《机械设计基础》杨晓兰版机械工业出版社课后习题答案Word下载.docx
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F=3n－2pl－ph=3×
9－2×
12－2=1
f）齿轮、杆和机架以转动副相连处存在复合铰链，F=3n－2pl－ph=3×
4－2×
4－2=2
3－0=3
h）滚子中心存在局部自由度，F=3n－2pl－ph=3×
3－2=1
i）中间三根杆以转动副相连处存在复合铰链，=3n－2pl－ph=3×
7－2×
10－0=1
j）左边部分全为虚约束，三根杆以转动副相连处存在复合铰链，F=3n－2pl－ph=3×
7－
0=1
1-6解：
a）该构件组合为机构，因为该组合自由度F=3n－2pl－ph=3×
5－1=1>
b）该构件组合不是机构，因为该组合自由度F=3n－2pl－ph=3×
4－1=0
c）该构件组合不是机构，因为该组合自由度F=3n－2pl－ph=3×
6－0=0
d）该构件组合为机构，因为该组合自由度F=3n－2pl－ph=3×
4－0=1>
二、平面连杆机构
2-1判断题
（3）√（4）×
（5）√（6）×
（8）√（9）√（10）×
（11）×
（12）√（13）×
（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）A
2-4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lAB+lBC＜lCD+lAD，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lBC或lAD杆成为机架即为曲柄摇杆机构，以lAB杆成为机架即为双曲柄机构，以lCD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<
lAB≤300mm）
且应满足杆长条件lAB+lBC≤lCD+lAD，由此可得0<
lAB≤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<
lAB≤300mm）时，lAB+lBC>
lCD+lAD，由此可得150mm<
lAB≤300mm
②AB杆为中间杆（300mm≤lAB≤500mm）时，lAD+lBC>
lCD+lAB，由此可得300mm≤lAB<
450mm③AB杆为最长杆（500mm≤lAB<
1150mm）时，lAB+lAD>
lCD+lBC，由此可得550mml<
AB<
1150mm由此可知：
150mm<
lAB<
450mm，550mm<
1150mm
（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≤lAB≤500mm）时，lAD+lBC≤lCD+lAB，由此可得450mm≤lAB≤500mm
②AB杆为最长杆（500mm≤lAB<
1150mm）时，lAB+lAD≤lCD+lBC，由此可得500mm≤lAB≤550mm
由此可知：
450mm≤lAB≤550mm
2-7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：
K11.51
（1）计算极位夹角：
18018036
（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C1
和C2点，连接DC1和DC2得摇杆的另一极限位置（两个）
（5）从图中量得AC=71mm，AC1=26mm，AC2=170mm
（6）当摇杆的另一极限位置位于DC1时：
lAB
AC－
2
AC
1
22.5mm
ACAC
，lBC48.5mm
（7）当摇杆的另一极限位置位于DC1时：
AC2AC
－
49.5mm
，lBC120.5mm
答：
曲柄和连杆的长度分别为22.5mm、48.5mm和49.5mm、120.5mm。
2-9解：
K11.21
18018016.4
（3）根据比例尺和已知条件定出滑块的两极限位置C1、C2两点，如图所示
（4）连接C1C2，以C1C2为直角边作直角三角形C1C2P，使∠C1C2P=90°
－θ=73.6°
（5）以C2P为直径作圆O
（6）将C1C2偏移e值，与圆O交于A点，连接AC1和AC2，
（7）从图中量得AC1=34mm，AC2=82mm，则：
24mm
AC1AC
，lBC58mm
曲柄和连杆的长度分别为24mm和58mm。
2-10解：
K11.41
18018030
（2）取比例尺μ=0.002m/mm
（3）根据比例尺和已知条件定出机架AC，如图所示
（4）根据摇杆的摆角等于极为夹角作出摇杆的两极限位置
（5）过A点作摇杆两极限位置的垂线，得垂足点B1、B2
（6）从图中量得AB1=23mm，则26mm
lABAB
曲柄的长度为26mm。
2-11解：
K111
1801800
（3）根据比例尺和已知条件定出D、C1、C2三点，如图所示
（4）过D点作C1D的垂线，并与C1C2的连线交于A点
