机械设计作业集第3章答案

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机械设计第三章习题

1.凸轮机构就是一种低副机构。

2.凸轮机构中,凸轮得基圆半径越大,说明从动件得位移越大。

3.在运动规律一定时,凸轮得基圆半径越大,从动件就越不容易发生自锁。

4.凸轮机构采用等加速等减速运动规律时,由于在起始点加速度出现有限值得突变,因而产生惯性力得突变,结果引起刚性冲击。

5.当凸轮从动件采用等速运动规律时,机构自始至终工作平稳,不会产生刚性冲击。

6.凸轮得基圆半径就就是凸轮理论廓线上得最小曲率半径。

7.滚子从动件盘型凸轮得实际轮廓曲线就是理论轮廓得等距曲线,因此实际轮廓上各点得向径就等于理论轮廓上各点得向径减去滚子半径。

8.一般来说,在凸轮机构中,尖顶从动件可适应任何运动规律而不致发生运动失真。

9.平底移动从动件盘型凸轮机构得压力角恒等于一个常量。

10.为避免从动件运动失真,平底从动件凸轮轮廓不能内凹。

11.凸轮机构偏距圆半径大小等于凸轮得回转中心到垂直距离。

12.凸轮得理论廓线与实际廓线两者之间为曲线,她们之间得径向距离为得半径。

13.理论廓线相同而实际廓线不同得两个对心移动滚子从动件盘型凸轮机构,其从动件得运动规律同。

14.凸轮机构得压力角若超过许用值,可采取增大得半径与(或)改变从动件得得措施减小推程压力角。

15.与连杆机构相比,凸轮机构最大得缺点就是。

A 惯性力难以平衡B点、线接触,易磨损 C 设计较为复杂D 不能实现间歇运动16.与其她机构相比,凸轮机构最大得优点就是。

A 可实现各种预期得运动规律B便于润滑C制造方便,易获得较高精度D从动件行程可较大17.凸轮机构中,若从动件按等速运动规律运动,则最大加速度理论上为。

A 无穷大B 0 C有限值D不定值18.在凸轮机构中,下述运动规律既不产生柔性冲击,也不产生刚性冲击,可用于高速场合。

A 等速B 等加速等减速C 摆线D简谐19.为避免运动失真,并减小接触应力与磨损,滚子半径r r与理论廓线上得最小曲率半径ρmin应满足。

A r r <ρminB r r >ρminC r r =ρmin D不一定20.凸轮机构压力角对凸轮尺寸得影响反映在:如果机构压力角减小,其她参数不变时,基圆将。

机械工程图学习题集加详细答案第3章

第三章几何元素间相对位置
二、回答问题
1、属于平面的投影面平行线的投影特性？
答：具有投影面平行线的投影特性、满足直线从属于平面的几何特性、与相应的迹线平行。

2、空间两直线平行的投影特性是什么？
答：两直线空间平行同面投影也平行，空间长度之比等于各同面投影长度之比。

3、两直线垂直其投影特性是什么（即直角投影定理）？答：两直线互相垂直（相交垂直或交叉垂直），其中一条直线平行于某投影面时，则两条直线在该投影面中的投影仍互相垂直，即反映直角；反之，若两直线（相交或交叉）在同一投影面中的投影互相垂直（即反映直角），且其中一条直线平行于该投影面，则两直线空间必互相垂直。

二、回答问题
4、直线与平面垂直及两平面垂直的几何定理、投影特性
是什么？解决哪些问题？
答：
1）如果一条直线和一平面内两条相交直线都垂直，那么
这条直线垂直于该平面。

反之，如果一直线垂直于一平面，则必垂直于属于该平面的一切直线。

2）若一直线垂直于一平面，则包含这条直线的一切平面都垂直于该平面。

3）投影特性：两种垂直关系最终都归结为两直线的垂直
问题，应用两直线垂直的投影特性解决此类问题。

4）可以解决各种位置线与线、线与面、面与面的垂直问题。

机械设计第九版课后习题标准答案,高清无水印可打印

第三章机械零件的强度习题答案3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限MPa 1801=−σ，取循环基数60105⨯=N ，9=m ，试求循环次数N 分别为7 000、25 000、620 000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。

