汽车机械基础习题集答案

参考答案
第2章 机械的结构分析
二、综合题 1．
n = 7 ，p l = 9 ，p h = 1
21927323=-⨯-⨯=--=h l P P n F
从图中可以看出该机构有2个原动件，而由于原动件数与机构的自由度数相等，故该机构具有确定的运动。

2． （a ）D 、E 处分别为复合铰链（2个铰链的复合）；B 处滚子的运动为局部自由度；构件F 、G 及其联接用的转动副会带来虚约束。

n = 8 ，p l = 11 ，p h = 1
111128323=-⨯-⨯=--=h l P P n F
3． （c ）n = 6 ，p l = 7 ，p h = 3
13726323=-⨯-⨯=--=h l P P n F
（e ）n = 7 ，p l = 10 ，p h = 0
101027323=-⨯-⨯=--=h l P P n F 4． （a ）n = 3 ，p l = 4 ，p h = 1
01423323=-⨯-⨯=--=h l P P n F
因为机构的自由度为0，说明它根本不能运动。

而要使机构具有确定的运动，必须使机构有1个自由度（与原动件个数相同）。

其修改方案可以有多种，下面仅例举其中的两种方案。

n = 4 ，p l = 5 ，p h = 1
11524323=-⨯-⨯=--=h l P P n F
此时机构的自由度数等于原动件数，故机构具有确定的运动。

第3章 平面机构的运动分析
1、解：
2、解：
1）计算此机构所有瞬心的数目
K=N （N-1）/2=6（6-1）/2=15；
2）如图所示，为了求传动比ω1/ω2，需找出瞬心 P 16、P 36、P 12、P 23，并按照三心定理找出P 13； 3)根据P 13的定义可推得传动比ω1/ω2计算公式如下：
13613
21613
P P DK P P AK ωω==
由于构件1、3在K 点的速度方向相同，从而只3ω和1ω同向。

3、
由相对瞬心13P 的定义可知：
L O L O P P P P μωμω∙=∙13331311
所以130313113/P P P P O ∙=ωω 方向为逆时针转向，（如图所示）。

4、解：
5、解：（1）把B 点分解为B 2和B 3两点，运用相对运动原理列出速度与加速度的矢量方程，并分析每个矢量的方向与大小如下：
2323B B B B v v v +=
方向 ⊥AB ⊥AB 向下 //BC 大小 ? ω1⨯l AB ? r B B k B B B t C B n
C
B a a a a a 2
323233++=+
方向 B →C ⊥BC B →A ⊥BC 向下 ∥BC 大小 ω32⨯l BC ? ω12⨯l AB 2ω3⨯v B3B2 ?
（2）标出各顶点的符号，以及各边所代表的速度或加速度及其指向如下：
6、解：
1212B B B B v v v +=
大小 ？ V 1 ？ 方向 ┴AB 水平 //导路
ω3=V B2 / L AB =pb 2⨯μv /L AB
r
B B k B B B t B n B B a a a a a a 12121222++=+=
) n ’
大小 ω32
L AB ？ 0 0 ? 方向 //AB ⊥AB //导路
α3=a B2t
/ L AB = n ’b 2’ ⨯μa /L AB 7、解：根据速度多边形判断如下：
第一步：由pb 方向得杆2角速度方向如图所示； 第二步：把矢量c3c2绕ω2方向旋转90度得23k
c c a 方向。

8、解：
在a)图机构中存在哥氏加速度，但在导杆3的两个极限摆动位置时，以及滑块2相对于导杆3的两个极限滑动位置时，哥氏加速度为零。

这是因为前者的瞬时牵连转速为零，而后者的瞬时相对平动为零，均导致哥氏加速度瞬时为零；相应的机构位置图略
在b)图机构中由于牵连运动为平动，故没有哥氏加速度存在。

9、解：
10、解：
B
C B C v v v 22+=
方向 ⊥DC ⊥AB 向右 ⊥BC 大小 ? ω1⨯l AB ?
2
424C C C C v v v +=
方向 ⊥AC ⊥DC ∥AC 大小 ? ω2⨯l DC ? 标出顶点如图所示。

第4章 平面连杆机构
四、解：1)滑块的行程H 、与之对应的曲柄两位置的夹角θ见下图；
2)曲柄AB 为主动件时，机构的压力角а与传动角γ见下图，当AB 杆垂直于C ’C ”时会出现最小传动角 γmin ； 3)因为滑块处于极限位置时，曲柄两位置的夹角θ≠0，故存在急回特性。

4)当γ=0时才存在死点，只有当滑块为主动件时才会有γ=0，故当滑块为主动件时从动件AB 处于AB ’及AB ”
两位置时为机构的死点位置。

θ
五、1)最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其他两杆的长度之和（杆长条件）；最短杆必定为机架或连架杆（最短杆条件）。

