南京理工大学机械设计基础(下)答案3

机械设计基础课后习题答案机械设计基础课后习题解答参考1-2题,7,5===h l P P n107253=-?-?=F机构有1个主动构件，所以机构有确定运动。

1-3题1,11,8===h l P P n1111283=-?-?=F机构有1个主动构件，所以机构有确定运动。

1-4题 0,11,8===h l P P n2011283=-?-?=F机构有2个主动构件，所以机构有确定运动。

1-5题1,8,6===h l P P n118263=-?-?=F机构有1个主动构件，所以机构有确定运动。

2-1题（a ）双曲柄机构；（b ）曲柄摇杆机构；（c ）双摇杆机构；（d ）双摇杆机构。

2-2题0≠e 时，曲柄条件：e l l BC AB -<； 0=e 时，曲柄条件：BC AB l l <。

=3636.1612.112.118011180K K θ3-2题m z m h z d a a )2()2(*2252==+=z d m a mm主要⼏何尺⼨计算（略）。

4-2题略4-3题分锥⾓"43'25684287.681743arctan arctan122?=?===z z δ "17'34215713.2190221?=?=-?=-∑=δδδ分度圆5117311=?==mz d mm ； 12943322=?==mz d mm齿顶圆580.565713.21cos 3251cos 2111=+=+=δm d d a mm 206.1314287.68cos 32129cos 2222=+=+=δm d d a mm 齿根圆304.445713.21cos 34.251cos 4.2111=-=-=δm d d fmm353.1264287.68cos 34.2129cos 4.2222=-=-=δm d d fmm锥距358.694317232222221=+?=+=z z m R mm 齿顶⾓"44'4237122.3358.693arctan arctan====R h a a θ齿根⾓ "7'2744519.4358.696.3arctan arctan ?=?===R h ff θ根锥⾓"10'7171194.1711?=?=-=f f θδδ"1'17252835.2511?=?=+=a a θδδ"27'8721409.7222?=?=+=a a θδδ当量齿数28.18cos 111==δz z v ； 96.116cos 222==δz z v4-4题8011==mz d mm ； 24022==mz d mm80)(2112=-=d d a mm 88)2(2111=+=+=z m h d d a a mm 232)2(2222=-=-=z m h d d a a mm 70)5.2(2111=-=-=z m h d d f f mm 250)5.2(2222=+=+=z m h d d f f mm本题为定轴轮系。

第11章 蜗杆传动11.1 蜗杆传动的特点及使用条件是什么？答：蜗杆传动的特点是：结构紧凑，传动比大。

一般在传递动力时，10~80i =；分度传动时只传递运动，i 可达1 000；传动平稳，无噪声；传动效率低；蜗轮一般用青铜制造，造价高；蜗杆传动可实现自锁。

使用条件：蜗杆传动用于空间交错(90)轴的传动。

用于传动比大，要求结构紧凑的传动，传递功率一般小于50kW 。

11.2 蜗杆传动的传动比如何计算？能否用分度圆直径之比表示传动比？为什么？答：蜗杆传动的传动比可用齿数的反比来计算，即1221i n n z z ==；不能用分度圆直径之比表示传动比，因为蜗杆的分度圆直径11d mq mz =≠。

