机械设计基础 第4章 齿轮机构

机械设计基础课后习题答案第三版高等教育出版社课后答案(1-18章全)机械设计基础课后习题答案第三版高等教育出版社目录第 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CAD 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。

第一章平面机构的自由度和速度分析题1-1在图示偏心轮机构中，1为机架，2为偏心轮，3为滑块，4为摆轮。

试绘制该机构的运动简图，并计算其自由度。

题1—2图示为冲床刀架机构，当偏心轮1绕固定中心A转动时，构件2绕活动中心C摆动，同时带动刀架3上下移动。

B点为偏心轮的几何中心，构件4为机架。

试绘制该机构的机构运动简图，并计算其自由度。

题1—3计算题1－3图a）与图b）所示机构的自由度（若有复合铰链，局部自由度或虚约束应明确指出）。

题1－3图a）题1－3图b）题1—4计算题1—4图a、图b所示机构的自由度（若有复合铰链，局部自由度或虚约束应明确指出），并判断机构的运动是否确定，图中画有箭头的构件为原动件。

题1—5 计算题1—5图所示机构的自由度（若有复合铰链，局部自由度或虚约束应明确指出）,并标出原动件。

题1—5图 题解1—5图题1-6 求出图示的各四杆机构在图示位置时的全部瞬心。

第二章 连杆机构题2-1在图示铰链四杆机构中，已知 l BC =100mm ，l CD =70mm ，l AD =60mm ，AD 为机架。

试问：（1）若此机构为曲柄摇杆机构，且AB 为曲柄，求l AB 的最大值；（2）若此机构为双曲柄机构，求l AB 最小值； （3）若此机构为双摇杆机构，求l AB 的取值范围。

题2-2 如图所示的曲柄滑块机构： （1）曲柄为主动件，滑块朝右运动为工作 行程，试确定曲柄的合理转向，并简述其理由；（2）当曲柄为主动件时，画出极位夹角θ，最小传动角g min ； （3）设滑块为主动件，试用作图法确定该机构的死点位置 。

D题2-1图题2-3图示为偏置曲柄滑块机构，当以曲柄为原动件时，在图中标出传动角的位置，并给出机构传动角的表达式，分析机构的各参数对最小传动角的影响。

题2-4设计一曲柄摇杆机构，已知机构的摇杆DC长度为150mm，摇杆的两极限位置的夹角为45°，行程速比系数K=1.5，机架长度取90mm。

.《机械设计基础》作业答案第一章平面机构的自由度和速度分析1－11－21－31－41－5自由度为：11 19211)0192(73')'2(3=--=--+⨯-⨯=--+-=FPPPnFHL或：1182632 3=-⨯-⨯=--=HLPPnF1－6自由度为11)01122(93')'2(3=--+⨯-⨯=--+-=FPPPnFHL或：11 22241112832 3=--=-⨯-⨯=--=HLPPnF1－10自由度为：1128301)221142(103')'2(3=--=--⨯+⨯-⨯=--+-=F P P P n F H L 或：122427211229323=--=⨯-⨯-⨯=--=HL P P n F 1－1122424323=-⨯-⨯=--=HL P P n F1－13：求出题1-13图导杆机构的全部瞬心和构件1、3的角速度比。

1334313141P P P P ⨯=⨯ωω11314133431==P P ω1－14：求出题1-14图正切机构的全部瞬心。

设s rad /101=ω，求构件3的速度3v 。

s mm P P v v P /20002001013141133=⨯===ω 1－15：题1-15图所示为摩擦行星传动机构，设行星轮2与构件1、4保持纯滚动接触，试用瞬心法求轮1与轮2的角速度比21/ωω。

构件1、2的瞬心为P 12P 24、P 14分别为构件2与构件1相对于机架的绝对瞬心1224212141P P P P ⨯=⨯ωω121214122421r P P ==ω 1－16：题1-16图所示曲柄滑块机构，已知：s mm l AB /100=，s mm l BC /250=，s rad /101=ω，求机构全部瞬心、滑块速度3v 和连杆角速度2ω。