2)AB 为主动件时，机构的压力角а与传动角γ见下图，当AB 杆与CD 杆在重叠共线时即AB 杆在AB1 、AB1两位置时最小传动角γmin 为γ1、γ2之中的一个；
3)因为滑块处于极限位置时，AB 杆两位置的夹角θ≠0，故存在急回特性。

4)当γ=0时才存在死点，只有当CD 杆为主动件时才会有γ=0，故当CD 杆为主动件时从动件AB 处于AB ’及AB ”
两位置时为机构的死点位置。

六、解：根据题意作图
极位夹角θ=180°k-1k+1 = 180°×1.25-1
1.25+1 =20°
在ΔADC 1 中,AC 1 =
AD 2 +DC 2 -2AD ·DCcos φ
其中AD =100㎜ ,DC 1 =75㎜ , φ=45°
故得AC1=70.84㎜
又
DC1
Sin∠C1 AD
=
AC1
Sinφ
求得∠C1 AD=48.47°
故∠C2 AD=∠C1 AD-θ=48.47°-20°=28.47°
在ΔADC2中，已知两边一角，三角形可解，求得
AC2 =BC+AB=145.81㎜
AC1 =BC-AB=70.84㎜
解方程组得AB=37.49㎜, BC=108.33㎜
七、解：
a=240㎜，b=600㎜，c=400㎜，d=500㎜， a+ b < d +c 满足杆长条件。

1) 当杆4为机架，最段杆1为连架杆，机构有曲柄存在；
2）要使此机构成为双曲柄机构，则应取杆1为机架；要使此机构成为双摇杆机构，则应取杆3为机架。

3）若a、b、c三杆的长度不变，取杆4为机架，要获得曲柄摇杆机构，d的取值范围应为440＜d＜760。

第5章凸轮机构
四、解：r b=(R+ r r－e)=20mm
五、解：
六、
八、
九、
第6章 齿轮传动
四、综合题
3、解：100205z i z 12=⨯=⋅=, mm m C C 625.05.225.0*
=⨯=⋅=
mm
h h h mm m C h h mm m h h f a a f a a 625.5,125.35.225.1)(,5.25.21**
*=+==⨯=+==⨯=⋅=mm 85.7m p ,mm 93.32
m
e s ====
=ππ m m
75.243h 2d d ,m m 2555.22250h 2d d ,m m 2501005.2m z d f 22f a 22a 22=-==⨯+=+==⨯==
()()mm 150100202
5.2z z 2m
a 21=+=+=
4、⒈)两轮的法面模数和法面压力角相等，两轮分度圆的螺旋角必须相等；齿轮2是右旋斜齿轮；螺旋线方向如图示；
⒉)画出共6个分力（要求方向、符号、位置都应正确）；
⒊)F a 可能使齿轮或轴产生轴向滑动，为避免滑动，支承设计会带来不便和困难
5、该轮系为定轴轮系, 定轴轮系传动比为：
1617
20202040
178040z z z z z z z z i 4'3'21543215=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==
, 用箭头表示轮系各轮的转向，如图示。

5题 6题 6、该轮系为定轴轮系,定轴轮系传动比为：
12025
20150
3040z z z z z z i '3'2143214=⨯⨯⨯⨯==
, 用箭头表示轮系各轮的转向，如图示。

7、
8、
15. ∵ ()u d a +=
121
∴ 704
11752121=+⨯=+=u a d mm 2b b ==60 mm []6202==H H σσ MPa
又 1
1
2d T F t =
∴ 满足齿面接触疲劳强度的条件式可写为 []H H
E H u
bd u KT Z Z σσ≤+=2
11)
1(2 故
[]
4
.1544451443.1270605.28.1896201222
212
1=+⋅⨯⨯⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=+⋅⋅⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛≤u u K bd Z
Z T H
E H σ N·mm
又
1
6
11055.9n P
T ⨯= N·mm ∴ 53.1510
55.9960
4.154445105
5.96
611=⨯⨯=⨯⋅=n T P kW 16．
（1）大齿轮齿数 10025412=⨯==uz z 查表得：
79
.159
.118.262.22121====Sa Sa Fa Fa Y Y Y Y
28.26259
.162.279
.118.2280112212=⨯⨯⨯=⋅
=Sa Fa Sa Fa F F Y Y Y Y σσ MPa
（2） ∵ ][][2211F F F F σσσσ<<
∴ 两齿轮均满足齿根弯曲疲劳强度的要求。

（3）
0714
.1]
[1
1=F F σσ
0485.1]
[2
2=F F σσ
2
21
1]
[]
[F F F F σσσσ>
∴ 小齿轮的齿根弯曲疲劳强度较高。

