机械设计基础作业答案

1、机械设计基础作业习题参考2014.12本章作业：1-11-13， 1-171-1 至 1-4 解机构运动简图如下图所示。1-5 解1-6解1-7解1-8解1-9解1-10 解本章作业：习题 2-1，2-3，2-4题 2-1 答 :曲柄机构。a），且最短杆为机架，因此是双b），且最短杆的邻架，因此是曲柄摇杆机构。c），不满足杆长条件，因此是双摇杆机构。d），且最短杆的对架，因此是双摇杆机构。题 2-3见图2.16。图 2.16题 2-4 解 : （ 1 ）由公式，并带入已知数据列方程有：因此空回行程所需时间；（ 2 ）因为曲柄空回行程用时，转过的角度为，因此其转速为：转/分钟本章习题：3-1，3

2、-2，3-6（第六版）3-1 解图 3.10 题 3-1如图 3.10 所示，以 O 为圆心作圆并与导路相切，此即为偏距圆。过 B 点作偏距圆的下切线，此线为凸轮与从动件在 B 点接触时，导路的方向线。推3-2 解角。图 3.12 题 3-2如图 3.12 所示，以 O 为圆心作圆并与导路相切，此即为偏距圆。过 D 点作偏距圆的下切线，此线为凸轮与从动件在 D 点接触时，导路的方向线。凸轮与从动件在 D 点接触时的角3-6 解 ：。题 3-6 图根据 3-3 题解作图如图 3-15 所示。根据(3.1)式可知，取最大，同时 s2 取最小时，凸轮机构的角最大。从图 3-15 可知，这点可能在推的

3、开始处或在推程的中点处。由图量得在推程的开始处凸轮机构的角最大，此时=30°。图3-15 题 3-6本章习题：4-1, 4-2, 4-5, 4-11, 4-144-1 解分度圆直径齿顶高齿根高顶 隙中心距齿顶圆直径齿根圆直径基圆直径齿距齿厚、齿槽宽4-2可得模数分度圆直径4-5 解正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮的齿根圆直径：基圆直径假定则解得故当齿数时，正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮的基圆大于齿根圆；齿数齿根圆。，基圆小于4-11 解因螺旋角端面模数端面角当量齿数分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径4-14 答： 一对直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是：两齿轮的模数和别相等，即角必须分、。一对斜

4、齿圆柱齿轮正确啮合的条件是：两齿轮的模数和旋角大小相等、方向角分别相等，螺相反（外啮合），即、。一对直齿圆锥齿轮正确啮合的条件是：两齿轮的大端模数和角分别相等，即m = m = m12 = = 12 + = 12本章习题：5-1， 5-2， 5-3， 5-4，5-5，5-6， 5-8，5-9， 5-10，5-155-1 解： 蜗轮 2 和蜗轮 3 的转向如图粗箭头所示，即和。图 5.5图 5.65-2 解： 这是一个系，依题意有：齿条 6 的线速度和齿轮 5 分度圆上的线速度相等；而齿轮 5 的转速和齿轮 5 的转速相等，因此有：通过箭头法得到齿轮 5 的转向顺时针，齿条 6 方向水平。5-3

5、 解：秒针到分针的传递路线为： 6543，齿轮 3 上带着分针，齿轮 6 上带着秒针，因此有：。分针到时针的传递路线为：上带着时针，因此有：9101112，齿轮 9 上带着分针，齿轮 12。图 5.7图 5.85-4 解： 从图上分析这是一个周转轮系，其中齿轮1、3 为中心轮，齿轮 2为行星轮，构件为行星架。则有：当手柄转过，即时，转盘转过的角度，方向与手柄方向相同。5-5 解：这是一个周转轮系，其中齿轮1、3 为中心轮，齿轮 2、2为行星轮，构件为行星架。则有：，传动比为 10，构件与的转向相同。图 5.9图 5.105-6 解： 这是一个周转轮系，其中齿轮1 为中心轮，齿轮 2 为行星轮，

6、构件为行星架。则有：，图 5.115-8 解： 这是一个周转轮系，其中齿轮1、3 为中心轮，齿轮 2、2为行星轮，为行星架。，与方向相同5-9 解： 这是一个周转轮系，其中齿轮 1、3 为中心轮，齿轮 2、2为行星轮，为行星架。设齿轮1 方向为正，则，与方向相同图 5.145-10 解： 这是一个混合轮系。其中齿轮 4、5、6、7 和由齿轮 3 引出的杆件组成周转轮系，其中齿轮 4、7 为中心轮，齿轮 5、6 为行星轮，齿轮 3 引出的杆件为行星架。而齿轮 1、2、3 组成系。在周转轮系中：（1）在系中：（2）又因为：，联立（ 1）、（2）、（3）式可得：（1）当，时，的转向与齿轮 1 和 4

