机械优化设计第4章习题参考答案
机械课后习题答案第4章习题及解答
第4章习题4.1典型棘轮机构由哪些构件组成？在棘轮机构中为保证棘爪能顺利进入棘轮轮齿的齿根，应满足的条件是什么？答：典型的棘轮机构由棘轮、驱动棘爪、摆杆和止回棘爪。
为保证棘爪能顺利进入棘轮轮齿的齿根，应满足的条件是齿面的偏斜角大于齿面摩擦角。
4.2为什么棘爪与棘轮轮齿接触处的公法线要位于棘轮与棘爪的转动中心之间？答：为了使棘爪能顺利受到棘轮轮齿金轮的齿底面而不致从棘轮轮齿尚滑脱出来。
4.3槽轮机构有什么特点？何谓运动系数τ，为什么τ必须大于零而必须小于1？答：槽轮机构的结构简单，外形尺寸小，其机械效率高，并能较平稳地、间歇地进行转位。
但因传动时尚存在柔性冲击，故常用于速度不太高的场合。
槽轮机构的运动系数是指在一个运动循环内，槽轮的运动时间与转臂的运动时间之比。
槽轮机构是间歇运动，因此运动系数必须大于零而小于1。
4.4槽轮机构的槽数z 和圆销数n 的关系如何？答：22-<z zK 4.5如何避免不完全齿轮机构在啮合开始和终止时产生的冲击？从动轮停歇期间，如何防止其运动？答：可在两轮的端面分别装上瞬心线附加杆，使从动件的角速度由零逐渐增加到某一数值从而避免冲击。
为了防止从动轮在停歇期间游动，两轮轮缘上各装有锁住弧。
4.6如图4.36示为一偏置直动从动件盘形凸轮机构。
已知AB 段为凸轮的推程廓线，试在图上标注推程运动角δt 。
图4.36解：见图。
4.7图4.37所示为一偏置直动从动件盘形凸轮机构。
已知凸轮为一以C为中心的圆盘，问轮廓上D点与尖顶接触时其压力角为多少？试作图加以表示。
图4.37解：4.8已知一凸轮以等角速度ω=10rad/s顺时针转动，直动推杆的运动规律及其对应的凸轮转角如表所示。
要求：（1）作出s-δ、v-δ和a-δ线图；（2）求出当δ为90︒、180︒和270︒时，推杆的s、ｖ和a值。
δ/︒h/mm推杆运动规律0~12040等加速等减速运动120~1500休止150~210-20简谐运动210~2400休止240~300-20等速运动300~3600休止解：取比例尺：μs=1mm/mm、μv=1mm/s/mm、μa=1mm/s2/mm、μδ=3︒/mm、4.9图4.38示为一对心尖顶推杆单元弧凸轮（偏心轮），其几何中心O’与凸轮转轴O的距离为L O’O=15mm，偏心轮半径R=30mm，凸轮以等角速度ω顺时针转动，试作出推杆的位移线图s-δ。
机械设计章节习题及答案
4-3 为了减轻摩擦副的表面疲劳磨损，下列措施中________不是正确的措施。
(1) 合理选择表面粗糙度
(2) 合理选择润滑油粘度
(3) 合理选择表面硬度
(4) 合理控制相对滑动速度
4-4 当压力加大时，润滑油的粘度_______。
(1) 随之加大 (2) 随之降低 (3) 保持不变 (4) 升高或降低视润滑油性质而定
寸特大或特小的通用零件和部件 (3) 在普通工作条件下工作的一般参数的通用零件和部
件 (4) 标准化的零件和部件
2-2 下列 8 种机械零件：涡轮的叶片，飞机的螺旋桨，往复式内燃机的曲轴，拖拉机发动
机的气门弹簧，起重机的起重吊钩，火车车轮，自行车的链条，纺织机的纱锭。其中有_____
是专用零件。
(1) 3 种
(4) 零件的工作应力比零件的极限应力
2-5 在进行疲劳强度计算时，其极限应力应为材料的____。
(1) 屈服点
(2) 疲劳极限
(3) 强度极限 (4) 弹性极限
二． 分析与思考题
2-1 一台完整 2-3 机械零件主要有哪些失效形式?常用的计算准则主要有哪些?
2-2 机械零件主要有哪些失效形式?常用的计算准则主要有哪些?
2-3 什么是零件的强度要求?强度条件是如何表示的?如何提高零件的强度?
2-4 什么是零件的刚度要求?刚度条件是如何表示的?提高零件刚度的措施有哪些?
2-5 机械零件设计中选择材料的原则是什么?
