习题答案.docx

1、习题答案第二章2-5 试确定下列平面机构的自由度（图中绘有箭头的活动构件为原动件）：活动构件数n5，低副PL7，高副PH0。F352701原动件数活动构件数n6，低副PL8，高副PH1。F362811原动件数活动构件数n8，低副PL11，高副PH1。F3821111原动件数活动构件数n6，低副PL8，高副PH1。F362811原动件数活动构件数n5，低副PL7，高副PH0。F352701原动件数活动构件数n6，低副PL8，高副PH1。 F362811原动件数活动构件数n4，低副PL4，高副PH2。 F342422原动件数所以上述机构均有确定运动第三章3-5. 已知一曲柄滑块机构的滑块行程H=6

2、0mm，偏距e=20mm，行程速比系数K=1.4，试确定曲柄和连杆的长度l2和l3。（规定用作图法求之）。解：(1)由行程速比系数K，求出极位夹角。180(K1)(K+1)180(1.41) (1.41)30选比例尺u1:2，作图，可得：(2)连接C1和C2，并作C1M垂直于C1C2，C1C2H；(3)作C1C2N9060，C2N与C1M相交于P点，由图可见， C1PC230；(4)作三角形PC1C2的外接圆O，则曲柄的固定铰链中心A必在该圆上。(5)作与C1C2线相距为e的平行线，与外接圆O交于的点即为A点，连接 AC1、AC2，则C1AC2。(6)因极限位置处曲柄与连杆共线，故AC1l3l

3、2，AC2= l3l2，所以曲柄长度l2=(AC2AC1) 2；由比例尺量得：AC128mm，AC282mm， 所以 l2(8228) 227mm。(7)以A为圆心和l2为半径作圆，交C1A延线于B1，交C2A于B2，即得B1C1l3,由比例尺量得：l3B1C156mm。综上可知：曲柄长度l2为27mm，连杆长度l3为56mm。3-6已知一导杆机构的固定件长度l11000mm，行程速比系数K1.5，确定曲柄长度l2及导杆摆角。（解析法求解）解：导杆机构的极位夹角180（K1）/(K1) 180（1.51）/(1.51)=36所以由图可得，导杆摆角36因此，曲柄长度l2l1sin(/2)1000

4、sin18309 mm 3-7已知一曲柄摇杆机构，摇杆与机架之间的夹角分别为145，290，固定件长度为l1300mm，摇杆长度为l4200mm，确定曲柄和连杆的长度l2，l3。（解析法求解）解：由图中的两个极限位置可得： AC1 l3l2 AC2l3l2所以 l3(AC1AC2)2 ；l2(AC2AC1)2因此只需求出AC1、AC2的长度。在三角形AC1D中，由余弦定理AC1(l12l422l1l4cos)1/2(300220022300200cos45)1/2 212 mm在三角形AC2D中，ADC2290，所以 AC2(l12l42)1/2(30022002)1/2 360 mm因此 l

5、3(AC1AC2)2(212360)2286 mm l2(AC2AC1)2(360212)274 mm第五章5-4. 图5-27所示螺旋起重器，其额定起重量FQ50kN，螺旋副采用单线标准梯形螺纹Tr609（公称直径d60mm，中径d255.5mm，螺距P9mm，牙型角30），螺旋副中的摩擦系数f0.1，若忽略不计支承载荷的托杯与螺旋上部间的摩擦阻力，求：1) 当操作者作用于手柄上的力为150N时，举起额定载荷时力作用点至螺杆轴线的距离l；2) 当力臂l不变时，下降额定载荷所需的力。解：1) 2)所以当力臂仍为1440mm时，下降额定载荷所需的力为50N。5-11. 图示一螺栓连接，螺栓的个数

6、为2，螺纹为M20，许用拉应力160MPa，被联接件接合面间的摩擦系数f0.15。若防滑安全系数S1.2，试计算该联接件允许传递的静载荷F。解：这是受横向载荷的紧螺栓联接，螺栓的预紧力与外载荷关系为：因两个螺栓，k2，两个摩擦面，n2，所以螺纹为M20，查表5-2得其小径d117.294mm。根据强度条件得所以该联接允许传递的静载荷应小于或等于14.45 kN。5-13 图5-16所示压力容器的螺栓联接，已知容器内的压力p1.6MPa，且压力可视为不变，缸体内径D2160mm，螺栓8个，沿直径为D1的圆周均布。若螺栓的性能等级4.8级，试确定螺栓的直径。解：由题意可知，这为受轴向载荷的紧螺栓联