[解] MPa 6.373107105180936910111=⨯⨯⨯==−−N N σσN MPa 3.324105.2105180946920112=⨯⨯⨯==−−N N σσN MPa 0.227102.6105180956930113=⨯⨯⨯==−−N N σσN 3-2已知材料的力学性能为MPa 260=s σ，MPa 1701=−σ，2.0=σΦ，试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。

[解] )170,0('A )0,260(C 012σσσΦσ−=− σΦσσ+=∴−121MPa 33.2832.0117021210=+⨯=+=∴−σΦσσ得)233.283,233.283(D '，即)67.141,67.141(D '根据点)170,0('A ，)0,260(C ，)67.141,67.141(D '按比例绘制该材料的极限应力图如下图所示3-4 圆轴轴肩处的尺寸为：D =72mm ，d =62mm ，r =3mm 。

如用题3-2中的材料，设其强度极限σB =420MPa ，精车，弯曲，βq =1，试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。

[解] 因2.14554==d D，067.0453==d r ，查附表3-2，插值得88.1=ασ，查附图3-1得78.0≈σq ，将所查值代入公式，即()()69.1188.178.0111k =−⨯+=−α+=σσσq查附图3-2，得75.0=σε；按精车加工工艺，查附图3-4，得91.0=σβ，已知1=q β，则35.211191.0175.069.1111k =⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛−+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛−+=qσσσσββεK ()()()35.267.141,67.141,0,260,35.2170,0D C A ∴ 根据()()()29.60,67.141,0,260,34.72,0D C A 按比例绘出该零件的极限应力线图如下图3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力MPa 20m =σ，应力幅MPa 20a =σ，试分别按①C r =②C σ=m ，求出该截面的计算安全系数ca S 。

机械设计习题集(3)

第1章机械设计概论思考题1. 什么是部件什么是零件什么是构件什么是通用零件什么是专用零件机械设计课程研究的是哪类零件从哪几个方面来研究这类零件2. 机械设计应满足哪些基本要求机械零件设计应满足哪些基本要求3. 机械设计的一般步骤是怎样的第2章机械零件的工作能力和计算准则一、填空题1. 在压力作用下，以点、线相接触的两物体在接触处产生的应力称为应力。

2. 零件在变应力作用下的强度计算属于强度计算，它不同于静强度计算。

3. 零件的计算载荷与名义载荷的关系是。

4. 零件的名义载荷是指载荷。

5. 零件的实际载荷与计算载荷的差异对零件的强度影响，将在中考虑。

二、简答与思考题1. 解释下列名词：静载荷、变载荷、稳定循环变载荷、动载荷、工作载荷、额定载荷、计算载荷、静应力、变应力、疲劳及疲劳极限。

静载荷是否一定产生静应力变载荷是否一定产生变应力2. 什么是变应力的循环特性r对于静应力、脉动循环变应力和对称循环变应力，其r值各等于多少3. 在一定的循环特性r下工作的金属试件，其应力循环次数与疲劳极限之间有怎样的内在联系怎样区分试件的无限工作寿命和有限工作寿命怎样计算在有限寿命下工作的试件的疲劳极限4. 两个曲面形状的金属零件相互压紧，其表面接触应力的大小由哪些因素确定如果这两个零件的材料、尺寸都不同，其相互接触的各点上彼此的接触应力值是否相等三、计算题1. 图示为对心直动滚子从动件凸轮机构。

从动件顶端承受压力F=12kN。

当压力角α达到最大值αmax=250时，相应的凸轮轮廓在接触点上的曲率半径为R=75mm。

已知：滚子半径r=15mm，凸轮与滚子的宽度b=20mm；两者材料的弹性模量和泊松比均为E=×105Mpa和μ=；许用接触应力[σ]H=1500Mpa。

试校核凸轮与滚子的表面接触强度。

题1图第3章机械零件的疲劳强度一、简答题1.已知某零件的简化极限应力图及其危险剖面上的σm、σa工作应力点M（σm，σa），如图示，当其应力变化规律按σm=C（常数）变化时，在图中找出相应的极限应力点，并计算其安全系数。

