机械设计基础(第七版)飞 卢玉明主编课后答案

chapter1
1-1什么是运动副?高副与低副有何区别?
答:运动副:使两构件直接接触,并能产生一定相对运动的连接。
平面低副-凡是以面接触的运动副,分为转动副和移动副;
平面高副-以点或线相接触的运动副。
1-2什么是机构运动简图?它有什么作用?
答:用简单的线条和符号代表构件和运动副,并按比例定出各运动副位置,表示机构的组成和传动情况。这样绘制出的简明图形就称为机构运动简图。
作用:机构运动简图不仅能表示出机构的传动原理,而且还可以用图解法求出机构上各有关点在所处位置的运动特性(位移,速度和加速度)。它是一种在分析机构和
设计机构时表示机构运动的简便而又科学的方法。
1-3平面机构具有确定运动的条件是什么?
答:机构自由度F>0,且与原动件数相等,则机构各构件间的相对运动是确定的;这就是机构具有确定运动的条件。(复习自由度4个结论P17)
chapter2
2-1什么是曲柄摇杆机构的急回特性和死点位置?
答:急回特性:曲柄等速回转的情况下,摇杆往复运动速度快慢不同,摇杆反行程时的平均摆动速度必然大于正行程时的平均摆动速度,此即急回特性。
双导程蜗杆死点位置:摇杆是主动件,曲柄是从动件,曲柄与连杆共线时,摇杆通过连杆加于曲柄的驱动力F正好通过曲柄的转动中心,所以不能产生使曲柄转动的力矩,
机构的这种位置称为死点位置。即机构的从动件出现卡死或运动不确定的
现象的那个位置称为死点位置(从动件的传动角 =0°)。
chapter3
3-2通常采用什么方法使凸轮与从动件之间保持接触?
答:力锁合:利用重力、弹簧力或其他外力使从动件与凸轮轮廓始终保持接触。
形锁合:利用高副元素本身的几何形状使从动件与凸轮轮廓始终保持接触。
3-3什么叫刚性冲击和柔性冲击?用什么方法可以避免刚性冲击?
答:刚性冲击:从动件在运动开始和推程终止的瞬间,速度突变为零,理论上加速度为无穷大,产生无穷大的惯性力,机构受到极大的冲击,称为刚性冲击。
柔性冲击:当从动件做等加速或等减速运动时,在某些加速度突变处,其惯性力也随之有限突变而产生冲击,这种由有限突变而引起的冲击比无穷大惯性力引起的
刚性冲击轻柔了许多,故被称为柔性冲击。
避免刚性冲击的方法:为了避免刚性冲击,常将这种运动规律已知的运动开始和终止两小段加以修正,使速度逐渐升高和逐渐降低。让从动件按正弦加速度运动(既
无刚性运动,也无柔性冲击)
chapter4
4-1棘轮机构、槽轮机构及不完全齿轮机构各有何运动特点?是举出应用这些间歇运动机构的实例。
答:槽轮机构特点:结构简单,工作可靠,常用于只要求恒定旋转角的分度机构中;停歇
立体剪裁
运动主要依靠槽数和圆柱销数量(运动系数)
应用:应用在转速不高,要求间歇转动的装置中。如:电影放映机自动传送
链装置纺织机械
棘轮机构特点:这种有齿的棘轮其进程的变化最少是1个齿距,且工作时有响声。
应用:起重机绞盘牛头刨床的横向进给机构计数器
不完全齿轮机构特点:普通齿轮传动,不同之处在于轮齿不布满整个圆周。主动轮上的
锁住弧与从动轮上的锁住弧互相配合锁住,以保证从动轮停歇在
预定位置上。
应用:各种计数器多工位自动机半自动机
满液式蒸发器
chapter 6
6-1设计机械零件时应满足哪些基本要求?
答:足够的强度和刚度,耐摩擦磨损,耐热,耐振动(衡量机械零件工作能力的准则)。6-2按时间和应力的关系,应力可分为几类?实际应力、极限应力和许用应力有什么不同?答:随时间变化的特性,应力可分为静应力和变应力两类。
许用应力:是设计零件时所依据的条件应力。[σ]高效除雾器
极限应力:零件设计时所用的极限值,为材料的屈服极值。
实际应力:零件工作时实际承受的应力。
(静应力下:[σ]=σS /s [σ]=σB /s s=s 1s 2s 3)
6-4指出下列符号各表示什么材料:Q235、35、65Mn、20CrMnTi、ZG310-570、HT200.Q235:屈服强度为235,抗拉强度为375-460,伸长率为:26%的普通碳素钢。
35:优质碳素钢(数字表示碳的平均含量)
65Mn;优质碳素钢,平均含碳量为0.65%,含Mn 量约为1%。
连体滑雪服20CrMnTi :合金钢,含碳量0.20%,平均含Cr,Mn,Ti 量约为1%。
ZG310-570:屈服强度为310MPa,抗拉强度为570MPa 伸长率为15%,硬度为:40-50HRC 的铸钢
HT200:抗拉强度为200,硬度为170-241HBS 的灰铸铁。
6-5在强度计算时如何确定许用应力?
