机械设计基础第二版陈立德姜小菁课后答案

部分作业参考解答 本作业解答仅供参考，错误之处敬请指正；

题3.5 绘制机构简图解：

CB

3

21

A

4

定块机构

题3.6 绘制机构简图 解： 3 C 2 B 1 4 摇块机构

A

题3.7 绘制机构简图解： C 2 B 1 3

A 4

正弦机构

题3.8 计算机构自由度 解： 活动构件数：n = 8 ; 低副：PL = 11 ; 高副： PH = 1 ; 机构自由度： F = 3 n 2PL PH = 3 8 2 11 1 =1 1 移动副 8 7 6 局部自由度 5 高副 4 2 3

4

题3.8 计算机构自由度 解： 活动构件数：n = 8 ; 低副：PL = 11 ; 高副： PH = 1 ; 机构自由度： F = 3 n 2PL PH = 3 8 2 11 1 =1 1 移动副 8 7 6 局部自由度 5 高副 4 2 3

4

题3.8 计算机构自由度 解： 活动构件数：n = 4 ; 低副：PL = 4 ; 高副： PH = 2 ; 机构自由度： F = 3 n 2PL PH = 3 4 2 2 2 =2 高副 3 2 1

局部自由度 虚约束 高副4 4 虚约束

题3.9 机构的结构分析解：

第8章 带传动

8.1 带传动的主要类型有哪些？各有何特点？试分析摩擦带传动的工作原理。

答：按传动原理的不同，带传动可分为摩擦型带传动和啮型带传动。前者是依靠传动带与带轮间的摩擦力实现传动；后者是依靠带内侧凸点与带轮外像上的齿槽相啮合实现传功。

摩擦带传动是由主动轮、从动轮、紧套在两轮上的传功带及机架组成的，当原动机驱动主功轮转动时，8.2 什么是有效拉力？什么是初拉力？它们之间有何关系？

答：当传动带静止时，带两边承受相等的拉力，此力称为初拉力F0。

当传动带传动时，带两边的拉力不再相等。紧边拉力为F1，松边拉力为F2。带两边的拉力之差称为由于带与带轮间摩擦力的作用，使从动轮一起转动，从而实现运动和动力的传递。

带传动的有效拉力F 。设环形带的总长度不变，可推出F0?1?F1?F2? 28.3 小带轮包角对带传动有何影响？为什么只给出小带轮包角?1的公式？

答：从而提高传动能力。由于大带轮的包角?2大?1角增大说明了整个接触弧上的摩擦力的总和增加，于小带轮的包角?1，打滑首先发在小带轮，因此，只要考虑小带轮的包角?1值。

8.4 带传动工作时，带截面上产生哪些应力？应力沿带全长是如何分布的？最大应力在何处？ 答：带传动时，带中

第8章 带传动

8.1 带传动的主要类型有哪些？各有何特点？试分析摩擦带传动的工作原理。

答：按传动原理的不同，带传动可分为摩擦型带传动和啮型带传动。前者是依靠传动带与带轮间的摩擦力实现传动；后者是依靠带内侧凸点与带轮外像上的齿槽相啮合实现传功。

摩擦带传动是由主动轮、从动轮、紧套在两轮上的传功带及机架组成的，当原动机驱动主功轮转动时，8.2 什么是有效拉力？什么是初拉力？它们之间有何关系？

答：当传动带静止时，带两边承受相等的拉力，此力称为初拉力F0。

当传动带传动时，带两边的拉力不再相等。紧边拉力为F1，松边拉力为F2。带两边的拉力之差称为由于带与带轮间摩擦力的作用，使从动轮一起转动，从而实现运动和动力的传递。

带传动的有效拉力F 。设环形带的总长度不变，可推出F0?1?F1?F2? 28.3 小带轮包角对带传动有何影响？为什么只给出小带轮包角?1的公式？

答：从而提高传动能力。由于大带轮的包角?2大?1角增大说明了整个接触弧上的摩擦力的总和增加，于小带轮的包角?1，打滑首先发在小带轮，因此，只要考虑小带轮的包角?1值。

8.4 带传动工作时，带截面上产生哪些应力？应力沿带全长是如何分布的？最大应力在何处？ 答：带传动时，带中

第4章 平面连杆机构

4.1 机构运动分析时的速度多边形与加速度多边形特性是什么？

答：同一构件上各点的速度和加速度构成的多边形与构件原来的形状相似，且字母顺序一致。

4.2 为什么要研究机械中的摩擦？机械中的摩擦是否全是有害的？

答：机械在运转时，其相邻的两构件间发生相对运动时，就必然产生摩擦力，它一方面会消耗一部分的输入功，使机械发热和降低其机械效率，另一方面又使机械磨损，影响了机械零件的强度和寿命，降低了机械工作的可靠性，因此必须要研究机械中的摩擦。