机械设计复习题答案

K (σ + σ )ca第三章机械零件的疲劳强度设计3－39 试推导出 σmin ＝常数或 σm ＝常数时安全系数的计算公式，并比较 r ＝常数和上述两种情况下安全系数计算公式的区别（可代入一些具体数字进行比较）3－65 一钢制零件，工作应力为：σmax =250MP a ，σmin =－50MP a 。

零件的疲劳强度综合影响系数 K σ=1.35 ，材料的力学性能为 σb =630MP a ， σs =455MP a ， σ-1=285MP a ， σ0=510MP a 。

若许用安全系数对变应力取 [S σ]=1.3、对静应力取[S σ]＇=1.5，并按无限寿命考虑，试分别用解析法和图解法校核该零件的安全系数。

（σa =150MP a ，σm =100MP a ，ψσ=0.1176）第一种情况：r=CS =caσ-1K σ + ϕ σσ a σm= 1.33 >[S σ]安全第二种情况：σm =CS = σ -1 + ( K σ - ϕσ )σm = 1.21 <[S ]σ σam不安全第三种情况：σmin =CS = ca 2σ + ( K - ϕ )σ-1 σ σ min ( K + ϕ )(2σ + σ σ σ a min)= 1.39安全第四章摩擦、磨损及润滑概述二、分析与思考题1 按照摩擦机理分，磨损有哪几种基本类型？它们各有什么主要特点？2 机械零件的磨损过程分为哪三个阶段？在设计使用时，在设计或使用机器时如何要求以延长零件的寿命？3 获得流体动力润滑的必要条件是什么？4 润滑剂的作用是什么？常用润滑剂有哪几种？l 2第五章螺纹联接和螺旋传动三、计算题1、如图示高压容器螺纹联接的 a ）、b ）、c ）三种方案，问哪种比较合理？并说明其它方案为什么不合理。

解答：图（b ）比较合理。

图(a)螺纹联接布置太少，两螺纹间矩太大，对于高压熔器很难保证密封性要求；图(c)螺纹联接太多，两螺纹间矩太小，不够扳手的活动空间，没法拧紧和放松。

机械原理第三章作业答案

P13
2（C）、既然机构中各构件与其速度图和加速度图之间均存在影像关系，因此整个机构与其速度和加速度图之间也存在影像关系，对吗？
答：不对
速度、加速度影像原理只适用于同一构件上的点求速度和加速度，不适用于整个机构。
3（C）、当用速度瞬心法和用速度影像法求同一构件（如图所示机构连杆3 上）上任意一点P的速度时它们的求解条件有何不同？各有何特点？
B
3（C）、图示机构中，已知 lAC lBC lCD lCE lDF lEF 20mm ，
滑块1及2分别以匀速且 v1 v2 0.002 m / s 做反向移动，试求机构在
位置时的速度大小之比 vF v1
解：对C点进行速度分析建立方程为
。
1 v1 A
7
3 30°
C
D
6
F
4
① VC VA VCA VB VCB
B
2
v2
5
E
b
p
60
a°
d c
e
vF f v1

pf

3 pc
3
pa pa
3
pc 3 pa
pf 3pc 3 3 pa
3-9、试判断在图示的两机构所在位置中，B点是否都存在哥氏加速度？。并思考下列问题：
1）、在什么条件下才存在哥氏加速度？
答：用速度瞬心法求构件（如3）上任意
P
点（如P）速度时需找出相关的瞬心；
而用速度影像法求点速度时，需先在
速度多边形中求出同一构件（如3）
上任意两点（如B、C两点）的速度。
瞬心法较简便，但有时瞬心不怎好求；影像法只对同一构件上的点适用，不适用于整个机构。

《机械设计基础》答案 (3)

