机械设计基础答案 西工大版

第一章前面有一点不一样，总体还行~~~

1-1.机械零件常用的材料有哪些？为零件选材时应考虑哪些主要要求？

解：机械零件常用的材料有：钢(普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、合金结构钢、铸钢)，铸铁，有色金属（铜及铜合金、铝及铝合金）和工程塑料。为零件选材时应考虑的主要要求：

1.使用方面的要求：

1）零件所受载荷的大小性质，以及应力状态，

2）零件的工作条件，

3）对零件尺寸及重量的限制，

4）零件的重要程度，

5）其他特殊要求。

2.工艺方面的要求。

3.经济方面的要求。

1-2.试说明下列材料牌号的意义：Q235,45,40Cr,65Mn,ZG230-450,HT200,ZcuSn10P1,LC4.

解：Q235是指当这种材料的厚度（或直径）≤16mm时的屈服值不低于235Mpa。45是指该种钢的平均碳的质量分数为万分之四十五。

40Cr是指该种钢的平均碳的质量分数为万分之四十并且含有平均质量分数低于1.5%的Cr元素。

65Mn是指该种钢的平均碳的质量分数为万分之六十五并且含有平均质量分数低于1.5%的Mn元素。

ZG230-450表明该材料为铸钢，并且屈服点为230，抗拉强度为450.

HT200表明该材料为灰铸铁，并且材料的最小抗拉强度值为200Mpa. ZCuSn10P1铸造用的含10%Sn、1%P其余为铜元素的合金。

LC4表示铝硅系超硬铝。

1-6.标准化在机械设计中有何重要意义？

解：有利于保证产品质量，减轻设计工作量，便于零部件的互换和组织专业化的大生产，以及降低生产成本，并且简化了设计方法，缩短了设计时间，加快了设计进程，具有先进性、规范性和实用性，遵照标准可避免或减少由于个人经验不足而出现的偏差。

第二章

2-7.为什么要提出强度理论？第二、第三强度理论各适用什么场合？

解：材料在应用中不是受简单的拉伸、剪切等简单应力状态，而是各种应力组成的复杂应力状态，为了判断复杂应力状态下材料的失效原因，提出了四种强度理论，分别为最大拉应力理论、最大伸长线应变理论、最大切应力理论、畸变能密度理论。

第二强度理论认为最大伸长线应变是引起断裂的主要因素，适用于石料、混凝土、铸铁等脆性材料的失效场合。

第三强度条件：认为最大切应力是引起屈服的主要因素，适用于低碳钢等塑性材料的失效场合。

2-15.画出图示梁的弯矩图。

解：

F0,F F F0,

M0,F*3a M F*a0 F0,F F

A B

A B

B A

∑=+-=

∑=+-= ==

解：12221F 0F F F 2F F 0

M 0,F*2a 2F*a F*4a F *3a 0F 8/3F,F 2/3F

A ∑=++--=∑=++-===-，

第三章

3-4.计算图示各机构的自由度，并指出复合铰链、局部自由度和虚约束。 3-5.图示为一简易冲床的拟设计方案。设计者思路是：动力由齿轮1输入，使轴A 连续回转；而固定在轴A 上的凸轮2和杠杆3组成的凸轮机构使冲头4上下往复运动，以达到冲压的目的。试绘出其机构运动简图，计算机构的自由度，并分析其运动是否确定，如其运动不确定，试提出修改措施。 3,4,1

32332410L H L H n P P F n P P ====--=⨯-⨯-=由于F=0,故不能运动

修改措施为：

3-6.试绘出图示机构的运动简图，并计算其自由度。

第四章 4-6.在图4-11所示的差动螺旋机构中，螺杆1与机架3在A 处用右旋螺纹连接，导程A S =4mm ，当摇柄沿顺时针方向转动5圈时，螺母2向左移动5mm ，试计算螺旋副B 的导程B S ，并判断螺旋副B 的旋向。

解：由题意判断B 为右旋，A 、B 同向，固有：

第五章

5-7.根据图中所注尺寸，试问如何才能获得曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构？

解：根据曲柄存在的条件：

（1）最短杆长度+最长杆长度≤其他两杆长度之和；

（2）最短杆为连架杆。

根据题意：140+200<170+180，故满足第一条件。

当最短杆AD 为连架杆时，即AB 、CD 固定时，极限位置如图所示，为曲柄摇杆机构。

当最短杆AD 为机架时，极限位置如下图所示，为双曲柄机构。

当AD 为连杆时，极限位置如下图所示，为双摇杆机构。

5-8．图示铰链四杆机构123100,200,300l mm l mm l mm ===，若要获得曲柄摇杆机构，试问机架长度范围为多少？

解：根据曲柄存在的条件：

（1）最短杆长度+最长杆长度≤其他两杆长度之和；

（2）最短杆为连架杆。

根据题意：

（1）若4l 为最长杆（4l ≥300），1l +4l ≤2l +3l ，300≤4l ≤400.

（2）若3l 为最长杆（4l ≤300），1l +3l ≤2l +4l ，200≤4l ≤300.

故200≤4l ≤400.

5-10.设计一曲柄摇杆机构。已知摇杆长度100CD l mm =，摆角030ψ=，行程速比系数K=1.2。试用图解法根据最小传动角0min 40γ≥的条件确定其余三杆的尺寸。 解：由001180=16.361

K K θθ-=+，. 故，先画出CD 和C D ',使得∠C DC '=030ψ=.

由于0=16.36θ，故过C 和C '作∠CC O '和∠C CO '=073.64，以O 点为圆心作圆 过C 做∠DCA=045交圆O 于A 点。AC=133mm ，AC '=91.89mm ，AD=94.23mm,计算得AB=20.555mm,BC=112.445mm

所以其他三杆长度为：AD=94.23mm ，AB=20.555mm,BC=112.445mm

5-11.设计一曲柄滑块机构。已知滑块行程H=50mm,偏距e=20mm,行程速比系数K=1.5.试用图解法求出曲柄和连杆的长度。 解：由001180=361

K K θθ-=+， 首先，画出CC '=50mm ，作∠CC O '=∠C CO '=054，过O 作圆交偏心线于A ， 连接AC, AC '测得长度如图所示，算出AB=21.505，BC=46.515.

5-12.设计一导杆机构。已知机架长度100AD l mm =，行程速比系数K=1.4，试求曲柄长度。 解：001180=301

K K θθ-=+，,即∠BCB '=030. AB ⊥BC,∠ACB=015,AC=100AD l mm =.

AB=25.88mm

5-13.设计一铰链四杆机构作为加热炉炉门的启闭机构。已知炉门上两活动铰链间距离为50mm ，炉门打开后成水平位置时，要求炉门温度较低的一面朝上（如虚线所示）。设固定铰链在O-O 轴线上，其相关尺寸如图所示，求此铰链四杆机构其余三杆的长度。

解：因为点A 、D 在O-O 轴线上，由于AB=AB ',AC AC '=,所以运用垂直平分线定理，连接BB CC ''和，分别作其中垂线交O-O 轴线于点A 、D ，因此找到A 点和D 点。

AB=67.34,CD=112.09,AD=95.74