機械設計基礎作業答案
第一章 緒論
1-1~1-4略
第二章 平面機構的結構分析和速度分析
2-1判斷題
2-2選擇題
2-3填空題（1）構件 運動副 運動 一個 幾個 剛性 （2）平面低副 2 平面高副 1 （3）可以 也可以 （4）減少
（5）大於0 原動件數目等於機構自由度
（6）垂直於導路無窮遠處 過高副接觸點的公法線上
（7）絕對速度相等，相對速度為零 相對瞬心的絕對速度不為零，絕對瞬心的
絕對速度為零
（8）3個 同一條直線上 2-4～2-6 F=1，機構簡圖略。
2-7 F=0，不能運動，所以不能實現設計意圖。機構簡圖及修改略。 2-8 F=2。
2-9～2-11 F=1。
2-12 F=2，該機構具有確定運動的條件為：給定2個原動件。 2-13 F=1，該機構具有確定運動的條件為：給定1個原動件。 2-14 v3=1m/s。
2-15 更正：求構件3的速度 v3=0.21m/s。 2-16 v3=p13p14l1，2=1p12p14/ p12p24。 2-17 2=1p12p13/ p12p23。，與1方向相同。
第三章 平面連桿機構及其設計
3-1
3-2填空題（1）搖桿的.形狀和尺寸 曲柄與連桿組成轉動副的尺寸 機架（以連桿為機架） （2）有 AB 曲柄搖桿 AB CD （3）曲柄 機架
（4）曲柄搖桿機構 曲柄滑塊機構 擺動導杆機構…
（5）曲柄搖桿機構 擺動導杆機構… 曲柄滑塊機構 正弦機構… （6）等速運動 為原動件 （7）7
（8）往復 連桿 從動曲柄 （9）5 3-3 70＜lCD＜670 3-4～3-11略。
3-12 lAB=63.923mm lBC=101.197mm lBC=101.094mm
lCD=80mm
第四章 凸輪機構及其設計
4-1判斷題4-2
4-3填空題（1）等速運動 等加速等減速、餘弦加速度運動 （2）增大基圓半徑 採用正偏置 （3）凸輪迴轉中心 理論廓線上 （4）速度 加速度
（5）升程開始點、中點和結束點 柔性 （6）增大基圓半徑 減小滾子半徑 （7）重合於 法向等距 （8）大 小 （9）0°
（10）減小推程壓力角 4-4～4-11略。
第五章 齒輪機構及其設計
5-2
5-3（1）k= 48.9898mm k= 44°25′ K=11°43′22″ （2） k= 44°42′ rk=70.3433mm
5-4 z=45.45
5-5（1） z1= 20 z2= 30 r1= 40mm r2= 60mm ra1= 44mm ra2= 64mm
rf1= 35mm rf2= 55mm ′= 20° c=1mm
（2） r1′=40.8mm r2′=61.196mm ′= 23°53′ c=3mm 5-6略。
5-7（1）r1= 47.5mm r2=105mm rb1= 44.64mm rb2=98.66mm
ra1= 52.5mm ra2=110mm a=152.5mm B1B2=24.12 mm =1.634 (2）略
5-8（1）′= 23.23° a′=155.94mm （2）r1′=48.57mm r2′=107.37mm （3）1′=19.1571mm 2′=42.1592mm （4）c′=4.69mm 5-9 ～5-10略。 5-11（1）正傳動
（2）1）= 13.7291°
2）d1= 30.88mm da1=34.88mm df1= 25.88mm 3
）z v 1 = 16.36 會產生根切 4）=2.6934 5-12略。
5-13（1）d2=175mm
（2）da2=185mm df2= 163mm （3）2= 5.7106°
（4）a=112.5mm 5-14
第六章 齒輪系及其設計
6-1 iSM=60 iMH=12
6-2 z7=32 z5=25 Z6為過橋輪，其齒數可適當選取。滾刀A應為左螺旋方向。 6-3 齒條8的線速度v=11.78mm/s，方向向上。 6-4 iSH=10 6-5 z1=120
6-6 z2=67.81≈68
6-7 齒輪5和6組成定軸輪系，齒輪1、2、3、4和齒輪5組成周轉輪系，齒輪5是系杆H， i16= -0.072
6-8（1）n8=7r/min，逆時針方向轉動。 （2）n8=3 r /min，順時針方向轉動。
6-9 nH= -7000 r/min，方向與n1相反如圖示。 6-10（1）nA=0
（2）nA=300 r/min，方向與n 1、n8相同。 6-11（1）i1H=3
（2）i1H=1.8
6-12 nH=20r/min，方向與n2相同如圖示。 6-13 i1H= -3/7
第七章 其他常用機構
7-1選擇題
7-2填空題（1）搖桿-棘爪、棘輪、止動棘爪和機架
