机械设计基础第六章

图

3-3 仿形刀架

第三章 凸轮机构

§3-1 凸轮机构的应用与分类

一、凸轮机构的应用与特点

凸轮机构广泛应用于各种自动机械和自动控制装置中。如图3-1所示的内燃机配气机构，凸轮1是向径变化的盘形构件，当它匀速转动时，导致气阀的推杆2在固定套筒3内上下移动，使推杆2按预期的运动规律开启或关闭气阀（关闭靠弹簧的作用），使燃气准时进入气缸或废气准时排出气缸。如图3-2所示的自动送料机构，构件1是带沟槽的凸轮，当其匀速转动时，迫使嵌在其沟槽内的送料杆2作往复的左右移动，达到送料的目的。如图3-3

图3-1 内燃机配气机构 图3-2 自动送料凸轮机构

所示，构件1是具有曲线轮廓且只能作相对往复直线运动的凸轮，当刀架3水平移动时，凸轮1的轮廓使从动件2带动刀头按相同的轨迹

移动，从而切出与凸轮轮廓相同的旋转曲面。

由上可知，凸轮是具有某种曲线轮廓或凹

槽的构件，一般作连续匀速转动或移动，通过

高副接触使从动件作连续或不连续的预期运

动。凸轮机构通常由凸轮、从动件和机架组成。

从动件的运动规律由凸轮的轮廓或沟槽

的形状决定。所以只需设计合适的凸轮轮廓曲

线，即可得到任意预期的运动规律，且凸轮机

构简单紧凑，这就是凸轮机构广泛应用的优

点。但是凸轮与从动件之间的接触是高副，易

于磨损，所以常用于传力不大的控制机构。

二、凸轮机构的分类

凸轮的类型很多，常按以下三种方法来分类：

1．按凸轮的形状来分

（1）盘形凸轮（图3-1） 凸轮绕固定轴心转动且向径是变化的，其从动件在垂直于凸轮轴的平面内运动。是最常用的基本形型式。

（2）移动凸轮（图3-3） 凸轮作往复直线移动，它可看作是轴心在无穷远处的盘形凸轮。

（3）圆柱凸轮（图3-2）凸轮是在圆柱上开曲线凹槽，或在圆柱端面上做出曲线轮廓的构件。

盘形凸轮和移动凸轮与从动件之间的相对运动都是平面运动，属于平面凸轮机构。圆柱凸轮与从动件之间的运动是空间运动，属于空间凸轮机构。

2．按从动件的形状来分

图3-4 从动件的形状

（1）尖顶从动件如图3-4a所示，该从动件结构简单，尖顶能与任意复杂的凸轮轮廓保持接触，可实现从动件的任意运动规律。但尖顶易磨损，所以只适用于作用力很小的低速凸轮机构，如仪表机构中。

（2）滚子从动件如图3-4b所示，该从动件的端部装有可自由转动的滚子，使其与凸轮间为滚动摩擦，可减少摩擦和磨损，能传递较大的动力，应用广泛。但结构复杂，端部质量较大，所以不宜用于高速场合。

（3）平底从动件如图3-4c所示，若不考虑摩擦，凸轮对从动件的作用力始终垂直于平底，传动效率最高，且平底与凸轮轮廓间易形成油膜，有利于润滑，所以可用于高速场合。但是平底不能用于有内凹曲线或直线的凸轮轮廓的凸轮机构。

3．按凸轮与从动件保持接触（称为封闭）的方式来分

（1）力封闭如图3-1和图3-4所示，分别依靠弹簧力和重力使从动件和凸轮始终保持接触。

（2）形封闭如图3-5a所示，凸轮上加工有沟槽，从动件的滚子嵌在其中，保证凸轮与从动件始终接触。如图3-5b所示，利用凸轮和从动件的特殊几何结构保证凸轮与从动件以一定值始终接触。

3-5 形封闭凸轮结构

§3-2 从动件常用的运动规律

一、凸轮机构运动过程及有关名称

图3-6 凸轮机构的运动过程

图3-6所示为一对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构。以凸轮轴心O为圆心，凸轮轮廓最小向径为半径所作的圆称为凸轮的基圆，其半径称为基圆半径，用r0表示。通常取基圆与轮廓的连接点A为凸轮轮廓曲线的起始点。从动件与轮廓在A点接触时，它距轴心O最近。当凸轮顺时针方向转动时，轮廓上的点依次与从动件的顶尖接触。由于AB段的向径值是逐渐增大的，所以导致从动件逐渐原理凸轮轴心O，当转到最大向径OB位置时，从动件运动到B’最高位置（即距固定轴心O最远位置），这一运动过程称为推程，相对应转过的角度∠AOB为推程运动角，用θ0表示，这时从动件移动的距离为升程，用h表示。当凸轮继续回转，以O为圆心的圆弧BC上的点依次与从动件接触，由于向径不变，所以从动件处于最远位置静止不动，所对应的角度∠BOC为远休止角，用θs表示。当凸轮继续回转，轮廓CD 段与从动件接触，由于CD段向径是逐渐减小的，所以从动件从最远位置逐渐回到最初位置，这一运动过程称为回程，对应所转过的角度∠COD称为回程运动角，用θh表示。凸轮继续回转，基圆上的圆弧DA段与从动件接触，从动件在距轴心最近位置静止不动，对应转过的角度∠DOA为近运动角，用θs’表示。当凸轮连续回转时，从动件将重复进行升－停－降－停的运动循环。

通过上述分析可知，从动件的运动规律取决于凸轮轮廓曲线的形状，也就是说，从动件的不同运动规律要求凸轮具有不同的轮廓曲线。所以设计凸轮轮廓曲线时，首先根据适应工作要求选定的从动件的运动规律，得出相应的轮廓曲线。

从动件的运动规律就是从动件的位移（s）、速度（v）和加速度（a）随时间（t）变化的规律。通常凸轮作匀速转动，其转角θ与时间t成正比（θ＝wt），所以从动件的运动规律也可用从动件的运动参数随凸轮转角θ的变化规律来表示。下面介绍几种常用的从动件运动规律。

二、从动件的常用运动规律

1．等速运动规律

从动件运动的速度为常数时的运动规律，称为等速运动规律。推程时，凸轮以等角速度w 转动，经过t 0时间，凸轮转过的推程运动角为θ0，从动件等速完成的升程为h 。从动件的位移s 与凸轮转角θ成正比，其位移曲线为一过原点的倾斜直线，如图3-7所示。根据位移s 、速度v 、加速度a 之间的导数关系，经推导整理得从动件推程的运动方程式：

???

??????===0s 00a w h v h

θθθ （3-1a ） 回程时，凸轮以等角速度w 转动，经过t 0时间，凸轮转过的回程运动角为θh ，而从动件等速下降h 。同理可得从动件回程的运动方程式：

????

?????=-

=-

=01s a w h v h h h θθθ）（ （3-1b ） 由图3-7可知，从动件在运动开始的瞬间，速度由0突变为w h 0θ，则加速度a 为+∞。同理在推程终止的瞬间，速度由w h

0θ突变为0，则加速度a 为－∞。在这两个位置，由加

速度引起的惯性力在理论上为无穷大。而实际上，由于材料的弹性变形，加速度和惯性力不会达到无穷大，但是会引起强烈的冲击，这种冲击称为刚性冲击。因此等速运动规律只适用于低速轻载的凸轮机构。

2．等加速等减速运动规律

等加速等减速运动规律是指从动件在一个行程中，前半行程作等加速运动，后半行程作等减速运动，且等加速度与等减速度的绝对值相等。在等加速度段，从动件速度由0加速到m ax ν，在等减速度段，从动件速度由m ax ν减速到0，所用的时间相等，各为t 0/2，且所完成的位移也相同，各为h/2，凸轮以w 匀速转动的转角也各为θ0/2。经推导整理得推程从动件运动方程为：

前半推程：

????

