机械设计答案(1)要点
机械设计习题答案1
2
2 40 p 25 73 73 25 p 130.46 p 2 2 40 p
2
节
圆整成偶数，则取 Lp =132 节。 3）计算所需的额定功率、确定链的型号和节距 根据式（2-26）
d d 2 id d1 (1 ) 2 140 (1 0.02) mm 274.4 mm
由表 2-6 取最接近的标准系列值：dd 2 =280mm。 4）验算带速 v
m/s 10.26 m/s 60 1000 60 1000 因 v 在 5～25m/s 范围内，故带速合适。 5 ）确定中心距 a 和带的基准长度 Ld 由式（2-15），初定中心距 a0 的取值范围是： 0.7（dd 1 ＋dd 2 ）≤ a0 ≤2（dd 1 ＋dd 2 ） mm 初选中心距 a0 = 600 mm。 由式（2-16）计算所需带长：
平均链速
v
FQ =1.3 F =1.3×1000P/v =1.3×1000×5.5/5.08 N =1407.48 N
6）选择润滑方式 根据链速 v=5.08m/s，链节距 p=12.7，按图 2-15，链传动选择油浴或飞溅润滑方式。 7）链轮几何尺寸计算及零件图设计（略） 设计结果：滚子链型号 08A-1×132 GB1243.1-83，节距 p=12.7 mm，单排链，链节数
m
0.26
=1.075。 kW
因此，得单排链所需的额定功率为
P0
KAP 1.0 5.5 3.8 K t K z K L 1.0 1.345 1.075
根据 n1 、P0 ，查图 2-14，选择滚子链型号为 08A，由表 2-8 知其节距 p=12.70mm。选型 点落在功率曲线顶点的左侧，与假设相符。 4）计算链长 L 和中心距 a 链长
机械设计基础 课后习题答案 第三版 课后答案(1-18章全) 完整版
机械设计基础课后习题答案第三版课后答案(1-18章全) 完整版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机械设计概述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。
2.方案设计在满足设计任务书中设计具体要求的前提下,由设计人员构思出多种可行方案并进行分析比较,从中优选出一种功能满足要求、工作性能可靠、结构设计可靠、结构设计可行、成本低廉的方案。
3.技术设计完成总体设计、部件设计、零件设计等。
4.制造及试验制造出样机、试用、修改、鉴定。
常见的失效形式有哪几种?答:断裂,过量变形,表面失效,破坏正常工作条件引起的失效等几种。
什么叫工作能力?计算准则是如何得出的?答:工作能力为指零件在一定的工作条件下抵抗可能出现的失效的能力。
对于载荷而言称为承载能力。
根据不同的失效原因建立起来的工作能力判定条件。
标准化的重要意义是什么?答:标准化的重要意义可使零件、部件的种类减少,简化生产管理过程,降低成本,保证产品的质量,缩短生产周期。
第2章摩擦、磨损及润滑概述按摩擦副表面间的润滑状态,摩擦可分为哪几类?各有何特点?答:摩擦副可分为四类:干摩擦、液体摩擦、边界摩擦和混合摩擦。
干摩擦的特点是两物体间无任何润滑剂和保护膜,摩擦系数及摩擦阻力最大,磨损最严重,在接触区内出现了粘着和梨刨现象。
液体摩擦的特点是两摩擦表面不直接接触,被液体油膜完全隔开,摩擦系数极小,摩擦是在液体的分子间进行的,称为液体润滑。
(完整版)机械设计课后习题答案
第一章绪论（1）1-2 现代机械系统由哪些子系统组成, 各子系统具有什么功能？（2）答: 组成子系统及其功能如下:（3）驱动系统其功能是向机械提供运动和动力。
（4）传动系统其功能是将驱动系统的动力变换并传递给执行机构系统。
第二章执行系统其功能是利用机械能来改变左右对象的性质、状态、形状或位置, 或对作业对象进行检测、度量等, 按预定规律运动, 进行生产或达到其他预定要求。
第三章控制和信息处理系统其功能是控制驱动系统、传动系统、执行系统各部分协调有序地工作, 并准确可靠地完成整个机械系统功能。
第四章机械设计基础知识2-2 什么是机械零件的失效？它主要表现在哪些方面？答：（1）断裂失效主要表现在零件在受拉、压、弯、剪、扭等外载荷作用时, 由于某一危险截面的应力超过零件的强度极限发生的断裂, 如螺栓的断裂、齿轮轮齿根部的折断等。
（2）变形失效主要表现在作用在零件上的应力超过了材料的屈服极限, 零件产生塑性变形。
（3）表面损伤失效主要表现在零件表面的腐蚀、磨损和接触疲劳。
2-4 解释名词: 静载荷、变载荷、名义载荷、计算载荷、静应力、变应力、接触应力。
答: 静载荷大小、位置、方向都不变或变化缓慢的载荷。
变载荷大小、位置、方向随时间变化的载荷。
名义载荷在理想的平稳工作条件下作用在零件上的载荷。
计算载荷计算载荷就是载荷系数K和名义载荷的乘积。
静应力不随时间变化或随时间变化很小的应力。
变应力随时间变化的应力, 可以由变载荷产生, 也可由静载荷产生。
（1）2-6 机械设计中常用材料选择的基本原则是什么？（2）答：机械中材料的选择是一个比较复杂的决策问题, 其基本原则如下：①材料的使用性能应满足工作要求。
使用性能包含以下几个方面:②力学性能③物理性能④化学性能①材料的工艺性能应满足加工要求。
具体考虑以下几点:②铸造性③可锻性④焊接性⑤热处理性⑥切削加工性①力求零件生产的总成本最低。
主要考虑以下因素:②材料的相对价格③国家的资源状况④零件的总成本2-8 润滑油和润滑脂的主要质量指标有哪几项？答: 衡量润滑油的主要指标有: 粘度（动力粘度和运动粘度）、粘度指数、闪点和倾点等。