答:许用应力的确定通常有两种方法:
1.查许用应力表:对于一定材料制造的并在一定条件下工作的零件,根据过去机械制造的实践与理论分析,将他们所能安全工作的最大应力制成专门的表格。这种表格简单,具体,可靠,但每一种表格的适用范围较窄。
2.部分系数法:以几个系数的乘积来确定总的安全系数3
s 2s 1s s =S1——考虑计算载荷及应力准确性的系数,一般s1=1-1.5。
S2——考虑材料力学性能均匀性的系数。
S3——考虑零件重要程度的系数。
6-81-σ0σ1σ各代表什么?1-σ:对称循环变应力下,疲劳极限为1-σ。
0σ:脉动循环变应力下,疲劳极限为0σ。1σ:静应力下的疲劳极限。
chapter 7
7-1常见的螺栓中的螺纹式右旋还是左旋、是单线还是多线?怎样判别?多线螺纹与单线螺纹的特点如何?
答:常见的螺栓中的螺纹是右旋、单线。根据螺旋线绕行方向科判别右旋与左旋;根据螺旋
线的数目可判别单线还是多线。
特点:单线螺纹的螺距等于导程,多线螺纹的导程等于螺距与线数的乘积;单线螺纹由于其螺旋升角较小,用在螺纹的锁紧,多线螺纹由于其螺纹升角较大,用于传递动力和运动。7-2螺纹主要类型有哪几种?说明他们的特点及用途。
答:机械制造中主要螺纹类型:三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹、半圆形螺
纹。三角形螺纹:a.普通螺纹:特点为抗拉强度较高,连接自锁作用也较可靠,一般适用于
薄壁零件及受冲击零件的连接。
b.管螺纹(半圆形螺纹):特点为螺纹深度较浅,是专门用来连接管子的。
矩形螺纹:特点为刨面呈矩形、螺母与螺杆对中的精度较差以及螺纹根部强度较弱等缺
点;没有自锁。
梯形螺纹:特点为刨面为梯形,效率较矩形螺纹低,没有自锁。多用于车床丝杆等传动
螺旋及起重螺旋中。
锯齿形螺纹:效率较矩形螺纹略低,强度较大,没有自锁。在受载很大的起重螺旋及螺
隔离端子旋压力机中常采用。
(三角形螺纹用于连接;锯齿、梯形、矩形用于传动。)
7-3螺旋副的效率与哪些参数有关?各参数变化大小对效率有何影响?螺纹牙型角大小对
效率有何影响?
答:()
ρϕϕη+==tg tg A A 12ϕ为升角,ρ为摩擦角当摩擦角不变时,螺旋副的效率是升角的函数。
牙型角变小,效率变大;牙型角变大,效率变小。(举例矩形螺纹变为三角形螺纹)7-4螺旋副自锁条件和意义是什么?常用链接螺纹是否自锁?
答:自锁条件:ρϕ≤(一般情况:ϕ越小,自锁性能愈好)ϕ:螺纹升角ρ:当量摩擦
角。
意义:不加支持力F,重物不会自动下滑。即螺旋副不会自动松脱,当拧紧螺母时,
螺旋副的效率总是小于50%。
常用链接螺纹自锁。
7-5在螺纹连接中,为什么采用防松装置?例举几种最典型的防松装置,会出其结构件图,
说明其工作原理和机构简图。
答:螺纹连接的自锁作用只有在静载荷下才是可靠的,在振动和变载荷下,螺纹副之间会产
生相对转动,从而出现自动松脱的现象,故需采用防松装置。
举例:(一)利用摩擦力的防松装置:
原理:在螺纹间经常保持一定的摩擦力,且附加摩擦力的大小尽可能不随载荷大小变化。
(1)弹簧垫圈:工作原理:弹簧垫圈被压平后,利用其反弹力使螺纹间保持压
紧力和摩擦力
(2)双螺母:工作原理:梁螺母对顶,螺栓始终收到附加压力和附加摩擦力的
作用。结构简单,用于低速重载。
(二)利用机械方法防松装置:
原理:利用机械装置将螺母和螺栓连成一体,消除了它们之间相对转动的可能性。
(1)开口销:开口销从螺母的槽口和螺栓尾部的孔中穿过,起防松作用。效果
良好。
(2)止动垫圈:垫片内翅嵌入螺栓的槽内,待螺母拧紧后,再将垫片的外翅之
一折嵌于螺母的一个槽内,。将止动片的折边,分别弯靠在螺
母和被联接件的侧边起防松作用
7-6将松螺栓连接合金螺栓连接(受横向外力和轴向歪理)的强度计算公示一起列出,是比
较其异同,并作出必要的结论。
7-10平键链接可能有哪些失效形式?平键的尺寸如何确定?