机械中的摩擦是不一定有害的，有时会利用摩擦力进行工作，如带传动和摩擦轮传动等。 4.3 何谓摩擦角？如何确定移动副中总反力的方向？

答：（1）移动或具有移动趋势的物体所受的总反力与法向反力之间的夹角称为摩擦角?。 （2）总反力与相对运动方向或相对运动趋势的方向成一钝角90???，据此来确定总反力的方向。

4.4 何谓摩擦圆？如何确定转动副中总反力的作用线？

答：（1）以转轴的轴心为圆心，以P(P?rf0)为半径所作的圆称为摩擦圆。

（2）总反力与摩擦圆相切，其位置取决于两构件的相对转动方向，总反力产生的摩擦力矩与相对转动的转向相反。

4.5 从机械效率的观点看，机械自锁的条件是什么？

第4章 平面连杆机构

4.1 机构运动分析时的速度多边形与加速度多边形特性是什么？

答：同一构件上各点的速度和加速度构成的多边形与构件原来的形状相似，且字母顺序一致。

4.2 为什么要研究机械中的摩擦？机械中的摩擦是否全是有害的？

答：机械在运转时，其相邻的两构件间发生相对运动时，就必然产生摩擦力，它一方面会消耗一部分的输入功，使机械发热和降低其机械效率，另一方面又使机械磨损，影响了机械零件的强度和寿命，降低了机械工作的可靠性，因此必须要研究机械中的摩擦。

机械中的摩擦是不一定有害的，有时会利用摩擦力进行工作，如带传动和摩擦轮传动等。 4.3 何谓摩擦角？如何确定移动副中总反力的方向？

答：（1）移动或具有移动趋势的物体所受的总反力与法向反力之间的夹角称为摩擦角?。 （2）总反力与相对运动方向或相对运动趋势的方向成一钝角90???，据此来确定总反力的方向。

4.4 何谓摩擦圆？如何确定转动副中总反力的作用线？

答：（1）以转轴的轴心为圆心，以P(P?rf0)为半径所作的圆称为摩擦圆。

（2）总反力与摩擦圆相切，其位置取决于两构件的相对转动方向，总反力产生的摩擦力矩与相对转动的转向相反。

4.5 从机械效率的观点看，机械自锁的条件是什么

第11章 蜗杆传动

11.1 蜗杆传动的特点及使用条件是什么？

答：蜗杆传动的特点是：结构紧凑，传动比大。一般在传递动力时，i?10~80；分度传动时只传递运动，i可达1 000；传动平稳，无噪声；传动效率低；蜗轮一般用青铜制造，造价高；蜗杆传动可实现自锁。

使用条件：蜗杆传动用于空间交错(90)轴的传动。用于传动比大，要求结构紧凑的传动，传递功率一般小于50kW。

11.2 蜗杆传动的传动比如何计算？能否用分度圆直径之比表示传动比？为什么？

答：蜗杆传动的传动比可用齿数的反比来计算，即i?n1n2?z2z1；不能用分度圆直径之比表示传动比，因为蜗杆的分度圆直径d1?mq?mz1。

11.3 与齿轮传动相比较，蜗杆传动的失效形式有何特点？为什么？

答：蜗杆传动的失效形式与齿轮传动类似，有点蚀、弯曲折断、磨损及胶合。但蜗杆传动中蜗轮轮齿的胶合、磨损要比齿轮传动严重得多。这是因为蜗杆传动啮合齿面间的相对滑动速度大，发热严重，润滑油易变稀。当散热不良时，闭式传动易发生胶合。在开式传动及润滑油不清洁的闭式传动中，轮齿磨损较快。

