jī)架的方法獲得雙曲柄和雙搖桿機(jī)構(gòu)?如何獲得？（3）若a，b，c三桿的長度不變，4位機(jī)架時(shí)，要獲得雙曲柄結(jié)構(gòu)，d的取值范圍是多大？答：（1）用桿長條件判斷看：最長桿和最短桿長度之和應(yīng)小于后等于其余兩桿長度之和，應(yīng)使：a+bc+d，即240+600400+500，符合條件。而且，最短桿1為連架桿，故桿1為曲柄。47 設(shè)計(jì)一偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，已知滑塊的行程速比系數(shù)K=1.5，滑塊的行程H=50mm，導(dǎo)路的偏距e=

9、20mm，求曲柄AB和連桿BC的長度。解：先求出極位夾角，在用作圖法量取長度即可。第五章 凸輪機(jī)構(gòu)51 從動(dòng)件的常用規(guī)律有哪幾種？他們各有什么特點(diǎn)？適用于什么場(chǎng)合？答：從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，特點(diǎn)及其適用場(chǎng)合分別為：等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律：在從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)開始和終了的瞬時(shí)，速度有突變，這時(shí)的加速度和慣性力在理論上達(dá)到無窮大。系統(tǒng)存在剛性沖擊。故等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律只適用于低速輕載的場(chǎng)合。等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律：在從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)開始和終了的瞬時(shí)，加速度有突變，但是突變時(shí)有限的突變，所以存在柔性沖擊。這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律適用于中，低速的場(chǎng)合。簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律：存在柔性沖擊，一般只適用于中速的場(chǎng)合。擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律：運(yùn)動(dòng)過程中理論上不存在沖擊，故試

10、用于高速傳動(dòng)。組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律：可以根據(jù)運(yùn)動(dòng)要求自己組合，試用于所需場(chǎng)合。52 在滾子直動(dòng)從動(dòng)件盤行凸輪結(jié)構(gòu)中，若凸輪實(shí)際輪廓曲線保持不變，而增大或減小滾子半徑，從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律是否會(huì)發(fā)生變化?答：會(huì)。當(dāng)滾子半徑大于凸輪輪廓曲線的最小曲率半徑時(shí)，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律會(huì)出現(xiàn)失真。54 略！第六章 齒輪傳動(dòng)61 漸開線有哪些特征？漸開線齒廓為什么能滿足齒輪齒廓嚙合基本定律？答：發(fā)生線在基圓上滾過的長度等于基圓上被滾過的弧長，即 AB = BK; 漸開線上任意點(diǎn)的法線切于基圓 。 N點(diǎn)為漸開線在K點(diǎn)的曲率中心，NK是K點(diǎn)的曲率半徑，因此漸開線上個(gè)點(diǎn)的曲率半徑是不同的，K點(diǎn)離基圓越遠(yuǎn)，曲率半徑越大，漸開線越平緩

11、。 漸開線的形狀取決于基圓的大小，同一基圓上的漸開線形狀一致，不同基圓上的漸開線形狀不同?；鶊A越大，漸開線越平直，基圓半徑為無窮大時(shí)，漸開線為直線。 漸開線是從基圓開始向外展開的，故基圓內(nèi)無漸開線。 漸開線上個(gè)點(diǎn)的壓力角不相等，離基圓越遠(yuǎn)，壓力角越大。漸開線有如下特征：四線合一。嚙合線為一直線，嚙合角為一定值。中心距可分性。所以滿足齒輪輪廓嚙合定理。62 直齒圓柱齒輪有哪些基本參數(shù)？答：齒數(shù)Z，模數(shù)m，壓力角，齒頂系數(shù)和頂隙系數(shù)。63 分度圓與節(jié)圓、壓力角和嚙合角有何異同?什么情況下分度圓與節(jié)圓重合、壓力角和嚙合角相等？答：分度圓是為了便于設(shè)計(jì)、制造、測(cè)量和互換，在齒頂圓和齒根圓之間，取一個(gè)圓

