机械设计基础(陈立德第三版)课后答案(1-18章全)

第3章平面机构的结构分析3.4计算如题3.4图所示各机构的自由度，并说明欲使其具有确定运动，需要有几个原动件？题3.4图答：a）LH9130nPP，，代入式（3.1）中可得LH323921301FnPP此机构要具有确定的运动，需要有一个原动件。b)B处存在局部自由度，必须取消，即把滚子与杆刚化，则LH332nPP，，，代入式（3.1）中可得LH32332321FnPP此机构要具有确定的运动，需要有一个原动件。c)LH570nPP，，代入式（3.1）中可得LH32352701FnPP此机构要具有确定的运动，需要有一个原动件。3.5绘制如题3.5图所示各机构的运动简图，并计算其自由度。题3.5图答：取L0.001m/mm，绘制运动简图如题3.5答案图所示：题3.5答案图图a)：LH340nPP，，，则LH321FnPP；图b)：LH340nPP，，，则LH321FnPP。3.6试计算如题3.6图所示机构的自由度，并判断该机构的运动是否确定（图中绘有箭头的构件为原动件）。题3.6图解：a)：LH7100nPP，，。LH32372101FnPP运动确定。b)LH570nPP，，LH3235271FnPP运动确定c)LH7100nPP，，。LH32372101FnPP运动确定d)LH442nPP，，。LH32342422FnPP运动确定。e)LH340nPP，，。LH3233241FnPP运动确定。f)LH570nPP，，。LH3235271FnPP运动确定。g)LH9122nPP，，。LH323921221FnPP运动确定h)LH9120nPP，，。LH32392123FnPP运动确定。3.7试问如题3.7图所示各机构在组成上是否合理？如不合理，请针对错误提出修改方案。题3.7图答：图示机构的自由度为零，故都不合理，修改方案如下：对于题3.7图a的机构，在D处改为一个滑块，如题3.7图a所示。对于题3.7图b的机构，在构件4上增加一个转动副，如题3.7答案图b所示；或在构件4的D处添加一滑块，如题3.7答案图c所示。题3.7答案图第4章平面连杆机构4.16一铰链四杆机构中，已知500mm,350mmBCCDll，300mm,ADlAD为机架。试问：（1）若此机构为双曲柄机构，且AB为曲柄，求ABl的最大值。（2）若此机构为双曲柄机构，求ABl的最小值。（3）若此机构为双摇杆机构，求ABl的取值范围。解：结构简图如题4.16答案图所示。（1）若为曲柄拴杆机构，则AB为最短，且ABBCADCDllll代入已知量求解得150mmABl，则ABl的最大值为150mm。（2）若为双曲柄机构，则AD应为最短，且：①当AB为最长时，由于ADABBCCDllll，可得出550mmABl。②当AB不是最长时，由于ADBCABCDllll，可得出450mmABl要满足上述二种情况，ABl的最小值应为450mm。（3）若为双摇杆机构，则只能是不满足杆长之和的条件，即为最短杆与最长杆长度之和大于其它两杆长度之和。①当ABl为最短时，由于ABBCADCDllll，可得出150mmABl；②当ABl为最长时，由于ABBCADCDllll，可得出150mmABl，又由于ABBCCDADllll，可得出1150mmABl。③当ADABBClll时，由于ADBCABCDllll，可得出450mmABl要满足上述三种情况，ABl的取值范围为150mm450mmABl或550mm1150mmABl。4.17已知铰链四杆机构（如题4.17图所示）各构件的长度，试问：（1）这是铰链四杆机构基本形式中的何种机构？（2）若以AB为原动件，此机构有无急回特性？为什么？（3）当以AB为原动件时，此机构的最小传动角出现在机构何位置（在图上标出）？题4.17图答：（1）因为ABBCADCDllll，且又以最短杆AB的邻边为机架，则此机构为曲柄摇杆机构。（1）有。因为以AB为原动件时，此机构为曲柄摇杆机构。（3）min出现在曲柄与机架共线时的位置，如题4.17答案图所示，取比例尺Lm0.001mm，由图可得出min1180或者min2。题4.17答案图4.18如题4.18图所示的偏置曲柄滑块机构，已知行程速度变化系数K=1.5，滑块行程h=50mm，偏距e=20mm，试用图解法求：（1）曲柄长度ABl和连杆长度BCl.（2）曲柄为原动件时机构的最大压力角maxa和最大传动角maxr。（3）滑块为原动件时机构的死点位置。题4.18图解：（1）求ABl、BCl。板位夹角1180361KK作图如题4.18答案所示，取Lmm1mm，可测得：1227mm;70mmACAC。又21;,abACbaAC代入1AC、2AC值后，联立求得：21.5mm,48.5mmab。（说明：设ABa，BCb。将原位置图旋转180后作图）题4.18答案图结论：121.521.5mmABLla148.548.5mmBCLlb（2）求max和max。由图可知：sinarcsinABBCell当90时，为最大值，即maxsin902021.5arcsinarcsin58.848.5ABBCell当270时，为最小值，即msin27012021.51arcsinarcsin1.7748.5ABinBCellmaxmin90=901.7788.23（3）滑块为原动件时，机构的死点位置为11ABC和22ABC。