《機械設計基礎》答案.doc

1、精品文檔你我共享機械設計基礎作業(yè)答案第一章平面機構的自由度和速度分析1 11 21 31 41 5知識改變生活精品文檔你我共享自由度為：F3n(2PLPHP) F37(2910)1211911或：F3n2PLPH3628111 6自由度為F 3n (2PLPHP) F39(21210)11或：F3n2PLPH3821112422111 10知識改變生活精品文檔你我共享自由度為：F3n(2PLPHP)F 310(214122)1302811或：F3n2PLPH39212122724211 11F3n2PLPH3424221 13：求出題1-13 圖導桿機構的全部瞬心和構件1、 3 的角速度比。1

2、P14 P133P34 P13知識改變生活精品文檔你我共享1P34 P1343P14 P1311 14：求出題1-14 圖正切機構的全部瞬心。設110rad / s ，求構件 3 的速度 v3 。v3vP131PP 10 2002000mm/ s14131 15：題 1-15圖所示為摩擦行星傳動機構，設行星輪2 與構件 1、4 保持純滾動接觸，試用瞬心法求輪1與輪 2 的角速度比1/2。構件 1、 2 的瞬心為P12P24、P14 分別為構件2 與構件 1 相對于機架的絕對瞬心1P14 P122P24 P12知識改變生活精品文檔你我共享1P24 P122r22P14 P12r11 16：題1-

3、16圖所示曲柄滑塊機構，已知：l AB 100mm / s ， l BC250mm / s ，110rad/ s ，求機構全部瞬心、滑塊速度v3 和連桿角速度 2 。在三角形 ABC 中，BCABBCA2cosBCA23sin， sin，sin 45 0BCA55ACBC， AC310.7mmsinABCsin 450v3vP131 P14 P1310AC tan BCA916.565mm/ s1 P14 P122 P24 P122P14 P121100 102.9rad / sP24 P121002 AC1 17：題 1-17 圖所示平底擺動從動件凸輪1 為半徑 r20 的圓盤，圓盤中心C

4、與凸輪回轉中心的距離l AC 15 mm ， l AB90mm ，110rad / s ，求00 和180 0 時，從動件角速度2 的數(shù)值和方向。00 時知識改變生活精品文檔你我共享1 P12 P132 P12 P232P12 P13115102rad / sP12P239015方向如圖中所示當1800時P12 43rad / sP12 P2315方向如圖中所示知識改變生活精品文檔你我共享第二章平面連桿機構2-1試根據(jù)題 2-1 圖所注明的尺寸判斷下列鉸鏈四桿機構是曲柄搖桿機構、雙曲柄機構還是雙搖桿機構。（ 1）雙曲柄機構（ 2）曲柄搖桿機構（ 3）雙搖桿機構（ 4）

5、雙搖桿機構2-3畫出題 2-3 圖所示各機構的傳動角和壓力角。圖中標注箭頭的構件為原動件。知識改變生活精品文檔你我共享2-4已知某曲柄搖桿機構的曲柄勻速轉動，極位夾角 為 300，搖桿工作行程需時7s。試問：（ 1）搖桿空回程需時幾秒？（ 2）曲柄每分鐘轉數(shù)是多少？解：（ 1）根據(jù)題已知條件可得：工作行程曲柄的轉角則空回程曲柄的轉角1 21002 1500搖桿工作行程用時7s，則可得到空回程需時：t215005s( 2100 / 7)（ 2）由前計算可知，曲柄每轉一周需時12s，則曲柄每分鐘的轉數(shù)為n605r122-5 設計一腳踏軋棉機的曲柄搖桿機構，如題2-5 圖所示，要求踏板 CD在水平位

6、置上下各擺 100，且 l CD500mm, l AD 1000mm。（ 1）試用圖解法求曲柄 AB和連桿 BC的長度；（ 2）用式（ 2-6 ）和式（ 2-6 ）計算此機構的最小傳動角。知識改變生活精品文檔你我共享解：以踏板為主動件，所以最小傳動角為0 度。2-6 設計一曲柄搖桿機構。已知搖桿長度l 3 100mm ，擺角30 0 ，搖桿的行程速比變化系數(shù) K1.2。（ 1）用圖解法確定其余三桿的尺寸；（ 2）用式（ 2-6 ）和式（ 2-6 ）確定機構最小傳動角min（若min350 ，則應另選鉸鏈A 的位置，重新設計） 。解：由 K=1.2 可得極位夾角K118000.2180016.3

7、640K12.22-7 設計一曲柄滑塊機構，如題 2-7 圖所示。 已知滑塊的行程 s50mm，偏距 e16mm，行程速度變化系數(shù) K1.2，求曲柄和連桿的長度。解：由 K=1.2 可得極位夾角K118000.2180016.3640K12.2知識改變生活精品文檔你我共享2-8設計一擺動導桿機構。已知機架長度l 4100mm ，行程速度變化系數(shù)K1.4 ，求曲柄長度。解：由 K=1.4 可得極位夾角K118000.41800300K12.42-10設計一鉸鏈四桿機構作為加熱爐爐門的起閉機構。已知爐門上兩活動鉸鏈的中心距為50mm，爐門打開后成水平位置時，要求爐門溫度較低的一面朝上（如虛線所示）