11.3 与齿轮传动相比较，蜗杆传动的失效形式有何特点？为什么？答：蜗杆传动的失效形式与齿轮传动类似，有点蚀、弯曲折断、磨损及胶合。

但蜗杆传动中蜗轮轮齿的胶合、磨损要比齿轮传动严重得多。

这是因为蜗杆传动啮合齿面间的相对滑动速度大，发热严重，润滑油易变稀。

当散热不良时，闭式传动易发生胶合。

在开式传动及润滑油不清洁的闭式传动中，轮齿磨损较快。

11.4 何谓蜗杆传动的中间平面？中间平面上的参数在蜗杆传动中有何重要意义？ 答：蜗杆传动的中间平面是通过蜗杆轴线且垂直于蜗轮轴线的平面。

中间平面上的参数是标准值，蜗杆传动的几何尺寸计算是在中间平面计算的。

在设计、制造中，皆以中间平面上的参数和尺寸为基准。

11.5 试述蜗杆直径系数的意义，为何要引入蜗杆直径系数q ?答：蜗杆直径系数的意义是：蜗杆的分度圆直径与模数的比值，即1q d m =。

引入蜗杆直径系数是为了减少滚刀的数量并有利于标准化。

对每个模数的蜗杆分度圆直径作了限制，规定了1~4个标准值，则蜗杆直径系数也就对应地有1~4个标准值。

11.6 何谓蜗杆传动的相对滑动速度？它对蜗杆传动有何影响？答：蜗杆传动的相对滑动速度是由于轴交角90∑=，蜗杆与蜗轮啮合传动时，在轮齿节点处，蜗杆的圆周速度1v 和蜗轮的圆周速度2v 也成90夹角，所以蜗杆与蜗轮啮合传动时，齿廓间沿蜗杆齿面螺旋线方向有较大的相对滑动速度s v ，其大小为s 1cos v v λ==。

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。

1南京理工大学课程考试试卷（教师组卷、存档用)档案编号：课程教学大纲编号：012241042课程名称：机械设计基础（Ⅱ）学分：3试卷编号：01224104209考试方式：闭卷考试时间：120分钟满分分值：100组卷年月：2002.05组卷教师：刘雪洪审定教师：范元勋2.给出带的应力分布图，注明各种应力名称及最大合成应力的位置。

3.图示为蜗杆、齿轮传动装置，已知主动斜齿轮1的转向1n 和蜗杆5的旋向如图示。

今欲使轴Ⅱ上传动件轴向力相抵消，试确定：（1）斜齿轮1、2轮齿的旋向；（2）蜗轮6的转向及其旋向；（3）用图表示轴Ⅱ上传动件的受力情况（用各分力表示）。

4.分析图示结构，指出6~1位置处结构为什么是错的？5.如图所示，某轴由一对圆锥滚子轴承支承。

已知N F r 6000=，N F a 1030=，rpm n 1000=，1=p f ，1=t f ，Y R S 2=，38.0=e ，当e RA>时，4.0=x ，6.1=Y ；当e RA≤时，1=x ，0=Y 。

