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机械设计制造基础第二章 练习题与答案

机械设计制造基础第二章 练习题与答案
机械设计制造基础第二章 练习题与答案

第二章练习题

1. 填空题

1-1 直角自由切削,是指没有参加切削,并且刃倾角的切削方式。

1-2 在一般速度范围内,第Ⅰ变形区的宽度仅为0.02~0.2mm。切削速度

因此可以近似视为一个平面,称为剪切面。

,宽度愈小,

1-3 靠前刀面处的变形区域称为变形区,这个变形区主要集中在和前刀面接触的切屑底面一薄层金属内。

1-4 在已加工表面处形成的显著变形层(晶格发生了纤维化),是已加工表面受到切削刃和后刀面的挤压和摩擦所造成的,这一变形层称为变形区。

1-5 从形态上看,切屑可以分为带状切屑、、和崩碎切屑四种类型。

1-6 在形成挤裂切屑的条件下,若减小刀具前角,减低切削速度,加大切削厚度,就可能得到。

1-7 在形成挤裂切屑的条件下,若加大刀具前角,提高切削速度,减小切削厚度,就可能得到。

1-8 经过塑性变形后形成的切屑,其厚度h ch通常都要工件上切削层的厚度h D,而切屑长度L ch通常切削层长度L c。

1-9 切削过程中金属的变形主要是剪切滑移,所以用系数精确些。

1-10 相对滑移是根据纯剪切变形推出的,所以它主要反映形系数则反映切屑变形的综合结果,特别是包含有的大小来衡量变形程度要比变形

变形区的变形情况,而变

变形区变形的影响。

1-11 切屑与前刀面的摩擦与一般金属接触面间的摩擦不同,因为切屑与前刀面之间的压力很大(可达 1.96~2.94GPa 以上),再加上几百度的高温,致使切屑底面与前刀面发生现象。

1-12 在粘结情况下,切屑与前刀面之间的摩擦是切屑粘结部分和上层金属之间的摩擦,即切屑的。

1-13 根据摩擦情况不同,切屑与前刀面接触部分可分为两个摩擦区,即和滑动区。1-14 切屑与前刀面粘结区的摩擦是变形区变形的重要成因。

1-15 硬脆材料与金属材料的切除过程有所不同,其切除过程以为主。

1-16 磨削时砂轮表面的微小磨粒切削刃的几何形状是不确定的,通常有较大的负(-60°~-85°)和刃口楔角(80°~145°),以及较大的半径。

1-17 砂轮磨粒切削刃的排列(刃距、高低)是分布的,且随着砂轮的磨损不断变化。1-18 切削时作用在刀具上的力,由两个方面组成:1)三个变形区内产生的变形抗力和塑性变形抗力;2)切屑、工件与刀具间的。

1-19 由于切削变形复杂,用材料力学、弹性、塑性变形理论推导的计算切削力的理论公式与实际差距较大,故在实际生产中常用经验公式计算切削力的大小。

1-20 切削热的直接来源是切削层的变形以及切屑与刀具、工件与刀具之间的

三个变形区是产生切削热的三个热源区。

,因而

1-21 在切削塑性材料时,切削区温度最高点是在前刀面上处。

1-22 切削脆性材料时,由于形成崩碎切屑,故最高温度区,位于靠近刀尖的

域内。

的小区

1-23 目前比较成熟的测量切削温度的方法有自然热电偶法、热电偶法和红外测温法。1-24 利用自然热电偶法可测得的温度是切削区的,红外测温法可测刀具及切屑侧

面。

1-25 工件平均温度指磨削热传入工件而引起的,它影响工件的形状和尺寸精度。

1-26 积屑瘤是在1-27 积屑瘤是

切削速度加工塑性材料条件下的一个重要物理现象。变形区在特定条件下金属变形摩擦的产物。

1-28 残余应力是在未施加任何外力作用的情况下,在材料内部保持1-29 刀具正常磨损的主要表现形式为前刀面磨损、后刀面磨损和

而存在的应力。磨损。

1-30 刀具的非正常磨损是指刀具在切削过程中突然或过早产生损坏现象,主要表现为两种形式:和卷刃。

1-31 一次磨刀之后,刀具进行切削,后刀面允许的最大磨损量(VB B),称为者叫做磨损限度。

,或

1-32 形成刀具磨损的原因非常复杂,它既有磨损,又有、化学作用的磨损,还有由于金相组织的相变使刀具硬度改变所造成的磨损。

1-33 刀具使用寿命是指刀具从开始切削至达到为止所使用的切削时间,用T表示。

1-34 切削用量优化模型的目标函数视优化目标不同,可以有多种形式,常见的有以下几种:按最高生产率标准评定的目标函数,按

准评定的目标函数。

2. 判断题

标准评定的目标函数和按最大利润率标

2-1 2-2 2-3 2-4 在一般速度范围内,第Ⅰ变形区的宽度仅为0.02~0.2mm。切削速度愈高,宽度愈小。切削时出现的积屑瘤、前刀面磨损等现象,都是第Ⅲ变形区的变形所造成的。

第Ⅲ变形区的变形是造成已加工表面硬化和残余应力的主要原因。

由于大部分塑性变形集中于第Ⅰ变形区,因而切削变形的大小,主要由第Ⅰ变形区来衡量。

2-5 在形成挤裂切屑的条件下,若减小刀具前角,减低切削速度,加大切削厚度,就可能得到崩碎切屑。

2-6 在形成挤裂切屑的条件下,若加大刀具前角,提高切削速度,减小切削厚度,就可能得到带状切屑。

2-7 切屑形态的变化反映了切削变形程度的不同,如带状切屑是切削层沿剪切面滑移变形尚未达到断裂程度而形成的。

2-8 切屑形态的变化反映了切削变形程度的不同,如挤裂切屑是切削层沿剪切面滑移变形完全达到断裂程度而形成的。

2-9 切屑形态的变化反映了切削变形程度的不同,如单元切屑是切削层沿剪切面滑移变形完全达到断裂程度而形成的。

2-10 经过塑性变形后形成的切屑,其厚度h ch通常都要小于工件上切削层的厚度h D,而切屑长度L ch通常大于切削层长度L c。

2-11 用相对滑移的大小来衡量变形程度要比变形系数精确些。

2-12 相对滑移反映切屑变形的综合结果,特别是包含有第二变形区变形的影响。

2-13 切屑与前刀面的摩擦与一般金属接触面间的摩擦不同,不是一般的外摩擦,而是切屑粘结部分和上层金属之间的摩擦,即切屑的内摩擦。

2-14 内摩擦实际就是金属内部的滑移剪切,同粘结面积和法向力有关。

2-15 切屑与前刀面粘结区的摩擦是第Ⅱ变形区变形的重要成因。

2-16 硬脆材料与金属材料的切除过程有所不同,其切除过程以断裂破坏为主。

2-17 磨削是利用砂轮表面上由结合剂刚性支承着的极多微小磨粒切削刃进行的切削加工。2-18 磨削时砂轮表面的微小磨粒切削刃的几何形状是不确定的,且通常有较大的前角和刃口楔角,以及较大的刃口钝圆半径。

