机械设计基础习题答案第14章
杨可桢《机械设计基础》(第5版)笔记和课后习题(轴)
第 14 章 轴
14.1 复习笔记 一、轴的功用和类型 轴是机器中的重要零件之一，用来支持旋转的机械零件和传递转矩。 （1）按承受载荷的不同分类 转轴：既传递转矩又承受弯矩的轴，如图 14-1（a）所示的齿轮轴； 传动轴：主要受扭矩而不受弯矩或弯矩很小的轴，如图 14-1(b)所示汽车的传动轴； 心轴：只承受弯矩而不传递转矩的轴，又分为转动心轴和固定心轴两种，如图 14-1（c） (d)所示。
图 14-6 ④轴端挡圈：固定轴端零件，可承受较大轴向力，如图 14-7 所示。
图 14-7 ⑤当轴向力较小时，也可采用弹性挡圈或紧定螺钉进行零件的轴向固定，分别如图 14-8 所示。
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弹性挡圈
紧定螺钉
图 14-8 （2）轴上零件的周向固定 常采用的周向固定的零件有：键、花键、销、过盈配合、紧定螺钉等。常见的几种结构 分别如图 14-9 所示。
圆角或加装隔离环；对于轴与轮毂的过盈配合，可在轮毂上或轴上采用过渡肩环或开减载槽。 分别如图 14-11 所示。
键连接
花键连接
销连接
过盈连接
弹性环连接
型面连接
图 14-9 其中，采用键连接时，应使各轴段键槽在同一母线上，如图 14-10 所示；紧定螺钉只用 在传力不大之处。
图 14-10 3．各轴段的直径和长度的确定 （1）轴径的确定 按轴所受的扭矩来初步估计轴所需的直径，将初步求出的直径作为承受扭矩的轴段的最 小直径，然后按轴上零件的装配方案和定位要求，逐步确定各段轴直径。其中，有配合要求 的轴段，应尽量采用标准直径。 （2）各轴段长度的确定 各轴段的长度尺寸，主要由轴上零件与轴配合部分的轴向尺寸、相邻零件之间的距离、 轴向定位以及轴上零件的装配和调整空间等因素决定。基本原则：保证零件所需装配空间的 同时应尽量使轴的结构紧凑。 4．提高轴强度的常用措施 （1）合理布置轴上的零件以减小轴的载荷。 措施：传动件应尽量靠近轴承，尽可能不采用悬臂的支承形式；力求缩短支承跨距及悬
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==。
机械设计基础(天津大学)智慧树知到答案章节测试2023年
第一章测试1.机械：是机器与机构的总称。
A:对B:错答案:A2.汽车发动机的曲轴是通用零件。
A:对B:错答案:B3.机械基础研究的对象是典型机构的运动特点和设计方法，以及通用零件的设计方法。
A:对B:错答案:A4.机械零件失效了，就一定损坏。
A:对B:错答案:B5.零件工作能力计算依据的基本原则，称为计算准则。
A:对B:错答案:B6.强度条件：是机械零件抵抗弹性变形的能力，是机械零件最基本的计算准则。
A:对B:错答案:B7.刚度是指零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。
A:对B:错答案:A8.一个零件的磨损过程大体分为三个阶段：磨合磨损阶段、稳定磨损阶段及剧烈磨损阶段。
A:对B:错答案:A9.零件损坏了一定失效，但零件失效不一定损坏。
A:错B:对答案:B10.机器的最基本组成是（）A:构件B:零件C:部件答案:B11.机器中运动的单元是（）A:构件B:部件C:零件答案:A第二章测试1.作平面运动的构件可有三个独立运动。
A:错B:对答案:B2.作平面运动的构件其约束不能超过2个，否则构件就不可能产生相对运动。
A:错B:对答案:B3.若干个构件通过运动副所构成的相对可动的构件系统称为机构。
A:对B:错答案:B4.机构是由机架、原动件和从动件组成的传递机械运动和力的构件系统。
A:对B:错答案:A5.齿轮传动时，两轮齿廓在接触处组成（）。
A:回转副B:高副C:移动副D:低副答案:B第三章测试1.铰链四杆机构常见类型有（）种。
A:1B:4C:3D:2答案:C2.双摇杆机构一定不满足杆长条件。
A:对B:错答案:B3.平行四边形机构为双曲柄机构。
A:对B:错答案:A4.曲柄摇杆机构一定存在急回特性。
A:错B:对答案:A5.四杆机构图解法设计过程中，给定连杆三个位置，则两个固定铰链的位置（）唯一确定的。
A:无法确定B:是C:不是答案:B6.曲柄滑块机构一定存在急回特性。
