千里之行，始于足下。第2頁/共2頁精品文檔推薦機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題解答(1-5)..機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教材習(xí)題參考解答

（第一章~第五章）

2012.8

名目

第1章機(jī)械設(shè)計(jì)概論_______________________________2第2章機(jī)械零件尺寸的確定_________________________3第3章平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖及平面機(jī)構(gòu)自由度___________4第4章平面連桿機(jī)構(gòu)_______________________________6第5章凸輪機(jī)構(gòu)__________________________________11

第1章機(jī)械設(shè)計(jì)概論

考慮題和練習(xí)題

1-1舉例講明啥是新型設(shè)計(jì)、繼承設(shè)計(jì)和變型設(shè)計(jì)。

解：新型設(shè)計(jì)通常人們指應(yīng)用成熟的科學(xué)技術(shù)或通過實(shí)驗(yàn)證明是可行的新技術(shù)，設(shè)計(jì)過去沒有過的新型機(jī)械，如：新型機(jī)械手、動(dòng)車、撲翼飛機(jī)、電動(dòng)汽車等；

繼承設(shè)計(jì)通常指人們依照使用經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)進(jìn)展對(duì)已有的機(jī)械舉行設(shè)計(jì)更新，以提高其性能、落低其創(chuàng)造成本或減少其運(yùn)用費(fèi)用，如：大眾系列汽車、大伙兒電產(chǎn)品等。

變型設(shè)計(jì)通常指人們?yōu)榱?xí)慣新的需要對(duì)已有的機(jī)械作部分的修改或增刪而進(jìn)展出別同于標(biāo)準(zhǔn)型的變型產(chǎn)品，如：。各種工程機(jī)械、農(nóng)田作業(yè)機(jī)械等。

1-2解：評(píng)價(jià)產(chǎn)品的優(yōu)劣的指標(biāo)有哪些？

解：產(chǎn)品的性能、產(chǎn)品的

1-3機(jī)械零件常用的材料有哪些？為零件選材時(shí)應(yīng)思考哪些要緊要求？

解：創(chuàng)造機(jī)械零件的材料目前用得最多的是金屬材料，其又分為鋼鐵材料和非鐵材料（如銅、鋁及其合金等）；其次是非金屬材料（如工程塑料、橡膠、玻璃、皮革、紙板、木材及纖維制品等）和復(fù)合材料（如纖維增強(qiáng)塑料、金屬陶瓷等）。

從各種各樣的材料中挑選出合用的材料是一項(xiàng)受到多方面因素制約的工作，通常應(yīng)思考下面的原則：

1)載荷的大小和性質(zhì)，應(yīng)力的大小、性質(zhì)及其分布狀況

2)零件的工作條件

3)零件的尺寸及質(zhì)量

4)經(jīng)濟(jì)性

1-4解：機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)容和步驟？

解：機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括：構(gòu)思和方案設(shè)計(jì)、強(qiáng)度分析、材料的挑選、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。

機(jī)械設(shè)計(jì)的步驟：明確設(shè)計(jì)任務(wù)，總體設(shè)計(jì)，技術(shù)設(shè)計(jì)，樣機(jī)試制等。

第2章機(jī)械零件尺寸的確定

考慮題和練習(xí)題

2-1啥是失效，列舉失效的三種形式？

解：由于種種緣故，零件別能正常工作，都稱為失效。

常見的失效形式有：(1)應(yīng)力過大；(2)變形過大；(3)磨損嚴(yán)峻；(4)產(chǎn)生打滑；(5)產(chǎn)生共振；(6)聯(lián)接松脫。

2-2設(shè)計(jì)人員為啥要研究產(chǎn)品失效？

解：經(jīng)過產(chǎn)品失效分析，設(shè)計(jì)中保證產(chǎn)品在預(yù)期的使用壽命內(nèi)別發(fā)生失效。

2-3載荷和應(yīng)力分不有哪兩大類？

解：載荷大體可分兩類，

(1)靜載荷——逐漸加到一定數(shù)值后，大小和方向都別變化或變化非常小的載荷；

(2)動(dòng)載荷——忽然加的、大小和方向隨時(shí)咨詢變化的或沖擊性的載荷。

工作應(yīng)力可分靜應(yīng)力和變應(yīng)力：應(yīng)力的大小或方向別隨時(shí)刻變化或隨時(shí)刻變化緩慢的應(yīng)力叫靜應(yīng)力，應(yīng)力的大小或方向隨時(shí)刻變化的應(yīng)力叫變應(yīng)力。