（2）阻止棘輪隨同主動搖桿迴轉，使棘輪靜止不動
（3）0＜k＜1 單銷外槽輪機構：0＜k＜1/2 單銷內槽輪機構：1/2＜k＜1 （4）主動撥盤、從動槽輪和機架
（5）棘輪機構、槽輪機構、不完全齒輪機構 棘輪機構 7-3～7-4略。 7-5（1）k =2/3 （2）n =2
7-6 z = 4 n =2 或 z = 3 n =3 7-7 1轉： td= 10/3s tj= 20/3s
第八章 機械的調速及平衡
8-1選擇題
8-2填空題（1）啟動階段、穩定運轉階段和停車階段 （2）轉動慣量 儲能器
（3）最大動能與最小動能 功能增量指示圖 （4）兩個迴轉面 雙面 （5） F=0
（6） F=0，M=0
（7）一定 不一定
8-3～8-5略。
8-6（1）Je=0.035kgm2
（2）Me=10Nm
8-7 Wmax=3500Nm n max=993.28r/ mm 在e n min=926.72r/ mm 在 b
8-8 （1）n max=502.5 r/mm 在 max=104.1645° （2）JF=3.2525 kgm2
8-9 mbrb=1655.2945 kgmm 方位角295.017°
8-10 a）靜平衡，動不平衡 mbⅠrbⅠ= mr/ 2與m1方位相反，mbⅡrbⅡ= mr/2與m1方位相同 b）靜平衡，動不平衡 mbⅠrbⅠ= mr/2 與m1方位相反，mbⅡrbⅡ= mr/2與m1方位相同
第九章 機械零件設計概論
9-1選擇題
9-2填空題（1）最大應力及安全係數 σmax≤[σ]及 S≤[S]
（2）疲勞失效 光滑區及粗糙區 （3）尺寸突變 增大
（4）對稱迴圈、脈動迴圈和非對稱迴圈= （5）σm=σmax/2
（6）屈服極限σS 強度極限σB 疲勞極限σ0 （7）應力集中、絕對尺寸、表面狀態 （8）跑合磨損、穩定磨損和劇烈磨損
（9）幹摩擦、邊界摩擦、液體摩擦、混合摩擦 9-3～9-7略。
第十章 連線
10-2填空題（1）螺紋升角小於等於當量摩擦角
（2）大 中 小
（3）自鎖 小 減小當量摩擦角，提高傳動效率 （4）防止螺紋副的相對運動
（5）接合面間的滑移、螺栓被拉斷 螺桿被剪斷和螺桿與孔壁接觸面被壓潰 （6）採用定力矩扳手、測力矩扳手、測量螺栓伸長量等
（7）普通平鍵、薄型平鍵、導向平鍵、滑鍵 普通平鍵、薄型平鍵 導向平鍵、滑鍵
（8）C型(半圓頭)鍵 鍵寬16mm,鍵長（公稱長度）100mm
（9）工作面壓潰和鍵被剪斷σp≤[σp]； 工作面的過度磨損 σp≤[σp] p≤[p]
（10）小徑 齒形 10-3～10-9略。
10-10 S=1.2~1.5，Fmax=2118.21～1694.57N 10-11 Fmax=2000N
10-12 普通螺栓 S=1.2～1.5 d1=11.1446～12.46 mm 取M16(d1=13.835 mm) 鉸制孔用螺栓 d0≥7.054mm 取M8(d0=9 mm) hmin= 2.17 mm 10-13 (1) Tmax=2963.532N m
(2) d1=24.5763～27.4771 mm 取M30×90(d1=26.211 mm)或M36×90(d1=31.67 mm) 10-14 按不控制預緊力，需M16，d1=13.835mm，預緊力F0=13000N 10-15 (1) F1=4KN
(2) F1max=4400N d1≥7.792mm 取M10，d1=8.376mm>7.792mm 10-16～10-17略。
第十一章 齒輪傳動
11-2填空題（1）硬 軟 350HBS 硬度≤350HBS 30～50 一對齒輪齧
合時，小齒輪的齧合次數多於大齒輪，所以小齒輪容易失效，為了使大小兩齒輪壽命接近相等 硬度＞350HBS 相等
（2）正火、調質
整體淬火、表面淬火、滲碳淬火、滲氮（氮化）、碳氮共滲（氰化） （3）齒面疲勞點蝕 輪齒折斷 齒面磨損 齒面膠合
（4）節線附近的齒根面上 此處齧合，相對滑動速度小，不易形成潤滑油膜，潤滑不良，使摩擦力較大，裂紋易形成、只有一對輪齒齧合，其接觸應力最大
（5）懸臂樑 模數m 不相等
（6）赫茲 兩輪齒節點處的綜合曲率半徑（當齒數比一定時，分度圓半徑或中心距） 不變
（7）輪齒幾何形狀對齒根彎曲應力的影響 齒數 當量齒數 （8）齒寬中點的
（9）99％ 脈動
（10）對稱 -300MPa 300MPa 0 脈動 脈動
11-3～11-14略。 11-15 a=150mm
11-16 T2max=168938Nmm 11-17 （1）σF1=55.01MPa
（2）H565.68MPaF1110.02MPaF2100MPa 11-18～11-20略。