机械设计基础复习题答案1
复习题一、填空题1、一平面铰链四杆机构的各杆长度分别为a=350,b=600,c=200,d=700； (1) 当取c 杆为机架时，它为何种具体类型？_双曲柄机构_；（2）当取d杆为机架时，则为曲柄摇杆机构2、曲柄摇杆机构产生“死点”位置的条件时摇杆为_主动件_，曲柄为_从动件_。
3、运动副是指能使两构件之间既能保持直接接触，而又能产生一定的形式相对运动的联接_。
4、在双曲柄机构中，如果将最短杆对面的杆作为机架时，则与此相连的两杆均为摇杆，即是双摇杆机构。
5、平面连杆机构当行程速比K_>1_时，机构就具有急回特性。
6、牛头刨床的工作台进给机构用的是棘轮机构。
7、机器或机构构件之间，具有确定的相对运动。
8、在曲柄摇杆机构中，如果将最短杆的对面杆作为机架，则与机架相连的两杆都可以作整周回转运动，即得到双曲柄机构。
9、机构具有确定运动的条件是：构件系统的自由度必须大于零，且原动件数与其自由度数必须相等。
10、图示机构要有确定运动需要有_1（摇杆）__个原动件。
11、平面四杆机构中，若各杆长度分别为a=30，b=50，c=80，d=90，当以a为机架，则该四杆机构为_双曲柄机构_。
12、平面四杆机构中，若各杆长度分别为a=40、b=60、c=60、d=70。
当以a为机架，则此四杆机构为_双曲柄机构_。
13、凸轮机构能使从动杆按照预定的运动规律，实现各种复杂的运动。
14、凸轮机构中，凸轮基圆半径愈大，压力角愈小，机构传动性能愈好。
15、国标规定，三角带有Y、Z、A、B、C、D、E共七种类型，代号“B2240”表示的含义是：截型为B型，基准长度为2240mm的V型带。
16、带传动中，当中心距a过大，常会引起带的搧动，而中心距a过小，又会加速带的疲劳损坏。
17、我国三角带已经标准化，共分为Y、Z、A、B、C、D、E七种型号，三角带的锲角是400度。
18、三角带表面上印有B2240，它表示该三角带是B型带，基准长度为2240mm。
机械设计作业(第一次)及答案 (1)
《机械设计》作业（第一次）填空1应力循环特性系数r=0的应力称为脉动循环。
2如果作用于零件上的应力超过材料的屈服极限，则零件将发生塑性变形。
3零件疲劳强度极限的综合影响系数包括零件的有效应力集中系数、尺寸系数、强化系数和表面质量系数。
4设计机器的方法大体上有内部式设计、外推式设计和开发性设计三种。
5在机械设计时，选择材料主要考虑使用要求、工艺要求和经济要求这三个方面的问题。
6防松的根本问题在于防止螺纹副相对转动，具体的防松装置或方法很多，就工作原理来看可分为利用摩擦、直接锁住和破坏螺纹副关系三种。
7不可拆的联接有焊接、铆接和胶接。
8普通平键联接的工作面是键的两侧面；楔键联接的工作面是键的上下面。
9零件的周向定位的目的是限制轴上零件与轴发生相对转动，最常用的周向定位零件是花键和键____。
10不随时间变化的应力称为静应力，随时间变化的应力称为变应力，具有周期性的变应力称为循环变应力。
11按照平面图形的形状，螺纹分为三角形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹等。
12驱动机器完成预定功能的部分称为___原动机__。
13金属材料尤其是钢铁使用最广；在机械产品中钢铁材料占__90%以上__。
14机械零件制造中使用最广的金属材料是_ 钢铁___。
15机器的基本组成部分为原动机部分、传动部分和执行部分。
16如果作用于零件上的应力超过材料的屈服极限，则零件将发生塑性变形。
17一部机器的质量基本上取决于__设计阶段___。
单选1零件设计时，限制零件中的应力不超过允许的限度的设计准则称为（ A ）。
A. 强度准则B. 刚度准则C. 寿命准则D. 振动稳定性准则2当两个被联接件不宜制成通孔，且需要经常拆卸通常采用（ C ）。
A.螺栓联接B.螺钉联接C.双头螺柱联接D.紧定螺钉联接3利用（ A ）热处理工艺可使金属材料的硬度降低、并消除内应力、均匀组织、细化晶粒和预备热处理。
A．退火 B. 正火 C. 表面淬火 D. 渗碳淬火4在机械设计中，常采用螺纹联接，键、花键、销联接和弹性环联接形式进行联接，这种联接称为（ B ）。
机械设计基础1复习要点(全部)
机械设计基础1复习要点（机械原理部分）第1章 绪论掌握：机器的特征：人为的实物组合、各实物间具有确定的相对运动、有机械能参与或作机械功了解：机器、机构、机械、常用机构、通用零件、专用零件和部件的概念第2章 机构组成和机构分析基础知识2.1 掌握：构件的定义（运动单元体）、构件与零件（加工、制造单元体）的区别平面运动副的定义、分类（低副：转动副、移动副；高副：平面滚滑副）各运动副的运动特征、几何特征、表示符号及位置2.2 掌握：机构运动简图的画法（注意标出比例尺、主动件、机架和必要的尺寸）2.3 掌握平面机构自由度计算：自由度计算公式：H L P P n F --=23；在应用计算公式时的注意事项（复合铰链、局部自由度、虚约束）；机构具有确定运动的条件（机构主动件数等于机构的自由度）；2.4 速度瞬心及其在机构速度分析上的应用 ：掌握：速度瞬心定义；绝对瞬心、相对瞬心；瞬心的数目；速度瞬心的求法：观察法： 三心定理法：用速度瞬心求解构件的速度；第4章 平面连杆机构4.1 掌握：铰链四杆机构的分类：铰链四杆机构的变异方法：改变构件长度、改变机架（倒置）4.2 掌握：铰链四杆机构的运动特性：曲柄存在条件：曲柄摇杆机构的极限位置：曲柄摇杆机构的极位夹角θ：曲柄摇杆机构的急回特性及行程速比系数 K ；铰链四杆机构的传力特性：压力角α：传动角γ：许用传动角[γ]；曲柄摇杆机构最小传动角位置：死点（止点）位置：死点（止点）位置的应用和渡过4.3 掌握：平面连杆机构的运动设计：实现给定连杆二个或三个位置的设计；实现给定行程速比系数的四杆机构设计：曲柄摇杆、曲柄滑块第5章 凸轮机构5.1 掌握：凸轮机构的分类5.2 掌握：基圆（理论廓线上最小向径所作的圆）、理论廓线、实际廓线、行程；从动件运动规律（升程、回程、远休止、近休止）刚性冲击（硬冲）、柔性冲击（软冲）；三种运动规律特点和等速、等加速等减速、余弦加速度位移曲线的画法；5.3 掌握：反转法绘制凸轮廓线的方法、对心或偏置尖端移动从动件、对心或偏置滚子移动从动件；5.4 掌握：滚子半径的选择、运动失真的解决方法，压力角α、许用压力角、基圆半径的确定；第6章 齿轮传动6.2 掌握齿廓啮合基本定律 定传动比条件、节点、节圆、共轭齿廓6.3 掌握：渐开线的形成、特点及方程；一对渐开线齿廓啮合特性：定传动比特性、可分性；一对渐开线齿廓啮合时啮合角、啮合线保持不变；6.4 掌握：渐开线齿轮个部分名称：基本参数：齿数、模数、压力角、齿顶高系数、顶隙系数；计算分度圆、基圆、齿顶圆、齿根圆；齿顶高、齿根高、齿全高，齿距（周节）、齿厚、齿槽宽；外啮合标准中心距；标准安装：分度圆与节圆重合（d d ='、αα='）； 一对渐开线齿轮啮合条件：正确啮合条件、连续传动条件、重合度的几何含义；一对渐开线齿轮啮合过程：起始啮合点（入啮点）、终止啮合点（脱啮点）；实际啮合线、理论啮合线、极限啮合点；6.5 了解：范成法加工齿轮的特点、根切现象及产生的原因、不根切的最少齿数第8章 轮系和减速器8.1 掌握：定轴轮系、周转轮系、混合轮系概念8.2 掌握：定轴轮系传动比计算，包括转向判定；周转轮系传动比计算；混合轮系传动比计算：第11章 其他传动机构11.1 掌握：棘轮机构的组成、工作原理、类型（齿式、摩擦式）运动特性：有噪音有磨损、运动准确性差、自动啮紧条件；11.2 掌握：槽轮机构组成、类型（外槽轮机构、内槽轮机构）、定位装置（锁止弧）、运动特性：连续转动转换为单向间歇转动了解：最少槽数、运动特性系数、主动拨销进出槽轮的瞬时其速度应与槽的中心线重合且有软冲、动力特性概念：第20章 机械系统动力学设计20.1 掌握：作用在机械上的力：驱动力、工作阻力等效构件、等效力矩、等效转动惯量、等效力、等效质量、等效动力学模型等效原则：等效力矩e M 、等效力e F ：功或功率相等等效转动惯量e J 、等效质量e m ：动能相等 等效方程：∑=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛±+⎪⎭⎫ ⎝⎛=n i i i i i i e M v F M 1cos ωωωα∑=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛=n i i si si i e J v m J 122ωωω ∑=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛±+⎪⎭⎫ ⎝⎛=n i i i i i i e v M v v F F 1cos ωα∑=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛=ni i si si i e v J v v m m 122ω20.2 掌握：机器运动的三个阶段、周期性速度波动的原因、调节周期性速度波动的目的（限制速度波动幅值）和方法（转动惯量）平均角速度、不均匀系数；掌握等效力矩为位置函数时，飞轮转动惯量计算：[][]J n W J W J m F -∆=-∆≥δπδω22max 2max900 掌握：能量指示图、最大盈亏功、最大速度位置、最小速度位置20.3 掌握：静平衡的力学条件：0=∑i F ；动平衡的力学条件：0=∑i F 、0=∑i M 与平衡方法。
机械设计复习习题及参考答案
第一章1-1 机械的基本组成要素是什么？机械的基本组成要素是机械零件1-2 什么是零件？什么是构件？什么是部件？试各举三个实例。
零件是组成机器的不可拆的基本单元，即制造的基本单元。
如齿轮、轴、螺钉等。
构件是组成机器的运动的单元，可以是单一整体也可以是由几个零件组成的刚性结构，这些零件之间无相对运动。
如内燃机的连杆、凸缘式联轴器、机械手的某一关节等。
部件是由一组协同工作的零件所组成的独立制造或独立装配的组合体，如减速器、离合器、联轴器。
1-3 什么是通用零件？什么是专用零件？试各举三个实例。
通用零件在各种机器中经常都能用到的零件，如：齿轮、螺钉、轴等。
专用零件在特定类型的机器中才能用到的零件，如：涡轮机的叶片、内燃机曲轴、减速器的箱体等。
第二章2-1 以台完整的机器通常由哪些基本部分组成？各部分的作用是什么？一台完整的机器通常由原动机、执行部分和传动部分三个基本部分组成。
原动机是驱动整部机器以完成预定功能的动力源；执行部分用来完成机器的预定功能；传动部分是将原动机的运动形式、运动及动力参数转变为执行部分所需的运动形式、运动及动力参数。
2-2 设计机器时应满足哪些基本要求？设计机械零件时应满足哪些基本要求？设计机器应满足使用功能要求、经济性要求、劳动保护要求、可靠性要求及其它专用要求。
设计机械零件应满足避免在预定寿命期内失效的要求、结构工艺性要求、经济性要求、质量小的要求和可靠性要求。
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？机械零件常见的失效形式：整体断裂、过大的残余变形、零件的表面破坏以及破坏正常工作条件引起的失效等。
