机械课后答案.docx

薛铜龙主编《机械设计基础》部分课后习题参考答案第2章平面机构运动简图及自由度计算2-1何谓构件？何谓运动副及运动副元素？平面运动副是如何分类的？答：构件：组成机械的各个相对运动的单元；运动副：构件之间直接接触的、可以产生相对运动的活动连接；运动副元素：两个构件上直接参与接触构成运动副的部分；平面运动副按照不同的接触情况，一般讲运动副分为低副和高副两大类2-2何谓机构的自由度？机构具有确定运动的条件是什么？若不满足此条件将会产生什么后果？答：机构具有确定相对运动时所必须给定的独立运动参数的数目；机构具有确定运动的条件是机构原动件的个数应等于该机构的自由度F；如果机构的原动件个数小于机构的自由度，机构的运动将不确定，如果机构的原动件个数大于机构的自由度，机构不能运动甚至在薄弱处发生破坏2-3计算平面机构自由度时应注意哪些事项？通常在哪些情况下存在虚约束？答：计算平面机构自由度时应注意：复合皎链、局部自由度和虚约束；常见的虚约束情况：1)“轨迹重合，，一两构件在未组成运动副前，连接点处的轨迹已重合为一，因此组成后的运动副将不提供独立的约束作用，为虚约束；2)“导路平行”一两构件在多处同时构成若干移动副，且导路相互平行或重合时，事实上只有一个移动副起独立的约束限制作用，其余则为虚约束；3)“轴线重合，，一两构件同时在多处构成若干转动副，且轴线相互重合，事实上只有一个转动副起独立的约束限制作用，其余则为虚约束；4)“距离恒定”一两构件两点间未组成运动副前距离保持不变，两点间用另一构件连接后，将产生虚约束；5)“对称结构”一一机构中对运动不起独立作用的对称部分，将产生虚约束；6)“公法线重合”一如果两构件在多处构成平面高副，且接触点处的公法线彼此重合，则只能算做一个平面高副；但如果各接触处的公法线彼此不重合，则相当于一个低副。

2-4试判定图2-27中(a)、(b)的构件组合体能否运动？若使它们成为具有确定运动的机构，在结构上应如何改进？答：图(a)所示构件组合体的自由度为尸=3〃一20—0=3x2—2x3-0=不能运动，若使它们成为具有确定运动的机构，应改为下图（a）；图（b）所示组合体自由度为F=3〃—20-0=3x6—2x9-0=0不能运动，若使它们成为具有确定运动的机构不能运动，若使它们成为具有确定运动的机构应改为下图（b）2-5绘岀图2-28所示机构的机构运动简图2-5绘岀图2-28所示机构的机构运动简图图2-282-6如图2-29所示油泵机构中，1为曲柄，2为活塞杆，3为缸体，4为机架试绘制该机构的运动简图，并计算其自由度答：/=3〃20—0=3x3—2x4—0=12-7计算如图2-30至题图2-35所示各机构的自由度（若有复合皎链、局部自由度或虚约束应明确并判断机构的运动是否确定，图中绘有箭头的构件为原动件2-7计算如图2-30至题图2-35所示各机构的自由度（若有复合皎链、局部自由度或虚约束应明确并判断机构的运动是否确定，图中绘有箭头的构件为原动件指出），图2-30圈2-31m2-32CDEFGH.IMFFCGDH.Cf-/>F.IS2-35国2-34解：（1）F=3M-2乃-0=3x68—2x11—1=1,其中凸轮滚子处为局部自由度，运动确定F=3/7-2P/-A=3x7-2x10-0=1,C处为复合钗链，运动确定；⑶尸=3"-20-0=3x6—2x7—3=1,构件8两端的F、I两处为虚约束，C、H两处为局部自由度，运动确定；⑷尸=3"-20-为=3x8—2x11—1=1,两个移动副之一为虚约束，一个复合钗链，运动确定；(5)F=3〃-2乃-0=3x5—2x7—0=1,E、F为虚约束，C点为复合皎链，运动确定；⑹F=3"-20-0=3x9—2x12—2=1,两个移动副之一为虚约束，一个复合皎链，运动确定。

