机械设计基础吴鹿鸣第二章答案

第1 章平面机构的自由度和速度分析1. 1 重点内容提要1 .1 .1 教学基本要求( 1) 掌握运动副的概念及其分类。

( 2) 掌握绘制机构运动简图的方法。

( 3) 掌握平面机构的自由度计算公式。

( 4) 掌握速度瞬心的概念, 能正确计算机构的瞬心数。

( 5) 掌握三心定理并能确定平面机构各瞬心的位置。

( 6) 能用瞬心法对简单高、低副机构进行速度分析。

1 .1 .2 构件和运动副及其分类1. 构件构件是机器中独立的运动单元体, 是组成机构的基本要素之一。

零件是机器中加工制造的单元体, 一个构件可以是一个零件, 也可以是由若干个零件刚性联接在一起的一个独立运动的整体。

构件在图形表达上是用规定的最简单的线条或几何图形来表示的, 但从运动学的角度看, 构件又可视为任意大的平面刚体。

机构中的构件可分为三类:( 1) 固定构件( 机架)。

用来支承活动构件(运动构件) 的构件, 作为研究机构运动时的参考坐标系。

( 2) 原动件( 主动件)。

又称为输入构件, 是运动规律已知的活动构件, 即作用有驱动力的构件。

( 3) 从动件。

其余随主动件的运动而运动的活动构件。

( 4) 输出构件。

输出预期运动的从动件。

其他从动件则起传递运动的作用。

2. 运动副运动副是由两构件组成的相对可动的联接部分, 是组成机构的又一基本要素。

由运动副的定义可以看出运动副的基本特征如下:( 1) 具有一定的接触表面, 并把两构件参与接触的表面称为运动副元素。

( 2) 能产生一定的相对运动。

因此, 运动副可按下述情况分类:( 1) 根据两构件的接触情况分为高副和低副, 其中通过点或线接触的运动副称为高副, 以面接触的运动副称为低副。

( 2) 按构成运动副两构件之间所能产生相对运动的形式分为转动副(又称为铰链) 、移动副、螺旋副和球面副等。

( 3) 因为运动副起着限制两构件之间某些相对运动的作用, 所以运动副可根据其所引入约束的数目分为Ⅰ级副、Ⅱ级副、Ⅲ级副、Ⅳ级副和Ⅴ级副。

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==。

第一章测试1【单选题】(1分)机械设计课程研究的内容只限于()。

A.在普通工作条件下工作的一般参数的通用零件和部件B.专用零件的部件C.标准化的零件和部件D.在高速，高压，环境温度过高或过低等特殊条件下工作的以及尺寸特大或特小的通用零件和部件2【单选题】(1分)零件的工作安全系数为()。

A.零件的极限应力比零件的工作应力B.零件的极限应力比许用应力C.零件的工作应力比零件的极限应力D.零件的工作应力比许用应力3【单选题】(1分)在进行疲劳强度计算时，其极限应力应为材料的()A.强度极限B.屈服点C.弹性极限D.疲劳极限第二章测试1【单选题】(1分)在常用的螺旋传动中，传动效率最高的螺纹是()。

A.三角形螺纹B.梯形螺纹C.锯齿形螺纹D.矩形螺纹2【单选题】(1分)当两个被联接件不太厚时，宜采用()。

A.螺栓联接B.螺钉联接C.双头螺柱联接D.紧定螺钉联接3【单选题】(1分)当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且联接不需要经常拆装时，往往采用()。

A.双头螺柱联接B.紧定螺钉联接C.螺栓联接D.螺钉联接4【单选题】(1分)螺纹联接预紧的目的之一是()。

A.增强联接的可靠性和紧密性B.增加被联接件的刚性C.减小螺栓的刚性5【单选题】(1分)承受预紧力和轴向变载荷的紧螺栓联接，当其螺栓的总拉力F0的最大值和被联接件的刚度Cm不变时，螺栓的刚度Cb愈小，则()。

A.螺栓中总拉力变化幅度不变B.螺栓中的疲劳强度降低C.螺栓中总拉力的变化幅度愈大D.螺栓中总拉力的变化幅度愈小6【单选题】(1分)拧紧可以使一定公称直径的普通螺栓取得一定大小的预紧力。

如果要以比较小的拧紧力距T来得到所要求的预紧力F´可采用()。

A.双线螺纹B.加弹簧垫圈C.细牙螺纹7【单选题】(1分)被联接件受横向载荷作用时，若采用一组普通螺栓联接，则载荷靠()来传递。

A.螺栓的剪切和被联接件的挤压B.螺栓的剪切和挤压C.接合面之间的摩擦力8【判断题】(1分)一个双线螺纹副,螺距为4mm,则螺杆相对螺母转过一圈时,它们沿轴向相对移动的距离应为4mm。

