机械设计原理作业答案

1、机械设计原理作业答案作业一一、填空题1零件 2通用零件，专用零件 3零件，构件 4直接接触，可动 5运动副，构件，传递运动和力 6主动构件，从动构件，机架 7平面高副，平面低副 8机器，机构二、判断题1× 2× 3× 4 5× 6× 7×三、选择题四、综合题机器基本上是由动力部分、工作部分和传动装置三部分组成。动力部分是机器动力的来源。工作部分是直接完成机器工作任务的部分，处于整个传动装置的终端，其结构形式取决于机器的用途。传动装置是将动力部分的运动和动力传递给工作部分的中间环节。低副是面接触的运动副，其接触表面一般为平面或圆柱面，容

2、易制造和维修，承受载荷时单位面积压力较低（故称低副），因而低副比高副的承载能力大。低副属滑动磨擦，摩擦损失大，因而效率较低；此外，低副不能传递较复杂的运动。高副是点或线接触的运动副，承受载荷时单位面积压力较高（故称高副），两构件接触处容易磨损，寿命短，制造和维修也较困难。高副的特点是能传递较复杂的运动。机构运动简图能够表达各构件的相对运动关系、揭示机构的运动规律和特性。其绘制步骤如下：（1）分析机构运动，确定构件数目。（2）确定运动副的类型和数量。（3）确定视图平面。（4）徒手画草图并测量各运动副之间的相对位置。（5）选择适当的长度比例尺l= ammmm，并将实长换算为图长。（6）完成机构运动

3、简图。作业二一、填空题1转动副 22，1，1 3曲柄摇杆，双曲柄，双摇杆 4双曲柄 5曲柄滑块 6转动导杆 7对心曲柄滑块，偏置曲柄滑块 8整周转动，往复直线移动 9转动导杆，摆动导杆 101凸轮，从动件，机架 12低，高 13高副，预期 14盘形凸轮，移动凸轮 15尖顶，滚子，平底二、判断题1× 2× 3 4× 5× 6 7 8× 9×10 11 12× 13× 14× 15× 16 17 18 19 20三、选择题B 2A 3D 4A 5A 6D 7A 8A 9A 10C四、综合题铰链四杆机

4、构中，固定不动的杆称为机架；与机架相联的杆称为连架杆；与机架不相联的杆称为连杆。连架杆中如能连续整周回转则称为曲柄，不能整周回转，只能往复摇摆一定角度则称为摇杆。a）对心曲柄滑块机构；b）偏置曲柄滑块机构；c）摆动导杆机构；d）转动导杆机构；3答：从动件受到主动力的方向与该点的速度方向所夹锐角就是机构的压力角，与压力角互余的角是传动角。压力角越小，即传动角越大，机构的动力传动性能越好。机构的压力角或传动角，随机构运动的不同位置其大小在变化。机构的死点是指机构运动到某一位置时，机构的传动角=0º，这时机构的运动将出现被卡死或运动方向不确定的现象。4答：机构运动到某一位置时，机构的传动角

5、=0º，这时机构的运动将出现被卡死或运动方向不确定的现象，即出现死点。为了使机构能够顺利地通过死点，继续正常运转，可利用构件自身或飞轮的惯性使机构通过死点；也可以采用两组机构错位排列，使两组机构的死点相互错开。5答：凸轮机构由凸轮、从动件和机架组成，它广泛应用与自动化机械、仪表和自动控制装置中。凸轮与从动件是以点或线接触，故为高副机构。与连杆机构相比，凸轮机构可以准确地实现预期的运动规律和轨迹，且结构简单紧凑，但凸轮与从动件为高副接触，易磨损。故凸轮机构多用于传递功率不大的场合。6答：凸轮由盘形转动凸轮、板状移动凸轮和圆柱回转凸轮。从动件按运动形式可分为直动从动件、摆动从动件；按从动