在三角形ABC 中，BCA AB BC∠=sin 45sin 0，52sin =∠BCA ，523cos =∠BCA ， 045sin sin BCABC AC=∠，mm AC 7.310≈s mm BCA AC P P v v P /565.916tan 1013141133≈∠⨯===ω 1224212141P P P P ωω=s rad AC P P P P /9.21002101001122412142≈-⨯==ωω1－17：题1-17图所示平底摆动从动件凸轮1为半径20=r 的圆盘，圆盘中心C 与凸轮回转中心的距离mm l AC 15=，mm l AB 90=，s rad /101=ω，求00=θ和0180=θ时，从动件角速度2ω的数值和方向。

《机械设计基础》作业答案第一章平面机构的自由度和速度分析1－11－21－31－41－5自由度为：或：1－6自由度为或：1－10自由度为：或：1－111－13：求出题1-13图导杆机构的全部瞬心和构件1、3的角速度比。

1－14：求出题1-14图正切机构的全部瞬心。

设s rad /101=ω，求构件3的速度3v 。

1－15：题1-15图所示为摩擦行星传动机构，设行星轮2与构件1、4保持纯滚动接触，试用瞬心法求轮1与轮2的角速度比21/ωω。

构件1、2的瞬心为P 12P 24、P 14分别为构件2与构件1相对于机架的绝对瞬心1－16：题1-16图所示曲柄滑块机构，已知：s mm l AB /100=，s mm l BC /250=，s rad /101=ω，求机构全部瞬心、滑块速度3v 和连杆角速度2ω。

在三角形ABC 中，BCA AB BC∠=sin 45sin 0，52sin =∠BCA ，523cos =∠BCA ， 045sin sin BCABC AC=∠，mm AC 7.310≈1－17：题1-17图所示平底摆动从动件凸轮1为半径20=r 的圆盘，圆盘中心C 与凸轮回转中心的距离mm l AC 15=，mm l AB 90=，s rad /101=ω，求00=θ和0180=θ时，从动件角速度2ω的数值和方向。

00=θ时方向如图中所示θ时当0=180方向如图中所示第二章 平面连杆机构2-1 试根据题2-1图所注明的尺寸判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、双曲柄机构还是双摇杆机构。

（1）双曲柄机构（2）曲柄摇杆机构（3）双摇杆机构（4）双摇杆机构2-3 画出题2-3图所示各机构的传动角和压力角。

图中标注箭头的构件为原动件。

2-4 已知某曲柄摇杆机构的曲柄匀速转动，极位夹角θ为300，摇杆工作行程需时7s 。

试问：（1）摇杆空回程需时几秒？（2）曲柄每分钟转数是多少？解：（1）根据题已知条件可得：工作行程曲柄的转角01210=ϕ则空回程曲柄的转角02150=ϕ摇杆工作行程用时7s ，则可得到空回程需时：（2）由前计算可知，曲柄每转一周需时12s ，则曲柄每分钟的转数为2-5 设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构，如题2-5图所示，要求踏板CD 在水平位置上下各摆100，且mm l mm l AD CD 1000,500==。

《机械设计基础》作业答案第一章平面机构的自由度和速度分析1－11－21－31－41－5自由度为：或：1－6自由度为或：1－10自由度为：或：1－111－13：求出题1-13图导杆机构的全部瞬心和构件1、3的角速度比。

1－14：求出题1-14图正切机构的全部瞬心。

设s10rad/1，求构件3的速度3v。

1－15：题1-15图所示为摩擦行星传动机构，设行星轮2与构件1、4保持纯滚动接触，试用瞬心法求轮1与轮2的角速度比/。

12构件1、2的瞬心为P12P24、P14分别为构件2与构件1相对于机架的绝对瞬心1－16：题1-16图所示曲柄滑块机构，已知：s mm l AB /100，s mm l BC/250，s rad /101，求机构全部瞬心、滑块速度3v 和连杆角速度2。

