《机械设计基础》(机电类第二版)部分习题问题详解
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文案大全 机械设计基础(第二版)
部分习题参考答案
第2章
2-1 答：两构件之间直接接触并能产生一定相对运动的连接称为运动副。平面高副是以点火线相接触，其接触部分的压强较高，易磨损。平面低副是面接触，受载时压强较低，磨损较轻，也便于润滑。
2-2 答：机构具有确定运动的条件是：机构中的原动件数等于机构的自由度数。
2-3 答：计算机构的自由度时要注意处理好三个关键问题，即复合铰链、局部自由度、虚约束。
2-4 答：虚约束是指机构中与其它约束重复而对机构运动不起新的限制作用的约束。而局部自由度是指机构中某些构件的局部运动不影响其它构件的运动，对整个机构的自由度不产生影响，这种局面运动的自由度称为局部自由度。
说虚约束是不存在的约束，局部自由度是不存在的自由度是不正确的，它们都是实实在在存在的，构件对构件的受力，运动等方面起着重要的作用。
2-5 答：用规定的线条和符号表示构件和运动副，对分析和研究机构的运动件性，起到一个简明直观的效果。绘制机构运动简图时，对机构的观察、分析很重要，首先要明确三类构件：固定构件（机架）、原动件、从动件；其次，要弄清构件数量和运动副类型；最后按规定符号和先取比例绘图。
2-6 解：运动简图如下：
2-7 答： F=3n-2PL-PH`
=3×3-2×4-0
=1 ABCD30290140300实用标准文档
文案大全 该机构的自由度数为1。
运动简图如下：
2-8答：F=3n-2PL-PH`
=3×3-2×4-0
=1
该机构的自由度数为1
图（a）运动简图如下：
ABCD1234
答： F= F=3n-2PL-PH`
=3×3-2×4-0
=1
该机构的自由度数为1
图（b）运动简图如下： ABC实用标准文档
文案大全 ABC1234
2-9 答：
（a）n=9 PL=13 PH=0
F=3n-2PL-PH`
=3×9-2×13-0
=1
该机构需要一个原动件。
（b）n=3 PL=3 PH=2
F=3n-2PL-PH`
=3×3-2×3-2
=1
该机构需要一个原动件。机构中有两个高副，一个局部自由度。
（c）n=5 Pl=7 Ph=0
F=3n-2PL-PH`
=3×5-2×7-0
=1
该机构需要一个原动件。
2-10 答：机构中常出现虚约束，是能够改善机构的刚性或受力状况，保证机构的顺利运动。
为使虚约束不成为有效约束，必须在满足一定的几何条件下设置虚约束，如
同轴、平行、轨迹重合、对称等。在制造和安装过程中，要保证构件具有足够的制造和安装精度。
2-11 解：（a）n=5 PL=7 PH=1
F=3n-2PL-PH`
=3×5-2×7-1
=0
机构的自由度数等于0，说明机构不能运动，机构设计不合理。改进方案如
下图： 实用标准文档
文案大全 AE34BCDFHG
F=3n-2PL-PH`
=3×6-2×8-1
=1
改进后机构的自由度数等于原动件数，说明机构具有确定的运动。这主要是将E点处改进为摆动导杆结构，使运动成为可能。
（b）n=5 PL=7 PH=1
F=3n-2PL-PH`
=3×5-2×7-1
=0
机构的自由度数等于0，说明机构不能运动，主要原因是D点的轨迹为弧线，而被带动的构件与受到的约束是走直线。改进方案如下图：
ACBODE123456
F=3n-2PL-PH`
=3×6-2×8-1
=1
机构的自由度数等于原动件数，说明机构改进方案合理。
2-12 （a）解：n=7 PL=10 PH=0
F=3n-2PL-PH`
=3×7-2×10-0
=1
机构原动件数等于自由度数，机构运动确定。本题注意C点为复合铰链。
（b）解：n=4 PL=4 PH=2
F=3n-2PL-PH`
=3×4-2×4-2 实用标准文档
文案大全 =2
机构元件数等于自由度数，机构运动确定本题注意凸轮处为一个高副，小
滚子处为局部自由度高副。
第3章
3－1 答：平面四杆机构的基本形式有：（1）曲柄摇杆机构，（2）双曲柄机构，（3）双摇杆机构。
3－2 答：可利用曲柄滑块机构。
3－3 解：（1）AD+DC
（2）BC＋CD>AD+AB 此时最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和，故为双摇杆机构
（3）CD+BC=AD+AB 此时最短杆与最长杆长度之和等于其余两杆长度之和，并以最短杆的对杆为机架，故为双摇杆机构
3－4 答：曲柄摇杆机构中，当曲柄等速转动时，摇杆返回摆动时的平均速度大于工作行程的平均速度，此现象即为急回特性。
3－5 答：曲柄滑块机构中，以滑块为主动件，当曲柄与连杆两次共线位置时，通过连杆传递给曲柄的压力角为90°，传动角为0°，即为死点。
克服死点位置的方法可采用飞轮，利用飞轮的惯性通过死点。