（5）从图中量得AD=220mm，AC1=234mm，AC2=180mm，则：
2－AC
27mm
，1207mm
lBC，lADAD220mm
曲柄的长度为27mm，连杆的长度为207mm，机架的长度为220mm。
三、凸轮机构
3-1判断题
（1）√
（2）×
（8）×
（9）√（10）√（11）√（12）√（13）√（14）√
（15）×
（16）√（17）√（18）√（19）×
3-2填空题
（1）使用
（2）盘形（3）凸轮轮廓（4）变曲率（5）行程
（6）行程（7）轮廓（8）凸轮的转角，从动件的位移（9）最小
（10）法线（11）大（12）等速（13）小（14）许用压力角
（15）低（16）大（17）大（18）内凹
（19）抛物线（20）刚性
3-3选择题
（1）B
（2）A（3）A（4）A（5）A（6）C（7）A
（8）A（9）A（10）A（11）A（12）A（13）A（14）A
（15）A（16）A（17）B（18）A（19）A（20）C（21）D
（22）A（23）B（24）D（25）B（26）B（27）C
3-4解：
（1）凸轮的基圆和基圆半径的标注如图所示
（2）从动件的位移线图s-t和升程h的标注如图所示
3-5解：
凸轮的位移线图如图所示。
3-6解：
（1）凸轮的位移线图如图所示
（2）凸轮的位移线图如图所示
3-7解：
所设计对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构如图所示
3-8解：
所设计偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构如图所示
3-9解：
各凸轮机构中b、c点的压力角如图所示
四、间歇运动机构
4-1判断题
（1）√
（2）√（3）×
4-2填空题
（1）周期性
（2）棘轮（3）内（4）2（5）锯
4-3选择题
（8）A（9）A（10）A（11）A
五、联接
5-1判断题
（2）√（3）√（4）×
（5）√（6）√（7）×
（9）×
（10）×
（16）×
（17）√（18）×
（19）×
（20）√
5-2填空题
（1）牙型
（2）大（3）越高（4）自锁性（5）4（6）螺钉
（7）拧紧力矩（8）防松（9）一致（10）摩擦（11）直线
（12）梯形（13）传力，传导，调整（14）右（15）轴和毂，挤压
（16）轴的直径，轴头（17）A，B，C，C（18）增加键的长度
（19）B（20）80
5-3选择题
（1）B
（2）A（3）A（4）C（5）D（6）C（7）B
（8）A（9）A（10）D（11）B（12）A（13）B（14）B
（15）C（16）A（17）B（18）A（19）A（20）B（21）A
（22）B（23）A（24）B（25）C（26）B（27）D（28）B
（29）C（30）A（31）A（32）A（33）A（34）D（35）A
（36）A（37）A（38）A（39）A（40）A（41）A（42）B
（43）A（44）D（45）A
5-4解：
该螺栓连接为松螺栓连接，其强度条件为：
4F
σσ
πd
拉杆材料为Q235，其235MPa
σ，取安全系数S=1.7，则：
s
σ
S
235
1.7
138.24MPa
则：
d
3
4F42310
3.14138.24
πσ
14.56mm
查教材表5-2可知，选小径d1=17.294mm，公称直径d=20mm的粗牙普通螺纹。
拉杆螺纹的直径为M20。
5-5解：
该螺栓连接为受横向工作载荷的紧螺栓连接，其强度条件为：
5.2F
a
e2
FF
a0
CF
R
zmf
，查教材表5-2可知，M16的螺栓的小径d1=13.835mm。
取C=1.2，则：
F
22
zmfπd1σ420.153.1413.835160
5.2C5.21.2
18.49kN
该螺栓组能承受的横向载荷应不大于18.49kN。
5-6解：
该螺栓连接为受轴向工作载荷的紧螺栓连接，其强度条件为：
F各螺栓所受轴向工作载荷220005500N
Q
E
n4
各螺栓所受残余预紧力FR=0.6FE，各螺栓所受总轴向拉力Fa=FE+FR=1.6FE=1.6×
5500=8800N
σ，取安全系数S=1.5，则：
1.5
156.67MPa
5.2F5.28800
3.14156.67
9.64mm
查教材表5-2可知，选小径d1=10.106mm，公称直径d=12mm的粗牙普通螺纹。
所求螺栓直径为M12。
5-7解：
5.2Fa
e
材料为35钢，其315MPa
查教材表5-2可知，M16的螺栓的小径d1=13.835mm。
315
210MPa
，
zmfπd1σ420.153.1413.835210
24.27kN
允许承受的最大载荷不大于24.27kN。
5-8*解：
（1）确定螺杆的直径
Fa=W=20kN
材料为45钢，其355MPa
σ，该连接不需严格控制预紧力，取安全系数S=4，则：
355
4
88.75MPa
5.2F5.2201000
3.1488.75
19.32mm
查教材表5-2可知，选小径d1=20.752mm，公称直径d=24mm的粗牙普通螺纹。
（2）确定扳手手柄的最小长度