在三角形ABC 中，BCAAB BC sin45sin 0，52sinBCA，523cos BCA ，45sin sinBC ABCAC ，mmAC 7.3101－17：题1-17图所示平底摆动从动件凸轮1为半径20r的圆盘，圆盘中心C 与凸轮回转中心的距离mm l AC 15，mm l AB 90，s rad /101，求0和180时，从动件角速度2的数值和方向。

0时方向如图中所示当180时方向如图中所示第二章平面连杆机构2-1 试根据题2-1图所注明的尺寸判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、双曲柄机构还是双摇杆机构。

（1）双曲柄机构（2）曲柄摇杆机构（3）双摇杆机构（4）双摇杆机构2-3 画出题2-3图所示各机构的传动角和压力角。

图中标注箭头的构件为原动件。

2-4 已知某曲柄摇杆机构的曲柄匀速转动，极位夹角θ为300，摇杆工作行程需时7s 。

试问：（1）摇杆空回程需时几秒？（2）曲柄每分钟转数是多少？解：（1）根据题已知条件可得：工作行程曲柄的转角01210则空回程曲柄的转角02150摇杆工作行程用时7s ，则可得到空回程需时：（2）由前计算可知，曲柄每转一周需时12s ，则曲柄每分钟的转数为2-5 设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构，如题2-5图所示，要求踏板CD 在水平位置上下各摆100，且mm l mm l ADCD1000,500。

《机械设计基础》习题解答机械工程学院目录第0章绪论-------------------------------------------------------------------1 第一章平面机构运动简图及其自由度----------------------------------2 第二章平面连杆机构---------------------------------------------------------4 第三章凸轮机构-------------------------------------------------------------6 第四章齿轮机构------------------------------------------------------- -----8 第五章轮系及其设计------------------------------------------------------19 第六章间歇运动机构------------------------------------------------------26 第七章机械的调速与平衡------------------------------------------------29 第八章带传动---------------------------------------------------------------34 第九章链传动---------------------------------------------------------------38 第十章联接------------------------------------------------------------------42 第十一章轴------------------------------------------------------------------46 第十二章滚动轴承---------------------------------------------------------50 第十三章滑动轴承-------------------------------------------- ------------ 56 第十四章联轴器和离合器------------------------------- 59 第十五章弹簧------------------------------------------62 第十六章机械传动系统的设计----------------------------65第0章绪论0-1机器的特征是什么？机器和机构有何区别？[解] 1）都是许多人为实物的组合；2）实物之间具有确定的相对运动；3）能完成有用的机械功能或转换机械能。

机械设计基础课后习题答案第三版课后答案(1-18章全) 完整版机械设计基础课后习题答案第三版高等教育出版社目录第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CAD简介163机械设计概述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。

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。

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。

根据不同的失效原因建立起来的工作能力判定条件。

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、磨损及润滑概述按摩擦副表面间的润滑状态,摩擦可分为哪几类?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。

