河科大机械设计作业集8.9章答案

机械设计课后习题答案3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限MPa 1801=-σ，取循环基数60105⨯=N ，9=m ，试求循环次数N 分别为7 000、25 000、620 000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。

[解] MPa 6.373107105180936910111=⨯⨯⨯==--N N σσN MPa 3.324105.2105180946920112=⨯⨯⨯==--N N σσNMPa 0.227102.6105180956930113=⨯⨯⨯==--N N σσN 3-2已知材料的力学性能为MPa 260=s σ，MPa 1701=-σ，2.0=σΦ，试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。

[解])170,0('A)0,260(C012σσσΦσ-=-σΦσσ+=∴-1210MPa 33.2832.0117021210=+⨯=+=∴-σΦσσ得)233.283,233.283(D '，即)67.141,67.141(D '根据点)170,0('A ，)0,260(C ，)67.141,67.141(D '按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示3-4 圆轴轴肩处的尺寸为：D =72mm ，d =62mm ，r =3mm 。

如用题3-2中的材料，设其强度极限σB =420MPa ，精车，弯曲，βq =1，试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。

[解] 因2.14554==dD ，067.0453==d r，查附表3-2，插值得88.1=ασ，查附图3-1得78.0≈σq ，将所查值代入公式，即()()69.1188.178.0111k =-⨯+=-α+=σσσq查附图3-2，得75.0=σε；按精车加工工艺，查附图3-4，得91.0=σβ，已知1=q β，则35.211191.0175.069.1111k =⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=q σσσσββεK ()()()35.267.141,67.141,0,260,35.2170,0D C A ∴根据()()()29.60,67.141,0,260,34.72,0D C A 按比例绘出该零件的极限应力线图如下图3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力MPa 20m =σ，应力幅MPa 20a =σ，试分别按①C r =②C σ=m ，求出该截面的计算安全系数ca S 。

题8-27图四、设计计算题8-28 有一A 型普通V 带传动，主动轴转速n 1＝1480r/min ，从动轴转速n 2=600r/min ，传递的最大功率P ＝1.5kW 。

假设带速v ＝7.75m/s ，中心距a ＝800mm ，当量摩擦系数f v ＝0.5，求带轮基准直径d 1、d 2，带基准度度L d 和初拉力F 0。

解：1）m mm m n n d d m mm m d n V n d V 250d 7866.2466001480100100d 7806.100148010006075.7100060d 10006022112111111=-=⨯=⋅≈=-=⨯⨯⨯=⨯⨯=⇒⨯=取，查表取，查表πππ2）8-30设计一破碎机用普通V带传动。

已知电动机额定功率为P = 5.5 kW，转速n1= 1440 r/min，从动带轮为n2= 600 r/min，允许传动比误差±5%，两班制工作，希望中心距不超过650 mm。

五、结构设计与分析题8-31图中所示为带传动的张紧方案，试指出其不合理之处，并改正。

题8-31图提示：(a)平带传动,张紧轮宜装于松边外侧靠近小轮,主要用以增大平带传动包角。

(b)V带传动,张紧轮不宜装在紧边,应装于松边内侧,使带只受单向弯曲,且靠近大轮,防止小带轮包角减小。

8-32图中所示为B型普通V带的轮槽结构，试填写有关结构尺寸、尺寸公差及表面粗糙度值。

题8-32图9-30设计一输送装置用的滚子链传动。

已知主动轮转速n1=960 r/min，功率P = 16.8 kW，传动比i=3.5，原动机为电动机，工作载荷冲击较大，中心距不大于800 mm （要求中心距可以调节），水平布置。

五、结构设计与分析题9-31 在如图所示链传动中，小链轮为主动轮，中心距a = (30～50) p。

问在图a、b 所示布置中应按哪个方向转动才合理？两轮轴线布置在同一铅垂面内（图c）有什么缺点？应采取什么措施？aa）b）c）题图9-31。

题13—47图第十四章联轴器和离合器一、分析与思考题14-16 联轴器、离合器、安全联轴器和安全离合器有何区别？各用于什么场合？答: 联轴器: 用来把两轴联接在一起, 机器运转时不能分离。

