机械设计基础答案西工大版
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。
解：F 0,F F F 0,
M 0,F *3a M F*a 0F 0,F F
A B A B B A ∑=+-=∑=+-===
解：12221F 0F F F 2F F 0
M 0,F*2a 2F*a F*4a F *3a 0F 8/3F,F 2/3F
A ∑=++--=∑=++-===-，
第三章
3-4.计算图示各机构的自由度，并指出复合铰链、局部自由度和虚约束。
3-5.图示为一简易冲床的拟设计方案。设计者思路是：动力由齿轮1输入，使轴A 连续回转；而固定在轴A 上的凸轮2和杠杆3组成的凸轮机构使冲头4上下往复运动，以达到冲压的目的。试绘出其机构运动简图，计算机构的自由度，并分析其运动是否确定，如其运动不确定，试提出修改措施。
3,4,1
32332410L H L H n P P F n P P ====--=?-?-=由于F=0,故不能运动
修改措施为：
3-6.试绘出图示机构的运动简图，并计算其自由度。
第四章
4-6.在图4-11所示的差动螺旋机构中，螺杆1与机架3在A处用右旋螺纹连接，导程
S=4mm，当摇柄沿顺时针方向转动5圈时，螺母2向左移动5mm，试计算螺旋副B的导A
程
S，并判断螺旋副B的旋向。
B
解：由题意判断B为右旋，A、B同向，固有：
第五章
5-7.根据图中所注尺寸，试问如何才能获得曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构？解：根据曲柄存在的条件：
（1）最短杆长度+最长杆长度≤其他两杆长度之和；
（2）最短杆为连架杆。
根据题意：140+200<170+180，故满足第一条件。
当最短杆AD为连架杆时，即AB、CD固定时，极限位置如图所示，为曲柄摇杆机构。
当最短杆AD 为机架时，极限位置如下图所示，为双曲柄机构。
当AD 为连杆时，极限位置如下图所示，为双摇杆机构。
5-8．图示铰链四杆机构123100,200,300l mm l mm l mm ===，若要获得曲柄摇杆机构，试问机架长度范围为多少？
解：根据曲柄存在的条件：
（1）最短杆长度+最长杆长度≤其他两杆长度之和；
（2）最短杆为连架杆。
根据题意：
（1）若4l 为最长杆（4l ≥300），1l +4l ≤2l +3l ，300≤4l ≤400.
（2）若3l 为最长杆（4l ≤300），1l +3l ≤2l +4l ，200≤4l ≤300.
故200≤4l ≤400.
5-10.设计一曲柄摇杆机构。已知摇杆长度100CD l mm =，摆角030ψ=，行程速比系数K=1.2。试用图解法根据最小传动角0min 40γ≥的条件确定其余三杆的尺寸。 解：由001180=16.361
K K θθ-=+，. 故，先画出CD 和C D ',使得∠C DC '=030ψ=.
由于0=16.36θ，故过C 和C '作∠CC O '和∠C CO '=073.64，以O 点为圆心作圆
过C 做∠DCA=045交圆O 于A 点。AC=133mm ，AC '=91.89mm ，AD=94.23mm,计算得AB=20.555mm,BC=112.445mm
所以其他三杆长度为：AD=94.23mm ，AB=20.555mm,BC=112.445mm
5-11.设计一曲柄滑块机构。已知滑块行程H=50mm,偏距e=20mm,行程速比系数K=1.5.试用图解法求出曲柄和连杆的长度。 解：由0
01180=361K K θθ-=+， 首先，画出CC '=50mm ，作∠CC O '=∠C CO '=054，过O 作圆交偏心线于A ，
连接AC, AC '测得长度如图所示，算出AB=21.505，BC=46.515.
5-12.设计一导杆机构。已知机架长度100AD l mm =，行程速比系数K=1.4，试求曲柄长度。 解：0
01180=301K K θθ-=+，,即∠BCB '=030. AB ⊥BC,∠ACB=015,AC=100AD l mm =.
AB=25.88mm
5-13.设计一铰链四杆机构作为加热炉炉门的启闭机构。已知炉门上两活动铰链间距离为50mm ，炉门打开后成水平位置时，要求炉门温度较低的一面朝上（如虚线所示）。设固定铰链在O-O 轴线上，其相关尺寸如图所示，求此铰链四杆机构其余三杆的长度。
解：因为点A 、D 在O-O 轴线上，由于AB=AB ',AC AC '=,所以运用垂直平分线定理，连接BB CC ''和，分别作其中垂线交O-O 轴线于点A 、D ，因此找到A 点和D 点。
AB=67.34,CD=112.09,AD=95.74
第六章
6-2.四种基本运动规律各有何特点？各适用何种场合？什么是刚性冲击和柔性冲击？
解：（1）等速运动规律的特点是：在从动件运动的起始点和终了点都有速度的突变，使加速度趋于无限大，因此会引起强烈的刚性冲击。这种冲击对凸轮机构的工作影响很大，所以匀速运动规律一般只适用于低速或从动件质量较小的场合。
（2）等加速等减速运动规律的特点是：在一个运动循环中，从动件的运动速度逐步增大又逐步减小，避免了运动速度的突变；但在从动件运动的起始点、转折点和终了点仍存在着加速度的有限突变，还会有一定的柔性冲击。所以这种运动规律适用于凸轮为中、低速转动，从动件质量不大的场合。
（3）余弦加速度运动规律的特点是：推杆的加速度按余弦规律变化，且在起始点和终点推杆的加速度有突变，有一定的柔性冲击。一般只适用于中速场合。
（4）正弦加速度运动规律的特点是：推杆的加速度按正弦规律变化，但其加速度没有突变，可以避免柔性冲击和刚性冲击，适用于高速场合。
刚性冲击：由于加速度有突变，并且加速度值理论上为无穷大，但由于材料具有弹性，使得加速度和惯性达到很大（不是无穷大），从而产生很强烈的冲击，把这一类冲击称为刚性冲击。
柔性冲击：由于加速度有突变，但这一突变为有限值，引起的冲击较为平缓，故称这一类为柔性冲击。
6-7.盘形凸轮基圆半径的选择与哪些因素有关？ 解：由于2tan o v r s ωα
=-，故盘形凸轮基圆半径的选择与推杆的运动规律，推杆的工作行程和推杆的许用压力角和推程运动角有关。一般在满足?[]max αα≤的条件下，合理地确定凸轮的基圆半径，使凸轮机构的尺寸不至过大。
6-8.试设计一对心直动滚子推杆盘形凸轮机构的凸轮廓线，已知凸轮作顺时针方向旋转、推杆行程h=30mm ，基圆半径040r mm =,滚子半径r 10r mm =，凸轮各运动角为：0000o o 12015015060S S φφφφ''====、、、，推杆的运动规律可自选。
解：由题意得：凸轮理论廓线基圆半径为40mm,实际半径为30mm. 等速推程时，由公式0
030120h s ??φ==得：
等加速等减速回程时，由公式等加速公式
222002020220200260-15026030-=[150-(150(150)(150)
h h s h s ??φ??φφ'=-=-=-''（）和等减速公式（））]得：
故根据反转法画出下图：
第七章
7-1.对于定传动比的齿轮传动，其齿廓曲线应满足的条件是什么？
解：由于相啮合的齿廓在接触点处的公法线与连心线交于固定点，故齿廓曲线上任意一点的法线与连心线都交于固定点 。
7-2.节圆与分度圆、啮合角与压力角有什么区别？
解：分度圆是指定义齿轮标准模数（并且压力角为20°时）乘以齿数所求得的直径。以轮心为圆心，过节点所作的圆称为节圆。也就是说分度圆在齿轮确定时是确定不变的，节圆是只有两齿轮啮合时才存在，单个齿轮没有节圆，并且节圆是随着中心距变化而变化的。渐开线齿廓上某点的法线（压力线方向），与齿廓上该点速度方向线所夹的锐角称为压力角，渐开线齿廓上各点的压力角不等。啮合角是在一般情况下（不指明哪个圆上的啮合角，一般就是指分度圆上的压力角），两相啮合齿轮的端面齿廓在接触点处的公法线与两节圆在节点处公切线所夹的锐角。
7-4.标准齿轮传动的实际中心距大于标准中心距时，下列参数：传动比、啮合角、分度圆半径、节圆半径、基圆半径、顶隙等中哪些发生变化？哪些不变？
解：标准齿轮传动的实际中心距大于标准中心距时，由于a 变大，节圆半径变大,112212r (''''≠r ,r ≠r r 、r 为标准节圆半径），传动比不发生变化，顶隙变大，啮合角也变大。分度圆半径与基圆半径与齿轮本身相关，故不会发生变化。
7-8.模数和齿数相同的正变位齿轮与标准齿轮相比，下列参数d 、d b 、p 、s 、e 、
f f d a h h d α、、、中哪些参数变大了？哪些参数变小了？哪些参数没有变？
解：变大的参数：f d a h d s α、、、
变小的参数：f h 、e
不变的参数：d 、p 、d b
7-11.现有一闭式直齿轮传动，已知输入功率111212P =4k n 720/min,18,55,4,74,70w r z z m mm b mm b mm ======，输入转速，小齿轮材料为45钢，调质处理，齿面平均硬度为230HBS ，大齿轮材料为ZG310-570，正火处理，齿面平均硬度为180HBS 。齿轮双向转动，载荷有中等冲击，取K=1.6，齿轮相对轴承非对称布置。试校核该齿轮传动的强度。
解：1.确定许用压力
小齿轮的齿面平均硬度为230HBS 。查表得：
大齿轮的齿面平均硬度为180HBS 。查表得：
[][]22180163270(301270)285.5197163180163171(189171)0.7126197163H F MPa MPa MPa MPa σσ-??