7、接，总的外载荷为：单个螺栓所受的外载荷为：因压力容器有特别的紧密性要求，所以残余预紧力FQr取1.5FQ，螺栓所受总拉力为：性能等级为4.8的螺栓，查表5-4得屈服极限s340MPa，假定螺栓直径d16mm，按表5-5取许用拉应力0.33s112.2MPa，则螺栓小径：由表5-2查得粗牙螺纹d16mm时，小径d113.385mm略大于计算小径12.18mm，故原假定合适，就采用M16螺栓。第六章6-5 某V带传动的带轮直径dd1100mm，包角1180，带与带轮的当量摩擦系数fV0.5, 预紧力F0180N。 试求： 1) 该传动所能传递的最大有效圆周力；2) 传递的最大转距。 解：1) 传递

8、的最大有效圆周力为：2)传递的最大转距为： 6-11试设计一由电动机驱动的某机械的链传动。已知传递的功率P3kW，小链轮转速n1720r/min，大链轮转速n2200r/min，该机械工作时载荷不平稳。解：1. 选择链轮齿数 设38m/s，参照表6-11取小链轮齿数z121；则大链轮的齿数2. 初定中心距，计算链节数初定中心距a040p，计算链节数Lp：3. 确定链条的节距由表6-12查得工作情况系数KA1.3；由表6-13得： 查图6-19，选用10A滚子链，其链节p15.875mm。4. 验算链速5. 实际中心距：a40p4015.875=635mm6. 选择润滑方式：根据链速和节距p，由

9、图6-20选用油浴或飞溅润滑。7. 计算作用在轴上的力 8链轮设计（略）第七章7-5. 一对正确安装的标准直齿圆柱齿轮传动，其模数m=5mm，齿数z1=20，z2=100，试计算这一对齿轮传动各部分的几何尺寸和中心距。解：7-6已知一对标准直齿圆柱齿轮的中心距a120mm，传动比i3 ,小齿轮齿数z120。试确定这对齿轮的模数和分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径。解：大齿轮齿数z2iz1320607-9 在一个中心距a155mm的旧箱体内，配上一对齿数z123 ，z276, 模数 mn3mm的斜齿圆柱齿轮，试问这对齿轮的螺旋角应是多少? 解：7-13用于胶带运输机上二级减速器中的一对齿轮，其传

10、动比i3，传动效率0.98 ，输出转速n265r/min，输出功率P4.5 kw，由电动机驱动，单向运转。试确定这对齿轮的中心距及其主要尺寸。 解：（1）确定转距和载荷系数胶带运输机载荷基本平稳，设齿轮相对轴承对称布置，采用软齿面，则取K=1.3。（2）选择材料 因T较大，载荷基本平稳，故小齿轮用40Cr钢，调质，HBS=280；大齿轮用40Cr钢，调质，HBS=250 。 (3) 选择齿数和齿宽系数: 初定 z132 , z2iz196 , d取1; (4)确定F和 H： 由图7-21和图7-22查得两轮的齿根弯曲疲劳极限和齿面接触疲劳极限分别为： 则许用齿根弯曲应力和许用接触应力为：(5)

11、按齿面接触强度条件确定d1(6)确定模数和齿宽按表7-1圆整成标准值，取m2.5 mm , 则 d1mz12.53280mm bdd1180 80mm(7) 验算齿根的弯曲强度由表7-4得两齿轮的齿形系数和应力修正系数则小齿轮和大齿轮的齿根弯曲应力分别为：故两轮轮齿的弯曲强度足够 。(8) 传动中心距及其主要尺寸 7-15 一对直齿锥齿轮传动, 模数 m5 mm , 齿数 z116、z248，两轮几何轴线之间的夹角=90。试计算这对齿轮传动的几何尺寸。 解： 第八章8-2 图示轮系中，已知各标准圆柱齿轮的齿数为：试计算齿轮3的齿数及传动比i15。 解：此轮系为定轴轮系，观察图示，可知：轮1轴与