2-4設(shè)計(jì)人員為啥需要熟悉材料機(jī)械性質(zhì)？

解：設(shè)計(jì)人員惟獨(dú)熟悉材料機(jī)械性質(zhì)，才干依照零件的要求正確的挑選材料。

2-5劃分脆性材料和塑性材料的判據(jù)是啥？列舉這兩類材料在機(jī)械性質(zhì)方面的三點(diǎn)區(qū)不？

2-6有一用碳鋼制成的軸，發(fā)覺剛度別夠，改用合金鋼能否提高軸的整體剛度？

2-7屈服極限、強(qiáng)度極限、疲勞極限基本上材料的應(yīng)力極限，它們的區(qū)不在哪里？

第3章平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖及平面機(jī)構(gòu)自由度

考慮題和練習(xí)題

2-1機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖能表示出原機(jī)構(gòu)哪些方面的特性？

解：可以表達(dá)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特征，如：各個(gè)構(gòu)件的位移、機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)原理等。

2-2當(dāng)機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)少于或多于機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)將發(fā)生何種事情？

解：機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是機(jī)構(gòu)原動(dòng)件的數(shù)目等于機(jī)構(gòu)自由度的數(shù)目。

該條件是在機(jī)構(gòu)可動(dòng)的前提下獲得的。機(jī)構(gòu)可動(dòng)的條件是機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)目必須大于零或大于等于1。

當(dāng)機(jī)構(gòu)別滿腳確定運(yùn)動(dòng)條件時(shí)，若機(jī)構(gòu)原動(dòng)件數(shù)目小于機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)目時(shí)，則該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)將別徹底確定。這時(shí)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)將遵循最小摩擦定律，而首先沿阻力最小的方向運(yùn)動(dòng)。這時(shí)此種機(jī)構(gòu)常用于具有自習(xí)慣要求的事情，如玩具車的遇障礙能自動(dòng)轉(zhuǎn)向的驅(qū)動(dòng)輪，算是采納具有兩個(gè)自由度的輪系，而驅(qū)動(dòng)所用的原動(dòng)件惟獨(dú)一具，來實(shí)現(xiàn)這一功能的。

若機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)目大于機(jī)構(gòu)的自由度目時(shí)，則機(jī)構(gòu)就全然別能運(yùn)動(dòng)或機(jī)構(gòu)中最薄弱的環(huán)節(jié)將發(fā)生損壞，故此刻機(jī)構(gòu)是時(shí)別能應(yīng)用的。

2-3計(jì)算題2-3圖所示各機(jī)構(gòu)的自由度，并指出復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束。

(a)縫紉機(jī)送布機(jī)構(gòu)(b)篩料機(jī)機(jī)構(gòu)

(c)推土機(jī)鏟土機(jī)構(gòu)(d)儀表機(jī)構(gòu)

(e)壓力機(jī)機(jī)構(gòu)(f)凸輪連桿機(jī)構(gòu)

題2-3圖

解：(a)縫紉機(jī)送布機(jī)構(gòu)F=3X4-2X4-1X2=2；

(b)篩料機(jī)機(jī)構(gòu)F=3X7-2X9-1=2；

(c)推土機(jī)鏟土機(jī)構(gòu)F=3X5-2X7=1；

(d)儀表機(jī)構(gòu)F=3X6-2X8-1=1；

(e)壓力機(jī)機(jī)構(gòu)F=3X5-2X7=1；

(f)凸輪連桿機(jī)構(gòu)F=3X4-2X5-1=1。

第4章平面連桿機(jī)構(gòu)

考慮題和練習(xí)題

4-1為啥連桿機(jī)構(gòu)又稱低副機(jī)構(gòu)？它有哪些特點(diǎn)？

解：連桿機(jī)構(gòu)是剛性構(gòu)件經(jīng)過轉(zhuǎn)動(dòng)副或挪移副聯(lián)接而成的。其特點(diǎn)：

1、優(yōu)點(diǎn)

⑴運(yùn)動(dòng)幅是低副，面接觸，因此承受壓強(qiáng)小、便于潤滑、磨損較輕，可承受較大載荷；

⑵結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，成本低，構(gòu)件之間的接觸是有構(gòu)件本身的幾何約束來保持的，因此構(gòu)件工作可靠；

⑶可使從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)多種形式的運(yùn)動(dòng)，滿腳多種運(yùn)動(dòng)規(guī)律的要求；

⑷利用平面連桿機(jī)構(gòu)中的連桿可滿腳多種運(yùn)動(dòng)軌跡的要求；

2、缺點(diǎn)

⑴依照從動(dòng)件所需要的運(yùn)動(dòng)規(guī)律或軌跡來設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜；

⑵只能近似實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，綜合運(yùn)動(dòng)精度較低；

⑶運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的慣性難以平衡，別適用于高速場合。

4-2鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有哪幾種要緊型式？它們之間要緊區(qū)不在哪里？