6、件的末端形式可分为尖顶从动件、滚子从动件、平底从动件和圆弧底从动件。7答：棘轮机构的结构简单，制造方便，运转可靠，转角还可调节，但传动平稳小差。估棘轮使用于低速、轻载的场合。棘轮机构具有单向间歇的运动特性，通过它可实现送进、转位，如牛头刨床工作台的横向进给机构；可实现制动，如起重设备安全装置中的棘轮机构；还可实现超越运动，如自行车后轴上的飞轮。8答：槽轮机构结构简单，机械效率高，运转平稳，在自动机械中应用甚广。如六角车床的刀架转位槽轮机构，刀架上装有六种刀具，与刀架联接在一起的槽轮开有六个径向槽，曲柄上装有一个圆销。曲柄每转一周，圆销进入槽轮一次，驱使槽轮转过60º，将下一工序的刀具

7、转换到工作位置。五、计算题解（a）：滑块C是虚约束去掉。机构中活动件3，低副，高副。则由机构的自由度计算公式 ×3×4 主动件是一个。主动件数等于其自由度，机构具有确定的运动。解（b）：凸轮从动件的小轮子是局部自由度，固化。机构中活动件4，低副，高副。则由机构的自由度计算公式×4×422主动件是两个。主动件数等于其自由度，机构具有确定的运动。解（c）：凸轮从动件的小轮子是局部自由度，固化。机构中活动件4，低副，高副。则由机构的自由度计算公式 ×4×51主动件是一个。主动件数等于其自由度，机构具有确定的运动。解（d ）：图中上面的两滑块

8、处是复合铰链。机构中活动件7，低副，高副。则由机构的自由度计算公式×7×10 主动件是一个。主动件数等于其自由度，机构具有确定的运动。作业三一、填空题1可拆联接，不可拆联接，键联接，销联接，螺纹联接 2不可拆联接 3中碳钢 4运动，转矩 5圆头，平头，半圆头，半圆头（C型） 6两侧面 7A型，半圆 8滑键随轮毂件一起运动，而导向键是和轴固联在一起的 9简单，可靠，方便 10两，远 11确定零件间，载荷 12左旋，右旋 13三角形，60º，联接 14螺栓联接，双头螺柱联接，螺钉联接，紧定螺钉联接 15穿过被联接件的通孔，适于安装，又不太厚 16六角头螺栓，双头螺柱，

9、螺钉，紧定螺钉，六角螺母，圆螺母，垫圈，钢膨胀螺栓，塑料胀管，自攻螺钉（答出六个即可） 17较厚被联接件，较薄被联接件，被联接件之一较厚，材料较软且经常装拆 18摩擦防松，机械防松 19冲击，震动，偏移 20摩擦二、判断题1 2× 3 4 5× 6× 7× 8× 910× 11× 12 13 14 15 16× 17× 18×19 20 21三、选择题1A 2D 3D 4A 5D 6A 7A 8A 9B10B 11C 12B 13B 14A 15A四、综合题1答：松键联接与紧键联接的主要区别在于

10、：紧键联接靠摩擦力承受载荷，键上有1:100的斜度，键的工作面为上面（顶面）和下面（底面），对中性差，多用于静联接。松键联接靠键的侧面承受挤压传递转矩，键的工作面为两侧面，对中性较好。其中花键联接可以看成是平键联接增加键数的结果。2答：普通平键端部结构有A、B、C三种类型，A型为圆头平键，定位可靠，应用最广泛；B型为平头平键，有时要用螺栓顶住，以免松动；C型为半圆头平键，只用于轴端。3答：圆柱销销孔需铰制，过盈紧固，定位精度高，主要用于定位，也可用于联接；圆锥销销孔需铰制，比圆柱销定位精度更高，安装方便，可多次装拆，主要用于定位，也可用于固定零件，传递动力。4答：a图为螺钉联接，上部零件螺孔直

11、径太小，下不零件螺孔太浅，且螺钉的螺纹不应到根部。b图为铰制孔用螺栓联接，但下部不适于装拆。c图结构合理。5答：螺纹联接常用的防松方法有摩擦力防松，包括对顶螺母、弹簧垫圈、自锁螺母等；机械防松，包括开口销与六角开槽螺母防松，止动垫圈、串联钢丝等；其他防松方法包括粘和剂防松和冲点防松等。6答：螺旋传动具有以下特点：（1）螺旋传动结构简单，传动平稳，传递动力大，传递运动准确；（2）具有一定的自锁性，故在螺旋压力机、千斤顶中采用，以保证工作安全可靠；（3）传递效率低（一般只有约50），磨损比较严重。根据用途可分为调整螺旋、传力螺旋、传导螺旋和测量螺旋。7答：联轴器和离合器都能把不同部件的两根轴联接成

