《机械设计基础》杨晓兰版机械工业出版社课后习题答案.docx
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《机械设计基础》杨晓兰版机械工业出版社课后习题答案
F=3n－2pl－ph=3×8－2×11－1=1
..
第十三章习题册
参考答案
绪论
0-1
判断题
（1）×
（2）×
（3）×
（4）√
（5）√
（6）×
（7）×
0-2
填空题
（1）确定的相对
（2）机械
（3）零件
（4）构件
0-3
选择题
（1）A
（2）A
（3）A
（4）A
（5）A
一、机构的自由度
1-1
判断题
（1）×
（2）√
（3）×
（4）×
（5）×
（6）×
（7）√
（8）√
（9）×
（10）√
（11）√
（12）×
（13）×
（14）×
1-2
填空题
（1）运动副
（2）独立
（3）2
（4）低
（5）机构自由度
（6）机架
1-3
选择题
（1）A
（2）A
（3）A
（4）A
（5）A
（6）A
（7）A
（8）A
（9）A
（10）A
（11）A
（12）A
（13）A
1-4
解：
a）F=3n－2pl－ph=3×3－2×4－0=1
b）F=3n－2pl－ph=3×5－2×7－0=1
c）F=3n－2pl－ph=3×3－2×4－0=1
d）F=3n－2pl－ph=3×3－2×4－0=1
e）F=3n－2pl－ph=3×3－2×4－0=1
f）F=3n－2pl－ph=3×3－2×4－0=1g）F=3n－2pl－ph=3×3－2×4－0=1
1-5解：
a）F=3n－2pl－ph=3×5－2×7－0=1
b）滚子中心存在局部自由度，
c）E处存在复合铰链，F=3n－2pl－ph=3×5－2×6－1=2d）F=3n－2pl－ph=3×6－2×8－1=1
e）滚子中心存在局部自由度，两移动副处之一为虚约束，三根杆以转动副相连处存在复合铰链
F=3n－2pl－ph=3×9－2×12－2=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
l
h
g）F=3n－2p
－p=3×3－2×3－0=3
h）滚子中心存在局部自由度，=3－2
p
l－
h=3×3－2×3－2=1
Fn
p
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，
l
h
F=3n－2p
－p=3×5－2×7－
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=3×4－2×5－1=1>0
b）该构件组合不是机构，因为该组合自由度F=3n－2pl－ph=3×3－2×4－1=0
;..
..
c）该构件组合不是机构，因为该组合自由度F=3n－2pl－ph=3×4－2×6－0=0
d）该构件组合为机构，因为该组合自由度F=3n－2pl－ph=3×3－2×4－0=1>0
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）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（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（0lCD+lAD，由此可得150mm②AB杆为中间杆（300mm≤lAB≤500mm）时，lAD+lBC>lCD+lAB，由此可得300mm≤lAB<450mm
③AB杆为最长杆（500mm≤lAB<1150mm）时，lAB+lAD>lCD+lBC，由此可得550mm由此可知：
150mm要为双曲柄机构，
AD杆必须为最短杆且应满足杆长条件
CD+
①杆为中间杆（
300mm≤
AB≤500mm）时，
l
AD+
BC≤
l
AB
l
l
l
②AB杆为最长杆（500mm≤lAB<1150mm）时，lAB+lAD≤lCD+l
由此可知：
450mm≤lAB≤550mm
2-7解：
AB，由此可得BC，由此可得
450mm≤lAB≤500mm500mm≤lAB≤550mm
;..
..
