機械設(shè)計基礎(chǔ)(陳立德第三版)課后答案(118章全)

目錄

第1章機械設(shè)計概述..................................1

第2章摩擦、磨損及潤滑概述..........................3

第3章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析............................12

第4章平面連桿機構(gòu)..................................16

第5章凸輪機構(gòu).......................................36

第6章間歇運動機構(gòu)..................................46

第7章螺紋連接與螺旋傳動............................48

第8章帶傳動.........................................60

第9章鏈傳動.........................................73

第10章齒輪傳動......................................80

第11章蝸桿傳動.......................................112

第12章齒輪系.........................................124

第13章機械傳動設(shè)計...................................131

第14章軸和軸轂連接...................................133

第15章軸承...........................................138

第16章其他常用零、部件..............................152

第17章機械的平衡與調(diào)速..............................156

第18章機械設(shè)計CAD簡介.............................163

第1章機械設(shè)計概述

1.1機械設(shè)計過程通常分為哪幾個階段？各階段的主要內(nèi)容是什么？

答：機械設(shè)計過程通?？煞譃橐韵聨讉€階段：

1.產(chǎn)品規(guī)劃主要工作是提出設(shè)計任務(wù)和明確設(shè)計要求。

2.方案設(shè)計在滿足設(shè)計任務(wù)書中設(shè)計具體要求的前提下，由設(shè)計人員構(gòu)思出

多種可行方案并進行分析比較?從中優(yōu)選出一種功能滿足要求、工作性能可靠、結(jié)

構(gòu)設(shè)計可靠、結(jié)構(gòu)設(shè)計可行、成本低廉的方案。

3.技術(shù)設(shè)計完成總體設(shè)計、部件設(shè)計、零件設(shè)計等。

4.制造及試驗制造出樣機、試用、修改、鑒定。

1.2常見的失效形式有哪幾種？

答：斷裂，過量變形，表面失效，破壞正常工作條件引起的失效等幾種。

1.3什么叫工作能力？計算準則是如何得出的？

答：工作能力為指零件在一定的工作條件下抵抗可能出現(xiàn)的失效的能力。對于

載荷而言稱為承載能力。

根據(jù)不同的失效原因建立起來的工作能力判定條件。

1.4標準化的重要意義是什么？

答：標準化的重要意義可使零件、部件的種類減少，簡化生產(chǎn)管理過程，降低

成本，保證產(chǎn)品的質(zhì)量-縮短生產(chǎn)周期。

第2章摩擦、磨損及潤滑概述

2.1按摩擦副表面間的潤滑狀態(tài)，摩擦可分為哪幾類？各有何特點？

答：摩擦副可分為四類：干摩擦'液體摩擦'邊界摩擦和混合摩擦。

干摩擦的特點是兩物體間無任何潤滑劑和保護膜，摩擦系數(shù)及摩擦阻力最大'

磨損最嚴重，在接觸區(qū)內(nèi)出現(xiàn)了粘著和梨刨現(xiàn)象。液體摩擦的特點是兩摩擦表面不

直接接觸?被液體油膜完全隔開，摩擦系數(shù)極小，摩擦是在液體的分子間進行的，

稱為液體潤滑。邊界摩擦的特點是兩摩擦表面被吸附在表面的邊界膜隔開，但由于

邊界膜較薄，不能完全避免金屬的直接接觸，摩擦系數(shù)較大，仍有局部磨損產(chǎn)生。

混合摩擦的特點是同時存在邊界潤滑和液體潤滑，摩擦系數(shù)比邊界潤滑小，但會有

磨損發(fā)生。

2.2磨損過程分幾個階段？各階段的特點是什么？

答：磨損過程分三個階段，即跑合摩合磨損階段'穩(wěn)定磨損階段、劇烈磨損階

段。各階段的特點是:跑合磨損階段磨損速度由快變慢；穩(wěn)定磨損階段磨損緩慢，磨

損率穩(wěn)定；劇烈磨損階段?磨損速度及磨損率都急劇增大。

2.3按磨損機理的不同?磨損有哪幾種類型？

答：磨損的分類有磨粒磨損、粘著磨損、疲勞磨損點蝕、腐蝕磨損。

2.4哪種磨損對傳動件來說是有益的？為什么？

答：跑合磨損是有益的磨損，因為經(jīng)跑合磨損后，磨損速度減慢，可改善工作

表面的性質(zhì)，提高摩擦副的使用壽命。

2.5如何選擇適當?shù)臐櫥瑒?/p>

答：選潤滑劑時應(yīng)根據(jù)工作載荷'運動速度'工作溫度及其它工作條件選擇。

當載荷大時，選粘度大的潤滑油，如有較大的沖擊時選潤滑脂或固體潤滑劑。

高速時選粘度小的潤滑油，高速高溫時可選氣體潤滑劑；低速時選粘度小的潤滑油?