12、一体，两者之间的区别是：联轴器是一种固定联接装置，在机器运转过程中被联接的两根轴始终一起转动而不能脱开，只有在机器停止运转并把联轴器拆开的情况下，才能把两轴分开；而离合器则是一种能随时将两轴接合或分离的可动联接装置。8答：凸缘联轴器的特点是：结构简单、装配方便、传递扭矩较大。但要求两轴能对中，所承受载荷要较平稳。且径向尺寸较大。在传递载荷时不能缓和冲击和吸收震动。此外要求对中精确，否则由于两轴偏斜或不同心将会引起附加载荷和严重磨损。9答：摩擦离合器是靠摩擦面接合驱动的。它可以在任意速度下平稳接合，冲击、振动小；而且过载打滑，能保护其他零件不致损坏，比较安全。但不能严格保持传动比，而且结构也较复

13、杂。作业四传动带 平带，V（三角）带、圆带，多楔带 绕入主动轮的一边（下边），绕出主动轮的以便（上边） 4带与带轮之间的打滑，疲劳断裂 5包布层，强力层，伸张层，压缩层，E，D，C，B，A，Z，Y 6变化，弹性滑动 7愈大，愈大，1120º，越大 9主动，从动，链条 内链板，外链板，销轴，套筒，滚子 11两销轴中心，越大 12套筒滚子链，偶数，弹簧锁片1 2 3 4× 5 6 7× 8 910×B 2C 3D A D D A D D1）带传动结构简单，制造容易，成本低；适用于两轴中心距较大的传动，并可实现无级变速；（2）带传动较柔和，可以吸震和缓冲，传动

14、平稳；（3）带传动过载时能打滑，防止零件损坏，能起到过载保护作用；（4）带传动效率低，传递运动不准确，外廓尺寸较大。两带轮中心距a越大，小带轮包角1也越大，对带传动承载越有利。同时中心距越大，带越长，带在传动过程弯曲次数相对减少，也有利于提高带的使用寿命。但是两带轮的中心距往往受到空间位置限制，而且中心距过大，容易引起带抖动，会使承载能力下降。传动比是指主动轮转速n1与从动轮转速n2的比值，用符号i12表示，即i12。传动比反映了主、从动轮间的转速变化，即变速的情况。传动比大于1，从动轮转速低于主动轮转速，称为降速传动；传动比小于1，从动轮转速高于主动轮转速，称为升速传动。传动带因长期受拉力作

15、用，将会产生塑性变形而伸长，从而造成张紧力减小，传递能力降低，致使传动带在带轮上打滑。为了保持传动带的传递能力和张紧程度，常用张紧轮和调节两带轮间的中心距进行调整。安装时，两轴线应平行，两轮相对应轮槽的中心线应重合，以防带侧面磨损加剧。（2）安装V带时应按规定的初拉力张紧，也可凭经验，对于中等中心距的带传动，带的张紧程度以大拇指按下15mm为宜。（3）为确保安全，带传动应设防护罩。（4）装拆时不能硬撬，应先缩短中心距，然后再装拆胶带。装好后再调到合适的张紧程度。答：传动带与带轮之间之所以会打滑，是因为带传动的工作阻力大于它的承载能力。当工作阻力小于摩擦力的最大值Fj时，工作阻力越大，圆周力F就

16、越大。当工作阻力超过摩擦力最大值时，主动轮带不动从动轮与传动带，只能空转，这就叫打滑。打滑以后不但带传动失效，而且传动带迅速磨损。打滑是可以避免的。与带传动相比，链传动具有下列特点：（1）能保证准确的平均传动比。（2）传递功率大，且张紧力小，故对轴和轴承的压力小。（3）传动效率高，一般可达0.950.98。（4）能在低速、重载和高温条件下，以及尘土飞扬、淋水、淋油等不良环境中工作。（5）能用一根链条同时带动几根彼此平行的轴转动。（6）由于链节的多边形运动，所以瞬时传动比是变化的，瞬时链速不是常数，传动中会产生动载荷和冲击，因此不宜用于要求精密传动的机械上。（7）安装和维护要求较高。（8）链条的