2-19 主切削力F c是计算机床功率及设计夹具、刀具的主要依据。

2-20 吃刀抗力可能引起工件的弯曲与振动,影响加工质量。

2-21 进给抗力F f是设计和校验机床进给机构强度的重要依据。

2-22 由于切削变形复杂,在实际生产中常用理论公式计算切削力的大小。

2-23 切削功率主要是主运动和主切削力所消耗的功率。

2-24 影响切削力的因素很多,其中最主要的是刀具材料、刀具磨损、冷却润滑液。

2-25 切削温度是切削过程的一个重要物理量,主要影响刀具磨损和积屑瘤的产生,但对表面质量没有影响。

2-26 切削热由切屑、工件、刀具和周围介质(如空气、切削液)传散出去。不同的加工方法其切削热传散的比例是相同。

2-27 切削温度的高低不仅取决于热源区产生热量的多少,而且还取决于散热条件的好坏。2-28 凡影响切削变形、切削抗力及功率消耗的因素,都对生热有影响。

2-29 切削用量增加,功率消耗加大,切削热的生成加多,切削温度升高。

2-30 在切削塑性材料时,切削区温度最高点是在刀刃处。

2-31 切削脆性材料时,由于形成崩碎切屑,故最高温度区位于靠近刀尖的后刀面上的小区域内。

2-32 人工热电偶法可用于测量切削区的平均温度,红外测温法可用于测量刀具及切屑侧面温度场。

2-33 控制与降低磨削温度,是保证磨削质量的重要措施。

2-34 工件平均温度与磨削烧伤和磨削裂纹的产生有密切关系。

2-35 磨粒磨削点温度是引起磨削刃的热损伤、砂轮的磨损、破碎和粘附等现象的重要因素。2-36 磨削区温度影响工件的形状和尺寸精度。

2-37 工件表面层的温度分布与加工表面变质层的生成机理、磨削裂纹的产生以及工件的使用性能等有关。

2-38 积屑瘤是在中等切速加工塑性材料条件下的一个重要物理现象。

2-39 在精加工时,积屑瘤对切削过程是有利的,应设法利用这一点提高已加工表面质量。2-40 积屑瘤的形成与摩擦条件有关,而影响摩擦条件的主要因素是接触面压力。

2-41 当切削塑性材料、切削速度v较高、切削厚度h D较大时易发生前刀面磨损。

2-42 当切削塑性金属材料时,若切削速度较低,切削厚度较薄,则易发生后刀面磨损。

2-43 当切削脆性金属时,由于形成崩碎切屑,会出现后刀面磨损。

2-44 当切削塑性金属,采用中等切速及中等进给量时,常出现前后刀面同时磨损。

2-45 刀具磨损过程可分为两个阶段即初期磨损阶段和正常磨损阶段。

2-46 磨粒磨损只在低速切削条件下都存在,对低速切削的刀具而言,磨粒磨损往往是刀具磨损的主要原因。

2-47 粘结磨损一般在中等偏低的切削速度下比较严重。

2-48 扩散磨损在高温作用下发生。扩散磨损其实质是一种物理性质磨损。

2-49 切削用量中切削速度对刀具耐用度的影响最大,其次为切削深度,而进给量对刀具耐用度的影响最小。

2-50 传统上选择切削用量的基本原则是:在保证刀具一定耐用度的前提下,优先考虑采用最大的切削深度a p,其次考虑采用大的进给量f,最后根据刀具耐用度的要求选定(计算或查表)合理的切削速度v。

3. 单项选择题

3-1 直角自由切削,是指没有副刃参加切削,并且刃倾角()的切削方式。

①λs>0 ②λs=0 ③λs<0

3-2 切削加工过程中的塑性变形大部分集中于()。

①第Ⅰ变形区②第Ⅱ变形区③第Ⅲ变形区④已加工表面

3-3 切屑类型不但与工件材料有关,而且受切削条件的影响。如在形成挤裂切屑的条件下,若减小刀具前角,减低切削速度或加大切削厚度,就可能得到()。

①带状切屑②单元切屑③崩碎切屑

3-4 切屑类型不但与工件材料有关,而且受切削条件的影响。如在形成挤裂切屑的条件下,若加大前角,提高切削速度,减小切削厚度,就可能得到()。

①带状切屑②单元切屑③崩碎切屑

3-5 内摩擦实际就是金属内部的滑移剪切,同粘结面积有关。这部分的摩擦力F f i约占切屑与前刀面总摩擦力的()。

①55%②65%③75%④85%

3-6 切屑与前刀面粘结区的摩擦是()变形的重要成因。

①第Ⅰ变形区②第Ⅱ变形区③第Ⅲ变形区

3-7 切削用量对切削力影响最大的是()。

①切削速度②切削深度③进给量

3-8 切削用量对切削温度影响最小的是()。

①切削速度②切削深度③进给量

3-9 在切削塑性材料时,切削区温度最高点是在()。

①刀尖处②前刀面上靠近刀刃处③后刀面上靠近刀尖处④主刀刃处

3-10 磨削区温度是砂轮与工件接触区的平均温度,一般约有500~800℃,它影响()。

①工件的形状和尺寸精度②磨削刃的热损伤、砂轮的磨损、破碎和粘附等

③磨削烧伤和磨削裂纹的产生④加工表面变质层、磨削裂纹以及工件的使用性能

3-11 积屑瘤是在()切削塑性材料条件下的一个重要物理现象。

①低速②中低速③中速④高速

)。

3-12 切削用量对刀具耐用度影响最大的是(

①切削速度②切削深度③进给量

4. 多项选择题

4-1 主切削力F c垂直于基面,与切削速度方向一致,作用于工件切线方向,是()的主要依据。

①计算机床功率②设计夹具③设计刀具④设计和校验机床进给机构强度

4-2 影响切削力的因素很多,其中最主要的是()。

①工件材料②切削用量③刀具材料④刀具几何形状与几何角度

4-3 切削过程中影响散热的因素有()。

①工件材料的导热系数②刀具材料的导热系数

③冷却润滑液④刀具主刀刃与工件接触长度

4-4 磨削是工件表面温度可达1000℃以上,在工件表层形成极大的温度梯度(600~1000℃/mm),并会出现()等缺陷。

①尺寸形状偏差②表面烧伤③加工硬化④残余应力

4-5 合理地控制切削条件、调整切削参数,尽量不形成中温区就能较有效地抑制或避免积屑瘤形成。一般可采用的措施包括()

①控制切削速度②减小刀具前角③使用高效切削液

①当工件材料塑性过高,硬度很低时,可进行适当热处理,提高其硬度,降低其塑

4-6 残余应力产生的原因有()。

①塑性变形效应②里层金属弹性恢复

4-7 当(

-16)时易发生前刀面磨损。

③表层金属的相变④热变形

①切削塑性材料②切削速度较高③切削厚度较大④切削深度较大

4-8 当()时易发生后刀面磨损。当()时,由于形成崩碎切屑,也会出现后刀面磨损。

①切削脆性金属②切削塑性材料③切削速度较低④切削厚度较薄

4-9 决定粘结磨损程度的因素主要有()。

①接触面间分子活动能量②刀具材料与工件材料的硬度比

③中等偏低的切削速度④刀具材料与工件的亲和能力

4-10 视优化目标不同,常见的切削用量优化模型的目标函数有()。

①按最高生产率标准评定的目标函数②按最大刀具耐用度标准评定的目标函数

③按最大利润率标准评定的目标函数④按最低成本标准评定的目标函数

5. 问答题

5-1 5-2 5-3 5-4 如何表示切屑变形程度?

影响切削变形有哪些因素?各因素如何影响切削变形?三个切削分力是如何定义的?各分力对加工有何影响?刀具磨损过程有哪几个阶段?为何出现这种规律?

5-5 5-6 5-7 5-8 5-9 刀具破损的主要形式有哪些?高速钢和硬质合金刀具的破损形式有何不同?工件材料切削加工性的衡量指标有哪些?

说明最大生产效率刀具使用寿命和经济刀具使用寿命的含义及计算公式。切削液有何功用?如何选用?

