機械設計基礎(陳立德第三版)課后答案(1-18章全)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第3章 平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析3.4 計算如題3.4圖所示各機構(gòu)的自由度，并說明欲使其具有確定運動，需要有幾個原動件？題3.4圖答：a）代入式（3.1）中可得此機構(gòu)要具有確定的運動，需要有一個原動件。b) 處存在局部自由度，必須取消，即把滾子與桿剛化，則代入式（3.1）中可得 此機構(gòu)要具有確定的運動，需要有一個原動件。c) 代入式（3.1）中可得此機構(gòu)要具有確定的運動，需要有一個原動件。3.5 繪制如題3.5圖所示各機構(gòu)的運動簡圖，并計算其自由度。題3.5圖答：取，繪制運動簡圖如題3.5答案圖所示：題3.5答案圖圖a)： ，則； 圖b)：，則。3.6 試計算如題3.6圖所

2、示機構(gòu)的自由度，并判斷該機構(gòu)的運動是否確定（圖中繪有箭頭的構(gòu)件為原動件）。題3.6圖解：a)：。運動確定。b) 運動確定c) 。運動確定d) 。運動確定。e) 。運動確定。f) 。運動確定。g) 。運動確定h) 。運動確定。3.7 試問如題3.7圖所示各機構(gòu)在組成上是否合理？如不合理，請針對錯誤提出修改方案。題3.7圖答：圖示機構(gòu)的自由度為零，故都不合理，修改方案如下：對于題3.7圖a的機構(gòu)，在處改為一個滑塊，如題3.7圖a所示。對于題3.7圖b的機構(gòu)，在構(gòu)件4上增加一個轉(zhuǎn)動副，如題3.7答案圖b所示；或在構(gòu)件4的處添加一滑塊，如題3.7答案圖c所示。題3.7答案圖第4章 平面連桿機構(gòu)4.16

3、 一鉸鏈四桿機構(gòu)中，已知，AD為機架。試問：（1） 若此機構(gòu)為雙曲柄機構(gòu)，且AB為曲柄，求的最大值。（2） 若此機構(gòu)為雙曲柄機構(gòu)，求的最小值。（3） 若此機構(gòu)為雙搖桿機構(gòu)，求的取值范圍。解：結(jié)構(gòu)簡圖如題4.16答案圖所示。（1）若為曲柄拴桿機構(gòu)，則AB為最短，且代入已知量求解得，則的最大值為150mm。（2）若為雙曲柄機構(gòu)，則AD應為最短，且： 當AB為最長時，由于，可得出。當AB不是最長時，由于，可得出要滿足上述二種情況，的最小值應為450mm。（3）若為雙搖桿機構(gòu)，則只能是不滿足桿長之和的條件，即為最短桿與最長桿長度之和大于其它兩桿長度之和。當為最短時，由于，可得出；當為最長時，由于，可得

4、出，又由于，可得出。當時，由于，可得出要滿足上述三種情況，的取值范圍為或。4.17 已知鉸鏈四桿機構(gòu)（如題4.17圖所示）各構(gòu)件的長度，試問：（1） 這是鉸鏈四桿機構(gòu)基本形式中的何種機構(gòu)？（2） 若以AB為原動件，此機構(gòu)有無急回特性？為什么？（3） 當以AB為原動件時，此機構(gòu)的最小傳動角出現(xiàn)在機構(gòu)何位置（在圖上標出）？題4.17圖答：（1）因為，且又以最短桿AB的鄰邊為機架，則此機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu)。（1） 有。因為以AB為原動件時，此機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu)。（3） 出現(xiàn)在曲柄與機架共線時的位置，如題4.17答案圖所示，取比例尺，由圖可得出或者。題4.17答案圖4.18 如題4.18圖所示的偏置曲柄

5、滑塊機構(gòu)，已知行程速度變化系數(shù)K=1.5，滑塊行程h=50mm，偏距e=20mm，試用圖解法求：（1） 曲柄長度和連桿長度.（2） 曲柄為原動件時機構(gòu)的最大壓力角和最大傳動角。（3） 滑塊為原動件時機構(gòu)的死點位置。題4.18圖解：（1）求、。板位夾角作圖如題4.18答案所示，取，可測得：。又代入、值后，聯(lián)立求得：。（說明：設，。將原位置圖旋轉(zhuǎn)后作圖）題4.18答案圖結(jié)論：（2）求和。由圖可知：當時，為最大值，即當時，為最小值，即（3）滑塊為原動件時，機構(gòu)的死點位置為和。第5章 凸輪機構(gòu)5.3 凸輪機構(gòu)常用的四種從動件運動規(guī)律中，哪種運動規(guī)律有剛性沖擊？哪些運動規(guī)律有柔性沖擊？哪種運動規(guī)律沒有沖