第3章平面连杆机构3-1何谓曲柄？钗链四杆机构具有曲柄的条件是什么，曲柄是否就是最短杆？答：绕固定轴线作整周回转的构件称为曲柄钗链四杆机构中曲柄存在的条件为：(1)连架杆或机架是最短杆；(2)最短杆与最长杆的长度之和应V其他两杆长度之和(杆长条件)曲柄不一定是最短杆3-2死点在什么情况出现？举例说明死点的危害以及死点在机械工程中的应用答：在曲柄摇杆机构中，以摇杆为原动件，曲柄为从动件，当机构的从动件与连杆共线的两个位置时，出现了传动角为零的情况，这时原动件通过连杆作用于从动件上的力恰好通过其回转中心,不产生转距因此机构在此位置起动时，不论驱动力多大，即便无摩擦，也不能使从动曲柄转动机构的这种位置称为死点当机构运动到死点位置时会产生运动不确定现象曲柄可能无法运动，甚至是反向运动即顺时针转动为了使机构能顺利地闯过死点而顺利运行，可以采用将两组以上的相同机构组合使用的方法如机车联动装置，其两侧的曲柄滑块机构的曲柄位置就相互错开了90°；再如多缸内燃机的各缸曲柄位置同样也错开了一定的角度还可以采用安装飞轮增大惯性的方法，借惯性作用通过死点，如缝纫机驱动机构的飞轮以及拖拉机单缸引擎上的飞轮等等在工程实际中，也常利用死点来实现一定的工作要求。

如飞机起落架机构、工件夹紧装置3-3试说明平面四杆机构常见的几种演化形式？导杆机构是由何机构演变而来？如何演变？答：1、转动副演化为移动副(改变构件形状或尺寸)；2、运动副尺寸的扩大；3、机构的倒置;4、运动副包容关系的逆转导杆机构可由曲柄滑块机构倒置得到3-4如何判断机构有无急回运动？K=1的较链四杆机构的结构特征是什么？答：行程速比系数的大小表明了急回运动的剧烈程度，行程速比系数值越大，机构的急回运动特性越显著，行程速比系数值大小取决于极位夹角的大小极位夹角越大，行程速比系数值就越大;若K=l,极位夹角为零，机构没有急回运动特性3-5分别分析如图3-29所示两种曲柄滑块机构的最小传动角的位置a

有:（1）若ZB2C2D是锐角，则/BCD为最小传动角；⑵若ZB2C2D是钝角，则应比较/BQD与180VZB2C2D两者中的小者，即为最小传动角3、分别以1、2和3为机架（a）、（b）均分别为双曲柄机构、曲柄摇杆机构、双摇杆机构C1Cymi,n/Cf,ty[niti//*L".产1r，r-一厂-d3-9如图3-51所示为偏置曲柄滑块机构已知a=150mm,b=400mm,e=50mm,试求滑块行程H、机构的行程速度变化系数K和最小传动角/min图3-51QII解：H=J(b+a)'一凌-J(b-a)?-e?=302.8mm（二）-arcsm（二）=6.32K1801.07180Xmin=arccos［号片J=603-10设计一曲柄滑块机构，已知滑块的行程速度变化系数K=1.5；滑块的行程H=50mm，导路偏距e=20mm,求曲柄长度1雄和连杆长度kc(参照上题图)解：提示：先用课本26页公式(3-7)根据行程速比系数求岀极位夹角，然后在根据上题方法反算曲柄和连杆长度3-11已知摇杆CD的行程速度变化系数K=l,摇杆CD的长度ZcD=150mm，摇杆的极限位置与机架所成角度Wi=33和\|/2=90。