机械设计基础复习思考题第1章平面机构的自由度和速度分析1. 什么是机构的自由度？如何计算？2 .什么是局部自由度？出现在哪些场合？什么是复合铰链？铰链数和构件数有何关系？什么是虚约束？一般出现在哪些场合？具体计算机构自由度时如何正确去掉局部自由度和虚约束？3. 你能熟练掌握平面机构自由度的正确计算方法吗？4 .何谓速度瞬心？瞬心数目与构件数有何关系？通过运动副相联两构件的瞬心位置如何确定？5.何谓三心定律？第2章平面连杆机构1.在铰链四杆机构中，转动副成为周转副的条件是什么？2.铰链四杆机构的形式和尺寸之间关系如何？曲柄存在条件是什么？3. 何谓行程速比系数K？它描述了机构的什么特性？它与极位夹角有何关系？4. 曲柄摇杆机构、曲柄滑块机构及摆动导杆机构是否都存在急回特性？什么情况下没有急回特性？5.曲柄摇杆机构中，当以曲柄为原动件时，是否存在死点？6 . 机构的压力角和传动角是如何定义的？它们对传力性能有何影响？设计四杆机构时，对传动角有何要求？7.你掌握了按给定行程速比系数K和连杆位置设计铰链四杆机构的方法吗？第3章凸轮机构1.凸轮机构有哪些类型？特点如何？2.何谓刚性冲击和柔性冲击？它们出现在哪几种常用运动规律中？3.何谓理论轮廓曲线？何谓实际轮廓曲线？为何要这样区分？作图时是否可以不画理论轮廓曲线，而直接绘制实际轮廓曲线？6 . 反转法理论45.何谓凸轮工作廓线的变尖现象和推杆运动规律失真现象，它对凸轮机构的正常工作有何影响？如何加以避免？6.凸轮的压力角是如何定义的？压力角的大小会对工作产生什么影响？第4章齿轮机构1.什么是齿距、齿厚、齿槽宽、模数？它们之间有何关系？2 .分度圆是如何定义的？何谓标准齿轮？3.标准齿轮的基本参数和各部分几何尺寸如何？4.渐开线齿轮传动的正确啮合条件如何？5.具有标准中心距的标准齿轮传动具有哪些特点？6 .齿轮为什么要变位？变位齿轮的几何尺寸哪些有变化？哪些不变？7.用范成法加工齿轮产生根切的几何条件是什么？为避免根切，有哪两种实际可行的措施？8 .斜齿轮机构的基本参数、正确啮合条件和重合度有何特点？斜齿轮机构有哪些优缺点？第4章齿轮机构1.什么是齿距、齿厚、齿槽宽、模数？它们之间有何关系？2 .分度圆是如何定义的？何谓标准齿轮？3.标准齿轮的基本参数和各部分几何尺寸如何？4.渐开线齿轮传动的正确啮合条件如何？5.具有标准中心距的标准齿轮传动具有哪些特点？6 .齿轮为什么要变位？变位齿轮的几何尺寸哪些有变化？哪些不变？7.用范成法加工齿轮产生根切的几何条件是什么？为避免根切，有哪两种实际可行的措施？8 .斜齿轮机构的基本参数、正确啮合条件和重合度有何特点？斜齿轮机构有哪些优缺点？第5章轮系1.何谓转化轮系？它与原来的轮系有何联系与区别？为什么要引进此概念？2.轮系传动比的正负表示什么意思？这种表示方法的适用范围如何？3 .既然轮系中的过桥齿轮不影响轮系的传动比大小，为什么要采用过桥齿轮？4.周转轮系传动比计算的一般公式如何？具体应用时应注意什么问题？5.如何计算复合轮系的传动比？第6章间歇运动机构1.间歇运动机构的类型2.棘轮机构有哪些类型？其运动特点如何？各有何用处？3.槽轮的槽数最少为几个？什么情况下才采用多圆销的拨盘？圆销的个数是否可以任意选取？为什么？4.运动系数与槽轮的槽数以及圆销个数有何关系？第7章机械运转速度波动的调节1.调速的方法有哪两种？各适合于什么场合？2.飞轮为什么可用来调速？它适合于什么场合？第8章机械的平衡1.何谓静平衡？何谓动平衡？各应满足什么条件？第10章联接1.常用螺纹的牙型有那几种？2.如何判断螺旋的旋向？3.何谓单线螺纹和多线螺纹？，螺距与导程有何关系？4.何谓联接螺纹和传动螺纹？5.螺纹的主要参数有哪些？各用什么符号表示？（大径d、小径d1、中径d2、螺距P、导程S、螺旋升角ψ、牙型角α、牙侧角β6.何谓螺纹的自锁？自锁的条件是什么？7.三角形普通螺纹与管螺纹的牙型角各为多少度？8.何谓粗牙螺纹和细牙螺纹？9.梯形螺纹和锯齿型螺纹的牙侧角各是多少？用于何种场合？10.键的作用是什么？11.键的类型有哪几种？12. 当同一轴段采用两个键时，这两个键应于何布置？第11章齿轮传动1.齿轮传动的特点2.齿轮的失效形式有哪些？3.齿轮常用材料及热处理方法有哪些？4.直齿轮切向力、径向力、法向力如何计算？5.软齿面闭式齿轮传动的设计模式如何？6.硬齿面闭式齿轮传动的设计模式如何？7.开式齿轮传动的设计模式如何？8.斜齿轮切向力、径向力、轴向力如何计算？9.斜齿轮的螺旋角通常取多少？人字齿轮的螺旋角一般取多少？第12章蜗杆传动1.蜗杆传动的优缺点有哪些？2.蜗杆传动的正确啮合条件如何？3.蜗杆的导程角与蜗轮的螺旋角有何关系？4.蜗杆的分度圆直径、导程角如何计算？5.蜗轮旋转方向如何确定？6.为什么蜗轮常采用青铜制造？7.轴向力的方向如何确定？8为什么要进行蜗杆传动的热平衡计算？第13章带传动与链传动1.带传动有哪些有缺点？2.带传动的紧边与松边有何关系？3.最大应力包括哪几部分？出现在何处？4.何谓带传动的弹性滑动？5.为什么要限制带轮的最小直径？6.对小带轮的包角有何限制？可采取哪些措施可增大包角？7.带传动的设计步骤如何？8.链传动有哪些特点？传动范围如何？9.链传动有哪些优缺点？10.为什么链条的节数最好取偶数？而链轮齿数最好取奇数？第14章轴1.轴的作用如何？2.轴的类型有哪些？转轴、传动轴、心轴的承受载荷有何区别？3.轴的常用材料有哪些？4.轴的设计应考虑哪些要求？5.用什么方法可实现轴上零件的轴向与周向固定？6.按弯扭合成计算轴的强度时，为什么要引入折合系数？第16章滚动轴承1.滚动轴承由哪些零件组成？各零件的起何作用？2.滚动轴承有哪些优缺点？3.何谓滑动轴承的接触角？它与轴向承载能力有何关系？4.滚动轴承基本代号代表什么含义？5.滚动轴承的失效形式有哪些？6.何谓滚动轴承的寿命？7.何谓滚动轴承的可靠度？8.何谓滚动轴承的基本额定寿命？9.滚动轴承的密封形式有哪些？10.滚动轴承常用的固定形式有那两种？。

