合工大機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)作業(yè)部分答案

1、班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題 參考答案3凸輪機(jī)構(gòu)1 【答】根據(jù)形狀，可分為盤形凸輪、移動(dòng)凸輪和圓柱凸輪三類?；窘M成部分有凸輪、從動(dòng)件和機(jī)架三個(gè)部分。凸輪與從動(dòng)件之間的接觸可以通過(guò)彈簧力、重力或凹槽來(lái)實(shí)現(xiàn)。2 【答】從動(dòng)件采用等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，運(yùn)動(dòng)開始時(shí)，速度由零突變?yōu)橐怀?shù)，運(yùn)動(dòng)終止時(shí)，速度由常數(shù)突變?yōu)榱?，因此從?dòng)件加速度及慣性力在理論上為無(wú)窮大（由于材料有彈性變形， 實(shí)際上不可能達(dá)到無(wú)窮大），使機(jī)構(gòu)受到強(qiáng)烈的沖擊。這種由于慣性力無(wú)窮大突變而引起的沖擊，稱為剛性 沖擊。從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度出現(xiàn)有限值的突然變化， 產(chǎn)生慣性力的突變，但突變是有限的，其引起 的沖擊也是有限的， 這種由于加速度發(fā)

2、生有限值突變而引起的沖擊稱為柔性沖擊。等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律和簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律都會(huì)產(chǎn)生柔性沖擊。3 .【答】應(yīng)注意的問題有：1）滾子半徑：必須保證滾子半徑小于理論輪廓外凸部分的最小曲率半徑；在確保運(yùn)動(dòng)不失 真的情況下，可以適當(dāng)增大滾子半徑，以減小凸輪與滾子之間的接觸應(yīng)力；2）校核壓力角：進(jìn)行為了確保凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)性能，應(yīng)對(duì)凸輪輪廓各處的壓力角進(jìn)行校核，檢查其最大壓力角是否超過(guò)許用值。如果最大壓力角超過(guò)許用值，一般可以通過(guò)增加基圓半徑或重新選擇從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律；3）合理選擇基圓半徑：凸輪的基圓半徑應(yīng)盡可能小些，以使所設(shè)計(jì)的凸輪機(jī)構(gòu)可能緊湊，但基圓半徑越小，凸輪推程輪廓越陡峻， 壓力角也越大，致使機(jī)構(gòu)工作

3、情況變壞。 基圓半徑過(guò)小， 壓力角就會(huì)超過(guò)許用值，使機(jī)構(gòu)效率太低，甚至發(fā)生自鎖。4 .【答】繪制滾子從動(dòng)件凸輪輪廓時(shí)，按反轉(zhuǎn)法繪制的尖頂從動(dòng)件的凸輪輪廓曲線稱為凸輪的理 論輪廓。由于滾子從動(dòng)件的中心真實(shí)反映了從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和受力狀況，因此基圓半徑和 壓力角應(yīng)在理論輪廓上量取。評(píng)語(yǔ):任課教師:日期:(1 )班級(jí):姓名:學(xué)號(hào):機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題參考答案5 .【解】評(píng)語(yǔ):任課教師:日期:(5 )6 .【解】 選擇合適的比例繪制從動(dòng)件位移線圖， 如圖所示以基圓半徑繪作基圓，繪制從動(dòng)件尖頂 的起始位置 將位移線圖的推程和回程所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn) 角分成若干等份 按照反方向（順時(shí)針方向），與從動(dòng)件 位移線圖各等分相

4、對(duì)應(yīng)，得各個(gè)點(diǎn)。連 結(jié)這些點(diǎn)得到機(jī)構(gòu)反轉(zhuǎn)后從動(dòng)件導(dǎo)路 的各個(gè)位置 量取對(duì)應(yīng)的各位移量， 得反轉(zhuǎn)后尖頂?shù)?一系列位置點(diǎn) 將各個(gè)位置點(diǎn)連成光滑的曲線， 得到所 要求的凸輪輪廓。如圖所示。（注：答案中所繪制圖形不準(zhǔn)確，供參考。）4齒輪機(jī)構(gòu)1 【答】漸開線直齒圓柱齒輪的正確嚙合條件是兩輪的模數(shù)和壓力角必須分別相等。漸開線斜齒圓柱齒輪的正確嚙合條件是兩輪的模數(shù)和壓力角必須分別相等，此外，外嚙合時(shí)螺旋角大小相同、方向相反；內(nèi)嚙合時(shí)螺旋角大小和方向均相同。2 【答】用范成法加工齒輪時(shí)，若刀具的齒頂線或齒頂圓與嚙合線的交點(diǎn)超過(guò)被切齒輪的極限點(diǎn)，則刀具的齒頂將切去齒輪齒根漸開線齒廓的一部分，這種現(xiàn)象稱為根切現(xiàn)象