6、擊？如何來選擇從動件的運動規(guī)律？答：勻速運動規(guī)律有剛性沖擊；等加速-等減速和余弦加速度運動規(guī)律有柔性沖擊；正弦加速度運動規(guī)律沒有沖擊。在選擇從動件的運動規(guī)律時，應根據(jù)機器工作時的運動要求來確定。5.5 如題5.5圖所示為尖頂直動從動件盤形凸輪機構(gòu)的運動圖線，但圖題5.5給出的運動線圖尚不完全，試在圖上補全各段的曲線，并指出哪些位置有剛性沖擊，哪些位置有柔性沖擊。題5.5圖答：（1）補全各段的曲線，如題5.5答案圖所示。（2） 在O、b、c、e、處有剛性沖擊；在a、d處有柔性沖擊。題5.5答案圖5.7 用作圖法求出下列各凸輪從如題5.7所示位置轉(zhuǎn)到B點而與從動件接觸時凸輪的轉(zhuǎn)角。（可在題5.7圖

7、上標出來）。題5.7圖答：如題5.7答案圖5.8 用作圖法求出下列各凸輪從如題5.8圖所示位置轉(zhuǎn)過后機構(gòu)的壓力角。（可在題5.8圖上標出來）題5.8圖答：如題5.8答案圖題5.9答案圖5.10 一對心直動滾子從動件盤形凸輪機構(gòu)，凸輪順時針勻速轉(zhuǎn)動，基圓半徑，行程，滾子半徑，推程運動角，從動件按正弦加速度規(guī)律運動，試用極坐標法求出凸輪轉(zhuǎn)角、時凸輪理論輪廊與實際輪廓上對應點的坐標。解：當從動件按正弦加速度規(guī)律運動時，它的位移方程為當、時的位移、分別為（1）用極標法求理論輪廊上對應點的坐標值。選取凸輪轉(zhuǎn)軸中心為坐標原點，OX通過從動件的運動起始點，則理論輪廊上某點的極坐標方程為 因該凸輪機構(gòu)為對心直

8、動從動件，故、可求得當時：當時：當時：（2）用極坐標方法出實際輪廓上對應點的坐標值。極坐標方程為式中：根據(jù)題意可得出當時： 當時：當時：式中：當時：當時： 當時：因此可得出當時：當時：當時：第七章 螺紋連接與螺旋傳動7.6為什么螺紋連接通常要采用防松措施？常用的防松方法和裝置有哪些？答：連接用的三角形螺紋都具有自鎖性，在靜載荷或溫度變化不大、沖擊振動不大時不會自行脫落。但在沖擊、振動或變載的作用下，螺紋連接會產(chǎn)生自動松脫現(xiàn)象。因此，設計螺紋連接，必須考慮防松問題。常用的防柱方法有摩擦防松、機械防松、永入防松和化學防松四大類。7.7常見的螺栓失效形式有哪幾種？失效發(fā)生的部位通常在何處？答：常見的

9、螺栓失效形式有：（1）螺栓桿拉斷；（2）螺紋的壓潰和剪斷；（3）經(jīng)常裝拆時會因磨損而發(fā)生滑扣現(xiàn)象。失效發(fā)生的部位通常在螺紋處。7.8被連接件受橫向載荷時，螺栓是否一定受到剪切力？答：被連接件受橫向載荷時，螺栓不一定全受到剪切力。只有受橫向外載荷的鉸制孔螺栓連接，螺栓才受剪切力。7.9松螺栓連接與緊螺栓連接的區(qū)別何在？它們的強度計算有何區(qū)別？答：松螺栓連接在承受工作載荷前，不需把螺母擰緊，即不受預緊力。而緊螺栓連接在承受工作載荷前，必須把螺母擰緊，螺栓承受預緊力。松螺栓連接的強度按拉伸強度條件進行強度計算。緊螺栓連接中，螺紋部分受軸向力作用產(chǎn)生拉伸正應力，因螺紋摩擦力矩的作用產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)剪應力，螺栓