第7章 带传动
一．判断题
1．× 2．× 3．× 4．× 5．× 6．√ 7．√ 8．× 9．√ 10．×11．√ 12．√ 三．单项选择题
1．(c) 2．(d) 3．(d) 4．(a) 5．(a) 6．(b) 7．(c) 8．(a)
第8章 链传动
参考答案： 一．判断题
1．× 2．√ 3．× 4．√ 5．√ 6．× 7．√ 8．× 9. √ 10. √ 11. √ 12.× 13. √ 14. √ 二．单项选择题 1．（a ） 2．（a ） 3．（c ） 4．（d ） 5．（d ） 6．（a ） 7．（c ） 8．（c ） 9．（c ） 10．（c ） 11．（b ） 12．（b ）
第9章 轴
参考答案： 一、判断题
1．⨯ 2．⨯ 3．⨯ 二、单项选择题
1．（d ）（a ）（c ） 2．（a ） 3．（d ） 4．（b ） 5．（b ） 6．（b ） 7．（b ） 8．（c ） 9．（a ） 四、综合题
1．1处：轴承定位轴肩高度超过其内圈厚度； 2处：轴上整体式传动零件根本无法装入，因为是“两头大、中间
小”； 3处：轴颈长度过长，只需与轴承宽度一致即可； 4处：联轴器没有轴向固定；
5处：键过长，键长应略短于轮毂长度。

3． 1、应加装调整垫片； 2、左端滚动轴承的定位轴肩过高，不便于轴承拆卸；
3、与蜗轮配合的轴段长度应略短于轮毂宽度，以确保零件的轴向固定可靠；
4、毡圈处的密封槽应为梯形槽；
5、平键的上表面与轮毂键槽的底面间应留有间隙，且轴上的两个键应布置于同一条母线上；
6、轴端挡圈没起作用；
7、8、运动着的联轴器左端面不能抵住静止的端盖，其间应留有轴向距离，并考虑联轴器的轴向定位措施，如利用轴肩等； 9、套筒应加长，使圆锥轴承抵住套筒的右端面，以确保轴上零件的轴向固定。

4．1）加工面、非加工面未分开；2）无调整垫片；3）轴肩高度超过轴承内圈，且在该位置处应考虑封油环；4）键长超过轮毂宽度；5）联轴器无周向固定措施，可采用键联接；6）套筒高度超过轴承内圈，且在该位置处应考虑封油环；7）联轴器无轴向定位；8）左端轴承不便于装拆，在此处应设置一个轴肩；9）该处应有间隙，并考虑密封圈；10）套筒定位不可靠；11）弹性挡圈不需要；12）精加工轴及外伸太长。

第10章 轴承
参考答案： 一．判断题
1．√ 2．√ 3．√ 4．× 5．× 6．× 7．√ 8．⨯ 9．⨯ 二．单项选择题 1．（d ） 2．（c ） 3．（b ） 4．（a ） 5．（a ） 6．（c ） 7．（a ） 8．（d ） 9．（a ） 10．（d ） 11．（c ） 12．（a ） 13．（a ） 14．（b ） 15．（d ） 四、综合题 1．解：
① 内径为55cm ，中系列，圆锥滚子轴承，正常宽度，0级公差，0组游隙 ② 附加轴向力方向如图所示，大小
500211==
Y F F r d N ， 556222==Y
F
F r d N ③ ∵12d ae d F F F >+，故左边轴承被压紧，右边轴承被放松。

∴255621=+=ae d a F F F N ，55622==d a F F N 。

∵
e F F r a <=278.02
2
，∴12=X ，02=Y ∵
e F F r a >=42.111
，∴4.01=X ，8.11=Y ∴()638511111=+=a r P F Y F X f P N ，()240022222=+=a r P F Y F X f P N
∴1046146385880001000601060103
10
66=⎪
⎭
⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛=ε
P C n L h h
2．解：
10030040021=-=-=ae ae ea F F F N （方向为水平向右） 12502111==Y F F r d N ，625222==Y
F
F r d N ∵12d ae d F F F <+，故左边轴承被压紧，右边轴承被放松。

∴125011==d a F F N ，115012=-=ae d d F F F N 。

∵
e F F r a <=312.01
1
，∴11=X ，01=Y
∵e F F r a >=575.022
，∴4.02=X ，6.12=Y ∴()480011111=+=a r P F Y F X f P N ，()316822222=+=a r P F Y F X f P N
∴5.747104800598001000601060103
10
66=⎪
⎭
⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛=ε
P C n L h h
4．解：
①求Ⅰ、Ⅱ支承的支反力 800521==
re r F F N ，12005
3
2==re r F F N 派生轴向力：54411==r d eF F N ，81622==r d eF F N ∵N F N F F d d ae 816114421=>=+
∴Ⅰ支承为“放松”端，Ⅱ支承为“压紧”端 54411==d a F F N ，N F a 11442= ∵
e F F r a ==68.011，e F F
r a >=95.02
2 ∴()96011111=+=a r P F Y F X f P N ，()178522222=+=a r P F Y F X f P N ②∵12P P >，∴Ⅱ轴承的寿命短。

