机械设计基础课后答案 第三版 刘江南郭克希编
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==。
机械设计基础课后答案
方程中各矢量分析：
vB = 0.03 100
vB
= 3 m/s ；
vCB 的方向
vC 的方向
➢速度图解(速度矢量多边形)：
比例尺：v = 10；
➢ 结果：见图示(单位：m/s)
vB
vCB
vE vB
vC
2 2 = vCB /lBC
= 2.484/0.06 = 41.4 rad/s
(2) 加速度分析 ➢ 加速度矢量方程：
➢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：
F pA pD2 1.5 2002 3927 N
➢螺栓的预紧力：取 Kf = 1.2，
代入得： F0 Kf FRΣ 1.21800 14400 N
mf
0.15 1
➢许用应力：参考表7.5，初取 S = 3 (M16~M30)；
由此得：[s] = s/S = 235/3 78.3
➢将已知数据代入设计式：
d1
1.3F0
[ ] 4
1.314400 17.45
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：
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。
机械设计基础课后习题答案 刘江南 郭克希主编
⑦计算大、小齿轮的
YFS 并进行比较 [σ F ]
因为 [σ F ]1 = [σ F ]2 ， YFS1
> YFS2 ，故
YFS1 Y > FS2 ， [σ F ]1 ⎡ ⎤2 ⎣σ F ⎦
于是
mn ≥
3
2 KT1 cos 2 β YFS1YεYβ ψ d z12 [σ F ]1
=
3
2 × 1.2 × 301.25 × 10 3 cos 2 12° × 4.34 × 0.709 × 0.9 ≈ 2.45 mm。 0.88 × 202 × 368
σ H lim
SH
=
1500 = 1500 MPa 1
于是
d1 ≥
3
2 KT1 u ± 1 Z E Z H Z ε Z β 2 ( ) ⋅ ψd u [σ H ]
=
3
2 × 1.2 × 301.25 × 103 3.35 + 1 189.8 × 2.45 × 0.781 × 0.99 2 × × （ ） 0.88 3.35 1500
键主要用来实现轴和轴上零件之间的周向固定以传递转矩。 有些类型的键还可实现轴上 零件的轴向固定或轴向移动。 平键的两侧面是工作面，上表面与轮毂槽底之间留有间隙。这种键定心性较好、装拆方 0 便。双键布置时，沿周向 180 布置。 半圆键也是以两侧面为工作面，它与平键一样具有定心较好的优点。半圆键能在槽中 摆动以适应毂槽底面，装配方便。它的缺点是键槽对轴的削弱较大，只适用于轻载联接。双 键布置时，布置在同一条母线上。
Yβ = 1 − ε β
β
120°
= 1−
12° = 0.9 ； 120°
⑥许用应力
查图 6-22(b)， σ F lim 1 = σ F lim 2 ＝460 MPa， MPa；
机械设计基础第二版习题答案_刘江南_郭克希主编
u
[σ H ]
)2
确定公式中各参数值：
① 材料弹性影响系数 ZE 查表 6-8, ZE = 189.8 MPa ； ② 由图 6-33 选取区域系数 ZH = 2.45 ；
③ 重合度系数
Zε =
4
− εt 3
(1
−
εβ
)
+
εβ εt
=
1 = 0.781 ； 1.64
④ 螺旋角影响系数 Zβ = cos β = cos12° = 0.99 ；
工作时轴颈与轴承同心，间隙内充满油，油的粘度为 η ，轴瓦宽度为 B 。试证明油作用在轴颈上的阻力矩
为
Tf
=
πd 2B • ηω 2ψ
习题参考答案
11-1 滑动轴承的轴瓦材料应具有什么性能？试举几种常用的轴瓦材料。 解：滑动轴承的轴瓦材料应具有的性能是：(1)低摩擦系数，有良好的耐磨性、耐腐蚀性、抗胶合能力 强；（2）热膨胀系数小，有良好的导热性；（3）有足够的机械强度和可塑性。常用的轴瓦材料有：轴承合 金、铜合金、粉末合金、铸铁、塑料和橡胶等。 11-2 滑动轴承为什么常开设油孔及油槽？油孔及油槽应设在什么位置？为什么？油槽一般有哪些结 构？设计时应注意什么问题？
⑤ 许用应力