磨粒粒度是如何规定的?试说明不同粒度砂轮的应用。

第二章

练习题答案1. 填空题

1-35 副刃,λs=0

1-36 愈高

1-37 第Ⅱ

1-38 第Ⅲ

1-39 挤裂切屑、单元切屑

1-40 单元切屑

1-41 带状切屑

1-42 大于,小于

1-43 相对滑移

1-44 第Ⅰ,第Ⅱ

1-45 粘结

1-46 内摩擦

1-47 粘结区(或内摩擦区

1-48 第Ⅱ

1-49 断裂破坏

1-50 前角, 刃口钝圆

1-51 随机

1-52 弹性;摩擦力

1-53 经验公式

1-54 摩擦。

1-55 靠近刀刃

1-56 后刀面上

1-57 人工。

1-58 平均温度,温度场

1-59 工件温升

1-60 中等

1-61 第Ⅱ

1-62 平衡

1-63 前后刀面同时

1-64 破损

1-65 磨钝标准

1-66 机械,物理

1-67 磨钝标准(或磨损限度)

1-68 最低成本。

2. 判断题

2-51 (T)

2-52 (F)

2-53 (T)

2-55 (F)2-56 (T)2-57 (T)2-58 (F)2-59 (T)2-60 (F)2-61 (T)2-62 (F)2-63 (F)2-64 (F)2-65 (T)2-66 (T)2-67 (F)2-68 (F)2-69 (T)2-70 (T)2-71 (T)2-72 (F)2-73 (T)2-74 (F)2-75 (F)2-76 (F)2-77 (T)2-78 (T)2-79 (F)2-80 (F)2-81 (T)2-82 (F)2-83 (T)2-84 (F)2-85 (T)2-86 (F)2-87 (T)2-88 (T)2-89 (F)2-90 (F)2-91 (T)2-92 (T)2-93 (T)2-94 (T)2-95 (F)2-96 (F)2-97 (T)

2-99 (F)

2-100 (T)

3. 单项选择题

3-13 ②

3-14 ①

3-15 ②

3-16 ①

3-17 ④

3-18 ②

3-19 ②

3-20 ②

3-21 ②

3-22 ③

3-23 ③

3-24 ①

4. 多项选择题

4-1 答案:4-2 答案:4-3 答案:4-4 答案:4-5 答案:4-6 答案:4-7 答案:4-8 答案:4-9 答案:4-10 答案:①②③

①②④

①②③④①②④

①③④

①②③

①②③

②③④,①②③④

①③④

机械设计基础课程习题.doc

《机械设计基础课程》习题 第1章机械设计基础概论 1-1 试举例说明机器、机构和机械有何不同? 1-2 试举例说明何谓零件、部件及标准件? 1-3 机械设计过程通常分为几个阶段?各阶段的主要内容是什么? 1-4 常见的零件失效形式有哪些? 1-5 什么是疲劳点蚀?影响疲劳强度的主要因素有哪些? 1-6 什么是磨损?分为哪些类型? 1-7 什么是零件的工作能力?零件的计算准则是如何得出的? 1-8 选择零件材料时,应考虑那些原则? 1-9 指出下列材料牌号的含义及主要用途:Q275 、40Mn 、40Cr 、45 、ZG310-570 、QT600-3。 第2章现代设计方法简介 2-1 简述三维CAD系统的特点。 2-2 试写出优化设计数学模型的一般表达式并说明其含义。 2-3 简述求解优化问题的数值迭代法的基本思想。 2-4 优化设计的一般过程是什么? 2-5 机械设计中常用的优化方法有哪些? 2-6 常规设计方法与可靠性设计方法有何不同? 2-7 常用的可靠性尺度有那些? 2-8 简述有限元法的基本原理。 2-9 机械创新设计的特点是什么? 2-10 简述机械创新设计与常规设计的关系。 第3章平面机构的组成和运动简图 3-1 举实例说明零件与构件之间的区别和联系。 3-2 平面机构具有确定运动的条件是什么? 3-3 运动副分为哪几类?它在机构中起何作用? 3-4 计算自由度时需注意那些事项? 3-5 机构运动简图有何用途?怎样绘制机构运动简图? 3-6 绘制图示提升式水泵机构的运动简图,并计算机构的自 由度。 3-7 试绘制图示缝纫机引线机构的运动简图,并计算机构的 自由度。 3-8 试绘制图示冲床刀架机构的运动简图,并计算机构的自 由度。 3-9 试判断图a、b、c所示各构件系统是否为机构。若是,

机械设计基础各章习题67页

绪论 一、判断题(正确T,错误F) 1. 构件是机械中独立制造的单元。() 2. 能实现确定的相对运动,又能做有用功或完成能量形式转换的机械称为机器。() 3. 机构是由构件组成的,构件是机构中每个作整体相对运动的单元体。() 4. 所有构件一定都是由两个以上零件组成的。() 二、单项选择题 1. 如图所示,内燃机连杆中的连杆体1是()。 A 机构 B 零件 C 部件 D 构件 2. 一部机器一般由原动机、传动部分、工作机及控制部分组成, 本课程主要研究()。 A 原动机 B 传动部分 C 工作机 D 控制部分 三、填空题 1. 构件是机械的运动单元体,零件是机械的______单元体。 2. 机械是______和______的总称。 参考答案 一、判断题(正确T,错误F) 1. F 2. T 3. T 4. F 二、单项选择题 1. B 2. B 三、填空题 1. 制造 2. 机构机器

第一章平面机构的自由度 一、判断题(正确T,错误F) 1. 两构件通过点或线接触组成的运动副为低副。() 2. 机械运动简图是用来表示机械结构的简单图形。() 3. 两构件用平面低副联接时相对自由度为1。() 4. 将构件用运动副联接成具有确定运动的机构的条件是自由度数为1。() 5. 运动副是两构件之间具有相对运动的联接。() 6. 对独立运动所加的限制称为约束。() 7. 由于虚约束在计算机构自由度时应将其去掉,故设计机构时应尽量避免出现虚约束() 8. 在一个确定运动的机构中,计算自由度时主动件只能有一个。() 二、单项选择题 1. 两构件通过()接触组成的运动副称为高副。 A 面 B 点或线 C 点或面 D 面或线 2. 一般情况下,门与门框之间存在两个铰链,这属于()。 A 复合铰链 B 局部自由度 C 虚约束 D 机构自由度 3. 平面机构具有确定运动的条件是其自由度数等于()数。 A 1 B 从动件 C 主动件 D 0 4. 所谓机架是指()的构件。 A 相对地面固定 B 运动规律确定 C 绝对运动为零 D 作为描述其他构件运动的参考坐标点 5. 两构件组成运动副必须具备的条件是两构件()。 A 相对转动或相对移动 B 都是运动副 C 相对运动恒定不变 D 直接接触且保持一定的相对运动 三、填空题 1. 机构是由若干构件以_______________相联接,并具有__________________________的组合体。 2. 两构件通过______或______接触组成的运动副为高副。 3. m个构件组成同轴复合铰链时具有______个回转副。 四、简答题 1. 何为平面机构? 2. 试述复合铰链、局部自由度和虚约束的含义?为什么在实际机构中局部自由度和虚约束常会出现? 3. 计算平面机构自由度,并判断机构具有确定的运动。 (1)(2)

精密机械设计基础第7章习题答案资料

习题讲解 题7-6如图7-68所示,有一渐开线直齿圆柱齿轮,用卡尺测量其三个齿和两个齿的公法线长度为W3=61.83mm和W2=37.55mm,齿顶圆直径da=208mm,齿根 圆直径df=172mm,数得齿数z=24。要求确定该齿轮的模数m、压力角α、齿*顶高系数ha和径向间隙系数c*。 解法1: 由齿轮公法线测量原理,有: Pb=W3-W2=24.28mm Sb=W2-Pb=13.27mm 由渐开线圆柱齿轮任意圆上的齿厚公式: Si=S?ri-2ri(invαi-invα) r =

=Sbinvm=dadf Pbdb=Pb?z=24.28?24=185.49mm d zππ已知:db

错误解法1: PbP24.28m====8.22 ππ?cosαπ?cos20 Pb24.28m====8.0012 ππ?cosαπ?cos15 α不是已知的。