4028456960598001000601060103
616
1=⎪⎭⎫
⎝⎛⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=ε
P C n L h h 6266681785598001000601060103
6262
=⎪⎭⎫
⎝⎛⨯=⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛=
ε
P C n L h h
5．解：
①12072==ae a F F N ，01=a F N ∵
17.00
2
=C F a ，∴56.02=X ，31.12=Y 360011==r P F f P N ，()459022222=+=a r P F Y F X f P
N 1530459011000450601060103
62
6
=⎪⎭⎫
⎝⎛⨯=⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛=
ε
P C
n L h h
②12071==ae a F F N ，02=a F N ∵
17.00
1
=C F a ，∴56.01=X ，31.11=Y ()391011111=+=a r P F Y F X f P N ，480022==r P F f P N
13374800
11000
450601060103
62
6=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛=
ε
P C
n L h h 7、解：（1）1200300052521=⨯=⨯=
re r F F N 180030005
3
532=⨯=⨯=re r F F N 求派生轴向力（画方向 →、 ←）
816
120068.068.011=⨯==r d F F N ，
1224
180068.068.022=⨯==r d F F N
（2）求轴承上的轴向载荷 ∵ 211616800816d ae d F F F >=+=+ ∴ 1轴承被放松，2轴承被压紧
故
816
11==d a F F N ，
1616
12=+=ae d a F F F N
（3）求当量动载荷
∵
e F F r a ===68.01200
816
11 ∴0111==Y X
∴
e F F r a >==90.01800
1616
22 ∴87.041.022==Y X
故∴
()1440
12002.111111=⨯=+=a r P F Y F X f P N
()()70
.2572161687.0180041.02.122222=⨯+⨯=+=a r P F Y F X f P N
（4）求轴承寿命 ∵12P
P > ∴ 2轴承的寿命较低 2
.5304770.257229000450601060103
62
62
=⎪⎭⎫
⎝⎛⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=
ε
P C
n L h h
8、解：（1）求派生轴向力（画方向 →、← ）
816120068.068.011=⨯==r d F F N ，1224180068.068.022=⨯==r d F F N
（2）求轴承轴向力
∵ 1220248001224d ae d F F F >=+=+ ∴ 1轴承压紧，2轴承放松 故 202421=+=ae d a F F F N ，122422==d a F F N
（3）求当量动载荷
∵
e F F r a >==69.11200
2024
11 ∴87.041.011==Y X
∴
e F F r a ===68.018001224
22 ∴0122==Y X 故∴()46.2703)202487.0120041.0(2.111111=⨯+⨯=+=a r P F Y F X f P N
()216018002.122222=⨯=+=a r P F Y F X f P N
（4）求轴承寿命
∵21P P > ∴ 1轴承的寿命较短，其寿命
2.4571646.270329000450601060103
616
1=⎪⎭⎫
⎝⎛⨯=⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛=ε
P C n L h h
第11章 连接
一．判断题
1．× 2．√ 3．× 4．√ 5．× 6．× 7．√ 8．√ 二．单项选择题 1．（a ） 2．（c ） 3．（b ） 4．（b ） 5．（d ） 6．（c ） 7．（a ） 8．（a ） 9．（c ） 10．（c ） 11．（c ） 12．（a ） 13．（c ） 14．（d ） 15．（b ） 16．（b ） 四．综合题 1．解题要点： 由 []σπ
σ≤=
2
1
4
3.1d
F ca 可求得螺栓所能承受的最大预紧力
[]3.61703
.14106.101003.142210
=⨯⨯⨯=⨯=
ππσd F N
据题意，拧紧力矩 Pd PL d F T 152.00==≈ ∴ 3.823.617015
1
2.01512.00=⨯⨯=⨯⨯
=F P N 故：螺栓不被拧断的搬手上作用力P 的最大值是82.3 N 。

2．
（1） 螺栓刚度 5774.030tan =︒=b C
被联接件刚度 145tan =︒=m C ∴ 螺栓总拉力 1.473220001
5774.05774
.0400002=⨯++=++=F C C C F F m b b
由 F F F +=12 可得
残余预紧力 1.273220001.473221=-=-=F F F
（2）被联接件间不出现缝隙的最大工作载荷，即是求在残余预紧力为零情况下的工作载荷， 作辅助线，由几何关系可得
4.630945tan 130tan 1
30tan 400030tan 45tan 30tan 30tan 0021max =⎪⎭⎫ ⎝⎛︒+︒︒=︒⎪⎭
⎫ ⎝⎛︒+︒=︒⋅=F F O O F。