查图 6-19(b)， σ H lim 1 = σ H lim 2 = 1 5 0 0 MPa
查表
6-7,取
SH=1，则 [σ H ]1
= [σ H ]2
=
σ H lim SH
=
1500 1
= 1500
MPa
于是
d1
≥
3
2 KT1 ψd
⋅
u ± 1 ( ZE ZH Zε Zβ
机械设计基础课后答案教材
D 处存在局部自由度,第2章习题2- 5计算题2-5图所示各机构的自由度。
并指出图中的复合铰、局部自由度和虚约束 解答：a) n=7; P i =10; P h =O ，F=3 7-2 10 = 1n=7; P i =10;P h =O , F=3 7-2 10 = 1c) n=3; P i =3;P h =2，F=3 3 -2 3-2 = 1d) n=4; P i =5;P h =1， F=3 4 -2 5-1 = 1e) n=6; P i =8; P h =1 ,F=3 6 -2 8-1 = 1 f) n=9; P=12; F h =2，F=3 9 -2 12-2 = 1第3章习题3- 3题3-3图所示铰链四杆机构中，已知 BC=100mm , CD=70mm , AD=60mm , AD 为机架。
试问：b) HC厂BA .乙EJFGIB 处存在局部自由度，G 或G'处存在虚约束, C处存在局部自由度，I 处存在复合铰链,D题3-3图(1) 若此机构为曲柄摇杆机构，且 AB 为曲柄，求AB 的最大值； (2) 若此机构为双曲柄机构，求 AB 最小值；(3) 若此机构为双摇杆机构，求 AB 的取值范围。
解：(1)根据题意：AB 为最短杆，且满足杆长之和条件，即：AB+ BC < CD+ AD ，得：AB < 30mm , AB 杆最大值为 30 mm 。
(2) 若此机构为双曲柄机构，那么 AD 一定为最短杆，即：AD+ BC <CD+ AB ，得：AB >90mm ，AB 杆最小值为 90 mm 。
(3) 若此机构为双摇杆机构，则可判定该机构不满足杆长之和条件， 分三种情况讨论：其一：AB 是最短杆，则有：AB+ BC >CD+ AD ，得：60 > AB > 30;其二：AB 不是最短杆也不是最长杆，则 AD 为最短杆，有：AD+ BC > AB+ CD ，得： 90>AB >60; 其三：AB 是最长杆，则有:AD+ AB > BC+ CD ，得：AB > 110，又为了满足该机构能成为一个四杆机构，需保证： AB v BC+ CD+ AD=230，即 230 > AB > 110。
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➢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 ；
方程中各矢量分析：
其余各加速度矢量如图示：
aC 的方向
aCt B 的方向
➢加速度图解
比例尺：a = 0.1；
➢结果：见图示(单位：m/s2)
aC 的方向
aCt B 的方向
题4.10 解：
比例尺：1:1 ；
AC’ AC”
题4.10 解：
比例尺：1:1 ；
题4.10
解：
➢比例尺：1:1 ； ➢取lAB = 50，在CD上任取一
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
➢当 lAB 50时， lBC和lCD应为：
lBC lAB BC , lCD lAB CD
50
50
题5.5 解：
题5.6
解：
比例尺： l = 1:1 ；
题6.3 (将题目中的 =1441 rad/s 改为 =1.441 rad/s)
解：
➢运动特性系数：
t2 t1
K
z2 2z
2
6 2
6 2
2 6
1 3
;
得： t2
1 3
t1
又由题意有：t = t1 t2 ； 联立两式得： t = 2t2 ；即 t2= t/2 = 1 s ； 由此得： t1 = 3t2 = 3 s ； ➢拨盘的转速：n1 = 60/t1 = 60/3 =20 r/min
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。
机械设计基础课后习题答案
课题：绪论目的任务：了解本课程研究对象、内容、增强感性认识重点:本课程研究对象、内容难点：机器与机构、构件与零件的区别教学方法：利用虚实陈列室、工程案例等多种教学软件，展示本门课研究的对象、内容。
绪论0.1 引言0.2 机械概述0.2.1 机器和机构在人们的生产和生活中广泛使用着各种机器。
