机械设计基础课后习题答案
机械设计基础课后题答案
机械设计基础课后题答案1-1至1-4解机构运动简图如下图所示。
图 1.11 题1-1解图图1.12 题1-2解图图1.13 题1-3解图图1.14 题1-4解图1-5 解1-6 解1-7 解1-8 解1-9 解1-10 解1-11 解1-12 解1-13解该导杆机构的全部瞬心如图所示，构件1、3的角速比为：1-14解该正切机构的全部瞬心如图所示，构件3的速度为：，方向垂直向上。
1-15解要求轮1与轮2的角速度之比，首先确定轮1、轮2和机架4三个构件的三个瞬心，即，和，如图所示。
则：，轮2与轮1的转向相反。
1-16解（1）图a中的构件组合的自由度为：自由度为零，为一刚性桁架，所以构件之间不能产生相对运动。
（2）图b中的CD 杆是虚约束，去掉与否不影响机构的运动。
故图b中机构的自由度为：所以构件之间能产生相对运动。
题2-1答: a ），且最短杆为机架，因此是双曲柄机构。
b ），且最短杆的邻边为机架，因此是曲柄摇杆机构。
c ），不满足杆长条件，因此是双摇杆机构。
d ），且最短杆的对边为机架，因此是双摇杆机构。
题2-2解: 要想成为转动导杆机构，则要求与均为周转副。
（ 1 ）当为周转副时，要求能通过两次与机架共线的位置。
见图2-15 中位置和。
在中，直角边小于斜边，故有：（极限情况取等号）；在中，直角边小于斜边，故有：（极限情况取等号）。
综合这二者，要求即可。
（ 2 ）当为周转副时，要求能通过两次与机架共线的位置。
见图2-15 中位置和。
在位置时，从线段来看，要能绕过点要求：（极限情况取等号）；在位置时，因为导杆是无限长的，故没有过多条件限制。
（ 3 ）综合（ 1 ）、（ 2 ）两点可知，图示偏置导杆机构成为转动导杆机构的条件是：题2-3 见图 2.16 。
图2.16题2-4解: （1 ）由公式，并带入已知数据列方程有：因此空回行程所需时间；（2 ）因为曲柄空回行程用时，转过的角度为，因此其转速为：转/ 分钟题2-5解: （ 1 ）由题意踏板在水平位置上下摆动，就是曲柄摇杆机构中摇杆的极限位置，此时曲柄与连杆处于两次共线位置。
机械设计基础 课后习题答案 第三版 高等教育出版社课后答案(1-18章全)
机械设计基础课后习题答案第三版高等教育出版社课后答案(1-18章全)机械设计基础课后习题答案第三版高等教育出版社目录第 1 章机械设计概述??????????????????????????????????????????????????????????????????? ????????????????????????????????? 1第 2 章摩擦、磨损及润滑概述??????????????????????????????????????????????????????????????????? ????????????????? 3第 3 章平面机构的结构分析??????????????????????????????????????????????????????????????????? ????????????????????? 12第 4 章平面连杆机构??????????????????????????????????????????????????????????????????? ????????????????????????????????? 16第 5 章凸轮机构??????????????????????????????????????????????????????????????????? ??????????????????????????????????????????36第 6 章间歇运动机构??????????????????????????????????????????????????????????????????? ????????????????????????????????? 46第7 章螺纹连接与螺旋传动??????????????????????????????????????????????????????????????????? ????????????????????? 48第8 章带传动??????????????????????????????????????????????????????????????????? ??????????????????????????????????????????????60第9 章链传动??????????????????????????????????????????????????????????????????? ??????????????????????????????????????????????73第10 章齿轮传动??????????????????????????????????????????????????????????????????? ??????????????????????????????????????????80第11章蜗杆传动??????????????????????????????????????????????????????????????????? ??????????????????????????????????????????112第12 章齿轮系??????????????????????????????????????????????????????????????????? ??????????????????????????????????????????????124第13 章机械传动设计???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 131第14 章轴和轴毂连接??????????????????????????????????????????????????????????????????? ????????????????????????????????? 133第15 章轴承??????????????????????????????????????????????????????????????????? ??????????????????????????????????????????????????138第16 章其他常用零、部件??????????????????????????????????????????????????????????????????? ????????????????????????? 152第17 章机械的平衡与调速??????????????????????????????????????????????????????????????????? ????????????????????????? 156第18 章机械设计CAD 简介??????????????????????????????????????????????????????????????????? ???????????????????????163第1章机械设计概述1.1 机械设计过程通常分为哪几个阶段?各阶段的主要内容是什么?答:机械设计过程通常可分为以下几个阶段:1.产品规划主要工作是提出设计任务和明确设计要求。
机械设计基础课后答案(1-18章全)正式完全版