=+?-=??-??-??=+?-?=??-??
2.计算小齿轮的转矩
3．按齿面接触疲劳强度计算
根据题目中，11=41872d mz mm =?=不能满足齿面疲劳强度要求。
4.按齿根弯曲强度计算
由1218,55z z ==，查表得124.45, 4.005FS FS Y Y ==
由于[]22FS F Y σ较大，故将其带入下式中：
由以上计算结果可见，满足齿根弯曲强度要求。
故不能满足强度要求。
7-12.设计一单级减速器中的直齿轮传动。已知传递的功率P=10KW ，小齿轮转速112960/min,i =4.2n r =传动比，单向转动，载荷平稳，齿轮相对轴承对称布置。 解：1.材料选择
单级减速器工作载荷相对平稳，对外廓尺寸也没有限制，故为了加工方便，采用软齿面齿轮传动。小齿轮选用45钢，调质处理，齿面平均硬度为240HBS ；大齿轮选用45钢，正火处理，齿面平均硬度为190HBS 。
2.参数选择
1）齿数 由于采用软齿面传动，故取1212120, 4.22084z z i z ===?=
2）齿宽系数 由于是单级齿轮传动，两支承相对齿轮为对称布置，且两轮均为软齿面，查表得 1.4d ψ=
3）载荷系数 因为载荷比较平稳，齿轮为软齿面，支承对称布置，故取K=1.4.
4）齿数比 对于单级减速传动，齿数比12 4.2u i ==
3.确定需用应力
小齿轮的齿面平均硬度为240HBS 。许用应力根据线性插值计算：
大齿轮的齿面平均硬度为190HBS ，许用应力根据线性插值计算：
4.计算小齿轮的转矩
5.按齿面接触疲劳强度计算
取较小应力[]2H σ带入计算，得小齿轮的分度圆直径为 齿轮的模数为1161.23 3.06520d m mm z =
== 6.按齿根弯曲疲劳强度计算
由齿数1220,84z z ==查表得，复合齿形系数124.36, 3.976FS FS Y Y ==
由于[]11FS F Y σ较大，故带入下式：
7.确定模数
由上述结果可见，该齿轮传动的接触疲劳强度较薄弱，故应以m ≥3.065mm 为准。取标准模数m=4mm
8.计算齿轮的主要几何尺寸
7-14.图示为一双级斜齿轮传动。齿轮1的转向和螺旋线旋向如图所示，为了使轴Ⅱ上两齿轮的轴向力方向相反，是确定各齿轮的螺旋线旋向，并在啮合点处画出齿轮各力的方向。
解：1和3为左旋，2和4为右旋。
7-17. 1221,37,m 3.5mm.n z z ===一对斜齿轮的齿数为法向模数若要求两轮的中心距a=105mm ，试求其螺旋角β。 解：由12() 3.527+37cos ==0.96672cos 2105
n m z z a ββ+?=?（）得， 7-19.一对锥齿轮传动，已知12z 20,50,5,z m mm ===试计算两轮的主要几何尺寸及当量齿轮数v z 。
解：
7-21.图示蜗杆传动中，蜗杆均为主动件。试在图中标出未注明的蜗杆或蜗轮的转向及螺旋线的旋向，在啮合点处画出蜗杆和蜗轮各分力的方向。
解：
7-24.为什么在圆柱齿轮传动中，通常取小齿轮齿宽12b b >（大齿轮齿宽）；而在锥齿轮传动
中，却取12b b =？ 解：在圆柱齿轮传动中装配、制造都可能有轴向偏差。如果等宽就有可能使接触线长度比齿宽要小（轴向有有错位）。因此有一个齿轮应宽些以补偿可能的轴向位置误差带来的啮合长度减小的问题。加宽小轮更省材料和加工工时。
在锥齿轮传动中，安装时要求两齿轮分度圆的锥顶重合，大端对齐，所以取12b b =。
第八章
8-9.在图示轮系中，已知各轮齿数，试计算传动比14i （大小及转向关系）。 解：234114412345303412151517z z z n i n z z z ''??=
===?? 8-10.图示为一手动提升机构。已知各轮齿数及蜗轮2'的头数2z '=2（右旋），与蜗轮固连的鼓轮Q 的直径0.2Q d mm =，手柄A 的半径0.1A r m =。当需要提升的物品W 的重力20w F kN =时，试计算作用在手柄A 上的力F （不考虑机构中德摩擦损失）。 解：231312133140120120202
2200.1120.11206
Q
A w Q w A z z i z z d F r F d F F kN kN r ωωωω'?===???=?
????===??