????

???===202202

20442θθθθθhw a hw v h s （3-2a ）

后半推程：

???????????-=-=--=

202

0202

0204)(4)(2θθθθθθθhw a hw v h h s （3-2b ） 同理可得回程时从动件得运动方程：

???????????-=-=-=2222

2442h h h hw a hw v h h s θθθθθ（等加速段） ????

???????-=--=-=222224)(4)(2h h h h h hw a hw v h s θθθθθθθ（等减速段） （3-3）

根据式（3-2a ）和（3-2b ）可得到从动件的运动曲线，如图3-8所示。由图可知，速度曲线是连续的，无突变，故不会产生刚性冲击。但是在推程开始、结束和由等加速过渡到等减速的瞬间，加速度出现有限值的突变，这将产生有限惯性力的突变而引起冲击，这种冲击称为柔性冲击。它比刚性冲击要小得多。所以一般用于中、低速凸轮机构。

图3-7 等速运动 图3-8 等加速等减速运动

用图解法设计凸轮轮廓时，通常需要绘制从动件的位移曲线。等加速等减速运动规律位

移曲线是一凹一凸两段抛物线连接的曲线，其绘制方法如下：由于2θK s =（202θh K =）可知，若将转角θ0/2分成若干等分，则位移的比值为1：4：9：….。如图3-8a 所示，在横坐标轴上将转角θ0/2线段分成若干等分（图中为3等分），得1、2、3各点，过这些点作横轴的垂线。再过点O 作任意的斜线OO ＇，在其上以适当的单位长度从点O 按1：4：9量取对应长度，得1、4、9各点。连接直线9-３＂，并分别过4和1两点作其平行线4-2＂和1-1＂，分别与S 轴相交于2＂、1＂点。最后由1＂、2＂、3＂点分别向过1、2、3各点的垂线投影，得1＇、2＇、3＇点，将这些点连接成光滑的曲线，即为等加速段的抛物线。用同样的方法可得等减速段的抛物线。

3．简谐（余弦加速度）运动规律

质点在圆周上作等速运动时，它在这个圆直径上的投影所构成的运动称为简谐运动。从动件作简谐运动时，其加速度是按余弦规律变化的，所以该运动规律称为余弦加速度运动规律，也称为简谐运动规律。

在推程阶段，从动件的运动方程为：

????

?

?????????? ??=???? ??=?????????? ??-=θθπθπθθπθπθθπ02022000cos 2sin 2cos 12hw a hw v h s （3-5a ）

在回程阶段，从动件的运动方程为：

????

?

?????????? ??-=???? ??-=?????????? ??+=θθπθπθθπθπθθπh h h h hw a hw v h s cos 2sin 2cos 12222h

（3-5b ）

按式（3-5a ）作出简谐运动的运动曲线，

如图3-9所示。由图可知，从动件在运动的

始末两位置加速度有突变，所以也会引起柔

性冲击，因此在一般情况下只适用于中速凸

轮机构。需注意的是：当从动件作升－降－

升运动循环时，且在推程和回程中都采用简

谐运动规律，则可得到连续的加速度曲线，

这种情况将无刚性冲击也无柔性冲击，所以

可用于高速凸轮机构中。

简谐运动规律位移曲线图作法如下（如图3-9a ）：以从动件的升程h 为直径作一半圆，将凸轮运动转角θ0分成若干等分（图中为8等分），同样把半圆分成和θ0相同的等分数，分别得到1，2，3．．．点和1＇，２＇，３＇．．．点，过1，2，3，．．．点作垂线11＇，２２＇，３３＇，．．．，然后将圆上的等分点投影到相应的垂线上得１＂，２＂，３＂，．．．点。用光滑曲线连接这些点，即得到从动件的位移曲线。

以上是以直动从动件盘形凸轮机构为例，介绍了几种从动件常用的运动规律。它同样适用于摆动从动件盘形凸轮机构，其位移方程式中以摆动从动件的角位移ψ代替直动从动件的直线位移s ，以摆动的最大摆角ψmax 代替直动从动件的行程h 。

在工程上，除了上述几种常见运动规律外，为避免冲击，还可应用正弦加速度，高次多项式等运动规律，或者将几种曲线组合起来应用。

在选择从动件的运动规律时，除考虑刚性冲击和柔性冲击外，还应注意各种运动规律的最大速度v max 和最大加速度a max 的影响。v max 越大，则动量ｍｖ越大，当动量较大的从动件突然启动或停止时会产生较大的冲击，所以质量大的从动件不宜选用v max 太大的运动规律。最大加速度将使从动件产生很大的惯性力，而由其引起的动压力，将影响机构零件的强度和运动副的磨损。因此高速运动的凸轮机构，从动件的a max 不宜太大。

§3-3 图解法设计盘形凸轮轮廓曲线

一、反转法原理

凸轮机构的型式很多，从动件的运动规律

也各不相同，但用图解法设计凸轮轮廓曲线

时，所依据的基本原理基本相同。

图3-10所示一对心直动尖顶从动件盘形

凸轮机构。凸轮以角速度w1绕其固定轴心O

回转时，从动件的顶尖沿凸轮轮廓曲线相对其

导路按预定的运动规律移动。假设给整个凸轮

机构加一个绕轴心O 回转的公共角速度－w1，

根据相对运动原理，凸轮与从动件之间的相对

运动关系不变。但是此时，凸轮将静止不动，

而从动件一方面以给定的运动规律在其导路

内作相对移动，另一方面将随道路一起以角速

度（－w ）绕固定轴心O 回转。由于从动件的

尖顶始终与凸轮罗扩相接触，所以，从动件在

这种复合运动中，其尖顶的运动轨迹即是凸轮轮廓曲线。这种以凸轮作动参考系，按相对运动原理设计凸轮轮廓曲线的方法称为“反转法”。

同理，若为滚子从动件凸轮机构，如图所示，从动件在这种复合运动中，滚子的轨迹将形成一个圆族，而该凸轮轮廓曲线为与此圆族相切的曲线，即此圆族的包络线。若为平底从动件的凸轮机构，如图所示，则从动件的复合运动中，其平底的轨迹将形成一个直线族，而凸轮轮廓曲线即为该直线族的包络线。

下面介绍运用“反转法”绘制盘形凸轮轮廓曲线的步骤。

二、对心直动尖顶从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计

在该凸轮机构中，凸轮以等角速度w 逆时针转动，凸轮基圆半径r 0，从动件的运动规律是：当凸轮转过推程运动角θ0时，从动件等速上升距离h ；凸轮转过远休止角θs ，从动件在最高位置停留不懂；凸轮继续转过回程运动角θh ，从动件以等加速等减速运动下降距离h ；最后凸轮转过近休止角