7、 的转向相同。（2）当时，（3）当，时，的转向与齿轮 1和 4 的转向相反。图 5.185-15 解： 这个起重轴轮系；由蜗轮蜗杆 1和 5以分解为 3 个轮系：由齿轮 3、4 组成的定组成的系；以及由齿轮 1、2、2、3 和构件组成的周转轮系，其中齿轮 1、3 是中心轮，齿轮 2、2为行星轮，构件是行星架。一般工作情况时由于蜗杆 5 不动，因此蜗轮也不动，即（1）在周转轮系中：（2）在齿轮轮系中：（3）又因为：， （4）联立式（ 1）、（2）、（3）、（4）可解得：。当慢速吊重时，电机刹住，即，此时是平面系，故有：本章习题：10-8,10-9,10-10,10-1410-8 解 （ 1）确定

8、螺栓的长度由图 10-9 a）得：螺栓螺纹伸出长度螺栓螺纹预留长度查手册选取六角薄螺母 GB6172-86，厚度为垫圈 GB93-87 16，厚度为则所需螺栓长度查手册中螺栓系列长度，可取螺栓长度螺栓所需螺纹长度，取螺栓螺纹长度（2）单个螺栓所受横向载荷（3）螺栓材料的应力由表 9-1 查得 被联接件 HT250 的强度极限查表 10-6 取安全系数被联接件挤压应力查表 9-1 得 螺栓 35 钢的屈服极限，查表 10-6 得螺栓的剪切应力螺栓的挤压应力（ 4）校核强度查手册，六角头铰制螺栓 GB28-88，其光杆直径螺栓的剪切强度最小接触长度：挤压强度所用螺栓合适。10-9 解 （ 1）每个

9、螺栓所的预紧力查表 9-1 得 45 钢的屈服极限，查表 10-6、10-7 得，当不能严格预紧力时，碳素钢取安全系数由应力查表 10-1 得的小径由公式得预紧力（ 2）每个螺栓所能承担的横向力由题图可知，取可靠性系数横向力（ 4）螺栓所需承担的横向力（ 5）螺栓的个数取偶数。在直径为 155 的圆周上布局 14 个的普通螺栓，结构位置不。10-10 解 （ 1）初选螺柱个数（2）每个螺柱的工作载荷（3）螺柱联接有紧密性要求，取残余预紧力（4）螺柱总拉力（5）确定螺柱直径选取螺柱材料为 45 钢，查表 9-1 得 屈服极限，查表10-6 得，当不能严格预紧力时，暂时取安全系数应力螺栓小径查表1

10、0-1，取螺栓（），由表 10-7 可知取安全系数是合适的。（ 6）确定螺柱分布圆直径由题 10-11 图可得取。（ 7）验证螺柱间距所选螺柱的个数和螺柱的直径均合适。10-14 解 （1）选用 A 型，查表 10-9，由轴的直径可得的截面，；由联轴器及长度系列，取键的长度。其标记为：键GB1096-79（ 2）验算的挤压强度由材料表 10-10 查得，铸铁联轴器的挤压应力A的工作长度，使用挤压强度不够，铸铁轴壳键槽将被压溃。这时可使轴与联轴器孔之间采用过盈配合，以便承担一部分转矩，但其缺点是装拆不便。也可改用花键联接。本章习题：11-3，11-7， 11-8， 11-9，11-15 ，11-

11、1611-3 解 软齿面闭式齿轮传动应分别验算其接触强度和弯曲强度。（ 1）应力查表 11-1 小齿轮 45 钢调质硬度：210230HBS 取 220HBS；大齿轮ZG270-500 正火硬度：140170HBS，取 155HBS。查图11-7，查图11-10,查表11-4 取，故：（ 2）验算接触强度，验算公式为：其中：小齿轮转矩载荷系数查表 11-3 得齿宽中心距齿数比则：、，能满足接触强度。（ 3）验算弯曲强度，验算公式：其中：齿形系数：查图 11-9 得、则 ：满足弯曲强度。11-7 解 见题 11-7当齿轮 1 为主动时按左手定。从题图中可看出，齿轮 1 为左旋，齿轮 2 为右旋。

12、则其轴向力；当齿轮 2 为主动时按右手定则其轴向力。轮 1 为主动轮 2 为主动时图 11.2 题 11-711-8 解 见题 11-8。齿轮 2 为右旋，当其为主动时，按右手定则其轴向力方向；径向力总是指向其转动中心；圆向力的方向与其运动方向相反。图 11.3 题 11-811-9 解 （ 1）要使中间轴上两齿轮的轴向力方向相反，则低速级斜齿轮 3的螺旋经方向应与齿轮 2 的旋向同为左旋，斜齿轮 4 的旋向应与齿轮 3 的旋向相反，为右旋。（ 2）由题图可知：、分度圆直径轴向力要使轴向力互相抵消，则：即11-15 解 （ 1）圆锥齿轮 2 的相关参数分度圆直径分度圆锥角平均直径轴向力（ 2）