8-11.在图示轮系中，已知各轮齿数，齿轮1的转速1200/min n r =。试求行星架Ｈ的转速H n 。 解：2311113
33121745 1.501730H H
H H H H H z z n n n n n i n n n n z z '--?======--? 8-12.图示为行星搅拌机构简图，已知各轮齿数，当行星架H 以31/H rad s ω=的角速度回转时，求搅拌叶片F 的角速度F ω的大小及转向。 解：111212
222210201402H H
H H H H H H H n n n z i n n n z ωωωωωωω---=====-=-=---- 8-13.图示为一矿井用电钻的行星轮系，已知131545z z ==、，电动机转速13000/min n r =。试求钻头H 的转速H n 。
解：23311113
33121453015H H
H H H H H z z z n n n n n i n n n n z z z --=======-- 8-14.在图示轮系中，已知各轮齿数及齿轮1的转速150/min n r =，行星架H 的转速100/min H n r =，转向如图所示。试求齿轮4的转速。
解： 121221214322443244306255
5250/min 66
58501455260156
2501001456100156
52.41/min
H H H n z i n z n n r z z n n i n n z z n n r ''''==-=-=-=-=--?====-?--=-=- 第九章
9-1.带传动中的弹性滑动与打滑有什么区别？对传动有何影响？影响打滑的因素有哪些？如何避免打滑？
解：由于紧边和松边的力不一样导致带在两边的弹性变形不同而引起的带在带轮上的滑动，称为带的弹性滑动，是不可避免的。打滑是由于超载所引起的带在带轮上的全面滑动，是可以避免的。
由于弹性滑动的存在，使得从动轮的圆周速度低于主动轮的圆周速度，使得传动效率降低。 影响打滑的因素有：预紧力大小、小轮包角、当量摩擦因素。
避免打滑：及时调整预紧力，尽量使用摩擦因素大的、伸缩率小的皮带，对皮带打蜡。
9-3.试分析参数1112D i α、、的大小对带传动的工作能力有何影响？
解：1D 越小，带的弯曲应力就越大。
1α 的大小影响带与带轮的摩擦力的大小，包角太小容易打滑（一般取1α≥0120） 12i 越大，单根V 带的基本额定功率的增量就越大。
9-4.带和带轮的摩擦因数、包角与有效拉力有何关系？ 解：ec 01F =2F F 1
f e f e e αα-≥+，最大有效拉力ec F 与张紧力0F 、包角α和摩擦系数f 有关，增大0F 、α和f 均能增大最大有效拉力ec F 。
9-9.设计一由电动机驱动的普通V 带减速传动，已知电动机功率P=7KW ，转速1=1440/min n r ，传动比123i =，传动比允许偏差为±5%，双班工作，载荷平稳。
解：
1.计算功率ca P
查表得，A K =1.2，则A =K P=1.278.4ca P kW ?=
2.选择带的截型
根据18.41440/min 9-9A ca P kW n r ==和查图选定型带。
3.确定带轮的基准直径12D D 和
参考图9-9和表9-3取小带轮的基准直径1D =100mm ，大带轮的基准直径
2121(1)3100(10.01)297D i D mm ε=-=??-=。
查表取标准值2315D mm =。
12 3.15i =满足条件。
4．验算带的速度v
带速介于5~25m/s 之间，合适。
5.确定中心距a 和带的基准长度d L
初定中心距为0800a mm =.则带的基准长度d L 为
按表9-2选取d L =2240mm,则V 带传动实际中心距为
6.验算小带轮上的包角1α
7.带的根数z
根据表9-4a 、b,当110120100,1440/min 1.32,3P =0.17kW.mm n r P kW i ====?D 时，当时，查表9-5得L K 0.96;9-2K =1.06.α=查表得则带的根数为
取z=6
8.确定带的张紧力0F
根据表9-1查得q=0.10kg/m
9.计算压轴力Q F
第十一章
11-1.常用的连接有哪些类型？它们各有哪些优点？各适用于什么场合？
解：常用的连接有螺纹连接、键连接、销连接、铆钉连接、焊接、胶接、过盈配合连接以及型面连接等。
螺纹连接具有结构简单、装拆方便、连接可靠、互换性强等特点。
键连接具有结构简单、连接可靠、装拆方便等优点，在机械的轴类连接中应用。
销连接主要用于确定零件间的相互位置，并可传递不大的载荷，也可用于轴和轮毂或其他零件的连接。
铆接具有工艺设备简单，工艺过程比较容易控制，质量稳定，铆接结构抗振、耐冲击，连接牢固可靠，对被连接件材料的力学性能没有不良影响等特点。在承受严重冲击或剧烈振动载荷的金属结构连接中应用。
焊接是具有结构成本低、质量轻，节约金属材料，施工方便，生产效率高，易实现自动化等特点。主要应用在五拆卸要求的对受力要求不太高的场合。
胶接具有连接后重量轻，材料利用率高，成本低，在全部胶接面上应力集中小，抗疲劳性能好，密封性和绝缘性好等特点。主要用于应力要求不高，对密封性要求较高的场合。11-6.在螺纹连接中，为什么要采用防松装置？
解：
11-8.平键的截面尺寸b ×h 和键的长度L 如何确定？平键连接的失效形式是什么？如何进行强度校核？
解：b ×h 根据轴径d 有表中查标准得。键长L 按轮毂的长度确定，一般略短于轮毂长度，并符合标准中规定的长度系列。平键的主要失效形式是侧面工作面的压溃。 按[]bs 4bs F T kl dhl σσ=
=≤进行强度校核。 11-14.图示刚性联轴器用螺栓连接，螺栓性能等级为8.8，联轴器材料为铸铁（HT250），若传递载荷T=1500T ·N 。
1）采用4个M16的铰制孔用螺栓，螺栓光杆处的直径17s d mm =，受压的最小轴向长度14mm δ=，试校核其连接强度。
2）若采用M16的普通螺栓连接，当接合面摩擦因素f=0.15，安装时不控制预紧力，试确定所需螺栓数目（取偶数）。
解：1）3
150019354.81551022
T F N D -===? 其连接强度满足条件。
2）[]640213.333
s
Mpa Mpa S σσ=== 由[]211.34p
F d
σσπ=≤得，[]2213.835213.33
24669.34 1.34 1.3p d F N πσπ??≤==??
由S p K F F zif
≥得， 1.319354.8 6.811390.510.15S p K F z F if ?≥==?? 故取z=8
11-15.一钢制液压油缸，缸内油压p=4Mpa ，油缸内径D=160mm （参看图11-12），沿凸缘圆周均布8个螺栓，装配时控制预紧力。试确定螺栓直径。
解：1.确定单个螺栓的工作载荷F
2.确定螺栓的总拉伸载荷Q F
考虑到压力容器的密封性要求，取残余预紧力 1.6p F F '=，则
3.求螺栓直径
选取螺栓性能等级为8.8，则640.s Mpa σ=由式[]s
s σσ=确定许用应力[]σ时需查找安全系
数S ，当不控制预紧力时，S 与螺栓直径d 有关，故需用试算法。
由表暂取S=3（假定d=20mm ），则螺栓许用应力为
螺栓小径为
113.00d mm ≥== 由表查得d=20mm 时，117.29413.00,d mm mm =>能满足强度要求，且与原假设相符，故取M20合适。
第十二章
12-2.刚性联轴器与挠性联轴器的主要区别是什么？
机械设计基础习题(西北工业大学版)4(推荐文档)
第八章 8-9.在图示轮系中，已知各轮齿数，试计算传动比14i （大小及转向关系）。 解：234114412345303412151517 z z z n i n z z z ''??====?? 8-10.图示为一手动提升机构。已知各轮齿数及蜗轮2'的头数2z '=2（右旋），与蜗轮固连的鼓轮Q 的直径0.2Q d mm =，手柄A 的半径0.1A r m =。当需要提升的物品W 的重力20w F kN =时，试计算作用在手柄A 上的力F （不考虑机构中德摩擦损失）。 解：231312133140120120202 2200.1120.11206Q A w Q w A z z i z z d F r F d F F kN kN r ωωωω'?===???=? ????===??