2-6 指出下列材料的种类，并说明代号中符号及数字的含义：HTl50，ZG230-450，
2-7 机械的现代设计方法与传统设计方法有哪些主要区别?
a)螺钉联接
b)双头螺柱联接
c)铰制孔用螺栓联接
机械制造技术基础第四章课后题答案
4-1机床夹具有哪几部分组成各部分起什么作用答：（1）定位元件———使工件在夹具中占有准确位置，起到定位作用。
（2）夹紧装置———提供夹紧力，使工件保持在正确定位位置上不动。
（3）对刀元件———为刀具相对于夹具的调整提供依据。
（4）引导元件———决定刀具相对于夹具的位置。
（5）其他装置———分度等。
（6）连接元件和连接表面———将夹具连接到工作台上。
（7）夹具体———将各夹具元件装配为一个整体。
4-2工件在机床上的装夹方法有哪些其原理是什么答：（1）用找正法装夹工件——原理：根据工件的一个或几个表面用划针或指示表找正工件准确位置后再进行夹紧，也可先按加工要求进行加工面位置的划线工序，然后再按划出的线痕进行找正实现装夹。
（2）用夹具装夹工件——夹具使工件在夹具中占有正确的加工位置，而且夹具对机床保证有准确的相对位置，而夹具结构保证定位元件的定位，工作面对夹具与机床相连接的表面之间的相对准确位置，使刀具相对有关定位元件的定位工作面调整到准确位置，这就保证了刀具在加工出的表面对工件定位基准的位置尺寸。
4-3何为基准试分析下列零件的有关基准。
答基准——零件上用来确定点、线、面位置时作为参考的其他点、线、面。
（1）设计基准——内孔轴线，装配基准——内孔轴线，定位基准——下端面和内孔，测量基准——内孔轴线。
（2）设计基准——断面1，定位基准——大头轴线，测量基准——端面1。
4-4什么事“六点定位原理”答：用六个支撑点，去分别限制工件的六个自由度，从而使工件在空间得到确定位置的方法，称为工件的六点定位原理。
4-5什么是完全定位，不完全定位，过定位以及欠定位。
答：完全定位——工件的六个自由度完全被限制的定位，不完全定位——按加工要求，允许有一个或几个自由度不被限制的定位，欠定位——按工序的加工要求，工件应该限制自由度而未予限制的定位，过定位——工件的一个自由度被两个或两个以上的支撑点重复限制的定位。
4-6组合定位分析的要点是什么答：（1）几个定位元件组合起来定位一个工件相应的几个定位面，该组合定位元件能限制工件的自由度总数等于各个定位元件单独定位各自相应定位面时所能限制的自由度数目之和，不会因组合后而发生数量上的变化。
(完整版)机械优化设计习题参考答案孙靖民第四版机械优化设计
2.黄金分割法（0.618法）
原理：提高搜索效率：1）每次只插一个值，利用一个前次的插值；2）每次的缩短率λ相同。左右对称。
程序：p52
（四）插值方法
1.抛物线法
原理：任意插3点：
算得： ； ；
要求：
设函数 用经过3点的抛物线 代替，有
解线代数方程
解得：
程序框图p57
网格法 ，缩小区间，继续搜索。
Monte Carlo方法 ， ，随机数。
比较各次得到的 得解
遗传算法(专题)
（二）区间消去法（凸函数）
1.搜索区间的确定：高—低--高（ ）则区间内有极值。
2.区间消去法原理：在区间[a, b]内插两个点a1, b1保留有极值点区间，消去多余区间。
缩短率：
（三）0.618法
可行方向—约束允许的、函数减小的方向。（图）约束边界的切线与函数等高线的切线方向形成的区域。
数学模型
用内点法或混合法，取 ，
直接方法
（一）随机方向法
1.在可行域产生一个初始点 ，因 （约束），则
--（0，1）的随机数。
2.找k个随机方向，每个方向有n个方向余弦，要产生kn个随机数 ， ， ，随机方向的单位向量为
3.取一试验步长 ，计算每个方向的最优点
4.找出可行域中的最好点 得搜索方向 。以 为起点， 为搜索方向得 。最优点必须在可行域内或边界上，为此要逐步增加步长。
得
穷举下去得递推公式
3.算例
p73
4.框图p72
5.特点
作业：1. 2.