第十二章 蝸桿傳動
12-1選擇題
12-2填空題（1）中碳鋼、中碳合金鋼 表面淬火 鑄錫鋅鉛青銅ZCuSn5Pb5Zn5 （2）蝸輪 蝸輪材料強度較弱、結構上蝸輪齒孤立，蝸桿齒連續 （3）蝸桿傳動的齧合效率、軸承效率、攪油損耗效率 12-3～12-6略 12-7（1）略
（2）v=1.005m/s （3）W=6965.7N
（4）Fa2=3158N Ft2=9326N Fr2=3394N 方向略 12-8略。
第十三章 帶傳動和鏈傳動
13-1
13-2填空題（1）初拉力F0、小輪包角和帶與帶輪之間的摩擦係數fv
（2）拉應力、離心拉應力、彎曲應力 σmax=σ1+σC+σb1 緊邊進入小帶輪處 （3）打滑和疲勞破壞 在保證不打滑的條件下，帶傳動具有一定的疲勞強度
和壽命
（4）F1= 1500N和F2= 750N
（5）內鏈板與套筒 外鏈板與銷軸 滾子與套筒 套筒與銷軸 （6）越高 越大 越少 （7）平均 瞬時
（8）A系列、節距25.4mm（節距=鏈號25.4/16mm） 雙排 60節 13-3～13-10略。 13-11 Pmax=13.9 kw 13-12～13-14略。
第十四章 軸
14-1選擇題
14-2填空題（1）轉軸 心軸 （2）傳動軸
（3）為了使零件在軸向定位和承受軸向載荷 軸肩、軸環、套筒、彈性擋圈、
軸端擋圈、圓螺母和止動墊片、圓錐面等。
（4）花鍵，過盈配合，漲套和成型連線 （5）直軸，曲軸和鋼絲軟軸
（6）撓度或偏轉角 扭轉角 變形在允許的範圍內 （7）解除安裝槽、過渡肩環、凹切圓角（增大過渡圓角半徑） （8）考慮扭切應力與彎曲應力的性質不同引入的摺合係數 （9）便於軸上零件的裝拆和定位 14-3～14-5略。 14-6 dmin=47.34mm 14-7 P=98.73kw
14-8 d ≥31.8mm，該軸能夠滿足強度要求。 14-9 略。
第十五章 滾動軸承
15-1選擇題
15-2填空題（1）N316/P和51316
51316和N316/P6
6306/P5和51316 6306/P5
30306、6306、6306/P5、30206
（2）疲勞壽命
（3）提高軸承的旋轉精度、支承剛度、減小機器工作時軸的振動
在安裝時用某種方法在軸承中產生並保持一軸向力，以消除軸承中的遊隙。 （4）當C、P不變時，軸的轉速由n增加到2n，L10= 5.4x107r，Lh= 1000h。
當C、n不變時，當量動載荷由P增加到2P，L10=6.75x106r ，Lh 250h。 當n、P不變時，軸承尺寸改變，其額定動載荷由C增加到2C，L10=4.32 x108r，Lh=16000
（5）為了防止灰塵、水、酸氣和其它雜物進入軸承，並阻止潤滑油流失， 接觸式密封（中低速）、非接觸式密封（高速）、混合式密封） 15-3～15-8略。
15-9 答： Fd1=0.68 Fr1=0.68×8000=5440N Fd2=0.68 Fr2=0.68×5200=3536N
（1）Fa1 =5736N Fa2 =3536N （2）Fa1 =5440N Fa2 =4540N （3）Fa1=5440N Fa2 =3536N （4）Fa1 =Fa2 =5440N 15-10 Lh=55035.172h
15-11 Lh=14940.551h＜25000h ∴不滿足要求。
15-12 Lh=14803.6h
第十六章 滑動軸承
16-1
16-2填空題（1）徑向滑動軸承 止推滑動軸承 (2) 自位調心軸承 (3) 增加 減小 (4) 剖分式 (5) 越大 越高
(6) 答：液體動壓潤滑和液體靜壓潤滑
動壓潤滑是靠運動表面之間相互運動產生的流體壓力來潤滑的。液體靜壓軸承是利用專門的供油裝置，把具有一定壓力的潤滑油送入軸承靜壓油腔。形成具有壓力的油膜，利用靜壓腔間壓力差，平衡外載荷，保證軸承在完全液體潤滑狀態下工作。
16-3～16-4略。 16-5 Fmax=23873N
16-6～16-7略。
第十七章 聯軸器和離合器
17-1選擇題
17-2～17-7略。 第十八章 彈簧
18-1填空題（1）緩和衝擊和吸收振動、控制機構的運動、儲存及輸出能量、測量力的大小、
改變機器的自振頻率
（2）螺旋彈簧、碟形彈簧、環形彈簧、盤彈簧、板彈簧 壓縮彈簧、拉伸彈
簧、扭轉彈簧和彎曲彈簧
（3）優質碳素彈簧鋼、合金彈簧鋼和有色金屬合金
（4）卷繞、兩端面加工(指壓簧)或掛鉤的製作(指拉簧和扭簧)、熱處理、工藝性
試驗和強壓處理
（5）彈簧鋼絲直徑d、彈簧外徑D、中徑D2、內徑D1、節距p、螺旋角γ、自由
高度H0、有效圈數n、總圈數n1、螺旋旋向
（6）強度 變形
18-2～18-6略。