解：依照連架桿運(yùn)動(dòng)形式的別同，可分為三種基本形式：

1.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)：在兩連架桿中，一具為曲柄，另一具為搖桿；

2.雙曲柄機(jī)構(gòu)：兩連桿架均為曲柄的四桿機(jī)構(gòu)；

3.雙搖桿機(jī)構(gòu)：兩連桿架均為搖桿的四桿機(jī)構(gòu)。

4-3何謂“曲柄”？鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中曲柄存在的條件是啥？

解：作整周轉(zhuǎn)動(dòng)的連架桿稱謂曲柄。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件：

(1)最短桿與最長桿之和小于或等于其余兩桿長度之和；

(2)最短桿為連架桿或機(jī)架。

4-4何謂連桿機(jī)構(gòu)的壓力角和傳動(dòng)角？其大小對(duì)連桿機(jī)構(gòu)的工作有何妨礙？在四桿機(jī)構(gòu)中最小傳動(dòng)角浮現(xiàn)在何位置？

解：壓力角—在別計(jì)摩擦力、慣性力和重力時(shí)，從動(dòng)件所受的力F與受力點(diǎn)速度Vc所夾的銳角。壓力角愈小，機(jī)構(gòu)傳動(dòng)性能愈好。傳動(dòng)角—連桿與從動(dòng)件所夾的銳角；傳動(dòng)角是連桿機(jī)構(gòu)的重要?jiǎng)恿χ笜?biāo)；傳動(dòng)角越大，機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)性能越好。傳動(dòng)角在機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)是變化的。

鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)在曲柄與機(jī)架共線的兩位置浮現(xiàn)最小傳動(dòng)角。

4-5試依照題4-5圖中注明的尺寸推斷下列鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)依然雙搖桿機(jī)構(gòu)。

題4-5圖

解：a）雙曲柄機(jī)構(gòu)；40+11050+70，別滿腳桿長條件。

d）雙搖桿機(jī)構(gòu)。50+100<70+90，最短桿為連桿。

4-6試確定題4-6圖兩機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的擺角?和機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角。

題4-6圖

解：a）從動(dòng)件的擺角ψ=74o，機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角γ=15o；

題4-6圖a）

b）從動(dòng)件的擺角ψ=60o，機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角γ=35o；

題4-6圖b）

4-7題4-7圖所示為一偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，試求構(gòu)件1能整周轉(zhuǎn)動(dòng)的條件。

解：構(gòu)件1能整周轉(zhuǎn)動(dòng)的條件為BCeAB≤+。

4-8題4-8圖所示為某機(jī)械踏板機(jī)構(gòu)，設(shè)已知LCD=500mm，LAD=1000mm，踏板3在水平位置上下各擺動(dòng)10?，試確定曲柄1和連桿2的長度LAB和LBC。

題4-7圖題4-8圖

解：曲柄1的長度LAB=77.85mm，連桿2的長度LBC=1115.58mm。

題4-8圖

4-9題4-9圖所示為一曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，已知曲柄長度LAB=80mm，連桿長度LBC=390mm，搖桿長度LCD=300mm，機(jī)架長度LAD=380mm，試求：

（1）搖桿的擺角ψ；

（2）機(jī)構(gòu)的極位夾角θ；

（3）機(jī)構(gòu)的行程速比系數(shù)K。

解：（1）搖桿的擺角ψ=49o；

（2）機(jī)構(gòu)的極位夾角θ=13o；

（3）機(jī)構(gòu)的行程速比系數(shù)13

18013+180=180+180=θθK，K=1.156。

C

題4-9圖

題4-9圖

4-10設(shè)計(jì)一偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。已知滑塊的行程s=50mm，偏距e=20mm（如題4-10圖），

行程速比系數(shù)K=1.5，試用作圖法求曲柄的長度LAB和連桿的長度LBC。

解：曲柄的長度LAB=21.51mm，連桿的長度LBC=46.51mm。

題4-10圖

4-11設(shè)計(jì)一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)作為加熱爐爐門的啟閉機(jī)構(gòu)。已知爐門上兩活動(dòng)鉸鏈的中心距為50mm，爐門打開后成水平位置時(shí)，要求爐門溫度較低的一面朝上（如虛線所示），設(shè)固定

鉸鏈安裝在y-y軸線上，其相關(guān)尺寸如題4-11圖所示，求此鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)其余三桿的長度。

題4-11圖

解：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的機(jī)架長度=90.36mm，上連架桿的長度=64.75mm，下連架桿的長度=104.61mm。

4-12已知某控制裝置采納鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，要求兩連架桿的對(duì)應(yīng)位置為φ1=35?，ψ1=50?；φ2=80?，ψ2=75?；