（六）变尺度法
1.引言
坐标变换
二次函数
令 为尺度变换矩阵
《机械制造基础》第四章课后题及答案(题号可能不搭配)
第四章课后题1.什么是机械加工工艺规程？工艺规程在生产中起什么作用？制订工艺规程的原则有哪些？工艺规程是根据加工对象的具体情况和实际生产条件，拟定出比较合理的工艺过程，并按照规定的形式制定的文件。
是指导生产的主要技术文件，是生产组织和管理工作的基本依据，是新建或扩建工厂的基本资料。
2.什么是零件结构工艺性？结构工艺性是指零件所具有的结构是否便于制造、测量、装配和维修。
3.在机械加工过程中当零件的加工精度要求较高时，通常要划分为哪几个加工阶段？粗加工阶段，半精加工阶段，精加工阶段，光整加工阶段，超精密加工阶段。
划分加工阶段的目的：保证加工质量，合理使用设备，便于安排热处理工序，便于及时发现问题，保护零件。
4.什么是定位粗基准？其选取方法是什么？为什么在同一尺寸方向上粗基准一般只允许使用一次？在实际生产的第一道切削加工工艺中，只能用毛坯表面做定位基准，这种定位基准称为粗基准。
选取方法：以不加工的表面做粗基准（保证加工表面与不加工表面的位置要求）以重要表面为粗基准（保证加工余量均匀）加工余量最小的加工表面作粗基准（保证有足够的加工余量）以质量较高的表面作粗基准粗基准只能用一次：重复使用容易导致较大的基准位移误差。
5.什么是定位精基准？选取原则是什么？用已加工的表面作为定位基准，即为精基准。
选取原则：基准重合原则（选择设计基准为定位基准）基准统一原则（重复安装时，尽量选取同一表面作为定位基准）互为基准原则自为基准原则（加工表面本身作为定位基准）定位稳定原则6.工序集中和工序分散的原则分别是什么？各有什么特点？影响工序集中与工序分散的主要因素各有哪些？分别用于什么场合？工序集中原则：每道工序加工的内容较多，工艺路线短，零件加工被最大限度地集中在少数几个工序中完成。
特点：减少零件安装次数，有利于保证位置精度，减少工序间运输量，缩短加工周期；工序数少，可以采用高效机床，生产率高；减少了设备数量和占地面积，节省人力物力；所用设备结构复杂，专业化程度高。
《机械优化设计》习题及答案1word版本
机械优化设计习题及参考答案1-1.简述优化设计问题数学模型的表达形式。
答：优化问题的数学模型是实际优化设计问题的数学抽象。
在明确设计变量、约束条件、目标函数之后，优化设计问题就可以表示成一般数学形式。
求设计变量向量[]12Tn x x x x =L 使 ()min f x → 且满足约束条件()0(1,2,)k h x k l ==L ()0(1,2,)j g x j m ≤=L2-1.何谓函数的梯度？梯度对优化设计有何意义？答：二元函数f(x 1,x 2)在x 0点处的方向导数的表达式可以改写成下面的形式：⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂∂∂=∂∂+∂∂=∂∂2cos 1cos 212cos 21cos 1θθθθxo x f x f xo x f xo x f xo d fρ令xo Tx f x f x f x fx f ⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂∂∂=∂∂∂∂=∇21]21[)0(， 则称它为函数f （x 1，x 2）在x 0点处的梯度。
（1）梯度方向是函数值变化最快方向，梯度模是函数变化率的最大值。
（2）梯度与切线方向d 垂直，从而推得梯度方向为等值面的法线方向。
梯度)0(x f ∇方向为函数变化率最大方向，也就是最速上升方向。
负梯度-)0(x f ∇方向为函数变化率最小方向，即最速下降方向。
2-2.求二元函数f （x 1，x 2）=2x 12+x 22-2x 1+x 2在T x ]0,0[0=处函数变化率最大的方向和数值。
解：由于函数变化率最大的方向就是梯度的方向，这里用单位向量p表示，函数变化率最大和数值时梯度的模)0(x f ∇。