图3-9 简谐运动 图3-10 反转法原理

θ‘s，从动件在最低位置停留不动（此时凸轮转动一周）。根据此运动规律，则凸轮轮廓曲线的绘制步骤如下：

1．选择长度比例尺μl(实际线性尺寸/图样线性尺寸)和角度比例尺μθ（实际角度/图样

a） b）

图3-11 对心直动尖顶从动件盘形凸轮

线性尺寸），作从动件位移曲线s=s(θ)。

2．将位移曲线图的推程和回程所对应的转角分成若干等份(图中推程分8份，回程分6份)。

3．按长度比例尺μl作图，以r0为半径作基圆，此基圆与导路的交点A便是从动件尖顶的起始位置。

4．自OA沿的相反方向取角度θ0，θs，θh，θs＇，并将它们各分成与图3-11b对应的若干等分得1、2、3……点。连接O1、O2、O3……，并延长各径向线，它们便是反转后从动件导路线的各个位置。

5．在图3-11b的位移曲线中量取各个位移量，11＇，２２＇，３３＇．．．，随后在图3-11a 中沿各径向等分线对应由基圆向外量取，得到1＇，２＇，３＇．．．等点，即为推杆在复合运动中其尖顶所占据的一系列位置。

6．将1＇，２＇，３＇．．．等点连成光滑的曲线，即是所要求的凸轮轮廓。

三、对心移动滚子从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计

为了便于与上述尖顶从动件进行比较，仍采用上述的已知条件，另外还需增加滚子半径为r T已知条件。

滚子从动件盘形凸轮轮廓曲线绘制与尖顶从动件的基本相同，如图3-12所示，其步骤如下：

1．将滚子中心作为尖顶从动件的尖顶，按上述尖顶从动件凸轮轮廓曲线的绘制方法画出理论轮廓曲线L0。

2．以理论轮廓曲线L0上各点为圆心，以滚子半径r T为半径画出一系列圆，作这些圆的内包络线L。L就是所要设计的滚子从动件盘形凸轮的工作轮廓曲线。

机械设计基础习题答案第7章

7-1何谓蜗杆传动的主平面？在主平面内，蜗杆传动的参数有何意义？ 答：通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的中间平面称为主平面。 在主平面内，蜗杆蜗轮的啮合关系相当于齿条与齿轮的传动。在蜗杆传动的设计计算中，均取主平面的参数和几何尺寸为基准，并沿用齿轮传动的计算关系。主平面内蜗杆的参数为轴面参数，蜗轮的参数为端面参数。 7-2 何谓蜗杆传动的滑动速度？它对效率有何影响？ 答：蜗杆传动时，蜗杆齿面啮合点相对蜗轮齿面的啮合点间的相对速度称为蜗杆传动的滑动速度。滑动速度越大，传动的效率越低。 7-3 蜗杆热平衡计算的前提条件是什么？但热平衡不满足要求时，可采取什么措施？ 答：热平衡计算的前提条件是：使蜗杆传动单位时间内产生的热量与散发热量相等。当热平衡条件不满足时，可采取以下措施：1.在箱体外表面铸出或焊上散热片，以增加散热面积；2.在蜗杆轴端安装风扇，加速空气流动，提高散热能力；3.在箱体油池中安装蛇形冷却水管，利用循环水冷却；4.用压力喷油的方法进行循环润滑，并达到散热目的。 7-4答案略。 7-5图示为一提升机构传动简图，已知电动机轴的转向（图中n1）及重物的运行方向（图中v）。试确定：（1）蜗杆的旋向；（2）各啮合点上的受力方向。 习题7-5图 答：（1）蜗杆为右旋。（2）各传动件的转动方向如图所示。锥齿轮啮合处，圆周力的方向垂直向外；蜗轮处，根据所需蜗轮到转动方向，圆周力的方向与转向相同，如图；蜗轮所受圆周力的方向为蜗杆轴向力的反向，利用“左右手定则”，判断出蜗杆旋向为右旋。

7-6 图示为蜗杆－斜齿轮传动，为使轴Ⅱ上的轴向力抵消一部分，斜齿轮3的旋向应如何？画出蜗轮及斜齿轮3上轴向力的方向。 答：斜齿轮3的旋向应为左旋。 蜗轮轴向力水平向左，齿轮3的轴向力水平向右 习题7-6答案

机械设计基础第六版重点复习

《机械设计基础》知识要点 绪论；基本概念：机构，机器，构件，零件，机械 第1章：1）运动副的概念及分类 2）机构自由度的概念 3）机构具有确定运动的条件 4）机构自由度的计算 第2章：1）铰链四杆机构三种基本形式及判断方法。 2）四杆机构极限位置的作图方法 3）掌握了解：极限位置、死点位置、压力角、传动角、急回特性、极位夹角。 4）按给定行程速比系数设计四杆机构。 第3章：1）凸轮机构的基本系数。 2）等速运动的位移，速度，加速度公式及线图。 3）凸轮机构的压力角概念及作图。 第4章：1）齿轮的分类（按齿向、按轴线位置）。 2）渐开线的性质。 3）基本概念：节点、节圆、模数、压力角、分度圆，根切、最少齿数、节圆和分度圆的区别。 4）直齿轮、斜齿轮基本尺寸的计算；直齿轮齿廓各点压力角的计算；m = p /π的推导过程。 5）直齿轮、斜齿轮、圆锥齿轮的正确啮合条件。 第5章：1）基本概念：中心轮、行星轮、转臂、转化轮系。 2）定轴轮系、周转轮系、混合轮系的传动比计算。 第9章：1）掌握：失效、计算载荷、对称循环变应力、脉动循环变应力、许用应力、安全系数、疲劳极限。 了解：常用材料的牌号和名称。 第10章: 1）螺纹参数d、d1、d2、P、S、ψ、α、β及相互关系。 2）掌握：螺旋副受力模型及力矩公式、自锁、摩擦角、当量摩擦角、螺纹下行自锁条件、常用螺纹类型、螺纹联接类型、普通螺纹、细牙螺纹。 3）螺纹联接的强度计算。 第11章: 1）基本概念：轮齿的主要失效形式、齿轮常用热处理方法。 2）直齿圆柱齿轮接触强度、弯曲强度的计算。 3）直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、圆锥齿轮的作用力（大小和方向）计算及受力分析。 第12章: 1）蜗杆传动基本参数：m a1、m t2、γ、β、q、P a、d1、d2、V S及蜗杆传动的正确啮合条件。 2）蜗杆传动受力分析。 第13章: 1）掌握：带传动的类型、传动原理及带传动基本参数：d1、d2、L d、a、α1、α2、F1、F2、F0 2）带传动的受力分析及应力分析：F1、F2、F0、σ1、σ2、σC、σb及影响因素。 3）弹性滑动与打滑的区别。 4）了解：带传动的设计计算。 第14章: 1）轴的分类（按载荷性质分）。 2）掌握轴的强度计算：按扭转强度计算，按弯扭合成强度计算。 第15章: 1）摩擦的三种状态：干摩擦、边界摩擦、液体摩擦。 第16章: 1）常用滚动轴承的型号。 2）向心角接触轴承的内部轴向力计算，总轴向力的计算。 滚动轴承当量动载荷的计算。滚动轴承的寿命计算。 第17章: 1）联轴器与离合器的区别 第一章平面机构的自由度和速度分析 1、自由度：构件相对于参考系的独立运动称为自由度。 2、运动副：两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接称为运动副。构件组成运动副后，其运动受到约束，自由度减少。