P 题7-14 已知二级平行轴斜齿轮传递,主动轮1的转向及螺旋方向如图所示。 1) 低速级齿轮3、4的螺旋方向应如何选择,才能使中间轴Ⅱ上两齿轮的轴向力方向相反? 圆周力Ft的方向:在主动轮上与转动方向相反,在从动轮上与转向相同(驱动力)。 径向力Fr的方向:方向均指向各自的轮心(内齿轮为远离轮心方向)。 轴向力Fa的方问:取决于齿轮的回转方向和轮齿的螺旋方向,可按"主动轮左、右手螺旋定则"来判断。即:主动轮为右旋时,右手按转动方向握轴,以四指弯曲方向表示主动轴的回转方向,伸直大拇指,其指向即为主动轮上轴向力的方向;主动轮为左旋时,则应以左手用同样的方法来判断。主动轮上轴向力的方向确定后,从动轮上的轴向力则与主动轮上的轴向力大小相等、方向相反。 Fa3 FFa1 F所以,齿轮2和齿轮3为左旋,齿轮4为右旋。

精密机械设计基础第5章习题答案

习题讲解 题5-5 当给定连杆两个位置时,设计的铰链四杆机构可以有无穷多解,若要有唯一确定解,可以附加哪些条件? 给定连杆三个位置 答:可附加以下条件之一: 曲柄与摇杆的长度 固定铰链A或D的位置,A、D间的距离 主、从动件的转角 …… 可以有唯一确定解。 题5-7何谓机构的原理误差?如果推杆行程和摆杆长度相同 时,正弦机构和正切机构误差各为多少?若正弦机构的原理 误差比正切机构小,为什么在高精度的光学比较仪中都采用 正切机构? 答: 所谓原理误差是指仪器中采用的机构的传动特性与要求 的传动特性不相符而引起的仪器误差。若推杆行程和摆杆长 度均相同时,正弦机构的原理误差为aα3/6,正切机构的原理 误差为-aα3/3。

虽然正弦机构的原理误差比正切结构小,但在高精度的光学比较仪中仍采用正切结构,是由于采用了两级放大,第一级将线位移转换为角位移,即S=a tanα, 对于线性刻度标尺,示值小于实际值;第二级光学放大,将角位移变为线位移,对于线性刻度标尺,示值大于实际值,两者原理误差方向相反,可以抵消一部分,减少了原理误差。 题5-8 图5-40所示铰链四杆机构中,已知L BC=50mm,L CD=35mm,L AD=30mm,AD为机架。问: 1)若此机构为曲柄摇杆机构,且AB为曲柄,求L AB的最大值。 2)若此机构为双曲柄机构,求L AB的最小值。 3)若机构为双摇杆机构,求L AB的值(取值范围)。 解: 1)当此机构为曲柄摇杆机构,且AB为曲柄时,由曲柄 存在的必要条件(杆长条件),有: L AB + L BC ≤L CD + L AD 即L AB +50 ≤35+30 L AB≤15mm ∴L AB的最大值为15mm。 2)当此机构为双曲柄机构时,应有: 机架AD为最短杆 且L AD + L BC≤L CD + L AB 即30+50≤L AB +35 L AB≥45mm ∴L AB的最小值为45mm。 3)若机构为双摇杆机构,则有以下三种情况: (1)AB为最短杆,即L AB≤30mm 不存在曲柄,即无法满足曲柄存在的必要条件,有: L AB + 50 > 35 + 30,L AB > 15mm ∴15mm< L AB≤30mm

精密机械设计基础课后习题简答全(天津大学出版社)

C2 2-1 表征金属材料的力学性能时,主要有哪几项指标? 解:表征金属材料的力学性能时,主要指标有:强度(弹性极限、屈服极限、强度极限),刚度、塑性、硬度。 2-2 常用的硬度指标有哪些? 解:常用的硬度指标有三种:布氏硬度(HBS)、洛氏硬度(HRC-洛氏C标度硬度)、维氏硬度(HV)。 2-3 低碳钢,中碳钢,高碳钢的含碳量范围是多少? 解:低碳钢(C≤0.25%);中碳钢(0.25%<C≤0.6%);高碳钢(C>0.6%)2-4 什么是合金钢?钢中含合金元素Mn,Cr,Ni,对钢的性能有何影响? 解:冶炼时人为地在钢中加入一些合金元素所形成的钢就是合金钢。其中加入Mn可以提高钢的强度和淬透性;加入Cr可以提高钢的硬度、耐磨性、冲击韧性和淬透性;加入Ni可以提高钢的强度、耐热性和耐腐蚀性。 2-5 非铁金属共分几大类?具有哪些主要特性? 解:有色金属主要分为以下几类: 1)铜合金:良好的导电性、导热性、耐蚀性、延展性。 2)铝合金:比强度高,塑性好,导热、导电性良好,切削性能良好。 3)钛合金:密度小,机械强度高、高低温性能好,抗腐蚀性良好。 2-6 常用的热处理工艺有哪些类型? 解:常用的热处理工艺有:退火、正火、淬火、回火、表面热处理和化学热处理。2-7 钢的调质处理工艺过程是什么?其主要目的是什么? 解:钢的调质处理工艺指的是淬火加高温回火。目的是为了获得良好的综合机械性能,即好的强度、韧性和塑性。 2-8 镀铬和镀镍的目的是什么? 解:镀铬的目的是为了使材料表层获得高的化学稳定性,并具有较高的硬度和耐磨性。镀镍是为了获得良好的化学稳定性,并具有良好的导电性。 2-9 选择材料时应该满足哪些基本要求? 解:选择材料时主要满足使用要求、工艺要求和经济要求。 C4 4-1 何谓运动副和运动副要素?运动副如何进行分类?

精密机械设计基础复习题

精密机械设计基础复习题 一、判断题 1、具有一个自由度的运动副称为Ι 级副。() 2、平面高副连接的两个构件间,只允许有相对滑动。() 3、在平面机构中一个高副引入两个约束。() 4、任何机构的从动件系统的自由度都等于零。() 5、平面机构具有确定运动的条件是机构的自由度数等于1。() 6、无急回运动的曲柄摇杆机构,极位夹角等于00,行程速比系数等于 1。() 7、平面连杆机构中,同一位置的传动角与压力角相等。() 8、平面高副连接的两个构件间,只允许有相对滑动。() 9、行星轮系是机构自由度等于 1 的周转轮系。() 10、平行四边形机构没有曲柄。() 11、一对外啮合齿轮传动的中心距,等于两齿轮的分度圆半径之和。() 12、渐开线在任一点的法线总是切于基圆。() 13、曲柄摇杆机构中,以曲柄为主动件时,最小传动角出现在曲柄与连杆两次共线的位置 之一处。 14、增大模数,可以增加齿轮传动的重合度。 15、仿形法加工齿轮时,因为不需要专用的机床,所以适于大批量生产。 16、当压力角为900时,机构将处于自锁状态,所以应该避免自锁现象。()()()() 二、填空题 1、平面机构具有确定运动的条件是机构的自由度数等于。 2、连杆是不直接和相联的构件;连杆机构中的运动副均为 3、无急回运动的曲柄摇杆机构,极位夹角等于,行程速比系数等于。 4、平面连杆机构中,同一位置的传动角与压力角之和等于。 5、平行轴外啮合斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件是、、。 6、一对外啮合齿轮传动的中心距,等于两齿轮的圆半径之和。 7、行星轮系是机构自由度等于的周转轮系。 8、平行四边形机构有个曲柄。 9、一个曲柄摇杆机构,极位夹角等于36o,则行程速比系数等于。 10、为减小凸轮机构的压力角,应该凸轮的基圆半径。 11、凸轮推杆按等加速等减速规律运动时,在运动阶段的前半程作运动,后半程作运动。 12、增大模数,齿轮传动的重合度;增多齿数,齿轮传动的重合度 。 13、平行轴齿轮传动中,外啮合的两齿轮转向相,内啮合的两齿轮转向相。 14、轮系运转时,如果各齿轮轴线的位置相对于机架都不改变,这种轮系是轮系。 15、构成高副的两构件通过接触,构成低副的两构件通过接触。 16、以高副联接的两个构件的速度瞬心位置在。 17、曲柄摇杆机构中,以曲柄为主动件时,最小传动角出现在与两次共线的位置之一处。 18、用法加工正常齿制的标准直齿圆柱齿轮时,如果齿轮齿数少于,将发生根切。