求f （x1，x2）在x0点处的梯度方向和数值，计算如下：()⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡∂∂∂∂=∇120122214210x x x x f x f x f 2221)0(⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=∇x f x f x f =5⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=∇∇=5152512)0()0(x f x f p ϖ2-3.试求目标函数()2221212143,x x x x x x f +-=在点X 0=[1,0]T 处的最速下降方向，并求沿着该方向移动一个单位长度后新点的目标函数值。
机械优化设计试题及答案
机械优化设计试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 在机械优化设计中，目标函数通常代表的是（）。
A. 设计变量B. 约束条件C. 优化目标D. 优化方法答案：C2. 以下哪一项不是机械优化设计的约束条件？（）A. 几何约束B. 材料约束C. 经济约束D. 工艺约束答案：A3. 机械优化设计中，常用的优化算法有（）。
A. 梯度法B. 遗传算法C. 牛顿法D. 所有选项答案：D4. 在进行机械优化设计时，下列哪个因素不是设计者需要考虑的？（）A. 材料成本B. 制造工艺C. 产品重量D. 产品颜色答案：D5. 机械优化设计中，目标函数的最小化问题通常指的是（）。
A. 成本最小化B. 重量最小化C. 体积最小化D. 所有选项答案：D6. 以下哪个不是机械优化设计中常用的优化目标？（）A. 最小化成本B. 最大化寿命C. 最小化尺寸D. 最大化速度答案：D7. 在机械优化设计中，下列哪一项不是常用的设计变量？（）A. 尺寸B. 形状C. 材料D. 颜色答案：D8. 机械优化设计中，以下哪一项不是常用的优化方法？（）A. 线性规划B. 非线性规划C. 动态规划D. 静态规划答案：D9. 在机械优化设计中，以下哪一项不是常用的优化算法？（）A. 模拟退火B. 遗传算法C. 粒子群优化D. 牛顿迭代法答案：D10. 机械优化设计中，以下哪一项不是常用的约束条件？（）A. 强度约束B. 刚度约束C. 稳定性约束D. 颜色约束答案：D二、多项选择题（每题3分，共15分）1. 机械优化设计中，常用的设计变量包括（）。
A. 尺寸B. 形状C. 材料D. 颜色答案：ABC2. 机械优化设计中，常用的优化目标包括（）。
A. 成本最小化B. 重量最小化C. 寿命最大化D. 速度最大化答案：ABC3. 机械优化设计中，常用的约束条件包括（）。
A. 几何约束B. 材料约束C. 经济约束D. 工艺约束答案：ABCD4. 机械优化设计中，常用的优化方法包括（）。
机械优化设计习题答案
机械优化设计习题答案机械优化设计习题答案在机械设计中，优化设计是一项重要的任务。
通过优化设计，可以提高机械产品的性能和效率，降低成本和能耗。
然而，在实际的设计过程中，我们常常会遇到各种各样的问题和难题。
下面，将针对一些常见的机械优化设计习题，提供一些解答和思路。
一、最小重量设计问题最小重量设计问题是机械设计中的一个经典问题。
在这类问题中，我们需要在满足一定的约束条件下，找到一个最轻的设计方案。
通常，这类问题可以通过数学建模和优化算法来求解。
首先，我们需要明确设计的约束条件和目标函数。
约束条件可以包括强制性要求和可选的要求，如尺寸限制、强度要求等。
目标函数可以是重量、成本、能耗等。
然后，我们可以利用数学建模的方法将问题转化为一个数学优化问题。
最常用的方法是使用拉格朗日乘子法或者KKT条件来求解。
二、最大刚度设计问题最大刚度设计问题是另一个常见的机械设计问题。
在这类问题中，我们需要在给定的约束条件下，找到一个刚度最大的设计方案。
刚度是指物体对外力的抵抗能力，通常是通过刚度矩阵来描述的。
在解决最大刚度设计问题时，我们需要首先建立物体的刚度矩阵。
然后，通过求解特征值问题，得到刚度矩阵的特征值和特征向量。
特征值表示物体的刚度，特征向量表示物体的振动模态。
接下来，我们可以通过调整设计参数来改变刚度矩阵，从而实现最大刚度的设计。
三、流体优化设计问题流体优化设计问题是机械设计中的一个重要领域。
在这类问题中，我们需要通过优化设计来改善流体的流动性能。
例如，我们可以通过改变流道的形状和尺寸，来减小流体的阻力和压降。
在解决流体优化设计问题时，我们可以利用计算流体力学（CFD）方法来模拟流体的流动。
首先，我们需要建立流体的数学模型，包括流动方程和边界条件。
然后，通过数值方法求解这个数学模型，得到流体的流动状态。