只有停机时将联接拆开后两轴才能分离。

离合器：在机器运转过程中可使两轴随时接合或分离。

用来操纵机器传动系统的断续, 以便进行变速及换向等。

安全联轴器和安全离合器：机器工作时, 如果转矩超过规定值, 这种联轴器或离合器即可自行断开或打滑, 以保证机器中主要零件不致因过载而损坏。

14-17 试比较刚性联轴器、无弹性元件的挠性联轴器和有弹性元件的挠性联轴器各有何优缺点？各用于什么场合？答: 刚性联轴器: 构造简单, 成本低, 可传递较大的转矩。

缺乏补偿两轴相对位移的能力。

故对两轴对中性能要求很高。

用于转速低, 无冲击, 轴的刚性大, 对中性较好的场合。

无弹性元件的挠性联轴器：可补偿两轴相对位移。

但因无弹性元件, 故不能缓冲减振。

常用于载荷平稳、无冲击的场合。

有弹性元件的挠性联轴器：因装有弹性元件, 不仅可以补偿两轴相对位移而且可以吸振缓冲。

用于需要补偿两轴的相对位移, 工作载荷有较大变化的场合。

14-18选择联轴器类型时, 应当考虑哪几方面因素？答: 1.传递转矩大小和性质以及对吸振缓冲能力的要求；2.工作转速高低和引起离心力的大小；3.两轴相对位移的大小和方向；4.联轴器的可靠性和工作环境；5.联轴器的制造、安装、维护和成本。