低速重載時可選潤滑脂；多塵條件選潤滑脂，多水時選耐水潤滑脂。

2.6潤滑油的潤滑方法有哪些？

答：油潤滑的潤滑方法有分散潤滑法和集中潤滑法。集中潤滑法是連續(xù)潤滑，

可實現(xiàn)壓力潤滑。分散潤滑法可以是間斷的或連續(xù)的。間斷潤滑有人工定時潤滑、

手動油杯潤滑、油芯油杯潤滑、針閥油杯潤滑、帶油潤滑、油浴及飛濺潤滑、噴油

潤滑、油零潤滑等幾種。

2.7接觸式密封中常用的密封件有哪些？

答：接觸式密封常用的密封件有0形密封圈，J形、U形、V形、Y形'L形密

封圈-以及氈圈。

2.8非接觸式密封是如何實現(xiàn)密封的？

答:非接觸式密封有曲路密封和隙縫密封，它是靠隙縫中的潤滑脂實現(xiàn)密封的。

第3章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

3.1機構(gòu)具有確定運動的條件是什么

答：機構(gòu)的主動件數(shù)等于自由度數(shù)時,機構(gòu)就具有確定的相對運動。

3.2在計算機構(gòu)的自由度時?要注意哪些事項？

答：應(yīng)注意機構(gòu)中是否包含著復合較鏈、局部自由度、虛約束。

3.3機構(gòu)運動簡圖有什么作用？如何繪制機構(gòu)運動簡圖？

答：(1)能拋開機構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的真實外形，簡明地表達機構(gòu)的傳動原

理，并能對機構(gòu)進行方案討論和運動、受力分析。

(2)繪制機構(gòu)運動簡圖的步驟如下所述：

①認真研究機構(gòu)的結(jié)構(gòu)及其動作原理，分清機架，確定主動件。

②循著運動傳遞的路線，搞清各構(gòu)件間相對運動的性質(zhì)，確定運動副的種類。

③測量出運動副間的相對位置。

④選擇視圖平面和比例尺，用規(guī)定的線條和符號表示其構(gòu)件和運動副，繪制成機

構(gòu)運動簡圖。

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）〃=9,匕=13,PH=0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〃=3,經(jīng)=3,心=2,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）〃=5,P、=7,&=0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〃L=0.001m/mm，繪制運動簡圖如題3.5答案圖所不：

題3.5答案圖

圖a）：〃=3,經(jīng)=4,PH=0-貝1」尸=3〃一24-后=1；

圖b）：〃=3,4=4,6=0-貝l」F=3〃-2經(jīng)一4=1。

3.6試計算如題3.6圖所示機構(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):〃=7,=io,PH=0。

運動確定。

b)n=5,PL=1,PH=0

運動確定

c)n=7,R=10,&=0。

運動確定

d)〃=4,6=4,耳=2°

運動確定。

e)〃=3,PL=4,PH=0。

運動確定。

f)n=5,4=7,4=0。

運動確定。

g)〃=9，外=12，PH=2°

運動確定

h)〃=9,"12,PH=0°

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)

4.1機構(gòu)運動分析時的速度多邊形與加速度多邊形特性是什么？

答：同一構(gòu)件上各點的速度和加速度構(gòu)成的多邊形與構(gòu)件原來的形狀相似，且字

母順序一致。

4.2為什么要研究機械中的摩擦？機械中的摩擦是否全是有害的？

答：機械在運轉(zhuǎn)時■其相鄰的兩構(gòu)件間發(fā)生相對運動時，就必然產(chǎn)生摩擦力，它

一方面會消耗一部分的輸入功，使機械發(fā)熱和降低其機械效率，另一方面又使機械

磨損，影響了機械零件的強度和壽命?降低了機械工作的可靠性，因此必須要研究

機械中的摩擦。

機械中的摩擦是不一定有害的，有時會利用摩擦力進行工作，如帶傳動和摩擦輪

傳動等。

4.3何謂摩擦角？如何確定移動副中總反力的方向？

答：（1）移動或具有移動趨勢的物體所受的總反力與法向反力之間的夾角稱為

摩擦角0。

（2）總反力與相對運動方向或相對運動趨勢的方向成一鈍角90+夕，據(jù)此來確

定總反力的方向。

4.4何謂摩擦圓？如何確定轉(zhuǎn)動副中總反力的作用線？

答：（1）以轉(zhuǎn)軸的軸心為圓心，以P（P=%）為半徑所作的圓稱為摩擦圓。

（2）總反力與摩擦圓相切，其位置取決于兩構(gòu)件的相對轉(zhuǎn)動方向，總反力產(chǎn)