接下来，我们可以通过改变设计参数，如流道的形状和尺寸，来优化流体的流动性能。
总结起来，机械优化设计是机械设计中的一个重要任务。
《机械制图习题集》(第四版)第四章答案(1)
四、表示机件的图样画法4.1 局部视图和斜视图∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙第63～63页习题4.2 全部视图和半剖视图∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙第63～65页习题4.3 局部剖视图∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙第66～66页习题2345题号：题号：678910111213a 13b 13c 13d题号：1415162021222317181914.4 旋转剖、阶梯剖和斜剖视图（67页）4.5 徒手画轴测剖视图（68页）题号：4.6 断面图及肋的规定画法（69页）∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙4.7 第三角画法第∙∙∙∙∙∙（69页）题号：242526272829303135323334题号：题号：1.机件的形状如下图（a）所示，为简化画图和标注尺寸，可采用图（b）的表示方法，请在图（b）中画出反映斜面实形的A向视图并作标注。
2.机件的形状如下图（a）所示，为简化画图和标注尺寸，请在图（b）中画出必要的斜视图（应标注）表示该组合体。
3.完成主视图（全剖视）和左视图（半剖视）。
4.完成主视图（半剖视）和左视图（半剖视）。
5.作左视图（全剖视）。
6.作左视图（全剖视）。
7.作主视图（全剖视）。
8.完成主视图（半剖视）并作左视图（全剖视）。
9.作主视图（全剖视）。
四、表示机件的图样画法 4.2 全剖视图和半剖视图10.作左视图（全剖视）。
*11.作主视图（半剖视）。
*12.作左视图（全剖视）。
13.改正下列剖视图中的错误，少线处补线，多线处将其圈出。
（a）13.改正下列剖视图中的错误，少线处补线，多线处将其圈出。
（b）13.改正下列剖视图中的错误，少线处补线，多线处将其圈出。
（c）13.改正下列剖视图中的错误，少线处补线，多线处将其圈出。
机械优化设计试题及答案
机械优化设计试题及答案一、选择题1. 机械优化设计中的“优化”指的是：A. 最小化成本B. 最大化效益B. 达到设计目标D. 以上都是答案：D2. 以下哪项不是机械优化设计的基本步骤？A. 确定设计变量B. 确定目标函数C. 确定约束条件D. 进行材料选择答案：D3. 在机械优化设计中，目标函数通常是用来衡量：A. 设计的可行性B. 设计的安全性C. 设计的经济性D. 设计的最优性答案：D二、填空题4. 机械优化设计通常采用的数学方法包括_______、_______和_______。
答案：线性规划；非线性规划；动态规划5. 机械优化设计中，约束条件可以是等式约束也可以是_______。
答案：不等式约束三、简答题6. 简述机械优化设计中目标函数的作用。
答案：目标函数在机械优化设计中的作用是量化设计目标，为设计提供评价标准，指导设计过程朝着最优解方向进行。
7. 描述机械优化设计中设计变量、目标函数和约束条件之间的关系。
答案：设计变量是优化设计中可以调整的参数；目标函数是设计过程中需要优化或最小化/最大化的量；约束条件是设计过程中必须满足的限制，它们共同定义了优化问题的边界和可行性。
四、计算题8. 假设有一个机械部件的重量W与其尺寸L和宽度H的关系为W = 2LH，成本C与重量W和材料单价P的关系为C = 10W + P。
若L和H 的取值范围均为[1,5]，材料单价P为常数，求在满足强度要求的前提下，如何确定L和H的值以最小化成本C。
答案：首先，根据题目给出的关系式，我们可以将成本C表示为C = 10 * 2LH + P = 20LH + P。
由于P为常数，我们只需考虑如何最小化20LH。
由于L和H的取值范围相同，我们可以令L = H，此时C = 20L^2。
在[1,5]的范围内，当L = 1时，C达到最小值，即C_min = 20。
五、论述题9. 论述机械优化设计在现代机械工程中的重要性及其应用前景。
机械优化设计试题及答案
机械优化设计试题及答案试题一：1. 请简述机械优化设计的定义及重要性。