8-11.在图示轮系中，已知各轮齿数，齿轮1的转速1200/min n r =。试求行星架Ｈ的转速H n 。 解：2311113 33121745 1.501730H H H H H H H z z n n n n n i n n n n z z '--?======--? 200 1.5400/min H H H n n n r -=-=- 8-12.图示为行星搅拌机构简图，已知各轮齿数，当行星架H 以31/H rad s ω=的角速度回转时，求搅拌叶片F 的角速度F ω的大小及转向。 解：111212 222210201402H H H H H H H H H n n n z i n n n z ωωωωωωω---=====-=-=---- 22031131293/rad s ωω-=--= 8-13.图示为一矿井用电钻的行星轮系，已知131545z z ==、，电动机转速
西北工业大学机械原理课后答案第4章
第四章 平面机构的力分析 题4-7 机械效益Δ是衡量机构力放大程度的一个重要指标，其定义为在不考虑摩擦的条件下机构的输出力（力矩）与输入力（力矩）之比值，即Δ=d r d r F F M M //=。试求图示各机构在图示位置时的机械效益。图a 所示为一铆钉机，图b 为一小型压力机，图c 为一剪刀。计算所需各尺寸从图中量取。 （a ） (b) (c) 解：(a)作铆钉机的机构运动简图及受力 见下图（a ） 由构件3的力平衡条件有：02343=++R R r F F F 由构件1的力平衡条件有：04121 =++d R R 按上面两式作力的多边形见图（b ）得 θcot ==?d r F F （b ）作压力机的机构运动简图及受力图见（c ） 由滑块5的力平衡条件有：04565=++R R F F G 由构件2的力平衡条件有：0123242 =++R R R 其中 5442R R = 按上面两式作力的多边形见图（d ），得t F G = ? (c) 对A 点取矩时有 b F a F d r ?=? a b =? 其中a 、b 为F r 、F d 两力距离A 点的力臂。t F G = ?
(d) (a) (b)d r R41 F R43 F d G 题4-8 在图示的曲柄滑块机构中，设已知l AB=0.1m，l BC=0.33m，n1=1500r/min（为常数），活塞及其附件的重量G3=21N，连杆质量G2=25N，J S2=0.0425kg·m2，连杆质心S2至曲柄销B的距离l BS2=l BC/3。试确定在图示位置时活塞的惯性力以及连杆的总惯性力。 解：1) 选定比例尺, 绘制机构运动简图。(图(a) ) 2(b) 4-1 (c) 3) 确定惯性力 活塞3 连杆2 （顺时针） (图(a) )
西工大机试试题
2003西北工业大学程序设计选拔赛 上机竞赛题 注：本次竞赛机试共8题，时间为4小时，答题多者获胜；若题数相同，按时间先后排序。 可以查阅文字资料，但禁止使用电子资料；违者取消比赛资格。 一．矩阵乘法 问题描述： 对给定的两个“实数”矩阵，输出它们的乘积。 例如：若输入??????654321和?? ?? ? ?????121110987654321，应输出?? ????0.1280.1130.980.830.560.500.440.38。 输入输出： 输入文件包括多组测试用例，以“0 0 0”标志文件结束，该行无需处理。 每个测试用例第一行为三个正整数k n m ，，(101≤≤k n m ，，)，表示以下m 行为一个n m ?的矩阵 A ，再接下来的n 行为k n ?的矩阵 B 。每行各元素间用一个空格隔开。 输出矩阵A 与矩阵B 的乘积B A C ?=。C 中元素一律“四舍五入”保留一位小数。 每个测试用例之间输出一个空行。 二．混合排序 问题描述： 完成对单词和数字的混合排序。输入文件中给出若干序列，其中包含有单词和数字。你的任务就是对这些序列完成排序(单词按词典序排列，不区分大小写；数字按从小到大的顺序排列）。要求：如果序列中某元素是单词，则排序后的序列中此位置仍为单词，数字仍为数字。 输入输出： 输入文件包括多组测试用例，每个测试用例占一行，以“.”标志文件结束，该行无需处理。 输入文件每行为一个序列。序列中的每个元素(单词或数字)以逗号加空格隔开，序列以句号结束。 输出排序后的序列，序列的每个元素以逗号加空格隔开，序列以句号结束，每个序列占一行。
三．数字河 问题描述： 数字河中的一个数n 的后继数是n 加上其每位数字的和。例如，12345的后继数是12360，因为12345＋1＋2＋3＋4＋5＝12360。如果数字河的第一个数为k ，我们就称此数字河为river k 。例如，river 480 代表序列{480, 492, 507, 519, ...}，river 483 代表序列{483, 498, 519, ...}。 当两个数字河有相同的元素时，我们称这两个数字河在此元素处相遇。例如，river 480 和river 483 在元素519处相遇。所有数字河都会和river 1, river 3 或river 9 相遇。编程计算给定的数字河最先与以上三条河流中的哪一条相遇，在何元素处相遇？ 输入输出： 输入文件包括多组测试用例，每个测试用例占一行，以“0”标志文件结束，该行无需处理。 每行给定一个整数n ，163841≤≤n ，即river n 。 对于每个测试用例输出两行，第一行为测试用例号，第二行输出“first meets river x at y ”。其中，y 表示river n 最先遇到的river x 中的最小元素值(x = 1,3,9)。 示例输入 示例输出 117 52 0 Case #1 first meets river 9 at 117 Case #2 first meets river 1 at 107 四．盘子问题 问题描述： 有m 个白色盘子和n 个黑色盘子放置在一个带有转动器的椭圆形的轨道上。现在能对这些盘子进行“旋转”和“顺时针移动”两种操作，如图1所示： 图1 两种合法的操作 我们的目标是“反复使用以上两种操作把相同颜色的盘子放在相临的位子上”。即如图2所示： 图2 我们的目标
西北工业大学机械原理课后答案第3章
第3章课后习题参考答案 3—1 何谓速度瞬心?相对瞬心与绝对瞬心有何异同点? 答：参考教材30~31页。 3—2 何谓三心定理?何种情况下的瞬心需用三心定理来确定? 答：参考教材31页。 3-3试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置(用符号P，，直接标注在图上) (a) (b) 答：
答： （10分） (d) （10分） 3-4标出图示的齿轮一连杆组合机构中所有瞬心，并用瞬心法求齿轮1与齿轮3的传动比ω1/ω3。
答：1)瞬新的数目： K=N(N-1)/2=6(6-1)/2=15 2)为求ω1/ω3需求3个瞬心P 16、P 36、P 13的位置 3） ω1/ω3= P 36P 13/P 16P 13=DK/AK 由构件1、3在K 点的速度方向相同，可知ω3与ω1同向。 3-6在图示的四杆机构中，L AB =60mm ，L CD =90mm,L AD =L BC =120mm, ω2=10rad/s,试用瞬心法求： 1)当φ=165°时，点的速度vc ； 2)当φ=165°时，构件3的BC 线上速度最小的一点E 的位置及速度的大小； 3)当V C =0时，φ角之值(有两个解)。 解：1）以选定的比例尺μ机械运动简图（图b ） 2）求vc 定出瞬心p12的位置（图b ） 因p 13为构件3的绝对瞬心，则有 ω3=v B /lBp 13=ω2l AB /μl .Bp 13=10×0.06/0.003× v c =μc p 13ω3=0.003×52×2.56=0.4(m/s) 3)定出构件3的BC 线上速度最小的点线上速度最小的点必与p13点的距离 最近，故丛p13引BC 线的垂线交于点 v E =μl.p 13E ω3=0.003×46.5×