第11章 蜗杆传动11.1 蜗杆传动的特点及使用条件是什么？答：蜗杆传动的特点是：结构紧凑，传动比大。
一般在传递动力时，10~80i =；分度传动时只传递运动，i 可达1 000；传动平稳，无噪声；传动效率低；蜗轮一般用青铜制造，造价高；蜗杆传动可实现自锁。
使用条件：蜗杆传动用于空间交错(90)轴的传动。
用于传动比大，要求结构紧凑的传动，传递功率一般小于50kW 。
11.2 蜗杆传动的传动比如何计算？能否用分度圆直径之比表示传动比？为什么？答：蜗杆传动的传动比可用齿数的反比来计算，即1221i n n z z ==；不能用分度圆直径之比表示传动比，因为蜗杆的分度圆直径11d mq mz =≠。
11.3 与齿轮传动相比较，蜗杆传动的失效形式有何特点？为什么？答：蜗杆传动的失效形式与齿轮传动类似，有点蚀、弯曲折断、磨损及胶合。
但蜗杆传动中蜗轮轮齿的胶合、磨损要比齿轮传动严重得多。
这是因为蜗杆传动啮合齿面间的相对滑动速度大，发热严重，润滑油易变稀。
当散热不良时，闭式传动易发生胶合。
在开式传动及润滑油不清洁的闭式传动中，轮齿磨损较快。
11.4 何谓蜗杆传动的中间平面？中间平面上的参数在蜗杆传动中有何重要意义？ 答：蜗杆传动的中间平面是通过蜗杆轴线且垂直于蜗轮轴线的平面。
中间平面上的参数是标准值，蜗杆传动的几何尺寸计算是在中间平面计算的。
在设计、制造中，皆以中间平面上的参数和尺寸为基准。
11.5 试述蜗杆直径系数的意义，为何要引入蜗杆直径系数q ?答：蜗杆直径系数的意义是：蜗杆的分度圆直径与模数的比值，即1q d m =。
引入蜗杆直径系数是为了减少滚刀的数量并有利于标准化。
对每个模数的蜗杆分度圆直径作了限制，规定了1~4个标准值，则蜗杆直径系数也就对应地有1~4个标准值。
11.6 何谓蜗杆传动的相对滑动速度？它对蜗杆传动有何影响？答：蜗杆传动的相对滑动速度是由于轴交角90∑=，蜗杆与蜗轮啮合传动时，在轮齿节点处，蜗杆的圆周速度1v 和蜗轮的圆周速度2v 也成90夹角，所以蜗杆与蜗轮啮合传动时，齿廓间沿蜗杆齿面螺旋线方向有较大的相对滑动速度s v ，其大小为s 1cos v v λ==。
机械设计基础课后习题与答案
机械设计基础课后习题与答案机械设计基础1-5至1-12 指出机构运动简图中的复合铰链、局部自度和虚约束，计算各机构的自度，并判断是否具有确定的运动。
1-5 解F=3n?2PL?PH=3?6?2?8?1=1 1-6 解F=3n?2PL?PH=3?8?2?11?1=1 1-7 解F=3n?2PL?PH=3?8?2?11?0=2 1-8 解F=3n?2PL?PH=3?6?2?8?1=1 1-9 解F=3n?2PL?PH=3?4?2?4?2=2 1-10 解F=3n?2PL?PH=3?9?2?12?2=1 1-11 解F=3n?2PL?PH=3?4?2?4?2=2 1-12 解F=3n?2PL?PH=3?3?2?3?0=32-1 试根据题2-1图所标注的尺寸判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、双曲柄机构还是双摇杆机构。
题2-1图答: a ）40?110?150?70?90?160，且最短杆为机架，因此是双曲柄机构。
b ）45?120?165?100?70?170，且最短杆的邻边为机架，因此是曲柄摇杆机构。
c ）60?100?160?70?62?132，不满足杆长条件，因此是双摇杆机构。
d ）50?100?150?100?90?190，且最短杆的对边为机架，因此是双摇杆机构。
2-3 画出题2-3图所示个机构的传动角和压力角。
图中标注箭头的构件为原动件。
题2-3图解：2-5 设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构，如题2-5图所示，要求踏板CD在水平位置上下各摆10度，且lCD?500mm，lAD?1000mm。
试用图解法求曲柄AB和连杆BC的长度；用式和式’计算此机构的最小传动角。
题2-5图解: 题意踏板CD在水平位置上下摆动10?，就是曲柄摇杆机构中摇杆的极限位置，此时曲柄与连杆处于两次共线位置。
取适当比例图尺，作出两次极限位置AB1C1D和。
图量得：AC1?1037mm，AC2?1193mm。
AB2C2D解得：l1?l2?12121212?AC2?AC2?AC1??AC1?? 1193?1193?1037?1037??78mm ??1115mm 已知和上步求解可知：l1?78mm，l2?1115mm，l3?500mm，l4?1000mm 因最小传动角位于曲柄与机架两次共线位置，因此取??0和??180?代入公式计算可得：cos?BCD??l2?l3?l1?l4?2l1l4cos?2l2l3222 22 = 11152?500?78?100022?2?78?1000cos0?2 ?1115?500= ?BCD?? 或：cos?BCD?l2?l3?l1?l4?2l1l4cos?2l2l32222 =11152?5002?78?100022?2?78?1000cos18 0?2?1115?500= ?BCD?? 代入公式′，可知?min??BCD?? 3-1 题3-1图所示为一偏置直动从动件盘形凸轮机构。
机械设计基础课后习题与答案
机械设计基础1-5至1-12 指出（题1-5图~1-12图）机构运动简图中的复合铰链、局部自由度和虚约束，计算各机构的自由度，并判断是否具有确定的运动。
1-5 解 F =H L P P n --23=18263-⨯-⨯=11-6 解F =H L P P n --23=111283-⨯-⨯=11-7 解F =H L P P n --23=011283-⨯-⨯=21-8 解F =H L P P n --23=18263-⨯-⨯=11-9 解F =H L P P n --23=24243-⨯-⨯=21-10 解F =H L P P n --23=212293-⨯-⨯=11-11 解F =H L P P n --23=24243-⨯-⨯=21-12 解F =H L P P n --23=03233-⨯-⨯=32-1 试根据题2-1图所标注的尺寸判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、双曲柄机构还是双摇杆机构。
题2-1图答 : a ）160907015011040=+<=+，且最短杆为机架，因此是双曲柄机构。
b ）1707010016512045=+<=+，且最短杆的邻边为机架，因此是曲柄摇杆机构。
c ）132627016010060=+>=+，不满足杆长条件，因此是双摇杆机构。
d ）1909010015010050=+<=+，且最短杆的对边为机架，因此是双摇杆机构。
2-3 画出题2-3图所示个机构的传动角和压力角。
图中标注箭头的构件为原动件。
题2-3图解：2-5 设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构，如题2-5图所示，要求踏板CD 在水平位置上下各摆10度，且500CD l mm =，1000AD l mm =。
（1）试用图解法求曲柄AB 和连杆BC 的长度；（2）用式（2-6）和式（2-6）’计算此机构的最小传动角。
题2-5图解 : （ 1 ）由题意踏板CD 在水平位置上下摆动ο10，就是曲柄摇杆机构中摇杆的极限位置，此时曲柄与连杆处于两次共线位置。
(完整版)机械设计基础课后习题答案.
