机械设计基础习题解答(1-5)

机械设计基础教材 习题参考解答

（第一章~第五章 ）

2012.8

目录

第1章机械设计概论 _______________________________ 2 第2章机械零件尺寸的确定 _________________________ 3 第3章平面机构运动简图及平面机构自由度 ___________ 4 第4章平面连杆机构 _______________________________ 6 第5章凸轮机构 __________________________________ 11

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第1章机械设计概论

思考题和练习题

1-1举例说明什么是新型设计、继承设计和变型设计。

解：新型设计通常人们指应用成熟的科学技术或经过实验证明是可行的新技术，设计过去没有过的新型机械，如：新型机械手、动车、扑翼飞机、电动汽车等；

继承设计通常指人们根据使用经验和技术发展对已有的机械进行设计更新，以提高其性能、降低其制造成本或减少其运用费用，如：大众系列汽车、大家电产品等。

变型设计通常指人们为适应新的需要对已有的机械作部分的修改或增删而发展出不同于标准型的变型产品，如：。各种工程机械、农田作业机械等。 1-2解：评价产品的优劣的指标有哪些？ 解：产品的性能、产品的

1-3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：制造机械零件的材料目前用得最多的是金属材料，其又分为钢铁材料和非铁材料（如铜、铝及其合金等）；其次是非金属材料（如工程塑料、橡胶、玻璃、皮革、纸板、木材及纤维制品等）和复合材料（如纤维增强塑料、金属陶瓷等）。

从各种各样的材料中选择出合用的材料是一项受到多方面因素制约的工作，通常应考虑下面的原则：

1)载荷的大小和性质，应力的大小、性质及其分布状况 2)零件的工作条件 3)零件的尺寸及质量 4)经济性

1-4解：机械设计的内容和步骤？

解：机械设计的内容包括：构思和方案设计、强度分析、材料的选择、结构设计等。 机械设计的步骤：明确设计任务，总体设计，技术设计，样机试制等。

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第2章机械零件尺寸的确定

思考题和练习题

2-1 什么是失效，列举失效的三种形式？

解：由于种种原因，零件不能正常工作，都称为失效。

常见的失效形式有：(1)应力过大；(2)变形过大；(3)磨损严重；(4)产生打滑；(5)产生共振；(6)联接松脱。

2- 2设计人员为什么要研究产品失效？

解：通过产品失效分析，设计中保证产品在预期的使用寿命内不发生失效。 2-3 载荷和应力分别有哪两大类？ 解：载荷大体可分两类，

(1)静载荷——逐渐加到一定数值后，大小和方向都不变化或变化很小的载荷； (2)动载荷——突然加的、大小和方向随时问变化的或冲击性的载荷。

工作应力可分静应力和变应力： 应力的大小或方向不随时间变化或随时间变化缓慢的应力叫静应力，应力的大小或方向随时间变化的应力叫变应力。 2-4 设计人员为什么需要熟悉材料机械性质？

解：设计人员只有熟悉材料机械性质，才能根据零件的要求正确的选择材料。

2-5 划分脆性材料和塑性材料的判据是什么？列举这两类材料在机械性质方面的三点区别？

2-6 有一用碳钢制成的轴，发现刚度不够，改用合金钢能否提高轴的整体刚度？ 2-7 屈服极限、强度极限、疲劳极限都是材料的应力极限，它们的区别在哪里？

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第3章平面机构运动简图及平面机构自由度

思考题和练习题

2-1机构运动简图能表示出原机构哪些方面的特性？

解：能够表达机构运动特征，如：各个构件的位移、机构的运动原理等。

2-2当机构的原动件数少于或多于机构的自由度时，机构的运动将发生何种情况？ 解：机构具有确定运动的条件是机构原动件的数目等于机构自由度的数目。 该条件是在机构可动的前提下获得的。机构可动的条件是机构的自由度数目必须大于零或大于等于1。

当机构不满足确定运动条件时，若机构原动件数目小于机构的自由度数目时，则该机构的运动将不完全确定。这时机构的运动将遵循最小摩擦定律，而首先沿阻力最小的方向运动。这时此种机构常用于具有自适应要求的情况，如玩具车的遇障碍能自动转向的驱动轮，就是采用具有两个自由度的轮系，而驱动所用的原动件只有一个，来实现这一功能的。

若机构的原动件数目大于机构的自由度目时，则机构就根本不能运动或机构中最薄弱的环节将发生损坏，故此时机构是时不能应用的。

2-3计算题2-3图所示各机构的自由度，并指出复合铰链、局部自由度和虚约束。

(a)缝纫机送布机构 (b)筛料机机构

(c)推土机铲土机构 (d)仪表机构

(e)压力机机构 (f)凸轮连杆机构

题2-3图

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