常用的计算准则主要有强度准则、刚度准则、寿命准则、振动稳定性准则和可靠性准则。
2-4 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？强度要求为确保零件不发生断裂破坏或过大的塑性变形。
强度条件为σ<[σ]。
提高机械零件的强度，可以采取：a、采用强度高的材料，使零件具有足够的截面尺寸；b、合理地设计零件的截面形状，增大截面的惯性矩；c、采用热处理和化学处理方法，提高材料的力学性能；d、提高运动零件的制造精度，降低工作时的动载荷；e、合理配置零件的位置，降低作用于零件上的载荷等。
机械设计习题答案
绪论1、机器的基本组成要素是什么？【答】机械系统总是由一些机构组成，每个机构又是由许多零件组成。
所以，机器的基本组成要素就是机械零件。
2、什么是通用零件？什么是专用零件？试各举三个实例。
【答】在各种机器中经常能用到的零件称为通用零件。
如螺钉、齿轮、弹簧、链轮等。
在特定类型的机器中才能用到的零件称为专用零件。
如汽轮机的叶片、内燃机的活塞、曲轴等。
3、在机械零件设计过程中，如何把握零件与机器的关系？【答】在相互连接方面，机器与零件有着相互制约的关系；在相对运动方面，机器中各个零件的运动需要满足整个机器运动规律的要求；在机器的性能方面，机器的整体性能依赖于各个零件的性能，而每个零件的设计或选择又和机器整机的性能要求分不开。
机械设计总论1、机器由哪三个基本组成部分组成？传动装置的作用是什么？【答】机器的三个基本组成部分是：原动机部分、执行部分和传动部分。
传动装置的作用：介于机器的原动机和执行部分之间，改变原动机提供的运动和动力参数，以满足执行部分的要求。
2、什么叫机械零件的失效？机械零件的主要失效形式有哪些？【答】机械零件由于某种原因丧失工作能力或达不到设计要求的性能称为失效。
机械零件的主要失效形式有1）整体断裂；2）过大的残余变形（塑性变形）；3）零件的表面破坏，主要是腐蚀、磨损和接触疲劳；4）破坏正常工作条件引起的失效：有些零件只有在一定的工作条件下才能正常工作，如果破坏了这些必要的条件，则将发生不同类型的失效，如带传动的打滑，高速转子由于共振而引起断裂，滑动轴承由于过热而引起的胶合等。
3、什么是机械零件的设计准则？机械零件的主要设计准则有哪些？【答】机械零件的设计准则是指机械零件设计计算时应遵循的原则。
机械零件的主要设计准则有：强度准则、刚度准则、寿命准则、振动稳定性准则、可靠性准则4、绘出浴盆曲线并简述其含义？【答】浴盆曲线是失效率曲线的形象化称呼，表示了零件或部件的失效率与时间的关系，一般用实验方法求得。
机械设计复习带答案版
(2) 合理确定3、4轮的螺旋线方向；
(3)画出齿轮2、3所受的各个分力；
(4)求出齿轮3所受3个分力的大小。
解题注意要点：
(1)一对斜齿轮旋向相反,1轮右旋,2轮左旋。
(2)为使3轮轴向力与2轮反向，3轮左旋、4轮右旋。
(3)为求齿轮3的分力，先求螺旋角T3和β3。
8、简述带传动产生弹性滑动的原因和不良后果
原因：传动带在受拉时会发生弹性形变，在小带轮上，带的拉力从紧边拉力F1,逐渐降低到松边拉力F2，带的弹性变形量逐渐减少，因此带相对于小带轮后退，使得带的速度低于小带轮的线速度v1；在大带轮上，带的拉力从松边拉力F2逐渐上升为紧边拉力F1，带的弹性变形量逐渐增加，带相对于大带轮向前伸长，使得带的速度高于大带轮的线速度v2，这种由于带的弹性变形会引起带与带轮间的微量滑动称为带传动的弹性滑动。
5、平带、V带传动主要依靠_摩擦或啮合_来传递运动和动力。
6、带传动发生打滑总是_发生在带离开主，从动轮之前的一段接触弧上_，带传动在工作时产生弹性滑动，是因为_带的弹性变形会引起带与带轮间的微量滑动_。
7、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是_v1＞v＞V2_。
．答：普通螺栓靠被联接件接合面的摩擦力传递载荷，铰制孔螺栓靠螺栓杆部被挤压和剪切来传递载荷。
第六章
1、普通平键用于_静_联接，其工作面是_侧_面，工作时靠_挤压_传递转矩，主要失效形式是_压溃_。
2．楔键的工作面是_上下两面_，主要失效形式是___互相锲紧的工作面被压溃_____。
3．平键的剖面尺寸通常是根据_键的标准_选择；长度尺寸主要是根据_轮毂的长度_选择。
机械设计题库及答案(1)
8.机械零件的断裂是由于材料的____不足造成的，机械零件的变形过大是由于材料的____不 足造成的。 答案：强度，刚度 三、简答题 1.简述机械零件的主要失效形式。 答：机械零件的主要失效形式有：断裂﹑变形过大﹑振动过大和表面失效，表面失效又分为 胶合失效﹑点蚀失效﹑磨损失效和塑性变形。
解：综合影响系数： K
k
1.76 0.78 0.95
2.38
将各个应力等效为材料的对称循环变应力：
ad1 K a1 m1 2.38 120 0.34 20 292.4 MPa ad 2 K a2 m2 2.38 110 0.34 20 268.6 MPa ad3 K a3 m3 2.38 90 0.34 20 221 MPa 因为 ad3 ＜ 1 ，对材料不起损伤作用，忽略不计。 (1) 用当量循环次数法
3．影响机械零件疲劳强度的因素 影响机械零件疲劳强度的因素主要有三个：应力集中、绝对尺寸和表面状态。 应力集中越大，零件的疲劳强度越低。在进行强度计算时，引入了应力集中系数 k 来考 虑其影响。当零件的同一剖面有几个应力集中源时，只取其中（应力集中系数）最大的一个