机械设计基础（参考习题集）绪 论复习思考题1、 试述构件和零件的区别与联系？2、 何谓机架、原动件和从动件？第一、二章 自由度和速度分析、平面连杆机构复习思考题11、两构件构成运动副的特征是什么？2、如何区别平面及空间运动副？3、 何谓自由度和约束？4、 转动副与移动副的运动特点有何区别与联系？5、 何谓复合铰链？计算机构自由度时应如何处理？6、 机构具有确定运动的条件是什么？7、 什么是虚约束？习题11、 画出图示平面机构的运动简图，并计算其自由度。

（a ） (b) (c)2、一简易冲床的初拟设计方案如图。

设计者的思路是：动力由齿轮1输入，使轴A 连续回转；而固装在轴A 上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构将使冲头4上下运动以达到冲压的目的。

试绘出其机构运动简图，分析其运动是否确定，并提出修改措施。

3、计算图示平面机构的自由度；机构中的原动件用圆弧箭头表示。

(a) (b) (c)(d) (e) (f)复习思考题21、已知作平面相对运动两构件上两个重合点的相对速度12A A V 及12B B V 的方向，它们的相对瞬心P 12在何处？2、当两构件组成滑动兼滚动的高副时，其速度瞬心在何处？3、如何考虑机构中不组成运动副的两构件的速度瞬心？4、利用速度瞬心，在机构运动分析中可以求哪些运动参数？5、在平面机构运动分析中，哥氏加速度大小及方向如何确定？习题21、 试求出下列机构中的所有速度瞬心。

(a) (b)(c) (d)2、图示的凸轮机构中，凸轮的角速度ω1=10s -1，R =50mm ，l A0=20mm ，试求当φ=0°、45°及90°时，构件2的速度v 。

题2图凸轮机构题3图组合机构3、图示机构，由曲柄1、连杆2、摇杆3及机架6组成铰链四杆机构，轮1′与曲柄1固接，其轴心为B，轮4分别与轮1′和轮5相切，轮5活套于轴D上。

各相切轮之间作纯滚动。

试用速度瞬心法确定曲柄1与轮5的角速比ω1/ω5。