A:错B:对答案:A第四章测试1.传力性能最好的凸轮机构是（）A:尖顶从动件盘形凸轮B:滚子从动件盘形凸轮C:平底从动件盘形凸轮答案:C2.等加速等减速运动规律中，由于加速度的变化导致机构产生的冲击是（）A:柔性冲击B:刚性冲击答案:A3.为了减小凸轮机构的压力角，可以（）基圆半径。
新版《机械设计基础》课后习题参考答案
机械设计基础习题参考答案机械设计基础课程组编武汉科技大学机械自动化学院第2章 平面机构的自由度和速度分析2-1画运动简图。
134522-2 图2-38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组成的凸轮机构将使冲头4上下运动以达到冲压的目的。
试绘出其机构运动简图，分析其运动是否确定，并提出修改措施。
43512 运动产生干涉解答：原机构自由度F=3⨯3- 2 ⨯4-1 = 0，不合理 ， 改为以下几种结构均可：2-3 试计算图2-42所示凸轮—连杆组合机构的自由度。
b)a)A EMDFELKJIFBCCDBA解答：a) n=7; P l =9; P h =2，F=3⨯7-2 ⨯9-2 =1 L 处存在局部自由度，D 处存在虚约束b) n=5; P l =6; P h =2，F=3⨯5-2 ⨯6-2 =1 E 、B 处存在局部自由度，F 、C 处存在虚约束 2-4 试计算图2-43所示齿轮—连杆组合机构的自由度。
BDCA(a)CDBA(b) 解答：a) n=4; P l =5; P h =1，F=3⨯4-2 ⨯5-1=1 A 处存在复合铰链b) n=6; P l =7; P h =3，F=3⨯6-2 ⨯7-3=1 B 、C 、D 处存在复合铰链2-5 先计算如图所示平面机构的自由度。
并指出图中的复合铰链、局部自由度和虚约束。
ABCDE解答： a) n=7; P l =10; P h =0，F=3⨯7-2 ⨯10 = 1C 处存在复合铰链。
b) n=7; P l =10; P h =0，F=3⨯7-2 ⨯10 = 1BDECAc) n=3; P l =3; P h =2，F=3⨯3 -2 ⨯3-2 = 1 D 处存在局部自由度。
d) n=4; P l =5; P h =1，F=3⨯4 -2 ⨯5-1 = 1A BCDEFGG'HA BDCEFGHIJe) n=6; P l=8; P h=1，F=3⨯6 -2 ⨯8-1 = 1 B处存在局部自由度，G、G'处存在虚约束。
第14章轴—答题
课程名：机械设计基础（第十四章）题型问答、分析题考核点：轴的基本理论知识1.为什么转轴常设计成阶梯形结构？（5分）参考答案：为了使轴上零件定位准确、固定可靠和装拆方便，一般转轴设计成中间大，两头小的阶梯形轴。
2.轴的结构设计主要应考虑哪些因素？参考答案：在进行轴的结构设计时，应使轴上零件定位准确、固定可靠;轴应具有良好的工艺性，应使轴受力合理，尽量减少应力集中，有利于提高轴的强度和刚度，并有利于节约材料和减轻重量。
3.提高轴的疲劳强度的措施有哪些？参考答案：提高轴疲劳强度的措施有。
改善零件的结构，降低轴上的应力集中影响，选用疲劳强度高的材料和提高材料疲劳强度的热处理方法和强化工艺;提高轴的表面质量。
4.轴头与轴颈的直径为什么通常要圆整为标准值？参考答案：与滚动轴承相配合的轴颈直径和与联轴器等标准件相配合的轴头直径，必须取相应的标准直径，才能安装与配合。
各轴段尽量取标准直径，以利于采用标准刃具和量具，便于加工和测量。
5.设计时如何选择轴的材料？参考答案：轴的材料应满足强度、刚度、耐磨性等方面要求，符合经济、合理、适用的原则，具体选择时还要考虑工作条件(如载荷，速度)、工艺性和可靠性等要求。
轴的常用材料是碳钢和合金钢，最常用的是45钢。
受力较小或不重要的轴可用Q235等，对于受力较大并要求限制轴的尺寸和重量。
或需要提高轴颈的耐磨性以及处于高温或低温、腐蚀等条件下工作的轴，可采用合金钢。
为了提高轴的强度和耐磨性，可对轴进行各种热处理或化学处理，以及表面强化处理等。
外形复杂的轴，如曲轴、凸轮轴等，常采用高强度铸铁或球墨铸铁。
＊6图示为起重机卷筒的两种传动方案，试分析各方案中卷筒轴Ⅱ的受力情况，并比较两种方案的优劣。
（8分）解：左图中，卷筒轴为转轴，即受弯矩，又受转矩T，右图中的方案为心轴，仅受弯矩，不受转矩。
因此右图中的方案优于左图中的方案＊7试从改善受力的角度比较图示两种传动方案的优劣。