13、斜齿轮 3 相关参数分度圆直径轴向力（ 3）相互关系因得：（4）由题图可知，圆锥齿轮 2 的轴向力指向大端，方向向下；斜齿轮 3的轴向力方向指向上，转动方向与锥齿轮 2 同向，箭头指则，其符合右手定则，故。齿轮 3 又是主动齿轮，根据左右手定斜齿轮 3 为右旋。图 11.6 题 11-1611-16 解 见题 11-16。径向力总是指向其转动中心；对于锥齿轮 2 圆周力与其转动方向相同，对于斜齿轮 3 与其圆周力方向相反。本章习题：12-2，12-3图 12.312-2 解 ：（1）从图示看，这是一个左旋蜗杆，因此用右手握杆，四指，大拇指，可以得到从主视图上看，蜗轮顺时针旋转。（见图 12.3

14、）（ 2）由题意，根据已知条件，可以得到蜗轮上的转矩为蜗杆的圆周力与蜗轮的轴向力大小相等，方向相反，即：蜗杆的轴向力与蜗轮的圆周力大小相等，方向相反，即：蜗杆的径向力与蜗轮的径向力大小相等，方向相反，即：各力的方向如图 12-3 所示。图 12.412-3 解 ：（ 1）先用箭头法标志出各轮的转向，如图 12.5 所示。由于锥齿轮轴向力指向大端，因此可以判断出蜗轮轴向力水平，从而出蜗杆的转向为顺时针，如图 12.5 所示。因此根据蜗轮和蜗杆的转向，用手握法可以判定蜗杆螺旋线为右旋。（ 2）各轮轴轴向力方向如图 12.5 所示。本章习题：13-1，13-5，13-1113-1 解 （ 1 ）（

15、2 ）=2879.13mm（ 3）不考虑带的弹性滑动时，（ 4）滑动率时，13-5表 13-6 得由图13-15 得选用A型带由表 13-3 得选初选取=1979.03mm由表13-2得=2000mm由表13-3得：=1.92 kW， 由表13-4 得： =0.17kW 由表13-2 得：，由表 13-5 得：取z=413-11 解（ 1 ）链轮齿数假定，由表13-10，取，选实际传动比链轮节数初选中心距=取由表 13-13 查得 取估计此链传动工作位于图 13-33 所示曲线的左侧，由表 13-11 得采用单排链，由图 13-33 得当=960r/min 时，08A 链条能传递的功率 满足要

16、求，节距 p =12.7mm。（ 4 ）实际中心距（ 5）验算链速由式13-19 得，符合原来假定。14-1 解：I 为传动轴，II 为转轴， III 为固定心轴，IV 为转动心轴。14-4 解按弯扭强度计算，即：代入数值计算得：。本章习题：14-1，14-4(提示：=0.3，按不变的扭矩），14-9,14-10本章习题：15-1, 15-215-1 答 滑动轴承动轴承。擦状态分为两种：液体摩擦滑动轴承和非液体摩擦滑液体摩擦滑动轴承：两摩擦表面完全被液体层隔开，摩擦性质取决于液体分子间的粘性阻力。根据油膜形成机理的不同可分为液体动压轴承和液体静压轴承。非液体摩擦滑动轴承：两摩擦表面处于边界摩擦

17、或混合摩擦状态，两表面间有润滑油，但不足以将两表面完全，其微观凸峰之间仍相互搓削而产生磨损。15-2 解 （ 1）求滑动轴承上的径向载荷（2）求轴瓦宽度（3）用值查表 15-1，锡青铜的，（4）验算压强（5）验算值本章习题：16-1,16-2,16-9,16-10,16-1116-1手册查得 6005 深沟球轴承，窄宽度，特轻系列，内径，普通精度等级（0 级）。主要承受径向载荷，也可承受一定的轴向载荷；可用于高速传动。N209/P6 圆柱滚子轴承，窄宽度，轻系列，内径，6 级精度。只能承受径向载荷，适用于支承刚度大而轴承轻紧凑。能保证严格对中的场合，其径向7207CJ 角接触球轴承，窄宽度，轻系列，内径，接触角,钢板冲压保持架，普通精度等级。既可承受径向载荷，又可承受轴向载荷，适用于高速无冲击, 一般成对使用，对称布置。30209/P5 圆锥滚子轴承，窄宽度，轻系列，内径，5 级精度。能同时承受径向载荷和轴向载荷。适用于刚性大和轴承用，对称布置。严格对中之处，成对使16-2 解 室温下工作；载荷平稳，球轴承查附表 1，（ 1）当量动载荷时在此载荷上，该轴承能达到或超过此的概率是90%。（ 2）当量动载荷时16-8 解 (1)求斜齿轮上的作用力齿轮传递的转矩齿轮的分度圆直径齿轮的圆周力齿轮的径向力齿轮的轴向力由图可知 ,斜齿轮为右旋,主动小齿轮,顺时