机械设计基础作业集参考答案.docx

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机械设计基础作业集参考答案

机械设计基础作业集

参考答案

（注：

此参考答案非解答，因此无解题过程）

第一章绪论

1-1~1-4略

第二章平面机构的结构分析和速度分析

2-1判断题

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

2-2选择题

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

D

B

B

A

B

2-3填空题

（1）构件运动副运动一个几个刚性

（2）平面低副2平面高副1

（3）可以也可以

（4）减少

（5）大于0原动件数目等于机构自由度

（6）垂直于导路无穷远处过高副接触点的公法线上

（7）绝对速度相等，相对速度为零相对瞬心的绝对速度不为零，绝对瞬心的绝对速度为零

（8）3个同一条直线上

2-4～2-6F=1，机构简图略。

2-7F=0，不能运动，所以不能实现设计意图。

机构简图及修改略。

2-8F=2。

2-9～2-11F=1。

2-12F=2，该机构具有确定运动的条件为：

给定2个原动件。

2-13F=1，该机构具有确定运动的条件为：

给定1个原动件。

2-14v3=1m/s。

2-15更正：

求构件3的速度v3=0.21m/s。

2-16v3=p13p14l1，2=1p12p14/p12p24。

2-172=1p12p13/p12p23。

，与1方向相同。

第三章平面连杆机构及其设计

3-1判断题

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

（6）

（7）

（8）

（9）

（10）

3-2填空题

（1）摇杆的形状和尺寸曲柄与连杆组成转动副的尺寸机架（以连杆为机架）

（2）有AB曲柄摇杆ABCD

（3）曲柄机架

（4）曲柄摇杆机构曲柄滑块机构摆动导杆机构…

（5）曲柄摇杆机构摆动导杆机构…曲柄滑块机构正弦机构…

（6）等速运动为原动件

（7）7

（8）往复连杆从动曲柄

（9）5

3-370＜lCD＜670

3-4～3-11略。

3-12lAB=63.923mmlBC=101.197mmlBC=101.094mmlCD=80mm

第四章凸轮机构及其设计

4-1判断题

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

（6）

（7）

（8）

（9）

4-2选择题

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

（6）

（7）

（8）

（9）

（10）

A

B

D

D

B

B（外凸轮廓）

A

C

D

A

4-3填空题

（1）等速运动等加速等减速、余弦加速度运动

（2）增大基圆半径采用正偏置

（3）凸轮回转中心理论廓线上

（4）速度加速度

（5）升程开始点、中点和结束点柔性

（6）增大基圆半径减小滚子半径

（7）重合于法向等距

（8）大小

（9）0°

（10）减小推程压力角

4-4～4-11略。

第五章齿轮机构及其设计

5-1判断题

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

（6）

（7）

（8）

（9）

（10）

（11）

（12）

（13）

（14）

（15

（16）

（17）

（18）

5-2选择题

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

（6）

（7）

（8）

（9）

（10）

（11）

B

C

C、A

B、A

C、A

B

A

B

C

B

D

5-3

（1）k=48.9898mmk=44°25′K=11°43′22″

（2）k=44°42′rk=70.3433mm

5-4z=45.45

5-5

（1）z1=20z2=30r1=40mmr2=60mmra1=44mmra2=64mm

rf1=35mmrf2=55mm′=20°c=1mm

（2）r1′=40.8mmr2′=61.196mm′=23°53′c=3mm

5-6略。

5-7

（1）r1=47.5mmr2=105mmrb1=44.64mmrb2=98.66mm

ra1=52.5mmra2=110mma=152.5mmB1B2=24.12mm=1.634

（2）略

5-8

（1）′=23.23°a′=155.94mm

（2）r1′=48.57mmr2′=107.37mm

（3）1′=19.1571mm2′=42.1592mm

（4）c′=4.69mm

5-9～5-10略。