《机械设计基础》答案

《机械设计基础》作业答案 第一章平面机构的自由度和速度分析1－1 1－2 1－3 1－4 1－5

自由度为： 1 1 19 21 1 )0 1 9 2( 7 3 ' )' 2( 3 = -- = - - + ? - ? = - - + - =F P P P n F H L 或： 1 1 8 2 6 3 2 3 = - ? - ? = - - = H L P P n F 1－6 自由度为 1 1 )0 1 12 2( 9 3 ' )' 2( 3 = - - + ? - ? = - - + - =F P P P n F H L 或： 1 1 22 24 1 11 2 8 3 2 3 = -- = - ? - ? = - - = H L P P n F 1－10

自由度为： 1 128301)221142(103')'2(3=--=--?+?-?=--+-=F P P P n F H L 或： 1 22427211229323=--=?-?-?=--=H L P P n F 1－11 2 2424323=-?-?=--=H L P P n F 1－13：求出题1-13图导杆机构的全部瞬心和构件1、3的角速度比。 1334313141P P P P ?=?ωω

1 1314133431==P P ω 1－14：求出题1-14图正切机构的全部瞬心。设s rad /101=ω，求构件3的速度3v 。 s mm P P v v P /20002001013141133=?===ω 1－15：题1-15图所示为摩擦行星传动机构，设行星轮2与构件1、4保持纯滚动接触，试用瞬心法求轮1与轮2的角速度比21/ωω。 构件1、2的瞬心为P 12 P 24、P 14分别为构件2与构件1相对于机架的绝对瞬心 1224212141P P P P ?=?ωω

机械设计基础第十四章 机械系统动力学

第十四章 机械系统动力学 14-11、在图14-19中，行星轮系各轮齿数为123z z z 、、，其质心与轮心重合，又齿轮1、2对质心12O O 、的转动惯量为12J J 、，系杆H 对的转动惯量为H J ，齿轮2的质量为2m ，现以齿轮1为等效构件，求该轮系的等效转动惯量J ν。 2222 2121221 12323121 13212 1 13222 12311212213121313 ( )()()()1()()()( )()()()o H H H o H J J J J m z z z z z z z z z O O z z z z z z z O O J J J J m z z z z z z z z νννωωω ωωωω ωω ωωωωνω=+++=-= += +=+-=++++++解： 14-12、机器主轴的角速度值1()rad ?从降到时2()rad ?，飞轮放出的功 (m)W N ，求飞轮的转动惯量。 max min 122 2 121 ()2 2F F Wy M d J W J ?ν??ωωωω==-=-? 解： 14-15、机器的一个稳定运动循环与主轴两转相对应，以曲柄和连杆所组成的转动副A 的中心为等效力的作用点，等效阻力变化曲线c A F S ν-如图14-22所示。等效驱动力a F ν为常数，等效构件（曲柄）的平均角速度值25/m rad s ?=， 3 H 1 2 3 2 1 H O 1 O 2

不均匀系数0.02δ=，曲柄长度0.5OA l m =，求装在主轴（曲柄轴）上的飞轮的转动惯量。 (a) W v 与时间关系图 （b ）、能量指示图 a 2 24()2 3015m Wy=25N m 25 6.28250.02 c va OA vc OA OA va F W W F l F l l F N Mva N J kg m νν=∏?∏=∏+==∏= =?解：稳定运动循环过程 14-17、图14-24中各轮齿数为12213z z z z =、，，轮1为主动轮，在轮1上加力矩1M =常数。作用在轮 2 上的阻力距地变化为： 2r 22r 020M M M ??≤≤∏==∏≤≤∏=当时，常数；当时，，两轮对各自中心的转动惯量为12J J 、。轮的平均角速度值为m ω。若不均匀系数为δ，则：（1）画出以轮1为等效构件的等效力矩曲线M ν?-；（2）求出最大盈亏功；（3）求飞轮的转动惯量F J 。 图14-24 习题14-17图 40Nm 15∏ 12.5∏ 22.5∏ 15Nm ∏ 2∏ 2.5∏ 4∏ 25∏ 1 1 z 2 z 2 r M 2 M ∏ 2∏ 2?

《机械设计基础》答案

《机械设计基础》答案

《机械设计基础》作业答案 第一章平面机构的自由度和速度分析1－1 1－2 1－3 1－4

1－5 自由度为： 1 1 19 21 1 )0 1 9 2( 7 3 ' )' 2( 3 = -- = - - + ? - ? = - - + - =F P P P n F H L 或： 1 1 8 2 6 3 2 3 = - ? - ? = - - = H L P P n F 1－6

自由度为 1 1 )0 1 12 2( 9 3 ' )' 2( 3 = - - + ? - ? = - - + - =F P P P n F H L 或： 1 1 22 24 1 11 2 8 3 2 3 = -- = - ? - ? = - - = H L P P n F 1－10 自由度为： 1 1 28 30 1 )2 2 1 14 2( 10 3 ' )' 2( 3 = -- = - - ? + ? - ? = - - + - =F P P P n F H L 或： 1 2 24 27 2 1 12 2 9 3 2 3 = -- = ? - ? - ? = - - = H L P P n F 1－11

22 424323=-?-?=--=H L P P n F 1－13：求出题1-13图导杆机构的全部瞬心和构件1、3的角速度比。 1334313141P P P P ?=?ωω 1 41314133431==P P P P ωω 1－14：求出题1-14图正切机构的全部瞬心。设s rad /101=ω，求构件3的速度3v 。

机械设计基础第七章习题答案 主编：陈霖 甘露萍

第七章 1．轮系的分类依据是什么？ 轮系在运转过程中各轮几何轴线在空间的相对位置关系是否变动 2．怎样计算定轴轮系的传动比？如何确定从动轮的转向？ 定轴轮系的传动比等于组成轮系的各对齿轮传动比的连乘积，也等于从动轮齿数的连乘积与主动轮齿数的连乘积之比。对于首末两轮的轴线相平行的轮系，其转向关系用正、负号表示。还可用画箭头的方法来确定齿轮的转向 3．定轴轮系和周转轮系的区别有哪些? 定轴轮系是指在轮系运转过程中，各个齿轮的轴线相对于机架的位置都是固定的。周转轮系是指在轮系运转过程中，其中至少有1个齿轮轴线的位置不固定，而是绕着其他齿轮的固定轴线回转 4．怎样求混合轮系的传动比？分解混合轮系的关键是什么？如何划分？ 在计算复合轮系时，首要的问题是必须正确地将轮系中的各组成部分加以划分。而正确划分的关键是要把其中的周转轮系部分找出来。周转轮系的特点是具有行星轮和行星架，所以要找到轮系中的行星轮，然后找出行星架（行星架往往是由轮系中具有其他功用的构件所兼任）。每一行星架，连同行星架上的行星轮和行星轮相啮合的太阳轮就组成一个基本的周转轮系，当周转轮系一一找出之后，剩下的便是定轴轮系部分了 5．轮系的设计应从哪些方面考虑? 考虑机构的外廓尺寸、效率、重量、成本等。根据工作要求和使用场合合理地设计对应的轮系。 6．如图7-32所示为一蜗杆传动的定轴轮系，已知蜗杆转速n1 = 750 r/min，z1 = 3，z2 = 60，z3 = 18，z 4 = 27，z5 = 20，z6 = 50。试用画箭头的方法确定z6的转向，并计算其转速。 答：齿轮方向向左，n6=75r/min 7．如图7-33示为一大传动比的减速器，z1 = 100，z2 = 101，z2 = 100，z3 = 99。求：输入件H对输出件1的传动比i H1。