生的摩擦力矩與相對轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)向相反。

4.5從機械效率的觀點看?機械自鎖的條件是什么？

答：機械自鎖的條件為77W0。

4.6連桿機構(gòu)中的急回特性是什么含義？什么條件下機構(gòu)才具有急回特性？

答：（1）當曲柄等速轉(zhuǎn)動時，搖桿來回搖動的速度不同，返回時速度較大。機

構(gòu)的這種性質(zhì)，稱為機構(gòu)的急回特性。通常用行程速度變化系數(shù)《來表示這種特性。

（2）當"0時，則K>1，機構(gòu)具有急回特性。

4.7較鏈四桿機構(gòu)中曲柄存在的條件是什么？曲柄是否一定是最短桿？

答：（1）最長桿與最短桿的長度之和小于或等于其余兩桿長度之和；最短桿或

相鄰桿應(yīng)為機架。

（2）曲柄不一定為最短桿，如雙曲柄機構(gòu)中，機架為最短桿。

4.8何謂連桿機構(gòu)的死點？舉出避免死點和利用死點的例子。

答：（1）主動件通過連桿作用于從動件上的力恰好通過其回轉(zhuǎn)中心時的位置

稱為連桿機構(gòu)的死點位置。

（2）機車車輪在工作中應(yīng)設(shè)法避免死點位置。如采用機車車輪聯(lián)動機構(gòu)，當一

個機構(gòu)處于死點位置時，可借助另一個機構(gòu)來越過死點；飛機起落架是利用死點工

作的?當起落架放下時，機構(gòu)處于死點位置，使降落可靠。

4.9在題4.9圖示中，已知機構(gòu)的尺寸和相對位置，構(gòu)件1以等角速度電逆時

針轉(zhuǎn)動，求圖示位置C點和D點的速度及加速度，構(gòu)件2的角速度和角加速度。

題4.9圖

解：取長度比例尺，繪制簡圖如題4.9答案圖a所示。

題4.9答案圖

解：（1）速度分析。

①求丫心由圖可知，以.麗?方向垂直于指向與他的轉(zhuǎn)向一致。

②求V,.因8點與。點同為構(gòu)件2上的點-故有：

大?。拷?

方向水平1AB±BC

取速度比例尺4（叱皿）,作速度矢量圖如題4.9答案圖b所示，則正代表%;反

代表％'其大小為％PC'"：B=N、」bc°

③求七°因％=g“Bc'則

方向為順時針轉(zhuǎn)。

④求匕。因為8、。為同一構(gòu)件上的三點，所以可利用速度影像原理求得d

點,連接pel代表匕,如題4.9答案圖b所不,其大小為vD-/uv-pd，方向同pd°

（2）加速度分析。

①求即。由已知條件可知：琮'方向為;4=0°

②求依。根據(jù)相對運動原理，可選立下列方程式

大??？。匕九?

方向水平B^fAC^B±BC

取加速度比例尺向卜作加速度矢量如題4.9答案圖C則由代表哈，而

代表為。

由圖可知，方向同港（水平向左）；a'CB-jua-c"c''方向同c"。

③求a?。因4萬=%%，則

4=盆=唁（方向為逆時針）

，CB

④求4。。

Dd—B-^-^-C^■'bu_'J'?

①、，IAB@2,4>B?也JPCCO2'^DB?

方向？B^AD-^B±BCpFc>D^C±BC

作矢量圖,如題4.9答案圖C所不,可見羽7代表a0°

由圖可見,aD=f4a-p'd''方向同落°

4.10如題4.10圖所不的較鏈四桿機構(gòu)中,已知4s=30mm,lBC=75mm‘lCD=32mm,

lAD=SOmm?構(gòu)件1以等角速度幼=10rad/s順時針轉(zhuǎn)動?，F(xiàn)已作出該瞬時的速度多邊

形（題4.10圖b）和加速度多邊形（題4.10圖C）。試用圖解法求：（1）構(gòu)件2

上速度為零的點E的位置，并求出該點的加速度冊；（2）為加速度多邊形中各矢量

標注相應(yīng)符號:（3）求構(gòu)件2的角加速度4。

題4.10圖

解：取兒=o.oi%m，作結(jié)構(gòu)簡圖，如題4.10答案圖a所示。

（1）求構(gòu)件2上速度為零的點E及E點的加速度成。

題4.10答案圖

①求力。%=助?/"=10x0.03=0.3%?方向如題4.10答案圖a所示，且_￡43。

②求七°

大??？（）.3%?