第三章部分题解参考3-5 图3-37所示为一冲床传动机构的设计方案。
设计者的意图是通过齿轮1带动凸轮2旋转后，经过摆杆3带动导杆4来实现冲头上下冲压的动作。
试分析此方案有无结构组成原理上的错误。
若有，应如何修改？习题3-5图习题3-5解图(a) 习题3-5解图(b) 习题3-5解图(c) 解 画出该方案的机动示意图如习题3-5解图(a)，其自由度为：14233 2345=-⨯-⨯=--=P P n F 其中：滚子为局部自由度计算可知：自由度为零，故该方案无法实现所要求的运动，即结构组成原理上有错误。
解决方法：①增加一个构件和一个低副，如习题3-5解图(b)所示。
其自由度为：115243 2345=-⨯-⨯=--=P P n F ②将一个低副改为高副，如习题3-5解图(c)所示。
其自由度为：123233 2345=-⨯-⨯=--=P P n F 3-6 画出图3-38所示机构的运动简图（运动尺寸由图上量取），并计算其自由度。
习题3-6(a)图 习题3-6(d)图解(a) 习题3-6(a)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(a)解图(a)或习题3-6(a)解图(b)的两种形式。
自由度计算：1042332345=-⨯-⨯=--=P P n F习题3-6(a)解图(a)习题3-6(a)解图(b)解(d) 习题3-6(d)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(d)解图(a)或习题3-6(d)解图(b)的两种形式。
自由度计算：1042332345=-⨯-⨯=--=P P n F习题3-6(d)解图(a) 习题3-6(d)解图(b)3-7 计算图3-39所示机构的自由度，并说明各机构应有的原动件数目。
解(a) 10102732345=-⨯-⨯=--=P P n FA 、B 、C 、D 为复合铰链原动件数目应为1说明：该机构为精确直线机构。
当满足BE =BC =CD =DE ，AB =AD ，AF =CF 条件时，E 点轨迹是精确直线，其轨迹垂直于机架连心线AF解(b) 1072532345=-⨯-⨯=--=P P n FB 为复合铰链，移动副E 、F 中有一个是虚约束 原动件数目应为1说明：该机构为飞剪机构，即在物体的运动过程中将其剪切。
《机械设计基础》课后习题答案
模块八一、填空1、带传动的失效形式有打滑与疲劳破坏。
2、传动带中的的工作应力包括拉应力、离心应力与弯曲应力。
3、单根V带在载荷平稳、包角为180°、且为特定带长的条件下所能传递的额定功率P0主要与带型号、小轮直径与小轮转速有关。
4、在设计V带传动时,V带的型号根据传递功率与小轮转速选取。
5、限制小带轮的最小直径就是为了保证带中弯曲应力不致过大。
6、V带传动中,限制带的根数Z≤Z max,就是为了保证每根V带受力均匀(避免受力不均)。
7、V带传动中,带绕过主动轮时发生带滞后于带轮的弹性滑动。
8、带传动常见的张紧装置有定期张紧装置、自动张紧装置与张紧轮等几种。
9、V带两工作面的夹角θ为40°,V带轮的槽形角ϕ应小于θ角。
10、链传动与V带传动相比,在工况相同的条件下,作用在轴上的压轴力较小,其原因就是链传动不需要初拉力。
11、链传动张紧的目的就是调整松边链条的悬垂量。
采用张紧轮张紧时,张紧轮应布置在松边,靠近小轮,从外向里张紧。
二、选择1、平带、V带传动主要依靠(D)来传递运动与动力。
A.带的紧边拉力;B.带的松边拉力;C.带的预紧力;D.带与带轮接触面间的摩擦力。
2、在初拉力相同的条件下,V带比平带能传递较大的功率,就是因为V带(C)。
A.强度高;B.尺寸小;C.有楔形增压作用;D.没有接头。
3、带传动正常工作时不能保证准确的传动比,就是因为(D)。
A.带的材料不符合虎克定律;B.带容易变形与磨损;C.带在带轮上打滑;D.带的弹性滑动。
4、带传动在工作时产生弹性滑动,就是因为(B)。
A.带的初拉力不够;B.带的紧边与松边拉力不等;C.带绕过带轮时有离心力;D.带与带轮间摩擦力不够。
5、带传动发生打滑总就是(A)。
A.在小轮上先开始;B.在大轮上先开始;C.在两轮上同时开始;D不定在哪轮先开始。
6、带传动中,v1为主动轮的圆周速度,v2为从动轮的圆周速度,v为带速,这些速度之间存在的关系就是(B)。
机械设计基础课后习题答案
机械设计基础第1章平面机构自由度习题解答1-1至1-4 绘制机构运动简图。
1-11-21-31-41-5至1-12 计算机构自由度局部自由度虚约束局部自由度1-5 有一处局部自由度（滚子），有一处虚约束（槽的一侧），无复合铰链n=6 P L=8 P H=1 F=3×6-2×8-1=11-6 有一处局部自由度（滚子），无复合铰链、虚约束n=8 P L=11 P H=1 F=3×8-2×11-1=11-7 无复合铰链、局部自由度、虚约束n=8 P L=11 P H=0 F=3×8-2×11-0=21-8 无复合铰链、局部自由度、虚约束n=6 P L=8 P H=1 F=3×6-2×8-1=11-9 有两处虚约束（凸轮、滚子处槽的一侧），局部自由度1处，无复合铰链n=4 P L=4 P H=2F=3×4-2×4-2=21-10 复合铰链、局部自由度、虚约束各有一处凸轮、齿轮为同一构件时，n=9 P L=12 P H=2F=3×9-2×12-2=1凸轮、齿轮为不同构件时n=10 P L=13 P H=2 F=3×10-2×13-2=2 图上应在凸轮上加一个原动件。