用于疲劳强度计算。另外需要注意：材料的强度极限越高，对应力集中越敏感。 零件的绝对尺寸越大，其疲劳强度越低。因为绝对尺寸越大，所隐含的缺陷就越多。用
i ad1
m
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ad1
9
1 10 7
机械设计基础习题解答(1-5)
机械设计基础教材习题参考解答（第一章~第五章）2012.8目录第1章机械设计概论_______________________________ 2第2章机械零件尺寸的确定_________________________ 3第3章平面机构运动简图及平面机构自由度___________ 4第4章平面连杆机构_______________________________ 6第5章凸轮机构__________________________________ 11第1章机械设计概论思考题和练习题1-1举例说明什么是新型设计、继承设计和变型设计。
解：新型设计通常人们指应用成熟的科学技术或经过实验证明是可行的新技术，设计过去没有过的新型机械，如：新型机械手、动车、扑翼飞机、电动汽车等；继承设计通常指人们根据使用经验和技术发展对已有的机械进行设计更新，以提高其性能、降低其制造成本或减少其运用费用，如：大众系列汽车、大家电产品等。
变型设计通常指人们为适应新的需要对已有的机械作部分的修改或增删而发展出不同于标准型的变型产品，如：。
各种工程机械、农田作业机械等。
1-2解：评价产品的优劣的指标有哪些？解：产品的性能、产品的1-3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：制造机械零件的材料目前用得最多的是金属材料，其又分为钢铁材料和非铁材料（如铜、铝及其合金等）；其次是非金属材料（如工程塑料、橡胶、玻璃、皮革、纸板、木材及纤维制品等）和复合材料（如纤维增强塑料、金属陶瓷等）。
从各种各样的材料中选择出合用的材料是一项受到多方面因素制约的工作，通常应考虑下面的原则：1)载荷的大小和性质，应力的大小、性质及其分布状况2)零件的工作条件3)零件的尺寸及质量4)经济性1-4解：机械设计的内容和步骤？解：机械设计的内容包括：构思和方案设计、强度分析、材料的选择、结构设计等。
机械设计的步骤：明确设计任务，总体设计，技术设计，样机试制等。
机械设计课后习题答案_
4－1 已知一普通V 带传动传递的功率P ＝8KW ，带速v ＝15m/s ，紧边与松边拉力之比为3：1，求该带传动的有效拉力Fe 和紧边拉力F1。
解：∵ 1000V Fe P ⋅= ∴N V P Fe 33.5331580001000===∵ F F F F F f e ∆=-==21 ∴ N Fe F 800231==4－2有一电动机驱动的普通V 带传动，单班制工作，主动轮转速n 1=1 460r/min ，中心距a 约为370mm ， d d 1=140mm ， d d 2=400mm ，中等冲击，轻微振动，用三根B 型普通V 带传动，初拉力按规定给定，试求该传动所能传递的功率。
解题要点： （1）根据题意可知传动比 857.2140/400/12===d d d d i带长 0212120/)(25.0)(5.02a d d d d a L d d d d d -+++=π()()[]9.1633370/14040025.01404005.037022=-⨯++⨯+⨯=π mm实际选用标准长度` L d =1600mm小带轮包角 ()()παα/180180121︒⨯--︒=d d d d()()︒=⨯︒⨯--︒=74.13937014.3/180140400180根据带传动工作条件，查表可得工作情况系数K A =1.1; 查表可得单根普通B 型V 带的基本额定功率P 0=2.83kW; 查表可得单根普通B 型V 带的基本额定功率△P 0=0.46kW; 查表可得包角系数89.0=a K ； 查表可得长度系数92.0=L K 。
（2）根据])/[(00L a A K K P P P K z ∆+=，可得该带传动所能传递的功率为[]kWK K K P P z P AL a 347.71.1/92.089.0)46.083.2(3/)(00=⨯⨯+⨯=∆+=5.2 滚子链的标记“10A-2-100 GB1243-1997”的含义是什么？答：该滚子链为节距为15.875mm的A系列、双排、100节的滚子链，标准号为GB1243-1997。
机械设计答案(1)
1.传动带的分类，带传动的设计准那么、运动分析、应力分析、弹性滑动现象。
分类：按工作原理不同，带传动分为摩擦型带传动和啮合型带传动。
摩擦型带传动，按传动带的横截面积外形不同，分为平带传动，圆带传动，V 带传动，多楔带传动；啮合型带传动也称为同步带传动。
设计准那么：在保证不打滑的条件下，带传动具有一定的疲乏强度和寿命。
运动分析：在安装带传动时，传动带即以一定的预紧力F0紧套在两个带轮上。
由于预紧力F0的作用。
带和带轮的接触面上就产生了正压力。
带传动不工作时传动带两边的拉力相等，都等于F0〔如以下左图所示〕。
F 1＋F 2＝2F 0紧边拉力F 1松边拉力F 2有效拉力F e ，总摩擦力F f 即等于带所传递的有效拉力，即有：F e ＝F f ＝F 1－F 2F 1＝F 0+F e /2 F 2＝F 0-F e /2P=F e v /1000最小初拉力〔F 0〕min 临界摩擦力Ffc 或临界有效拉力Fec,Fec=Ffc=2〔F 0〕min fa fa e e 1111+-应力分析：,/1000000A P =ρ弹性滑动现象：带传动在工作时，带受到拉力后要产生弹性变形。
