南京理工大学机械设计基础(上)答案 (10)
机械设计基础课后答案(1-18章全)正式完全版
第11章 蜗杆传动11.1 蜗杆传动的特点及使用条件是什么？答：蜗杆传动的特点是：结构紧凑，传动比大。
一般在传递动力时，10~80i =；分度传动时只传递运动，i 可达1 000；传动平稳，无噪声；传动效率低；蜗轮一般用青铜制造，造价高；蜗杆传动可实现自锁。
使用条件：蜗杆传动用于空间交错(90)轴的传动。
用于传动比大，要求结构紧凑的传动，传递功率一般小于50kW 。
11.2 蜗杆传动的传动比如何计算？能否用分度圆直径之比表示传动比？为什么？答：蜗杆传动的传动比可用齿数的反比来计算，即1221i n n z z ==；不能用分度圆直径之比表示传动比，因为蜗杆的分度圆直径11d mq mz =≠。
11.3 与齿轮传动相比较，蜗杆传动的失效形式有何特点？为什么？答：蜗杆传动的失效形式与齿轮传动类似，有点蚀、弯曲折断、磨损及胶合。
但蜗杆传动中蜗轮轮齿的胶合、磨损要比齿轮传动严重得多。
这是因为蜗杆传动啮合齿面间的相对滑动速度大，发热严重，润滑油易变稀。
当散热不良时，闭式传动易发生胶合。
在开式传动及润滑油不清洁的闭式传动中，轮齿磨损较快。
11.4 何谓蜗杆传动的中间平面？中间平面上的参数在蜗杆传动中有何重要意义？ 答：蜗杆传动的中间平面是通过蜗杆轴线且垂直于蜗轮轴线的平面。
中间平面上的参数是标准值，蜗杆传动的几何尺寸计算是在中间平面计算的。
在设计、制造中，皆以中间平面上的参数和尺寸为基准。
11.5 试述蜗杆直径系数的意义，为何要引入蜗杆直径系数q ?答：蜗杆直径系数的意义是：蜗杆的分度圆直径与模数的比值，即1q d m =。
引入蜗杆直径系数是为了减少滚刀的数量并有利于标准化。
对每个模数的蜗杆分度圆直径作了限制，规定了1~4个标准值，则蜗杆直径系数也就对应地有1~4个标准值。
11.6 何谓蜗杆传动的相对滑动速度？它对蜗杆传动有何影响？答：蜗杆传动的相对滑动速度是由于轴交角90∑=，蜗杆与蜗轮啮合传动时，在轮齿节点处，蜗杆的圆周速度1v 和蜗轮的圆周速度2v 也成90夹角，所以蜗杆与蜗轮啮合传动时，齿廓间沿蜗杆齿面螺旋线方向有较大的相对滑动速度s v ，其大小为s 1cos v v λ==。
南京理工大学机械设计基础(上)答案_(8)[1]
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rb1 = r1 cos α =
mz1 cos 20 o 2
z3 i z1 14 = i14 = i15 ⋅ i54 = 15 = z z i45 25 1 + 2′ 3 z4 z2 ω 150 × 25 ω4 = 1 = = 267.85rad / s i14 14 1+
方向与 ω 1 相同。 九． 解： 1．
cos β =
mn ( z1 + z 2 ) 2(20 + 48) = = 0.9927 2a 2 × 68.5 β= 6.93. z v1 = z1 20 = = 20 3 cos β 0.9927 3
五、2、静平衡至少需要一个平衡质量 动平衡至少需要两个平衡质量 3、减小速度波动，增加惯性以通过死点，飞轮最好安装在高速轴上。 六、解：
n4 − n H 45 × 50 45 = = n 2 ' − n H 30 × 50 30
令 n4 转向为正 则 20
− nH 45 6 = − 20 − n H 30 1000 r = −66.67 15 min
nH = −
四、解： 1． m
转向与 n4 相反。
a=
2
( z1 + z 2 ) =
南京理工大学课程考试答案及评分标准
2、
课程名称：
机械设计基础（I）
学分：3.0 大纲编号： 012241041 满分分值： 100 考试时间： 120 分钟
a=
m n ( z1 + z 2 ) 2 cos β
试卷编号：01224104108 考试方式： 闭卷