5、。標(biāo)準(zhǔn)齒輪為了避免根切，其齒數(shù)Z必須大于或等于不根切的最少齒數(shù)Z min =2h a/sin2 a。標(biāo)準(zhǔn)齒輪為了避免根切，其齒數(shù)Zmin必須大于或等于不根切的最少齒數(shù)。3 【答】常見的漸開線齒廓的切齒方法有成形法和范成法兩種。成形法其方法簡(jiǎn)單，不需要專用機(jī)床，但生產(chǎn)率低，精度差，只適用于單件及精度要求不高 的齒輪加工。范成法中廣泛采用齒輪滾刀，能連續(xù)切削，生產(chǎn)率較高。4 【答】沿斜齒輪分度圓上齒廓的任一點(diǎn)切齒輪的法面，該分度圓柱在切面上呈一橢圓。取標(biāo)準(zhǔn)壓力角作一直齒圓柱齒輪， 其齒形即可認(rèn)為近似于斜齒輪的法向齒形。該直齒圓柱齒輪稱為斜齒輪圓柱齒輪的當(dāng)量齒輪，其齒數(shù)稱為當(dāng)量齒數(shù)，用Zv表示，計(jì)算

6、公式為2 P _ zZ“ mn cos3 ：cos : krb 35rk5511= arccos =50.4811Pk =rb tan - k =35 tan50.48 =42.43 mm(或 =h xsinotk =55 Msin50.48 口=42.43 mm)6 .【解】d =mz =25 5 =125 mm二dnv 二60 1000二 125 50 =0.33 m/s7.【解】=mz=25 3 =75 mmdb=dcos: =mzcos20 =3 25 cos20 =70.48 mm一 一*、ha =ha m =3 mm ; hf =(ha +c )m=3.75mmda =d +2ha

7、 =75+2X3=81 mm； df =d -2hf =75-23.75=67.5 mmdbda70.488170.48;：- a = arccos =29.538181 . sin29.53 =19.96 mm28.【解】1)mn"RsB(Z1'Z2)得mn2a25(z1 z2) =(18 36) =0.99262 68'' =6.952）兩齒輪的分度圓、齒頂圓和齒根圓直徑d1mnz12.5 184 = =45.34 mm; d2cos -cos6.95mnZ2 cos :2.5 36= 90.67 mm cos6.95*ha =han mn =2.5 mm

8、；hf=(hancn )mn = 1.25mn =3.125 mmda1 =d1 2ha =50.34da2 =d2 2ha =95.67mmdf1 =d1 -2ht =39.09mm;=d2 - 2hf=84.42 mm數(shù) ZvDZv2zv1Zi18Z23 :3cos - cos 6.95zv2 =3"cos -336- = 36.8 cos 6.9560 1000班級(jí):姓名:學(xué)號(hào):機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題參考答案5輪 系1、【答】定軸輪系傳動(dòng)時(shí)每個(gè)齒輪的幾何軸線都是固定的，周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)時(shí)至少有一個(gè)齒輪的幾何 軸線繞另一齒輪的幾何軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。2、【答】一個(gè)齒輪與兩齒輪同時(shí)嚙合，對(duì)前一級(jí)齒輪傳