10、螺紋部分產(chǎn)生拉伸與扭轉(zhuǎn)的組合變形，根據(jù)強度理論建立強度條件進行強度計算。7.10鉸制孔用螺栓連接有何特點？用于承受何種載荷？答：鉸制孔用螺栓連接在裝配時螺栓桿與孔壁間采用過渡配合，沒有間隙，螺母不必擰得很緊。工作時螺栓連接承受橫向載荷，螺栓在連接結(jié)合面處受剪切作用，螺栓桿與被連接件孔壁相互擠壓。7.11在進行緊螺栓連接的強度計算時，為什么要將螺栓拉力增加30%？答：當螺栓擰緊后，其螺紋部分不僅受因預緊力Fo的作用而產(chǎn)生的拉伸正應力，還受因螺紋摩擦力矩下T1的作用而產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)剪應力，使螺栓螺紋部分處于拉伸與扭轉(zhuǎn)的復合應力狀態(tài)。根據(jù)第四強度理論，可求出螺栓螺紋部分危險截面的當量應力，則強度條件為因

11、拉伸正應力則強度條件為可見，緊螺栓連接的強度計算可按純拉伸強度計算，考慮螺紋摩擦力矩T1的影響，需將螺栓拉力增加30%。 第8章 帶傳動8.5 帶傳動的彈性滑動和打滑是怎樣產(chǎn)生的？它們對傳動有何影響？是否可以避免？答：彈性滑動和打滑是兩個截然不同的概念。打滑是指過載引起的全面滑動，是可以避免的。而彈性滑動是由拉力差引起的，只要傳遞圓周力，就必然會發(fā)生彈性滑動，是一種不可避免的物理現(xiàn)象。8.6 一般來說，帶傳動的打滑多發(fā)生在大帶輪上還是小帶輪上，為什么？答：因為，故打滑總是先發(fā)生在小輪上。因為小帶輪的接觸弧上產(chǎn)生的摩擦力小于大帶輪。8.13觀察35種機器上的普通V帶傳動測量出帶頂寬、帶輪外經(jīng)和中

12、心距a，確定帶型、帶輪基準直徑、，并計算茁帶長。答；由學生觀察35種機器上的普通V帶傳動，測量出、確定帶型、計算出，取標準。8.15已知某普通V帶傳動由電動機驅(qū)動，電動機轉(zhuǎn)速，小帶輪基準直徑，大帶輪基準直徑，中心距，用2根A型V帶傳動，載荷平穩(wěn)，兩班制工作，試求此傳動所能傳遞的最大功率。解（1）確定帶的基準長度。查表8.4，取基準長度Ld=1400mm(2)實際中心距。（3）小帶輪包角。（4）傳遞的最大功率。根據(jù),查表8.9，用內(nèi)插法得。查表8.18得，傳動比，查表8.19得。由式(8.11)得查表8.4得KL=0.96,由圖8.11得，查表8.21,得KA=1.1。由式（8.18）得得所以此

13、傳動所能傳遞的最大功率為2.42kW。第十章 齒輪傳動10.5 一漸開線齒輪的基圓半徑，求（1）時漸開線的展角，壓力角以及曲率半徑；（2）壓力角時的向徑、展角及曲率半徑。解：（1）因，可得出，則因為曲率半徑即為發(fā)生線NK的長度，則。（2）10.6一漸開線外嚙合標準齒輪，z=26，m=3mm，求其齒廓曲線在分度圓及齒頂圓上的曲率半徑及齒頂圓壓力角。解： ，可得出 10.8一對標準外嚙合直齒圓柱齒輪傳動，已知z1=19，z2=68，m=2mm，計算小齒輪的分度圓直徑、齒頂圓直徑、基圓直徑、齒距以及齒厚和齒槽寬。解： 10.16 齒輪的失效形式有哪些？采取什么措施可減緩失效發(fā)生？答：齒輪的失效形式有

14、五種：（1）輪齒折斷。減緩措施：增大齒根的圓角半徑，提高齒面加工精度，增大軸及支承的剛度。（2）齒面點蝕。改進措施：提高齒面硬度，降低表面粗糙度，增大潤滑油粘度。（3）齒面磨損。改進措施：采用閉式傳動，降低齒面粗糙度，保持良好的潤滑。（4）齒面膠合。改善措施：提高齒面硬度，降抵齒面粗糙度，選用抗膠合性能較好的齒輪副材料，采用抗膠合潤滑油；減少模數(shù)、降低齒高。（5）塑性變形。改善措施：提高齒面硬度，采用粘度高的潤滑油。10.17 齒輪強度設計準則是如何確定的？答：齒輪強度設計準則的確定是根椐齒輪傳動的工作方式，齒輪的材料、硬度、失效形式來定的。對閉式傳動中的軟齒面齒輪（）主要失效形式為點蝕，應按

