1、第 2 章 习题2-5 计算题 2-5 图所示各机构的自由度。并指出图中的复合铰、局部自由度和虚约束。A B C D E 解答：a) n=7; Pl=10; Ph=0，F=37-2 10 = 1 C 处存在复合铰链 b) n=7; Pl=10; Ph=0，F=37-2 10 = 1 B D E C A c) n=3; Pl=3; Ph=2，F=33 -2 3-2 = 1 D 处存在局部自由度， d) n=4; Pl=5; Ph=1，F=34 -2 5-1 = 1 A B C D E F G G H A B D C E F G H I J e) n=6; Pl=8; Ph=1，F=36 -2 8
2、-1 = 1 B 处存在局部自由度，G 或 G处存在虚约束, f) n=9; Pl=12; Ph=2，F=39 -2 12-2 = 1 C 处存在局部自由度，I 处存在复合铰链,第 3 章 习 题3-3 题 3-3 图所示铰链四杆机构中，已知 BC=100mm， CD=70mm， AD=60mm， AD 为机架。试问：（1）若此机构为曲柄摇杆机构，且 AB 为曲柄，求 AB 的最大值；（2）若此机构为双曲柄机构，求 AB 最小值；（3）若此机构为双摇杆机构，求 AB 的取值范围。解：（1）根据题意：AB 为最短杆，且满足杆长之和条件，即：AB+ BCCD+ AD，得：AB30mm，AB 杆最大
3、值为 30 mm。（2）若此机构为双曲柄机构，那么 AD 一定为最短杆，即：AD+ BCCD+ AB，得：AB90mm，AB 杆最小值为 90 mm。（3）若此机构为双摇杆机构，则可判定该机构不满足杆长之和条件， 分三种情况讨论:其一：AB 是最短杆，则有：AB+ BCCD+ AD，得：60AB30；其二：AB 不是最短杆也不是最长杆，则 AD 为最短杆，有：AD+ BCAB+ CD，得：90AB60；其三：AB 是最长杆，则有:AD+ ABBC+ CD，得：AB110，又为了满足该机构能成为一个四杆机构，需保证：ABBC+ CD+ AD=230，即 230AB110。综上所述，AB 的取值范
4、围为：AB(30,90)(110,230)。3-4 题 3-4 图所示四杆机构简图中，各杆长度为 a =30 mm，b =60 mm，c =75 mm，d =80 mm，试求机构的最大传动角和最小传动角、最大压力角和最小压力角、行程速比系数。ABCD题 3-3 图（用图解法求解）解：1) min41.6 5,108.63= 41.65,71.37= 41.65max90-41.65=48.1 max 90; min02) =17.62;行程速比系数 K1.213-5 题 3-5 图所示的四杆机构中，各杆长度为 a=25 mm，b=90 mm，c=75 mm，d=100 mm，试求：1) 若杆
5、AB 是机构的主动件，AD 为机架，机构是什么类型的机构？-曲柄摇杆机构2) 若杆 BC 是机构的主动件，AB 为机架，机构是什么类型的机构？- 双曲柄机构3) 若杆 BC 是机构的主动件，CD 为机架，机构是什么类型的机构？- 双摇杆机构3-7 如题 3-7 图所示的曲柄滑块机构：（1）曲柄为主动件，滑块朝右运动为工作行程，试确定曲柄的合理转向，并简述其理由；（2）当曲柄为主动件时，画出极位夹角，最小传动角 min。题 3-4 图题 3-5 图（3）设滑块为主动件，试用作图法确定该机构的死点位置；解：（1）曲柄应为顺时针转动，理由可从下两方面说明：a)顺时针转动，滑块朝右运动慢，向左返回运动