一、 1、AB、CD 之一为虚约束；K、K‘之一为虚约束；G 处为局部自由度； H、H‘之一为虚约束。 F=3n-2pL-pH=3×5-2×6-2=1 2、A、B 之一为虚约束 CDEFG、IJKLH 之一为虚约束 F=3n-2pL-pH=3×5-2×7-0=1 二、 （1）lAB>lCD 时为转动导杆机构 （2）lAB<lCD 时为摆动导杆机构 三、 （1）η为理论轮廓 （2）基圆 r0
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《机械设计基础》作业答案第一章平面机构的自由度和速度分析1 —1自由度为：F =3n _(2P L +P H _P') _F' =3 7 -(2 9 1-0) -1二21-19 -1=1或：F =3n -2P L -P H=3 6 -2 8 -1-11-6自由度为F =3n _(2P L P H _P') _F' =3 9-(2 12 1 -0) -1 =1或：F =3n -2P L - F H=3 8-2 11-1=24-22 -1=11 —10自由度为：F =3n _(2P L +P H _P') _F' =3 10-(2 14 12 -2) -1 = 30 -28 -1=1或：F =3n-2P L - P H=3 9-2 12-1 2=27-24 -2=11 — 11F =3n -2P L -P H=3 4 -2 4 -2=21 — 13:求出题1-13图导杆机构的全部瞬心和构件R4 p 3 P34 R3 1、3的角速度比。
1 - 14：求出题1-14图正切机构的全部瞬心。
设 •= =10rad/s ，求构件3的速度v 3 。
v 3 =v P13 =叫 P 14P 3 =10^200 = 2000mm/s1- 15:题1-15图所示为摩擦行星传动机构，设行星轮2与构件1、4保持纯滚动接触，试用瞬心法求轮1与轮2的角速度比「1/「2。
构件1、2的瞬心为P 12P 24、P 14分别为构件2与构件1相对于机架的绝对瞬心⑷ 1 沃 P 14p 2 =切2 “ !~24 P 12 4-13 P3PP1 3创|P 24p 2| 2r 2 ⑷ 2 IR 4P 12I r i=10 AC tan BCA 916.565mm/s :2.9rad / s转中心的距离l AC =15mm , I AB = 90mm ,^10rad /s ，求『-00和『-1800时，从动件角速度-'2的数值和方向。
南京理工大学机械设计基础(上)试卷 (4)
南京理工大学课程考试试卷（教师组卷、存档用) 档案编号：中，摇杆为驱动构件。
试在图上绘出处于死点位置的机构运动简图。
四、（16分+6分）1、一对标准渐开线圆柱直齿轮外啮合传动（正常齿），正确安装（齿侧间隙为零）后，中心距为144mm，其齿数为z1=24，z2=120，分度圆上压力角α=2001 求齿轮2的模数m2及其在分度圆上的齿厚S2；2 求轮1的齿顶圆处的压力角αa1；3 如已求得它们的实际啮合线长度B1B2=10.3mm，试计算该对齿轮传动的重合度；4 说明该对齿轮能否实现连续传动。
2、蜗轮蜗杆的相对转向关系如图所示。
试指出蜗杆及蜗轮的螺旋线旋向。
若蜗杆的分度圆直径为36mm，七、（8分）梯形滑块1在V形槽2上沿垂直纸面方向相对滑动，α1=65°，α2=25°，1与2间的而蜗轮的端面模数为3mm，试求蜗杆的直径系数q 。
五、（18分）图示轮系中，各轮均为正确安装的标准渐开线圆柱直齿轮。
已知轮1的齿数z1=18，轮2的齿数z2=36，而轮5的分度圆半径为轮４的两倍。
轮１的转速大小为1200r/min ，转向如图所示。
1 、求从轮1到轮5的传动比i15及轮5的转速大小与转向。
2 、若5齿轮上加阻力矩，其值为100N.m，现以1齿轮为等效构件，那么其对应的等效力矩M的值多大，方向与齿轮1的转向成何关系？摩擦系数f=0.12。
试推导当量摩擦系数fΔ的计算公式，并计算其值。
六、图示凸轮机构运动简图中，长度比例尺为μl=0.002m/mm，凸轮的角速度ω1=10rad/s。
试求构件1与2的速度，瞬心P12，并用它求解杆2速度的大小与方向。
（12分）。
机械设计基础课后习题与答案