1-11 复合铰链一处，无局部自由度、虚约束n=4 P L=4 P H=2 F=3×4-2×4-2=21-12 复合铰链、局部自由度、虚约束各有一处n=8 P L=11 P H=1 F=3×8-2×11-1=1（此文档部分内容来源于网络，如有侵权请告知删除，文档可自行编辑修改内容，供参考，感谢您的配合和支持）。
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题7.16
FT
解： (1) 受力分析
由扭矩引起的剪力：
F ' R max
Trmax ri2
850Fr 850F 8.5F 2r 2 2 50
由载荷 F 引起的剪力：FR" F z F 2 0.5F 最大的合成剪力：
FR
F' Rmax
FR"
8.5F
0.5F
F pA pD2 1.5 2002 3927 N
z 4z
4 12
确定残余预紧力：
有密封要求：F0' (1.5 ~ 1.8)F 1.8F 7068
定螺栓的轴向总载荷：
F F F0' 3927 7068 10995 N
(3) 强度计算 螺栓的许用应力：
段长度DE；
按反转法将多边形AB1E1D和AB2E2D反转到位置3， 即令DE1 、DE2与DE3重合；由此得 B1' , B2' , B3' 点；
过 B1' , B2' 、B2' , B3' 作连线，并连线的垂直平分线，由垂 直平分线的交点得点C；
由此得：lBC BC 128.69 lCD CD 74.143
其余各加速度矢量如图示：
aB
aC 的方向
a
t CB
的方向
aCnB
加速度图解
比例尺：a = 0.1；
结果：见图示(单位：m/s2)
aB
aC 的方向
aCt B 的方向 aCnB
题4.10 解：
比例尺：1:1 ； AC’ AC”
题4.10 解：
机械设计基础课后习题答案
机械设计基础课后习题答案第三章部分题解参考3-5 图3-37所示为一冲床传动机构的设计方案。
设计者的意图是通过齿轮1带动凸轮2旋转后，经过摆杆3带动导杆4来实现冲头上下冲压的动作。
试分析此方案有无结构组成原理上的错误。
若有，应如何修改？习题3-5图习题3-5解图(a) 习题3-5解图(b) 习题3-5解图(c) 解画出该方案的机动示意图如习题3-5解图(a)，其自度为：F3n2P5P4 33241 0其中：滚子为局部自度计算可知：自度为零，故该方案无法实现所要求的运动，即结构组成原理上有错误。
解决方法：①增加一个构件和一个低副，如习题3-5解图(b)所示。
其自度为：F3n2P5P4 34251 1②将一个低副改为高副，如习题3-5解图(c)所示。
其自度为：F3n2P5P4 33232 13-6 画出图3-38所示机构的运动简图，并计算其自度。
习题3-6(a)图习题3-6(d)图解(a) 习题3-6(a)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(a)解图(a)或习题3-6(a)解图(b)的两种形式。
自度计算：- 1 -一座城乱我心提供F3n2P5P4332401习题3-6(a)解图(a)习题3-6(a)解图(b)解(d) 习题3-6(d)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(d)解图(a)或习题3-6(d)解图(b)的两种形式。
自度计算：F3n2P5P4332401习题3-6(d)解图(a) 习题3-6(d)解图(b)3-7 计算图3-39所示机构的自度，并说明各机构应有的原动件数目。
解(a) F3n2P5P43721001A、B、C、D为复合铰链原动件数目应为1- 2 -一座城乱我心提供说明：该机构为精确直线机构。
当满足BE=BC=CD=DE，AB=AD，AF=CF条件时，E点轨迹是精确直线，其轨迹垂直于机架连心线AF 解(b) F3n2P5P4352701B为复合铰链，移动副E、F中有一个是虚约束原动件数目应为1说明：该机构为飞剪机构，即在物体的运动过程中将其剪切。
机械设计基础课后答案
Fr
FT3
F
➢方案1：
(2) 计算螺栓的最大剪力Fmax
➢方案1：
Fmax1
5 2
F
1 3
F
17 6
F
2.833F
➢方案2：
Fmax 2
5 2
F 2
1 3
F 2
2.52F
➢方案3：
Fr
Fmax 3
5 3
F
2
1 3
F
2
2
5 3
F
1 3
F
cos
150
1.962F
比较计算结果，方案3最好；
题7.21 解：
F Fr FT1
(1) 力学模型(如图示)
FT1
FT — 力矩(400F)引起的剪力；
F
Fr — 力F引起的剪力；
Fr
其中： FT1
FT 2
F 400 2 80
5 2
F
FT2
FT 3
F 400 3 80
5 3
F
FT2
Fr1
Fr 2
Fr 3
1 3
F
(2) 计算螺栓的最大剪力Fmax
➢查螺纹标准得： ds = 13 ；
➢ 螺栓剪切强度：
FR 2100 15.8 [ ]
md
2 s
4
1 132 4
➢挤压强度：
p
FR
dS
2100 11 [ p ]
13 15
剪切和挤压强度均满足要求；
题7.18 解： (1 )螺栓受力分析
➢确定螺栓的轴向工作载荷F：
➢确定残余预紧力：
6 2
2 6
1 3
;
机械设计基础课后习题与答案
机械设计基础1-5至1-12 指出（题1-5图~1-12图）机构运动简图中的复合铰链、局部自由度和虚约束，计算各机构的自由度，并判断是否具有确定的运动。