最新《机械设计基础》第六版重点、复习资料

《机械设计基础》知识要点绪论；基本概念：机构，机器，构件，零件，机械第1 章：1）运动副的概念及分类 2）机构自由度的概念 3）机构具有确定运动的条件 4）机构自由度的计算第2 章：1）铰链四杆机构三种基本形式及判断方法。 2）四杆机构极限位置的作图方法 3）掌握了解：极限位置、死点位置、压力角、传动角、急回特性、极位夹角。 4）按给定行程速比系数设计四杆机构。 第3 章：1）凸轮机构的基本系数。 2）等速运动的位移，速度，加速度公式及线图。 3）凸轮机构的压力角概念及作图。 第4 章：1）齿轮的分类（按齿向、按轴线位置）。 2）渐开线的性质。 3）基本概念：节点、节圆、模数、压力角、分度圆，根切、最少齿数、节圆和分度圆的区别。 4）直齿轮、斜齿轮基本尺寸的计算；直齿轮齿廓各点压力角的计算；m = p / n的推导过程。 5）直齿轮、斜齿轮、圆锥齿轮的正确啮合条件。 第5 章：1）基本概念：中心轮、行星轮、转臂、转化轮系。 2）定轴轮系、周转轮系、混合轮系的传动比计算。 第9 章：1）掌握：失效、计算载荷、对称循环变应力、脉动循环变应力、许用应力、安全系数、疲劳极限。了解：常用材料的牌号和名称。 第10章：1）螺纹参数d、d i、d2、P、S、2、a、B及相互关系。 2）掌握：螺旋副受力模型及力矩公式、自锁、摩擦角、当量摩擦角、螺纹下行自锁条件、常用螺 纹类型、螺纹联接类型、普通螺纹、细牙螺纹。 3）螺纹联接的强度计算。 第11 章： 1）基本概念：轮齿的主要失效形式、齿轮常用热处理方法。 2）直齿圆柱齿轮接触强度、弯曲强度的计算。 3）直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、圆锥齿轮的作用力（大小和方向）计算及受力分析。 第12章：1）蜗杆传动基本参数：m ai、m t2、丫、B、q、P a、d i、d2、V S及蜗杆传动的正确啮合条件。 2）蜗杆传动受力分析。 第13章： 1）掌握：带传动的类型、传动原理及带传动基本参数：d1、d2、L d、a、a1、 a 2、F1、F2、F0 2）带传动的受力分析及应力分析：F1、F2、F0、（T 1、（T 2、b C、（T b及影响因素。 3）弹性滑动与打滑的区别。 4）了解：带传动的设计计算。 第14章： 1）轴的分类（按载荷性质分）。 2）掌握轴的强度计算：按扭转强度计算，按弯扭合成强度计算。 第15章： 1）摩擦的三种状态：干摩擦、边界摩擦、液体摩擦。 第16章： 1）常用滚动轴承的型号。 2）向心角接触轴承的内部轴向力计算，总轴向力的计算。滚动轴承当量动载荷的计算。滚动轴承的寿命计算。 第17章： 1）联轴器与离合器的区别 第一章平面机构的自由度和速度分析 1、自由度：构件相对于参考系的独立运动称为自由度。 2、运动副：两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接称为运动副。构件组成运动副后，其运动受到约束，

机械设计基础-第12章_轴作业解答

12-7 解：由 得： 12-8 解：由 得： 12-9 解：对不变转矩α=0.3，45钢调质的[σ-1b ]=60MPa ，则： 该轴能满足强度要求。 12-10 解： 对不变转矩α=0.3，则： 由 得： ][1.0)(13 22b e d T M -≤+=σασmm x mm M Fa Ma x 4268.42510 584.1300900030010584.16 6==?-???=-=取x a Fax M +=max Nmm T d M b 622362 23110584.1)23003.0()6010801.0()()][1.0(?=?-???=-≤-ασ][2.01055.936ττ≤?=n d P mm d mm n P d 3828.364010002.040 1055.9][2.01055.93636==????=?≥取τ][2.01055.936ττ≤?= n d P kw nd P 61.711055.9553514502.01055.9][2.06363=????=?≤τ][5.0551.0)10153.0()107(1.0)(132 323322b e MPa d T M -≤=???+?=+=σασ

解： 错误说明：(略) 改正图(略) 12-12 解： 取d =28mm 12-13 解： 1. 计算中间轴上的齿轮受力 中间轴所受转矩为： 1 2 3 4 5 6 1 2

2. 轴的空间受力情况如图a)所示。 3. 垂直面受力简图如图b)所示。 垂直面的弯矩图如图c)所示。 4. 水平面受力简图如图d)所示。 水平面的弯矩图如图e)所示。 B 点左边的弯矩为： B 点右边的弯矩为： C 点右边的弯矩为： C 点左边的弯矩为：

机械设计基础(杨可桢第六版)考试提纲及题库.

2013年上半年机械设计基础考试提纲 一、选择题（10分） 二、填空题（10分） 三、简答题（16分） （1）带传动； （2）齿轮传动、蜗杆传动； （3）键连接； （4）回转件的平衡； （5）滑动轴承。 四、分析与设计题（28分） （1）偏置直动推杆盘形凸轮轮廓曲线设计； （2）按给定行程速比系数设计曲柄摇杆结构或曲柄滑块结构；（3）斜齿齿轮传动，锥齿轮传动，蜗杆传动受力分析； （4）轴系改错题。 五、计算（36分） （1）自由度计算； （2）周转轮系传动比； （3）轴承当量载荷计算； （4）反受预紧力的螺栓强度计算； （5）外啮合标准直齿圆柱齿轮传动基本参数计算。

作业一（机械设计总论） 一、选择与填空题 1. 下列机械零件中：汽车发动机的阀门弹簧；起重机的抓斗；汽轮机的轮叶；车床变速箱中的齿轮；纺织机的织梭；f ：飞机的螺旋桨；g ：柴油机的曲轴；h ：自行车的链条。有 是专用零件而不是通用零件。 A. 三种 B. 四种 C. 五种 D. 六种 2. 进行钢制零件静强度计算时，应选取 作为其极限应力。 A. s σ B. 0σ C. b σ D. 1σ- 3. 当零件可能出现断裂时，应按 准则计算。 A. 强度 B. 刚度 C. 寿命 D. 振动稳定性 4. A. C. 零件的工作应力比许用应力 D. 零件的工作应力比极限应力 5. 对大量生产、强度要求高、尺寸不大、形状不复杂的零件，应选 毛坯。 A ．铸造 B. 冲压 C. 自由锻造 D. 模锻 6. A. n 5 B. n 10 C. n 15 7. 表征可修复零件可靠度的一个较为合适的技术指标是零件的 。 A. MTBF B. MTTF C. 失效率 D. 可靠度 8. 经过 、 和 ，并给以 的零件和部件称为标准件。 9. 设计机器的方法大体上有 、 和 等三种。 10. 机械零件的“三化”是指零件的 、 和 。 11. 刚度是零件抵抗 变形的能力。 12. 机器主要由 动力装置 、 执行装置 、 传动装置 和 操作装置 等四大功能组成部分组成。 二、判断题 13. 当零件的出现塑性变形时，应按刚度准则计算。 【 】 14. 零件的表面破坏主要是腐蚀、磨损和接触疲劳。 【 】 15. 调质钢的回火温度越高，其硬度和强度将越低，塑性越好。 【 】 16. 机器的设计阶段是决定机器质量好坏的关键。 【 】 17. 疲劳破坏是引起大部分机械零件失效的主要原因。 【 】 18. 随着工作时间的延长，零件的可靠度总是不变。 【 】 19. 在给定生产条件下，便于制造的零件就是工艺性好的零件。 【 】 20. 机械设计是应用新的原理、新的概念创造新的机器或已有的机器重新设计或改造。 【 】 21. 零件的强度是指零件抵抗破坏的能力。 【 】 22. 零件的工作能力是指零件抵抗失效的能力。 【 】 三、分析与思考题 23. 机器的基本组成要素是什么？ 24. 什么是通用零件？什么是专用零件？试各举例出其中三个列子。 25. 什么是机械零件的失效？ 26. 影响机械零件疲劳强度的主要因素是什么？ 27. 机械零件设计应满足的基本要求有哪些？ 28. 以一个设计者的观点来看，进行机械设计时应主要考虑哪些因素？ 29. 试简述开发型设计的一般过程。