在小带轮上，带拉力从F 1落低到F 2，带的弹性变量减少，因此带相对小带轮向后退缩，使带速度比小带轮速度v1小;在大带轮上，带拉力F2上升为F 1，带的弹性变量增加，因此带相对大带轮向前伸长，使带速度比大带轮速度v2大。
这种由于带的弹性变形面引起的带与带轮间的微量滑动，称为带传动的弹性滑动。
总有紧松边，因此总有滑动而无法防止。
2.螺纹连接的防松方法、螺栓联接计算防松答：一、摩擦防松：1对顶螺母2弹簧垫圈3自锁螺母二、机械防松：1开口销与六角开槽螺母2止动垫圈3串联钢丝三、破坏螺旋副运动关系防松：1铆合2冲点3涂胶粘剂螺栓联接计算1受横向载荷的螺栓组连接横向总载荷F∑，每个螺栓的横向工作剪力为F,z螺栓数目，i接合面数，f接合面摩擦系数，KS 防滑系数，各螺栓所需的预紧力均为F，那么平衡条件是fziF≥KSF∑得F≥KSF∑/fzi2受转矩的螺栓组连接3受轴向载荷的螺栓组连接4受倾覆力矩的螺栓且连接5松螺栓连接强度计算6紧螺栓连接强度计算4.齿轮的失效形式。
机械设计简答题答案(供参考)
简答题1.机械设计的一般步骤是怎样的？选择零件类型、结构计算零件上的载荷确定计算准则选择零件的材料确定零件的基本尺寸结构设计校核计算画出零件工作图写出计算说明书3. 螺纹升角的大小对自锁和效率有何影响？写出自锁条件及效率公式。
答：螺母被拧紧时，其拧紧力矩为M1＝Ft d2/2＝G d2tan(ψ+ρν)/2，无摩擦时，M10＝Ft d2/2＝G d2tan(ψ)/2，机械效率为η1＝M10 / M1＝tanψ/tan(ψ+ρν)。
螺母被放松时，其阻碍放松的力矩为M2＝F d2/2＝G d2tan(ψ－ρν)/2，无摩擦时，M20＝F d2/2＝G d2tan(ψ)/2，机械效率为η2＝M2 / M20＝tan(ψ－ρν)/tanψ。
由η1＝＝tanψ/tan(ψ+ρν)得知，当ψ越小，机械效率越低。
由η2＝tan(ψ－ρν)/tanψ得知，当ψ－ρν≤0时，螺纹具有自锁性。
4.为什么螺母的螺纹圈数不宜大于10圈？答：因为螺栓和螺母的受力变形使螺母的各圈螺纹所承担的载荷不等，第一圈螺纹受载最大，约为总载荷的1/3，逐圈递减，第八圈螺纹几乎不受载，第十圈没用。
所以使用过厚的螺母并不能提高螺纹联接强度.5. 作出螺栓与被联接件的受力—变形图，写出F'、F、F''、 F0间的关系式。
6. 在相同的条件下，为什么三角胶带比平型带的传动能力大？答：两种传输动力都是靠摩擦力，同样的皮带和轮的材质摩擦系数是一样的，但是三角带接触面是V型表面压力大于平行带，所以摩擦力大，所以传输的动能要大一些。
7.在非液体摩擦滑动轴承的计算中，为什么要限制轴承的压强p和pv值答：限制p 目的是防止轴瓦过度磨损。
限制pv目的是控制温度，防止边界膜破裂。
8.什么是带传动的弹性滑动和打滑？弹性滑动和打滑对传动有何影响？答：（1）由于带的弹性变形而产生的带与带轮间的滑动称为带的弹性滑动。
打滑是指带传动中带传递的外载荷超过最大有效圆周力，带在带轮上发生显著相对滑动现象。
机械设计 吴克坚版第10章习题-部分答案(1)
习题答案：P242 10-210-1试述蜗杆左右手定则的用途，并判断图示中未指出的蜗杆、蜗轮的转向及齿的螺旋线方向10-2 画出图示的各蜗轮的受力方向10-3 图示一手动其中装置，已知手柄半径200R mm =；卷筒直径200D mm =；蜗杆传动的模数5m =,12q =,11z =,250z =，摩擦系数0.14v f =，手柄上的作用力为200N 。
如强度无问题，求：1）图示1n 转向为重量Q F 举升方向，问蜗杆及蜗轮的螺旋线方向；2）能提升的重量Q F 是多少？3）提升后松开手后重物能否自行下降？4）求出作用在蜗轮上三个分力的大小，并标出方向；5）重物缓慢下降时，各分力方向有无变化？答：1）右旋，如图所示2） tan 0.0832737%;tan()0.2259v ληλϕ===+ arctan 7.970.139;arctan 4.760.083v v f z qϕλ=== ===D D 其中 1221;22200200500.37;74002200Q Q T F R D FRi T F F N D T T i ηη=⋅××××=⋅⇒====⋅⋅ 3）因为v λϕ< ，所以自锁，重物不能自由下降。
4）三个分力的大小分别为：2212212110222/2227400200/2=59205502222002001333.3512tan 5920tan 202154.7Q t a a t r t F D T F F N d m z T F R F F N d m q F F Nα⋅⋅××====⋅×⋅⋅××=====⋅×==×=5）重物缓慢下降时，力的方向不变。
机械设计复习要点及重点习题
机械设计复习要点及重点习题摩擦、磨损及润滑概述1、如何用膜厚比衡量两滑动表面间的摩擦状态？【答】膜厚比（λ）用来大致估计两滑动表面所处的摩擦（润滑）状态。
2/12221min)(q q R R h +=λ式中，min h 为两滑动粗糙表面间的最小公称油膜厚度，1q R 、2q R 分别为两表面轮廓的均方根偏差。
膜厚比1≤λ时，为边界摩擦（润滑）状态；当31～=λ时，为混合摩擦（润滑）状态；当3>λ时为流体摩擦（润滑）状态。
2、机件磨损的过程大致可分为几个阶段？每个阶段的特征如何？【答】试验结果表明，机械零件的一般磨损过程大致分为三个阶段，即磨合阶段、稳定磨损阶段及剧烈磨损阶段。