1-5 解 F =H L P P n --23=18263-⨯-⨯=1 1-6 解F =H L P P n --23=111283-⨯-⨯=1 1-7 解F =H L P P n --23=011283-⨯-⨯=2 1-8 解F =H L P P n --23=18263-⨯-⨯=1 1-9 解F =H L P P n --23=24243-⨯-⨯=2 1-10 解F =H L P P n --23=212293-⨯-⨯=1 1-11 解F =H L P P n --23=24243-⨯-⨯=2 1-12 解F =H L P P n --23=03233-⨯-⨯=32-1 试根据题2-1图所标注的尺寸判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、双曲柄机构还是双摇杆机构。
题2-1图答 : a ）160907015011040=+<=+，且最短杆为机架，因此是双曲柄机构。
b ）1707010016512045=+<=+，且最短杆的邻边为机架，因此是曲柄摇杆机构。
c ）132627016010060=+>=+，不满足杆长条件，因此是双摇杆机构。
d ）1909010015010050=+<=+，且最短杆的对边为机架，因此是双摇杆机构。
2-3 画出题2-3图所示个机构的传动角和压力角。
图中标注箭头的构件为原动件。
题2-3图解：2-5 设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构，如题2-5图所示，要求踏板CD 在水平位置上下各摆10度，且500CD l mm =，1000AD l mm =。
（1）试用图解法求曲柄AB 和连杆BC 的长度；（2）用式（2-6）和式（2-6）’计算此机构的最小传动角。
题2-5图解 : （ 1 ）由题意踏板CD 在水平位置上下摆动ο10，就是曲柄摇杆机构中摇杆的极限位置，此时曲柄与连杆处于两次共线位置。
机械设计基础课后答案
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相信相信得力量。20.12.202020年12月 20日星 期日2时50分52秒20.12.20
谢谢大家！
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踏实，奋斗，坚持，专业，努力成就 未来。20.12.2020.12.20Sunday, December 20, 2020
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弄虚作假要不得，踏实肯干第一名。02:50:5202:50:5202:5012/20/2020 2:50:52 AM
➢ 该机构为Ⅲ 级机构； 2
➢思考：取构件3为原动件
Ⅲ级组
Ⅱ级组 87
补充题：求C、E点的速度vC、vE 和加速度aC、aE
解：
已知： 1 = 100 rad/s ；机构尺寸如图示；
(1) 速度分析
➢ 速度矢量方程： vC vB vCB
方程中各矢量分析：
vB = 0.03 100
vB
= 3 m/s ；
有密封要求：F0' (1.5 ~ 1.8)F 1.8F 7068
➢定螺栓的轴向总载荷： F F F0' 3927 7068 10995 N
(3) 强度计算 ➢ 螺栓的许用应力：
参考表7.3， B = 540 MPa ， s = 320 Mpa；
参考表7.5，取 S = 3 ，则可得：
部分作业参考解答
➢本作业解答仅供参考，错误之处敬请指正；
题3.5 绘制机构简图 解：
C B 2 1
A 定块机构
题3.6 绘制机构简图 解：
C 2 B A
摇块机构
题3.7 绘制机构简图 解：
C 2
B 1
A
正弦机构
题3.8 计算机构自由度 解： ➢活动构件数：n = 8 ； ➢低副：PL = 11 ； ➢高副： PH = 1 ； ➢机构自由度：
机械设计基础课后习题答案全
7-1解：（1）先求解该图功的比例尺。
（2 ）求最大盈亏功。
根据图7.5做能量指示图。
将和曲线的交点标注，，，，，，，，。
将各区间所围的面积分为盈功和亏功，并标注“+”号或“-”号，然后根据各自区间盈亏功的数值大小按比例作出能量指示图（图7.6）如下：首先自向上做，表示区间的盈功；其次作向下表示区间的亏功；依次类推，直到画完最后一个封闭矢量。
由图知该机械系统在区间出现最大盈亏功，其绝对值为：（3 ）求飞轮的转动惯量曲轴的平均角速度：；系统的运转不均匀系数：；则飞轮的转动惯量：图7.5图7.67-2图7.7 图7.8解：（1）驱动力矩。
因为给定为常数，因此为一水平直线。
在一个运动循环中，驱动力矩所作的功为，它相当于一个运动循环所作的功，即：因此求得：（2）求最大盈亏功。
根据图7.7做能量指示图。
将和曲线的交点标注，，，。
将各区间所围的面积分为盈功和亏功，并标注“+”号或“-”号，然后根据各自区间盈亏功的数值大小按比例作出能量指示图（图7.8）如下：首先自向上做，表示区间的盈功；其次作向下表示区间的亏功；然后作向上表示区间的盈功，至此应形成一个封闭区间。
由图知该机械系统在区间出现最大盈亏功。
欲求，先求图7.7中的长度。
如图将图中线1和线2延长交于点，那么在中，相当于该三角形的中位线，可知。
又在中，，因此有：，则根据所求数据作出能量指示图，见图7.8，可知最大盈亏功出现在段，则。
（3）求飞轮的转动惯量和质量。
7-3解：原来安装飞轮的轴的转速为，现在电动机的转速为，则若将飞轮安装在电动机轴上，飞轮的转动惯量为：7-4解：（1）求安装在主轴上飞轮的转动惯量。