试设计此曲柄摇杆机构解：提示：参见课本36页2)按行程速比系数设计平面四杆机构中(1)曲柄摇杆机构的设计第5章齿轮机构5-1.齿轮传动的优点有哪些？答：(1)优点传动效率高，瞬时传动比稳定，工作可靠，寿命长；适用的速度和传递的功率范围广；可实现平行轴、相交轴、交错轴之间的传动5-2.渐开线的性质及渐开线齿廓哦啮合的特性有哪些？答：根据渐开线的形成过程，可知渐开线具有以下特性：(1) 发生线沿基圆滚过的长度(如图，从位置II滚到位置I),等于该基圆上被滚过圆弧的长度，即BK=ABo(2) 发生线为渐开线在任意点K的法线，即渐开线上任意点的法线必与基圆相切3) 发生线与基圆的切点B是渐开线在点K的曲率中心，其曲率半径为BK渐开线上越接近基圆的点，其曲率半径越小，渐开线在基圆上点A的曲率半径为零4) 渐开线的形状取决于基圆的大小如图5-4所不，在展角0k(=e1=02)相等条件下，基圆半径越小，渐开线愈弯曲，其曲率半径越小；基圆半径越大，渐开线愈平直，其曲率半径越大；当基圆半径趋于无穷大时，渐开线变成直线，此即为齿条的齿廓5) 渐开线上各点的压力角不相等渐开线上任意点法向压力Fn的方向线(即该点法线)，与该海％=竺=鱼点速度VK方向所夹的锐角(XK,称为该点的压力角。

由图可知°"氏O可知，渐开线上各点的压力角不相等，在渐开线的起始点的压力角ab为零6) 因渐开线是从基圆开始向外逐渐展开的，故基圆以内无渐开线7) 同一基圆上任意两条渐开线AKi、BK2之间各点的公法线长度相等，即A1B1=A2B2，如图A同一基圆上两条渐开线渐开线齿廓啮合的特点：1能满足啮合基本定理并能保证定传动比传动；2渐开线齿廓传动的可分性5-3.渐开线直齿圆柱齿轮的分度圆和节圆有何区别？在什么情况下，分度圆和节圆重合？答：一个齿轮只有分度圆，只有一对齿轮传动时才有节圆在标准安装时分度圆和节圆相等重合5-4.何为根切现象？渐开线标准齿轮不发生根切的最少齿数与哪些因素有关？答：齿轮的根切现象用范成法加工齿数较少的标准齿轮时，若刀具的顶部切入轮坯齿根渐开线部分，则将轮坯齿根一部分已加工好的渐开线齿廓切去，这种现象称为根切根切将会使齿轮的抗弯强度降低、重合度减小，平稳性变差，对齿轮传动不利，应力求避免渐开线标准齿轮不根切的最少齿数Zmin只要保证刀具齿顶线与啮合线的交点B不超过啮合极限点N,轮齿将不会发生根切，即PBWPN这样，即可求解岀不根切的最少齿数ZminrchFi睥mzsinaPB=PN=rsina=所以sina-2从而得一sir?a.、2方因此，渐开线标准齿轮不根切的最少齿数为sin2ao① 正常齿制：a=20:h*a=I.O时，Zmin=17② 短齿制：a=20:h*a=0.8时，Zmin=14。

5-5渐开线标准齿轮准确啮合和连续传动的条件是什么？答：渐开线齿轮正确啮合的条件是：两轮的模数和压力角应分别相等齿轮连续传动的条件是：ea=(BlB2/pb)>15-6何为成形法，其常用的刀具有哪些？答：成形法是用与被加工齿轮齿槽形状完全相等的成形刀具加工齿形的方法，称成形法，是用与工件的最终表面轮廓相匹配的成形刀具，或成形砂轮等加工岀成形面，如成形车削、成形铳削和成形磨削等，由于成形刀具的制造比较困难，因此一般只用于加工短的成形面5-7何谓变位修正法？变位齿轮传动的类型及特点有哪些？答：所谓变位修正法，就是用改变刀具与轮坯的相对位置，使刀具的齿顶线不超过N1点，来避免根切现象的加工方法1)变位齿轮传动1）变位齿轮。