机械设计基础-习题集解答

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1、 机械设计基础习题解答机械工程学院目录第0章 绪论-1第一章 平面机构运动简图及其自由度-2第二章平面连杆机构-4第三章 凸轮机构-6第四章 齿轮机构- -8第五章 轮系及其设计-19第六章 间歇运动机构-26第七章 机械的调速与平衡-29第八章 带传动-34第九章 链传动-38第十章 联接-42第十一章 轴-46第十二章 滚动轴承-50第十三章 滑动轴承- - 56第十四章 联轴器和离合器- 59第十五章 弹簧-62第十六章 机械传动系统的设计-65第0章 绪论0-1 机器的特征是什么？机器和机构有何区别？解 1）都是许多人为实物的组合；2）实物之间具有确定的相对运动；3）能完成有用的机械功

2、能或转换机械能。0-2 构件和零件的区别是什么？指出缝纫机的通用和专用零件。解 构件是运动的基本单元，而零件是制造的基本单元。 缝纫机上的通用零件有：螺丝、螺母、齿轮等，专用零件有：曲轴、凸轮、飞轮、脚踏板等。0-3 机械零件常用的材料有哪几类？解 有钢、铸铁、有色金属、非金属材料等。0-4 机械零件的主要计算准则有哪些？解 有强度准则、刚度准则、寿命准则和振动稳定性准则。0-5 机械零件结构工艺性的基本要求有哪些？解 1）选择合理的毛坯；2）结构简单、便于加工；3）便于装折和维修。0-6 为什么在设计机械时要尽量采用标准零件？解使用标准零件，可以简化设计工作，可以有效地组织现代化生产，提高产

3、品质量，降低成本，提高劳动生产率。第一章 平面机构运动简图及其自由度1-1 一个在平面自由远东的构件有多少个自由度？解有3个自由度。1-2 在平面运动副所产生的约束数与自由度有何关系？解 约束数+自由度=31-3 如何判别有构件和运动副组成的系统是否具有确定的相对运动？解 自由度数=原动件数 系统无确定的相对运动 自由度数原动件数 系统有确定的相对运动1-4在计算机构的自由度时应注意哪几个问题？解 复合铰链、局部自由度和虚约束。1-5 绘制机构运动简图时，用什么来表示机构和运动副？解用简单的线条和符号表示构件和运动副。1-6绘制图1-15所示的机构运动简图，并计算其自由度。解1-7试计算下列图

4、示机构的自由度，并指出机构中存在的复合铰链，局部自由度或虚约束。解第二章平面连杆机构2-1 铰链四杆机构的基本形式有几种？解有曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构三种。2-2 四杆机构的行程速比系数与极位夹角的关系如何确定？解2-3 在铰链四杆机构中，a=60mm,b=150mm,c=120mm,d=100mm。分别把构件a、b、c、d作为机架，所对应的为何种类型的机构？解 曲柄存在的条件 60+150min。实际时要避免时针，必须使rkmin。3-5 试用作图法设计一对心尖顶直动草丛洞见行程凸轮机构的凸轮轮廓曲线。已知凸轮一等角速顺时针方向转动，从动件行程h=40mm，凸轮的基圆半径r0=5

5、0mm，从动件运动规律为：。从动件在 推程以余弦加速度运动规律（简谐运动）上升，在回程以等加速和等减速运动规律返回。3-6 在上题中1）如果采用一对心滚子从动件，其滚子半径rk=10mm，其它条件与上相同。试设计此凸轮轮廓曲线。2）：如果采用偏置方式，凸轮轴心偏向从动件轴线的右侧，其它条件相同，试设计此凸轮的轮廓曲线。3-7 试用作图法设计一摆动滚子从动件盘形凸轮机构的轮廓曲线。已知凸轮等角速顺时针方向回转，基圆半径r0=70mm，中心距a=160mm，摆杆长度l=100mm，滚子半径rk=10mm，从动件的运动规律为：。冲动件在推程和回程均以正弦加速度运动规律运动。（以上三题见教材上的作图方

6、法）第四章 齿轮机构4-1 为什么要规定模数的标准系列？在直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮，蜗杆蜗轮和直齿圆锥齿轮上何处的模数是标准值？解 为了设计、制造、检验和使用的方便。直齿轮端面模数是标准值；斜齿法面模数是标准值；蜗杆蜗轮中间平面上的模数是标准值；圆锥齿轮大端的模数是标准值。4-2 渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数有哪几个？那些是标准的，其标准值是否相同？为什么这些参数称为基本参数？解 基本参数：齿数z、模数m、压力角、齿顶高系数和顶隙系数。其中后四个是标准的，标准值不相同。4-3 分度圆与节圆有什么区别？在什么情况下节圆与分度圆重合？解 分度圆是齿轮上具有标准压力角的圆。节圆是过节点所作的两个相

7、切的圆。标准安装时节圆与分度圆重合。4-4 渐开线的形状取决于什么？若两个齿轮的模数和齿数分别相等，但压力角不同，他们齿数不同，他们齿廓渐开线形状是否相同？一对相啮合的两个齿轮，若它们的齿数不同，他们齿廓的渐开线形状是否相同？解 取决于基圆的大小。不同。不同。4-5 何谓齿廓的根切现象？产生根切的原因是什么？是否基圆愈小愈容易发生根切？根切有什么危害？如何避免根切？ 解 齿轮齿根的渐开线齿廓被切去的现象为根切现象。原因是展成法加工时，刀具的齿顶线或齿顶圆与啮合线的焦点超过了被切极限点N。不是。根切使刀具的齿顶线或齿顶圆与捏合线的焦点不超过极限点 N可避免根切。4-6 平行轴斜齿圆柱齿轮机构、蜗

8、杆蜗轮机构和直齿圆锥齿轮机构的正确啮合条件与直齿圆柱机构的正确啮合条件相比较有何异同？ 解 平行轴斜齿轮是法面（或端面）的模数和压力角相等，且；蜗杆蜗轮是中间面上模数和压力角相等且为标准值，且；直齿圆锥齿轮是大端的模数和压力角相等且为标准值。4-7 何谓平行轴斜齿圆柱齿轮和直齿圆锥齿轮当量齿数？当量齿数有什么用途？解 斜齿圆柱齿轮量齿数：；圆锥齿轮当量齿数：。当量齿数用于齿轮加工、强度计算、变位系数的选择等处。4-8 齿轮传动常见的失效形式有哪些？各种失效形式常在何种情况下发生？试对工程实际中见到的齿轮失效形式和原因进行分析。齿轮传动的设计计算准则有哪些，他们分别针对何种失效形式？在工程设计实践中，对于一般使用的闭式硬齿面、闭式软齿面和开式齿轮传动的设计计算准则是什么？解 失效形式：轮齿折断、齿面点蚀、齿面磨损、齿面胶合和齿面塑性变形。当齿根弯曲应力过大或突然过载、冲击载荷等易产生折断。在闭式传动中，若接触应力过大，齿轮工作一段时间后会出现点蚀。齿面磨损是由于齿面间的灰尘、硬屑粒等引起的。齿面胶合是在高速、重载传动中，高温、高压使两接触面熔粘在一起而产生的。塑性变形是在重载情况下产生的。计算准则；齿面接触疲劳强度计算，针对齿面点蚀；齿根弯曲疲劳强度计算，针对齿根弯曲疲劳折断。闭式硬齿面齿轮传动设计准则：按弯曲疲劳强度和接触疲