西北工业大学机械原理课后答案第3章-1
第三章 平面机构的运动分析 题3-3 试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置(用符号P ij 直接标注在图上) 解： 1 P 13(P 34)13 ∞ 题3-4 在图示在齿轮-连杆机构中,试用瞬心法求齿轮1与齿轮3 的传动比w1/w3. P 13 P 23 P 36 3 D 6 52 C 4 B P 16A 1 P 12 解：1）计算此机构所有瞬心的数目 152 ) 1(=-=N N K 2）为求传动比31ωω需求出如下三个瞬心16P 、36P 、13P 如图3-2所示。 3）传动比31ω计算公式为： 13 1613 3631P P P P =ωω 题3-6在图a 所示的四杆机构中，l AB =60mm ，l CD =90mm ，l AD =l BC =120mm ，ω2=10rad/s ，试用瞬心法求：
23 1） 当φ=165°时，点C 的速度Vc ； 2） 当φ=165°时，构件3的BC 线上速度最小的一点E 的位置及速度的大小； 3） 当Vc=0时，φ角之值（有两个解） 解：1) 以选定比例尺,绘制机构运动简图。(图3-3 ) 2）求V C ，定出瞬心P 13的位置。如图3-3（a ） s rad BP l l v l AB AB B 56.213 23=== μωω s m CP v l C 4.0313==ωμ 3）定出构件3的BC 线上速度最小的点E 的位置。 因为BC 线上速度最小的点必与P 13点的距离最近，所以过P 13点引BC 线延长线的垂线交于E 点。如图3-3（a ） s m EP v l E 375.0313==ωμ 4）当0=C v 时，P 13与C 点重合，即AB 与BC 共线有两个位置。作出0=C v 的两个位置。 量得 ?=4.261φ ?=6.2262φ 题3-12 在图示的各机构中，设已知各构件的尺寸、原动件1以等角速度ω1顺时针方向转动。试用图解法求机构在图示位置时构件3上C 点的速度及加速度。
机械设计基础答案 西工大版
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。 解： F0,F F F0, M0,F*3a M F*a0 F0,F F A B A B B A ∑=+-= ∑=+-= ==
西北工业大学机械原理课后答案第4章
第四章 平面机构的力分析 题4-7 机械效益Δ是衡量机构力放大程度的一个重要指标，其定义为在不考虑摩擦的条件下机构的输出力（力矩）与输入力（力矩）之比值，即Δ=d r d r F F M M //=。试求图示各机构在图示位置时的机械效益。图a 所示为一铆钉机，图b 为一小型压力机，图c 为一剪刀。计算所需各尺寸从图中量取。 （a ） (b) (c) 解：(a)作铆钉机的机构运动简图及受力 见下图（a ） 由构件3的力平衡条件有：02343=++R R r F F F 由构件1的力平衡条件有：04121 =++d R R 按上面两式作力的多边形见图（b ）得 θcot ==?d r F F （b ）作压力机的机构运动简图及受力图见（c ） 由滑块5的力平衡条件有：04565=++R R F F G 由构件2的力平衡条件有：0123242 =++R R R 其中 5442R R = 按上面两式作力的多边形见图（d ），得t F G = ? (c) 对A 点取矩时有 b F a F d r ?=? a b =? 其中a 、b 为F r 、F d 两力距离A 点的力臂。t F G = ?
(d) (a)(b) d r R41 F R43 F d G 题4-8 在图示的曲柄滑块机构中，设已知l AB=0.1m，l BC=0.33m，n1=1500r/min（为常数），活塞及其附件的重量G3=21N，连杆质量G2=25N，J S2=0.0425kg·m2，连杆质心S2至曲柄销B的距离l BS2=l BC/3。试确定在图示位置时活塞的惯性力以及连杆的总惯性力。 解：1) 选定比例尺, mm m l 005 .0 = μ绘制机构运动简图。(图(a) ) 2）运动分析：以比例尺vμ作速度多边形，如图(b) 以比例尺 a μ作加速度多边形如图4-1 (c) 2 44 . 23 s m c p a a C ='' =μ2 2 2 2100 s m s p a a S = '' =μ 2 2 2 1 5150 s BC c n l a l a BC t B C= '' = = μ μ α 3) 确定惯性力 活塞3：) ( 3767 3 3 3 3 N a g G a m F C S I = - = - =方向与c p''相反。 连杆2：) ( 5357 2 2 2 2 32 N a g G a m F S S I = - = - =方向与 2 s p'相反。 ) (8. 218 2 2 2 m N J M S I ? = - =α（顺时针） 总惯性力：) ( 5357 2 2 N F F I I = = ') ( 04 .0 2 2 2 m F M l I I h = =(图(a) )
机械设计基础习题(西北工业大学版)3
第七章 7-1.对于定传动比的齿轮传动，其齿廓曲线应满足的条件是什么？ 解：由于相啮合的齿廓在接触点处的公法线与连心线交于固定点，故齿廓曲线上任意一点的法线与连心线都交于固定点 。 7-2.节圆与分度圆、啮合角与压力角有什么区别？ 解：分度圆是指定义齿轮标准模数（并且压力角为20°时）乘以齿数所求得的直径。以轮心为圆心，过节点所作的圆称为节圆。也就是说分度圆在齿轮确定时是确定不变的，节圆是只有两齿轮啮合时才存在，单个齿轮没有节圆，并且节圆是随着中心距变化而变化的。渐开线齿廓上某点的法线（压力线方向），与齿廓上该点速度方向线所夹的锐角称为压力角，渐开线齿廓上各点的压力角不等。啮合角是在一般情况下（不指明哪个圆上的啮合角，一般就是指分度圆上的压力角），两相啮合齿轮的端面齿廓在接触点处的公法线与两节圆在节点处公切线所夹的锐角。 7-4.标准齿轮传动的实际中心距大于标准中心距时，下列参数：传动比、啮合角、分度圆半径、节圆半径、基圆半径、顶隙等中哪些发生变化？哪些不变？ 解：标准齿轮传动的实际中心距大于标准中心距时，由于a 变大，节圆半径变大,112212r (''''≠r ,r ≠r r 、r 为标准节圆半径），传动比不发生变化，顶隙变大，啮合角也变大。分度圆半径与基圆半径与齿轮本身相关，故不会发生变化。 7-8.模数和齿数相同的正变位齿轮与标准齿轮相比，下列参数d 、d b 、p 、s 、e 、f f d a h h d α、、、中哪些参数变大了？哪些参数变小了？哪些参数没有变？ 解：变大的参数：f d a h d s α、、、 变小的参数：f h 、e 不变的参数：d 、p 、d b 7-11. 现 有 一 闭 式 直 齿 轮 传 动 ， 已 知 输 入 功 率 1 1 121P =4k n 720/m i n , 18,55,w r z z m m m b m m b ======，输入转速，小齿轮材料为45钢，调质处理，齿面平均硬度为230HBS ，大齿轮材料为ZG310-570，正火处理，齿面平均硬度为180HBS 。齿轮双向转动，载荷有中等冲击，取K=1.6，齿轮相对轴承非对称布置。试校核该齿轮传动的强度。 解：1.确定许用压力 小齿轮的齿面平均硬度为230HBS 。查表得： []1230217513(545513)523.95255217H MPa MPa σ-?? =+ ?-=??-?? []1230217301(315301)0.7214.05255217F MPa MPa σ-?? =+ ?-?=??-??