3－6. 解：（1）如图，摇杆摆角为：ψ=73.95°
(2) 行程速比系数：05.166.418066.4180180180K
（3）最小传动角41.41min
γ=41.41°θ=4.66°ψ=73.95°B1B2C1C2AA
3－7解：（1）如图，滑块的行程为：s=311.7mm
(2) 行程速比系数：16.11.131801.13180180180K
（3）最小传动角32.51min满足要求 实用标准文档
文案大全 3－8 解：（1）AD+BC
和，并以最短杆为机架，故为双曲柄机构。
（2） 因此机构曲柄滑块机构为对心曲柄滑块机构，极位夹角θ=0,此时K＝1。
3－9解：连接21BB，作此连线的中垂线，相交yy轴即为A点，
连接21CC，作此连线的中垂线，相交yy轴即为D点，
DAC2C1B2B1808020040
第4章
4-1 答：行程是指从动件移动的最大位移h。从动件由最低位置点升至最高位
置点的过程中，对应的凸轮转角称为推程运动角。从动件由最高位置点降至最低位置点的过程中，对应的凸轮转角称为回程运动角。从动件处于静止不动时，对应的凸轮转角称为休止角。 θ=13.10°γ=51.32°s=311.7实用标准文档
文案大全 4-2 答：从动件在某瞬时由于速度的突变，加速度和惯性力在理论上均趋于无穷
大时引起的冲击，称为刚性冲击。从动件在某瞬时加速度发生有限值的突变所引起的冲击，称为柔性冲击。两种冲击对凸轮机构的强度、磨损都有较大的影响。
4-3 答：从动件的常用运动规律有：等速运动规律，等加速等减速运动规律，简
谐运动规律。等速运动规律在运动的起点和终点会产生刚性冲击，因此只适用于低速轻载的凸轮机构。等加速等减速运动规律在运动的起点，中间点和终点会产生柔性冲击，因此适用于中速的凸轮机构。简谐运动规律在运动的起点和终点会产生柔性冲击，因此适用于中速的凸轮机构。
4-4 答：当ρmin＜rT时，则有ρa＜0，凸轮实际轮廓曲线不仅出现尖点，而且相
交，部分轮廓在实际加工中被切去，使从动件工作时不能达到预定的工作位置，无法实现预期的运动规律，这种现象叫运动失真。当ρmin＞rT时，则可避免运动失真。
4-5
4-6 实用标准文档
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第5章
棘轮机构的结构简单、制造方便、运动可靠；齿式棘轮机构传动平稳、转角准确；但运动只能有级调节，且噪声、冲击和磨损都较大。磨檫式棘轮机构传动平稳、无噪声、可实现运动的无级调节；但运动准确性较差。因此，棘轮机构通常用于速度较低和载荷不大的场合，实现机械的间歇送料、分度、制动和超越离合器等运动。如自动线上的饿浇注输送装置，牛头刨床的横向进给机构。
槽轮机构的结构简单、制造方便、转位迅速，工作可靠，外形尺寸小，机械效率高。因此在自动机械中得到广泛应用。如在电影放映机中应用。
不完全齿轮机构优点是结构简单、制造方便，从动轮的运动时间和静止时间的比例不受机构的限制；缺点是从动轮在转动开始和终止时，角速度有突变，冲击较大故一般只用于低速、轻载场合。如果用于高速，则可安装瞬心附加杆使从动件的角速度由零逐渐增加到某一数值，使机构传动平稳。不完全齿轮机构常用于多工位自动机和半自动机工作台的间歇转位及某些间歇进给机构中，如蜂窝煤压制机工作台转盘的间歇转位机构。
凸轮式间歇机构的优点是运转可靠、传动平稳、承载能力较大；转盘可实现任何运动规律，以适应高速运转要求；转盘停歇时一般依靠凸轮棱边进行定位，不需要附加定位装置。缺点是凸轮加工精度要求较高。因此，凸轮式间歇机构常用于各种高速机械的分度、转位装置和步进机构中。
第6章
6-1 带传动的主要类型：摩擦带传动和啮合带传动。摩擦带传动按传动带的截实用标准文档
文案大全 面形状又可分为：平带传动、V型带传动、多楔带传动、圆带传动。
带传动的特点：（1）传动平稳，噪声小
（2）过载打滑保护
（3）带传动的中心距大，结构简单，制造、安装和维护较方便，且成本低
（4）因存在弹性滑动，故传动比不稳定，且传动效率较低
（5）不宜在酸、碱等恶劣环境下工作
6-2 有效圆周力F：紧边与松边的拉力之差。
初拉力F0：不工作时，带两边承受的相等的拉力，叫初拉力。
两者关系：1120fafaeeFF，F与F0成正比。
6-3弹性滑动的原因：由于带的弹性变形而产生的带与带轮间的滑动。
打滑的原因：过载。
影响：弹性滑动使从动轮的圆周速度小于主动轮的圆周速度。打滑：过载保护。
弹性滑动不可避免，打滑可以避免。
6-4带截面上存在的应力：紧边拉应力、松边拉应力、离心力产生的拉应力、带弯曲变形产生的拉应力。应力分布见图6-4。紧边绕入小带轮时所受的应力最大。
6-5小带轮包角增大，有效拉力F也增大。由于大带轮的包角大于小带轮的包角，故打滑首先发生在小带轮上，所以只给出小带轮包角的公式。