答案：机械优化设计是通过数学模型和计算机仿真技术，以最优化的方式对机械结构进行设计和改进的过程。
机械优化设计的重要性在于能够提高机械产品的性能和效率，降低成本和能源消耗，并且缩短产品开发周期。
2. 请阐述机械优化设计的基本步骤及流程。
答案：机械优化设计的基本步骤包括：问题定义、数学建模、解的搜索、结果评价和优化、最优解验证等。
具体流程如下：(1) 问题定义：明确机械优化设计的目标和约束条件，例如提高某项指标、降低成本等。
(2) 数学建模：通过将机械系统抽象为数学模型，建立与优化目标和约束条件相关的函数关系。
(3) 解的搜索：采用合适的搜索算法，寻找函数的最优解或近似最优解。
(4) 结果评价和优化：对搜索得到的解进行评价和分析，进一步进行调整和改进，以得到更好的解。
(5) 最优解验证：通过实验或仿真验证最优解的可行性和有效性。
试题二：1. 请简述梯度下降法在机械优化设计中的应用原理。
答案：梯度下降法是一种常用的优化算法，其原理是通过求解函数的梯度向量，并采取沿着梯度方向逐步迭代优化的方法。
在机械优化设计中，可以将需要优化的机械结构的性能指标作为目标函数，通过梯度下降法不断调整结构参数，以寻找最优解。
2. 请列举至少三种机械优化设计的常用方法。
答案：常见的机械优化设计方法包括：遗传算法、粒子群优化算法、模拟退火算法等。
其中：(1) 遗传算法通过模拟生物进化过程，通过选择、交叉和变异等操作，逐渐优化机械结构，以达到最优解。
(2) 粒子群优化算法模拟鸟群或鱼群的行为，通过不断迭代更新粒子的位置和速度，最终找到最优解。
(3) 模拟退火算法基于金属退火的原理，随机选择新解，并通过一定的准则接受或拒绝新解，以便在解空间中发现更优解。
试题三：1. 请解释有限元分析在机械优化设计中的作用。
答案：有限元分析是一种基于数值计算的方法，通过将复杂的结构划分成有限个单元，建立结构的有限元模型，并对其进行离散化求解，用于分析机械结构的应力、振动、热传导等特性。
机械设计第四章课后习题答案
4-1解分度圆直径齿顶高齿根高顶隙中心距齿顶圆直径齿根圆直径基圆直径齿距齿厚、齿槽宽4-2解由可得模数分度圆直径4-3解由得4-4解分度圆半径分度圆上渐开线齿廓的曲率半径分度圆上渐开线齿廓的压力角基圆半径基圆上渐开线齿廓的曲率半径为 0；压力角为。
齿顶圆半径齿顶圆上渐开线齿廓的曲率半径齿顶圆上渐开线齿廓的压力角4-5解正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮的齿根圆直径：基圆直径假定则解得故当齿数时，正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮的基圆大于齿根圆；齿数，基圆小于齿根圆。
4-6解中心距内齿轮分度圆直径内齿轮齿顶圆直径内齿轮齿根圆直径4-7 证明用齿条刀具加工标准渐开线直齿圆柱齿轮，不发生根切的临界位置是极限点正好在刀具的顶线上。
此时有关系：正常齿制标准齿轮、，代入上式短齿制标准齿轮、，代入上式图 4.7 题4-7解图4-8证明如图所示，、两点为卡脚与渐开线齿廓的切点，则线段即为渐开线的法线。
根据渐开线的特性：渐开线的法线必与基圆相切，切点为。
再根据渐开线的特性：发生线沿基圆滚过的长度，等于基圆上被滚过的弧长，可知：AC对于任一渐开线齿轮，基圆齿厚与基圆齿距均为定值，卡尺的位置不影响测量结果。
图 4.8 题4-8图图4.9 题4-8解图4-9解模数相等、压力角相等的两个齿轮，分度圆齿厚相等。
但是齿数多的齿轮分度圆直径大，所以基圆直径就大。
根据渐开线的性质，渐开线的形状取决于基圆的大小，基圆小,则渐开线曲率大,基圆大，则渐开线越趋于平直。
因此，齿数多的齿轮与齿数少的齿轮相比，齿顶圆齿厚和齿根圆齿厚均为大值。
4-10解切制变位齿轮与切制标准齿轮用同一把刀具，只是刀具的位置不同。
因此，它们的模数、压力角、齿距均分别与刀具相同，从而变位齿轮与标准齿轮的分度圆直径和基圆直径也相同。
故参数、、、不变。
变位齿轮分度圆不变，但正变位齿轮的齿顶圆和齿根圆增大，且齿厚增大、齿槽宽变窄。
因此、、变大，变小。
啮合角与节圆直径是一对齿轮啮合传动的范畴。
机械课后习题答案第4章习题及解答
第4章习题4.1典型棘轮机构由哪些构件组成？在棘轮机构中为保证棘爪能顺利进入棘轮轮齿的齿根，应满足的条件是什么？答：典型的棘轮机构由棘轮、驱动棘爪、摆杆和止回棘爪。
