机械设计14-15

机械设计基础（第五版）课后习题答案(完整版)杨可竺、程光蕴、李仲生主编高等教育出版社1-1至1-4解机构运动简图如下图所示。

图 1.11 题1-1解图图1.12 题1-2解图图1.13 题1-3解图图1.14 题1-4解图1-5 解1-6 解1-7 解1-8 解1-9 解1-10 解1-11 解1-12 解1-13解该导杆机构的全部瞬心如图所示，构件 1、3的角速比为：1-14解该正切机构的全部瞬心如图所示，构件 3的速度为：，方向垂直向上。

1-15解要求轮 1与轮2的角速度之比，首先确定轮1、轮2和机架4三个构件的三个瞬心，即，和，如图所示。

则：，轮2与轮1的转向相反。

1-16解（ 1）图a中的构件组合的自由度为：自由度为零，为一刚性桁架，所以构件之间不能产生相对运动。

（ 2）图b中的 CD 杆是虚约束，去掉与否不影响机构的运动。

故图 b中机构的自由度为：所以构件之间能产生相对运动。

4.5课后习题详解4-1解分度圆直径齿顶高齿根高顶隙中心距齿顶圆直径齿根圆直径基圆直径齿距齿厚、齿槽宽4-2解由可得模数分度圆直径4-3解由得4-4解分度圆半径分度圆上渐开线齿廓的曲率半径分度圆上渐开线齿廓的压力角基圆半径基圆上渐开线齿廓的曲率半径为 0；压力角为。

齿顶圆半径齿顶圆上渐开线齿廓的曲率半径齿顶圆上渐开线齿廓的压力角4-5解正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮的齿根圆直径：基圆直径假定则解得故当齿数时，正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮的基圆大于齿根圆；齿数，基圆小于齿根圆。

4-6解中心距内齿轮分度圆直径内齿轮齿顶圆直径内齿轮齿根圆直径4-7 证明用齿条刀具加工标准渐开线直齿圆柱齿轮，不发生根切的临界位置是极限点正好在刀具的顶线上。

此时有关系：正常齿制标准齿轮、，代入上式短齿制标准齿轮、，代入上式图 4.7 题4-7解图4-8证明如图所示，、两点为卡脚与渐开线齿廓的切点，则线段即为渐开线的法线。

根据渐开线的特性：渐开线的法线必与基圆相切，切点为。

《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 F1－1122424323=-⨯-⨯=--=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=⨯===ω1－15：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≈∠⨯===ω1224212141P 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1-5至1-12 指出（题1-5图~1-12图）机构运动简图中的复合铰链、局部自由度和虚约束，计算各机构的自由度，并判断是否具有确定的运动。

1-5 解 F =H L P P n --23=18263-⨯-⨯=11-6 解F =H L P P n --23=111283-⨯-⨯=11-7 解F =H L P P n --23=011283-⨯-⨯=21-8 解F =H L P P n --23=18263-⨯-⨯=11-9 解F =H L P P n --23=24243-⨯-⨯=21-10 解F =H L P P n --23=212293-⨯-⨯=11-11 解F =H L P P n --23=24243-⨯-⨯=21-12 解F =H L P P n --23=03233-⨯-⨯=32-1 试根据题2-1图所标注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。

题2-1图答 : a ）160907015011040=+<=+，且最短杆为机架，因此是双曲柄机构。

b ）1707010016512045=+<=+，且最短杆的邻边为机架，因此是曲柄摇杆机构。

c ）132627016010060=+>=+，不满足杆长条件，因此是双摇杆机构。

d ）1909010015010050=+<=+，且最短杆的对边为机架，因此是双摇杆机构。

2-3 画出题2-3图所示个机构的传动角和压力角。

图中标注箭头的构件为原动件。

题2-3图解：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10度，且500CD l mm =，1000AD l mm =。