方向水平1AB1BC

取4=0.01m%m，作速度矢量圖如題4.10答案圖b所不。

因以=0?故在速度圖中,e與極點夕相重合,即二角符號ApOc為ABCE的影像，

其作圖過程為：過夕點作成，麗-過U點作CE_L五?其交點即為F點?如題4.10

答案圖a所示。

③求①2'外及4°

由圖可知，匕8=4?注=0.01x33=0.33%,底=001x38=0.38/°

V=(01

又因CB2,BC，Vc=<y3-lCD

則2Vfi=_033_=44rad/,方向為逆時針。

2lBC0.075人

2C.=.22L=II,88ray，方向為逆時針。

3

lCD0.032人

大小(OylCD?①1,，AB。2，CB?

方向CfO_LCDACf8J_5C

取〃“=o.i%2，作加速度矢量圖,如題4.10答案圖c所不,則萬？代表％°

n

ac=/Ja-p'c'=0.1x45=4.5^/2'方向p'c'。

④求°利用加速度影像原理，即Nb'c'e'-MCE。作圖過程為：作

Zc'h'e'=ZBCE,Zc'b'e'=ZCBE-其交點即為一，則再代表與°

(2)各矢量標準符號如題4.10答案圖C所示。

(3)求構(gòu)件2的角加速度見。

由圖可知，叱=4.c"t/=0.1x68.5=6.85%^1又因為=%%，則

4.11如題4.11.圖所不為一四桿機構(gòu)，設(shè)已知/°,B=2/。m=4()()mm,lHC-650mm)

lAB=350mm,<y,=120rad/min,求當O〕A平行于0,8且垂直于時的％和氣°

題4.11圖

解：取4=0。1%詢，畫出機構(gòu)的位置圖，如題4.11答案圖3所示。

題4.11答案圖

(1)速度分析°

0

①求以°vA=a)xlAO=——x0.2=0.4m/s,方向垂直于。①

'60

②求以。因B點與A點同為構(gòu)件2上的點-故有：

大小？0.4?

方向1O2B±OtAlAB

取速度比例尺，作速度矢量如題4.11答案圖b所示，由圖可知：

③求％。因為以=以,所以構(gòu)件2在此瞬時作平動,即％=以=以=〃。,

方向為順時針轉(zhuǎn)。

(2)加速度分析。

n2

①求處。由已知條件可知：aA=co^-lOiA=(―)x0.2=0.8^/2,方向，

60/s

②求斯。根據(jù)相對運動原理，可建立下列方程式

大?。縜?砥?0.8o?

方向？83O?_LQBB_q1胡

取H=0.025%,作加速度矢量圖如題4.11答案圖C所示?則評代表即。

③求外。根據(jù)影像原理可得出：3A：AC=Z/a，:"cj作圖如題4.11答案圖C所示?

可得出再代表外。

%=ZVK?=0Q25X47=L18%,方向垂直向下。

4.12如題4.12圖所不為擺動導桿機構(gòu)，設(shè)已知/相=60mm,Z4C=120mm,曲柄AB以

等角速度電=30rad/s順時針轉(zhuǎn)動。求：(1)當NR4c=90時，構(gòu)件3的角速度必和角

加速度生；（2）當乙鉆C=90時?構(gòu)件3的角速度03和角加速度；（3）當ZABC=180

（B點轉(zhuǎn)于AC之間）時，構(gòu)件3的角速度碼和角加速度/°

題4.12圖

解：（1）當/BAC=90時-取〃L=0003%m，畫出機構(gòu)的位置圖，如題4.12答案

圖（一）a所示。

題4.12答案圖（一）

①求。3°

VVV1

?3=?2+?3?2……（）

大??？叫」AB?

方向±BC1AB\\BC

取4=0.06%m，作速度矢量圖如題4.12答案圖（一）b所示，由圖可知：西

代表％1則

方向為順時針，且g=g。

②求a?。

a鼻=a多+"小=口丐+"小丐+"小名...（2）

大小嗎」BC?助“AB2。2丫生咳？

方向B^-C±BCB^A±BC\\BC

式中砧=0；?lBC=5.33x45x0.03=7.20%

取=，作加速度矢量圖如題4.12答案圖（一）C所示，由圖可知："

代表砧,將b；b；移至B點1得:

方向為逆時針轉(zhuǎn)。

（2）當ZABC=9（）時，取4=0.003味］m，畫出機構(gòu)的位置圖，如題4.12答案圖

（二）a所示。

題4.12答案圖（二）

①求①3。依據(jù)矢量方程（1），作速度矢量圖如題4.12答案圖（二）b所示，取

4=0.06,%1m°由圖可知：甌代表西=0,則。3=0°

②求。3。依據(jù)矢量方程（2），作加速度矢量圖如題4.12答案圖（二）c所示，

取〃〃=1多，1n°由圖可知：4"4'代表43，則

方向為逆時針轉(zhuǎn)。

（3）當NABC=18（y時?取〃L=0.003%m，畫出機構(gòu)的位置圖，如題4.12答案

圖（三）a所示。

a）b）c）

題4.12答案

①求g。依據(jù)矢量方程（1），作速度矢量圖如題4.12答案圖（三）b所示，取

〃、.=0.06n%m0由圖可知：甌代表%又4'瓦重合■則以包=。，再代表…

則

方向為逆時針轉(zhuǎn)。

②求見。依據(jù)矢量方程（2）,作加速度矢量如題4.12答案圖（三）c所示，取

°由圖可知：因仇"'4'重合'%=。,則。3=0°

4.13如題4.13圖所示，設(shè)已知/印=200mm,構(gòu)件逆時針轉(zhuǎn)動=3(?%“，求以及4°

題4.13圖

解：取生=0.005%]m，畫出機構(gòu)的位置圖，如題4.13答案圖。所示。

題4.13答案圖

(1)速度分析(求力)°

30

丫川=%，即為=%=例"QA=而*。?2=,方向垂直于。?A°

大小？0.1?

方向水平，。⑶鉛垂

取人.=0.005'%1m，作速度矢量圖如題4.13答案圖b所不,由圖可知：而代表

以印代表“則

方向為水平。

(2)加速度分析(求4)。

大小？o)x?v^A2a>2-vBA^?

方向水平Af。水平向右垂直

式中以=盯44信g*02=0.05%

取4=0.00125n%m，作加速度矢量圖如題4.13答案圖C所示，由圖可知：而代

表斯'則

方向為水平向右。

4.14如題4.14圖所示為一機床的矩形-V形導軌，已知拖板1的運動方向垂直于紙

面，重心在S處，幾何尺寸如圖所示，各接觸面間的滑動摩擦系數(shù)/=0.1。求V形

導軌處的當量摩擦系數(shù)力。

90°

題4.14圖

解：作用于導軌上壓力為叱'嗎。

根據(jù)力矩平衡條件可知：

作用在左右導軌上的摩擦力為片、鳥

所以

4.15如題4.15圖所示?已知x=250mm,y=200mm,"為驅(qū)動力?F,為工作阻力?

