机械设计基础习题（西北工业大学版）1..doc

第一章 1-1.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：机械零件常用的材料有：钢(普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、合金结构钢、铸钢)，铸铁，有色金属（铜及铜合金、铝及铝合金）和工程塑料。 为零件选材时应考虑的主要要求： 1.使用方面的要求： 1）零件所受载荷的大小性质，以及应力状态， 2）零件的工作条件， 3）对零件尺寸及重量的限制， 4）零件的重要程度， 5）其他特殊要求。 2.工艺方面的要求。 3.经济方面的要求。 1-2.试说明下列材料牌号的意义：Q235,45,40Cr,65Mn,ZG230-450,HT200,ZcuSn10P1,LC4. 解：Q235是指当这种材料的厚度（或直径）≤16mm时的屈服值不低于235Mpa。 45是指该种钢的平均碳的质量分数为万分之四十五。 40Cr是指该种钢的平均碳的质量分数为万分之四十并且含有平均质量分数低于1.5%的Cr元素。 65Mn是指该种钢的平均碳的质量分数为万分之六十五并且含有平均质量分数低于1.5%的Mn元素。 ZG230-450表明该材料为铸钢，并且屈服点为230，抗拉强度为450. HT200表明该材料为灰铸铁，并且材料的最小抗拉强度值为200Mpa. ZCuSn10P1铸造用的含10%Sn、1%P其余为铜元素的合金。 LC4表示铝系超硬铝 解： 第三章 3-4.计算图示各机构的自由度，并指出复合铰链、局部自由度和虚约束。 3-5.图示为一简易冲床的拟设计方案。设计者思路是：动力由齿轮1输入，使轴A连续回转；而固定在轴A上的凸轮2和杠杆3组成的凸轮机构使冲头4上下往复运动，以达到冲压的目的。试绘出其机构运动简图，计算机构的自由度，并分析其运动是否确定，如其运动不确定，试提出修改措施。 由于F=0,故不能运动 修改措施为： 3-6.试绘出图示机构的运动简图，并计算其自由度。 第四章 4-6.在图4-11所示的差动螺旋机构中，螺杆1与机架3在A处用右旋螺纹连接，导程，当摇柄沿顺时针方向转动5圈时，螺母2向左移动5mm，试计算螺旋副B的导程，并判断螺旋副B的旋向。 解：由题意判断B为右旋，A、B同向，固有： 第五章 5-7.根据图中所注尺寸，试问如何才能获得曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构？ 解：根据曲柄存在的条件： （1）最短杆长度+最长杆长度≤其他两杆长度之和； （2）最短杆为连架杆。 根据题意：140+200170+180，故满足第一条件。 当最短杆AD为连架杆时，即AB、CD固定时，极限位置如图所示，为曲柄摇杆机构。 当最短杆AD为机架时，极限位置如下图所示，为双曲柄机构。 当AD为连杆时，极限位置如下图所示，为双摇杆机构。 5-8．图示铰链四杆机构，若要获得曲柄摇杆机构，试问机架长度范围为多少？ 解：根据曲柄存在的条件： （1）最短杆长度+最长杆长度≤其他两杆长度之和； （2）最短杆为连架杆。 根据题意： （1）若为最长杆（≥300），+≤+，300≤≤400. （2）若为最长杆（≤300），+≤+，200≤≤300. 故200≤≤400. 5-10.设计一曲柄摇杆机构。已知摇杆长度，摆角，行程速比系数K=1.2。试用图解法根据最小传动角的条件确定其余三杆的尺寸。 解：由. 故，先画出CD和,使得∠=. 由于，故过和作∠和∠=，以O点为圆心作圆 过C做∠DCA=交圆O于A点。AC=133mm，=91.89mm，AD=94.23mm,计算得AB=20.555mm,BC=112.445mm 所以其他三杆长度为：AD=94.23mm，AB=20.555mm,BC=112.445mm 5-11.设计一曲柄滑块机构。已知滑块行程H=50mm,偏距e=20mm,行程速比系数K=1.5.试用图解法求出曲柄和连杆的长度。 解：由 首先，画出=50mm，作∠=∠=，过O作圆交偏心线于A， 连接AC, 测得长度如图所示，算出AB=21.505，BC=46.515. 5-12.设计一导杆机构。已知机架长度，行程速比系数K=1.4，试求曲柄长度。 解：,即∠=. AB⊥BC,∠ACB=,AC=. AB=25.88mm 5-13.设计一铰链四杆机构作为加热炉炉门的启闭机构。已知炉门上两活动铰链间距离为50mm，炉门打开后成水平位置时，要求炉门温度较低的一面朝上（如虚线所示）。设固定铰链在O-O轴线上，其相关尺寸如图所示，求此铰链四杆机构其余三杆的长度。 解：因为点A、D在O-O轴线上，由于AB=,,所以运用垂直平分线定理，连接，分别作其中垂线交O-O轴线于点A、D，因此找到A点和D点。 AB=67.34,CD=112.09,AD=95.74 第六章 6-2.四种基本运动规律各有何特