5-11

（1）正传动

（2）1）=13.7291°

2）d1=30.88mmda1=34.88mmdf1=25.88mm

3）zv1=16.36会产生根切

4）=2.6934

5-12略。

5-13

（1）d2=175mm

（2）da2=185mmdf2=163mm

（3）2=5.7106°

（4）a=112.5mm

5-14

图略。

第六章齿轮系及其设计

6-1iSM=60iMH=12

6-2z7=32z5=25Z6为过桥轮，其齿数可适当选取。

滚刀A应为左螺旋方向。

6-3齿条8的线速度v=11.78mm/s，方向向上。

6-4iSH=10

6-5z1=120

6-6z2=67.81≈68

6-7齿轮5和6组成定轴轮系，齿轮1、2、3、4和齿轮5组成周转轮系，齿轮5是系杆H，

i16=-0.072

6-8

（1）n8=7r/min，逆时针方向转动。

（2）n8=3r/min，顺时针方向转动。

6-9nH=-7000r/min，方向与n1相反如图示。

6-10

（1）nA=0

（2）nA=300r/min，方向与n1、n8相同。

6-11

（1）i1H=3

（2）i1H=1.8

6-12nH=20r/min，方向与n2相同如图示。

6-13i1H=-3/7

第七章其他常用机构

7-1选择题

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

B

A

A

C

C

7-2填空题

（1）摇杆-棘爪、棘轮、止动棘爪和机架

（2）阻止棘轮随同主动摇杆回转，使棘轮静止不动

（3）0＜k＜1单销外槽轮机构：

0＜k＜1/2单销内槽轮机构：

1/2＜k＜1

（4）主动拨盘、从动槽轮和机架

（5）棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构棘轮机构

7-3～7-4略。

7-5

（1）k=2/3

（2）n=2

7-6z=4n=2或z=3n=3

7-71转：

td=10/3stj=20/3s

第八章机械的调速及平衡

8-1选择题

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

（6）

（7）

（8）

C

C

B

B

A

C

B

A

8-2填空题

（1）启动阶段、稳定运转阶段和停车阶段

（2）转动惯量储能器

（3）最大动能与最小动能功能增量指示图

（4）两个回转面双面

（5）F=0

（6）F=0，M=0

（7）一定不一定

8-3～8-5略。

8-6

（1）Je=0.035kgm2

（2）Me=10Nm

8-7Wmax=3500Nmnmax=993.28r/mm在enmin=926.72r/mm在b

8-8

（1）nmax=502.5r/mm在max=104.1645°

（2）JF=3.2525kgm2

8-9mbrb=1655.2945kgmm方位角295.017°

8-10a）静平衡，动不平衡mbⅠrbⅠ=mr/2与m1方位相反，mbⅡrbⅡ=mr/2与m1方位相同

b）静平衡，动不平衡mbⅠrbⅠ=mr/2与m1方位相反，mbⅡrbⅡ=mr/2与m1方位相同

第九章机械零件设计概论

9-1选择题

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

（6）

（7）

D

C、A

B、E

C

A

A

A

9-2填空题

（1）最大应力及安全系数σmax≤[σ]及S≤[S]

（2）疲劳失效光滑区及粗糙区

（3）尺寸突变增大

（4）对称循环、脉动循环和非对称循环=

（5）σm=σmax/2

（6）屈服极限σS强度极限σB疲劳极限σ0

（7）应力集中、绝对尺寸、表面状态

（8）跑合磨损、稳定磨损和剧烈磨损

（9）干摩擦、边界摩擦、液体摩擦、混合摩擦

9-3～9-7略。

第十章连接

10-1选择题

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

（6）

（7）

（8）

（9）

（10）

（11）

（12）

（13）

B

B

A、D

C

B、A、D

D

C

D

A

D、C

C、B、D

A

B

10-2填空题

（1）螺纹升角小于等于当量摩擦角

（2）大中小

（3）自锁小减小当量摩擦角，提高传动效率

（4）防止螺纹副的相对运动

（5）接合面间的滑移、螺栓被拉断螺杆被剪断和螺杆与孔壁接触面被压溃

（6）采用定力矩扳手、测力矩扳手、测量螺栓伸长量等

（7）普通平键、薄型平键、导向平键、滑键普通平键、薄型平键导向平键、滑键

（8）C型（半圆头）键键宽16mm,键长（公称长度）100mm

（9）工作面压溃和键被剪断σp≤[σp]；工作面的过度磨损σp≤[σp]

p≤[p]

