机械设计基础-习题解答

第0章 绪论

0-1 机器的特征是什么？机器和机构有何区别？ [解] 1）都是许多人为实物的组合；

2）实物之间具有确定的相对运动； 3）能完成有用的机械功能或转换机械能。

0-2 构件和零件的区别是什么？指出缝纫机的通用和专用零件。 [解] 构件是运动的基本单元，而零件是制造的基本单元。

缝纫机上的通用零件有：螺丝、螺母、齿轮等，专用零件有：曲轴、

凸轮、飞轮、脚踏板等。

0-3 机械零件常用的材料有哪几类？

[解] 有钢、铸铁、有色金属、非金属材料等。 0-4 机械零件的主要计算准则有哪些？

[解] 有强度准则、刚度准则、寿命准则和振动稳定性准则。 0-5 机械零件结构工艺性的基本要求有哪些？

[解] 1）选择合理的毛坯；2）结构简单、便于加工；3）便于装折和维修。 0-6 为什么在设计机械时要尽量采用标准零件？

[解] 使用标准零件，可以简化设计工作，可以有效地组织现代化生产，提

高产品质量，降低成本，提高劳动生产率。

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第一章 平面机构运动简图及其自由度

1-1 一个在平面内自由运动的构件有多少个自由度？ [解] 有3个自由度。

1-2 在平面内运动副所产生的约束数与自由度有何关系？ [解] 约束数+自由度=3

1-3 如何判别有构件和运动副组成的系统是否具有确定的相对运动？ [解] 自由度数=原动件数 系统无确定的相对运动 自由度数?原动件数 系统有确定的相对运动 1-4在计算机构的自由度时应注意哪几个问题？ [解] 复合铰链、局部自由度和虚约束。

1-5 绘制机构运动简图时，用什么来表示机构和运动副？ [解] 用简单的线条和符号表示构件和运动副。

1-6绘制图1-15所示的机构运动简图，并计算其自由度。 [解]

a)n?3，PL?4，PH?0 F=3?3-2?4=1b)n?4，PL?5，PH?1 F=3?4-2?5?1=1c)n?3，PL?4，PH?0 F=3?3-2?4=1d)n?3，PL?4，PH?0 F=3?3-2?4=1

1-7试计算下列图示机构的自由度，并指出机构中存在的复合铰链，局部自由度或虚约束。

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[解]

a)n?5,PL?7,PH?0 F=3?5-2?7=1b)n?5,PL?7,PH?0(c处为复合铰链) F=3?5-2?7=1c)n?5,PL?7,PH?0 F=3?5-2?7=1d)n?5,PL?7,PH?0(c处为复合铰链) F=3?5-2?7=1e)n?4,PL?5,PH?1(F处为虚约束) F=3?4-2?5?1=1f)n?4,PL?5,PH?1(c处为局部自由度) F=3?3-2?3?2=1g)n?3,PL?3,PH?2(2?、2??为虚约束) F=3?3-2?3?2=1

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第二章 平面连杆机构

2-1 铰链四杆机构的基本形式有几种？

[解] 有曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构三种。 2-2 四杆机构的行程速比系数与极位夹角的关系如何确定？ [解]

??180??K?1 K?12-3 在铰链四杆机构中，a=60mm,b=150mm,c=120mm,d=100mm。分别把构件a、b、c、d作为机架，所对应的为何种类型的机构？ [解] 曲柄存在的条件 60+150<120+100

A为机架，是双曲柄机构；b、d为机架，是曲柄摇杆机构；c为机架，是双摇杆机构。

2-4 在曲柄摇杆机构中，如何确定最小传动角？

[解] 曲柄与机架共线时连杆与摇杆之间的夹角，两位置中夹角较小的为最小传动角。

2-5 四杆铰链机构的演化方式主要有哪几种？

[解] 有改变机构的形状和相对尺寸、扩大转动副尺寸、选用不同的构件为机架三种。

2-6 已知一曲柄摇杆机构的摇杆长度l3=150mm,摆角??45?，行程速比系数k=1.25，试确定曲柄、连杆和机架的长度l1、l2和l4。

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[解]

??180?1.25?1?20?1.25?1取?1?3mm，按书上的作图方法作图，该题为无穷多组解，取mm

两固定铰链在水平直线上。由图得AC2?86mm，AC1?56mm。则AB?(AC2?AC1)2?15mm，BC?AC2?AB?71mmlAB=AB??1=45mm； LBC=BC??1=213mm； lAD=AD??1=165mm。

2-7 已知一曲柄滑块机构的滑块行程H=60mm，偏距e=20mm，行程速比系数K=1.4。试确定曲柄和连杆的长度l1和l2。 [解]

??180?1.4?1?30? 1.4?1取?1?1mmmm作图，由图上量得AC2?82mm，AC1?28mm。 解之得lAB=27mm，lBC=55mm

2-8 已知一导杆机构的固定件长度l4=1000mm，行程速比系数k=1.5，试确定曲柄长度和导杆摆角?。 [解]

1.25?1?36? 导杆的摆角 ????180?1.25?1由解析法得曲柄长度lAB?1000sin18??309mm

2-9 已知一曲柄摇杆机构，摇杆与机架之间的夹角分别为?1?45?,?2?90?,固定件长度l4=300mm摇杆长度l3=200mm，试确定曲柄和连杆的长度l1和l2。

[解]取?1＝mm/mm作图，量得l1=72.5mm，l2=287.7mm。

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