机械设计基础习题解答6-15(4)

第十三章弹簧 思考题和练习题

13 -1 弹簧有哪些类型？各有什么功用？

解：按照所承受的载荷不同，弹簧可以分为拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧和弯曲弹簧等四种。按外形不同又可分为：螺旋弹簧、碟形簧、环形簧、盘弹簧和板簧。

弹簧的主要功用有：1）控制机构的运动，如制动器、离合器中的控制弹簧，内燃机气缸的阀门弹簧等。2）减振和缓冲，如汽车、火车车厢下的减振弹簧，以及各种缓冲器用的弹簧等。3）储存及输出能量，如钟表弹簧、枪栓弹簧等。4）测量力的大小，如测力器和弹簧秤中的弹簧等。

13 -2 弹簧旋绕比C的含义是什么？设计弹簧时为什么C值不宜取得过大或过小？ 解：弹簧旋绕比C是弹簧外径与钢丝直径之比，旋绕比C影响弹簧的强度、刚度、稳定性及制造的难易。C值大，弹簧较软，刚性小，容易变形，容易绕制。C值小，则相反，弹簧较硬，刚性大，不易绕制，还会影响压簧的稳定性。

13 -3 什么是弹簧的特性曲线？它与弹簧的刚度有什么关系？ 解：弹簧所受载荷与其变形之间的关系曲线称为弹簧的特性曲线。该特性曲线的斜率值反映弹簧的刚度。定刚度弹簧的特性曲线为直线，而变刚度弹簧的特性曲线为曲线。

第十四章机械的平衡和调速

思考题和练习题

14-1什么情况下要对转子进行静平衡？什么情况下要对转子进行动平衡？动平衡后的转子是否达到了静平衡？

解：对于轴向尺寸较小的盘状转子（b/D<0.2），其质量可以近似认为分布在垂直于其回转轴线的同一平面内，不平衡质量所产生的离心惯性力形成一平面汇交力系，故对这类转子只需要静平衡就可以了。对于轴向尺寸较大的转子（b/D≥0.2），其偏心质量往往是分布在若干个不同的回转平面内。对于这一类转子，即使转子的质心位于回转轴线上，满足静平衡的条件，但在转子回转时，各不平衡质量产生的惯性力偶矩仍然会在支承中引起附加的动载荷和机械振动，这种转子需要动平衡。动平衡后的转子也就达到了静平衡。

14-2选择平衡质量的位置以及动平衡中两个平衡基面的位置时应考虑哪些因素？ 解：选择平衡质量的位置以及动平衡中两个平衡基面的位置时首先应考虑转子结构，布置平衡质量的位置以及动平衡中两个平衡基面的位置要方便；为减小平衡质量，其位置的回转半径尽可能大，两个平衡基面的距离也尽可能大。

14-3飞轮的调速功能是利用了飞轮的储能作用，在工程中利用飞轮的储能作用还有哪些应用？试举几例。飞轮能否调节非周期性速度波动？

解：飞轮由于它的储能作用，使其在工程中得到广泛应用。比如锻压、冲压机械，在锻压、冲压的瞬间释放动能来克服瞬间的尖峰载荷，达到节能的目的；玩具小汽车用飞轮的动能提供能量；以回转构件为从动件的杆机构，利用飞轮动能创过死点等。飞轮不能调节非周期性速度波动。

14-4转子不平衡和速度波动均会在运动副中引起附加动压力，试分析它们的区别。

解：不平衡在运动副中引起附加动压力是由于不平衡质量产生的惯性力（外力）引起的；而速度波动则是由于速度变化使得构件间的相互作用力（内力）变化引起的。二者是独立的，即匀速运动的不平衡转子会产生附加动压力，平衡转子速度波动也会产生附加动压力。 14-5什么是速度不均匀系数？速度不均匀系数是否越小越好？

解：速度不均匀系数是速度波动的幅度与平均速度之比，速度不均匀系数越小，要求飞轮的转动惯量就越大，结构尺寸和质量就越大。故不能片面追求速度的均匀，满足使用要求即可。

14-6图示为一钢制圆盘，盘厚b?50mm。在位置Ⅰ处有一直径??50mm的通孔，位置Ⅱ处有一质量m2?0.5kg凸台。为了使圆盘平衡，拟在圆盘上直径为r?200mm处打一通孔。试求此通孔的直径与位置。（钢的密度??7.8g/cm3）

题14-6图

解：

(mbrb)x??(?52?5?7.8)?100?cos1350?500?200?cos2100??32454.94(mbrb)y??(?52?5?7.8)?100?sin1350?500?200?sin2100??104147.64??

2mbrb?[(mbrb)2?(mr)xbby]12?109087.35，mb?1122 [(mbrb)x?(mbrb)y]2?545.44，

rb(?d24?5)?7.8?mb，d?4mb?10?42.2 mm

5?7.8???b?arctan[(mbrb)y/(mbrb)x]?3600?72.70?287.30

第十五章机械传动系统方案的拟定

思考题和练习题

15-1设计机械传动系统方案需要考虑哪些基本要求？设计的大致步骤如何？

解：基本要求：采用尽可能简短的运动链，优先选用基本机构，应使机械有较高的机械效率，合理安排不同类型传动机构的顺序，合理分配传动比，保证机械的安全运转。

一般步骤：1拟定机械的工作原理,2执行构件的运动设计及原动机的选择，3机构的选型及组合，4机构的尺寸综合，5方案分析，6方案评审。

15-2什么叫机械的工作循环图？什么情况下需要画工作循环图？ 解：工作循环图即机器在一个工作循环中各执行构件运动配合关系的图。对于有运动协调配合要求的执行构件，在设计机械时应编制出机械工作循环图。

15-3机构的选型一般遵循哪些原则？ 解：机构选型时，应考虑以下一些原则：

（1）所选机构应满足机器运动方面的要求。这些要求包括运动形式的变换、减速或增

速、变速以及运动精度等。

（2）根据需要，所选机构应具有较好的动力性能，运动平稳，无冲击、振动，具有较高的机械效率，对工作负荷的改变有较好的适应能力等。

（3）在满足运动及工作要求的前提下，选用尽可能少的构件组成简短的运动链。这对于保证运动精度、提高机械效率和降低生产成本等都是有利的。

（4）选用机构时应考虑现场条件，要取材方便，加工容易，便于安装调试。 （5）所选机构在工作中要安全可靠，便于操作、维护和检修。 15-4机构组合有哪几种方式？

解：机构的串联组合、机构的并联组合、机构的封闭组合。

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