轉(zhuǎn)動副/、8的軸頸半徑為r-當量摩擦系數(shù)為fo,滑動摩擦系數(shù)為/，忽略各構(gòu)件

的重力和慣性力。試作出各運動副中總反力的作用線。

題4.15圖

答：（1）求心'弦。忽略各構(gòu)件的重量和慣性力，桿2為二力桿，作用在桿

2上的兩個力不和耳;應(yīng)等值、共線、反向。當考慮摩擦后，該二力不通過錢鏈中

心，而與摩擦圓相切?；瑝K3向下移動，連桿2與垂直導路的夾角&增大?連桿2

相對于滑塊3的轉(zhuǎn)速均為順時針方向。所以，艱對軸心產(chǎn)生的摩擦力矩為逆時針

方向。因而噎2應(yīng)切于摩擦圓上方。同時,滑塊1左移，夕角減小，%為順時針方

向■所以%2對軸心產(chǎn)生的摩擦力為逆時針方向。因而42應(yīng)切于摩擦圓下方。由于

戰(zhàn)與服應(yīng)共線，因此，它們的作用線應(yīng)是A、B兩點摩擦圓的內(nèi)公切線，如題4.15

答案圖所不。

題4.15答案圖

(2)求G。取滑塊3為單元體，其上作用力為豆、所、及；，且三力匯交于

一點。耳;與滑塊3的速度W的夾角大于9()，如題4.15答案所示。

(3)求耳；。取滑塊1為單元體?其上作用力為豆'房'耳；，且三力匯交于

一點?二;與E的夾角大于90＞如題4.15答案圖所示。

4.16一銀鏈四桿機構(gòu)中,已知征=500mm,=350mm1/AD=300mm,/ID為機架。試

問：

(1)若此機構(gòu)為雙曲柄機構(gòu)?且AB為曲柄，求心的最大值。

(2)若此機構(gòu)為雙曲柄機構(gòu)，求的的最小值。

(3)若此機構(gòu)為雙搖桿機構(gòu)，求的的取值范圍。

解：結(jié)構(gòu)簡圖如題4.16答案圖所不。

(1)若為曲柄拴桿機構(gòu)■則AB為最短?且/"+心＜&,+/8

代人已知量求解得&；4i50mm?則&，的最大值為150mm。

(2)若為雙曲柄機構(gòu)，則AD應(yīng)為最短，且：

①當AB為最長時，由于兒+34展+/°1可得出550mm。

②當AB不是最長時，由于兒+/g4&,+如，可得出450mm

要滿足上述二種情況的最小值應(yīng)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。

①當卻，為最短時，由于*,+心＞&＞+/°，可得出的＞150mm；

②當心為最長時'由于勉+展＞&＞+，8，可得出L＞150mm，又由于

，AB＜，BC+，CD+，AD'可彳可出^AB＜1150mm°

③當如＜如＜。時'由于兒+晨＞如+心,可得出如＜450mm

要滿足上述二種情況,lAB的取值范圍為150mm＜lAB＜450mm或

550mm＜lAB＜\150mm0

4.17已知較鏈四桿機構(gòu)（如題4.17圖所示）各構(gòu)件的長度，試問：

（1）這是跤鏈四桿機構(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）因為勉+展＜心+蒯，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)。

（2）有。因為以AB為原動件時?此機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu)。

（3）囁”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

…。?期心’由圖可得出人=180。-百或者％,==°

題4.17答案圖

4.18如題4.18圖所示的偏置曲柄滑塊機構(gòu)，已知行程速度變化系數(shù)（=1.5，滑

塊行程/7=50mm，偏距e=20mm-試用圖解法求：

（1）曲柄長度/鉆和連桿長度乙（7.

（2）曲柄為原動件時機構(gòu)的最大壓力角和最大傳動角Qax。

（3）滑塊為原動件時機構(gòu)的死點位置。

題4.18圖

解：（1）求鮑'lBC。

K_1

板位夾角8=180=36

K+1

ml

作圖如題4.18答案所示?取〃L=1力向,可測得：

ACt=27mm;AC,=70mm°又a+/?=AC?;/?-4=AC],代入AC〕'AC2值后,聯(lián)立求得：

a=21.5mm,b=48.5mm°

（說明：設(shè)=a-BC=b。將原位置圖旋轉(zhuǎn)18（T后作圖）

題4.18答案圖

結(jié)論：*=4?4=1x21.5=21.5mm

（2）求和匕nax。由圖可知：a=arcsin注如包吆

、，IlldAIIldAj

%c

當夕=90時?a為最大值■即

當3=270。時?a為最小值，即

(3)滑塊為原動件時■機構(gòu)的死點位置為ABC和A與G。

4.19設(shè)計較鏈四桿機構(gòu)(如題4.19圖所不)-已知機架長&>=600mm,要求兩連

架桿的三組對應(yīng)位置為：0=130,和%=110、價=8。和〃2=7()'外=45和“3=30-

連架桿AB的長度勉=200mm,，連架桿CD上的標線DE的長度可取為展=400mm?

試設(shè)計此四桿機構(gòu)。

題4.19圖

解：(1)取〃L=ooi%1m，按給定條件作出AB'DE的三組位置，并連接和

DB3°

(2)用反轉(zhuǎn)法將D&2'。鳥分別繞D點反轉(zhuǎn)%-匕=40。,%-%=80'得出島,'B；

/占\\\。

(3)分別作4囪、鳥員,垂直平分線仇2'%交于G點,連接AqcQ?即為該校鏈

四桿機構(gòu),如題4.19答案圖所示。

題4.19答案圖

(4)由題4.19答案圖測得：萬G=70mm,而=25mm。桿8C'CD的長度加、做

為

4.20如題4.20圖示所示為一雙聯(lián)齒輪變速裝置用拔叉DE操縱雙聯(lián)齒輪移動。

現(xiàn)擬設(shè)計一四桿機構(gòu)ABCD操縱拔叉的擺動。已知條件是：機架&,=100mm-較鏈

A'D的位置如題4.20圖所示，拔叉滑塊行程為30mm■拔叉尺寸L=%=40mm>

固定軸心D在拔叉滑塊行程的垂直等分線上。又在此四桿機構(gòu)ABCD中構(gòu)件AB為

手柄，當手柄垂直向上位于位置時，拔叉處于4位置，當手柄AB1逆時針轉(zhuǎn)過

8=90處于水平位置AB2時，拔叉處于區(qū)位置。試設(shè)計此四桿機構(gòu)。

題4.20圖

解：如題4.20答案圖所示，取〃L=0.002%m，利用剛化反轉(zhuǎn)法，連接AC?，令AC?