先求最大盈亏功。
因为是最大动能与最小动能之差，依题意，在通过轧辊前系统动能达到最大，通过轧辊后系统动能达到最小，因此：则飞轮的转动惯量：（2）求飞轮的最大转速和最小转速。
（3）因为一个周期内输入功和和输出功相等，设一个周期时间为，则：，因此有：。
7-5 解：图7.9一个周期驱动力矩所作的功为：一个周期阻力矩所作的功为：又时段内驱动力矩所做的功为：因此最大盈亏功为：机组的平均角速度为：机组运转不均匀系数为：故飞轮的转动惯量为：7-6答：本书介绍的飞轮设计方法，没有考虑飞轮以外其他构件动能的变化，而实际上其他构件都有质量，它们的速度和动能也在不断变化，因而是近似的。
机械设计基础课后习题答案_刘江南_郭克希主编精编版
（2） 初步选取主要参数 取 z1=20，z2=iz1=3.35×20=67， 取 ψa＝0.4，则 ψd=0.5(i+1)ψa=0.5×(3.4+1)×0.4=0.88，符合表 6-9 范围。
=
9.55 ×106 × 14.4 456.5
=
301.25 ×103
N·mm；
③复合齿形系数 YFS
由 zv1
=
z1 cos3 β
=
20 cos3 12°
=
21.37 ，
zv 2
=
z2 cos3 β
=
67 cos3 12°
= 71.59 ，
查图 6-21 得， YFS1 = 4.34 , YFS2 = 3.96 ； ④重合度系数 Yε
12-5 一水泵轴选用深沟球轴承支承。已知轴颈 d=35 mm，转速 n=2 900 r/min，轴承所受径向载荷 Fr =2 300 N，轴向载荷 Fa =540 N，工作温度 t＜100℃、载荷平稳，要求使用寿命 L/h =5 000 h。试选择轴承型
号。 12-6 设根据工作条件决定在轴的两端反装两个角接触球轴承，如图 12-9a)所示。轴承常温下运转，
确定中心距 a = mn (z1 + z2 ) = 3 × (20 + 67) = 133.42 mm，圆整取 a=135 mm；
2cos β
2 × cos12°
确定螺旋角 β
=
arccos mn (z1
+
z2 )
机械设计基础课后习题与答案
机械设计基础1- 5至1-12 指出（题1-5图~1-12图）机构运动简图中的复合铰链、局部自由度和虚约束，计算各机构的自由度，并判断是否具有确定的运动。
1-5 解F =3n 2P L P H =3 6 2 8 1=11-6 解F =3n 2P L P H =3 8 2 11 1=11-7 解F =3n 2P L P H =3 8 2 11 0=21-8 解F =3n 2P L P H=3 6 2 8 1=11-9 解F =3n 2P L P H =3 4 2 4 2=21-10 解F =3n 2P L P H=3 9 2 12 2=11-11 解F =3n 2P L P H = 3 4 2 4 2 =21-12 解F =3n 2P L P H =3 3 2 3 0=32- 1 试根据题2-1 图所标注的尺寸判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、双曲柄机构还是双摇杆机构。
题2-1 图答: a ）40 110 150 70 90 160，且最短杆为机架，因此是双曲柄机构。
b ）45 120 165 100 70 170，且最短杆的邻边为机架，因此是曲柄摇杆机构。
c ）60 100 160 70 62 132 ，不满足杆长条件，因此是双摇杆机构。
d ）50 100 150 100 90 190 ，且最短杆的对边为机架，因此是双摇杆机构。
2- 3 画出题2-3 图所示个机构的传动角和压力角。
图中标注箭头的构件为原动件。
2- 5 设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构，如题2-5 图所示，要求踏板CD 在水平位置上下各摆10 度，且l CD 500mm ，l AD 1000mm 。
（1）试用图解法求曲柄AB 和连杆BC 的长度；（2）用式（2-6）和式（2-6）'计算此机构的最小传动角。
题 2-5 图 解 : （ 1 ）由题意踏板 CD 在水平位置上下摆动 10 ，就是曲柄摇杆机构中摇杆的极限位 置，此时曲柄与连杆处于两次共线位置。
机械设计基础课后习题答案
2-4 机构具有确定运动的条件是什么？（1）机构自由度>0（2）原动件数=机构自由度数2-6 计算自由度（a）(c)(a)F=3N-2PL-PH=3*7-2*4-3=10 (b)F=3N-2PL-PH=3*9-2*12-2=13-1 铰链四杆机构有哪些基本性质？如何判断它是否具有曲柄？基本性质：急回特性、死点位置曲柄存在的条件：（1）最短杆与最长杆的长度之和小于等于其他两杆长度之和。
（2）连架杆或机架之一为最短杆。
3-3 已知铰链四杆机构各杆杆长分别为：a = 40 mm，b = 79 mm，c = 90 mm，d = 110 mm，各杆按字母顺序布置。
试问分别取不同杆为机架时，各获得何种机构？3-4 如何判断机构有无急回运动？K = 1的铰链四杆机构的结构特征是什么？判定机构是否有急回运动关键取决于极位夹角，当曲柄摇杆机构在运动过程中出现极位夹角θ时，机构便具有急回运动特性。
θ角愈大，K值愈大，机构的急回运动性质也愈显著。
K = 1的铰链四杆机构的结构特征是主动曲柄与连杆拉直共线和重叠共线两处位置重合。