机械设计基础习题(西北工业大学版)5
第九章 9-1.带传动中的弹性滑动与打滑有什么区别对传动有何影响影响打滑的因素有哪些如何避免打滑 解：由于紧边和松边的力不一样导致带在两边的弹性变形不同而引起的带在带轮上的滑动，称为带的弹性滑动，是不可避免的。打滑是由于超载所引起的带在带轮上的全面滑动，是可以避免的。 由于弹性滑动的存在，使得从动轮的圆周速度低于主动轮的圆周速度，使得传动效率降低。 影响打滑的因素有：预紧力大小、小轮包角、当量摩擦因素。 避免打滑：及时调整预紧力，尽量使用摩擦因素大的、伸缩率小的皮带，对皮带打蜡。 9-3.试分析参数1112D i α、、的大小对带传动的工作能力有何影响 解：1D 越小，带的弯曲应力就越大。 1α 的大小影响带与带轮的摩擦力的大小，包角太小容易打滑（一般取1α≥0120） 12i 越大，单根V 带的基本额定功率的增量就越大。 9-4.带和带轮的摩擦因数、包角与有效拉力有何关系 解：ec 01 F =2F F 1 f e f e e αα -≥+，最大有效拉力ec F 与张紧力0F 、包角α和摩擦系数f 有关，增大0F 、α和f 均能增大最大有效拉力ec F 。 9-9.设计一由电动机驱动的普通V 带减速传动，已知电动机功率P=7KW ，转速 1=1440/min n r ，传动比123i =，传动比允许偏差为±5%，双班工作，载荷平稳。 解： 1.计算功率ca P 查表得，A K =1.2，则A =K P=1.278.4ca P kW ?= 2.选择带的截型 根据18.41440/min 9-9A ca P kW n r ==和查图选定型带。 3.确定带轮的基准直径12D D 和 参考图9-9和表9-3取小带轮的基准直径1D =100mm ，大带轮的基准直径 2121(1)3100(10.01)297D i D mm ε=-=??-=。 查表取标准值2315D mm =。
西北工业大学机械原理习题答案教材
1—1填空题： 1．机械是机器和机构的总称。 机械原理课程的研究内容是有关机械的基本理论问题。 2．各种机构都是用来传递与变换运动和力的可动的装置。 如：齿轮机构、连杆机构、凸轮机构等。 3．凡用来完成有用功的机器是工作机。 如：机床、起重机、纺织机等。 凡将其它形式的能量转换为机械能的机器是原动机。 如：电动机、蒸气机、内燃机等。 4．在机器中，零件是制造的单元，构件是运动的单元。 5．机器中的构件可以是单一的零件，也可以是由多个零件装配成的刚性结构。 在机械原理课程中，我们将构件作为研究的基本单元。 6．两个构件直接接触形成的可动联接称为运动副。 7．面接触的运动副称为低副，如移动副、转动副等。 点或面接触的运动副称为高副，如凸轮副、齿轮副等。 8．构件通过运动副的连接而构成的可相对运动的系统是运动链，若组成运动链的各构件构成首尾封闭的系统称为闭链，若未构成首尾封闭的系统称为开链。 9．在运动链中，如果将其中一个构件固定而成为机架，则该运动链便成为机构。10．平面机构是指组成机构的各个构件均在同一个平面上运动。 11．在平面机构中，平面低副提供 2 个约束，平面高副提供 1 个约束。12．机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数的数目称为机构的自由度。13．机构具有确定运动的条件是机构的原动件数目应等于机构的自由度的数目。1—2试画出图示平面机构的机构示意图，并计算自由度（步骤：1）列出完整公式，2）
带入数据，3）写出结果）。其中： 图a) 唧筒机构――用于水井的半自动汲水机构。图中水管4直通水下，当使用者来回摆动手柄2时，活塞3将上下移动，从而汲出井水。 解：自由度计算：画出机构示意图： n= 3 p L= 4 p H= 0 p'= 0 F'= 0 F=3n－(2p l＋p h－p′)－F′ = 3×3－（2×4＋0－0）－0 = 1 图b) 缝纫机针杆机构原动件1绕铰链A作整周转动，使得滑块2沿滑槽滑动，同时针杆作上下移动，完成缝线动作。 解：自由度计算：画出机构示意图： n= 3 p L= 4 p H= 0 p'= 0 F'= 0 F=3n－(2p l＋p h－p′)－F′ = 3×3－(2×4＋0－0)－0 = 1 1—3试绘出图a)所示偏心回转油泵机构的运动简图(各部分尺寸由图中直接量观察方向 3 2 4 1 4 3 2 1
西北工业大学机械原理课后答案第2章
第二章 机构的结构分析 题2-11 图a 所示为一简易冲床的初拟设计方案。设计者的思路是：动力由齿轮1输入，使轴A 连续回转；而固装在轴A 上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构使冲头4上下运动，以达到冲压的目的。试绘出其机构运动简图（各尺寸由图上量取），分析是否能实现设计意图，并提出修改方案。 解：1)取比例尺,绘制机构运动简图。(图2-11a) 2)要分析是否能实现设计意图,首先要计算机构的自由度。尽管此机构有4个活动件，但齿轮1和凸轮2是固装在轴A 上，只能作为一个活动件，故 3=n 3=l p 1=h p 01423323=-?-?=--=h l p p n F 原动件数不等于自由度数，此简易冲床不能运动，即不能实现设计意图。 分析：因构件3、4与机架5和运动副B 、C 、D 组成不能运动的刚性桁架。故需增加构件的自由度。 3)提出修改方案：可以在机构的适当位置增加一个活动构件和一个低副，或用一个高副来代替一个低副。 (1) 在构件3、4之间加一连杆及一个转动副(图2-11b)。 (2) 在构件3、4之间加一滑块及一个移动副(图2-11c)。 (3) 在构件3、4之间加一滚子(局部自由度)及一个平面高副(图2-11d)。
1 1 (c) 题2-11 (d) 5 4 3 6 4 (a) 5 3 2 5 2 1 5 43 6 4 2 6 (b) 3 2 1 讨论：增加机构自由度的方法一般是在适当位置上添加一个构件（相当于增加3个自由度）和1个低副（相当于引入2个约束），如图2-1（b ）（c ）所示，这样就相当于给机构增加了一个自由度。用一个高副代替一个低副也可以增加机构自由度，如图2-1（d ）所示。 题2-12 图a 所示为一小型压力机。图上，齿轮1与偏心轮1’为同一构件，绕固定轴心O 连续转动。在齿轮5上开有凸轮轮凹槽，摆杆4上的滚子6嵌在凹槽中，从而使摆杆4绕C 轴上下摆动。同时，又通过偏心轮1’、连杆2、滑杆3使C 轴上下移动。最后通过在摆杆4的叉槽中的滑块7和铰链G 使冲头8实现冲压运动。试绘制其机构运动简图，并计算自由度。 解：分析机构的组成： 此机构由偏心轮1’（与齿轮1固结）、连杆2、滑杆3、摆杆4、齿轮5、滚子6、滑块7、冲头8和机架9组成。偏心轮1’与机架9、连杆2与滑杆3、滑杆3与摆杆4、摆杆4与滚子6、齿轮5
机械设计基础答案西工大版
机械设计基础答案西工大 版 Modified by JEEP on December 26th, 2020.
