机械设计基础 第2版-部分习题答案

《机械设计基础》部分习题答案

第一章

1-1.各种机器尽管有着不同的形式、构造和用途，然而都具有下列三个共同特征：①机器是人为的多种实体的组合；②各部分之间具有确定的相对运动；③能完成有效的机械功或变换机械能。

机器是由一个或几个机构组成的，机构仅具有机器的前两个特征，它被用来传递运动或变换运动形式。若单纯从结构和运动的观点看，机器和机构并无区别，因此，通常把机器和机构统称为机械。

1-2. 都是机器。

1-3.①杀车机构；有手柄、软轴、刹车片等。②驱动机构；有脚踏板、链条、链轮后轴，前轴等。

第二章

2-2.问题一：绘制机构运动简图的目的是便于机构设计和分析。

问题二：

(1)分析机构的运动原理和结构情况，确定其原动件、机架、执行部分和传动部分。

(2)沿着运动传递路线，逐一分析每个构件间相对运动的性质，以确定运动副的类型和数目。

(3)选择视图平面，通常可选择机械中多数构件的运动平面为视图平面，必要时也可选择两个或两个以上的视图平面，然后将其画到同一图面上。

(4)选择适当的比例尺，定出各运动副的相对位置，并用各运动副的代表符号、常用机构的运动简图符号和简单的线条来绘制机构运动简图。

(5)从原动件开始，按传动顺序标出各构件的编号和运动副的代号。在原动件上标出箭头以表示其运动方向。

问题三：机构具有确定运动的条件是：F＞0,机构原动件的数目等于机构

自由度的数目。

2-3.答：铰链四杆机构有三种类型：它们是曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。

铰链四杆机构具有曲柄的条件是：

（1）最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和；

（2）连架杆和机架中必有一杆是最短杆。

根据曲柄存在条件还可得到如下推论：

1）当最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和时，则不论取何杆为机架，都只能得到双摇杆机构。

2）若四杆机构中最短杆与最长杆之和小于或等于其余两杆之和，当最短杆的邻边是机架时，机构成为曲柄摇杆机构；当最短杆本身为机架时成为双曲柄机构；当最短杆是连杆时成为双摇杆机构。

2-5. (a) F＝9×3-12×2-1＝2 小滚轮是虚约束，凸轮中心有二个转动副。

(b)F＝3n－P L－P H＝3×5－2×7＝1除A、B、C、D、E外，其余都是虚约束;

(c)F＝3n－P L－P H＝3×5－2×7＝1 C处有一复合铰链，E处都是虚约束。

2-6.解：①要得到曲柄摇杆机构，最长杆与最短杆之和必须小于其余两杆之和。

这有三种情况：设a为最长杆

a+40≤45+50

a≤55

设a为最短杆

a+50≤45+40

a≤35

设a为中间值

50+40≤45+a

45≤a

故：a的范围为： 45≤a≤55

②要得到双摇机构，最长杆与最短杆之和必须大于其余两杆之和。

也有三种情况：

a为最大值：

a+40＞45+50

a＞55

a为最小值：

a+50＞45+40

a＞35

a为中间值：

50+40＞45+a

45＞a

综合得到：a＞35 a＞55 a＜45

故a的取值范围：a＞0 即可。

2-8、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； e）转动导杆机构； f）摆动导杆机构。

2-10. 解：①这是曲柄摇杆机构；

②有急回特性，因为有极位夹角；（下图1）

③最小传动角出现在图示位置。（下图2）

图1

图2

第三章

3-1. 答：尖顶，适合高速轻载；滚子，耐磨性好；平底从动件，凸轮不能有凹的轮廓等。

3-3. 答：凸轮的压力角为凸轮廓线上传力点B 的法线与推杆（从动件）上点B 的速度方向所夹的锐角。对于滚子从动件，滚子中心可视作B 点。

压力角α是影响凸轮机构受力情况的一个重要参数。在其它条件相同的情况下，α越大、则分母越小、P 力将越大。当α增大到某一数值时，分母将减小为零，作用力P 将增至无穷大，此时该凸轮机构将发生自锁现象。而这时的压力角我们称为临界压力角

c

α，为使凸轮机构工作可靠，受力情况良好，必须对压力

角进行限制。最基本的要求是：

c αα m ax 。

3-4.解：常有的间歇运动机构有棘轮机构和槽轮机构。棘轮机构结构简单、制造方便、运动可靠，在各类机械中有较广泛的应用。槽轮机构构造简单，机械效率高，并且传动平稳，因此在自动机床转位机构、电影放映机卷片机构等自动机械中得到广泛的应用。

3-8

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图1

图2

①②⑤⑥两点有柔性冲击；

③④两点有刚性冲击；

3-9.解：5m m÷40=0.125mm

0.5mm÷0.125mm=4

4／40×360°=1／10×360°=36°

最小进给量为0.125mm,每次转过36°。

3-10.解：t1=2s

∵ k=1 槽数为6

∴主动拨盘转一周所用的时间为

t主=2÷(5／6)=12／5 s

n=60÷（12／5）=25转／分

第四章

4-3.答：弹性滑动是带传动不可避免的物理现象，由弹性带引起的。打滑是由于过载引起的，可以避免。传动比不准确的原因是由于带有弹性滑动，如改变带的材质可以解决。

传动带是弹性体，受到拉力后会产生弹性伸长，伸长量随拉力大小的变化而改变。带由紧边绕过主动轮进入松边时，带的拉力由F1减小为F2,其弹性伸长量也由δ1减小为δ2。这说明带在绕过带轮的过程中，相对于轮面向后收缩了（δ1-δ2），带与带轮轮面间出现局部相对滑动，导致带的速度逐步小于主动轮的圆周速度，这种由于带的弹性变形而产生的带与带轮间的滑动称为弹性滑动。

弹性滑动和打滑是两个截然不同的概念。打滑是指过载引起的全面滑动，是可以避免的。而弹性滑动是由于拉力差引起的，只要传递圆周力，就必然会发生弹性滑动，所以弹性滑动是不可以避免的。

4-4.答：（1）v带工作一段时间后，就会由于塑性变形而松弛，有效拉力降低，为了保证带传动的正常工作，应定期张紧。（2）滑道式定期张紧、摆架式定