1）磨合阶段：新的摩擦副表面较粗糙，在一定载荷的作用下，摩擦表面逐渐被磨平，实际接触面积逐渐增大，磨损速度开始很快，然后减慢；2）稳定磨损阶段：经过磨合，摩擦表面加工硬化，微观几何形状改变，从而建立了弹性接触的条件，磨损速度缓慢，处于稳定状态；3）剧烈磨损阶段：经过较长时间的稳定磨损后，因零件表面遭到破化，湿摩擦条件发生加大的变化（如温度的急剧升高，金属组织的变化等），磨损速度急剧增加，这时机械效率下降，精度降低，出现异常的噪声及振动，最后导致零件失效。
3、何谓油性与极压性？【答】油性（润滑性）是指润滑油中极性分子湿润或吸附于摩擦表面形成边界油膜的性能，是影响边界油膜性能好坏的重要指标。
油性越好，吸附能力越强。
对于那些低速、重载或润滑不充分的场合，润滑性具有特别重要的意义。
极压性是润滑油中加入含硫、氯、磷的有机极性化合物后，油中极性分子在金属表面生成抗磨、耐高压的化学反应边界膜的性能。
它在重载、高速、高温条件下，可改善边界润滑性能。
4、润滑油和润滑脂的主要质量指标有哪几项？【答】润滑油的主要质量指标有：粘度、润滑性（油性）、极压性、闪点、凝点和氧化稳定性。
润滑脂的主要质量指标有：锥（针）入度（或稠度）和滴点。
5、什么是粘度？粘度的常用单位有哪些？【答】粘度是指润滑油抵抗剪切变形的能力，标志着油液内部产生相对运动运动时内摩擦阻力的大小，可定性地定义为它的流动阻力。
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1. 传动带的分类，带传动的设计准则、运动分析、应力分析、弹性滑动现象。
分类：按工作原理不同，带传动分为摩擦型带传动和啮合型带传动。
摩擦型带传动，按传动带的横截面积形状不同，分为平带传动，圆带传动，V 带传动，多楔带传动；啮合型带传动也称为同步带传动。
设计准则：在保证不打滑的条件下，带传动具有一定的疲劳强度和寿命。
运动分析：在安装带传动时，传动带即以一定的预紧力F0紧套在两个带轮上。
由于预紧力F0的作用。
带和带轮的接触面上就产生了正压力。
带传动不工作时传动带两边的拉力相等，都等于F0（如下列左图所示）。
F 1＋ F 2＝ 2F 0紧边拉力F 1 松边拉力F 2 有效拉力F e ， 总摩擦力F f 即等于带所传递的有效拉力，即有： F e ＝F f ＝ F 1－F 2 F 1＝F 0+ F e /2 F 2＝F 0- F e /2 P= F e v /1000最小初拉力（F 0 ）min 临界摩擦力Ffc 或临界有效拉力Fec, Fec=Ffc=2（F 0 ）min fafaee 1111+-应力分析：,/1000000A P =ρ弹性滑动现象：带传动在工作时，带受到拉力后要产生弹性变形。
在小带轮上，带拉力从F 1 降低到F 2 ，带的弹性变量减少，因此带相对小带轮向后退缩，使带速度比小带轮速度v1小; 在大带轮上， 带拉力F2上升为F 1，带的弹性变量增加，因此带相对大带轮向前伸长，使带速度比大带轮速度v2大。
这种由于带的弹性变形面引起的带与带轮间的微量滑动，称为带传动的弹性滑动。
总有紧松边，所以总有滑动而无法避免。
2. 螺纹连接的防松方法、螺栓联接计算防松答：一、摩擦防松：1对顶螺母2弹簧垫圈3自锁螺母 二、机械防松：1开口销与六角开槽螺母2止动垫圈3串联钢丝 三、破坏螺旋副运动关系防松：1铆合2冲点3涂胶粘剂螺栓联接计算1受横向载荷的螺栓组连接横向总载荷F∑，每个螺栓的横向工作剪力为F,z螺栓数目，i接合面数，f接合面摩擦系数，KS 防滑系数，各螺栓所需的预紧力均为F，则平衡条件是 fzi F≥KSF∑得F≥KSF∑/fzi2受转矩的螺栓组连接3受轴向载荷的螺栓组连接4受倾覆力矩的螺栓且连接5松螺栓连接强度计算6紧螺栓连接强度计算4. 齿轮的失效形式。
（1）轮齿折断，（2）工作齿面磨损（3）工作齿面点蚀（4）工作齿面胶合（5）塑性变形5. 带轮、齿轮、链轮的结构形式带轮由轮缘、轮辐（腹板）、和轮毂组成，齿轮由齿圈、轮辐、和轮毂等，链轮由轮齿、轮缘、轮辐（腹板）、和轮毂组成6. 轴的分类。
按承受载荷的不同，轴可分转轴——工作时既承受弯矩又承受扭矩的轴。
如减速器中的轴。
心轴——工作时仅承受弯矩而不承受扭矩的轴。
按工作时轴是否转动，心轴又可分为：转动心轴——工作时轴承受弯矩，且轴转动。
如火车轮轴。
固定心轴——工作时轴承受弯矩，且轴固定。
如自行车轴。
传动轴——工作时仅承受扭矩而不承受弯矩（或弯矩很小）的轴。
如汽车变速箱至后桥的传动轴。
按轴线形状的不同, 轴可分为：曲轴——各轴段轴线不在同一直线上，通过连杆可以将旋转运动变为往复直线运动，或作相反的运动变换，主要用于内燃机中直轴——各轴段轴线为同一直线。
直轴按外形不同又可分为：光轴——形状简单，应力集中少，易加工，但轴上零件不易装配和定位。
常用于心轴和传动轴。
阶梯轴——特点与光轴相反，常用于转轴。
此外，钢丝软轴—由多组钢丝分层卷绕而成，具有良好挠性，可将回转运动灵活传到不开敞的空间位置。
7.滚动轴承型号、内径、选择、计算。
型号：滚动轴承若按用于承受外载荷方向的不同来分，可分为向心轴承、推力轴承和向心推力轴承；若按轴承的结构类型来分，可有十余个大类：类型代号3包括圆锥滚子轴承和大锥角滚子轴承类型代号4圆锥滚子轴承类型代号6--- 深沟球轴承类型代号2圆柱滚子轴承类型代号3角接触球轴承类型代号5调心球轴承类型代号6调心滚子轴承7滚针轴承8推力球轴承9推力滚子轴承内径：后面两位数的5倍为内径，单位为mm.(五个特例外，00-10，01-12，02-15，03-17)选择：首选轴承的类型1）、考虑轴承的承受载荷情况方向：受径向力时，用向心轴承；受轴向力时，用推力轴承；径向力和周向力联合作用时，用向心推力轴承；大小：纯轴向载荷，用推力轴承，受到较大载荷时，可用滚子轴承，或尺寸系列较大的轴承；受到较小载荷时，可用球轴承，或尺寸系列较小的轴承2）、考虑对轴承尺寸的限制当对轴承的径向尺寸严格限制时，可选用滚针轴承；3）、考虑轴承的转速:a球轴承比滚子轴承能适应更高的转速;b轻系列的轴承比重系列的轴承能适应更高的转速(内径同时，在高速，应选外径小的轴承，若外径过小不能达承载能力要求，可并装同一个轴承)；c青铜保持架允许更高转速；d各类推力轴承的极限转速很低，转速高，轴向载荷不很大，用角接触球轴承承受纯轴向力。