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%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%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。 解： F0,F F F0, M0,F*3a M F*a0 F0,F F A B A B B A ∑=+-= ∑=+-= == 解： 12 2 21 F0F F F2F F0 M0,F*2a2F*a F*4a F*3a0 F8/3F,F2/3F A ∑=++--= ∑=++-= ==- ， 第三章 3-4.计算图示各机构的自由度，并指出复合铰链、局部自由度和虚约束。
西北工业大学机械原理课后第9篇
第9章课后参考答案 9-1何谓凸轮机构传动中的刚性冲击和柔性冲击？试补全图示各段s v一、一曲线，并指出哪些地方有刚性冲击，哪些地方有柔性冲击？ 答凸轮机构传动中的刚性冲击是指理论上无穷大的惯性力瞬问作用到构件上，使构件产生强烈的冲击；而柔性冲击是指理论上有限大的惯性力瞬间作用到构件上，使构件产生的冲击。 s-S , v-S , a-S曲线见图。在图9-1中B，C处有刚性冲击，在0, A，D，E处有柔性冲击。 9—2何谓凸轮工作廓线的变尖现象和推杆运动的失真现象？它对凸轮机构的工作有何影响？如何加以避免？ 答在用包络的方法确定凸轮的工作廓线时，凸轮的工作廓线出现尖点的现象称为变尖现象：凸轮的工作廓线使推杆不能实现预期的运动规律的现象件为失真现象。变尖的工作廓线极易磨损，使推杆运动失真.使推杆运动规律达不到设计要求，因此应设法避免。变尖和失真现象可通过增大凸轮的基圆半径.减小滚子半 题9-1图 径以及修改推杆的运动规律等方法来避免。 9—3力封闭与几何封闭凸轮机构的许用压力角的确定是否一样？为什么？答力封闭与几何封闭凸轮机沟的许用压力角的确定是不一样的。因为在回程阶 段-对于力封闭的凸轮饥构，由于这时使推杆运动的不是凸轮对推杆的作用力F，而是推杆所受的封闭力.其不存在自锁的同题，故允许采用较大的压力角。但为?4^ y 5 J 曲
使推秆与凸轮之间的作用力不致过大。也需限定较大的许用压力角。而对于几何形状封闭的凸轮机构，则需要考虑自锁的问题。许用压力角相对就小一些。 9—4 一滚子推杆盘形凸轮机构，在使用中发现推杆滚子的直径偏小，欲改用较大的滚子？问是否可行？为什么？ 答不可行。因为滚子半径增大后。凸轮的理论廓线改变了.推杆的运动规律也势必发生变化。 9—5 一对心直动推杆盘形凸轮机构，在使用中发现推程压力角稍偏大，拟采用推杆偏置的办法来改善，问是否可行？为什么？ 答不可行。因为推杆偏置的大小、方向的改变会直接影响推杆的运动规律. 而原凸轮机构推杆的运动规律应该是不允许擅自改动的。 9-6 在图示机构中，哪个是正偏置？哪个是负偏置？根据式(9-24)说明偏置方向对凸轮机构压力角有何影响？ S 9-6 答由凸轮的回转中心作推杆轴线的垂线?得垂足点，若凸轮在垂足点的速度沿推杆的推程方向?刚凸轮机构为正偏置?反之为负偏置。由此可知?在图示机沟中，两个均为正偏置。由 , ds/d me tan J(r0 e2) s 可知.在其他条件不变的情况下。若为正偏置(e前取减号).由于推程时(ds/d S )为正.式中分子ds/d5 -evds/d S ,故压力角a减小。而回程时，由于ds/d S 为负,式中分子为 |(ds/d S )-e|=| (ds/d S ) |+ |e| >ds/d S。故压力角增大。负偏置时刚相反，即正偏置会使推程压力角减小，回程压力角增大；负偏置会使推程压力角增大，回程压力角减小。9—7试标出题9—6a图在图示位置时凸轮机构的压力角，凸轮从图示位置转过90。后推杆的位移；并标出题9—6b图推杆从图示位置升高位移s时，凸轮的转角和凸轮机构的压力角。 解如图(a)所示，用直线连接圆盘凸轮圆心A和滚子中心B，则直线AB与推杆导路之间所夹的锐角为图示位置时凸轮机构的压力角。以A为圆心，AB为半径作圆，得凸轮的理论廓线圆。连接A与凸轮的转动中心O并延长，交于凸轮的理论廓线于C点。以O 为圆心.以OC为半径作圆得凸轮的基圆。以O为圆心，以O点到推杆导路的距离OD 为半径作圆得推杆的偏距圆；。延长推杆导路线交基圆于G-点，以直线连接0G。过0点作0G的垂线，交基圆于E点。过E 点在偏距圆的下侧作切线?切点为H点?交理论廓线于F点，则线段EF的长即为凸轮从图示位置转过90后推杆的位移s。
机械设计基础答案(西工大版)
机械设计基础答案(西工大版)
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,ZcuSn1 0P1,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。
西北工业大学机械设计基础复习纲要教材
机械设计基础复习纲要 （1）必备的基础知识 (1) 机械零件的常用材料 1）钢是一种含碳量低于2％的铁碳合金。 2）铸铁含碳量高于2％的铁碳合金为铸铁。 3）有色金属有色金属 ，是相对于黑色金属而言 4）非金属 钢的分类1）结构钢2）工具钢3）特殊钢 结构钢 碳素钢 普通碳素结构钢(如：Q235) 优质碳素结构钢(如：45钢) 合金钢 铸铁 铸铁其性脆，不适于锻压和焊接，但其熔点较低，流动性好，可以铸造形状复杂的大小铸件。常用的铸铁有：灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁和合金铸铁等。灰铁应用最多，其牌号由“灰铁”二字汉语拼音字首和材料的抗拉强度的平均值。如： HT200 有色金属 铜合金有一定的强度和硬度，导电性、导热性、减摩耐磨性和耐蚀性良好，是制造电工器件和耐磨蚀零件的重要材料。 铝及铝合金是应用最广的轻金属，纯铝有良好的塑性、耐蚀性、导电性、导热性和焊接性，但强度、硬度较低。在铝中加人合金元素硅、铜、镁、锰、锌等，可以获得质量轻、强度高的零件。 工程塑料 工程塑料是在工程中用来作结构或传动件材料的塑料，它有较高的强度，质量轻，具有绝缘性、减摩耐磨性、耐蚀性、耐热性等。 （2）机械零件的基本变形及应力 拉压 A F = σ 剪切A F = τ 扭转 T T W T = τ 弯曲 W M = σ (3)常用机构的特点及应用 首先应明确机构的用途： 运动形式的转换 1、旋转运动 → 直线运动 曲柄滑块机构 凸轮机构 齿轮齿条机构 螺旋机构 2、直线运动 → 旋转运动
齿条-齿轮机构 螺旋机构 曲柄滑块机构 3、旋转运动 → 旋转运动 速度的变换 减速传动 增速传动 变速传动 间歇传动 (4) 通用机械零件的特点及应用 联接件 : 螺纹联接 轴毂联接 铆、焊、胶 传动件 : 齿轮传动 带传动 链传动 轴系部件 : 轴 滚动与滑动轴承 联轴器、离合器 其它 : 弹簧 (2)必要的基本理论 （1）机构的组成及机构具有确定运动的条件 机构的自由度F=原动件的数目 （2）螺旋副的摩擦、效率和自锁条件 H L 23P P n F --=1111283=-?-?=F ()v W d T ?λ+= tan 22 驱动力矩 () v ?λλη+= tan tan 上行程 λ?ληtan )tan(v -= 下行程 βθcos sin f f f v = = v v f arctan =?v ?λ≤
机械设计基础习题(西北工业大学版)2