机械设计基础课后习题答案第13章

13-1解（1 ） （ 2 ） = =2879.13mm （ 3 ）不考虑带的弹性滑动时， （ 4 ）滑动率时， 13-2解（1 ）

（ 2 ）= （ 3 ）= = 13-3解由图可知 =

图13.6 题13-3 解图 13-4解（1 ） = （ 2 ）由教材表13-2 得=1400mm （ 3 ） 13-5解 由教材表13-6 得 由教材表13-4 得：△=0.17kW, 由教材表13-3 得：=1.92 kW, 由教材表13-2 得： ,由教材表13-5 得：

取z=3 13-6解由教材表13-6 得 由图13-15 得选用 A 型带 由教材表13-3 得 选 初选 取 = =1979.03mm

由教材表13-2 得=2000mm 由教材表13-3 得：=1.92 kW，由教材表13-4 得：△=0.17kW 由教材表13-2 得： ，由教材表13-5 得： 取z=4 13-7解选用A 型带时，由教材表13-7 得， 依据例13-2 可知：，=2240mm ， a =757mm ，i =2.3 ， 。 由教材表13-3 得=2.28 kW，由教材表13-4 得：△=0.17kW，由教材表13-2 得：

取z =5 由此可见，选用截面小的 A 型带较截面大的 B 型带，单根带的承载能力减小，所需带的根数增多。13-8 解略。 13-9解由教材表13-9 得p =15.875mm ，滚子外径 15.875(0.54+cot =113.90mm 15.875(0.54+cot =276.08mm =493.43mm

机械设计基础,第六版习题答案

1-1至1-4解机构运动简图如下图所示。 图题1-1解图图题1-2解图 图题1-3解图图题1-4解图 题 2-3 见图。 题 2-7 解 : 作图步骤如下（见图）： （ 1 ）求，；并确定比例尺。 （ 2 ）作，顶角，。 （ 3 ）作的外接圆，则圆周上任一点都可能成为曲柄中心。 （ 4 ）作一水平线，于相距，交圆周于点。 （ 5 ）由图量得，。解得： 曲柄长度： 连杆长度： 题 2-7图 3-1解 图题3-1解图 如图所示，以O为圆心作圆并与导路相切，此即为偏距圆。过B点作偏距圆的下切线，此线为 凸轮与从动件在B点接触时，导路的方向线。推程运动角如图所示。

3-2解 图题3-2解图 如图所示，以O为圆心作圆并与导路相切，此即为偏距圆。过D点作偏距圆的下切线，此线为 凸轮与从动件在D点接触时，导路的方向线。凸轮与从动件在D点接触时的压力角如图所示。 4-1解分度圆直径 齿顶高 齿根高 顶隙 中心距 齿顶圆直径 齿根圆直径 基圆直径 齿距 齿厚、齿槽宽 4-11解因 螺旋角 端面模数 端面压力角

当量齿数 分度圆直径 齿顶圆直径 齿根圆直径 4-12解（1）若采用标准直齿圆柱齿轮，则标准中心距应 说明采用标准直齿圆柱齿轮传动时，实际中心距大于标准中心距，齿轮传动有齿侧间隙，传动不 连续、传动精度低，产生振动和噪声。 （ 2）采用标准斜齿圆柱齿轮传动时，因 螺旋角 分度圆直径 节圆与分度圆重合， 4-15答：一对直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是：两齿轮的模数和压力角必须分别相等，即 、。 一对斜齿圆柱齿轮正确啮合的条件是：两齿轮的模数和压力角分别相等，螺旋角大小相等、方向 相反（外啮合），即、、。 一对直齿圆锥齿轮正确啮合的条件是：两齿轮的大端模数和压力角分别相等，即、。 5-1解：蜗轮 2和蜗轮3的转向如图粗箭头所示，即和。

机械设计基础习题解答

《机械设计基础》 习 题 解 答 机械工程学院

目录 第0章绪论-------------------------------------------------------------------1 第一章平面机构运动简图及其自由度----------------------------------2 第二章平面连杆机构---------------------------------------------------------4 第三章凸轮机构-------------------------------------------------------------6 第四章齿轮机构------------------------------------------------------- -----8 第五章轮系及其设计------------------------------------------------------19 第六章间歇运动机构------------------------------------------------------26 第七章机械的调速与平衡------------------------------------------------29 第八章带传动---------------------------------------------------------------34 第九章链传动---------------------------------------------------------------38 第十章联接------------------------------------------------------------------42 第十一章轴------------------------------------------------------------------46 第十二章滚动轴承---------------------------------------------------------50 第十三章滑动轴承-------------------------------------------- ------------ 56 第十四章联轴器和离合器------------------------------- 59 第十五章弹簧------------------------------------------62 第十六章机械传动系统的设计----------------------------65

机械设计基础课后习题答案 第11章

11-1 解1）由公式可知： 轮齿的工作应力不变，则则，若，该齿轮传动能传递的功率 11-2解由公式 可知，由抗疲劳点蚀允许的最大扭矩有关系： 设提高后的转矩和许用应力分别为、 当转速不变时，转矩和功率可提高 69%。 11-3解软齿面闭式齿轮传动应分别验算其接触强度和弯曲强度。（ 1）许用应力查教材表 11-1小齿轮45钢调质硬度：210～230HBS取220HBS；大齿轮ZG270-500正火硬度：140～170HBS，取155HBS。 查教材图 11-7， 查教材图 11-10 , 查教材表 11-4取， 故： （ 2）验算接触强度，验算公式为：

其中：小齿轮转矩 载荷系数查教材表11-3得齿宽 中心距齿数比 则： 、，能满足接触强度。 （ 3）验算弯曲强度，验算公式： 其中：齿形系数：查教材图 11-9得、 则： 满足弯曲强度。 11-4解开式齿轮传动的主要失效形式是磨损，目前的设计方法是按弯曲强度设计，并将许用应力降低以弥补磨损对齿轮的影响。 （ 1）许用弯曲应力查教材表11-1小齿轮45钢调质硬度：210～230HBS取220HBS；大齿轮 45钢正火硬度：170～210HBS，取190HBS。查教材图11-10得 ,

查教材表 11-4 ，并将许用应用降低30% （ 2）其弯曲强度设计公式： 其中：小齿轮转矩 载荷系数查教材表11-3得取齿宽系数 齿数，取齿数比 齿形系数查教材图 11-9得、 因 故将代入设计公式 因此 取模数中心距 齿宽 11-5解硬齿面闭式齿轮传动的主要失效形式是折断，设计方法是按弯曲强度设计，并验算其齿面接触强度。