14-19 牙嵌离合器和摩擦式离合器各有何优缺点？各适用于什么场合？答: 牙嵌离合器: 结构简单, 没有相对滑动, 尺寸小。

但不能在转速差较大时进行联接。

摩擦式离合器：两轴能在任何不同角速度下进行联接；改变摩擦面间的压力就能调节从动轴的加速时间；接合时冲击和振动较小；过载时将发生打滑, 可避免其它零件损坏。

二、设计计算题14-20 有一链式输送机用联轴器与电机相联接。

已知传递功率P=15Kw, 电动机转速n=1460r/min, 电动机轴伸直径d=42mm 。

机械原理_河南科技大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.带动其它构件的构件，称为原动件。

答案:运动2.具有确定运动的行星轮系，其原动件数目。

答案:只有1个3.两构件组成平面转动副时，则运动副使构件间丧失了的独立运动。

答案:两个移动4.曲柄滑块机构是由曲柄摇杆机构的长度趋向无穷大而演变来的。

答案:摇杆5.当曲柄摇杆机构的曲柄原动件位于时，机构的压力角最大。

答案:曲柄与机架共线的两位置之一6.平面四杆机构中是否存在死点，取决于是否与连杆共线。

答案:从动件7.若发现移动滚子从动件盘形凸轮机构的压力角超过了许用值时，且凸轮的实际廓线又出现变尖，此时应采取的措施是。

答案:增大基圆半径8.滚子从动件盘形凸轮的基圆半径是从凸轮转动中心到的最短距离。

答案:凸轮理论廓线9.为了使凸轮机构正常工作和具有较高的效率，要求凸轮机构的最小压力角的值不得超过某一许用值。

此句中错误的是。

答案:最小10.两齿轮的实际中心距与设计中心距略有偏差，则两轮传动比。

答案:不变11.一对直齿圆柱变位齿轮传动（无侧隙啮合），若变位系数x1=0.05，x2=-0.2，实际中心距标准中心距。

答案:小于12.若忽略摩擦，一对渐开线齿轮啮合时，齿廓间作用力沿着方向。

答案:基圆内公切线13.渐开线齿轮传动的重合度随着齿轮增大而增大，而与齿轮的无关。

答案:齿数、模数14.一对直齿圆柱齿轮的中心距等于两分度圆半径之和，但等于两节圆半径之和。

答案:不一定、一定15.用范成法切制渐开线齿轮时，齿轮根切的现象可能发生在的场合。

答案:齿数较少16.一对渐开线齿轮啮合传动时，两齿廓间。

答案:除节点外各处均有相对滑动17.渐开线直齿圆柱齿轮中，齿距，法向齿距，基圆齿距为。

答案:pb=pn＜p18.渐开线直齿条与正变位直齿圆柱齿轮传动时，齿轮的节圆半径分度圆半径。

答案:等于19.齿轮传动时，若发现重合度小于1的情况，则修改设计的措施应是。

答案:重选变位系数20.有一对渐开线直齿圆柱齿轮传动，其变位系数分别为x1，x2。

《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 —1自由度为：F =3n _(2P L +P H _P') _F' =3 7 -(2 9 1-0) -1二21-19 -1=1或：F =3n -2P L -P H=3 6 -2 8 -1-11-6自由度为F =3n _(2P L P H _P') _F' =3 9-(2 12 1 -0) -1 =1或：F =3n -2P L - F H=3 8-2 11-1=24-22 -1=11 —10自由度为：F =3n _(2P L +P H _P') _F' =3 10-(2 14 12 -2) -1 = 30 -28 -1=1或：F =3n-2P L - P H=3 9-2 12-1 2=27-24 -2=11 — 11F =3n -2P L -P H=3 4 -2 4 -2=21 — 13:求出题1-13图导杆机构的全部瞬心和构件R4 p 3 P34 R3 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 •= =10rad/s ，求构件3的速度v 3 。

v 3 =v P13 =叫 P 14P 3 =10^200 = 2000mm/s1- 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「1/「2。

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⑷ 1 沃 P 14p 2 =切2 “ !~24 P 12 4-13 P3PP1 3创|P 24p 2| 2r 2 ⑷ 2 IR 4P 12I r i=10 AC tan BCA 916.565mm/s :2.9rad / s转中心的距离l AC =15mm , I AB = 90mm ,^10rad /s ，求『-00和『-1800时，从动件角速度-'2的数值和方向。

2.1变应力不一定只由变载荷产生（√）2.2增大零件过渡曲线的圆角半径可以减少应力集中（√）2.3 应力只要随时间发生变化，均称为变应力。

（√）2.4在变应力作用下，零件的主要失效形式将是疲劳断裂；而在静应力作用下，其失效形式将是塑性变形或断裂。

（×）2.5只有静载荷产生静强度破坏，只有变载荷才产生疲劳破坏。

（×）5.1减少螺栓和螺母的螺距变化差可以改善螺纹牙间的载荷分配不均的程度。

（√）5.2被连接件是锻件或铸件时，可将安装螺栓处加工成小凸台或沉头座，其目的是易拧紧。

（×）5.11为了提高受轴向变载荷螺栓连接的疲劳强度，可以增加螺栓的刚度。

（×）5.12螺纹的升角越大，其连接的自锁性能就越好。

（×）6.1切向键是靠工作面上的挤压力和轴与轮毂之间的摩擦力来传递转矩（√）6.5普通平键的主要失效形式是工作面的挤压破坏。

（√）6.6一个平键连接能传递的最大转矩为T，则安装两个平键能传递的最大转矩为2T。

（×）6.8平键连接可以实现轴与轮毂的轴向和轴向固定。

（×）8.1为了使普通V带和带轮上的工作槽面相互紧贴，应使带轮的轮槽角与带的楔角相等。

（×）8.2带传动中打滑和弹性滑动都会引起带传动的失效，只要设计合理，都可以避免。

（×）8.12 V带传动设计计算中，通常限制带的根数Z<10，主要是为了保证每根带受力比较均匀。

（√）8.13带传动中，由离心力引起的离心拉应力在各截面上都相等。

（√）10.1齿轮传动中，经过热处理的齿面称为硬齿面，未经过热处理的齿面称为软齿面。

（×）10.8对于软齿面闭式齿轮传动，若弯曲强度校核不足，较好的解决方法是保持分度圆直径和齿宽不变，减少齿数，增大模数。

（√）10.9低速重载齿轮不会产生胶合，只有高速重载齿轮才会产生胶合（×）11.1为了保证普通圆柱蜗杆传动具有良好的磨合性和耐磨性，通常采用钢制蜗杆与铜合金蜗轮。