答:失效形式:挤压破坏和剪切
确定尺寸:按挤压和剪切的强度计算,再根据工作要求,确定键的种类;再按照轴的直
径d 查标准的键的尺寸,键的长度取d l 5.1 且要比轴上的轮毂短。
chapter 8
8-2带传动中的弹性滑动和打滑时怎样产生的?它们对带传动有何影响?
答:弹性滑动:由于带的紧边与松边拉力不等,使带两边的弹性变形不等,所引起的带与轮
面的微量相对滑动为弹性滑动。弹性滑动是不可避免的,对带传动影响不大
打滑:机器出现过载,摩擦力不能克服从动轮上的阻力矩,带沿轮面全面滑动,从动轮
转速急剧降低甚至不动,此现象即为打滑,是带传动的主要失效形式之一,
可避免。
8-3带传动中主要失效形式是什么?设计中怎么样考虑?
答:主要失效形式:1.张紧力不足导致的打滑;2.张紧力过大导致的疲劳损坏;3.疲劳寿命。
设计是必须要考虑:在保证不打滑的情况下(确保工况系数),带应有一定的疲劳强度或寿命。
chapter 9
9-1齿轮传动的最基本要求是什么?齿廓的形状符合什么条件才能满足上述要求?答:基本要求是:传动比恒定。
齿廓的形状是:渐开线形、摆线形、圆弧齿时满足上述要求。(齿廓的形状必须满足不论轮齿齿廓在任何位置接触,过触点所做齿廓的公法线均须通过节点。)
9-2分度圆和节圆,压力角和啮合角有何区别?
答:分度圆:为了便于齿廓各部分尺寸的计算,在齿轮上选择一个圆作为计算的基准,该
圆称为齿轮的分度圆.(标准齿轮分度圆与节圆重合且s=e)
标准化的齿轮上压力角和模数均为标准值的圆称为分度圆.
节圆:通过节点的两圆具有相同的圆周速度,他们之间作纯滚动,这两圆称为齿轮的节圆。
分度圆、节圆区别:分度圆是齿轮铸造成立后本身具有的,而节圆是在两齿轮运动
啮合时根据其速度而确定出来的。
压力角:渐开线上任一点法向压力的方向线(即渐开线在该点的法线)和该点速度
方向之间的夹角称为该点的压力角。
啮合角:过节点的两节圆的公切线,与两齿廓公法线间的夹角。
压力角、啮合角区别:选取点的不同,压力角的大小也就不同;而只要两齿轮的大
小确定,则其啮合角也就随确定。
9-3一对渐开线标准齿轮正确啮合的条件什么?
答:1.两齿轮的模数必须相等21m m =;
2.两齿轮分度圆上的压力角必须相等
21αα=9-4为什么要限制齿轮的最少齿数?对于α=20、正常齿制的标准直齿圆柱齿轮,最少齿数
是多少?
答:限制最少齿数是为了保证不发生根切,要使所设计齿数大于不产生根切的最少齿数,当
α=20o 的标准直齿圆柱齿轮,则*a h =1,则min z =17。
9-12齿轮轮齿有哪几种失效形式?开式传动和闭式传动的失效形式是否相同?在设计及使
用中应该怎样防止这些失效?
答:失效形式有:(1)轮齿折断(2)齿面胶合(3)齿面磨粒磨损(4)齿面点蚀(5)
塑性变形
开式传动和闭式传动的失效形式不完全相同:其中磨损和疲劳破坏主要为开式齿轮传动的失效形式;而齿面点蚀和折断主要为闭式齿轮传动的失效形式。
为了防止轮齿折断:在设计时应使用抵抗冲击和过载能力较强的材料。
为了避免齿面磨粒磨损:可采用闭式传动或加防护罩等;
为了避免轮齿齿面点蚀:应使用接触应力较大的材料;
为了防止齿面胶合:必须采用粘度大的润滑油(低速传动)或抗胶合能力强的润滑油(高速
传动)。
9-13选择齿轮材料时,为什么软齿面齿轮的小齿轮比大齿轮的材料要好些或热处理硬度要

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