17、铰链磨损后，使链条节距变大，传动中链条容易脱落。（9）无过载保护作用。链传动用于两轴平行、中心距较远、传递功率较大且平均传动比要求准确、不宜采用带传动或齿轮传动的场合。滚子链由内链板、外链板、销轴、套筒和滚子组成。销轴与外链板、套筒与内链板分别采用过盈配合连接组成外链节、内链节，销轴与套筒之间采用间隙配合构成外、内链节的铰链副(转动副)，当链条屈伸时，内、外链节之间就能相对转动。为将链条两端连接起来，当链节数为偶数时，正好是外链板与内链板相接，可用开口销或弹簧锁片固定销轴。若链节数为奇数，则需采用过渡链节9答：带传动工作一段时间后，带因往复受拉而产生塑性伸长。带传动是成组工作的，若个别作业五1

18、圆柱齿轮传动（两轴线平行），圆锥齿轮传动（两轴线相交），蜗杆蜗轮及螺旋齿轮传动（两轴线交叉而不相交），外啮合直齿，斜齿，人字齿轮传动和内啮，直齿轮传动及齿轮齿条传动 2精度，较远距离 3齿数z，模数m，压力角，齿顶高系数，顶隙系数 4渐开线齿轮瞬时传动比是恒定的，渐开线齿轮中心距的可分离性5m1=m2=m，1=2= 6小，小 7轮齿折断，齿面点蚀，齿面胶合，齿面磨粒磨损，齿面塑性变形 817 9法面参数，大端参数 10轮齿折断，齿面磨损，齿面点蚀，齿面胶合，齿面塑性变形 11模数m和压力角，蜗杆分度圆直径d1和导程角，蜗杆头数z1及蜗轮齿数z2，传动比i，中心距a 12滑动，摩擦，较低 13定

19、轴轮系、周转轮系二、判断题1× 2 3 4 5× 6× 7 8× 9 10 11 12× 13× 14 15三、选择题1A 2B 3C 4A 5D 6D 7B 8C 9D 10B 11A 12A 13A1答：齿轮传动具有以下优点：传动比恒定，工作可靠，结构紧凑，使用寿命长，传动效率高，传递运动准确，传递运动和动力的范围广。其主要缺点是：制造、安装精度要求较高，成本也较高，且不适用于远距离传动。齿轮传动按两齿轮轴线的位置不同分为圆柱齿轮传动（两轴线平行）、圆锥齿轮传动（两轴线相交）、蜗杆蜗轮及螺旋齿轮传动（两轴线交叉而不相交）三种类型。

20、2答：（1）发生线沿基圆滚过的长度等于基圆被滚过的弧的长度AN。（2）渐开线上任意点的法线与基圆相切。（3）渐开线的形状取决于基圆大小，基圆越大，渐开线越平直。（4）渐开线上的压力角k随rk的增大而增大。基圆压力角b=0。（5）基圆内无渐开线。3答：为了便于设计、制造和测量，人为地把规定为标准值，称为模数，模数的代号为m，单位为mm。模数m的大小反映了齿距p的大小，也就是反映了轮齿的大小。模数越大，轮齿越大，齿轮所能承受的载荷就大；反之模数越小，轮齿越小，齿轮所能承受的载荷越小。4答：分度圆 齿轮的分度圆柱面与端平面的交线，称为分度圆，其直径用代号“d”表示。在标准齿轮上，分度圆的轮齿齿厚与齿

21、间宽相等。通常所说的齿轮压力角是指分度圆上的压力角，用符号表示。我国规定标准压力角=20°。齿顶高系数 为了用模数的倍数表示齿顶高的大小，引入了齿顶高系数。齿顶高系数在数值上等于齿顶高与模数之比值，用表示。一齿轮的齿顶与另一齿轮的槽底间有一定的径向间隙，称为顶隙。顶隙与模数之比值称为顶隙系数，用表示。5答：渐开线齿轮的啮合特性：（1）渐开线齿轮瞬时传动比是恒定的；（2）渐开线齿轮中心距的可分离。渐开线齿轮正确啮合条件为 m1=m2=m 1=2=6答：齿轮加工有仿形法和展成法两种。7答：斜齿圆柱齿轮传动有以下特点：（1）传动平稳，适用于高速场合；（2）承载能力较大，适用于重载机械；（3