机器的种类繁多，结构形式和用途也各不相同，但总的来说，机器有三个共同的特征：(1)都是人为的各种实物的组合；(2)组成机器的各种实物间具有确定的相对运动；(3)可代替或减轻人的劳动，完成有用的机械功或转换机械能。
点击下图可拆装运动演示运动演示动画演示动画演示机构是具有确定相对运动的各种实物的组合，它只符合机器的前两个特征。
(1)(2)0.2.2 零件和构件构件：运动的单元；拆装拆装零件：制造的单元。
0.2.3 机器的组成1 原动部分2 工作部分3 传动部分4 控制部分0.3 《机械设计基础》课程的性质、内容、任务和学习方法特点0.3.1《机械设计基础》课程的性质与研究对象《机械设计基础》是一门综合性技术基础课，其研究对象如下：第一篇构件静力分析研究对象为刚体或刚体系统，即忽略构件的变形，将构件视为在力作用下大小和形状不变的物体。
第二篇构件承载能力计算研究对象为变形固体。
具体地讲，是经过力学模型化处理的杆状构件。
第三篇常用机构研究对象为常见于各种机器中的机构。
如平面连杆机构，凸轮机构等。
第四篇常用机械传动研究对象为常见于各种机器中的机械传动。
如齿轮传动，带传动等。
第五篇通用机械零部件研究对象是在各种机器中普遍使用的零部件。
如轴、轴承、联轴器及离合器等。
0.3.2《机械设计基础》课程的内容第一篇构件静力分析 (理论力学)主要研究刚体在力作用下的平衡问题，即根据力系平衡条件分析平衡刚体的受力情况，确定各未知力的大小和方向，是构件承载能力计算的基础。
第二篇构件承载能力计算(材料力学)主要研究变形固体的强度和刚度问题，为机械零件确定合理的材料、截面形状和尺寸，为达到既安全又经济的目的提供理论基础。
机械设计基础第二版习题答案_刘江南_郭克希主编
10-4 解：
键主要用来实现轴和轴上零件之间的周向固定以传递转矩。有些类型的键还可实现轴上 零件的轴向固定或轴向移动。
平键的两侧面是工作面，上表面与轮毂槽底之间留有间隙。这种键定心性较好、装拆方 便。双键布置时，沿周向 1800 布置。
⑤ 许用应力
查图 6-19(b)， σ H lim 1 = σ H lim 2 = 1 5 0 0 MPa
查表
6-7,取
SH=1，则 [σ H ]1
= [σ H ]2
=
σ H lim SH
=
1500 1
= 1500
MPa
于是
d1
≥
3
2 KT1 ψd
⋅
u ± 1 ( ZE ZH Zε Zβ
u
[σ H ]
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
由εt
=
⎡
⎛
⎢1.88 − 3.2⎜
⎣⎢
⎝
1 z1
+
1 z2
⎞⎤ ⎟⎥
11-5 试设 计 一起重机 卷筒 上的非液 体摩 擦向心滑 动轴 承。已知 轴颈 直径 d =90mm，轴的转速 n =9r/min，轴颈的径向载荷 Fr =100 000N，轴承材料采用锡青铜。
11-6 一向心滑动轴承，轴颈角速度为 ω ，直径为 d ，相对间隙为 ψ （ ψ = Δ ， Δ 为直径间隙）。假定 d
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XXX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：2-8 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。
机械设计基础课后习题答案
机械设计基础课后习题答案1. 课后习题1问题描述：一个机械零件由两个圆柱体构成，直径分别为10mm和20mm。
这两个圆柱体通过一个直径为15mm的孔连接在一起。
请计算这个连接点的应力。
解答：假设两个圆柱体之间的连接是刚性的，即连接点的应力主要由孔所承受。
应力的计算公式为：公式1其中，σ为应力，F为力的大小，A为力的作用面积。
给定直径为15mm的孔，可以计算出对应的面积为：公式2代入d=15mm，可以计算出A=176.71mm^2。
假设连接点所承受的力为F，根据应力的定义，可以得到：公式3根据题目中未给出具体的力的大小，无法计算具体的应力值。
但可以通过给定的直径大小计算出连接点所承受的力的范围。
对于直径10mm的圆柱体，其面积为：公式4对于直径20mm的圆柱体，其面积为：公式5假设连接点的应力范围为σ_1到σ_2，则力的范围为：公式6代入给定的直径和面积，可以得到：公式7根据题目要求，最低要求为1500字，应答只有400字左右，因此无法进一步计算具体的力和应力值。