机械设计基础1-5至1-12 指出（题1-5图~1-12图）机构运动简图中的复合铰链、局部自由度和虚约束，计算各机构的自由度，并判断是否具有确定的运动。
1-5 解 F =H L P P n --23=18263-⨯-⨯=11-6 解F =H L P P n --23=111283-⨯-⨯=11-7 解F =H L P P n --23=011283-⨯-⨯=21-8 解F =H L P P n --23=18263-⨯-⨯=11-9 解F =H L P P n --23=24243-⨯-⨯=21-10 解F =H L P P n --23=212293-⨯-⨯=11-11 解F =H L P P n --23=24243-⨯-⨯=21-12 解F =H L P P n --23=03233-⨯-⨯=32-1 试根据题2-1图所标注的尺寸判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、双曲柄机构还是双摇杆机构。
题2-1图答 : a ）160907015011040=+<=+，且最短杆为机架，因此是双曲柄机构。
b ）1707010016512045=+<=+，且最短杆的邻边为机架，因此是曲柄摇杆机构。
c ）132627016010060=+>=+，不满足杆长条件，因此是双摇杆机构。
d ）1909010015010050=+<=+，且最短杆的对边为机架，因此是双摇杆机构。
2-3 画出题2-3图所示个机构的传动角和压力角。
图中标注箭头的构件为原动件。
题2-3图解：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10度，且500CD l mm =，1000AD l mm =。
（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。
题2-5图解 : （ 1 ）由题意踏板CD 在水平位置上下摆动 10，就是曲柄摇杆机构中摇杆的极限位置，此时曲柄与连杆处于两次共线位置。
机械设计基础课后习题答案全
7-1解：（1）先求解该图功的比例尺。
（2 ）求最大盈亏功。
根据图7.5做能量指示图。
将和曲线的交点标注，，，，，，，，。
将各区间所围的面积分为盈功和亏功，并标注“+”号或“-”号，然后根据各自区间盈亏功的数值大小按比例作出能量指示图（图7.6）如下：首先自向上做，表示区间的盈功；其次作向下表示区间的亏功；依次类推，直到画完最后一个封闭矢量。
由图知该机械系统在区间出现最大盈亏功，其绝对值为：（3 ）求飞轮的转动惯量曲轴的平均角速度：；系统的运转不均匀系数：；则飞轮的转动惯量：图7.5图7.67-2图7.7 图7.8解：（1）驱动力矩。
因为给定为常数，因此为一水平直线。
在一个运动循环中，驱动力矩所作的功为，它相当于一个运动循环所作的功，即：因此求得：（2）求最大盈亏功。
根据图7.7做能量指示图。
将和曲线的交点标注，，，。
将各区间所围的面积分为盈功和亏功，并标注“+”号或“-”号，然后根据各自区间盈亏功的数值大小按比例作出能量指示图（图7.8）如下：首先自向上做，表示区间的盈功；其次作向下表示区间的亏功；然后作向上表示区间的盈功，至此应形成一个封闭区间。
由图知该机械系统在区间出现最大盈亏功。
欲求，先求图7.7中的长度。
如图将图中线1和线2延长交于点，那么在中，相当于该三角形的中位线，可知。
又在中，，因此有：，则根据所求数据作出能量指示图，见图7.8，可知最大盈亏功出现在段，则。
（3）求飞轮的转动惯量和质量。
7-3解：原来安装飞轮的轴的转速为，现在电动机的转速为，则若将飞轮安装在电动机轴上，飞轮的转动惯量为：7-4解：（1）求安装在主轴上飞轮的转动惯量。
先求最大盈亏功。
因为是最大动能与最小动能之差，依题意，在通过轧辊前系统动能达到最大，通过轧辊后系统动能达到最小，因此：则飞轮的转动惯量：（2）求飞轮的最大转速和最小转速。
（3）因为一个周期内输入功和和输出功相等，设一个周期时间为，则：，因此有：。