15、接觸強度確定主要參數(shù)，按彎曲強度校核齒根彎曲強度。若為硬齒面（）主要失效形式為斷齒，應按彎曲強度確定主要參數(shù)，然后按接觸強度校核齒面接觸強度。對于開式傳動，因為主要失效形式是磨損和斷齒，按彎曲強度進行設計。不必按接觸強度校核，固開式傳動不會發(fā)生點蝕。10.39 如題10.39圖所示為二級斜圓柱齒輪減速器。（1） 已知主動輪1的螺旋角及轉(zhuǎn)向，為了使裝有齒輪2和齒輪3的中間軸的軸向力較小，試確定齒輪2、3、4的輪齒螺旋角旋向和各齒輪產(chǎn)生的軸向力方向。（2） 已知，試求為多少時，才能使中間軸上兩齒輪產(chǎn)生的軸向力互相抵消？題10.39圖題10.39答案圖答：（1）確定各輪旋向，軸向力方向。由及旋向（左

16、旋）確定向上；2輪必為右旋，與相反，與相反；為使中間軸軸向力較小，應向上，與相反。根據(jù)向上與轉(zhuǎn)向判定齒輪3數(shù)為右旋；齒輪4必為左旋，與相反，即向下。具體參見題10.39答案圖。（2）時互相抵消。因3輪和2輪在同一軸上，則。當為時，才能使中間軸上兩齒輪產(chǎn)生的軸向力互相抵消。第11章 蝸桿傳動11.3 與齒輪傳動相比較，蝸桿傳動的失效形式有何特點？為什么？ 答：蝸桿傳動的失效形式與齒輪傳動類似，有點蝕、彎曲折斷、磨損及膠合。但蝸桿傳動中蝸輪輪齒的膠合、磨損要比齒輪傳動嚴重得多。這是因為蝸桿傳動嚙合齒面間的相對滑動速度大，發(fā)熱嚴重，潤滑油易變稀。當散熱不良時，閉式傳動易發(fā)生膠合。在開式傳動及潤滑油不

17、清潔的閉式傳動中，輪齒磨損較快。11.12 試分析如題11.12圖所示的蝸桿傳動中，蝸桿、蝸輪的轉(zhuǎn)動方向及所受各分力的方向。題11.12答：蝸桿、蝸輪的轉(zhuǎn)動方向及所受各分力的方向如題11.12答案圖所示。題11.12答案圖1115如題11.15圖所示為蝸桿-斜齒輪傳動，為使軸上的軸向力抵消一部分，斜齒輪3的旋向應如何？畫出蝸輪及斜齒輪3上的軸向力的方向。 答：如題11.15所示，斜齒輪3的旋向為左旋，軸上的軸向力抵消一部分。斜齒輪3的軸向力向左，蝸輪上的軸向力向右。第12章 齒輪系12.7 如題12.7圖所示的某二級圓栓齒輪減速器，已知減速器的輸入功率=3.8kW,轉(zhuǎn)速=960r/min，各齒

18、輪齒數(shù)=22，=77，=18，=81，齒輪傳動效率齒=0.97，每對滾動軸承的效率滾=0.98。求：（1）減速器的總傳動比；（2）各軸的功率、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩。題12.7圖解：（1）總傳動比(2)軸I的功率滾=轉(zhuǎn)速=960r/min轉(zhuǎn)矩軸II： 齒滾=3.54kW軸III：PIII=PII齒滾=3.37kW12.8 在如題12.8圖所示的齒輪系中，已知各齒輪齒數(shù)（括號內(nèi)為齒數(shù)），為單頭右旋蝸桿，求傳動比。題12.8圖解：12.9 如題12.9圖所示為車床溜板箱手動操縱機構(gòu)，已知齒輪1、2的齒數(shù)z1=16，z2=80，齒輪3的齒數(shù)z3=13，模數(shù)m=2.5mm,與齒輪3嚙合的齒條被固定在床身上。試求當溜板箱移動速度為1m/min時的手輪轉(zhuǎn)速。題12.9圖解：手輪轉(zhuǎn)速12.10 如題12.10圖所示為汽車式起重機主卷筒的齒輪傳動系統(tǒng)，已知各齒輪齒數(shù)z1=20，z2=30，z6=33，z7=57，z3=z4=z5=28，蝸桿8的頭數(shù)z8=2，蝸輪9的齒數(shù)z9=30。試計算i19，并說明雙向離合器的作用。題12.10圖解：雙向離合器向上或向下閉合可改變傳動系統(tǒng)的末端件的轉(zhuǎn)向，實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。12.11 如題12.11圖所示的差速器中，已知z1=48，z2=42，=18，z3=21，n1=100r