12、轮3轴处于同一直线上，故轮3的直径d32d2d1 则 z32z2z1220+2060 传动比即：齿轮3的齿数为60；传动比i15约等于5.3，且轮1与轮5转向相反。 8-4 图示为钟表的传动机构。已知其中各齿轮的齿数为试计算分针m和秒针s之间的传动比ims，时针h和分针m之间的传动比ihm。解：8-5 图示为一手动提升机构。已知齿轮1、2的齿数为z120，z240，蜗杆2的头数 蜗轮3的齿数z3120，与蜗轮固联的鼓轮的直径d0.2 m，手柄A的半径rA0.1 m，齿轮传动和蜗杆传动的效率分别为 0.95和 0.84 。当需要提升的物品重量FQ=20kN时，试计算作用在手柄A上的力F。解：当提

13、起20kN物品时，设：3轴上转距为T3，输出功率为P3，转速为n3；1轴上所需转距为T1，输入功率为P1，转速为n1 。根据题意有： P3P112 又因：如图所示差动轮系中，各轮的齿数为：已知n1200r/min，n350r/min，试分别求当n1和 n3转向相同或相反时，系杆H转速的大小和方向。解：（1）n1与n3转向相同时，根据 n1与 n3 转向相反时，设 n1转向为正，仍根据上式， 有： 第九章9-5 图示为二级斜齿圆柱齿轮减速器（z1 = 22，z2 = 77，z3 = 21，z4 = 78），由高速轴输入功率P = 40 kW，转速n1 = 590 r/min，轴的材料为45钢。试

14、估算三根轴的轴径。解： 首先计算各轴转速，根据轴的转速可知轴和轴转速为：然后再根据转轴的材料均为45钢，由表9-2查得A = 117106，取A = 110，则可得各轴的最小轴径分别为：圆整后得d1 = 45 mm，d2 = 70 mm，d3 = 110 mm。9-8 轴上装齿轮处的轴段直径为60mm，齿轮轮毂宽度为70mm，传递的转矩为5105 Nmm，有轻微冲击，齿轮和轴的材料均为45钢，齿轮与轴采用普通平键联接。试确定该键联接的尺寸。解：根据题意，若取键长L比轮彀宽度70mm略小一点，则按表9-4初选B1863(GB/T1096-1979)普通平键，其尺寸为45钢有轻微冲击静联接时，取P

15、 = 100 MPa，则 满足挤压强度条件，故初选的键联接尺寸合适。 第十章10-6某机械上采用对开式向心滑动轴承，已知轴承处所承受的载荷Fr = 200000N，轴径直径d200 mm , 轴的转速n = 500r/min，工作平稳，试设计该轴承。解： 选用铅青铜(ZCuPb30)作为轴瓦材料，因其 p = 254MPa，p = 3020.95 MPam/s，故能满足该轴承的要求。10-10 说明下列轴承代号的意义：N210、6308、6212/P4、30207/P6、51308 。解：N210: 内径50mm，尺寸系列为02、普通级的圆柱滚子轴承。 6308：内径40mm、尺寸系列03、普

16、通级的深沟球轴承。 6212/P4：内径60mm、尺寸系列02、公差等级为4级的深沟球轴承。 30207/P6：内径35mm、尺寸系列02、公差等级为6级的圆锥滚子轴承。 51308：内径40mm、尺寸系列13、普通级单向推力球轴承。10-14 某设备中有一轴承为6214型，受径向力Fr=5000N，转速n=970 r/min，工作中有中等冲击，试计算该轴承的寿命。解：1.确定当量动载荷P值由于Fa=0，查表10-5得：X=1，Y=0；查表10-8，取fF=1.6则：2.计算寿命查表10-5，Cr=60800N，则该轴承的寿命为7542 h。机械设计基础一、选择题1、塑性材料制成的零件进行静强

17、度计算时，其极限应力为（ ）（1）B；（2）S；（3）0；（4）-12、将钢加热到一定温度，保温一段时间，然后随炉冷却的热处理方法是（ ）（1）正火；（2）退火；（3）淬火；（4）回火3、在曲柄摇杆机构中，为提高机构的传力性能，应该（ ）（1）增大传动角；（2）减小传动角；（3）增大压力角；（4）减小极位夹角4、下列铰链四杆机构中，能实现急回运动的是（ ）（1）双摇杆机构；（2）曲柄摇杆机构；（3）双曲柄机构；（4）对心曲柄滑块机构5、平面连杆机构的传动角较大时，则（ ）（1）机构的传力性能较好；（2）机构的传力性能较差；（3）可以满足机构的自锁要求；（4）机构的效率较低6、平面四杆机构中，如