解：由可得
则其分度圆直径分别为
4-3已知一正常齿制标准直齿圆柱齿轮的齿数，齿顶圆直径，求该轮的模数。
解：
正常齿制标准直齿圆柱齿轮：
则有
4-4 已知一正常齿制标准直齿圆柱齿轮 , , ,试分别求出分度圆、基圆、齿顶圆上渐开线的曲率半径和压力角。
解：
齿顶圆压力角：
基圆压力角：
分度圆上齿廓曲率半径：
解：（1）根据题已知条件可得：
工作行程曲柄的转角
则空回程曲柄的转角
摇杆工作行程用时7s，则可得到空回程需时：
（2）由前计算可知，曲柄每转一周需时12s，则曲柄每分钟的转数为
2-5 设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构，如题2-5图所示，要求踏板CD在水平位置上下各摆100，且。（1）试用图解法求曲柄AB和连杆BC的长度；（2）用式（2-6）和式（2-6）＇计算此机构的最小传动角。
齿顶圆上齿廓曲率半径：
基圆上齿廓曲率半径：
4-6 已知一对内啮合正常齿制标准直齿圆柱齿轮，，，试参照图4-1b计算该对齿轮的中心距和内齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径和齿跟圆直径。
解：该对齿轮为内啮合，所以有
中心距
齿轮2为内齿轮，所以有
4-10 试与标准齿轮相比较，说明正变位直齿圆柱齿轮的下列参数：、、、、、、、、、，哪些不变？哪些起了变化？变大还是变小？
2-12 已知某操纵装置采用铰链四杆机构。要求两连架杆的对应位置如题2-12图所示，，；，；，；机架长度，试用解析法求其余三杆长度。
解：由书35页图2-31可建立如下方程组：
消去δ，并整理可得：
令：
（1）
（2）
（3）
于是可得到
分别把两连架杆的三个对应转角带入上式，可得到关于P1、P2、P3由三个方程组成的方程组。可解得：

机械设计课后习题答案

机械设计课后习题答案第三章机械零件的强度p45习题答案3-1某材料的对称循环弯曲疲劳极限MPa 1801=-σ，取循环基数60105?=N ，9=m ，试求循环次数N分别为7 000、25 000、620 000次时的有限寿命弯曲疲劳极限。

[解] MPa 6.373107105180936910111===--N N σσN MPa 3.324105.2105180946920112===--N N σσN MPa 0.227102.6105180956930113===--N N σσN 3-2已知材料的⼒学性能为MPa 260=s σ，MPa 1701=-σ，2.0=σΦ，试绘制此材料的简化的等寿命寿命曲线。

[解] )170,0('A )0,260(C 012σσσΦσ-=-ΘσΦσσ+=∴-121MPa 33.2832.0117021210=+?=+=∴-σΦσσ得)233.283,233.283(D '，即)67.141,67.141(D '根据点)170,0('A ，)0,260(C ，)67.141,67.141(D '按⽐例绘制该材料的极限应⼒图如下图所⽰3-4圆轴轴肩处的尺⼨为：D=72mm，d=62mm，r=3mm。

如⽤题3-2中的材料，设其强度极限σB=420MPa，精车，弯曲，βq=1，试绘制此零件的简化等寿命疲劳曲线。

[解] 因2.14554==dD，067.0453==d.1=ασ，查附图3-1得78.0≈σq，将所查值代⼊公式，即()()69.1188.178.0111k=-+=-α+=σσσq查附图3-2，得75.0=ε；按精车加⼯⼯艺，查附图3-4，得91 .0=σβ，已知1=qβ，则35.211191.0175.069.1111k=-+=-+ =qσσσσββεK ()()() 35 .2 67 . 141 , 67 . 141 ,0, 260 , 35 .2 170 ,0D C A,67.141,0,260,34.72,0DCA按⽐例绘出该零件的极限应⼒线图如下图3-5如题3-4中危险截⾯上的平均应⼒MPa 20m=σ，应⼒幅MPa20a=σ，试分别按①Cr=②Cσ=m，求出该截⾯的计算安全系数caS。

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第三章机械零件的强度一、选择题 3—1 零件的截面形状一定，当截面尺寸增大时，其疲劳极限值将随之 C 。 A 增加 B 不变 C 降低 D 规律不定 3—2 在图中所示的极限应力图中，工作应力有C1、C2所示的两点，若加载规律为r=常数。在