（10）小径齿形

10-3～10-9略。

10-10S=1.2~1.5，Fmax=2118.21～1694.57N

10-11Fmax=2000N

10-12普通螺栓S=1.2～1.5d1=11.1446～12.46mm取M16（d1=13.835mm）

铰制孔用螺栓d0≥7.054mm取M8（d0=9mm）hmin=2.17mm

10-13

（1）Tmax=2963.532Nm

（2）d1=24.5763～27.4771mm取M30×90（d1=26.211mm）或M36×90（d1=31.67mm）

10-14按不控制预紧力，需M16，d1=13.835mm，预紧力F0=13000N

10-15

（1）F1=4KN

（2）F1max=4400Nd1≥7.792mm取M10，d1=8.376mm>7.792mm

10-16～10-17略。

第十一章齿轮传动

11-1选择题

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

（6）

（7）

（8）

（9）

（10）

（11）

（12）

（13）

B

A

B

A

C

A、C

A、A

C

B

A

C

C

A

（14）

（15）

B、A

AG，CE，BDFHIJ

11-2填空题

（1）硬软350HBS硬度≤350HBS30～50一对齿轮啮合时，小齿轮的啮合次数多于大齿轮，所以小齿轮容易失效，为了使大小两齿轮寿命接近相等硬度＞350HBS相等