（1）试用图解法求曲柄AB 和连杆BC 的长度；（2）用式（2-6）和式（2-6）’计算此机构的最小传动角。

题2-5图解 : （ 1 ）由题意踏板CD 在水平位置上下摆动 10，就是曲柄摇杆机构中摇杆的极限位置，此时曲柄与连杆处于两次共线位置。

第十四章 链传动一、 选择题14-1 按链传动的用途,套筒滚链子和齿形链属于___.(1)传动链 (2)起重链 (3)曳引链14-2 相比而言,___传动时具有工作平稳、噪声小、允许链速较高、承受冲击载荷能力较好和轮齿受力较均匀的优点.(1)套筒链 (2)齿形链 (3)套筒滚子链14-3 套筒滚子链在传动中,当链条在链轮上啮入和啮出时,滚子沿链轮轮齿表面___.(1)滑动 (2)滚动 (3)滑动加滚动14-4 右图是一链轮的轴面齿形图.它是与___配用的链轮.(1)套筒滚子链 (2)齿形链 (3)成形链题14-4图14-5 套筒滚子链链轮分度圆直径等于___.(1) 180sin p z o （2）180p tg zo （3）180(0.54)p ctg z +o （4）180sin z p o14-6 在中速、中载的链传动中,链轮材料常采用___.(1)中碳钢正火 (2)中碳钢淬火,硬度大于40～45HRC (3)铸铁 (4)低碳钢、低碳合金钢表面渗碳淬火硬度为55～60HRC14-7 链传动设计中,一般链轮最多齿数限制为z max =120,是为了___.(1)减小链传动的不均匀性 (2)限制传动比 (3)减少链轮磨损后链从链轮上脱落下来的可能性 (4)保证链轮轮齿的强度14-8 链传动中,限制链轮最少齿数的目的是为了___.(1)减少传动的运动不均匀性和动载荷 (2)防止链节磨损后脱链 (3)使小链轮轮齿受力均匀 (4)防止润滑不良时轮齿加速磨损14-9 链传动中,最适宜的中心距是___.(1)(10～20)p (2)(20～30)p (3)(30～50)p (4)(50～80)p14-10 设计链传动时,连节数最好取___.(1)偶数 (2)奇数 (3)质数 (4)链轮齿数的整数倍14-11 下列链传动传动比的计算公式中,___是错误的.(1) 12n i n = (2) 21d i d = (3) 21z i z = (4) 21T i T η=14-12 链传动中,链条的平均速度υ=___.(1) 11601000d n π⨯ （2）22601000d n π⨯ （3）11601000z n p ⨯ （4）12601000z n p ⨯ 14-13 多排链排数一般不超过3或4排,主要是为了___.(1)不使安装困难 (2)使各排受力均匀 (3)不使轴向过宽 (4)减轻链的重量 14-14 链传动设计中,当载荷大、中心距小、传动比大时,宜选用___.(1)大节距单排链 (2)小节距多排链 (3)小节距单排链 (4)大节距多排链 14-15 链传动只能用于轴线___的传动.(1)相交成90° (2)相交成任一角度 (3)空间90°交错 (4)平行14-16 下列具有中间挠性件的传动中,___的作用在轴上的载荷最小.(1)普通V 带传动 (2)平带传动 (3)链传动14-17 链传动中,F 1为工作拉力,作用在轴上的载荷F Q 可近似得取为___.(1)F 1 (2)1.2F 1 (3)1.5F 1 (4)2F 114-18 链传动张紧的目的主要是___.(1)同带传动一样 (2)提高链传动工作能力 (3)避免松边垂度过大而引起啮合不良和链条振动 (4)增大包角14-19 链传动的张紧轮应装在___.(1)靠近主动论的松边上 (2)靠近主动论的紧边上 (3)靠近从动轮的松边上(4)靠近从动轮的紧边上14-20 链传动人工润滑时,润滑油应加在___.(1)紧边上 (2)链条和链轮啮合处 (3)松边上二、分析与思考题14-21 与带传动和齿轮传动相比,链传动有哪些优缺点?试说明摩托车采用链传动的原因.14-22 套筒滚子链已标准化,链号为08B,20A 的链节距p 等于多少mm?后缀A 或B 分别表示什么?有一滚子链的标记是10A-2×100GB1243.1-83,试说明它表示什么?14-23 齿形链有什么特点?链号和链节距p 的关系如何?14-24 自行车上的链传动,其大、小链轮哪一个经过淬火处理?为什么?14-25 影响链传动速度不均匀性的的主要因素是什么?为什么在一般情况下链传动的瞬时传动比不是恒定的?在什么条件下瞬时传动比才是恒定的?14-26 链传动在工作时引起动载荷的主要原因是什么?能否避免?如何减小动载荷? 14-27 链传动的主要失效形式有哪些?14-28 链传动的许用功率曲线是在什么试验条件下得出来的?若设计的链传动与试验条件不同要进行哪些修正?14-29 链传动计算时,在什么工作条件下按许用功率曲线选择传动链?在什么工作条件下应进行链的静强度校核?提高链传动寿命的措施有那些?14-30 图示传动方案是否合理?为什么?题14-30图 题14-31图14-31 图示的四种链传动布置形式,当小链轮为主动轮时,它们按什么方向旋转时比较合理?三、设计计算题14-32 已知一链传动,链号为16A,小链轮齿数z 1=19,转速n 1=960r/min.试计算链条的平均速度υ、瞬时最大速度υmax 和最小速度υmin .14-33 上题如果小链轮齿数分别取为z 1=5、10、15、17、19、25、30,计算链条速度的变化率,并作出速度变化率与小链轮齿数z 1的关系曲线.(提示:链条速度变化率=max min max min 100%100%1()2υυυυυυ-⨯=⨯+V )。