进行安全系数校核时，对应C1点的极限应力点应取为 A ，对应C2点的极限应力点应取为 B 。

A B1 B B2 C D1 D D2 3—3 同上题，若加载规律为σm=常数，则对应C1点

的极限应力点应取为 C ，对应C2点的极限应力点应取为 D 。 A B1 B B2 C D1 D D2 题3—2图 3—4 在图中所示的极限应力图中，工作应力点为C，OC线与横坐标轴的交角θ=600，则该零件所受的应力为 D 。 A 对称循环变应力 B 脉动循环变应力 C σmax、σmin符号（正负）相同的不对称循环变应力

D σmax、σmin符号（正负）不同的不对称循环变应力题3—4图

3—5 某四个结构及性能相同的零件甲、乙、丙、丁，若承受最大应力的值相等，而应力循环特性r分别为+1、-1、0、0.5，则其中最易发生失效的零件是 B 。 A 甲 B 乙 C 丙 D 丁 3—6 某钢制零件材料的对称循环弯曲疲劳极限σ-1=300MPa，若疲劳曲线指数m=9，应力循环基数N0=107，当该零件工作的实际应力循环次数N=105时，则按有限寿命计算，对应于N

σS σ

σa B1

1 C

θ σa

σm C o 的疲劳极限σ-1N为 C MPa。 A 300 B 420 C 500.4 D 430.5 3—7 某结构尺寸相同的零件,当采用 C 材料制造时,其有效应力集中系数最大。 A HT200 B 35号钢 C 40CrNi D 45号钢 3—8 某个40Cr钢制成的零件，已知σB=750MPa，σs=550MPa，σ-1=350MPa，ψσ=0.25，零件危险截面处的最大工作应力量σmax=185MPa，最小工作应力σmin

=-75MPa，疲劳强度的综合

影响系数Kσ=1.44，则当循环特性r=常数时，该零件的疲劳强度安全系数Sσa为 B 。 A 2.97 B 1.74 C 1.90 D 1.45 3—9 对于循环基数N0=107

的金属材料,下列公式中, A 是正确的。

A σrmN=C B σNm=C C 寿命系数mNNNk0/ D 寿命系数kN<1.0 3—10 已知某转轴在弯-扭复合应力状态下工作，其弯曲与扭转作用下的计算安全系数分别为 Sσ=6.0、Sτ=18.0，则该轴的实际计算安全系数为 C 。 A 12.0 B 6.0 C 5.69 D 18.0 3—11 在载荷和几何尺寸相同的情况下,钢制零件间的接触应力 A 铸铁零件间的接触应力。 A 大于 B 等于 C 小于 D 小于等于 3—12 两零件的材料和几何尺寸都不相同，以曲面接触受载时，两者的接触应力值 A 。

A 相等 B 不相等 C 是否相等与材料和几何尺寸有关 D 材料软的接触应力值大 3—13 两等宽的圆柱体接触，其直径d1=2d2，弹性模量E1=2E2，则其接触应力为 A 。 A σH1=σH2 B σH1=2σH2 C σH1=4σH2 D σH1=8σH2 3—14 在图中示出圆柱形表面接触的情况下，各零件间的材料、宽度均相同，受力均为正压力F，则 A 的接触应力最大。

A B C D 题3—14图 3—15 在上题A图中，d2=2d1，小圆柱的弹性模量为E1，大圆柱的弹性模量为E2，E为一定值，大小圆柱的尺寸及外载荷F一定，则在以下四种情况中， D 的接触应力最大， A 的接触应力最小。 A E1=E2=E/2 B E1=E、E2=E/2 C E1=E/2、E2=E D E1=E2=E

二、填空题 3—16 判断机械零件强度的两种方法是最大应力法及安全系数法；其相应的强度条件式分别为 σ≤[σ] 及 Sca≥[S] 。 3—17 在静载荷作用下的机械零件，不仅可以产生静应力，也可能产生变应力。 3—18 在变应力工况下，机械零件的强度失效是疲劳失效；这种损坏的断面包括光滑区及粗糙区两部分。