6、快，即机构工作行程速度慢，回行程速度快，具有急回特性。b)顺时针转动，则在工作行程中，机构的压力角比较小，传力特性好； （2）极位夹角如图 角；最小传动角 min：当曲柄 AB 位于最上方 B处有工作行程最小传动角 min；当曲柄AB 位于最下方 B处有回行程最小传动角 min。（3）滑块为主动件时，机构的死点位置：在曲柄与连杆共线的 B1 和 B2 两个位置处。第 4 章 习 题4-8 在题 4-8 图所示的对心直动滚子从动件盘形凸轮机构中，凸轮的实际廓线为一圆，圆心在点 A，半径 R=40 mm，凸轮绕轴心 O 逆时针方向转动，LOA=25 mm，滚子半径为10 mm，试求：凸轮的理论廓线
7、；凸轮的基圆半径；从动件行程；图示位置的压力角。解：（1）理论廓线：在实际廓线上画一系列滚子圆，连接圆心而成。（2）凸轮的基圆半径指理论廓线的最小向径：r0=40-25+10=25 mm。（3）从动件行程最大向径减去最小向径：h=40+25-15=50 mm。（4）压力角如图所示。4-9 一 对心直动滚子从动件盘形凸轮机构，已知基圆半径 r0=50 mm，滚子半径 rT=10 AB C题 3-7 图BBB1 B2ABCmm，凸轮逆时针等速转动。凸轮转过 140，从动件按简谐运动规律上升 30 mm；凸轮继续转过 40时，从动件保持不动。在回程中，凸轮转过 120时，从动件以等加速等减速运动规律
8、返回原处。凸轮转过其余 60时，从动件保持不动。试绘出其从动件位移曲线，并用图解法设计凸轮的轮廓曲线。4-13 画出题 4-13 图所示凸轮机构中凸轮基圆,在图上标出凸轮由图示位置转过 60角时从动件的位移和凸轮的压力角。解：（a）对心直动滚子从动件盘形凸轮机构：从动件上升，位移如图中 h=OA2-OA1 所示；压力角如图 所示；（b）对心直动平底从动件盘形凸轮机构：从动件下降，位移如图中 h 所示；压力角 =0；（c）摆动从动件盘形凸轮机构：从动件与机架之间的夹角减小，角位移为：01；压力角如图 所示。题 4-13 图第 5 章 习 题5-2 已知一正常齿制标准直齿圆柱齿轮 z=26，模数
9、m=3mm， =20，h* a=1,试分别求出分度圆、基圆、齿顶圆上渐开线齿廓的曲率半径和压力角。解: 分度圆半径 3926/mz/r基圆半径: 7.60coscsb 齿顶圆半径 241r*aha分度圆上渐开线齿廓的曲率半径 : 3.m1.93r22b分度圆上渐开线齿廓的压力角 Fvhh=0Fv 01A1A2基圆上渐开线齿廓的曲率半径为 ； 压力角 。 0b0b齿顶圆上渐开线齿廓的曲率半径: mrba 5.27.36422齿顶圆上渐开线齿廓的压力角 : 24.97.36cosarcsrb5-3 已知一对外啮合齿标准直齿圆柱齿轮的标准中心距 a=160mm，齿数 z1=20，齿数z2=60，求模
10、数和分度圆直径。解: 由 可得模数 分度圆直径 5-6 试根据渐开线特性说明一对模数相等，压力角相等，但齿数不等的渐开线标准直齿圆柱齿轮，其分度圆齿厚、齿顶圆齿厚和齿根圆齿厚是否相等？哪一个较大？解: 模数相等、压力角相等的两个齿轮，分度圆齿厚 相等。但是齿数多的齿轮分度圆直径大，所以基圆直径就大。根据渐开线的性质，渐开线的形状取决于基圆的大小，基圆小,则渐开线曲率大,基圆大，则渐开线越趋于平直。因此，齿数多的齿轮与齿数少的齿轮相比，齿顶圆齿厚和齿根圆齿厚均为大值。 5-9 已知一对外啮合正常齿制标准斜齿圆柱齿轮传动的中心距 a=250mm，法面模数mn=4mm，法面压力角 n=20，齿数 z
11、1=23，z 2=98，试计算该对齿轮的螺旋角、端面模数 、分度圆直径、齿顶圆直径和齿根圆直径。解: 因 螺旋角 端面模数 分度圆直径 : 齿顶圆直径: 齿根圆直径: 5-10 试设计一对外啮合圆柱齿轮，已知 z1=21，z 2=32，m n=2mm，实际中心距为55mm，问：（1）该对齿轮能否采用标准直齿圆柱齿轮传动？（2）若采用标准斜齿圆柱齿轮传动来满足中心距要求，其分度圆螺旋角 、分度圆直径 d1、d 2 和节圆直径 d1、d 2各为若干？解：（1）不能。若采用标准直齿圆柱齿轮传动，其中心距 ，与所给实际za53)(21中心距不相等。（2）斜齿轮中心距 ，所以 故cos2)(1zman9