考研机械设计-14(总分100,考试时间90分钟)一、单项选择题(从给出的A、B、C、D中选一个答案)1. 动力传动蜗杆传动的传动比的范围通常为______。

A. i12＜1B. i12=1～8C. i12=8～80D. i12＞80～1202. 与齿轮传动相比较，______不能作为蜗杆传动的优点。

A. 传动平稳，噪声小B. 传动比可以较大C. 可产生自锁D. 传动效率高3. 阿基米德圆柱蜗杆与蜗轮传动的______模数，应符合标准值。

A. 端面B. 法面C. 中间平面4. 在标准蜗杆传动中，蜗杆头数z1一定时，若增大蜗杆直径系数q，将使传动效率______。

A. 提高B. 减小C. 不变D. 增大也可能减小5. 在蜗杆传动中，当其他条件相同时，增加蜗杆头数z1，则传动效率______。

A. 降低B. 提高C. 不变D. 或提高也可能降低6. 蜗杆直径系数q=______。

A. q=d1/mB. q=d1mC. q=a/dD. q=a/m7. 起吊重物用的手动蜗杆传动，宜采用______的蜗杆。

A. 单头、小导程角B. 单头、大导程角C. 多头、小导程角D. 多头、大导程角8. 在其他条件相同时，若增加蜗杆头数，则滑动速度______。

A. 增加B. 不变C. 减小D. 可能增加也可能减小9. 在蜗杆传动设计中，蜗杆头数z1选多一些，则______。

A. 有利于蜗杆加工B. 有利于提高蜗杆刚度C. 有利于提高传动的承载能力D. 有利于提高传动效率10. 蜗杆直径d1的标准化，是为了______。

A. 保证蜗杆有足够的刚度B. 有利于蜗轮滚刀的标准化C. 提高蜗杆传动的效率D. 有利于蜗杆加工11. 蜗杆常用材料的牌号是______。

A. HT150B. ZCuSn10Pb1C. 45钢D. GCr1512. 采用变位蜗杆传动时______。

A. 仅对蜗杆进行变位B. 仅对蜗轮进行变位C. 必须同时对蜗杆与蜗轮进行变位13. 提高蜗杆传动效率的主要措施是______。

第十五章 轴一、选择题15—1按所受载荷的性质分类，车床的主轴是 A ，自行车的前轴是 B ，连接汽车变速箱与后桥，以传递动力的轴是 C 。

A 转动心轴B 固定心轴C 传动轴D 转轴15—2 为了提高轴的刚度，措施 B 是无效的。

A 加大阶梯轴个部分直径B 碳钢改为合金钢C 改变轴承之间的距离D 改变轴上零件位置15—3 轴上安装有过盈联接零件时，应力集中将发生在 B 。

A 轮毂中间部位B 沿轮毂两端部位C 距离轮毂端部为1/3轮毂长度处 15—4 轴直径计算公式3nP C d ≥， C 。

A 只考虑了轴的弯曲疲劳强度 B 考虑了弯曲、扭转应力的合成C 只考虑了扭转应力D 考虑了轴的扭转刚度 15—5 轴的强度计算公式22)(T M M e α+=中，α是 C 。

A 弯矩化为当量转矩的转化系数B 转矩转化成当量弯矩的转化系数C 考虑弯曲应力和扭转切应力的循环性质不同的校正系数D 强度理论的要求 15—6 轴的安全系数校核计算，应按 D 计算。

A 弯矩最大的一个截面B 弯矩和扭矩都是最大的一个截面C 应力集中最大的一个截面D 设计者认为可能不安全的一个或几个截面15—7 轴的安全系数校核计算中，在确定许用安全系数S 时,不必考虑 A 。

A 轴的应力集中B 材料质地是否均匀C 载荷计算的精确度D 轴的重要性 15—8 对轴上零件作轴向固定，当双向轴向力都很大时，宜采用 C 。

A 过盈配合B 用紧定螺钉固定的挡圈C 轴肩—套筒D 轴肩—弹性挡圈 15—9 对轴进行表面强化处理，可以提高轴的 C 。

A 静强度B 刚度C 疲劳强度D 耐冲击性能 15—10 如阶梯轴的过渡圆角半径为r ，轴肩高度为h,上面安装一个齿轮，齿轮孔倒角为C 45°,则要求 A 。

A r<C<hB r=C=hC r>C>hD C<r<h 15—11在下列轴上轴向定位零件中， B 定位方式不产生应力集中。

目录第5章螺纹连接和螺旋传动 (9)第6章键、花键、无键连接和销连接 (12)第8章带传动 (15)第9章链传动 (19)题 4 图 (20)a）和b）按逆时针方向旋转合理。