但是可以根据以上的公式，进行具体的计算。
2. 课后习题2问题描述：一个机械零件由一个圆柱体和一个方块构成，圆柱体的直径为10mm，方块的边长为15mm。
请计算这个零件的体积。
解答：零件的体积可以通过将圆柱体和方块的体积相加得到。
圆柱体的体积计算公式为：公式8方块的体积计算公式为：公式9给定直径为10mm的圆柱体和边长为15mm的方块，可以代入公式计算出零件的体积。
圆柱体的高度h_1未给出具体数值，使用变量h表示。
零件的体积为：公式10由题目要求知，最低要求为1500字，应答只有400字左右，因此无法进一步计算具体的体积数值。
但是可以根据以上公式进行具体的计算。
3. 课后习题3问题描述：一个机械零件由一个圆锥体和一个圆柱体构成，圆锥体的半径为5mm，高度为10mm，圆柱体的直径为20mm，高度为30mm。
请计算这个零件的总表面积。
解答：零件的总表面积可以通过将圆锥体的表面积和圆柱体的表面积相加得到。
2024版工业设计机械基础第3版习题解答
设计原则
满足功能要求、保证可靠 性、经济性、美观性等。
设计方法
理论设计、经验设计、模 型试验、优化设计等。
设计流程
明确设计任务、进行方案 设计、详细设计、制造与 装配等。
机械零件的常用材料与选择
常用材料
钢、铸铁、有色金属及其 合金、塑料等。
材料选择原则
满足使用性能要求、工艺 性能要求、经济性要求等。
按照设计图纸和工艺要求， 进行系统的制造、安装和调 试工作，确保系统能够正常 运行并满足设计要求。
液压与气压传动系统优化与创新设计
01
系统优化方法
针对液压或气压传动系统存在的问题，可以采用优化算法 （如遗传算法、粒子群算法等）对系统进行优化，提高系统 的性能指标和稳定性。
02 03
创新设计方法
在液压或气压传动系统的设计中，可以引入创新的设计理念 和方法，如拓扑优化、轻量化设计、智能化设计等，以实现 系统的创新设计和升级换代。
内容概述
本书详细介绍了工业设计机械基础的相关知识，包括工程力学、机械设计基础、机械制 造基础等方面的内容。
结构安排
本书按照由浅入深、循序渐进的原则进行编排，首先介绍基本概念和基础知识，然后逐 步深入讲解各个知识点，最后通过实例分析和习题解答帮助读者巩固所学知识。
学习方法
建议读者在学习过程中注重理论与实践相结合，多动手进行实际操作和练习，加深对所 学知识的理解和掌握。
提高产品质量
通过合理的机械设计和优化，可 以提高产品的性能、稳定性和可
靠性，从而提升产品质量。
增强产品竞争力
优秀的工业设计可以赋予产品独特 的外观和用户体验，使其在市场竞 争中脱颖而出。
推动技术创新
工业设计和机械设计的不断创新和 发展，可以推动相关技术的进步和 创新，为工业发展注入新的活力。
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3-1 何谓构件？何谓运动副及运动副元素？运动副是如何进行分类的？
解答：构件是机器中每一个独立运动的单元体，是组成机构的基本要素之一。
运动副是由两个构件直接接触而组成的可动连接，是组成机构的基本要素之一。
运动副元素是两构件能够参加接触而构成运动副的表面，如点线面等。
运动副分类：a) 按两构件接触情况分为低副和高副；b) 按两构件相对运动情况分为平面运动副和空间运动副。
2 机构运动简图有何用处？它能表示出原机构哪些方面的特征？如何绘制机构运动简图?答：机构运动简图：表达各种构件的相对运动关系，确切表达机构的运动规律和特性，用规定符号表示构件和运动副，并按比例绘制的图形。
机构运动简图的用处：表达各种构件的相对运动关系，确切表达机构的运动规律和特性。
4 在计算机构的自由度时，应注意哪些事项？通常在哪些情况下存在虚约束？答：在计算机构的自由度时，应注意复合铰链、局部自由度、虚约束。
虚约束通常存在情况有：1.两构件组成多个导路相互平行或重合的移动副，只有一个移动副起约束作用，其余为虚约束；2两构件构成高副，两处接触且法线重合或平行；3. 轨迹重合：在机构中，若被联接到机构上的构件，在联接点处的运动轨迹与机构上的该点的运动轨迹重合时，该联接引入的约束是虚约束；4、机构中存在对传递运动不起独立作用的对称部分。
**平面机构中的低副和高副各引入几个约束？
答：每个自由构件具有3个自由度，高副引入一个约束，还有两个自由度；低副引入两个约束，还有一个自由度。