4-2 凸轮机构常用的四种从动件运动规律中，哪种运动规律有刚性冲击？哪些运动规律有柔性冲击？哪种运动规律没有冲击？匀速运动规律有刚性冲击；等加速度、等减速度和余弦加速度运动规律有柔性冲击；正弦加速度运动规律没有冲击。
4-6 图示一偏置直动从动件盘形凸轮机构，凸轮以C点为中心，题4-6图画出轮廓上D点与尖顶接触时的压力角的位置和大小。
5-1 齿轮传动的最基本要求是什么？齿廓的形状符合什么条件才能满足上述要求？基本要求是：传动比恒定。
齿廓的形状是：渐开线形、摆线形、圆弧齿时满足上述要求。
（齿廓的形状必须满足不论轮齿齿廓在任何位置接触，过触点所做齿廓的公法线均须通过节点。
）5-2 简单叙述齿廓啮合基本定律。
互相啮合传动的一对齿轮，任意瞬间的传动比，都与其连心线被其啮合齿廓的接触处的公法线分成的两线段成反比。
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精品机械设计基础课后习题解答参考1-2题,7,5===h l P P n107253=-⨯-⨯=F机构有1个主动构件，所以机构有确定运动。
1-3题1,11,8===h l P P n1111283=-⨯-⨯=F机构有1个主动构件，所以机构有确定运动。
1-4题 0,11,8===h l P P n2011283=-⨯-⨯=F机构有2个主动构件，所以机构有确定运动。
1-5题1,8,6===h l P P n118263=-⨯-⨯=F机构有1个主动构件，所以机构有确定运动。
2-1题 （a ）双曲柄机构；（b ）曲柄摇杆机构；（c ）双摇杆机构； （d ）双摇杆机构。
2-2题0≠e 时，曲柄条件：e l l BC AB -<； 0=e 时，曲柄条件：BC AB l l <。
2-4题精品极位夹角 ︒=+-⨯︒=+-︒=3636.1612.112.118011180K K θ精品2-7题极位夹角︒=+-⨯︒=+-︒=3615.115.118011180K K θ 3-2题精品4-1题m z m h z d aa )2()2(*+=+=所以 25.21002252==+=z d m a mm主要几何尺寸计算（略）。
4-2题略4-3题分锥角"43'25684287.681743arctan arctan122︒=︒===z z δ "17'34215713.2190221︒=︒=-︒=-∑=δδδ分度圆5117311=⨯==mz d mm ； 12943322=⨯==mz d mm齿顶圆580.565713.21cos 3251cos 2111=︒⨯⨯+=+=δm d d a mm206.1314287.68cos 32129cos 2222=︒⨯⨯+=+=δm d d a mm齿根圆304.445713.21cos 34.251cos 4.2111=︒⨯⨯-=-=δm d d fmm353.1264287.68cos 34.2129cos 4.2222=︒⨯⨯-=-=δm d d f mm锥距358.694317232222221=+⨯=+=z z m R mm 齿顶角"44'4237122.3358.693arctan arctan︒=︒===R h a a θ 齿根角"7'2744519.4358.696.3arctanarctan︒=︒===R h f f θ精品根锥角"10'7171194.1711︒=︒=-=f f θδδ"36'58639768.6322︒=︒=-=f f θδδ顶锥角"1'17252835.2511︒=︒=+=a a θδδ"27'8721409.7222︒=︒=+=a a θδδ当量齿数28.18cos 111==δz z v ； 96.116cos 222==δz z v4-4题8011==mz d mm ； 24022==mz d mm80)(2112=-=d d a mm88)2(2111=+=+=z m h d d a a mm 232)2(2222=-=-=z m h d d a a mm 70)5.2(2111=-=-=z m h d d f f mm 250)5.2(2222=+=+=z m h d d f f mm5.1本题为定轴轮系。
由图知 2132d d d += 所以602213=+=z z z35.52226202034306020)1(43215432315-=⨯⨯⨯⨯⨯⨯-=''-=z z z z z z z z i5-2题本题为定轴轮系。
547.426275756)1(2132214=⨯⨯='-=z z z z i手轮转1周时，砂轮架的移动距离为660.0547.4/3/14===i P L mm5-3题60886460)1(46352=⨯⨯=-=z z z z i SM 12682424)1(11912102=⨯⨯=-=z z z z i MH精品5-4题本题为周转轮系。
由图知 2132d d d += 所以 452/)(132=-=z z zhh h h h hi ωωωωωωωωω11311310-=--=--=而 715105)1(2132113-=-=-=z z z z i h 所以 25.36712901131=+=-=hh iωω rad/s5-5题 图示轮系，已知各齿轮的齿数为151=z ，252=z ，202='z ，603=z ，轮1的角速度9.201=ωrad/s ，轮3的角速度2.53=ωrad/s 。
（1）当1ω、3ω转向相同；（2）当1ω、3ω转向相反时，试分别求系杆H 的角速度H ω的大小和方向。
解答：本题为周转轮系。