机械设计基础第二章

第2章平面连杆机构 2.1平面连杆机构的特点和应用 连杆机构是由若干刚性构件用低副连接组成的机构,又称为低副机构。在连杆机构中,若各运动构件均在相互平行的平面内运动,称为平面连杆机构;若各运动构件不都在相互平行的平面内运动,则称为空间连杆机构。 平面连杆机构被广泛应用在各类机械中,之所以广泛应用,是因为它有较显著的优点:(1)平面连杆机构中的运动副都是低副,其构件间为面接触,传动时压强较小,便于润滑,因而磨损较轻,可承受较大载荷。 (2)平面连杆机构中的运动副中的构件几何形状简单(圆柱面或平面),易于加工。且构件间的接触是靠本身的几何约束来保持的,所以构件工作可靠。 (3)平面连杆机构中的连杆曲线丰富,改变各构件的相对长度,便可使从动件满足不同运动规律的要求。另外可实现远距离传动。 平面连杆机构也存在一定的局限性,其主要缺点如下: (1)根据从动件所需要的运动规律或轨迹设计连杆机构比较复杂,精度不高。 (2)运动时产生的惯性力难以平衡,不适用于高速的场合。 (3)机构中具有较多的构件和运动副,则运动副的间隙和各构件的尺寸误差使机构存在累积误差,影响机构的运动精度,机械效率降低。所以不能用于高速精密的场合。 平面连杆机构具有上述特点,所以广泛应用于机床、动力机械、工程机械等各种机械和仪表中。如鹤式起重机传动机构(图2-1),摇头风扇传动机构(图2-2)以及缝纫机、颚式破碎机、拖拉机等机器设备中的传动、操纵机构等都采用连杆机构。 图2-1鹤式起重机图2-2 摇头风扇传动机构 2.2平面连杆机构的类型及其演化

2.2.1 平面四杆机构的基本形式 全部用转动副组成的平面四杆机构称为铰链四杆 机构,如图2-3所示。机构的固定件4称为机架;与 机架相联接的杆1和杆3称为连架杆;不与机架直接 联接的杆2称为连杆。能作整周转动的连架杆,称为 曲柄。仅能在某一角度摆动的连架杆,称为摇杆。按 照连架杆的运动形式,将铰链四杆机构分为三种基本 型式:曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。 1.曲柄摇杆机构 两连架杆中一个为曲柄而另一个为摇杆的机构。当曲柄为原动件时,可将曲柄的连续转动转变为摇杆的往复摆动,如图2-4中的搅拌机构;反之,当摇杆为原动件时,可将摇杆的往复摆动转变为曲柄的整周转动,如图2-5所示的缝纫机踏板。 图2-4 搅拌机 图2-5 缝纫机脚踏板机构 2.双曲柄机构 两连架杆均为曲柄的四杆机构为双曲柄机构。通常一个曲柄作等速转动,另一个曲柄作等速或变速转动,图2-6惯性筛驱动机构和图2-7机动车辆机构均为双曲柄机构。惯性筛驱动机构中,主动曲柄AB 等速回转一周时,曲柄CD 变速回转一周,使筛子EF 具有较大变 图2-6 惯性筛驱动机构 图2-7 机动车辆机构 图2-3 铰链四杆机构

机械设计基础习题答案第4章

4-1试述凸轮机构的工作过程? 答:1.推程凸轮转过推程运动角δt。从动件在推程做功,称为工作行程。 2.静止在最远点凸轮继续转动,从动件停留在远离凸轮轴心的位置,称为远休止,凸轮转过远休止角。 3.回程凸轮继续转动,从动件在其重力或弹簧力作用下由最远点回到最近点,这一行程称为回程,凸轮转过回程运动角。从动件在回程中不作功,称为空回行程。 4.静止在最远点凸轮继续转动,从动件停留在离凸轮轴心最近位置A,称为近休止,凸轮转过近休止角。 4-2 凸轮机构常用的从动件运动规律中,哪些产生刚性冲击?哪些产生柔性冲击?如何选择? 答:等速运动规律产生刚性冲击,这种运动规律不宜单独使用。 等加速等减速运动规律和简谐运动规律产生柔性冲击,这种运动规律适用于中速凸轮机构。 4-3 已知凸轮机构从动件的运动规律,如表题4-3所示,绘制从动件的位移线图。解:1.将横坐标代表δh的线段分为若干等份,等分点为3、4、5、6、7、8、9、10。 2.在δh/2处作横坐标的垂线,按一定比例取升程h,将h也分成与横坐标相同的等份,等分点为、3'、4'、5'、6'、7'、8'、9'、10'。 3.分别由始点和终点向3'、4'、5'、6'、7'、8'、9'、10'联斜线,这些斜线与横坐标各等分点的垂线的交点,即为位移线图的点。 4.将这些交点连成圆滑的曲线,即得位移线图。 4-4 已知从动件位移线图如图,设计一对心直动尖顶从动件盘形凸轮的轮廓曲线。已知其基圆半径r min=40 mm,凸轮顺时针转动。 解:1.选取适当的比例尺υ,以r min为半径作基圆。基圆与导路的交点B0为从动件尖顶的起始位置。 2.在基圆上,自开始沿的相反方向依次取推程运动角β1、远休止角β'、回程运动角β及近休止角β'',并将β1和β2各分成与位移线图对应的若干等分,得基圆上各点B‘1、2 B‘2、B‘3…。连接各径向线O B‘1、O B‘2…得到从动件导路反转后的位置。

机械设计基础习题解答(1-5)

机械设计基础教材习题参考解答 (第一章~第五章) 2012.8

目录 第1章机械设计概论_______________________________ 2第2章机械零件尺寸的确定_________________________ 3第3章平面机构运动简图及平面机构自由度___________ 4第4章平面连杆机构_______________________________ 6第5章凸轮机构__________________________________ 11

第1章机械设计概论 思考题和练习题 1-1举例说明什么是新型设计、继承设计和变型设计。 解:新型设计通常人们指应用成熟的科学技术或经过实验证明是可行的新技术,设计过去没有过的新型机械,如:新型机械手、动车、扑翼飞机、电动汽车等; 继承设计通常指人们根据使用经验和技术发展对已有的机械进行设计更新,以提高其性能、降低其制造成本或减少其运用费用,如:大众系列汽车、大家电产品等。 变型设计通常指人们为适应新的需要对已有的机械作部分的修改或增删而发展出不同于标准型的变型产品,如:。各种工程机械、农田作业机械等。 1-2解:评价产品的优劣的指标有哪些? 解:产品的性能、产品的 1-3机械零件常用的材料有哪些?为零件选材时应考虑哪些主要要求? 解:制造机械零件的材料目前用得最多的是金属材料,其又分为钢铁材料和非铁材料(如铜、铝及其合金等);其次是非金属材料(如工程塑料、橡胶、玻璃、皮革、纸板、木材及纤维制品等)和复合材料(如纤维增强塑料、金属陶瓷等)。 从各种各样的材料中选择出合用的材料是一项受到多方面因素制约的工作,通常应考虑下面的原则: 1)载荷的大小和性质,应力的大小、性质及其分布状况 2)零件的工作条件 3)零件的尺寸及质量 4)经济性 1-4解:机械设计的内容和步骤? 解:机械设计的内容包括:构思和方案设计、强度分析、材料的选择、结构设计等。 机械设计的步骤:明确设计任务,总体设计,技术设计,样机试制等。