杨可桢《机械设计基础》(第6版)笔记和课后习题(含考研真题)详解 第11章 齿轮传动【圣才出品】

第11章齿轮传动 11.1复习笔记 一、轮齿的失效形式和设计计算准则 1．轮齿的失效形式 轮齿的主要失效形式有5种：轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损和齿面塑性变形。 （1）轮齿折断 ①产生原因 轮齿折断一般发生在齿根部分，因为轮齿受力时齿根弯曲应力最大，而且有应力集中。 ②主要类型 a．过载折断 轮齿因短时意外的严重过载而引起的突然折断，称为过载折断。 b．疲劳折断 在载荷的多次重复作用下，弯曲应力超过弯曲疲劳极限时，齿根部分将产生疲劳裂纹，裂纹的逐渐扩展最终将引起轮齿折断，这种折断称为疲劳折断。 ③单（双）侧工作 a．若轮齿单侧工作，就任一侧而言，其应力都是按脉动循环变化。 b．若轮齿双侧工作，则弯曲应力可按对称循环变化作近似计算。 （2）齿面点蚀 ①产生原因

a．疲劳点蚀首先出现在齿根表面靠近节线处； b．在该处同时啮合的齿数较少，接触应力较大； c．在该区域齿面相对运动速度低，难于形成油膜润滑，故所受的摩擦力较大； d．在摩擦力和接触应力作用下，容易产生点蚀现象。 ②抗点蚀能力 齿面抗点蚀能力主要与齿面硬度有关，齿面硬度越高，抗点蚀能力越强。 （3）齿面胶合 ①定义 在高速、重载传动中，齿面间压力大，相对滑动速度高，因摩擦发热而使啮合区温度升高而引起润滑失效，致使两齿面金属直接接触并相互粘连，而随后的齿面相对运动，较软的齿面沿滑动方向被撕下而形成沟纹，这种现象称为齿面胶合。 ②增强抗胶合能力的措施 a．提高齿面硬度； b．减小表面粗糙度； b．对于低速传动，采用粘度较大的润滑油； c．对于高速传动，采用含抗胶合添加剂的润滑油。 （4）齿面磨损 齿面磨损通常有磨粒磨损和跑合磨损两种。 ①磨粒磨损 a．产生原因 由于灰尘、硬屑粒等进入齿面间而引起的磨粒磨损，在开式传动中是难以避免的。 b．防止或减轻磨损的方法

机械设计基础作业集第四章、第十三章答案

机械设计基础作业集第四章答案 四、简答题 2．从动杆的运动速度规律有几种？各有什么特点？ 答：(1) 等速运动规律，其特点是在运动开始及运动结束时，从动件的瞬时加速度理论上趋向于无穷大，从动件的惯性力对机构造成刚性冲击。(2) 等加速等减速运动规律，其特点是在推程开始、中点以及结束时刻，加速度发生有限的突变，因此对机构产生柔性冲击。 (3) 余弦运动规律，其特点是在行程开始和结束处加速度有有限突变，存在柔性冲击。(4)正弦运动规律，其特点是加速度曲线连续无突变，避免了从动件运动过程中的冲击。 6．什么叫基圆？基圆与压力角有什么关系？ 答：以凸轮旋转中心O 为圆心，最小向径b r 为半径所作的圆称为凸轮的基圆。设计时应保证凸轮机构的最大压力角不超过许用压力角的前提下，适当减小基圆半径。 7．凸轮机构什么情况下出现自锁？什么情况下出现尖顶现象，什么情况下出现失真现象？ 答：凸轮机构压力角α越大，有益分力'F 越小，有害分力''F 越大。当α增大到某一数值时，''F 在导路中引起的摩擦力f F 大于或等于'F ，此时无论凸轮作用于从动件上的作用力F 有多大，都无法推动从动件运动，凸轮机构即发生了自锁。若凸轮轮廓为外凸式时，则T l s r -=ρρ，当理论轮廓上最小曲率半径T r =min ρ时，则此处0=s ρ，表现为凸轮实际轮廓在此处为尖点。若理论轮廓上最小曲率半径T r

机械设计基础答案

第一章 前面有一点不一样，总体还行~~~ 1-1.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：机械零件常用的材料有：钢(普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、合金结构钢、铸钢)，铸铁，有色金属（铜及铜合金、铝及铝合金）和工程塑料。 为零件选材时应考虑的主要要求： 1.使用方面的要求： 1）零件所受载荷的大小性质，以及应力状态， 2）零件的工作条件， 3）对零件尺寸及重量的限制， 4）零件的重要程度， 5）其他特殊要求。 2.工艺方面的要求。 3.经济方面的要求。 1-2.试说明下列材料牌号的意义：Q235,45,40Cr,65Mn,ZG230-450,HT200,ZcuSn10P1,LC4. 解：Q235是指当这种材料的厚度（或直径）≤16mm时的屈服值不低于235Mpa。 45是指该种钢的平均碳的质量分数为万分之四十五。 40Cr是指该种钢的平均碳的质量分数为万分之四十并且含有平均质量分数低于1.5%的Cr 元素。 65Mn是指该种钢的平均碳的质量分数为万分之六十五并且含有平均质量分数低于1.5%的Mn元素。 ZG230-450表明该材料为铸钢，并且屈服点为230，抗拉强度为450. HT200表明该材料为灰铸铁，并且材料的最小抗拉强度值为200Mpa. ZCuSn10P1铸造用的含10%Sn、1%P其余为铜元素的合金。 LC4表示铝硅系超硬铝。 1-6.标准化在机械设计中有何重要意义？ 解：有利于保证产品质量，减轻设计工作量，便于零部件的互换和组织专业化的大生产，以及降低生产成本，并且简化了设计方法，缩短了设计时间，加快了设计进程，具有先进性、规范性和实用性，遵照标准可避免或减少由于个人经验不足而出现的偏差。 第二章 2-7.为什么要提出强度理论？第二、第三强度理论各适用什么场合？ 解：材料在应用中不是受简单的拉伸、剪切等简单应力状态，而是各种应力组成的复杂应力状态，为了判断复杂应力状态下材料的失效原因，提出了四种强度理论，分别为最大拉应力理论、最大伸长线应变理论、最大切应力理论、畸变能密度理论。 第二强度理论认为最大伸长线应变是引起断裂的主要因素，适用于石料、混凝土、铸铁等脆性材料的失效场合。 第三强度条件：认为最大切应力是引起屈服的主要因素，适用于低碳钢等塑性材料的失效场合。 2-15.画出图示梁的弯矩图。

杨可桢《机械设计基础》(第6版)复习笔记及课后习题详解(含考研真题)-第5~9章【圣才出品】

第5章轮系 5.1 复习笔记 【通关提要】 本章主要介绍了定轴轮系和周转轮系的基本特点以及轮系传动比的计算。简单介绍了几种特殊的行星传动机构。学习时需要重点掌握定轴轮系和周转轮系的判断及对应传动比的计算、复合轮系及其传动比的求解思路等内容。本章主要计算题的形式考查，复习时需把握其具体内容，重点记忆。 【重点难点归纳】 一、轮系的类型（见表5-1-1） 表5-1-1 轮系的类型 二、定轴轮系及其传动比（见表5-1-2） 表5-1-2 定轴轮系及其传动比

