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机械设计基础第七版课后习题答案

发布时间:2020-03-02 21:11:27 来源:范文大全 收藏本文 下载本文 手机版

第一章

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) 第二章

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。 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°)。

第三章

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 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

第六章

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] 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= s1 s2 s3 )

6-4 指出下列符号各表示什么材料: Q2

35、

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%。 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: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。部分系数法:以几个系数的乘积来确定总的安全系数s=s1s2s3 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。

6-8  -1  0 1 各代表什么?

答: -1 :对称循环变应力下,疲劳极限为 -1 。 0 :脉动循环变应力下,疲劳极限为0 。 1 :静应力下的疲劳极限。

第七章

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:

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。

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 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:A2   A1

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? tg tg

   为升角,ρ为摩擦角

答:自锁条件:一般情况越小,自锁性能愈好):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l  1.5d 且要比轴上的轮毂短。 第八章

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。

第九章

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

2.两齿轮分度圆上的压力角必须相等

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=20 o 的标准直齿圆柱齿轮,则ha =1,则zmin =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)。

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