精密机械设计基础总结与答案

1、表征金属材料的力学性能时,主要有哪几项指标? 解:表征金属材料的力学性能时,主要指标有:强度(弹性极限、屈服极限、强度极限),刚度、塑性、硬度。 2、金属材料在加工和使用过程中,影响其力学性能的主要因素是什么? 解:钢材在加工和使用过程中,影响力学性能的主要因素有:含碳量、合金元素、温度、热处理工艺。 3、常用的硬度指标共有哪些? 常用的硬度指标有三种:布氏硬度(HBS)、洛氏硬度(HRC -洛氏C标度硬度)、维氏硬度(HV)。4、列出低碳钢、中碳钢、高碳钢的含碳量围是多少? 解:低碳钢(C ≤0.25% );中碳钢(0.25% <C ≤0.6% );高碳钢(C >0.6% ) 5、什么是合金钢?钢中含有合金元素Mn、Cr、Ni,对钢的性能有何影响? 解:冶炼时人为地在钢中加入一些合金元素所形成的钢就是合金钢。其中加入Mn 可以提高钢的强度和淬透性;加入Cr 可以提高钢的硬度、耐磨性、冲击韧性和淬透性;加入Ni 可以提高钢的强度、耐热性和耐腐蚀性。 6、非铁金属共分几大类?具有哪些主要特性? 解:有色金属主要分为以下几类: 1 )铜合金:良好的导电性、导热性、耐蚀性、延展性。 2 )铝合金:比强度高,塑性好,导热、导电性良好,切削性能良好。 3 )钛合金:密度小,机械强度高、高低温性能好,抗腐蚀性良好。 7、常用的热处理工艺有哪些类型? 解:常用的热处理工艺有:退火、正火、淬火、回火、表面热处理和化学热处理。 8、钢的调质处理工艺过程是什么?其主要目的是什么? 解:钢的调质处理工艺指的是淬火加高温回火。目的是为了获得良好的综合机械性能,即良好的强度、韧性和塑性。 9、镀铬和镀镍的目的是什么? 解:镀铬的目的是为了使材料表层获得高的化学稳定性,并具有较高的硬度和耐磨性。 镀镍是为了获得良好的化学稳定性,并具有良好的导电性。 10、选择材料时,应满足哪些基本要求? 解:选择材料时主要满足使用要求、工艺要求和经济要求。 2. 计算所示冲压机构的自由度

机械设计基础第二章

第2章平面机构运动简图及自由度计算 机械是替代人类完成各项体力劳动甚至脑力劳动的执行者。在各种新型机械的设计初期,首先需要采用机械系统运动简图来对比各种运动方案及工作原理,一边从中选出最佳的设计方案。然后再按照运动要求确定及其各组成构件的主要尺寸,按照强度条件和工作情况确定机构个部分的详细结构尺寸。机械系统的运动简图设计是设计机械产品十分重要的内容,正确、合理地设计机械系统简图,对于满足机械产品的功能要求,提高性能和质量,降低制造成本和使用费用等是十分重要的。 机械系统要完成比较复杂的运动,一般都需要将若干个机构根据机械系统的运动协调配合的要求组合起来,因此机械系统的运动简图也是机构系统的运动简图。机械系统的运动简图是用规定的符号,绘出能准确表达机构各构件之间的相对运动关系及运动特征的简单图形。 一般某机构可分为平面机构和空间机构。平面机构是指各运动构件均在同意平面或相互平行平面内运动的机构。空间机构是指虽有的机构不完全是相互平行的平面内运动的机构。本章将着重介绍机构的结构分析。 第一节机构的组成 构件 任何机器都是由若干个零件组装而成的。构件是指组成机械的各个相对运动的单元。构件 和零件的概念是有区别的。构件是机械中的运动单元体,零件则是机械中不可拆分的制造单元 体。构件可以是一个零件,也可以是由两个或两个以上的零件组成。如图2-1所示的内燃机中的连杆就是由单独加工的连杆体、轴套、连杆头、轴瓦、螺杆、螺母等零件组成的,这些零件分别加工制造,但是当它们装配成连杆后则作为一个整体在发动机内部作往复运动 相互之间并不产生相对运动,因此连杆可以看做一个构件。 因此,从运动角度来看,任何机器都是许多独立运动单元组合而成的,这些独立运动单元体称为构件。从加工制造角度来看,任何机器都是由许多独立制造单元体组合而成的,这些独立制造单元体称为零件。通常,为了完成同一使命而在结构上组合在一起并协同工作的零件称为部件,如联轴器、减速器等。 通常,单个构件在和其他构件相互连接之前,在空间范围内可以产生6个相互独立的运动,即沿X, Y. Z轴方向的3个移动以及绕X, Y. Z轴的3个转动,如图2-2(a)所示。可以认为,一个构件在三维空间内有6个自由度。很显然,对于二维空间内的构件,在与其他构件连接之前有3个目由度。如图2-2(b)所示,构件1具有3个相互独立的运动,即沿X 轴、Y轴方向的两个移动以及绕垂直于运动平面XOY轴线的一个转动,其他的运动形式都由这三种运动的叠加而成。 2.运动副 事实上,在任何机器或机构内,构件和构件之间是以一定的方式相互连接的,机构中各个构件之间必须有确定的相对运动。因此,构件的连接既要使两个构件直接接触,又能产生一定的相对运动,这种直接接触的、可以产生相对运动的活动连接称为运动副。两构件上直接参与接触构成运动副的部分称为运动副元素。例如,内燃机中活塞与汽缸之间的连接,它们既相互接触,同时又允许活塞在气缸内部往复移动,这种活动连接就是运动副。可见构成运动副需要具备两个要素:两构件间的直接接触和相对运动。 如前所述,一个构件在平面内有3个自由度。显然,当构件与另一个构件形成运动副后,另一个构件会对该构件的运动形式附加一定的约束,也就是原有构也就是原有构件将失去一

《机械设计基础》各章习题

第一章机械设计基础概论 [复习题] 一、单项选择题 1.机器中各制造单元称为() A.零件 B.构件 C.机构 D.部件 2.机器中各运动单元称为() A.零件 B.部件 C.机构 D.构件 3.在卷扬机传动示意图中, 序号5、6所示部分属于() A.动力部分 B.传动部分 C.控制部分 D.工作部分 4.如图为卷扬机传动示意图,图中序号3 所示部分属于( ) A.动力部分 B.传动部分 C.控制部分 D.工作部分 5.在如图所示的单缸四冲程内燃机中,序号1和10的组合是()

6.如图所示,内燃机连杆中的连杆体1是() A.机构 B.零件 C.部件 D.构件 7.在如图所示的齿轮—凸轮轴系中, 轴4称为( ) A.零件 B.机构 C.构件 D.部件 [参考答案] 一、单项选择题 1A,2D,3D,4B,5B,6B,7A 第二章平面机构运动简图及自由度 [复习题] 一、单项选择题 1.在平面机构中,每增加一个高副将引入() A.0个约束 B.1个约束 C.2个约束 D.3个约束2.在平面机构中,每增加一个低副将引入() A.0个约束 B.1个约束 C.2个约束 D.3个约束3.平面运动副所提供的约束为() A.1 B.2 C.1或2 D.3 4.平面运动副的最大约束数为() A.1 B.2 C.3 D.5 5.若两构件组成低副,则其接触形式为()

A.面接触 B.点或线接触 C.点或面接触 D.线或面接触6.若两构件组成高副,则其接触形式为() A.线或面接触 B.面接触 C.点或面接触 D.点或线接触7.若组成运动副的两构件间的相对运动是移动,则称这种运动副为( ) A.转动副 B.移动副 C.球面副 D.螺旋副 8.由m个构件所组成的复合铰链所包含的转动副个数为( ) A.1 B.m-1 C.m D.m+l 9.机构具有确定相对运动的条件是( ) A.机构的自由度数目等于主动件数目 B.机构的自由度数目大于主动件数目 C.机构的自由度数目小于主动件数目 D.机构的自由度数目大于等于主动件数目 10.图示为一机构模型,其对应的机构运动简图为() A.图a B.图b C.图c D.图d 二、填空题 1、两构件直接接触并能产生相对运动的联接称为 _____________。 2、平面机构中,两构件通过面接触构成的运动副称为_____________。 3、平面机构中,两构件通过点、线接触而构成的运动副称为___________。 4、当机构的原动件数目___________其自由度时,该机构具有确定的运动。 5、在机构中采用虚约束的目的是为了改善机构的工作状况和______________。 三、计算题 1、计算如图所示机构的自由度。 2、计算图示机构的自由度,若含有复合铰链、 局部自由度和虚约束,请明确指出。 3、计算题如图所示机构的自由度,若含有复合铰链、

