机械设计基础(机电类第三版)习题参考答案

机械设计基础（第3版）复习题参考答案第2章平面机构运动简图及自由度2-1 答：两构件之间直接接触并能保证一定形式的相对运动的连接称为运动副。

平面高副是点或线相接触，其接触部分的压强较高，易磨损。

平面低副是面接触，受载时压强较低，磨损较轻，也便于润滑。

2-2 答：机构具有确定相对运动的条件是：机构中的原动件数等于机构的自由度数。

2-3 答：计算机构的自由度时要处理好复合铰链、局部自由度、虚约束。

2-4 答：1.虚约束是指机构中与其它约束重复而对机构运动不起新的限制作用的约束。

2.局部自由度是指机构中某些构件的局部运动不影响其它构件的运动，对整个机构的自由度不产生影响，这种局部运动的自由度称为局部自由度。

3.说虚约束是不存在的约束，局部自由度是不存在的自由度是不正确的，它们都是实实在在存在的。

2-5答：机构中常出现虚约束，是因为能够改善机构中零件的受力，运动等状况。

为使虚约束不成为有害约束，必须要保证一定的几何条件，如同轴、平行、轨迹重合、对称等。

在制造和安装过程中，要保证构件具有足够的制造和安装精度。

2-6答：1.在分析和研究机构的运动件性时，机构运动简图是必不可少的；2. 绘制机构运动简图时，应用规定的线条和符号表示构件和运动副，按比例绘图。

具体可按教材P14步骤（1）~（4）进行。

2-7解：运动简图如下：12-8 答：1. F =3n －2P L －P H =3×3－2×4－0=1。

该机构的自由度数为1。

2.机构的运动简图如下：2-9答：（a ）1.图（a ）运动简图如下图；2.F =3n －2P L －P H =3×3－2×4－0=1，该机构的自由度数为1ABCD 123（b ）1.图（b ）运动简图如下图；2.F =3n －2P L －P H =3×3－2×4－0=1。

该机构的自由度数为1。

B2-10答：（a）n=9 P L=13 P H=0F=3n－2P L－P H=3×9－2×13－0=1该机构需要一个原动件。

（b）机构中有局部自由度。

n=3 P L=3 P H=2F=3n－2P L－P H=3×3－2×3－2=1该机构需要一个原动件。

（c）n=5 P L=7 P h=0F=3n－2P L－P H=3×5－2×7－0=1该机构需要一个原动件。

（d）机构中有局部自由度。

n=6P L=8P H=1F=3n－2P L－P H=3×6－2×8－1=1该机构需要一个原动件。

（e）n=5P L=7P H=0F=3n－2P L－P H=3×5－2×7－0=1该机构需要一个原动件。

（f）机构中A处为复合铰链、B处存在局部自由度。

n=9P L=12P h=1 F=3n－2P L－P H=3×9－2×12－1=2该机构需要两个原动件。

（g）机构中有复合铰链及局部自由度。

n=9P L=12P h=2F=3n－2P L－P H=3×9－2×12－2=1该机构需要一个原动件。

2-11 解：（a）有复合铰链。

n=7P L=10P H=0F=3n－2P L－P H=3×7－2×10－0=1有一个原动件，机构中各构件的运动是确定的。

（b）有局部自由度及虚约束。

n=4P L=4P H=23F=3n－2P L－P H=3×4－2×4－2=2有两个原动件，机构中各构件的运动是确定的。

（c）有局部自由度。

n=6 P L=8 P H=1F=3n－2P L－P H=3×6－2×8－1=2有一个原动件，机构中各构件的运动是确定的。

（d）有复合铰链、局部自由度及虚约束。

n=8 P L=11 P H=1F=3n－2P L－P H=3×8－2×11－1=1有一个原动件，机构中各构件的运动是确定的。

2-12解：（a）n=5 P L=7 P H=1F=3n－2P L－P H=3×5－2×7－1=0机构的自由度数等于0，说明机构不能运动，机构设计不合理。

改进方案如下图：AE34BCDF HGF=3n－2P L－P H=3×6－2×8－1=1改进后机构的自由度数等于原动件数，说明机构具有确定的运动。

（b）n=5 P L=7 P H=1F=3n－2P L－P H=3×5－2×7－1=0机构的自由度数等于0，说明机构不能运动，主要原因是D点的轨迹为弧线，而被带动的构件与受到的约束是走直线。

改进方案如下图：F=3n－2P L－P H=3×6－2×8－1=1机构的自由度数等于原动件数，说明机构改进方案合理。

第3章平面连杆机构3-1答：平面四杆机构的基本形式有：（1）曲柄摇杆机构，（2）双曲柄机构，（3）双摇杆机构。

3-2答：可利用曲柄滑块机构。

3-3解：（1）AD+DC<AB+BC 此时最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和，并以最短杆为机架，故为双曲柄机构。

（2）BC＋CD>AD+AB 此时最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和，故为双摇杆机构。

（3）CD+BC=AD+AB 此时最短杆与最长杆长度之和等于其余两杆长度之和，并以最短杆的对杆为机架，故为双摇杆机构。

3-4答：曲柄摇杆机构中，当曲柄等速转动时，摇杆返回摆动时的平均速度大于工作行程的平均速度，此现象即为急回特性。

3-5答：曲柄滑块机构中，以滑块为主动件，当曲柄与连杆两次共线位置时，通过连杆传递给曲柄的压力角为90°，传动角为0°，即为死点。

克服死点位置的方法可采用飞轮，利用飞轮的惯性通过死点。

3-6解：（1）如图，摇杆摆角为：ψ=73.95°5（2）行程速比系数：05.166.418066.4180180180=-+=-+=θθοοK（3）最小传动角ο41.41min =γC 23-7解：（1）如图，滑块的行程为：S =311.7mm（2）行程速比系数：16.11.131801.131********=-+=-+=θθοοK （3）最小传动角ο32.51min =γ满足要求3-8解：选定比例尺作图。