（8分）解：由图可知，在输入相同转矩的情况下，左图中的轴比右图中的轴所受转矩小。
杨可桢《机械设计基础》(第6版)笔记和课后习题(含考研真题)详解 第14章 轴【圣才出品】
第14章轴14.1复习笔记一、轴的功用和类型轴是机器中的重要零件之一，用来支持旋转的机械零件和传递转矩。
1．按承受载荷的不同分类（1）转轴既传递转矩又承受弯矩的轴。
（2）传动轴只传递转矩而不承受弯矩或弯矩很小的轴。
（3）心轴只承受弯矩而不传递转矩的轴。
2．按轴线的形状不同分类按轴线的形状可分为直轴、曲轴、挠性钢丝轴。
二、轴的材料轴的材料常采用碳钢和合金钢。
1．碳钢45号钢应用最为广泛，为了改善其力学性能，应进行正火或调制处理。
不重要或受力较小的轴，则可采用Q235、Q275等碳素结构钢。
2．合金钢合金钢具有较高的力学性能与较好的热处理性能，但价格高。
三、轴的结构设计1．制造安装要求（1）为便于轴上零件的装拆，常将轴做成阶梯形；（2）对于一般剖分式箱体中的轴，其直径从轴端逐渐向中间增大；（3）为使轴上零件易于安装，轴端及各轴段的端部应有倒角；（4）轴上磨削的轴端，应有砂轮越程槽；（5）车制螺纹的轴端，应有螺纹退刀槽；（6）在满足使用要求的情况下，轴的形状和尺寸应力求简单，以便于加工。
2．轴上零件的定位安装在轴上的零件，必须有确定的轴向定位。
阶梯轴上的截面尺寸变化处称为轴肩，可起到轴向定位的作用。
3．轴上零件的固定（1）轴上零件的轴向固定零件轴向固定的方法主要有轴肩、套筒、螺母或轴端挡圈等。
①当无法采用套筒或套筒太长时，可采用圆螺母加以固定。
②为保证轴上零件紧靠轴肩，轴肩的圆角半径r必须小于相配零件的倒角C1或圆角半径R，轴肩高h必须大于C1或R。
③轴向力较小时，零件在轴上的固定可采用弹性挡圈或紧定螺钉。
（2）轴上零件的周向固定轴上零件的周向固定，大多采用键、花键或过盈配合等连接形式。
采用键连接时，为加工方便，各轴段的键槽宜设计在同一加工直线上，并应尽可能采用同一规格的键槽截面尺寸。
4．轴的各段直径和长度的确定（1）轴径的确定①有配合要求的轴段应尽量采用标准直径；②安装有标准件的轴径，应符合各标准件内径系列的规定；③套筒内径应与相配的轴径相同，并采用过渡配合。
机械设计基础(杨可桢版)1-18章答案(全)
机械设计基础(杨可桢版)1-18章答案(全)机械设计基础习题答案第八章回转件的平衡8-1解：依题意该转子的离心力大小为该转子本身的重量为则，即该转子的离心力是其本身重量的倍。
8-2答：方法如下：（ 1）将转子放在静平衡架上，待其静止，这时不平衡转子的质心必接近于过轴心的垂线下方；（ 2）将转子顺时针转过一个小角度，然后放开，转子缓慢回摆。
静止后，在转子上画过轴心的铅垂线1；（ 3）将转子逆时针转过一个小角度，然后放开，转子缓慢回摆。
静止后画过轴心的铅垂线2；（ 4）做线1和2的角平分线，重心就在这条直线上。
8-3答：（ 1）两种振动产生的原因分析：主轴周期性速度波动是由于受到周期性外力，使输入功和输出功之差形成周期性动能的增减，从而使主轴呈现周期性速度波动，这种波动在运动副中产生变化的附加作用力，使得机座产生振动。
而回转体不平衡产生的振动是由于回转体上的偏心质量，在回转时产生方向不断变化的离心力所产生的。
（2）从理论上来说，这两种振动都可以消除。
对于周期性速度波动，只要使输入功和输出功时时相等，就能保证机械运转的不均匀系数为零，彻底消除速度波动，从而彻底消除这种机座振动。
对于回转体不平衡使机座产生的振动，只要满足静或动平衡原理，也可以消除的。
（3）从实践上说，周期性速度波动使机座产生的振动是不能彻底消除的。
因为实际中不可能使输入功和输出功时时相等，同时如果用飞轮也只能减小速度波动，而不能彻底消除速度波动。
因此这种振动只能减小而不能彻底消除。
对于回转体不平衡产生的振动在实践上是可以消除的。
对于轴向尺寸很小的转子，用静平衡原理，在静平衡机上实验，增加或减去平衡质量，最后保证所有偏心质量的离心力矢量和为零即可。
对于轴向尺寸较大的转子，用动平衡原理，在动平衡机上，用双面平衡法，保证两个平衡基面上所有偏心质量的离心力食量和为零即可。
8-4图 8 . 7解：已知的不平衡质径积为。
设方向的质径积为，方向的质径积为，它们的方向沿着各自的向径指向圆外。
(完整版)机械设计基础课后习题答案.