12、作為計(jì)算齒輪各部分幾何尺寸的基準(zhǔn)。而節(jié)圓是在兩齒輪嚙合時(shí)候，過嚙合點(diǎn)所做的兩個(gè)相切的圓。壓力角是單個(gè)齒輪具有的幾何參數(shù)，嚙合角是一對(duì)齒輪嚙合傳動(dòng)時(shí)才存在的參數(shù)。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)安裝時(shí)，嚙合角等于壓力角。64 對(duì)齒輪為何要規(guī)定最少齒數(shù)？壓力角=20º時(shí)候的正常齒制直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪的各等于多少？答：因?yàn)辇X數(shù)越少齒輪越容易發(fā)生根切，為避免根切，齒數(shù)必須大于或等于最少齒數(shù)。壓力角=20º時(shí)，正常直齒圓柱齒輪的=17，斜齒圓柱齒輪為第七章 輪系72 如圖所示輪系中，已知各輪系齒數(shù)為=20, 解：由輪系分析可求傳動(dòng)比 輪5的半徑為：*40=70/9(mm/s)由圖分析可知，的方向?yàn)樗?/p>

13、向右。75 解：= 1/6 帶入n3=150，n1=50 得： =450/7 的轉(zhuǎn)向與輪1的轉(zhuǎn)向一致= 1/6帶入n3=-150，n1=50 得 =150/7 的轉(zhuǎn)向與輪1的轉(zhuǎn)向一致7-11 解：在該輪系中，齒輪1,，2組成定軸輪系，2，以及，分別組成了周轉(zhuǎn)輪系齒輪和2為雙聯(lián)輪系。 所以 由可得：n1=8 n4=4即 第八章 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)83 解：（1）= （2）= 可得n=2第九章 帶傳動(dòng)與鏈傳動(dòng)91 由于帶的彈性和拉力差引起的帶在帶輪上的滑動(dòng)稱為帶的彈性滑動(dòng)，當(dāng)傳遞的圓周力超過該極限值時(shí)，帶就在輪上打滑。區(qū)別：彈性滑動(dòng)是帶傳動(dòng)的固有特性，只要主動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)，緊邊和松邊就產(chǎn)生拉力差，彈性滑動(dòng)是不

14、可避免的。而打滑是過載引起的全面滑動(dòng)，是可以避免的。92 解 圓周力=1000N又 F1+F2=2F0=2400N 且 緊邊拉力F1=698.6N松邊拉力F2=1701.1N96 當(dāng)鏈節(jié)數(shù)為偶數(shù)時(shí)，鏈條鏈接成環(huán)形時(shí)正好是外鏈板相接，接頭處可以用開口銷和彈簧夾來鎖住活動(dòng)的銷軸；當(dāng)鏈節(jié)數(shù)位奇數(shù)時(shí)，則需要采用過渡鏈節(jié)。鏈條受力后，過渡鏈節(jié)除了受拉力外，還承受附加的彎矩。所以應(yīng)該避免技術(shù)鏈節(jié)。為了避免跳齒和脫鏈現(xiàn)象，大鏈輪齒數(shù)不宜過多，一般應(yīng)使Z2114,由于鏈節(jié)數(shù)一般為偶數(shù)，為使磨損均勻，鏈輪齒數(shù)最好為奇數(shù)，且鏈輪齒數(shù)與鏈節(jié)數(shù)二者之間盡可能互質(zhì)。第十章 機(jī)械平衡及周期性速度波動(dòng)調(diào)節(jié) 10-1何為轉(zhuǎn)子

15、靜平衡、動(dòng)平衡？經(jīng)過動(dòng)平衡計(jì)算的轉(zhuǎn)子還要進(jìn)行靜平衡計(jì)算嗎？答：對(duì)于存在靜不平衡的轉(zhuǎn)子，可在轉(zhuǎn)子上增加或除去一部分質(zhì)量，使其質(zhì)心和回轉(zhuǎn)軸軸心重合，即可使轉(zhuǎn)子的慣性力得以平衡稱為靜平衡。對(duì)于存在靜不平衡現(xiàn)象的轉(zhuǎn)子，要求起回轉(zhuǎn)時(shí)偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力和慣性力偶同時(shí)得以平衡，稱為動(dòng)平衡。 不需要進(jìn)行靜平衡計(jì)算。10-2機(jī)械速度的波動(dòng)有哪幾種形式,應(yīng)如何調(diào)節(jié)？答：機(jī)械速度的波動(dòng)有周期性速度波動(dòng)和非周期性速度波動(dòng)兩種形式，前者應(yīng)采用在機(jī)械上安裝一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大的的飛輪進(jìn)行調(diào)節(jié)，而后者應(yīng)采用調(diào)速器進(jìn)行調(diào)節(jié)。10-3飛輪為什么可以調(diào)速？ 答：安裝飛輪的實(shí)質(zhì)就是增加機(jī)械系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，飛輪在系統(tǒng)中的作用相當(dāng)于一個(gè)