18、存在急回运动特性，则其行程速比系数（ ）（1）K1；（2）K=1；（3）K1；（4）K=07、在铰链四杆机构中，当最短杆与最长杆长度之和大于其他两杆长度之和时，为（ ）（1）双曲柄机构；（2）双摇杆机构；（3）曲柄摇杆机构；（4）可能是双曲柄机构，也可能是双摇杆机构8、在铰链四杆机构中，机构的传动角和压力角的关系是（ ）（1）；（2）90；（3）90；（4）1809、设计凸轮机构时，当凸轮角速度和从动件运动规律已知，则（ ）（1）基圆半径越大，压力角就越大；（2）基圆半径越小，压力角就越大；（3）基圆半径越小，压力角就越小；（4）基圆半径越大，压力角就越小。10、当盘形凸轮的轮廓曲线内凹时，滚

19、子半径rk和理论轮廓曲线半径之间的关系为（ ）rkmin; （4）rk不受 的影响11、仅受预紧力Q0作用的紧螺栓联接，其螺栓的计算应力，将拉应力增大30的原因是（ ）（1）安装时可能产生的偏心载荷，（2）载荷可能有波动，（3）拉伸和扭转的复合作用，（4）螺栓材料的机械性能不稳定12、下列四种螺纹中，自锁性能最好的是（ ）（1）粗牙普通螺纹，（2）细牙普通螺纹，（3）梯形螺纹，（4）锯齿形螺纹13、为联接承受横向工作载荷的两块薄钢板，一般采用的螺纹联接类型应是（ ）（1）螺栓联接，（2）双头螺柱联接，（3）螺钉联接，（4）紧定螺钉联接14、螺纹的牙型角为，牙型斜角为，升角为，螺纹副的当量摩擦角

20、为v，则螺纹副的自锁条件是（ ）（1），v，v，v15、对于普通螺栓联接，在拧紧螺母时，螺栓所受的载荷是（ ）（1）拉力，（2）扭矩，（3）压力，（4）拉力和扭矩二、填空题1、在铰链四杆机构中，存在曲柄的必要条件是（ ）。2、满足曲柄存在条件的铰链四杆机构，取与最短杆相邻的杆为机架时，为（ ）机构；取最短杆为机架时，为（ ）机构。3、构件是（ ）的单元；零件是（ ）单元。4、淬火后（ ）回火的热处理方法称为调质处理。5、钢经退火、正火或淬火等热处理后，其硬度随冷却速度加快而（ ），但回火后钢的硬度，一般不取决于冷却速度，而是随加热温度升高而（ ）。6、在变应力下工作的机械零件，其极限应力取决于

21、材料的（ ）。7、构件系统成为机构的必要条件是（ ）。8、摆动导杆机构的极位夹角等于导杆的（ ），传动角始终等于（ ）。9、曲柄摇杆机构的最小传动角出现在（ ）位置。10、对心、偏置曲柄滑块机构存在曲柄的条件分别是（ ）和（ ）。11、在设计凸轮机构时，凸轮基圆半径取得越（ ），所设计的机构越紧凑，但是压力角（ ），使机构的工作情况变坏，易使机构发生（ ）现象。12、凸轮机构中，从动件的运动规律为等速运动时，将出现（ ）冲击，而从动件的运动规律为简谐运动时，将出现（）冲击。13、槽轮机构可以将拨盘的（ ）转动变成槽轮的（ ）转动。14、对心直动尖端从动件盘形凸轮机构中，从动件（ ）方向和接触点处凸轮轮廓（）方向之间所夹的锐角，为凸轮机构的压力角。15、在槽轮机构的组成中，主动件是（ ），从动件是（ ）。三、判断正误1、不同直径上的螺纹升角不相等2、内外螺纹旋合后均应有径向间隙3、牙型角越大，螺纹的效率越低4、铰制孔用螺栓联接时不需太大的预紧力5、紧密性要求越高的螺栓联接，剩余预紧力应越小6、拧紧的螺纹联接件因能满足自锁条件，所以不需防松7、两个螺旋副的螺旋方向相反的螺旋机构为差动螺旋机构8、从运动学看，机器和机构间无区别9、两对杆分别相等的铰链四杆机构，一定是双曲柄机构10、槽轮机构的运动系数必须大于1