11.4 何谓蜗杆传动的中间平面？中间平面上的参数在蜗杆传动中有何重要意义？ 答：蜗杆传动的中间平面是通

第4章 凸轮机构

第一讲： 4.1 凸轮机构的类型及应用

课 题： 4.1.1 凸轮机构的应用和组成

4.1.2 凸轮机构的分类

教学目标：1. 熟悉凸轮机构的应用和特点， 2. 掌握凸轮机构的类型，

教学重点： 凸轮机构的应用和特点及类型

教学难点：凸轮机构的应用

教学方法：利用动画演示机构运动，工程应用案例展示其应用场合。 教学内容：4.1.1 凸轮机构的应用和组成 1.应用：

图4-1 内燃机配气机构 图4-2 冲床送料机构

图4-3 绕线机的凸轮机构 图4-4 圆柱凸轮机构（进刀机构） 组成：凸轮机构由凸轮、从动件和机架组成。

凸轮与从动件通过高副连接，故凸轮机构属于高副机构。

作用：凸轮机构的主要作用是将主动凸轮的连续转动或移动转化为从动件的往复

移动或摆动。 4.1.2 凸轮机构的分类 1.按凸轮形状分类

（1）盘形凸轮 具有变化向径的盘状构件称为盘形凸轮。它是凸轮的基本形式，

图4-1、图4-3。

（2）移动凸轮 做移动的平面凸轮。可看作是当转动中心在无穷远处时盘形凸轮

的演化形式，图4-2。

（3）圆柱凸轮 圆柱体的表面上具有曲线凹

机械设计基础第二版(陈晓南—杨培林)题解

课后答案完整版

从自由度，凸轮，齿轮，V带，到轴，轴承

第三章部分题解

3-5图3?37所示为一冲床传动机构的设计方案。设计者的意图是通过

齿轮1带动凸轮2旋转后，经过摆杆3带动导杆4来实现冲头

上卞冲压的动作。试分析此方案河无结构组成原理上的错误。若

有，应如何修改？

解画出该方案的机动示意图如习题3?5解图(a),其自由度为：

F = 3n- 2P3-P4= 3z3-2,4-I= O 其中:滚子为

局部自由度

计算可知：自由度为零，故该方案无法实现所要求的运动，即结图

3-37习题3?5图构组成原理上有错误。

解决方法：①增加一个构件和一个低副，如习题3-5解图(b)所

示。其自由度为：

F = 3n- 2P S-P4=3,4-2Z5-1=1

习題3?5解图⑴习題3?5解图(b) 习题3?5解图(C)

3-6画出图3?38所示机构的运动简图(运动尺寸由图上屋取〉，并i∣算其门由度。

②将一个低副改为高副，如习题3-5解图(C)所示。其自由度为：

F = 3n- 2P S-P4= 3,3-2,3-2 =1

(a)机构模型(d)机构模型图3-38习懸3-6

图

解(a)习题3-6(a)图所示机构的运动简图町画成习题3-6(a)解图(a)或习题3

螺纹连接习题解答

11—1 一牵曳钩用2个M10的普通螺钉固定于机体上，如图所示。已知接合面间的摩擦系数f=0.15，螺栓材料为Q235、强度级别为4.6级，装配时控制预紧力，试求螺栓组连接允许的最大牵引力。

解题分析：本题是螺栓组受横向载荷作用的典型 例子．它是靠普通螺栓拧紧后在接合面间产生的摩擦 力来传递横向外载荷FR。解题时，要先求出螺栓组所 受的预紧力，然后，以连接的接合面不滑移作为计算

准则，根据接合面的静力平衡条件反推出外载荷FR。 题11—1图

解题要点：

（1）求预紧力F′：

由螺栓强度级别4.6级知σ

S =240MPa，查教材表11—5（a），取S=1.35，则许用拉应

力： [σ]= σS /S =240/1.35 MPa=178 MPa ， 查（GB196—86）M10螺纹小径d1=8.376mm

2由教材式（11—13）： 1.3F′/（πd1/4）≤[σ] MPa 得： 2F′=[σ]πd1/（4×1.3）=178 ×π×8.376/

螺纹连接习题解答

11—1 一牵曳钩用2个M10的普通螺钉固定于机体上，如图所示。已知接合面间的摩擦系数f=0.15，螺栓材料为Q235、强度级别为4.6级，装配时控制预紧力，试求螺栓组连接允许的最大牵引力。

解题分析：本题是螺栓组受横向载荷作用的典型 例子．它是靠普通螺栓拧紧后在接合面间产生的摩擦 力来传递横向外载荷FR。解题时，要先求出螺栓组所 受的预紧力，然后，以连接的接合面不滑移作为计算

准则，根据接合面的静力平衡条件反推出外载荷FR。 题11—1图

解题要点：

（1）求预紧力F′：

由螺栓强度级别4.6级知σ

S =240MPa，查教材表11—5（a），取S=1.35，则许用拉应

力： [σ]= σS /S =240/1.35 MPa=178 MPa ， 查（GB196—86）M10螺纹小径d1=8.376mm

2由教材式（11—13）： 1.3F′/（πd1/4）≤[σ] MPa 得： 2F′=[σ]πd1/（4×1.3）=178 ×π×8.376/