7-5 解：图7.9一个周期驱动力矩所作的功为：一个周期阻力矩所作的功为：又时段内驱动力矩所做的功为：因此最大盈亏功为：机组的平均角速度为：机组运转不均匀系数为：故飞轮的转动惯量为：7-6答：本书介绍的飞轮设计方法，没有考虑飞轮以外其他构件动能的变化，而实际上其他构件都有质量，它们的速度和动能也在不断变化，因而是近似的。
机械设计基础课后习题答案
机械设计基础第1章平面机构自由度习题解答1-1至1-4 绘制机构运动简图。
1-11-21-31-41-5至1-12 计算机构自由度局部自由度虚约束局部自由度1-5 有一处局部自由度（滚子），有一处虚约束（槽的一侧），无复合铰链n=6 P L=8 P H=1 F=3×6-2×8-1=11-6 有一处局部自由度（滚子），无复合铰链、虚约束n=8 P L=11 P H=1 F=3×8-2×11-1=11-7 无复合铰链、局部自由度、虚约束n=8 P L=11 P H=0 F=3×8-2×11-0=21-8 无复合铰链、局部自由度、虚约束n=6 P L=8 P H=1 F=3×6-2×8-1=11-9 有两处虚约束（凸轮、滚子处槽的一侧），局部自由度1处，无复合铰链n=4 P L=4 P H=2F=3×4-2×4-2=21-10 复合铰链、局部自由度、虚约束各有一处凸轮、齿轮为同一构件时，n=9 P L=12 P H=2F=3×9-2×12-2=1凸轮、齿轮为不同构件时n=10 P L=13 P H=2 F=3×10-2×13-2=2 图上应在凸轮上加一个原动件。
1-11 复合铰链一处，无局部自由度、虚约束n=4 P L=4 P H=2 F=3×4-2×4-2=2 1-12 复合铰链、局部自由度、虚约束各有一处n=8 P L=11 P H=1 F=3×8-2×11-1=1。
南京理工大学机械设计基础(上)答案 (9)
(
)
B1 B0 B1 B2 10.3 = = = 1.745 Pb πm cos 20 3.14 × 2 × cos 20 (4)由于 ε α > 1 ,故可实现连续传动
(3) ε α = 2,左旋 由 d = mq ,得 q = d
m
= 12
BC1 AB
= 60 o
z3 90 = 1+ =6 z1 18
南京理工大学课程考试答案及评分标准
课程名称:
机械设计基础(Ⅰ) 学分: 2.0 教学大纲编号: 012241041 满分分值: 100 考试时间: 120 分钟 五,解:1, (1)由标准安装中心距 a = 试卷编号: 0122410409 考试方式: 闭卷 一,计算自由度 1,解:n=4 Pl=5 PH=0 所以 F=3n-2Pl-PH=3×4-2×5-0=2 2,解:n=4 Pl=5 PH=1 所以 F=3n-2Pl-PH=3×4-2×5-1=1 C 处有局部自由度 F 或 G 为虚约束 二,解:1,P12 为 A 点;P23 为 B 点;P34 为⊥BC 的无穷远处 P14 为 C 点;P13 为既在 AB 线上又在过 C 点⊥BC 的无穷远处, 因此 P13 在无穷远处;P24 为 AC 与 AB 的交点 A 2,P13 为 A 点;P23 为⊥CD 的无穷远处;P12 为 P 点 六,解:1.行星轮系 1-2-3-4, z 3 = 2 z 2 + z1 = 90 V2=VP=ω1lAP=10×10×0.01=1m/s. 三,解:ψ = 2 ar 60 o
K=
180 + θ =2 180 θ
z5 d = 5 = 2 z4 d4 ∴ i15 = i14 i45 = 12 n ∴ n5 = 1 = 100r / min (方向与 n 相反) i15 i45 =
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1 2
10
50
10
260(mm)
1 2
Z1tga1
tg
Z2 tga2
tg 1.4639
第1页 共2页
南京理工大学课程考试答案及评分标准
课程名称： 机械设计基础（Ⅰ）
学分：3.0 教学大纲编号： 012241041
试卷编号： 012124104110 考试方式： 闭卷 满分分值： 100 考试时间： 120 分钟