(20)第11章蜗杆传动 (22)第12章滑动轴承 (24)第13章滚动轴承 (27)第14章联轴器和离合器 (29)第15章轴 (30)第5章螺纹连接和螺旋传动1、简要分析普通螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹的特点，并说明哪些螺纹适合用于连接，哪些螺纹适合用于传动？哪些螺纹已经标准化？普通螺纹：牙型为等边三角形，牙型角60度，内外螺纹旋合后留有径向间隙，外螺纹牙根允许有较大的圆角，以减小应力集中。

同一公称直径按螺距大小，分为粗牙和细牙，细牙螺纹升角小，自锁性好，抗剪切强度高，但因牙细不耐磨，容易滑扣。

应用：一般连接多用粗牙螺纹。

细牙螺纹常用于细小零件，薄壁管件或受冲击振动和变载荷的连接中，也可作为微调机构的调整螺纹用。

α，传动效率较其它螺纹高，但牙根强度弱，螺旋副矩形螺纹：牙型为正方形，牙型角 0=磨损后，间隙难以修复和补偿，传动精度降低。

梯形螺纹：牙型为等腰梯形，牙型角为30度，内外螺纹以锥面贴紧不易松动，工艺较好，牙根强度高，对中性好。

主要用于传动螺纹。

锯齿型螺纹：牙型为不等腰梯形，工作面的牙侧角3度，非工作面牙侧角30度。

外螺纹牙根有较大的圆角，以减小应力集中，内外螺纹旋合后，大径无间隙便于对中，兼有矩形螺纹传动效率高和梯形螺纹牙型螺纹牙根强度高的特点。

用于单向受力的传动螺纹。

普通螺纹适合用于连接，矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹适合用于传动。

普通螺纹、、梯形螺纹和锯齿形螺纹已经标准化。

2、将承受轴向变载荷连接螺栓的光杆部分做的细些有什么好处？可以减小螺栓的刚度，从而提高螺栓连接的强度。

3、螺纹连接为何要防松？常见的防松方法有哪些？连接用螺纹紧固件一般都能满足自锁条件，并且拧紧后，螺母、螺栓头部等承压面处的摩擦也都有防松作用，因此在承受静载荷和工作温度变化不大时，螺纹连接一般都不会自动松脱。

14-1解I 为传动轴，II 、IV 为转轴，III 为心轴。

14-2解圆整后取d=37 mm 。

14-3解14-4解按弯扭合成强度计算，即：代入数值计算得：。

14-5解这两个轴都是心轴，只承受弯矩。

两种设计的简化图如下：图14.5 题14-5 解图图14.6 （ a ）中，因为是心轴，故，查相关手册得：，则考虑到键槽对轴的削弱，直径再扩大 4 % 。

得：图14.6 （ b ）中，14-6解故。

14-7解由题可知，，若不计齿轮啮合及轴承摩擦的功率损失，则（i = Ⅰ, Ⅱ,Ⅲ）设：，则，，14-8解1. 计算中间轴上的齿轮受力中间轴所受转矩为：图14.8 题14-8 解图2. 轴的空间受力情况如图14.8 （a ）所示。

3. 垂直面受力简图如图14.8 （b ）所示。

垂直面的弯矩图如图14.8 （ c ）所示。

4. 水平面受力简图如图14.8 （d ）所示。

水平面的弯矩图如图14.8 （ e ）所示。

B 点左边的弯矩为：B 点右边的弯矩为：C 点右边的弯矩为：C 点左边的弯矩为：5. B 点和C 点处的合成最大弯矩为：6. 转矩图如图14.8 （f ）所示，其中。

7 ．可看出，B 截面为危险截面，取，则危险截面的当量弯矩为：查表得：，则按弯扭合成强度计算轴II 的直径为：考虑键槽对轴的削弱，对轴直径加粗4% 后为：14-9解该题求解过程类似于题14-8 。

在此略。

14-10解钢的切变模量，按扭转刚度要求计算，应使即14-11解1. 求该空心轴的内径空心轴的抗扭截面模量实心轴的抗扭截面模量令，即解得圆整后取。

2 ．计算减轻重量的百分率实心轴质量＝密度×体积空心轴质量空心轴减轻重量的百分率为42.12% 。