二、平面连杆机构2-1 判断题（1）×（2）×（3）√（4）×（5）√（6）×（7）√（8）√（9）√（10）×（11）×（12）√（13）×（14）×（15）√（16）×（17）×（18）√（19）×（20）√（21）×（22）×（23）×（24）×（25）√2-2 填空题（1）低（2）转动（3）3 （4）连杆，连架杆（5）曲柄，摇杆（6）最短（7）曲柄摇杆（8）摇杆，连杆（9）2 （10）＞（11）运动不确定（12）非工作时间（13）惯性（14）大（15）中的摆动导杆机构有，中的转动导杆机构无（16）机架（17）曲柄（18）曲柄滑块（19）双摇杆（20）双曲柄机构（21）无，有2-3 选择题（1）A （2）C （3）B （4）A （5）B （6）B （7）A（8）C （9）A （10）A （11）A （12）C （13）C （14）A（15）A （16）A （17）A （18）A （19）A （20）A （21）A2-4 解：a）双曲柄机构，因为40+110<70+90，满足杆长条件，并以最短杆为机架b）曲柄摇杆机构，因为30+130<110+120，满足杆长条件，并以最短杆的邻边为机架c）双摇杆机构，因为50+100>60+70，不满足杆长条件，无论以哪杆为机架都是双摇杆机构d）双摇杆机构，因为50+120=80+90，满足杆长条件，并以最短杆的对边为机架2-5 解：（1）由该机构各杆长度可得l AB+ l BC＜l CD+ l AD，由此可知满足杆长条件，当以AB杆或AB杆的邻边为机架时该机构有曲柄存在（2）以l BC或l AD杆成为机架即为曲柄摇杆机构，以l AB杆成为机架即为双曲柄机构，以l CD杆成为机架即为双摇杆机构2-6 解：（1）曲柄摇杆机构由题意知连架杆CD杆不是最短杆，要为曲柄摇杆机构，连架杆AB杆应为最短杆（0<l AB ≤300 mm）且应满足杆长条件l AB+l BC≤l CD+l AD，由此可得0<l AB≤150mm （2）双摇杆机构由题意知机架AD杆不是最短杆的对边，要为双摇杆机构应不满足杆长条件①AB杆为最短杆（0<l AB≤300mm）时，l AB+l BC>l CD+l AD，由此可得150mm<l AB≤300mm②AB杆为中间杆（300mm≤l AB≤500mm）时，l AD+l BC>l CD+l AB，由此可得300mm≤l AB<450mm③AB杆为最长杆（500mm≤l AB<1150mm）时，l AB+l AD>l CD+l BC，由此可得550mm<l AB<1150mm由此可知：150mm<l AB<450 mm，550mm<l AB<1150 mm（3）双曲柄机构要为双曲柄机构，AD 杆必须为最短杆且应满足杆长条件①AB 杆为中间杆（300mm ≤l AB ≤500mm ）时，l AD +l BC ≤l CD + l AB ，由此可得450mm ≤l AB ≤500mm②AB 杆为最长杆（500mm ≤l AB <1150mm ）时，l AB +l AD ≤l CD +l BC ，由此可得500mm ≤l AB ≤550mm由此可知：450mm ≤l AB ≤550mm2-7 解：a ）b ）c ）d ）e ）各机构压力角和传动角如图所示，图a)、d ）机构无死点位置，图b)、c ）、e ）机构有死点位置2-8 解：用作图法求解，主要步骤：（1）计算极位夹角：︒=+-⨯︒=+-⨯︒=3615.115.118011180K K θ （2）取比例尺μ=0.001m/mm（3）根据比例尺和已知条件定出A 、D 、C 三点，如图所示（4）连接AC ，以AC 为边作θ角的另一角边线，与以D 为圆心、摇杆DC 为半径的圆弧相交于C 1和C 2点，连接DC 1和DC 2得摇杆的另一极限位置（两个）（5）从图中量得AC =71mm ，AC 1=26mm ，AC 2=170mm（6）当摇杆的另一极限位置位于DC 1时：5mm .2221=⨯=AC AC l AB －μ，5mm .4821=+⨯=AC AC l BC μ （7）当摇杆的另一极限位置位于DC 1时： 5mm .4922=⨯=AC AC l AB －μ，5mm .12022=+⨯=AC AC l BC μ 答：曲柄和连杆的长度分别为22.5mm 、48.5mm 和49.5mm 、120.5mm 。

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。

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。

1.2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。

1.3什么叫工作能力？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。

1.4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2.1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。

《第2章》教材习题2.1请绘出题2.1图所示机构的运动简图。

（a）（b）（c）题图2.1知识点：机构运动简图参考页: 20-21学习目标: 1GAGGAGAGGAFFFFAFAF题型：图解难度:2解：按表2.1选择、确定机构运动副的符号；将运动副部件的符号按图中同样比例绘制在纸上。

GAGGAGAGGAFFFFAFAF（a）（b）（c）题解图2.2指出题2.2图中运动机构的复合铰链、局部自由度和虚约束，并计算这些机构自由度，并判断它们是否具有确定的运动（其中箭头所示的为原动件）。

GAGGAGAGGAFFFFAFAF（a）（b）（c）（d）GAGGAGAGGAFFFFAFAF（e）（f）图2.16答：（a）机构原动件数为1，等于机构自由度，故机构运动确定。

（b）机构原动件数为1，等于机构自由度，故机构运动确定。

（c）机构原动件数为1，等于机构自由度，故机构运动确定。

（d）机构原动件数为2，大于机构自由度，故机构运动不确定。

（e）机构原动件数为1，小于机构自由度，故机构运动不确定。

（f）机构原动件数为1，等于机构自由度，故机构运动确定。

知识点：自平面机构自由度计算、机构具有确定运动的条件、复合铰链、局部自由度、虚约束GAGGAGAGGAFFFFAFAFGAGGAGAGGAFFFFAFAF参考页: 23-27学习目标：3、4、5题型：计算难度：3解：（a ）9n =，12l P =，2h P =，339212121l h F n P P =--=⨯-⨯-⨯=B 处为复合铰链，D 处为局部自由度，机构原动件数为1个，等于机构自由度，故机构运动确定。

（b ）4n =，5l P =，1h P =，33425111l h F n P P =--=⨯-⨯-⨯=A 处为虚约束。

机构原动件数为1，等于机构自由度，故机构运动确定。

（c ）9=n ，12=l P ，2=h P ，121229323=-⨯-⨯=--=h l P P n FM 处为复合铰链，C 处为局部自由度，G 处为虚约束，因机构原动件数为1，等于机构自由度，故机构运动确定。

《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。