繞A點反轉(zhuǎn)。角得G'點，作GC；的垂直平分線，交位置1于4點，連接ABC占即為

該四桿機構(gòu)。

由題4.20答案圖測得

題4.20答案圖

第5章凸輪機構(gòu)

5.1滾子從動件盤形凸輪的基圓半徑如何度量？

答：是在理論輪廓上度量的。

5.2平底垂直于導路的直動從動件盤形凸輪機構(gòu)的壓力角等于多大？設(shè)計凸輪

機構(gòu)時，對壓力角有什么要求？

答：(1)等于零。

(2)從傳力合理，提高傳動效率來看?壓力角越小越好。設(shè)計時規(guī)定：

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(yīng)根據(jù)機器工作時的運動要求來確定。

5.4工程上設(shè)計凸輪機構(gòu)時，其基圓半徑一般如何選取？

答：先根據(jù)結(jié)構(gòu)條件初定基圓半徑匚。若出現(xiàn)a>[a]?則需增大基圓半徑「，再

重新進行設(shè)計。

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

5.6試作圖法法設(shè)計一個對心直動從動件盤形凸輪。已知理論輪廓基圓半徑

r=50mm?滾子半徑？=15mm，凸輪順時針勻速轉(zhuǎn)動。當凸輪轉(zhuǎn)過120。時，從動件以

等速運動規(guī)律上升30mm;再轉(zhuǎn)過150時，從動件以余弦加速度運動規(guī)律回到原位;

凸輪轉(zhuǎn)過其余90時?從動件靜止不動。

解：取4=082%1m0

(1)繪制S-9⑺曲線，如題5.6答案圖a所示，并將推程、回程各分為6等份。

(2)以相同的比例繪制凸輪基圓及從動件的初始位置，如題5.6答案圖b所示。

題5.6答案圖

(3)在題5.6答案圖b上?按逆時針方向(-㈤)畫出推程角120。，回程角150。，近

休止角90。，并在相應(yīng)段與位移線圖對應(yīng)劃分為6等份?得分點G、G、G……。

(4)過各分點作徑向線■并從基圓上的點G'Q、c3……。開始向外量取相應(yīng)

的位移量得耳、B2'……?即4G=17,員與=可員員=行......得到反轉(zhuǎn)后滾子中心的

位置。

（5）將耳、與、B3……連成光滑曲線，得凸輪理論輪廊〃。

（6）以〃上各點為圓心，/T為半徑作一系列圓，此圓的包絡(luò)線為凸輪的實際輪

廊，如題5.6答案圖b所示。

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（P°（可在題5.7圖上標出來）。

題5.7圖

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45。后機構(gòu)的壓力角。。

（可在題5.8圖上標出來）

題5.8圖

如題5.8答案圖

5.9在如題5.9圖所示偏置直動滾子從動件盤形凸輪機構(gòu)中，已知圓盤半徑R，

圓心與轉(zhuǎn)軸中心間的距離Q4=R/2，偏距e=04/也?滾子半徑為/°

（1）求在如題5.9圖所示位置?=45。）時機構(gòu)的壓力角。

（2）如分別增大半徑片'偏距e、圓心與轉(zhuǎn)軸中心間的距離0A（三個數(shù)值每次只

改變一個）■試問從動件的上升距離和壓力角有無變化？為什么？

題5.9圖

解：（1）因二者接觸點的法線0B與記方向一致?故。=0。。

（2）如題5.9答案圖所示?設(shè)在某瞬時?從動件占據(jù)位置口。由圖可知。

a=Z00'P。

當叫增大時，O,點上移至O八使得a角減?。?/p>

當6增大時，NOO'P增大-a增大；

當0A增大時，a不變。

從動件的上升距離是不變化的。

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

ro=40mm1行程/z=20mm,滾子半徑6=10mm，推程運動角。=1200，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9=30。、60'90時凸輪理論輪廊與實

際輪廓上對應(yīng)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9=30。'60'90時的位移SrS?'S?分別為

(1)用板標法求理論輪廊上對應(yīng)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)為對心直動從動件，故s0=r'e=0'尸=0'么=0

可求得

當9=30'時：g=r+S1=40+1.82=41.82mm

當.=60。時：p2=r+s2=40+10.00=50.00mm

當夕=90。時：p3=r+53=40+18.18=58.18mm

(2)用極坐標方法出實際輪廓上對應(yīng)點的坐標值。

極坐標方程為

式中：

根據(jù)題意可得出

20八2乃乃、

當9=30時：\-arctan—(1-cos--?-)4.82=12.87

2萬2乃6

_~3~T_

20八2兀冗、

當°=60時：4=arctanO—?(1-cos-—?%。。。=2092

2乃243

_TT-

20八2乃4、

當夕二90時：4=arctan□-0-COS--?-)418=933

2%2乃2

_TT

式中：

△e-arctan不sin2

p一飛cos2

10sinl2.87°

當e=30°時:△g=arctan=3.97"

41.82-10cosl2.87°

10sin20.92°

當8=60。時:=arctan=5.20

50-lOcos20.92

1Osin9.33。,e

當e=90時：△&=arctan-----------------------------=1.yZ

58.18-10cos9.33o

因此可得出

當9=30時:

當夕=6。,時：

當e=90時：

第6章間歇運動機構(gòu)

6.1某牛頭刨床工作臺橫向進給絲桿的導程為5mm，與絲桿聯(lián)動的棘輪齒數(shù)為

40，求此牛頭刨床的最小橫向進給量是多少？若要求此牛頭刨床工作臺的橫向進給

量為0.5mm，則棘輪每次能轉(zhuǎn)過的角設(shè)應(yīng)為多少？

答：牛頭刨床的橫向進給量最小為

若要求其橫向進給量為。.5mm，則棘輪每次轉(zhuǎn)過的角度應(yīng)為版X喋3

6.2某外嚙合槽輪機構(gòu)中槽輪的槽數(shù)z=6，圓銷的數(shù)目61，若槽輪的靜止時間

%=2%?試求主動撥盤的轉(zhuǎn)速〃。

答：主動撥盤的轉(zhuǎn)速為：

6.3在六角車床上六角刀架轉(zhuǎn)位用的外嚙合槽輪機構(gòu)中，已知槽輪槽數(shù)z=6，槽

輪停歇時間4=|%，運動時間々=3%，求槽輪機構(gòu)的運動系數(shù)工及所需的圓柱銷數(shù)

目。

答：運動系數(shù)工=」」=±=2

4+晨i+i3

所需圓柱銷數(shù)目上=2工=24=2

(z-2)(6-2)

6.4內(nèi)嚙合槽輪機構(gòu)能不能采用多圓柱銷撥盤？

答：不能。

第七章螺紋連接與螺旋傳動

7.1常用螺紋的種類有哪些？各用于什么場合？

答：常用螺紋的種類有普通螺紋、管螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋和鋸齒形螺紋，

前兩種主要用于聯(lián)接?后三種主要用于傳動。

7.2螺紋的主要參數(shù)有哪些？怎樣計算？

答：螺紋的主要參數(shù)有:(1)大徑d;(2)小徑4;(3)中徑d;(4)螺距P;

(5)導程S;(6)升角入；tan，=~^=畫；(7)牙型角牙型斜角￡。

7rd27rd2

7.3螺紋的導程和螺距有何區(qū)別？螺紋的導程S和螺距尸與螺紋線數(shù)〃有何關(guān)

系？

答：螺距是螺紋相鄰兩牙在中徑線上對應(yīng)兩點間的軸向距離，導程則是同一螺旋

線上相鄰兩牙在中徑線上對應(yīng)兩點間的軸向距離。

導程5、螺距尸、螺紋線數(shù)〃之間的關(guān)系：S=nP。

7.4根據(jù)牙型的不同，螺紋可分為哪幾種？各有哪些特點？常用的連接和傳動螺

紋都有哪些牙型？

答：根據(jù)牙型的不同，螺紋可分為普通螺紋、管螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋

和鋸齒形螺紋。各種螺紋特點：普通螺紋的當量摩擦系數(shù)較大，自鎖性能好，強

度高，廣泛應(yīng)用于各種緊固連接；管螺紋分圓柱管螺紋和圓錐管螺紋。圓柱管螺

紋用于水、煤氣、潤滑管路系統(tǒng)等低壓場合。圓錐管螺紋適用于高溫、高壓及密

封要求較高的管路連接中。常用的連接螺紋的牙型是三角形牙型。常用的傳動螺

紋的牙型是矩形、梯形和鋸函形牙型。

7.5螺柱連接的基本形式有哪幾種？各適用于何種場合？有何特點？

答：螺紋連接有四種基本類型。

(1)螺柱連接。其結(jié)構(gòu)特點是被連接件的孔中不切制螺紋，裝拆方便，結(jié)構(gòu)簡單?

適用于經(jīng)常拆卸、受力較大的場合。

(2)雙頭螺栓連接。其結(jié)構(gòu)特點是被連接件中薄件制光孔，厚件制螺紋孔，結(jié)構(gòu)

緊湊。適用于連接一厚一薄零件，受力較大、經(jīng)常拆卸的場合。

⑶螺釘連接。其結(jié)構(gòu)特點是螺釘直接旋入被連接件的螺紋孔中，結(jié)構(gòu)簡單。適

用于連

接一厚一薄件，受力較少、不經(jīng)常拆卸的場合。

(4)緊定螺釘連接。其結(jié)構(gòu)特點是緊定螺釘旋入一零件的螺紋孔中，螺釘端部頂

住另一零件，以固定兩零件的相對位置。適用于傳遞不大的力或轉(zhuǎn)矩的場合。

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(shè)計螺紋連接-