精密机械设计基础课后习题简答全 天津大学出版社

C 2 2-1 表征金属材料的力学性能时,主要有哪几项指标? 解:表征金属材料的力学性能时,主要指标有:强度(弹性极限、屈服极限、强度极限),刚度、塑性、硬度。 2-2 常用的硬度指标有哪些? 解:常用的硬度指标有三种:布氏硬度(HBS)、洛氏硬度(HRC-洛氏C标度硬度)、维氏硬度(HV)。 2-3 低碳钢,中碳钢,高碳钢的含碳量范围是多少? 解:低碳钢(C≤0.25%);中碳钢(0.25%<C≤0.6%);高碳钢(C>0.6%) 2-4 什么是合金钢?钢中含合金元素 Mn,Cr,Ni,对钢的性能有何影响? 解:冶炼时人为地在钢中加入一些合金元素所形成的钢就是合金钢。其中加入Mn可以提高钢的强度和淬透性;加入Cr可以提高钢的硬度、耐磨性、冲击韧性和淬透性;加入Ni可以提高钢的强度、耐热性和耐腐蚀性。 2-5 非铁金属共分几大类?具有哪些主要特性? 解:有色金属主要分为以下几类: 1)铜合金:良好的导电性、导热性、耐蚀性、延展性。 2)铝合金:比强度高,塑性好,导热、导电性良好,切削性能良好。 3)钛合金:密度小,机械强度高、高低温性能好,抗腐蚀性良好。 2-6 常用的热处理工艺有哪些类型? 解:常用的热处理工艺有:退火、正火、淬火、回火、表面热处理和化学热处理。 2-7 钢的调质处理工艺过程是什么?其主要目的是什么? 解:钢的调质处理工艺指的是淬火加高温回火。目的是为了获得良好的综合机械性能,即好的强度、韧性和塑性。 2-8 镀铬和镀镍的目的是什么? 解:镀铬的目的是为了使材料表层获得高的化学稳定性,并具有较高的硬度和耐磨性。 镀镍是为了获得良好的化学稳定性,并具有良好的导电性。 2-9 选择材料时应该满足哪些基本要求? 解:选择材料时主要满足使用要求、工艺要求和经济要求。 C4 4-1 何谓运动副和运动副要素?运动副如何进行分类? 解:由两个构件直接接触而组成的可动的连接称为运动副。 两个构件上参与接触而构成运动副的点、线、面等元素被称为运动副要素。 运动副有多种分类方法: 按照运动副的接触形式分类: 面和面接触的运动副在接触部分的压强较低,被称为低副,而点、线接触的运 动副称为高副。

机械设计基础第二章

第二章平面机构的运动简图及自由度 [学习目的]:通过本章学习,掌握运动副的概念、分类,运动副和构件的表示符号以及机构具有确定运动的条件。掌握自由度的计算 机构是认为的实物组合,并且各实物之间具有确定的相对运动。 组成机构的所有构件均在同一平面或平行平面内运动,该机构就称为平面机构。否则就称为空间机构。 2.1平面机构的组成 教师提问: 列举一下在我们日常生活中所观察到的两个构件的链接 答:学生列举例子。(螺栓连接、铆接、焊接、门与门框的链接等等) 我们从所举的例子中分析一下,有些连接是两个构件直接接触并能产生一定的相对运动的连接。 我们定义由两构件直接接触并产生一定相对运动的联接,称为运动副。 运动副的接触方式包括了点、线、面的接触。我们根据接触的方式不同,可以把运动副分成两大类,即低副和高副。 低副: 两构件通过面接触所构成的运动副称为低副。其构件之间的相对运动是转动或是移动。因此我们又可以把低副分为转动副和移动副。 转动副移动副 高副: 两构件之间以点或线相接触所组成的运动副称为高副。

在一个平面内,构件能出现独立运动的数目我们称为构件的自由度,而在物体运动是必然会产生一些限制条件来影响物体的运动,我们把这些限制条件称为约束。 问题:那么我们想一想,一个平面内自由运动的构件有几个自由度呢? 一个在平面内自由运动的构件具有3个自由度。 引入1个约束条件,构件将减少1个自由度。 所以我们对上述运动副分析能得到: ?组成转动副的构件只能绕同一轴线作相对转动,引入了2个约束,保留了1个自由度; ?组成移动副的构件只能沿某一轴线相对移动,也引入2个约束,保留了1个自由度; ?组成高副的构件的相对运动是转动兼移动,引入1个约束,保留了2个自由度; 组成机构的构件按运动性质可分为三类: 1.机构中接受外部给定运动规律的构件称为原动件。即机构中作用有驱动力或力矩的构件,或运动规律已知的构件。 2.机构中除了原动件以外,随着原动件的运动而运动的其余可动构件称为从动件。 3.在机构中固定不动的构件称为机架。用于支撑可动构件。 注意: 原动件,从动件以及机架都是单独的构件。由以上的构件组合在一起就构成了机构。 2.2 平面机构的运动简图 构件用线段或小方块表示,有时机架画成支架的形式。 转动副

机械设计基础各章习题

第一章平面机构的自由度 二、单项选择题 1. 两构件通过()接触组成的运动副称为高副。 A 面 B 点或线 C 点或面 D 面或线 2. 一般情况下,门与门框之间存在两个铰链,这属于()。 A 复合铰链 B 局部自由度 C 虚约束 D 机构自由度 3. 平面机构具有确定运动的条件是其自由度数等于()数。 A 1 B 从动件 C 主动件 D 0 4. 所谓机架是指()的构件。 A 相对地面固定 B 运动规律确定 C 绝对运动为零 D 作为描述其他构件运动的参考坐标点 5. 两构件组成运动副必须具备的条件是两构件()。 A 相对转动或相对移动 B 都是运动副 C 相对运动恒定不变 D 直接接触且保持一定的相对运动 三、填空题 1. 机构是由若干构件以_______________相联接,并具有__________________________的组合体。 2. 两构件通过______或______接触组成的运动副为高副。 3. m个构件组成同轴复合铰链时具有______个回转副。 四、简答题 1. 何为平面机构? 2. 试述复合铰链、局部自由度和虚约束的含义?为什么在实际机构中局部自由度和虚约束常会出现? 3. 计算平面机构自由度,并判断机构具有确定的运动。 (1)(2) (3)(4)

(5)(6) 五、计算题 1. 计算机构自由度,若有复合铰链、局部自由度和虚约束,请加以说明。 2. 计算图示连杆机构的自由度,为保证该机构具有确定的运动,需要几个原动件?为什么? 参考答案 二、单项选择题 1. B 2. C 3. C 4. D 5. D 三、填空题 1. 运动副确定相对运动 2. 点线 3. m-1 四、简答题 1. 平面机构:组成机构的所有构件都在同一平面或几个互相平行的平面运动,这种机构称为平面机构。

精密机械设计基础第3章习题答案

第三章 3-1 解:截面法,求直杆任一截面处的内力。 1)截面Ⅰ-Ⅰ处的内力,根据平衡条件: F 1=30KN , σ1=30000/300=100(Mpa ) 1 114 100 10000.52010 l l mm E σ?==?=? 2)截面Ⅱ-Ⅱ处的内力,根据平衡条件: F 2=30-50KN =-20(KN ) σ2 l ?3)F σ3l ?) 3-2 解: 。 []259.8B BC MPa σσ≈<,所以AC 杆和BC 杆的强度合格。 3-3 解:受力分析围绕B 点,将AB 、BC 两杆截开得分离 体,设F 1压力,F 2为拉力,根据平衡条件: 2sin30F F ?= []20.50.548BC F F B KN σ==?= 21cos30F F ?= []210.50.5/cos300.540AB F F F A KN σ==?=?≈ 在B 点可吊最大载荷为40KN (若是48KN ,则AB 杆内的应力会超出许用应力)。 F 1F 2 Ⅲ Ⅱ Ⅱ Ⅰ Ⅲ F B F A 1F 2