（2）正火、调质

整体淬火、表面淬火、渗碳淬火、渗氮（氮化）、碳氮共渗（氰化）

（3）齿面疲劳点蚀轮齿折断齿面磨损齿面胶合

（4）节线附近的齿根面上此处啮合，相对滑动速度小，不易形成润滑油膜，润滑不良，使摩擦力较大，裂纹易形成、只有一对轮齿啮合，其接触应力最大

（5）悬臂梁模数m不相等

（6）赫兹两轮齿节点处的综合曲率半径（当齿数比一定时，分度圆半径或中心距）不变

（7）轮齿几何形状对齿根弯曲应力的影响齿数当量齿数

（8）齿宽中点的

（9）99％脉动

（10）对称-300MPa300MPa0脉动脉动

11-3～11-14略。

11-15a=150mm

11-16T2max=168938Nmm

11-17

（1）σF1=55.01MPa

（2）

11-18～11-20略。

第十二章蜗杆传动

12-1选择题

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

（6）

（7）

（8）

（9）

D

D

B

A

B

C

D

B

C

12-2填空题

（1）中碳钢、中碳合金钢表面淬火铸锡锌铅青铜ZCuSn5Pb5Zn5

（2）蜗轮蜗轮材料强度较弱、结构上蜗轮齿孤立，蜗杆齿连续

（3）蜗杆传动的啮合效率、轴承效率、搅油损耗效率

12-3～12-6略

12-7

（1）略

（2）v=1.005m/s

（3）W=6965.7N

（4）Fa2=3158NFt2=9326NFr2=3394N方向略

12-8略。

第十三章带传动和链传动

13-1选择题

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

（6）

（7）

（8）

（9）

（10）

（11）

（12）

（13）

C、C

B

C

B

A

C

D

B

C

B

C

A

B

13-2填空题

（1）初拉力F0、小轮包角和带与带轮之间的摩擦系数fv

（2）拉应力、离心拉应力、弯曲应力σmax=σ1+σC+σb1紧边进入小带轮处

（3）打滑和疲劳破坏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

（4）F1=1500N和F2=750N

（5）内链板与套筒外链板与销轴滚子与套筒套筒与销轴

（6）越高越大越少

（7）平均瞬时

（8）A系列、节距25.4mm（节距=链号25.4/16mm）双排60节

13-3～13-10略。

13-11Pmax=13.9kw

13-12～13-14略。

第十四章轴

14-1选择题

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

（6）

（7）

（8）

（9）

C

B

C

B

B

C

A

A

A

14-2填空题

（1）转轴心轴

（2）传动轴

（3）为了使零件在轴向定位和承受轴向载荷轴肩、轴环、套筒、弹性挡圈、轴端挡圈、圆螺母和止动垫片、圆锥面等。

（4）花键，过盈配合，涨套和成型连接

（5）直轴，曲轴和钢丝软轴

（6）挠度或偏转角扭转角变形在允许的范围内

（7）卸载槽、过渡肩环、凹切圆角（增大过渡圆角半径）

（8）考虑扭切应力与弯曲应力的性质不同引入的折合系数

（9）便于轴上零件的装拆和定位

14-3～14-5略。

14-6dmin=47.34mm

14-7P=98.73kw

14-8d≥31.8mm，该轴能够满足强度要求。

14-9略。

第十五章滚动轴承

15-1选择题

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

（6）

（7）

（8）

（9）

（10）

C

A

D

D

D

A

A

D

B

A,B、D

15-2填空题

（1）N316/P和51316

51316和N316/P6

6306/P5和51316

6306/P5

30306、6306、6306/P5、30206

（2）疲劳寿命

（3）提高轴承的旋转精度、支承刚度、减小机器工作时轴的振动

在安装时用某种方法在轴承中产生并保持一轴向力，以消除轴承中的游隙。

（4）当C、P不变时，轴的转速由n增加到2n，L10=5.4x107r，Lh=1000h。

当C、n不变时，当量动载荷由P增加到2P，L10=6.75x106r，Lh250h。

当n、P不变时，轴承尺寸改变，其额定动载荷由C增加到2C，L10=4.32x108r，Lh=16000

（5）为了防止灰尘、水、酸气和其它杂物进入轴承，并阻止润滑油流失，

接触式密封（中低速）、非接触式密封（高速）、混合式密封）

15-3～15-8略。

15-9答：

Fd1=0.68Fr1=0.68×8000=5440NFd2=0.68Fr2=0.68×5200=3536N

（1）Fa1=5736NFa2=3536N

（2）Fa1=5440NFa2=4540N

（3）Fa1=5440NFa2=3536N

（4）Fa1=Fa2=5440N

15-10Lh=55035.172h

15-11Lh=14940.551h＜25000h∴不满足要求。

15-12Lh=14803.6h<15000h∴不满足要求，可以改宽度系列或直径系列重选。

15-13～15-15略。

第十六章滑动轴承

16-1选择题

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

（6）

（7）

（8）

（9）

（10）

（11）

（12）

C

A、C

A、B

C

B

C

C

B

D

B

B

D

16-2填空题

（1）径向滑动轴承止推滑动轴承

（2）自位调心轴承

（3）增加减小

（4）剖分式

（5）越大越高

（6）答：

液体动压润滑和液体静压润滑

动压润滑是靠运动表面之间相互运动产生的流体压力来润滑的。

液体静压轴承是利用专门的供油装置，把具有一定压力的润滑油送入轴承静压油腔。

形成具有压力的油膜，利用静压腔间压力差，平衡外载荷，保证轴承在完全液体润滑状态下工作。

16-3～16-4略。

16-5Fmax=23873N

16-6～16-7略。

第十七章联轴器和离合器

17-1选择题

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

（6）

（7）

（8）

（9）

（10）

C

B

C

D

D

C

A、B、D

B

A

B

17-2～17-7略。

第十八章弹簧

18-1填空题

（1）缓和冲击和吸收振动、控制机构的运动、储存及输出能量、测量力的大小、改变机器的自振频率

（2）螺旋弹簧、碟形弹簧、环形弹簧、盘弹簧、板弹簧压缩弹簧、拉伸弹簧、扭转弹簧和弯曲弹簧

（3）优质碳素弹簧钢、合金弹簧钢和有色金属合金

（4）卷绕、两端面加工（指压簧）或挂钩的制作（指拉簧和扭簧）、热处理、工艺性

试验和强压处理

（5）弹簧钢丝直径d、弹簧外径D、中径D2、内径D1、节距p、螺旋角γ、自由高度H0、有效圈数n、总圈数n1、螺旋旋向

（6）强度变形

18-2～18-6略。