22、）在传动时产生轴向分力Fx，需要安装能承受轴向力的轴承，使支座结构复杂；（4）不能用于变速滑移齿轮。斜齿圆柱齿轮轮齿的螺旋方向判别的方法如下：使斜齿轮轴线竖直放置，面对齿轮，轮齿的方向从左向右上升时为右旋斜齿轮；反之，从右向左上升时为左旋斜齿轮。8答：蜗杆传动与齿轮传动相比，具有以下特点：（1）传动比大，零件数目少，结构紧凑；（2）工作平稳，噪声小；（3）一般具有自锁性；（4）因齿面滑动较大，故效率低（易发热）。蜗轮回转方向的判定方法如下：蜗杆右旋时用右手，左旋时用左手，半握拳，四指指向蜗杆回转方向，蜗轮的回转方向与大拇指指向相反。9解 模数mm 大齿轮齿数 传动比 分度圆直径 d2mz25&

23、#215;66330mm 齿顶圆直径 da2m(z2+)5×（662×1）340mm齿根圆直径 df2mm齿顶高 mm齿根高 mm全齿高 mm齿距 mm齿距和齿槽宽 mm10解 （1）由，得： 解得：z1=30，z2=60（2）小齿轮：d1=mz1=4×30=120mm da1=mz1+2ha*m=4×30+2×1×4=128mm df1=mz12(ha*+c*)m=4×30-2×(1+0.25)×4=110mm db1=mz1cos=4×30×cos20º=112.76mm

24、（3）大齿轮：d2=mz2=4×60=240mm da2=mz2+2ha*m=4×60+2×1×4=248mm df2=mz22(ha*+c*)m=4×60-2×(1+0.25)×4=230mm db2=mz2cos=4×60×cos20º=225.57mm11左旋；左旋；逆时针12解 此轮系为空间定轴轮系，其传动比为各轮转向如右图所示。13解 此轮系为空间定轴轮系，其传动比为各轮转向如右图所示。14. 解 此机构为锥齿轮差动轮系。根据式（4.46）可得 因为在转化机构中，主动轮与从动轮的转向相

25、反，故上式右端应加“-”。齿轮4为机架有n4=0即代入n1=500，得：nH=200 转向与n1相同15. 解 根据式（4.46）可得 因为在转化机构中，主动轮与从动轮的转向相反，故上式右端应加“-”。设顺时针为“”当n3=80（顺时针），有得：nH=100 转向与n1相同当n3=80（逆时针），有得：nH=200/6 转向与n1相反。作业六一、填空题：1支承回转零件，传递转矩 2直轴，曲轴，挠性轴 3具有足够的承载能力，具有合理的结构求 4疲劳强度，抗磨损性，要小，工艺性 5轴颈，轴头 6阶梯轴 7由确定的相对位置，作轴向移动，轴向力 8轴肩和轴环，轴短挡圈与圆锥面，圆螺母与定位套筒，弹性挡

26、圈与紧定螺钉 9键联接，过盈配合 10轴，旋转，磨损 11径向滑动，轴向 12方便，间隙可调，广泛 13轴承合金，青铜，粉末冶金，非金属材料 14摩擦，冷却，吸震 15间歇供油，间歇式供油16内，外，滚动体，保持架 17滚动体，滚动摩擦 18球轴承，滚子轴承 19前置代号，基本代号，后置代号 20滚子轴承，球轴承二、判断题1 2 3× 4× 5 6 7× 8 910× 11× 12 13× 14 15× 16三、选择题：1B 2A 3C 4B 5D 6C 7B 8C 9D10D 11C （1）曲轴，常用于往复式机械，如曲柄压力机、内燃机中；（2）可按使用要求变化轴线形状的挠性轴，常用于建筑机械中的捣振器、汽车中的里程表等；（3）直轴：直轴按外形分为光轴、阶梯轴两类。光轴的各截面直径相同，它加工方便，但轴上零件不易定位。阶梯轴的各截面直径不同，轴上零件容易定位，便于装拆，应用较多。轴的材料主要采用碳素钢和合金