第三章部分题解参考3-5 图3-37所示为一冲床传动机构的设计方案。
设计者的意图是通过齿轮1带动凸轮2旋转后，经过摆杆3带动导杆4来实现冲头上下冲压的动作。
试分析此方案有无结构组成原理上的错误。
若有，应如何修改？习题3-5图习题3-5解图(a) 习题3-5解图(b) 习题3-5解图(c) 解 画出该方案的机动示意图如习题3-5解图(a)，其自由度为：14233 2345=-⨯-⨯=--=P P n F 其中：滚子为局部自由度计算可知：自由度为零，故该方案无法实现所要求的运动，即结构组成原理上有错误。
解决方法：①增加一个构件和一个低副，如习题3-5解图(b)所示。
其自由度为：115243 2345=-⨯-⨯=--=P P n F ②将一个低副改为高副，如习题3-5解图(c)所示。
其自由度为：123233 2345=-⨯-⨯=--=P P n F 3-6 画出图3-38所示机构的运动简图（运动尺寸由图上量取），并计算其自由度。
习题3-6(a)图 习题3-6(d)图解(a) 习题3-6(a)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(a)解图(a)或习题3-6(a)解图(b)的两种形式。
自由度计算：1042332345=-⨯-⨯=--=P P n F习题3-6(a)解图(a)习题3-6(a)解图(b)解(d) 习题3-6(d)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(d)解图(a)或习题3-6(d)解图(b)的两种形式。
自由度计算：1042332345=-⨯-⨯=--=P P n F习题3-6(d)解图(a) 习题3-6(d)解图(b)3-7 计算图3-39所示机构的自由度，并说明各机构应有的原动件数目。
解(a) 10102732345=-⨯-⨯=--=P P n FA 、B 、C 、D 为复合铰链原动件数目应为1说明：该机构为精确直线机构。
当满足BE =BC =CD =DE ，AB =AD ，AF =CF 条件时，E 点轨迹是精确直线，其轨迹垂直于机架连心线AF解(b) 1072532345=-⨯-⨯=--=P P n FB 为复合铰链，移动副E 、F 中有一个是虚约束 原动件数目应为1说明：该机构为飞剪机构，即在物体的运动过程中将其剪切。
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14-1解I 为传动轴，II 、IV 为转轴，III 为心轴。
14-2解
圆整后取d=37 mm 。
14-3解
14-4解
按弯扭合成强度计算，即：
代入数值计算得：。
14-5解这两个轴都是心轴，只承受弯矩。
两种设计的简化图如下：
图14.5 题14-5 解图
图14.6 （ a ）中，
因为是心轴，故，查相关手册得：，则
考虑到键槽对轴的削弱，直径再扩大 4 % 。
得：
图14.6 （ b ）中，
14-6解
故。
14-7解由题可知，，若不计齿轮啮合及轴承摩擦的功率损失，则
（i = Ⅰ, Ⅱ,Ⅲ）
设：，则
，，
14-8解1. 计算中间轴上的齿轮受力
中间轴所受转矩为：
图14.8 题14-8 解图
2. 轴的空间受力情况如图14.8 （a ）所示。
3. 垂直面受力简图如图1
4.8 （b ）所示。
垂直面的弯矩图如图14.8 （ c ）所示。
4. 水平面受力简图如图14.8 （d ）所示。
水平面的弯矩图如图14.8 （ e ）所示。
B 点左边的弯矩为：
B 点右边的弯矩为：
C 点右边的弯矩为：
C 点左边的弯矩为：
5. B 点和C 点处的合成最大弯矩为：
6. 转矩图如图14.8 （f ）所示，其中。
7 ．可看出，B 截面为危险截面，取，则危险截面的当量弯矩为：
查表得：，则按弯扭合成强度计算轴II 的直径为：
考虑键槽对轴的削弱，对轴直径加粗4% 后为：
14-9解该题求解过程类似于题14-8 。
在此略。
14-10解
钢的切变模量，按扭转刚度要求计算，应使
即
14-11解1. 求该空心轴的内径
空心轴的抗扭截面模量
实心轴的抗扭截面模量
令，即
解得
圆整后取。
2 ．计算减轻重量的百分率
实心轴质量＝密度×体积
空心轴质量
空心轴减轻重量的百分率为42.12% 。