10 cos
15.7(mm) 10
cos
20
29.5(mm)来自a12 mZ1
Z2
1 2
10
(20
50)
350(mm)
（3）
a a 2 cos20.8a8a
c3o5s1(mm3)50 352
c
os20
0.9343534
南京理工大学课程考试答案及评分标准
课程名称： 机械设计基础（Ⅰ）
学分： 3.0 教学大纲编号： 012241041
试卷编号： 01224104110 考试方式： 闭卷 满分分值： 100 考试时间： 120 分钟
一、（每题 5 分，共 10 分） 1． F=3x5-2x7-0=1 2． F=3x5-2x7-0=1
以构件 2 (滑轮) 为示力体,进行力分析: R12 方向垂直向上,切于摩擦圆右侧
R12 Q P
R12
0
Q
D 2
P
D 2
P 50 0 Q 50 o
提升重物时的效率：
P 50 6 100 127.27N
50 6
Po P
ε 3=atB3/lBC=245
方向为顺时针。
作加速度影象得
aD=12.5 米/秒 2 指向如图所示。
第2页 共2页
rca1osra11hrab11 a1 31.3
1 2
ra1
mZ1 ha * 0.854266
m
1 2
10
20
10
110(mm)
ra2 r2 c os a 2
hrba22
a1 25.4
ra2
1 2
mZ 2
0.903
ha * m
Q 50 o
Q
50 o 50 o
44 78.57% 56
50 o
八、（20 分） 解：
1． 取长度比例尺 ul，绘制机构运动简图。 2． 速度分析
vB
l
AvBB31
0.05 20
vB2
vB3B2
1m / s
方向 ┴BC ┴AB //BD
2．（3 分）
解： a
1 2
mn
cos
(Z1
Z2)
arccosmn 2a (Z1 Z2 ) arccos(4 2 300(39 109)) 922
六、（10 分）
解：
1，2，机架构成定轴轮系：
i12
1 2
z2 z1
2 ，4，3，H 构成行星轮系：
250
10 50
cos 20
250(mm)
234 .9(mm
)
rf 2 r2 h f 2 r2 (c * ha *) m 250 (1 0.25) 10 237 .5(mm)
（2）
S
1 2
pb p
m
1 2
cos m
大小 pb3 pb2 b2b3 取速度比例尺 uv=… m/s /mm，画出速度多边形，
3
vB3
l BC
v ( pb3 ) l (BC)
0.02 25 0.0025 46.5
4.3(/ s) ，方向为顺时针
作速度影象 Δpb3d~ΔCBD,
vD v ( pd) 0.02 11 0.22m / s 指向如图所示
i 2 H
1
iH 24
1 (1) z4 z 2
1
z4 z 2
2 2
i1H
i12 i2H
( z2 ) (1 z1
z4 ) 15 z 2
轮 1 和系杆转向相反。
七、(10 分)解：摩擦圆半径 o fo r 0.4 15 6(mm)
二、（每题 4 分，共 8 分） 1．
D——复合铰链 CDEFG、IJKLH——之一为虚约束，A、B——之一为虚约束
2。
四、解：
三、
k
五、1．（12 分）
解：（1） Z2 Z1 i12 20 2.5 50
r2
rb
2
1 2
r2
m Z2
cos
1 2
vB3B2 v (b2b3 ) 0.02 34 0.68m / s
3． /加速度分析
方向
aB2 aB3
lAB aB3
n
3a2 B3t
0.05
aB2
202 20m / s2
aB3B2
k
ab3B2
r
//BC ┴BC //AB ┴BD //BD
大小 π b3＂ b3＂b3＇ π b2＇ b2＇k＇ k＇b3＇
式中 anB3=lBC×ω 23=μ l(BC) ×ω 23=0.0025×46.5×4.32=2.15 米/秒 2。
akB3B2=2vB3B2×ω 2=2×0.68×4.3=5.85 米/秒 2，指向下方。
取加速度比例尺 ua=……m/s /mm，画出加速度多边形，由图得