轴承额定动载荷N C 34000=。

求：（1）轴承的当量动载荷1P 、2P ；（2）轴承的额定寿命h L 。

一．填空题（每题2分，共20分）1．零件的计算载荷与名义载荷的关系是▁▁▁。

2．计算螺栓抗拉强度时用▁▁▁▁直径，分析螺纹的受力时用▁▁▁▁直径。

3．受剪铰制孔螺栓在横向剪力作用下，螺栓杆和孔壁间可能发生▁▁▁▁▁和螺栓被▁▁▁▁▁▁等失效形式。

4．常用的无键联接形式有▁▁▁▁、▁▁▁▁▁。

5．销联接主要用于▁▁▁▁、▁▁▁▁、▁▁▁▁。

6．链传动中合理的链条长为▁▁▁▁▁▁▁。

7．链传动的链节距为P ，链轮齿数为Z ，则链轮分度圆半径为▁▁▁▁▁▁▁。

8．闭式齿轮传动中，常见的两种疲劳损坏形式是▁▁▁▁▁▁和▁▁▁▁▁▁。

9．蜗杆传动的主要失效形式是▁▁▁▁▁、▁▁▁▁▁▁。

10．非液体摩擦滑动轴承的一般校核计算时应考虑的指标有▁▁▁▁▁▁、▁▁▁▁和▁▁▁▁▁▁▁。

机械设计基础答案下应力、降低硬度，便于切削。

正火：将钢加热到一定温度，保温一定时刻后，空冷或风冷的热处理方法。

可排除内应力，降低硬度，便于切削加工；对一样零件，也可作为最终热处理，提高材料的机械性能。

淬火：将钢加热到一定温度，保温一定时刻后，浸入到淬火介质中快速冷却的热处理方法。

可提高材料的硬度和耐磨性，但存在专门大的内应力，脆性也相应增加。

淬火后一样需回火。

淬火还可提高其抗腐蚀性。

调质：淬火后加高温回火的热处理方法。

可获得强度、硬度、塑性、韧性等均较好的综合力学性能，广泛应用于较为重要的零件设计中。

表面淬火：迅速将零件表面加热到淬火温度后赶忙喷水冷却，使工件表层淬火的热处理方法。

要紧用于中碳钢或中碳合金钢，以提高表层硬度和耐磨性，同时疲劳强度和冲击韧性都有所提高。

渗碳淬火：将工件放入渗碳介质中加热，并保温一定时刻，使介质中的碳渗入到钢件中的热处理方法。

适合于低碳钢或低碳合金钢，可提高表层硬度和耐磨性，而仍保留芯部的韧性和高塑性。

9-2解见下表9-3解查教材表9-1，Q235的屈服极限查手册GB706-88标准，14号热轧工字钢的截面面积则拉断时所所的最小拉力为9-4解查教材表9-1，45钢的屈服极限许用应力把夹紧力向截面中心转化，则有拉力和弯距截面面积抗弯截面模量则最大夹紧力应力分布图如图所示图9.3 题9-4解图9-5解查手册，查手册退刀槽宽度，沟槽直径，过渡圆角半径，尾部倒角设所用螺栓为标准六角头螺栓，关于的螺栓，最小中心距，螺栓轴线与箱壁的最小距离。

9-6解查手册，当圆轴时，平键的断面尺寸为且轴上键槽尺寸、轮毂键槽尺寸。

图9.5 题9-6解图9-7解（1）取横梁作为示力体，当位于支承右侧处时由得由得由得由得（2）横梁弯矩图图9.7 题9-7解图（3）横梁上铆钉组的载荷力矩水平分力垂直分力9-8解水平分力在每个铆钉上产生的载荷垂直分力在每个铆钉上产生的载荷力矩在每个铆钉上产生的载荷各力在铆钉上的方向见图所示图9.9 题9-8解图依照力的合成可知，铆钉1的载荷最大9-9解铆钉所受最大载荷校核剪切强度校核挤压强度均合适。

第三章部分题解参考3-5 图3-37所示为一冲床传动机构的设计方案。

设计者的意图是通过齿轮1带动凸轮2旋转后，经过摆杆3带动导杆4来实现冲头上下冲压的动作。

试分析此方案有无结构组成原理上的错误。

若有，应如何修改？习题3-5图习题3-5解图(a) 习题3-5解图(b) 习题3-5解图(c) 解 画出该方案的机动示意图如习题3-5解图(a)，其自由度为：14233 2345=-⨯-⨯=--=P P n F其中：滚子为局部自由度计算可知：自由度为零，故该方案无法实现所要求的运动，即结构组成原理上有错误。

解决方法：①增加一个构件和一个低副，如习题3-5解图(b)所示。

其自由度为：115243 2345=-⨯-⨯=--=P P n F②将一个低副改为高副，如习题3-5解图(c)所示。

其自由度为：123233 2345=-⨯-⨯=--=P P n F3-6 画出图3-38所示机构的运动简图（运动尺寸由图上量取），并计算其自由度。

习题3-6(a)图 习题3-6(d)图解(a) 习题3-6(a)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(a)解图(a)或习题3-6(a)解图(b)的两种形式。

自由度计算：1042332345=-⨯-⨯=--=P P n F习题3-6(a)解图(a)习题3-6(a)解图(b)解(d) 习题3-6(d)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(d)解图(a)或习题3-6(d)解图(b)的两种形式。

自由度计算：1042332345=-⨯-⨯=--=P P n F习题3-6(d)解图(a) 习题3-6(d)解图(b)3-7 计算图3-39所示机构的自由度，并说明各机构应有的原动件数目。

解(a)1010*******=-⨯-⨯=--=P P n FA 、B 、C 、D 为复合铰链原动件数目应为1说明：该机构为精确直线机构。

当满足BE =BC =CD =DE ，AB =AD ，AF =CF 条件时，E 点轨迹是精确直线，其轨迹垂直于机架连心线AF解(b)1072532345=-⨯-⨯=--=P P n FB 为复合铰链，移动副E 、F 中有一个是虚约束 原动件数目应为1说明：该机构为飞剪机构，即在物体的运动过程中将其剪切。

机械设计基础第1章平面机构自由度习题解答1-1至1-4 绘制机构运动简图。

1-11-21-31-41-5至1-12 计算机构自由度局部自由度虚约束局部自由度1-5 有一处局部自由度（滚子），有一处虚约束（槽的一侧），无复合铰链n=6 P L=8 P H=1 F=3×6-2×8-1=11-6 有一处局部自由度（滚子），无复合铰链、虚约束n=8 P L=11 P H=1 F=3×8-2×11-1=11-7 无复合铰链、局部自由度、虚约束n=8 P L=11 P H=0 F=3×8-2×11-0=21-8 无复合铰链、局部自由度、虚约束n=6 P L=8 P H=1 F=3×6-2×8-1=11-9 有两处虚约束（凸轮、滚子处槽的一侧），局部自由度1处，无复合铰链n=4 P L=4 P H=2F=3×4-2×4-2=21-10 复合铰链、局部自由度、虚约束各有一处凸轮、齿轮为同一构件时，n=9 P L=12 P H=2F=3×9-2×12-2=1凸轮、齿轮为不同构件时n=10 P L=13 P H=2 F=3×10-2×13-2=2 图上应在凸轮上加一个原动件。