8、，設固定鉸鏈安裝在yy 軸線上，其相關尺寸如題圖2-10 圖所示，求此鉸鏈四桿機構其余三桿的長度。知識改變生活精品文檔你我共享2-12已知某操縱裝置采用鉸鏈四桿機構。要求兩連架桿的對應位置如題2-12 圖所示，1450 ， 1 52010 ； 1 900 ， 1 82010 ； 1 1350 ， 1112010 ；機架長度 l AD 50mm ，試用解析法求其余三桿長度。解：由書 35 頁圖 2-31 可建立如下方程組：l 1 cosl 2 cosl 4l 3 cosl1 sinl 2 sinl 3 sin消去 ，并整理可得：cosl 42l 32l12l22l 3 cosl 3 cos2l

9、1l 4l 1l 4令：l 3（ 1）P1l 4l 3（2）P2l1l 42l 32l12l 22（ 3）P32l1l 4于是可得到cosP3P2 cosP cos()1分別把兩連架桿的三個對應轉角帶入上式， 可得到關于 P1、P2、P3 由三個方程組成的方程組?？山獾茫篜10.7333P21.48447P30.20233l 450 ，再由（ 1）、（ 2）、（3），可解得：l 124.700mml 262.887mml 336.667mm知識改變生活精品文檔你我共享第三章凸輪機構3-1 題 3-1 圖所示為一偏置直動從動件盤形凸輪機構，已知 AB 段為凸輪的推程廓線，試在圖上標注推程運動角

10、。3-2 題 3-2 圖所示為一偏置直動從動件盤形凸輪機構， 已知凸輪是一個以 C點為圓心的圓盤，試求輪廓上 D 點與尖頂接觸是的壓力角，并作圖表示。3-4 設計題3-4 圖所示偏置從動件盤形凸輪。已知凸輪以等角速度順時針方向回轉，偏距e 10mm，凸輪基圓半徑r060mm，滾子半徑 rr10mm ，從動件的升程 h 30mm，15003001200600， s，s，從動件在升程和回程均作簡諧運動，試用圖解法繪制出凸輪的輪廓并校核推程壓力角。解：（ 1）推程：推程角：1500從動件的位移方程：sh (1 cos)2知識改變生活精品文檔你我共享從動件的行程： h300050010001500s

11、（ mm）02.0127.9930（ 2）回程：回程角： 120 0從動件的位移方程：sh 1 cos(s )2004008001200s （ mm）3027.992.010于是可以作出如下的凸輪的理論輪廓曲線，再作一系列的滾子，繪制內包絡線， 就得到凸輪的實際輪廓曲線（略）注：題 3-6、3-7 依次按上述步驟進行作圖即可，不同的是：3-6 為一擺動從動件盤形凸輪機構， 3-7 為一平底直動從動件盤形凸輪機構。知識改變生活精品文檔你我共享第四章齒輪機構4-1 已知一對外嚙合正常齒制標準直齒圓柱齒輪m3mm， z119 ， z241 ，試計算這對齒輪的分度圓直徑、齒頂高、齒跟高、頂隙、中心距、

12、齒頂圓直徑、齒跟圓直徑、基圓直徑、齒距、齒厚和齒槽寬。解：項目及計算公式分度圓直徑dmz齒頂高haha* m （ ha*1 ）齒跟高h fh*f m （ haf1.25 ）頂隙c c* m （ c*0.25 ）中心距a(mz1mz2 ) / 2齒頂圓直徑d ad2ha齒跟圓直徑d fd2hf基圓直徑db d cos（200 ）齒距pm齒厚sp / 2齒槽寬ep / 24-2 已知一對外嚙合標準直齒圓柱齒輪的標準中心距求模數(shù)和分度圓直徑。解：由 a(mz1mz2 ) / 2 可得m2a2160320z1 z22060480則其分度圓直徑分別為d1mz14 2080mm齒輪 1齒輪 2571233

13、33.753.750.750.75906312949.5115.553.5625115.58229.424.714.71a 160mm，齒數(shù) z120 ，z260 ，d2mz2460240mm4-3 已知一正常齒制標準直齒圓柱齒輪的齒數(shù)z25 ，齒頂圓直徑 d a135mm ，求該輪的知識改變生活精品文檔你我共享模數(shù)。解：da22 *(2*)d hamz ha m m zha正常齒制標準直齒圓柱齒輪： ha*1則有md a135135z2ha*2525mm274-4 已知一正常齒制標準直齒圓柱齒輪20 0 , m 5mm, z 40 ,試分別求出分度圓、基圓、齒頂圓上漸開線的曲率半徑和壓力角。