第五章 5-7.根据图中所注尺寸，试问如何才能获得曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构？解：根据曲柄存在的条件： （1）最短杆长度+最长杆长度≤其他两杆长度之和； （2）最短杆为连架杆。 根据题意：140+200<170+180，故满足第一条件。 当最短杆AD为连架杆时，即AB、CD固定时，极限位置如图所示，为曲柄摇杆机构。 当最短杆AD为机架时，极限位置如下图所示，为双曲柄机构。 当AD为连杆时，极限位置如下图所示，为双摇杆机构。
5-8．图示铰链四杆机构123100,200,300l mm l mm l mm ===，若要获得曲柄摇杆机构，试问机架长度范围为多少？ 解：根据曲柄存在的条件： （1）最短杆长度+最长杆长度≤其他两杆长度之和； （2）最短杆为连架杆。 根据题意： （1）若4l 为最长杆（4l ≥300），1l +4l ≤2l +3l ，300≤4l ≤400. （2）若3l 为最长杆（4l ≤300），1l +3l ≤2l +4l ，200≤4l ≤300. 故200≤4l ≤400. 5-10.设计一曲柄摇杆机构。已知摇杆长度100CD l mm =，摆角0 30ψ=，行程速比系数K=1.2。试用图解法根据最小传动角0min 40γ≥的条件确定其余三杆的尺寸。 解：由0 01 180 =16.361 K K θθ-=+，. 故，先画出CD 和C D ',使得∠C DC '=0 30ψ=. 由于0 =16.36θ，故过C 和C '作∠CC O '和∠C CO '=0 73.64，以O 点为圆心作圆 过C 做∠DCA=0 45交圆O 于A 点。AC=133mm ，AC '=91.89mm ，AD=94.23mm,计算得AB=20.555mm,BC=112.445mm 所以其他三杆长度为：AD=94.23mm ，AB=20.555mm,BC=112.445mm
2000年西北工业大学研究生入学机械原理试题
2000年西北工业大学研究生入学机械原理试题 一、填空题（每小题2分，共20分） 1．一对心曲柄滑块机构中，若改为以曲柄为机架，则将演化为（）机构。 2．在偏置直动尖顶推杆盘形凸轮机构中，机构的压力角与下列参数有关，即（）。 3．要使两圆柱齿轮作定传动比传动，则齿廓必须满足定条件为（）。 4．刚性转子动平衡的条件是（）。 5．某机器主轴实际转速在其平均转速的±3％范围内变化，则其速度不均匀系数δ＝（）。 6．在四槽单销外接槽轮机构中，在拨盘的一个运动周期内，槽轮停歇时间为3s，则主动拨盘转速为（）r/min。 7．在构件1，2组成的转动副中，确定构件1对构件2的总反力R12的方法是（）。 8．在平面机构中，一个运动副引入的约束数的变化范围是（）。 9．在设计轮系中，齿轮齿数应满足的条件是（）。 10．在常用推杆运动规律中，存在柔性冲击的是（）。 二、简答题（每小题5分，共20分） 1．对齿轮进行变位修正的目的是什么？ 2．机构的“死点”与“自锁”的含义有何不同？ 3．一凸轮轮廓按尖顶推杆实现某种运动规律而设计，若使用时想改为滚子推杆，问可行否？为什么？ 4．为什么平面铰链四杆机构一般只能近似地实现给定的运动规律和轨迹？ 三、在图43所示六杆机构中，已知各构件尺寸（μ1＝0.001m/mm），AB以ω1＝100rad/s匀 速转动，试画出机构的速度多边形和加速度多边形。（8分） 四、在图44所示的送料机构中，被送物件对机构对推力为P，设机构处于平衡状态，各滑 动副处的摩擦角φ＝15°，回转副处的摩擦圆半径ρ＝5mm，在不计各构件重力及惯性力的条件下，画出构件2所受各力的方向。（8分）
机械设计基础第四章(西北工业大学)
第四章摩擦、磨损与润滑概述 §4-0 概述 §4-1 摩擦 §4-2 磨损 §4-3 润滑剂、添加剂和润滑方法 §4-4 流体润滑原理简介
?摩擦是相对运动的物体表面间的相互阻碍作用现象； ? 磨损是由于摩擦而造成的物体表面材料的损失或转移；?润滑是减轻摩擦和磨损所应采取的措施。 关于摩擦、磨损与润滑的学科构成了摩擦学(Tribology )。摩擦学 摩擦学是研究相对运动的作用表面间的摩擦、磨损和润滑，以及三者间相互关系的理论与应用的一门边缘学科。 随着科学技术的发展，摩擦学的理论和应用必将由宏观进入微观，由静态进入动态，由定性进入定量，成为系统综合研究的领域。 世界上使用的能源大约有1/3~1/2 消耗于摩擦。如果能够尽力减少无用的摩擦消耗，便可大量节省能源。另外，机械产品的易损零件大部分是由于磨损超过限度而报废和更换的，如果能控制和减少磨损，则既减少设备维修次数和费用，又能节省制造零件及其所需材料的费用。 概述
摩 擦摩擦1二、摩擦的分类 内摩擦：在物质的内部发生的阻碍分子之间相对运动的现象。外摩擦：在相对运动的物体表面间发生的相互阻碍作用现象。静摩擦：仅有相对运动趋势时的摩擦。 动摩擦：在相对运动进行中的摩擦。 滑动摩擦：物体表面间的运动形式是相对滑动。滚动摩擦：物体表面间的运动形式是相对滚动。 ? “机械说”产生摩擦的原因是表面微凸体的相互阻碍作用；? “分子说”产生摩擦的原因是表面材料分子间的吸力作用；一、摩擦的机理 ?“机械－分子说”两种作用均有。
1785年，法国的库仑用机械啮合概念解释干摩擦，提出摩擦理论。后来又有人提出分子吸引理论和静电力学理论。1935年，英国的鲍登等人开始用材料粘附概念研究干摩擦，1950年，鲍登提出了粘附理论。摩擦2三、４种滑动摩擦状态（详细介绍）１. 干摩擦是指表面间无任何润滑剂或保护膜的纯金属接触时的摩擦。２. 边界摩擦是指摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开，其摩擦性质取决于边界膜和表面的吸附性能时的摩擦。（详细介绍）
机械原理西工大版(第八版)课后习题答案
机械原理西工大版（第八版）课后习题答案 第2章 2-1 何谓构件?何谓运动副及运动副元素?运动副是如何进行分类的? 答：参考教材5~7页。 2-2 机构运动简图有何用处?它能表示出原机构哪些方面的特征? 答：机构运动简图可以表示机构的组成和运动传递情况，可进行运动分析，且也可用来进行动力分析。 2-3 机构具有确定运动条件是什么?当机构的原动件数少于或多于机构的自由度时，机构的运动将发生什么情况? 答：参考教材12~13页。 2-4 何谓最小阻力定律?试举出在机械工程中应用最小阻力定律的1、2个实例。 2-5 在计算平面机构的自由度时，应注意哪些事项? 答：参考教材15~17页。 2-6 在图2-20所示的机构中，在铰链C、B、D处，被连接的两构件上连接点的轨迹都是重合的，那么能说该机构有三个虚约束吗?为什么? 答：不能，因为在铰链C、B、D中任何一处，被连接的两构件上连接点的轨迹重合是由于其他两处的作用，所以只能算一处。 2-7 何谓机构的组成原理?何谓基本杆组?它具有什么特性?如何确定基本杆组的级别及机构的级别? 答：参考教材18~19页。 2-8 为何要对平面高副机构进行“高副低代"?“高副低代”应满足的条件是什么? 答：参考教材20~21页。 2-9 任选三个你身边已有的或能观察到的下列常用装置(或其他装置)，试画出其机构运动简图，并计算其自由度。1)折叠桌或折叠椅；2)酒瓶软木塞开盖器；3)衣柜上 2-11图示为一简易冲床的初拟设计方案。设计者的思路是：动力由齿轮j输入，使轴A连续回转；而固装在轴^上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构使冲头4上下运动，以达到冲压的目的。试绘出其机构运动简图(各尺寸由图上量取)，分析是否能实现设计意图，并提出修改方案。 1)取比例尺绘制机构运动简图 2)分析是否能实现设计意图