1-11 复合铰链一处，无局部自由度、虚约束n=4 P L=4 P H=2 F=3×4-2×4-2=2 1-12 复合铰链、局部自由度、虚约束各有一处n=8 P L=11 P H=1 F=3×8-2×11-1=1。

课题：绪论目的任务：了解本课程研究对象、内容、增强感性认识重点:本课程研究对象、内容难点：机器与机构、构件与零件的区别教学方法：利用虚实陈列室、工程案例等多种教学软件，展示本门课研究的对象、内容。

绪论0.1 引言0.2 机械概述0.2.1 机器和机构在人们的生产和生活中广泛使用着各种机器。

机器的种类繁多，结构形式和用途也各不相同，但总的来说，机器有三个共同的特征：(1)都是人为的各种实物的组合；(2)组成机器的各种实物间具有确定的相对运动；(3)可代替或减轻人的劳动，完成有用的机械功或转换机械能。

点击下图可拆装运动演示运动演示动画演示动画演示机构是具有确定相对运动的各种实物的组合，它只符合机器的前两个特征。

(1)(2)0.2.2 零件和构件构件：运动的单元；拆装拆装零件：制造的单元。

0.2.3 机器的组成1 原动部分2 工作部分3 传动部分4 控制部分0.3 《机械设计基础》课程的性质、内容、任务和学习方法特点0.3.1《机械设计基础》课程的性质与研究对象《机械设计基础》是一门综合性技术基础课，其研究对象如下：第一篇构件静力分析研究对象为刚体或刚体系统，即忽略构件的变形，将构件视为在力作用下大小和形状不变的物体。

第二篇构件承载能力计算研究对象为变形固体。

具体地讲，是经过力学模型化处理的杆状构件。

第三篇常用机构研究对象为常见于各种机器中的机构。

如平面连杆机构，凸轮机构等。

第四篇常用机械传动研究对象为常见于各种机器中的机械传动。

如齿轮传动，带传动等。

第五篇通用机械零部件研究对象是在各种机器中普遍使用的零部件。

如轴、轴承、联轴器及离合器等。

0.3.2《机械设计基础》课程的内容第一篇构件静力分析 (理论力学)主要研究刚体在力作用下的平衡问题，即根据力系平衡条件分析平衡刚体的受力情况，确定各未知力的大小和方向，是构件承载能力计算的基础。

第二篇构件承载能力计算(材料力学)主要研究变形固体的强度和刚度问题，为机械零件确定合理的材料、截面形状和尺寸，为达到既安全又经济的目的提供理论基础。

《机械设计基础》课后习题答案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。

题2-1答: a ），且最短杆为机架，因此是双曲柄机构。

b ），且最短杆的邻边为机架，因此是曲柄摇杆机构。

c ），不满足杆长条件，因此是双摇杆机构。

d ），且最短杆的对边为机架，因此是双摇杆机构。

题2-2解: 要想成为转动导杆机构，则要求与均为周转副。

（ 1 ）当为周转副时，要求能通过两次与机架共线的位置。

见图2-15 中位置和。

在中，直角边小于斜边，故有：（极限情况取等号）；在中，直角边小于斜边，故有：（极限情况取等号）。

综合这二者，要求即可。

（ 2 ）当为周转副时，要求能通过两次与机架共线的位置。

见图2-15 中位置和。

在位置时，从线段来看，要能绕过点要求：（极限情况取等号）；在位置时，因为导杆是无限长的，故没有过多条件限制。

（ 3 ）综合（1 ）、（ 2 ）两点可知，图示偏置导杆机构成为转动导杆机构的条件是：题2-3 见图 2.16 。

图 2.16题2-4解: （1 ）由公式，并带入已知数据列方程有：因此空回行程所需时间；（ 2 ）因为曲柄空回行程用时，转过的角度为，因此其转速为：转/ 分钟题2-5解: （1 ）由题意踏板在水平位置上下摆动，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。