9、動(dòng)來(lái)說(shuō)它是從動(dòng)輪，對(duì)后一級(jí)傳動(dòng)來(lái)說(shuō)它是主動(dòng)輪，它的齒數(shù)不影響傳動(dòng)比的大小，但卻使輪系中增加了一對(duì)外嚙合齒輪，從而改變了傳動(dòng)比的符號(hào)，即改變了最終齒輪的轉(zhuǎn)向。這種齒輪稱為惰輪。惰輪的作用為在不改變傳動(dòng)比的情況下改變齒輪的轉(zhuǎn)向。3、【答】行星輪系的自由度為 1,只有一個(gè)中心輪可以轉(zhuǎn)動(dòng)，需要1個(gè)原動(dòng)件。差動(dòng)輪系的自由度為 2,兩個(gè)中心輪均可轉(zhuǎn)動(dòng)，需要 2個(gè)原動(dòng)件。4、【解】i15z2z3z4z523 31 33 60.2 3 4 5 = =209.14Z1Z2Z3Z415 15 15 2n5nii155002.39 r/min209.14d5 =mz5 =4 20 =80 mm齒條6線速度d5 n5

10、 _ 二 80 2.3960 100060 1000= 0.01m/s方向向右。5、【解】從輪系結(jié)構(gòu)可以看出a12 =a2311因止匕有一m z1 z2 =-mz3-z2z3 =z1 2z2 =3 19 =572g =57 30 78 “5Z1Z3Z419 26 20題圖5-26、【解】H 13n 一nHn3 - nHn3 =0 故n1 -nH . Q . .=1 一 = 1 一 i1H =- nHnHi1H =4而工=仙=4 因此 H190 ”口H =22.5447、【解】.h n1 -nH200 -nH , Z2Z325 60i13 = = =(-1) 二- 二 一5n3 fH50-nH

11、z1z215 20解上式得450nH = =75 r/min6題圖5-6nH轉(zhuǎn)向與1轉(zhuǎn)向相同。7機(jī)械的動(dòng)力性能1、【答】轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，如果離心力（或力系的合力、合力偶矩）不等于零時(shí)，其方向隨著回轉(zhuǎn)件的 轉(zhuǎn)動(dòng)而發(fā)生周期性的變化，同時(shí)，離心力（合力、合力偶矩）對(duì)軸承施加一個(gè)附加的動(dòng)壓力，并 使整個(gè)機(jī)械產(chǎn)生周期性的振動(dòng)。這種振動(dòng)往往使機(jī)械的可靠性、精度等降低，零件材料易疲勞損壞而使零件壽命縮短，振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲對(duì)周圍的設(shè)備、建筑、環(huán)境等都有較大的影響和破壞。對(duì) 于高速、重載、精密機(jī)械來(lái)說(shuō)，這個(gè)問題更加突出。因此需要調(diào)整回轉(zhuǎn)件的質(zhì)量分布，使回轉(zhuǎn)件 工作時(shí)離心力系達(dá)到平衡，以消除附加動(dòng)壓力，盡可能減輕由離心

12、力而產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)。2、【答】靜平衡的條件是：分布于該回轉(zhuǎn)件上各個(gè)質(zhì)量的離心力（或質(zhì)徑積）的向量和等于零，即 回轉(zhuǎn)件的質(zhì)心與回轉(zhuǎn)軸線重合。動(dòng)平衡的條件是：回轉(zhuǎn)件上各個(gè)質(zhì)量的離心力的向量和等于零， 且離心力所產(chǎn)生的力偶矩的向量和也等于零。顯然動(dòng)平衡條件中包含了靜平衡條件，也就是說(shuō)動(dòng)平衡的轉(zhuǎn)子一定也是靜平衡的，但靜平衡的轉(zhuǎn)子不一定是動(dòng)平衡的。靜平衡適用于軸向尺寸較小的零件（盤狀零件），如飛輪、砂輪等，其質(zhì)量分布可以近似認(rèn)為在同一回轉(zhuǎn)面內(nèi)。動(dòng)平衡適用于軸向尺寸較大的回轉(zhuǎn)件（軸類零件），如電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子、機(jī)床主軸等，其質(zhì)量分布不能近似地認(rèn)為是位于同一回轉(zhuǎn)面內(nèi)。3、【答】機(jī)械在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的任一時(shí)間間隔內(nèi)，