第5章凸轮机构5.3凸轮机构常用的四种从动件运动规律中，哪种运动规律有刚性冲击？哪些运动规律有柔性冲击？哪种运动规律没有冲击？如何来选择从动件的运动规律？答：匀速运动规律有刚性冲击；等加速-等减速和余弦加速度运动规律有柔性冲击；正弦加速度运动规律没有冲击。在选择从动件的运动规律时，应根据机器工作时的运动要求来确定。5.5如题5.5图所示为尖顶直动从动件盘形凸轮机构的运动图线，但图题5.5给出的运动线图尚不完全，试在图上补全各段的曲线，并指出哪些位置有刚性冲击，哪些位置有柔性冲击。题5.5图答：（1）补全各段的曲线，如题5.5答案图所示。（2）在O、b、c、e、处有刚性冲击；在a、d处有柔性冲击。题5.5答案图5.7用作图法求出下列各凸轮从如题5.7所示位置转到B点而与从动件接触时凸轮的转角。（可在题5.7图上标出来）。题5.7图答：如题5.7答案图5.8用作图法求出下列各凸轮从如题5.8图所示位置转过45后机构的压力角a。（可在题5.8图上标出来）题5.8图答：如题5.8答案图题5.9答案图5.10一对心直动滚子从动件盘形凸轮机构，凸轮顺时针匀速转动，基圆半径40mmor，行程20mmh，滚子半径T10mmr，推程运动角120，从动件按正弦加速度规律运动，试用极坐标法求出凸轮转角30、60、90时凸轮理论轮廊与实际轮廓上对应点的坐标。解：当从动件按正弦加速度规律运动时，它的位移方程为12sin()2sh当30、60、90时的位移1S、2S、3S分别为130123020sin()1.82mm1202120s260126020sin()10.00mm1202120s390129020sin()18.18mm1202120s（1）用极标法求理论轮廊上对应点的坐标值。选取凸轮转轴中心为坐标原点，OX通过从动件的运动起始点，则理论轮廊上某点的极坐标方程为22()sse因该凸轮机构为对心直动从动件，故sr、0e、0、0可求得rs当30时：11401.8241.82mmrs1130当60时：224010.0050.00mmrs1260当90时：334018.1858.18mmrs3390（2）用极坐标方法出实际轮廓上对应点的坐标值。极坐标方程为22TTTT2cosrr式中：d/darctand/d根据题意可得出2(1cos)d/darctantanhsarc当30时：1202arctan(1cos)12.8741.8222633当60时：2202arctan(1cos)20.9250.0022333当90时：3202arctan(1cos)9.3358.1822233式中：ΔTsTsinarctancosrr当30时：Δ110sin12.87arctan3.9741.8210cos12.87当60时：Δ210sin20.92arctan5.205010cos20.92当90时：Δ310sin9.33arctan1.9258.1810cos9.33因此可得出当30时：22T11T1T122T112cos41.8210241.8210cos12.8732.15mm303.9733.97rr当60时：T2T240.82mm65.20当90时：T3T348.34mm91.92第七章螺纹连接与螺旋传动7.6为什么螺纹连接通常要采用防松措施？常用的防松方法和装置有哪些？答：连接用的三角形螺纹都具有自锁性，在静载荷或温度变化不大、冲击振动不大时不会自行脱落。但在冲击、振动或变载的作用下，螺纹连接会产生自动松脱现象。因此，设计螺纹连接，必须考虑防松问题。常用的防柱方法有摩擦防松、机械防松、永入防松和化学防松四大类。7.7常见的螺栓失效形式有哪几种？失效发生的部位通常在何处？答：常见的螺栓失效形式有：（1）螺栓杆拉断；（2）螺纹的压溃和剪断；（3）经常装拆时会因磨损而发生滑扣现象。失效发生的部位通常在螺纹处。7.8被连接件受横向载荷时，螺栓是否一定受到剪切力？答：被连接件受横向载荷时，螺栓不一定全受到剪切力。只有受横向外载荷的铰制孔螺栓连接，螺栓才受剪切力。7.9松螺栓连接与紧螺栓连接的区别何在？它们的强度计算有何区别？答：松螺栓连接在承受工作载荷前，不需把螺母拧紧，即不受预紧力。而紧螺栓连接在承受工作载荷前，必须把螺母拧紧，螺栓承受预紧力。松螺栓连接的强度按拉伸强度条件进行强度计算。紧螺栓连接中，螺纹部分受轴向力作用产生拉伸正应力σ，因螺纹摩擦力矩的作用产生扭转剪应力τ，螺栓螺纹部分产生拉伸与扭转的组合变形，根据强度理论建立强度条件进行强度计算。7.10铰制孔用螺栓连接有何特点？用于承受何种载荷？答：铰制孔用螺栓连接在装配时螺栓杆与孔壁间采用过渡配合，没有间隙，螺母不必拧得很紧。工作时螺栓连接承受横向载荷，螺栓在连接结合面处受剪切作用，螺栓杆与被连接件孔壁相互挤压。7.11在进行紧螺栓连接的强度计算时，为什么要将螺栓拉力增加30%？答：当螺栓拧紧后，其螺纹部分不仅受因预紧力Fo的作用而产生的拉伸正应力σ，还受因螺纹摩擦力矩下T1的作用而产生的扭转剪应力τ，使螺栓螺纹部分处于拉伸与扭转的复合应力状态。根据第四强度理论，可求出螺栓螺纹部分危险截面的当量应力e1.3，则强度条件为e1.3因拉伸正应力oo214FFdA则强度条件