3-4 解:题示螺栓联接有两个剪切面,则剪切力Q =F/2=100KN ,由[]2 /4 Q d ττπ= ≤ 得 : 40d mm , 即螺栓直径应大于等于40mm 。 3-5 解:题示铆钉联接剪切面,剪切力Q =F []222 4424 106/4(17) Q F KN MPa d d mm ττπππ?= ==≈≤? 所以铆钉强度合格。 3-6 解:杠杆为三力杆,三力汇交,故在B 点处受力F 如图所示。列平衡方程: 12122()040sin 45800cos 450sin 45B X BX Y BY M F F F F F F F F F F ?==?-??? ==-++??? ==-?? ∑∑ 即d ≥ 15mm 。 3-7 3-8 段内I-I 处截开, 体, 12=2000(N.m) 可作扭矩图如图。 2) ma m x ax max 33 50000.20.20.1 t Mn Mn W d τ=≈=?=25(Mpa) 处于CB 段外圆周边。 3) 11 64 5000 0.50.00382000100.10.1 p Mn l GI ?-=≈ ?≈-???(rad) 2264 2000 0.50.001282000100.10.1 p Mn l GI ?= ≈?≈???(rad) 所以123 1.20.0018???=+=-+=-(rad)≈-0.103° 即截面C 相对A 的扭转角为 0.103° F B M 1 M 2 Mn Mn Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅰ 2000 -5000 + -

机械设计基础第10章习题

本章的习题是按旧书的齿形系数Y F求解的,新书需将齿形系数改为复合齿形系数Y FS。 旧书(新书) 10-3(10-3)标准渐开线齿轮的(复合)齿形系数Y F(Y FS)与什么因素有关?两个直齿圆柱齿轮的模数和齿数分别为m1=20 mm,z1=20;m2=2 mm,z2=20,其(复合)齿形系数是否相等? 答:标准渐开线齿轮的(复合)齿形系数Y F(Y FS)与齿轮的齿数有关,而与模数无关。 由于两个直齿圆柱齿轮的齿数相等,故其(复合)齿形系数是相等的。 10-7(10-6)有一直齿圆柱齿轮传动,允许传递功率P,若通过热处理 方法提高材料的力学性能,使大小齿轮的许用接触应力[σH2]、[σH1]各提高30%,试问此传动在不改变工作条件及其他设计参数的情况下,抗疲劳点蚀允许传递的扭矩和允许传递的功率可提高百分之几? 解:由齿轮接触疲劳强度条件 当大小齿轮的许用接触应力提高30%时,即,在不改变工作条件及其他设计参数的情况下,有 得: 故允许传递的扭矩和允许传递的功率可提高69%。 10-8(10-7)单级闭式直齿圆柱齿轮传动,小齿轮的材料为45钢调质, 大齿轮材料为ZG310-570正火,P= 4 kW,n1=720 r/min,m=4 mm,z =25,z 2 =73,b1=84 mm,b2 =78 mm,单向传动,载荷有中等冲击,1 用电动机驱动,试问这对齿轮传动能否满足强度要求而安全工作。 解:⑴齿轮材料的许用应力 由表10-1查得小齿轮材料45钢调质,齿面硬度230HBS;大齿轮ZG310-570正火,齿面硬度180HBS,齿轮的材料为软齿面齿轮。 分别查图10-6及图 10-7得 σ Hlim1=570 MPa,σHlim2 =370 MPa σ Flim1=190 MPa,σ Flim2=130 MPa 由表10-5,取S H =1,S F =1.3,得 ⑵核验齿面接触疲劳强度 取载荷系数K=1.4,齿数比, 作用在小齿轮上的转矩T1

精密机械设计基础第7章习题答案

习题讲解 题7-6如图7-68所示,有一渐开线直齿圆柱齿轮,用卡尺测量其三个齿和两个齿的公法线长度为3W =61.83mm 和2W =37.55mm ,齿顶圆直径a d =208mm ,齿根圆直径f d =172mm ,数得齿数z =24。要求确定该齿轮的模数m 、压力角α、齿 顶高系数* a h 和径向间隙系数*c 。 解法1: 由齿轮公法线测量原理,有: mm W W P b 28.2423=-= mm P W S b b 27.132=-= 由渐开线圆柱齿轮任意圆上的齿厚公式: )(2ααinv inv r r r S S i i i i --? = ==S b inv = m a d d f P b mm z P d b b 49.18524 28.24=?= ?= π π 已知:a b d d d << (f a d d d <<也可以),由于z d m =

z d z d m z d a b <=<,将已知数据代入得: 67.87.7<

错误解法1: 24.28 8.22cos cos 20 b P P m ππαπ====?? 0012.815 cos 28 .24cos =?=?== παππb P P m α不是已知的。

题7-14 已知二级平行轴斜齿轮传递,主动轮1的转向及螺旋方向如图所示。 1) 低速级齿轮3、4的螺旋方向应如何选择,才能使中间轴Ⅱ上两齿轮的轴向力方向相反? 圆周力F t 的方向:在主动轮上与转动方向相反,在从动轮上与转向相同(驱动力)。 径向力F r 的方向:方向均指向各自的轮心(内齿轮为远离轮心方向)。 轴向力F a 的方问:取决于齿轮的回转方向和轮齿的螺旋方向,可按"主动轮左、右手螺旋定则"来判断。即:主动轮为右旋时,右手按转动方向握轴,以四指弯曲方向表示主动轴的回转方向,伸直大拇指,其指向即为主动轮上轴向力的方向;主动轮为左旋时,则应以左手用同样的方法来判断。主动轮上轴向力的方向确定后,从动轮上的轴向力则与主动轮上的轴向力大小相等、方向相反。 所以,齿轮2和齿轮3为左旋,齿轮4为右旋。 n F a1 F a2 F a3 F a4

机械设计基础第二章参考答案

《第2章》教材习题 2.1请绘出题2.1图所示机构的运动简图。 (a) (b) (c) 题图2.1 知识点:机构运动简图 参考页: 20-21 学习目标: 1 题型:图解 难度:2 解:按表2.1选择、确定机构运动副的符号;将运动副部件的符号按图中同样比例绘制在纸上。

(a) (b) (c) 题解图 2.2指出题2.2图中运动机构的复合铰链、局部自由度和虚约束,并计算这些机构自由度,并判断它们是否具有确定的运动(其中箭头所示的为原动件)。 (a)(b) (c)(d)

(e ) (f ) 图2.16 答: (a )机构原动件数为1,等于机构自由度,故机构运动确定。 (b )机构原动件数为1,等于机构自由度,故机构运动确定。 (c )机构原动件数为1,等于机构自由度,故机构运动确定。 (d )机构原动件数为2,大于机构自由度,故机构运动不确定。 (e )机构原动件数为1,小于机构自由度,故机构运动不确定。 (f )机构原动件数为1,等于机构自由度,故机构运动确定。 知识点:自平面机构自由度计算、机构具有确定运动的条件、复合铰链、局部自由度、虚约束 参考页: 23-27 学习目标:3、4、5 题型:计算 难度:3 解: (a )9n =,12l P =,2h P =, 339212121l h F n P P =--=?-?-?= B 处为复合铰链,D 处为局部自由度,机构原动件数为1个,等于机构自由度,故机构运动确定。 (b )4n =,5l P =,1h P =, 33425111l h F n P P =--=?-?-?= A 处为虚约束。机构原动件数为1,等于机构自由度,故机构运动确定。 (c )9=n ,12=l P ,2=h P , 121229323=-?-?=--=h l P P n F M 处为复合铰链,C 处为局部自由度,G 处为虚约束,因机构原动件数为1,等于机构自由度,故机构运动确定。

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