13、驅(qū)動(dòng)力所作的功和阻力所作的功隨時(shí)會(huì)發(fā)生變化， 當(dāng)驅(qū)動(dòng)力所作的功大于阻力所作的功時(shí)，機(jī)械作增速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力所作的功小于阻力所作的功時(shí)，機(jī)械作減速運(yùn)動(dòng)，致使機(jī)械速度產(chǎn)生波動(dòng)。4、【答】周期性速度波動(dòng)是周期性變化的外力引起的，非周期性速度波動(dòng)則是隨機(jī)變化、不規(guī)則、 沒有一定周期性的外力引起的。周期性速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)方法是在機(jī)械中加入一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大的回轉(zhuǎn)件（飛輪），以增加系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量來(lái)減小速度變化的幅度。機(jī)械的非周期速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)方法是調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)力作功和阻力作功的比值，只能采用特殊的裝置（調(diào)速器）使驅(qū)動(dòng)力功隨阻力功的變化而變化，并使兩者趨 于平衡，使機(jī)械平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。8機(jī)械零件設(shè)計(jì)概論1、【答】機(jī)械零件

14、由于某種原因喪失工作能力或達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的性能稱為失效。機(jī)械零件的主要失效形式有1)整體斷裂；2)過(guò)大的殘余變形(塑性變形)；3)零件的表面破壞，主要是腐蝕、磨損和接觸疲勞；4)破壞正常工作條件引起的失效：有些零件只有在一定的工作條件下才能正常工作，如果 破壞了這些必要的條件， 則將發(fā)生不同類型的失效，如帶傳動(dòng)的打滑，高速轉(zhuǎn)子由于共振而引起斷裂，滑動(dòng)軸承由于過(guò)熱而引起的膠合等。2、【答】(1)理論設(shè)計(jì)：根據(jù)長(zhǎng)期總結(jié)出來(lái)的設(shè)計(jì)理論和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)所進(jìn)行的設(shè)計(jì)稱為理論設(shè)計(jì)。理論設(shè)計(jì)中常采用的處理方法有設(shè)計(jì)計(jì)算和校核計(jì)算兩種。前者是指由公式直接算出所需的零件尺寸，后者是指對(duì)初步選定的零件尺寸進(jìn)行校核計(jì)算；

15、(2)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)：根據(jù)從某類零件已有的設(shè)計(jì)與使用實(shí)踐中歸納出的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式，或根據(jù)設(shè)計(jì)者本人的工作經(jīng)驗(yàn)用類比的辦法所進(jìn)行的設(shè)計(jì)；(3)模型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：對(duì)于一些尺寸巨大而且結(jié)構(gòu)又很復(fù)雜的重要零件件，尤其是一些重型 整體機(jī)械零件，為了提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，可采用模型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法。3、【答】變應(yīng)力的循環(huán)特性r是最小應(yīng)力與最大應(yīng)力的比值，即-minrmax靜應(yīng)力時(shí)：r =1對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力時(shí)：r =-1脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力時(shí)：r =04、【答】滑動(dòng)摩擦的四個(gè)狀態(tài)是干摩擦、邊界摩擦、混合摩擦和液體摩擦。主要特征是（1）干摩擦：表面間無(wú)任何潤(rùn)滑劑或保護(hù)的純金屬接觸時(shí)的摩擦；（2）邊界摩擦：摩擦表面被吸附的邊界膜隔開，摩擦性質(zhì)取決

16、于邊界膜和表面的吸附性能 時(shí)的摩擦；（3）流體摩擦：摩擦表面被流體膜隔開，摩擦性質(zhì)取決于流體內(nèi)部分子間粘性阻力的摩擦;（4）混合摩擦：摩擦狀態(tài)處于邊界摩擦及流體摩擦的混合狀態(tài)時(shí)的摩擦。5、【答】機(jī)械零件的一般磨損過(guò)程大致分為磨合階段、穩(wěn)定磨損階段和劇烈磨損三個(gè)階段。每個(gè)階段的特征：1）磨合階段：新的摩擦副表面較粗糙，在一定載荷的作用下，摩擦表面逐漸被磨平，實(shí)際接觸面積逐漸增大，磨損速度開始很快，然后減慢；2）穩(wěn)定磨損階段：經(jīng)過(guò)磨合，摩擦表面加工硬化，微觀幾何形狀改變，從而建立了彈性 接觸的條件，磨損速度緩慢，處于穩(wěn)定狀態(tài)；3）劇烈磨損階段：經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定磨損后，因零件表面遭到破化，濕摩擦條