由图中可直接量得机构中各杆的尺寸为：曲柄l AB =150mm ；导杆l CD =450mm 。

73-9解：选定比例尺作图，连接21B B ，作此连线的中垂线，相交yy 轴即为A 点，连接21C C ，作此连线的中垂线，相交yy 轴即为D 点。

由图中可直接量得机构中各杆的尺寸。

第4章凸轮机构4-1答：行程是指从动件移动的最大位移h。

从动件由最低位置点升至最高位置点的过程中，对应的凸轮转角称为推程运动角。

从动件由最高位置点降至最低位置点的过程中，对应的凸轮转角称为回程运动角。

从动件处于静止不动时，对应的凸轮转角称为休止角。

4-2答：从动件在某瞬时由于加速度和惯性力在理论上均趋于无穷大时引起的冲击，称为刚性冲击。

从动件在某瞬时加速度发生有限值的突变所引起的冲击，称为柔性冲击。

两种冲击对凸轮机构的强度、震动等都有较大的影响。

4-3答：从动件的常用运动规律有：等速运动规律，等加速等减速运动规律，简谐运动规律。

等速运动规律在运动的起点和终点会产生刚性冲击，因此只适用于低速轻载的凸轮机构。

等加速等减速运动规律在运动的起点，中间点和终点会产生柔性冲击，因此适用于中速的凸轮机构。

简谐运动规律在运动的起点和终点会产生柔性冲击，因此适用于中速的凸轮机构。

4-4答：当ρmin＜r T时，则有ρa＜0，凸轮实际轮廓曲线不仅出现尖点，而且相交，导致部分轮廓在实际加工中被切去，使从动件工作时不能达到预定的工作位置，无法实现预期的运动规律，这种现象叫运动失真。

当ρmin＞r T时，则可避免运动失真。

4-5答：略。

4-6答：见下图。

基圆半径r0=15mm；推程运动角θ0=180°；行程h=R=30mm；D点处凸轮机构的压力角αD=26.57°。

4-7答：94-8答：4-9答：略。

第5章其它常用机构5-1答：螺距P是螺纹相邻两牙在中径圆柱面的母线上对应两点间的轴向距离。

115-2答：一般联接多用粗牙普通螺纹，自锁性能较好，且强度高。

螺旋传动中多用梯形螺纹，传动效率比矩形螺纹低，但工艺性较好，牙根强度高，对中性好。

当采用剖分螺母时，还可以调整因磨损而产生的间隙。

5-3答：滚珠螺旋机构由螺母、丝杠、滚珠和滚珠循环装置等组成。

在丝杠和螺母的螺纹滚道之间装入许多滚珠，以减小滚道间的摩擦，当丝杠与螺母之间产生相对转动时，滚珠沿螺纹滚道滚动，并沿滚珠循环装置的通道返回，构成封闭循环。

5-4答：（1）啮合的齿式棘轮机构的棘轮外缘、内缘或端面上具有刚性的轮齿，齿式棘轮机构的棘轮转角都是相邻两齿所夹中心角的倍数，也就是说，棘轮的转角是具有级性改变的。

齿式棘轮机构传动平稳、转角准确；但运动只能有级调节，且噪声、冲击和磨损都较大。

（2）摩擦式棘轮机构，可以实现无级性改变转角的间歇运动，即可实现运动的无级调节。

摩擦式棘轮机构传动平稳、无噪声、；但其运动准确性较差。

（3）棘轮机构通常用于实现机械的间歇送料、分度、制动和超越离合器等运动。

如自动线上的输送装置，牛头刨床的横向进给机构等。

5-5答：槽轮机构是由主动拨盘、从动槽轮、机架等组成的。

拨盘以ω1作等角速度转动时，驱动槽轮作时动时停的单向间歇运动。

当拨盘上圆销末进入槽轮径向槽时，由于槽轮的内凹锁止弧被拨盘的外凸圆弧卡住，故槽轮静止。

圆销刚开始进入槽轮径向槽时，这时锁止弧刚被松开，因此槽轮受圆销的驱动开始沿顺时针方向转动；当圆销离开径向槽时，槽轮的下一个内凹锁止弧又被拨盘的外凸圆弧卡住，致使槽轮静止，直到圆销再进入槽轮另一径向槽时，两者又重复上述的运动循环。

5-6答：不完全齿轮机构，由具有一个或几个齿的不完全齿轮1、具有正常轮齿和带锁止弧的齿轮2及机架组成。

在轮1主动等速连续转动中，当轮1上的轮齿与轮2的正常齿相啮合时，轮1驱动从动轮2转动；当轮1的锁止弧S1与轮2锁止弧S2接触时，则从动轮2停歇不动并停止在确定的位置上，从而实现周期性的单向间歇运动。

第6章带传动和链传动6-1答：1.带传动的主要类型有摩擦带传动和啮合带传动。

摩擦带传动按传动带的截面形状又可分为：平带传动、V型带传动、多楔带传动、圆带传动等。

2.带传动的特点：（1）传动平稳，噪声小；（2）过载打滑保护；（3）带传动的中心距大，结构简单，制造、安装和维护较方便，且成本低；（4）因存在弹性滑动，故传动比不稳定，且传动效率较低（5）不宜在酸、碱等恶劣环境下工作。

136-2答：1.带传动时紧边与松边的拉力之差称为有效圆周力F 。