为保证棘爪能顺利进入棘轮轮齿的齿根，应满足的条件是齿面的偏斜角大于齿面摩擦角。
4.2为什么棘爪与棘轮轮齿接触处的公法线要位于棘轮与棘爪的转动中心之间？答：为了使棘爪能顺利受到棘轮轮齿金轮的齿底面而不致从棘轮轮齿尚滑脱出来。
4.3槽轮机构有什么特点？何谓运动系数τ，为什么τ必须大于零而必须小于1？答：槽轮机构的结构简单，外形尺寸小，其机械效率高，并能较平稳地、间歇地进行转位。
但因传动时尚存在柔性冲击，故常用于速度不太高的场合。
槽轮机构的运动系数是指在一个运动循环内，槽轮的运动时间与转臂的运动时间之比。
槽轮机构是间歇运动，因此运动系数必须大于零而小于1。
4.4槽轮机构的槽数z 和圆销数n 的关系如何？答：22-<z zK 4.5如何避免不完全齿轮机构在啮合开始和终止时产生的冲击？从动轮停歇期间，如何防止其运动？答：可在两轮的端面分别装上瞬心线附加杆，使从动件的角速度由零逐渐增加到某一数值从而避免冲击。
为了防止从动轮在停歇期间游动，两轮轮缘上各装有锁住弧。
4.6如图4.36示为一偏置直动从动件盘形凸轮机构。
已知AB 段为凸轮的推程廓线，试在图上标注推程运动角δt 。
图4.36解：见图。
4.7图4.37所示为一偏置直动从动件盘形凸轮机构。
已知凸轮为一以C为中心的圆盘，问轮廓上D点与尖顶接触时其压力角为多少？试作图加以表示。
图4.37解：4.8已知一凸轮以等角速度ω=10rad/s顺时针转动，直动推杆的运动规律及其对应的凸轮转角如表所示。
要求：（1）作出s-δ、v-δ和a-δ线图；（2）求出当δ为90︒、180︒和270︒时，推杆的s、ｖ和a值。
δ/︒h/mm推杆运动规律0~12040等加速等减速运动120~1500休止150~210-20简谐运动210~2400休止240~300-20等速运动300~3600休止解：取比例尺：μs=1mm/mm、μv=1mm/s/mm、μa=1mm/s2/mm、μδ=3︒/mm、4.9图4.38示为一对心尖顶推杆单元弧凸轮（偏心轮），其几何中心O’与凸轮转轴O的距离为L O’O=15mm，偏心轮半径R=30mm，凸轮以等角速度ω顺时针转动，试作出推杆的位移线图s-δ。
机械设计第四章习题
课程名：机械设计基础（第四章）题型计算题、作图题考核点：齿轮机构的尺寸计算和齿轮啮合的特性1.已知一对外啮合正常齿制标准直齿圆柱齿轮m=3mm,z1=19，z2=41，试计算这对齿轮的分度圆直径、中心距.(6分）2。
已知一对外啮合标准直齿圆柱齿轮的标准中心距a=160mm,齿数z1=20，z2=60，求模数和分度圆直径.（6分）3。
已知一正常齿制标准直齿圆柱齿轮的齿数z=25，齿顶圆直径Da=135mm，求该齿轮的模数。
(6分）＊4 已知一正常齿制标准直齿圆柱齿轮α=20°，m=10mm,z=40，试分别求出分度圆、齿顶圆上渐开线齿廓的曲率半径和压力角。
（10分）＊5 试比较正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮（外齿轮）的基圆和齿根圆，在什么条件下基圆大于齿根圆?什么条件下基圆小于齿根圆？（10分）*6。
有一半径为Rb=30mm的基圆，求渐开线上半径为Rk=40mm处的压力角αk和曲率半径ρK各为多少？（10分)*7。
今测得一标准齿轮齿顶圆直径Da=208mm ，齿根圆直径Df=172mm，齿数Z ＝24，试求该齿轮的模数与齿顶高系数、分度圆的齿厚。
(10分)*＊8在技术革新中拟使用现有两个标准直齿圆柱齿轮，已测得一个齿轮的参数为：Z1＝22，齿顶圆直径Da1=240mm，另一个齿轮为:Z2＝98，全齿高h a=22。
5mm，试判断这两个齿轮能否正确啮合传动？（15分)＊9.已知一对外啮合标准直齿圆柱齿轮的标准中心距a=360mm，传动比i=3,模数m=10mm，试求两轮的齿数与分度圆直径。
（10分)＊10试根据渐开线特性说明一对模数相等,压力角相等,但齿数不等的渐开线标准直齿圆柱齿轮，其分度圆齿厚、齿顶圆齿厚和齿根圆齿厚是否相等，哪一个较大.(10分)＊*1l 已知一对正常齿渐开线标准斜齿圆柱齿轮a=25Omm，z1=23,z2=98, m.=4mm,试计算其螺旋角、当量齿数、分度圆直径。
机械设计习题及答案
机械设计习题及答案第一篇总论第一章绪论一．分析与思考题1-1 机器的基本组成要素是什么?1-2 什么是零件?什么是构件?什么是部件?试各举三个实例。