520156025)1(2132113-=⨯⨯-='-=z z z z i H 而H H Hi ωωωω--=3113所以 6515511313131313ωωωωωωω+=----=--=HHH i i 设轮1的转向为正（1）当1ω、3ω转向相同时8.769.202.556513=+⨯=+=ωωωH rad/s 转向与轮1相同。
（2）当1ω、3ω转向相反时85.069.202.556513-=+⨯-=+=ωωωH rad/s 转向与轮1相反。
9-1 解答3.6级螺栓 180=s σMPa查表9-2，M20的螺栓不控制预紧力时，取724.0][==s σσMPa精品查螺纹标准，M20的普通螺纹294.171=d mm 由][3.1421σπσ≤⨯=dQ pca 得到130033.1472294.1714.33.14][221=⨯⨯⨯=⨯≤σπd Q p N由R K fm zQ f p ≥得到32512.1115.0130032=⨯⨯⨯≤≤fp K fm zQ R N上式中取15.0=f 、2.1=f K因此允许传递的最大静载荷R 为3251牛顿。
9-2题解答8.8级螺栓 640=s σMPa ，则3.2133640][===SsσσMPa 螺栓组所受轴向载荷282605.212014.325.04122=⨯⨯⨯==∑p D F πN每个螺栓所受轴向载荷4710628260===∑z F F N （1） 根据螺栓的强度条件求最大预紧力m ax p Q查螺纹标准，M16的普通螺纹835.131=d mm 由][3.1421σπσ≤⨯=d Qca 得到 246533.143.213835.1314.33.14][221=⨯⨯⨯=⨯≤σπd Q N查表9-1，金属垫片，取25.0)/(=+F L L C C C 由F C C C Q Q FL Lp ++=得到23476471025.024653max max =⨯-=+-=F C C C Q Q FL Lp N精品（2） 根据剩余预紧力求最小预紧力m in p Q5.10597471025.2)25.01(5.1=⨯=-+≥++'=F F F C C C Q Q FL Fpp N 因此，预紧力p Q 的取值范围为10597.5牛顿~23476牛顿。
9-3题解答（1）按螺栓的剪切强度条件确定螺栓直径 每个螺栓所受的工作剪力为1880)2/195(62/195101.12612max=⨯⨯⨯==∑=zi is rTr F N设螺栓的性能等级为5.6级，则300=s σMPa 查表9-3得，1203004.04.0][=⨯==s στMPa 由螺栓的剪切强度条件得到467.412014.318804][401=⨯⨯=≥τπs F d mm （2）按贴合面挤压强度条件确定螺栓直径查表9-3，取铸铁HT200的9020045.045.0][=⨯==B p σσMPa ，螺栓的2403008.08.0][=⨯==s p σσMPa 根据螺杆与孔壁的挤压强度条件][min0p sp L d F σσ≤=由0min 25.1d L ≥得到][25.120min 0p ss p d F L d F σσ≤≤=因此， 088.49025.11880][25.102=⨯=≥p s F d σmm因此467.4},max {02010=≥d d d mm 。
9-4题解答每个螺栓的轴向载荷83336100050=⨯==∑z F F N 查表9-1，铜皮石棉垫片，取8.0)/(=+F L L C C C 油缸缸盖属于有气密性要求的连接，因此取剩余预紧力1250083335.15.1=⨯=='F Q p N精品则20833833312500=+=+'=F Q Q p N 设螺栓的性能等级为5.6级，则300=s σMPa 查表9-2，控制预紧力，取2107.0][==s σσMPa则 817.1221014.3208333.14][3.141=⨯⨯⨯=⨯≥σπQd mm按GB196-81，选用M16的螺栓，835.131=d mm>12.817mm 。
9-5题解答由TK Dfm Q f p ≥21得到 34667150215.010006003.1221=⨯⨯⨯⨯⨯=≥fmD TK Q f p N因此，257.259014.3346673.14][3.141=⨯⨯⨯=⨯≥σπpQ d mm按GB196-81，选用M30的普通粗牙螺纹，211.261=d mm 257.25>mm 。
9-6题解答（1）螺栓的受力分析在水平载荷R 作用下，螺栓组联接承受横向力和翻转力矩作用：横向力 5000=R N翻转力矩 6105.130********⨯=⨯=⨯=R M N.mm在横向力R 作用下，为保证接合面间不产生滑移，则各螺栓所需的预紧力为（取15.0=f 、2.1=f K ）10000115.0450002.1=⨯⨯⨯=≥zfmR K Q f p N在翻转力矩作用下，右侧两螺栓受到加载作用，左侧两螺栓受到减载作用，故右侧两螺栓受力较大，所受的载荷为21431754175105.12262/12max =⨯⨯⨯==∑=z i iL ML F N查表9-1，无垫片，取2.0)/(=+F L L C C C螺栓所受的总拉力为1042921432.010000=⨯+=++=F C C C Q Q FL Lp N（2）确定螺栓的直径精品8.8级螺栓的640=s σMPa查表9-2，控制预紧力，取4487.0][==s σσ MPa 则 209.644814.3104293.14][3.141=⨯⨯⨯=⨯≥σπQd mm按GB196-81，选用M8的螺栓，8=d mm ，647.61=d mm 209.6>mm 。