4）、考虑对轴承的调心性要求调心球轴承和调心滚子轴承均能满足一定的调心要求（即：轴心线与轴承座孔心线可适当偏转），而圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承、滚针轴承满足调心要求的能力几乎为零。
5）、轴承的安装与拆卸：便于安装计算：寿命计算8. 联轴器分类、传力原理、选择分类：根据对各种相对位移有无补偿能力(即能否在发生相对位移条件下保持联接的功能),联轴器可分为刚性联轴器(无补偿能力)和挠性联轴器(有补偿能力)两大类。
挠性联轴器又可按是否具有弹性元件分为无弹性元件的挠性联轴器和有弹性元件的挠性联轴器两个类别。
挠性联轴器：无弹性：十字滑块~，滑块~，十字轴式万向~，齿式~，滚子链~，有弹性：传力原理凸缘联轴器：这种联轴器有两种主要的结构型式：1靠铰制孔用螺栓来实现两轴对中2螺栓杆承受挤压与剪切来传递转矩十字滑块联轴器：十字滑块联轴器由两个在端面上开有凹槽的半联轴器1、3，和一个两面带有凸牙的中间盘2所组成。
凹凸牙可在凹槽中滑动，故可补偿安装及运转时两轴间的相对位移滑块联轴器：十字轴式万向联轴器：齿式联轴器：齿式联轴器由两个带有内齿及凸缘的外套筒3和两个带有外齿的内套筒1所组成。
两个内套筒1分别用键与两轴联接，两个外套简3用螺栓5联成一体，依靠内外齿相啮合以传递转矩。
滚子链联轴器：利用一条公用的双排链条2同时与两个齿数相同的并列链轮啮合来实现两半联轴器1与4的联接弹性套柱销联轴器：通过蛹状的弹性套传递转矩弹性柱销联轴器：工作时转矩通过主动轴上的键，半联轴器、弹性柱销、另一半联轴器及键而传到从动轴上去的。
选择：1) 所需传递的转矩大小和性质以及对缓冲减振功能的要求。
大功率，齿式；消冲击、扭振，轮胎式；2) 联轴器的工作转速高低和引起的离心力大小。
高速，平衡精度高例如膜片；3) 两轴相对位移的大小和方向。
安装难对中，相对位移大，挠性；如径向位移大，滑块；角位移大或相交两轴连接，万向；4) 联轴器的可靠性和工作环境。
5）联轴器的制造、安装、维护和成本。
9.流体动压油膜形成条件。
答：1相对运动的两表面间必须形成收敛的楔形间隙。
2被油膜分开的两表面必须有一定的相对滑动速度，运动方向为使油从大口流进,小口流出。
3润滑油必须有一定的粘度，供油要充分。
10、闭式齿轮的设计步骤。
1），选定齿轮类型，精度等级、材料及齿数2），按齿面接触强度设计3），按齿根弯曲强度设计4），几何尺寸计算5），结构设计11、带传动和链传动的特点及应用。
带传动特点及应用：带传动具有传动平稳、噪声低、清洁（无需润滑）的特点，具有缓冲减振和过载保护作用，并且维修方便。
与链传动和齿轮传动相比，带传动的强度较低以及疲劳寿命较短。
带传动的应用十分广泛链传动的特点及应用：与带传动相比，链传动能保持准确的平均传动比，传动效率高，径向压轴力小，能在高温及低速情况下工作；与齿轮传动相比，链传动安装精度要求较低，成本低廉，可远距离传动：链传动的主要缺点是不能保持恒定的瞬时传动比。
按用途不同，链可分为：传动链、输送链和起重链，在一般机械传动中，常用的是传动链。
传动链有滚子链和齿形链等类型，其中滚子链使用最广，齿形链使用较少12. 蜗杆传动特点、应用、分类、失效形式、材料特点：1)能实现大的传动比。
在动力传动中，一般传动比i=5～80；在分度机构或手动机构的传动中，传动比可达300；若只传递运动，传动比可达1000。
由于传动比大，零件数目又少，因而结构很紧凑。
2)在蜗杆传动中，由于蜗杆齿是连续不断的螺旋齿，它和蜗轮齿是逐渐进入啮合及逐渐退出啮合的，同时啮合的齿对又较多，故冲击载荷小，传动平稳，噪声低。
3)当蜗杆的螺旋线升角小于啮合面的当量摩擦角时，蜗杆传动便具有自锁性。
4)蜗杆传动与螺旋齿轮传动相似，在啮合处有相对滑动。
当滑动速度很大，工作条件不够良好时，会产生较严重的摩擦与磨损，从而引起过分发热，使润滑情况恶化。
因此摩擦损失较大，效率低；当传动具有自锁性时，效率仅为0.4左右。
应用：蜗杆传动通常用于减速装置，但也有个别机器用作增速装置。
分类：根据蜗杆形状的不同，蜗杆传动可以分为圆柱蜗杆传动,环面蜗杆传动和锥蜗杆传动等。
圆柱蜗杆传动包括普通圆柱蜗杆传动和圆弧圆柱蜗杆传动两类。
失效形式：蜗杆传动的失效形式也有点蚀(齿面接触疲劳破坏)、齿根折断、曲面胶合及过度磨损等材料：蜗杆一般是用碳钢或合金钢制成。
高速重载蜗杆常用15Cr或20Cr，并经渗碳淬火；也可用40、45号钢或40Cr并经淬火。
这样可以提高表面硬度，增加耐磨性。
通常要求蜗杆淬火后的硬度为40～55HRC，经氮化处理后的硬度为55～62HRC。
一般不太重要的低速中载的蜗杆，可采用40或45号钢，并经调质处理，其硬度为220～300HBS。
常用的蜗轮材料为铸造锡青铜(ZCuSnlOPl，ZCuSn5Pb5Zn5)、铸造铝铁青铜(ZCuAl10Fe3)及灰铸铁(HTl5O、HT2OO)等。
13、斜齿圆柱齿轮旋向、转向、受力分析14、轴系结构设计、改错。