1-3 什么是通用零件?什么是专用零件?试各举三个实例。
第二章机械设计总论一．选择题2-1 机械设计课程研究的内容只限于_______。
(1) 专用零件的部件(2) 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(3) 在普通工作条件下工作的一般参数的通用零件和部件(4) 标准化的零件和部件2-2 下列8种机械零件：涡轮的叶片，飞机的螺旋桨，往复式内燃机的曲轴，拖拉机发动机的气门弹簧，起重机的起重吊钩，火车车轮，自行车的链条，纺织机的纱锭。
其中有_____是专用零件。
(1) 3种(2) 4种(3) 5种(4) 6种2-3变应力特性可用σmax,σmin,σm, σa, r 等五个参数中的任意_____来描述。
(1) 一个(2) 两个(3) 三个(4) 四个2-4 零件的工作安全系数为____。
(1) 零件的极限应力比许用应力(2) 零件的极限应力比零件的工作应力(3) 零件的工作应力比许用应力(4) 零件的工作应力比零件的极限应力2-5 在进行疲劳强度计算时，其极限应力应为材料的____。
(1) 屈服点(2) 疲劳极限(3) 强度极限(4) 弹性极限二．分析与思考题2-1 一台完整2-3 机械零件主要有哪些失效形式?常用的计算准则主要有哪些?2-2 机械零件主要有哪些失效形式?常用的计算准则主要有哪些?2-3 什么是零件的强度要求?强度条件是如何表示的?如何提高零件的强度?2-4 什么是零件的刚度要求?刚度条件是如何表示的?提高零件刚度的措施有哪些?2-5 机械零件设计中选择材料的原则是什么?2-6 指出下列材料的种类，并说明代号中符号及数字的含义：HTl50，ZG230-450，2-7 机械的现代设计方法与传统设计方法有哪些主要区别?第三章机械零件的强度一．选择题3-1 零件的截面形状一定，如绝对尺寸(横截面尺寸)增大，疲劳强度将随之_____。
机械优化设计课后习题答案word版本
第一章习题答案1-1 某厂每日(8h 制)产量不低于1800件。
计划聘请两种不同的检验员，一级检验员的标准为：速度为25件/h,正确率为98%，计时工资为4元/ h;二级检验员标准为：速度为15件/h,正确率为95%，计时工资 3 元/h。
检验员每错检一件，工厂损失2元。
现有可供聘请检验人数为：一级8人和二级10人。
为使总检验费用最省，该厂应聘请一级、二级检验员各多少人？解：(1 )确定设计变量；X-j 一级检验员根据该优化问题给定的条件与要求，取设计变量为X = 1;x2二级检验员(2)建立数学模型的目标函数；取检验费用为目标函数，即：f(X) = 8*4* X1+ 8*3* X2 + 2 ( 8*25*0.02 X1 +8*15*0.05 X2 )=40x1+ 36x2(3)本问题的最优化设计数学模型：3 •min f (X) = 40X1+ 36X2 X€ Rs.t. g1(X) =1800-8*25 X1+8*15X2W 0g2( X) = x1 -8 < 0g3(X) = x2-10 w 0g4( X) = - X1 w 0 g5( X) = - x2w 01-2已知一拉伸弹簧受拉力F，剪切弹性模量G，材料重度r，许用剪切应力[],许用最大变形量[]。
欲选择一组设计变量X [X1 X2 X3]T [d D2 n]T使弹簧重量最轻，同时满足下列限制条件：弹簧圈数n 3, 簧丝直径d 0.5，弹簧中径10 D2 50。
试建立该优化问题的数学模型。
注：弹簧的应力与变形计算公式如下k s 8FD32 , k s 1 1, c D2 (旋绕比)，s d3 s 2c d解：(1)确定设计变量；x-i d 根据该优化问题给定的条件与要求，取设计变量为X= x2D2;X3 n(2)建立数学模型的目标函数；取弹簧重量为目标函数，即：22f(X) = rx1 x2x343 本问题的最优化设计数学模型：8F n D；Gd423 •min f (X) = rx 1 x 2x 3 X € R4s.t.g i (X) =0.5- x i w 0 g 2( X) =10- x 2 w 0 g 3( X) = X 2-50 w 0 g 4( X) =3- X 3 w 0 g 5(X) =(1 丄)辱 w 02x 2 x 1w 0g 6(X)=38FX 2 x 3Gx 141-3某厂生产一个容积为 一优化问题的数学模型。