3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限MPa 1801=-σ，取循环基数60105⨯=N ，9=m ，试求循环次数N 分别为7 000、25 000、620 000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。

[解] MPa 6.373107105180936910111=⨯⨯⨯==--N N σσN M P a 3.324105.2105180946920112=⨯⨯⨯==--N N σσN M P a 0.227102.6105180956930113=⨯⨯⨯==--N N σσN 3-2已知材料的力学性能为MPa 260=s σ，MPa 1701=-σ，2.0=σΦ，试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。

[解] )170,0('A )0,260(C 012σσσΦσ-=- σΦσσ+=∴-121M P a33.2832.0117021210=+⨯=+=∴-σΦσσ 得)233.283,233.283(D '，即)67.141,67.141(D '根据点)170,0('A ，)0,260(C ，)67.141,67.141(D '按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示3-4 圆轴轴肩处的尺寸为：D =72mm ，d =62mm ，r =3mm 。

如用题3-2中的材料，设其强度极限σB =420MPa ，精车，弯曲，βq =1，试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。

[解] 因2.14554==d D ，067.0453==d r ，查附表3-2，插值得88.1=ασ，查附图3-1得78.0≈σq ，将所查值代入公式，即()()69.1188.178.0111k =-⨯+=-α+=σσσq查附图3-2，得75.0=σε；按精车加工工艺，查附图3-4，得91.0=σβ，已知1=q β，则35.211191.0175.069.1111k =⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=q σσσσββεK ()()()35.267.141,67.141,0,260,35.2170,0D C A ∴根据()()()29.60,67.141,0,260,34.72,0D C A 按比例绘出该零件的极限应力线图如下图3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力MPa 20m =σ，应力幅MPa 20a =σ，试分别按①C r =②C σ=m ，求出该截面的计算安全系数ca S 。

第二章 平面机构的结构分析题2-1 图a 所示为一简易冲床的初拟设计方案。

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（各尺寸由图上量取），分析是否能实现设计意图，并提出修改方案。

解：1)取比例尺,绘制机构运动简图。

(图2-1a) 2)要分析是否能实现设计意图,首先要计算机构的自由度。

尽管此机构有4个活动件，但齿轮1和凸轮2是固装在轴A 上，只能作为一个活动件，故 3=n 3=l p 1=h p01423323=-⨯-⨯=--=h l p p n F原动件数不等于自由度数，此简易冲床不能运动，即不能实现设计意图。

分析：因构件3、4与机架5和运动副B 、C 、D 组成不能运动的刚性桁架。

故需增加构件的自由度。

3)提出修改方案：可以在机构的适当位置增加一个活动构件和一个低副，或用一个高副来代替一个低副。

(1) 在构件3、4之间加一连杆及一个转动副(图2-1b)。

(2) 在构件3、4之间加一滑块及一个移动副(图2-1c)。

(3) 在构件3、4之间加一滚子(局部自由度)及一个平面高副(图2-1d)。

置上添加一个构件（相当于增加3个自由度）和1个低副（相当于引入2个约束），如图2-1（b ）（c ）所示，这样就相当于给机构增加了一个自由度。

用一个高副代替一个低副也可以增加机构自由度，如图2-1（d ）所示。

题2-2 图a 所示为一小型压力机。

图上，齿轮1与偏心轮1’为同一构件，绕固定轴心O 连续转动。

在齿轮5上开有凸轮轮凹槽，摆杆4上的滚子6嵌在凹槽中，从而使摆杆4绕C 轴上下摆动。

同时，又通过偏心轮1’、连杆2、滑杆3使C 轴上下移动。

最后通过在摆杆4的叉槽中的滑块7和铰链G 使冲头8实现冲压运动。

试绘制其机构运动简图，并计算自由度。

解：分析机构的组成：此机构由偏心轮1’（与齿轮1固结）、连杆2、滑杆3、摆杆4、齿轮5、滚子6、滑块7、冲头8和机架9组成。