机械设计基础作业集参考答案.doc

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)
´
´
P
´
P
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
2-4～2-6 F=1，机构简图略。
2-7 F=0，不能运动，所以不能实现设计意图。机构简图及修改略。
2-8 F=2。
2-9～2-11 F=1。
2-12 F=2，该机构具有确定运动的条件为：给定2个原动件。
2-13 F=1，该机构具有确定运动的条件为：给定1个原动件。
2-14 v3=1m/s。
2-15 更正：求构件3的速度 v3=0.2w1m/s。
2-16 v3=p13p14mlw1，w2=w1p12p14/ p12p24。
2-17 w2=w1p12p13/ p12p23。，与w1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)
´
´
´
´
P
´
P
P
´
´
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 AB CD
（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
3-3 70＜lCD＜670
3-4～3-11略。
3-12 lAB=63.923mm lBC=101.197mm lBC=101.094mm lCD=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)
P
P
´
´
P
´
´
´
´
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)
´
P
´
´
´
P
´
´
´
´
P
P

(13)
(14)
(15
(16)
(17)
(18)
´
´
P
´
P
P

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）rk= 48.9898mm a k= 44°25′ qK=11°43′22″
（2）a k= 44°42′ rk=70.3433mm
5-4 z=45.45
5-5（1） z1= 20 z2= 30 r1= 40mm r2= 60mm ra1= 44mm ra2= 64mm
rf1= 35mm rf2= 55mm a′= 20° c=1mm
（2） r1′=40.8mm r2′=61.196mm a′= 23°53′ c=3mm
5-6略。
5-7（1）r1= 47.5mm r2=105mm rb1= 44.64mm rb2=98.66mm
ra1= 52.5mm ra2=110mm a=152.5mm B1B2=24.12 mm ea=1.634
(2）略
5-8（1）a′= 23.23° a′=155.94mm
（2）r1′=48.57mm r2′=107.37mm
（3）r1′=19.1571mm r2′=42.1592mm
（4）c′=4.69mm
5-9 ～5-10略。
5-11（1）正传动
（2）1）b= 13.7291°
2）d1= 30.88mm da1=34.88mm df1= 25.88mm
3）z v 1 = 16.36 会产生根切
4）eg=2.6934
5-12略。
5-13（1）d2=175mm
（2）da2=185mm df2= 163mm
（3）b2= 5.7106°
（4）a=112.5mm
5-14

图略。

第六章 齿轮系及其设计
6-1 iSM=60 iMH=12
6-2 z7=32 z5=25 Z6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。
6-4 iSH=10
6-5 z1=120
6-6 z2=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=3 r /min，顺时针方向转动。
6-9 nH= -7000 r/min，方向与n1相反如图示。
6-10（1）nA=0
（2）nA=300 r/min，方向与n 1、n8相同。
6-11（1）i1H=3
（2）i1H=1.8
6-12 nH=20r/min，方向与n2相同如图示。
6-13 i1H= -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
7-6 z = 4 n =2 或 z = 3 n =3
7-7 1转： td= 10/3s tj= 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） SF=0
（6） SF=0，SM=0
（7）一定 不一定
8-3～8-5略。
8-6（1）Je=0.035kgm2
（2）Me=10Nm
8-7 DWmax=3500Nm n max=993.28r/ mm 在je n min=926.72r/ mm 在j b
8-8 （1）n max=502.5 r/mm 在j max=104.1645°
（2）JF=3.2525 kgm2
8-9 mbrb=1655.2945 kgmm 方位角295.017°
8-10 a）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。
10-10 S=1.2~1.5，Fmax=2118.21～1694.57N
10-11 Fmax=2000N
10-12 普通螺栓 S=1.2～1.5 d1=11.1446～12.46 mm 取M16(d1=13.835 mm)
铰制孔用螺栓 d0≥7.054mm 取M8(d0=9 mm) hmin= 2.17 mm
10-13 (1) Tmax=2963.532N m
(2) d1=24.5763～27.4771 mm 取M30×90(d1=26.211 mm)或M36×90(d1=31.67 mm)
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=4400N d1≥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≤350HBS 30～50 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 -300MPa 300MPa 0 脉动 脉动
11-3～11-14略。
11-15 a=150mm
11-16 T2max=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=3158N Ft2=9326N Fr2=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a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。
13-11 Pmax=13.9 kw
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。
14-6 dmin=47.34mm
14-7 P=98.73kw
14-8 d ≥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 ，Lh 250h。
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=4.32 x108r，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=0.68 Fr1=0.68×8000=5440N Fd2=0.68 Fr2=0.68×5200=3536N
（1）Fa1 =5736N Fa2 =3536N
（2）Fa1 =5440N Fa2 =4540N
（3）Fa1=5440N Fa2 =3536N
（4）Fa1 =Fa2 =5440N
15-10 Lh=55035.172h
15-11 Lh=14940.551h＜25000h ∴不满足要求。
15-12 Lh=14803.6h<15000 h ∴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。
16-5 Fmax=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。
11