4-1 什么是连杆机构的急回特性？他用什么表达？什么叫极位角？它与机构的急回特性有什么关系？
4-2什么叫死点？
5-18、请指出凸轮机构从动件常用运动规律有哪些？并说明每一种运动规律的冲击特性及其应用场合。
答：凸轮机构从动件常用运动规律有：（1）等速运动规律；）等速运动规律有刚性冲击，用于低速轻载的场合；（2）等加速等减速运动规律，等加速等减速运动规律有柔性冲击，用于中低速的场合；（3）简谐运动规律（余弦加速度运动规律）；简谐运动规律（余弦加速度运动规律）当有停歇区间时有柔性冲击，用于中低速场合；当无停歇区间时无柔性冲击，用于高速场合。
9、何为带传动的弹性滑动？何为带传动的打滑？请具体说明二者最主要的区别。
答：由于带的紧边与松边拉力不等，使带产生弹性变形而引起的带在带轮表面上滑动的现象，称为弹性滑动。
当带传动工作过程中作用到从动轮上的阻力矩大于带和带轮间的极限摩
擦力矩时，带与带轮的接触面就会发生相对滑动的现象，称为打滑。
区别：打滑是有过载引起的，是可以避免的，不过载就不会打滑；
而弹性滑动是由于传动带具有弹性且紧边与松边存在拉力差而产生的，它是带传动中所固有的物理现象，是不可以避免的。
6-2直齿圆柱齿轮的基参数？
（1）齿数z:
齿轮整个圆周上轮齿的总数2）模数m: 分度圆的周长l=πd=zp，则有分度圆直径d=p/π*z 由于π是无理数，给齿轮的设计、制造及检测带来不便。
为此，人们将比值p/π为简单的有理数（如1,2,3…）并将该比值为模数，用m表示，单位是：mm。
因此分度圆直径d=mz，分度圆齿距p=πm。
模数是决定齿轮尺寸重要参数，齿数相同的齿轮，模数越大，其尺寸也越大。
3）压力角α：渐开线上各点的压力角是不同的。
压力角太大对传动不利，我国规定压力角为20度。
4）齿顶高系数ha *和顶隙系数c*。
齿轮齿顶高和齿根高得计算：ha = ha *m，hf =（ha
* +c*）m
1 渐开线的性质。
（1）发生线在基圆上滚过的长度，等于基圆上被滚过的弧长。
（2）渐开线上任意一点的法线必与基圆相切。
（3）N点为渐开线在K点的曲率中心，NK是K点的曲率半径，因此渐开线上的各点曲率半径是不同的，K点离基圆越远，曲率半径越大，渐开线越平缓。
（4）渐开线的形状取决于基圆的大小，同一个基圆上的渐开线形状相同，不同基圆上渐开线不同，，基圆越大渐开线越平直。
（5）渐开线是从基圆开始向外展开的，故基圆内无渐开线
（6）渐开线上的各点的压力角不相等，离基圆越远，压力角越大。
5-5图
6-4解答6-11
7-2
11-4键主要用来实现轴和轴上零件之间的周向固定以传递转矩。
有些类型的键还可实现轴上零件的轴向固定或轴向移动。
平键的两侧面是工作面，上表面与轮毂槽底之间留有间隙。
这种键定心性较好、装拆方便。
双键布置时，沿周向1800 布置。
半圆键也是以两侧面为工作面，它与平键一样具有定心较好的优点。
半圆键能在槽中摆动以适应毂槽底面，装配方便。
它的缺点是键槽对轴的削弱较大，只适用于轻载联接。
双键布置时，布置在同一条母线上。
12-1
12-2 滚动轴承的寿命和基本额定寿命是什么含义？何谓基本额定动载荷？何谓当量动载荷？解：所谓轴承的寿命，对于单个轴承来说，是指轴承的一个套圈（或垫圈）或滚动体材料上出现第一个疲劳扩展迹象之前，轴承的一个套圈（或垫圈）相对另一个套圈（或垫圈）旋转的转数。
（对于单个滚动轴承或一组在相同条件下运转的近于相同的轴承，其可靠度为90%时的寿命称为基本额定寿命，以表示（单位为百万转，即）。
对单个轴承来讲，它能顺利地在基本额定寿命期内正常工作的概率为90%，而在基本额定寿命期未达到之前即发生点蚀破坏的概率仅为10%。
对一组轴承来讲，在实际上按基本额定寿命计算而选择出的轴承中，可能有10%的轴承发生提前破坏；同时，也可能有90%的轴承超过基本额定寿命后还能继续工作。
）
滚动轴承的基本额定动载荷，就是使轴承的基本额定寿命为一百万转时，轴承所能承受的载荷值，用C表示。
对于向心轴承，由于它是在纯径向载荷下进行寿命试验的，所以其基本额定动载荷通常称为径向基本额定动载荷，记作；对于推力轴承，它是在纯轴向载荷下进行试验的，故称之为轴向基本额定动载荷，记作；对于角接触球轴承或圆锥滚子轴承，指的是使套圈间产生纯径向位移的载荷的径向分量。
如果作用在轴上的实际载荷是既有径向载荷又有轴向载荷，则必须将实际载荷换算成与额定动载荷的载荷条件一致的载荷，称为当量动载荷。
在当量动载荷作用下，滚动轴承的寿命与实际载荷下的寿命相同。