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：
K
1
1.5
1
180
180
1.5
36
K
1
1
（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－AC1
22.5mm，lBC
ACAC1
48.5mm
2
2
（7）当摇杆的另一极限位置位于DC1时：
lAB
AC2－AC
ACAC2
120.5mm
49.5mm，lBC
2
2
答：
曲柄和连杆的长度分别为22.5mm、48.5mm和49.5mm、120.5mm。
2-9解：
用作图法求解，主要步骤：
（1）计算极位夹角：
180
K
1
180
1.2
1
16.4
K
1
1.2
1
（2）取比例尺μ=0.001m/mm
（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：
lAB
AC2－AC1
24mm
，lBC
AC1
AC2
58mm
2
2
答：
曲柄和连杆的长度分别为24mm和58mm。
2-10解：
用作图法求解，主要步骤：
（1）计算极位夹角：
180
K
1
180
1.4
1
30
K
1
1.4
1
;..
..
（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
1=23mm，则
lAB
AB1
26mm
AB
答：
曲柄的长度为26mm。
2-11解：
用作图法求解，主要步骤：
（1）计算极位夹角：
K
1
1
1
180
1
180
0
K
1
1
（2）取比例尺μ=0.001m/mm
（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：
AC2－AC1
27mm
，lBC
AC2
AC1
207mm，lAD
AD220mm
lAB
2
2
答：
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）×
（3）√
（4）×
（5）×
（6）×
（7）×
（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）√（5）√（6）×（7）×（8）×
;..
..
4-2
填空题
（1）周期性
（2）棘轮
（3）内
（4）2
（5）锯
4-3
选择题
（1）A
（2）A
（3）A
（4）A
（5）A
（6）A
（7）A
（8）A
（9）A
（10）A
（11）A
五、联接
5-1判断题
（1）×
（2）√
（3）√
（4）×
（5）√
（6）√
（7）×
（8）×
（9）×
（10）×
（11）×
（12）√
（13）×
（14）×
（15）×
（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：
4F
该螺栓连接为松螺栓连接，其强度条件为：
σσ
πd12
Q235，其σ
235MPa，取安全系数
σ
235
拉杆材料为
=1.7，则：
s
σ
138.24MPa
s
S
S
1.7
则：
d1
4F
423
103
πσ
14.56mm
3.14138.24
查教材表
5-2可知，选小径
1=17.294mm，公称直径
=20mm的粗牙普通螺纹。
d
d
答：
拉杆螺纹的直径为M20。
5-5解：
5.2Fa
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：
σσ
eπd12
FaF0
CFR
，查教材表
5-2
可知，
M16
的螺栓的小径
d
。
取C
，则：
zmf
1
=13.835mm=1.2
zmfπd12σ
420.15
3.1413.8352160
FR
5.2C
5.2
1.2
18.49kN
;..
..
答：
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：
σ
5.2Fa
σ
e
πd12
各螺栓所受轴向工作载荷
FE
FQ
22000
5500N
n
4
各螺栓所受残余预紧力
F=0.6F，各螺栓所受总轴向拉力F=F+F=1.6F
E
=1.6×5500=8800N
R
E
aE
R
拉杆材料为Q235，其σ
235MPa
，取安全系数S=1.5，则：
σ
σs
235
156.67MPa
s
S
1.5
5.2Fa
5.2
8800
9.64mm
则：
d1
3.14
156.67
πσ
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。
答：
所求螺栓直径为M12。
5-7解：
5.2Fa
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：
σσ
eπd12
材料为
35钢，其σs
315MPa
，取安全系数
σs
315
210MPa
S=1.5，则：
σ
1.5
S
查教材表5-2
可知，M16的螺栓的小径d=13.835mm。
则：
1
FaF0
CFR，FR
zmfπd12
σ420.15
3.1413.8352210
24.27kN
5.2C
5.21.2
zmf
答：
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
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：
σ
5.2Fa
σ
e
πd12
a==20kN
FW
材料为
45钢，其σ
355MPa
，该连接不需严格控制预紧力，取安全系数
S=4，则：
s
σ
355
σ
s
88.75MPa
S
4
5.2Fa
5.2
201000
19.32mm
d1
πσ
3.1488.75
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
=24mm粗牙普通螺纹中径
2=22.051mm，则：
d
d
Fd1
2022.051
1102.55mm
L
2
2
L=1103mm
a
，取
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