查教材表5-2可知公称直径d=24mm粗牙普通螺纹中径d2=22.051mm，则：
L
d12022.051
221102.55mm
，取L=1103mm
F200
（1）螺杆直径为M24。
（2）扳手手柄的最小长度为1103mm。
5-9解：
（1）校核螺栓的剪切和挤压强度
该螺栓连接为受横向工作载荷的铰制孔螺栓连接：
剪切强度条件为：
；
挤压强度
ττ
mπd
条件为：
pd
p
查教材表5-3可知：
8.8级的螺栓的σbp=800Mpa；
σs=640Mpa；
查教材表5-4可知：
sτ=2.5，sp=2.5
640256MPa
τ
S2.5
bp
800
2.5
320MPa
T630
4r46510
2423N
4F42423
mπd/413.1412
7.72MPa256MPa
dδ
2423
2023
5.27MPa<
所用螺栓满足剪切和挤压强度要求
（2）平键的选择及强度校核
选A型平键，根据轴径和轴头长度，从设计手册中查得键的尺寸b=16mm，h=10mm，L=70mm。
键的标记为：
键16×
70GB/T1096—2003。
4T4630
dhl55107016
84.85MPa50~60MPa
所选择的键不满足强度要求。
5-10解：
该螺栓连接为受横向工作载荷的普通螺栓连接，其强度条件为：
640426.67MPa
8.8级的螺栓的640MPa
σs
S1.5
CT1.2630
6fr60.166510
12.115kN
5.2F5.212115
3.14426.67
6.86mm
查教材表5-2可知，可选小径d1=8.376mm，公称直径d=10mm的粗牙普通螺纹。
螺栓直径为M10。
5-11*解：
受力分析如图所示
将外载荷P向螺栓组中心简化得螺栓组所受的转矩T和横向载荷P
横向载荷P=10000N；
转矩T=10000300=3000000N·
mm，方向如图所示
由于横向载荷作用每个螺栓受到的横向力
FFFF
P1P2P3P4
P
10000
44
2500N
由于转矩作用每个螺栓受到的横向力
T3000000
TTTT
123422
4r47575
7071N
由图可知，螺栓1、2所受的横向力相等，螺栓3、4所受的横向力相等，且螺栓1、2所受的横
向力最大，其值为
2222
F1FP1FT12FP1FT1cos13525007071225007071cos135=9013.8N
m=1，取C=1.2，则：
11.29013.867603.5N
mf10.16
5.2F5.267603.5
3.14120
30.54mm
查设计手册可知，可选小径d1=31.67mm，公称直径d=36mm的粗牙普通螺纹。
该螺栓组螺栓的小径须大于30.54，可选M36的螺栓。
5-12*解：
（略）
5-13解：
（1）确定螺柱直径
每个螺栓平均承受的轴向工作载荷：
23.1431602
πpD
4z48
7536N
取残余预紧力FR=1.6FE，则各螺栓所受总轴向拉力Fa=FE+FR=2.6FE=2.6×
7536=19593.6N
σ，按控制预紧力取安全系数S=1.5，则：
400266.67MPa
5.8级螺栓的400MPa
5.2F5.219593.6
πσ3.14266.67
11.03mm
查教材表5-2可知，可选小径d1=13.835mm，公称直径d=16mm的粗牙普通螺纹。
（2）确定螺柱分布直径
取螺柱间距为5d，则
D
5zd5816
π3.14
203.82mm
，取D0=200mm
连接螺栓直径可选M16的粗牙普通螺纹，分布直径为200mm。
5-14解：
（1）平键类型和尺寸选择
安装齿轮处的键：
选A型平键，根据轴径和轴头长度，从设计手册中查得键的尺寸b=25mm，
h=14mm，L=80mm。
键25×
80GB/T1096—2003。
安装联轴器处的键：
选A型平键，根据轴径和轴头长度，从设计手册中查得键的尺寸b=20mm，
h=12mm，L=100mm。
键20×
100GB/T1096—2003。
（2）平键连接强度的校核
安装齿轮处平键强度校核：
4T4800
dhl90148025
46.18MPa100~120MPa
安装联轴器处平键强度校核：
dhl701210020
47.62MPa50~60MPa
所选择的平键满足强度要求
5-15解：
选A型平键，根据轴径和轴头长度，从设计手册中查得键的尺寸b=22mm，h=14mm，L=100mm。
此键的标记为：
键22×
（2）传递的最大扭矩
查教材表5-7得[σp]=（100~120）Mpa，取[σp]=120Mpa
p120
Tdhl
8014100222620.8Nm
能传递的最大扭矩不大于2620.8N·
m。
5-16解：
选A型平键，根据轴径和轴头长度，从设计手册中查得键的尺寸b=25mm，h=14mm，L=90mm。
90GB/T1096—2003。
4T41000
dhl90149025
48.84MPa100~120MPa
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