F F d1

d2 d

d3 d

F F 3—19 钢制零件的σ-N曲线上，当疲劳极限几乎与应力循环次数N无关时，称为无限寿命循环疲劳；而当N3—20 公式22

SSSSS表示复合（双向）应力状态下疲劳或静强度的安全系数，而

2max2max4

sS表示复合（双向）应力状态下的静强度的安全系数。

3—21 零件表面的强化处理方法有化学热处理、高频表面淬火、表面硬化加工等。 3—22 机械零件受载荷时，在截面形状突变处产生应力集中，应力集中的程度通常随材料强度的增大而增大。

三、分析与思考题 3—23 图示各零件均受静载荷作用，试判断零件上A点的应力是静应力还是变应力，并确定应力比r的大小或范围。

题3—23图 3—24 零件的等寿命疲劳曲线与材料试件的等寿命疲劳曲线有何区别？在相同的应力变化规律下，零件和材料试件的失效形式是否总是相同的？为什么（用疲劳极限应力图说明）？

静应力 r= +1

A A A

Fr Fr Fr

n n Fa

对称循环应力 r= -1

非对称循环应力 -13—25 试说明承受循环变应力的机械零件，在什么情况下可按静强度条件计算？什么情况下可按疲劳强度条件计算？答：N<103时，或在疲劳极限应力图处OGC区域时，可按照静强度计算，否则，应按照疲劳强度计算。

答：考虑零件的几何形状变化、加工尺寸、加工质量及强化因素的影响，使得零件的疲劳极限要小于材料试件的疲劳极限。在相同的应力变化规律下，零件和材料试件的失效形式相比不一定相同，如图示：Ｍ１点相同，而Ｍ２点材料静强度失效，零件是疲劳失效，不同区域为图中阴影面积。

静疲σm

σa

C G

M1 M2

σa

σm

材料零件 3—26 在双向稳定变应力下工作的零件，怎样进行疲劳强度的计算？答：先按单向应力分别计算出:Sσ,Sτ

再由：][22SSSSSSca 检验。

四、设计计算题 3—27 某材料的对称循环弯曲疲劳极限应力σ-1=350Mpa，疲劳极限σS=550Mpa，强度极限 σB=750Mpa，循环基数N0=5×106，m=9，试求对称循环次数N分别为5×104、5×105、5×107

次时的极限应力。

解：MPaN835.583105105194611 ∵sN11， ∴MPasN55011 MPaN04.452105105196612 3—28 某零件如图所示，材料的强度极限σB=650Mpa，表面精车，不进行强化处理。试确定Ⅰ-Ⅰ截面处的弯曲疲劳极限的综合影响系数Kσ和剪切疲劳极限的综合影响系数Kτ

题3—28图 R3

Φ48 Φ40

Ⅰ

Ⅰ 解：)1(1qk，)1(1qk 附图3-1 82.0q 84.0q 2.140/48/dD 075.040/3/dr

82.1035.004.01.062.109.209.2

6724.1k

4675.1035.044.01.033.166.166.1 3927.1k

附图3-2 73.0, 附图3-3 85.0 附图3-4 84.0 零件不强化处理 1q 所以：4814.21)184.0173.06724.1(k 82889.11)184.0185.03927.1(k 3—29 某轴只受稳定交变应力的作用，工作应力σmax=240MPa，σmin=-40MPa。材料的机械性能 σ-1=450MPa，σs=800MPa，σ0=700Mpa，轴上危险截面处的kσ=1.3，εσ=0.78，βσ=1，β

q=1。 ⑴ 绘制材料的简化极限应力图； ⑵ 用作图法求极限应力σr及安全系数（按r=C加载和无限寿命考虑）；

⑶ 取[S]=1.3，试用计算法验证作图法求S值，并校验此轴是否安全。

解：（1）A点（0，σ-1），B点（σ0/2，σ0/2），S点（σs.0）（2）667.11)11(qkk )270,0(),0(1KA )210,350()2,2(00KB

工作点：σa=(240+40)/2=140 σm=(240-40)/2=100 M′(166,248) σm=166+248=414