16、容量很多的儲(chǔ)能器，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)盈功時(shí)，它將多余的能量以動(dòng)能的形式儲(chǔ)存起來并使系統(tǒng)轉(zhuǎn)速升高的幅度減小；反之當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)虧功時(shí)，它將儲(chǔ)存的能量釋放出來以彌補(bǔ)能量的不足并使系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)速度的下降幅度減小，這樣就可以獲得調(diào)速的功效。11-1螺紋的主要類型有那幾種?說明他們的特點(diǎn)和用途。答：螺紋按其母體形狀分為圓柱螺紋和圓錐螺紋；按其在母體所處位置分為外螺紋、內(nèi)螺紋，按其截面形狀（牙型）分為三角形螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋、鋸齒形螺紋及其他特殊形狀螺紋，三角形螺紋主要用于聯(lián)接，矩形、梯形和鋸齒形螺紋主要用于傳動(dòng)；按螺旋線方向分為左旋螺紋和右旋螺紋，一般用右旋螺紋；按螺旋線的數(shù)量分為單線螺紋、雙線螺紋及多線螺紋；聯(lián)

17、接用的多為單線，傳動(dòng)用的采用雙線或多線；按牙的大小分為粗牙螺紋和細(xì)牙螺紋等，按使用場(chǎng)合和功能不同，可分為緊固螺紋、管螺紋、傳動(dòng)螺紋、專用螺紋等.11-2在螺紋連接中,為什么要采用防松裝置？答：通常在靜載和溫度不大時(shí),普通螺紋連接能夠滿足自鎖條件,不會(huì)自動(dòng)松脫，但是，在沖擊、振動(dòng)或溫度變化較大時(shí)，會(huì)使預(yù)緊力減少而引起連接松動(dòng)。所以，螺紋連接還要采取防松措施，防松的目的在于防止螺紋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。12-1說明下列型號(hào)的軸承的類型、尺寸系列、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、公差等級(jí)及其使用場(chǎng)合：62203、6406/p2、N209/p4、7312AC/p6、3323113/p5答：型號(hào)類型寬度系列直徑系列軸承內(nèi)徑公差等級(jí)62

18、203深溝球軸承2系列2系列17mm6406/p2深溝球軸承0系列4系列30mm2級(jí)N209/p4圓柱滾子軸承0系列2系列45mm4級(jí)7312AC/p6角接觸球軸承0系列3系列60mm6級(jí)12-2軸承壽命是的指軸承的一個(gè)套圈或滾動(dòng)體材料上出現(xiàn)第一個(gè)疲勞擴(kuò)展跡象之前，軸承的一個(gè)套圈相對(duì)另一個(gè)套圈旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)數(shù)。對(duì)于單個(gè)滾動(dòng)軸承或一組在相同條件下運(yùn)轉(zhuǎn)的型號(hào)相同的軸承，其可靠度為90%時(shí)的壽命稱為基本額定壽命。滾動(dòng)軸承的基本額定動(dòng)載荷是在向心軸承只承受徑向載荷，推力軸承只承受中心軸向載荷的特定條件下確定的。滾動(dòng)軸承的基本額定動(dòng)載荷就是使軸承基本額定壽命為100萬轉(zhuǎn)時(shí)，軸承所承受的載荷值。當(dāng)量動(dòng)載荷是指：當(dāng)作用在軸上的實(shí)際載荷既有徑向載荷，又有軸向載荷時(shí)，將實(shí)際的載荷換算成與額定動(dòng)載荷的載荷條件相一致的載荷。13-1軸瓦材料應(yīng)具有摩擦因數(shù)小，有良好的耐磨性，耐腐蝕性，抗膠合能力強(qiáng) 熱膨脹系數(shù)小，有良好的導(dǎo)熱性 有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和可塑性。常用的軸瓦材料是：青銅和鑄鐵等。13-2由于滑動(dòng)軸承對(duì)潤滑條件要求高，所以常開設(shè)油孔及油槽，且油孔及油槽一般設(shè)在軸瓦內(nèi)壁上不承受載荷的表面上。14-1心軸：又可分為固定心軸，如自行車的前后軸和轉(zhuǎn)動(dòng)的心軸（工作時(shí)軸轉(zhuǎn)動(dòng)）兩種。傳動(dòng)軸：如汽車的傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)軸： 如加速器的軸14-2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的是