三、周转轮系及其传动比（见表5-1-3） 表5-1-3 周转轮系及其传动比

四、复合轮系及其传动比 1．传动比求解思路 （1）区分基本周转轮系和定轴轮系； （2）根据各基本轮系之间的关系，联立方程式求解。 2．找基本周转轮系的一般方法 （1）先找出行星轮，即找出那些几何轴线绕另一个齿轮的几何轴线转动的齿轮； （2）再找行星架，支持行星轮运动的构件就是行星架； （3）最后找中心轮，几何轴线与行星架的回转轴线相重合，且直接与行星轮相啮合的定轴齿轮就是中心轮。 （4）区分出各个基本周转轮系以后，剩下的就是定轴轮系。

五、轮系的应用 轮系广泛应用于各种机械中，主要功用如下： （1）相距较远的两轴之间的传动； （2）实现变速和变向传动； （3）获得大传动比； （4）合成运动和分解运动。 六、几种特殊的行星传动简介（见表5-1-4） 表5-1-4 几种特殊的行星传动简介

5.2 课后习题详解 5-1 在图5-2-1所示双级蜗轮传动中，已知右旋蜗杆1的转向如图所示，试判断蜗轮2和蜗轮3的转向，用箭头表示。 图5-2-1 答：蜗杆1右旋，对1使用右手法则知，1相对2有垂直纸面向里的运动趋势；蜗轮2′

机械设计基础-第13章_轴承作业解答

P208 13-10 解：按工况取 f d =1，对于球轴承ε=3 故额定动载荷为： 13-11 解：(1) 计算轴承的轴向载荷 轴承7000C 的C 0r =15.2kN, 根据d =40mm )暂取70208C ，则：C 0r =25.8kN, F a/ C 0r =880/25800=0.034，查表表插值得e =0.41。轴承的派生轴向力为： 方向向左 方向向右 因为： 故：轴承 1被放松 轴承 2被压紧 (2) 计算当量动载荷 ，故X 1=1，Y 1=0 ，故X 2=0.44，Y 2=1.30 常温下工作，有中等冲击，取f d =1.5，故： N F f P r d 8000==N nL P C h 2.604721667050001440800016670'3=??=?=εN eF S r 410100041.011=?==N eF S r 6.844206041.022=?==2 11290S F S a >=+N S F a 41011==N F S F a a 129012=+=e F F r a ===41 .01000 41011e F F r a >==63.02060 129022

(3) 计算所需的基本额定动载荷 球轴承时，ε=3；并取轴承2的当量动载荷为计算依据 查手册，70208C 的C r =36.8kN >C ’，故合适。 13-12 解：室温下工作，载荷平稳，f d =1；球轴承时，ε=3；查表得C r =15.8kN 。 (1) 当量动载荷P =f d F r =4kN 时 在此载荷上，该轴承能达到或超过此寿命的概率是 90%。 (2) 当量动载荷P =f d F r =2kN 时 13-13 解：室温下工作，载荷平稳，f d =1；球轴承时，ε=3；当量动载荷P = f d F r =2000N 时 查表可选用轴承6207（基本额定动载荷C r =25.5kN ）。 N F Y F X f P a r d 1500)(11111=+=N F Y F X f P a r d 1.3875)12903.1206044.0(5.1)(22222=?+??=+=N nL P C h 7.3268116670 200050001.387516670 '3=??=?=εh P C n L 107048.15960601060103 66=??? ???=??? ??=εh P C n L 856028.15960601060103 66=??? ???=??? ??=εkN nL P C h 7.191667080002000200016670'3=??=?=ε

机械设计基础课后习题第9章

习题9 9-1 轴的功用是什么？转轴、传动轴、心轴有何区别？轴由哪些部分组成？ 答：轴用于支承旋转零件、传递转矩和运动。 工作时既承受弯矩又承受转矩的轴称为转轴。用来支承转动零件，只承受弯矩而不传递转矩的轴称为心轴。主要用于传递转矩而不承受弯矩，或所承受弯矩很小的轴称为传动轴。 轴通常由轴头、轴颈、轴肩、轴环、轴端及不装任何零件的轴段等部分组成。 9-2 轴的常用材料有哪些？什么时候选用合金钢？ 答：轴的常用材料为碳素钢和合金钢。 合金钢具有较高的机械性能和更好的淬透性，但价格较贵，可以在传递大功率、要求减轻轴的重量和提高轴颈耐磨性时采用，在一般工作温度下，合金钢和碳素钢具有相近的弹性模量，采用合金钢不能提高轴的刚度。 9-3 为什么一般转轴都做成阶梯形？阶梯轴的各段直径和长度应根据什么原则确定？ 答：阶梯轴各轴段截面的直径不同，各轴段的强度相近，且有利于轴上零件的装拆和固定。因此阶梯轴在机器中的应用最为广泛。 阶梯轴的各段直径是在初估最小直径的基础上，根据轴上零件的固定方式及其受力情况等，逐段增大估算确定；轴的各段长度主要由轴上零件及相互间的距离所决定。 9-4 进行轴的结构设计时，应考虑哪些问题？ 答：1.便于轴上零件的装配；2.保证轴上零件的准确定位和可靠固定；3.轴的加工和装配工艺性好；4.减少应力集中，改善轴的受力情况 9-5 试从减小轴上载荷、提高轴的强度出发，分别指出图（a）、（b）中哪一种布置形式结构更合理？为什么？ （a）（b） 习题9-5图 答：（a）图第一种布置形式的弯矩图 第二种布置形式的弯矩图

根据弯矩图，第二种布置形式更合理。 （b）图第一种布置形式的弯矩图 第二种布置形式的弯矩图 根据弯矩图，第一种布置形式更合理。 9-6 轴上零件常用的轴向固定和周向固定方法有哪些？ 答：常用的轴向固定方式有；轴肩和轴环套筒和圆螺母；弹性挡圈和紧定螺钉；轴端挡圈和圆锥面；常用的周向固定方式有键联接、花键联接、销联接，成形联接及过盈配合联接9-7 判断图中的1、2、3、4处轴的结构是否合理？为什么？ 图题9-7 答：1处：轴肩高度超过了轴承的安装尺寸，不合理；2处：轴头长度过长，不能实现齿轮的轴向固定；3、4处：结构合理，能保证轴承的轴向定位。 9-8 如图题9-8所示减速器轴输出轴，分析其结构存在哪些错误。

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m 1=20 mm ，z 1=20；m 2=2 mm ，z 2=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[σ H2]、[σ H1]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 ][≤)1(335 H 2 1 3H σuba KT u σ±= 当大小齿轮的许用接触应力提高30％时，即[] 1.3[]H H σσ'=，在不改变工作条件及其他设计参数的情况下，有 []1[] 1.3H H σσ'==

得： 21 111.3 1.69T T T '== 11 1.69P P T T P P '=''= 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 ， n 1=720 r/min ，m =4 mm ，z 1=25，z 2 =73，b 1=84 mm ，b 2 =78 mm ，单向传动，载荷有中等冲击，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 ，σ Hlim2 =370 MPa σ Flim1=190 MPa ，σ Flim2=130 MPa 由表10-5，取S H =1，S F =1.3，得 H lim1 H lim 2 H1H2H H Flim1 Flim 2F1F2F F 570 370 []570MPa,[]370MPa 1 1 190130 []146.2MPa,[]100MPa 1.3 1.3 S S S S σσσσσσσσ==== = == = ==== ⑵ 核验齿面接触疲劳强度