12、6.02)(cos1zmn 4987.分度圆直径为： ，59.43/d m2cos/d标准斜齿齿轮传动，未采用变位，其节圆与分度圆重合，故： ， 。1d2第 6 章 习 题6-1 在题 6-6 图所示的轮系中，已知各轮齿数为：z 120，z 240， 20，z 330，2 20，z 4 32，z 540，试求传动比 。3 15i64321515zi题 6-6 图6-7 在题 6-7 图所示轮系中，已知齿轮 1 转向如图所示，n1= 405 r/min。各轮齿数为：z1= =20，z2=z3=z5=30，z4=z6=60 ，试求：(1) 传动比 ；(2) 齿轮 6 的转速 n6 的大小2z4 1
13、6i及转动方向。解：(1) 此为定轴轮系，先判定方向，首末两轮转向相反， 传动比为：5.1342165432166 zzi（2） min/0/66rin6-9 在题 6-9 图所示的一手摇提升装置中，已知各轮齿数，试求传动比 i15，并指出提升重物时手柄的转向。解：此为定轴轮系，先判定方向，提升重物时，齿轮 5 逆时针转动；蜗轮 4 顺时针转动，在啮合点处受力与速度向上，则蜗杆在啮合点处受力向下，又蜗杆右旋，对蜗杆用右手定则，判定其转动方向为由右指向左；锥齿轮 2方向向上；最后得出齿轮 1 方向向上。传动比：8.5743215zi6-10 题 6-10 图(a)、(b) 分别为两个不同结构的锥
14、齿轮周转轮系，已知z1=20，z2=24， =30，z3=40，n1=200 r/min，n3=-100 r/min。试求两轮系中行星架 H 的2z转速 nH 的大小和方向。解：(a) ，代入已知数据得： ；6.12133113 zniHH min/60rnH(b) ，代入已知数据得： 。.2133113 i i/4.156-11 在题 6-11 图所示的手动葫芦中，A 为手动链轮，B 为起重链轮。已知 z1=12，z2=28 ，=14，z3=54，求传动比 iAB。2z解：齿轮 1 与手动链轮 A 相连，系杆 H 与起重链轮 B 相连，求传动比 iAB 即为求 i1H。挂钩不动，可看作机架。
15、此为周转轮系中的行星轮系（中心轮 3 固定），其转化轮系的传动比为： 92133113 zniHH将 代入得：i AB=i1H =10。03n6-12 在图 6-12 所示的电动三爪自定心卡盘传动轮系中，设已知各轮的齿数为 , 61z， ， ，试求传动比 。25 2z73z564z14i解：该轮系为 3K-H 型周转轮系，固定系杆 H，转化为定轴轮系。对 1-2-3-H 可得：5.1013ziH对 3-2-2-4-H 可得：642343i所以 58)(.10141 HHi轮 1 与轮 4 转向相反。1 H 2 2 4 3 注：此题有多种解法，请思考。第 8 章 习 题8-1 机械零件的主要失效
16、形式是什么？相应的计算准则是什么？8-2 简述机械零件设计的一般步骤。8-3 按应力随时间的变化关系，交变应力分为几种？许用应力和极限应力有什么不同？8-4 什么是钢？什么是铸铁？碳素钢的力学性能主要取决于什么？如何划分高碳钢、中碳钢、低碳钢？8-5 在机械设计中，常用的材料有哪些？8-6 钢、铸铁和铜合金等材料的牌号是怎样表示的？说明下列材料牌号的含义及材料的主要用途：Q235，45，40Cr，65Mn，20CrMnTi ，ZG310 -570，HT200，QT500-7，ZCuSn10P1，ZCuAl10Fe3 。第 9 章 习 题9-1 试计算 M20、M201.5 螺纹的升角，并通过计算指出哪种螺纹的自锁性较好。解: 由教材表 9-1、表 9-2 查得 ，粗牙，螺距 ，中径 20Mm5.2Pm376.182d螺纹升角 4.4.35arctnarctd，细牙，螺距 ，中径5.11 m026.19.2螺纹升角.106.9.rtrt2