17、件發(fā)生 加大的變化（如溫度的急劇升高，金屬組織的變化等），磨損速度急劇增加，這時(shí)機(jī)械效率下降，精度降低，出現(xiàn)異常的噪聲及振動(dòng)，最后導(dǎo)致零件失效。6、【答】潤(rùn)滑油的主要質(zhì)量指標(biāo)有：粘度、潤(rùn)滑性（油性） 、極壓性、閃點(diǎn)、凝點(diǎn)和氧化穩(wěn)定性。潤(rùn)滑脂的主要質(zhì)量指標(biāo)有：錐（針）入度（或稠度）和滴點(diǎn)。9聯(lián) 接1、【答】三角形螺紋牙型角大，故自鎖性能好，而且牙根厚、強(qiáng)度高，故多用于緊固聯(lián)接。由公式 tanT = f五 和 3 = t a n八 可知，矩形螺紋、梯形螺紋和鋸齒形螺 cost an （；）紋牙型角小，傳動(dòng)效率高，故多用于傳動(dòng)。.S nP 由公式 tan= 可知，螺距相同時(shí)，多線螺紋升角大，傳動(dòng)效率

18、較高，故主要 也 二ck用于傳動(dòng)。2、【答】聯(lián)接用螺紋緊固件一般都能滿足自鎖條件，并且擰緊后，螺母、螺栓頭部等承壓面處的摩擦也都有防松作用，因此在承受靜載荷和工作溫度變化不大時(shí)，螺紋聯(lián)接一般都不會(huì)自動(dòng)松脫。但在沖擊、振動(dòng)、變載荷及溫度變化較大的情況下，聯(lián)接有可能松動(dòng)，甚至松開，造成聯(lián)接失效， 引起機(jī)器損壞，甚至導(dǎo)致嚴(yán)重的人身事故等。所以在設(shè)計(jì)螺紋聯(lián)接時(shí)，必須考慮防松問題。螺紋聯(lián)接防松的根本問題在于防止螺旋副相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。具體的防松裝置或方法很多，按工作原理可分為三類：1）摩擦防松：采用各種結(jié)構(gòu)措施使螺旋副中保持較大的防松阻力矩。這種方法簡(jiǎn)單方便，但不十分可靠，多用于沖擊的振動(dòng)不劇烈的場(chǎng)合。2）機(jī)械

19、防松：利用各種止動(dòng)零件阻止擰緊的螺紋零件相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。這類防松方法相當(dāng)可靠，應(yīng)用很廣。3）其它方法：如端面沖點(diǎn)法防松、粘合法防松，防松效果良好，但僅適用于很少拆開或不拆的聯(lián)接。3、【答】螺紋聯(lián)接的主要類型有螺栓聯(lián)接、螺釘聯(lián)接、雙頭螺柱聯(lián)接和緊定螺釘聯(lián)接四種。主要特點(diǎn)是：1、螺栓聯(lián)接：有普通螺栓聯(lián)接和校制孔螺栓聯(lián)接兩種。普通螺栓聯(lián)接被聯(lián)接件的通孔與螺栓桿之間有間隙，所以孔的加工精度可以低些，不需在被聯(lián)接件上切制螺紋，同時(shí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝 拆方便，所以應(yīng)用最廣。鍍制孔螺栓聯(lián)接螺栓桿與孔之間沒有間隙，能確定被聯(lián)接件的相對(duì)位置,并能承受橫向載荷。2、螺釘聯(lián)接：螺釘直接旋入被聯(lián)接件的螺紋孔中。適用于被聯(lián)接件之一較厚，或另一端不 能裝螺母的場(chǎng)合。由于不用螺母，所以易于實(shí)現(xiàn)外觀平整、結(jié)構(gòu)緊湊；但要在被聯(lián)接件上切制螺 紋，因而其結(jié)構(gòu)比螺栓聯(lián)接復(fù)雜一些。不適用于經(jīng)常拆裝的場(chǎng)合。如經(jīng)常拆裝，會(huì)使螺紋孔磨損，導(dǎo)致被聯(lián)接件過(guò)早失效。3、雙頭螺柱聯(lián)