14、解：rmz540mm22100rrcos20093.969mmbrarha* m100 5105mm齒頂圓壓力角：cosrb93.969a0.895ra105a 26.4990基圓壓力角：cos brb1rbb 00分度圓上齒廓曲率半徑：r sin 20034.2mm齒頂圓上齒廓曲率半徑：ara sin 26.4990105 0.4462 46.85mm基圓上齒廓曲率半徑：b04-6已知一對內嚙合正常齒制標準直齒圓柱齒輪m4mm ， z120 ， z260 ，試參照圖 4-1b 計算該對齒輪的中心距和內齒輪的分度圓直徑、齒頂圓直徑和齒跟圓直徑。解：該對齒輪為內嚙合，所以有中心距 am( z2z

15、1 ) / 24(6020) / 280mm知識改變生活精品文檔你我共享齒輪 2 為內齒輪，所以有d2mz2460240mmda 2d22ha240242408232mmd f 2d 22h f2402(1.25 4)240 2 5 250mm4-10 試與標準齒輪相比較，說明正變位直齒圓柱齒輪的下列參數(shù)：m 、 d 、 d 、s 、 sf 、 h f 、 d f 、 db ，哪些不變？哪些起了變化？變大還是變小？解：不變的參數(shù)m 、 d 、 db增大、 d 、 s 、 s f 、 d f變化減小h f4-11 已 知 一 對 正 常 齒 漸 開 線 標 準 斜 齒 圓 柱 齒 輪 a250m

16、m ， z123 ， z298 ，mn4mm，試計算其螺旋角、端面模數(shù)、分度圓直徑和齒跟圓直徑。解：對外嚙合的斜齒輪中心距為mn (z1z2 )a(d1d 2 ) / 2mt (z1z2 ) / 22 cos代入已知參數(shù)可得cos2420.968250所以014.5337mn端面模數(shù)m t4.1 32 2mmc o s分度圓直徑分別為d1mt z1mn z195.0413 mmcosd2mt z2mn z2404.9587 mmcos齒頂圓直徑分別為da1d12had12mn103.0413 mm知識改變生活精品文檔你我共享da 2d 22had22mn412.9587 mm齒跟圓直徑分別為d

17、 f 1d12h fd12.5mn85.0413 mmd f 2d 22h fd 22.5mn394.9587 mm知識改變生活精品文檔你我共享第五章輪系5-1 在題 5-1 圖所示雙級蝸輪傳動中，已知右旋蝸桿1 的轉向如圖所示，試判斷蝸輪2 和蝸輪 3 的轉向，用箭頭表示。5-2 在題 5-2 圖所示輪系中， 已知 z115 ，z225 ，z215 ，z330 ，z315 ，z430 ，z4 2 （右旋）， z560 ， z5 20(m4mm) ，若 n1500r / min ，求齒條 6 線速度 v的大小和方向。解： i15n1z5 z4 z3 z225 30 30 60n5z1 z2 z

18、3 z42001515152n5n5n15002.5r / min200200知識改變生活精品文檔你我共享22.55rad / s5606012mz542040mmr5 22v65 r5 4010.5mm/ s12方向為水平向右。5-3 在題 5-3 圖所示鐘表傳動示意圖中，E 為擒縱輪， N 為發(fā)條盤， S、 M 、H 分別為秒針、分針、時針。設 z172 ，z212 ，z364 ，z4 8 ，z5 60 ，z68 ，z760 ，z8 6 ，z98 ， z1024 ， z116 ， z1224 ，求秒針與分針的傳動比i SM 和分針與時針的傳動比i MH 。解：為定軸輪系注意各輪轉速之間的關

19、系：n2n3n9nMn12nHn7n6nSn4n5n4z3得到 n6z3z5n3z4n3z4z6n6z5n5z6則有知識改變生活精品文檔你我共享nSn660i SMn3nMnMn9z10z1212i MHn12z9z11nH5-6 在題 5-6圖所示液壓回轉臺的傳動機構中，已知z2 15 ，液壓馬達M 的轉速nM12r / min ， 回 轉 臺 H 的 轉 速 nH1.5r/ min ， 求 齒 輪 1 的 齒 數(shù) （ 提 示 ：nMn2 nH ）。Hn2nHnM12 z1z1解： i 21n1nH0 nH1.5 z215z11205-9 在題 5-9圖所示差動輪系中， 已知各輪的齒數(shù)z1

20、30 ， z225 ， z2 20 ， z3 75 ，齒輪 1 的轉速為 200r / min （箭頭向上），齒輪3 的轉速為 50r/ min （箭頭向下），求行星架轉速 nH 的大小和方向。解：在轉化輪系中，各輪的轉向如圖中虛線箭頭所示，則有Hn1nHz2 z325 7525i13n3nHz1z2 30 208知識改變生活精品文檔你我共享在圖中，從給定的條件可知，輪1 和輪 3 的絕對轉向相反，已n1 的值為正， n3 的值為負，代入上式中，則有200nH2550nH8即 16008nH 25 50 25nH于是解得nH3503310.61r / min其值為正，說明H 的轉向與輪1 的轉

21、向相同。5-10在題5-10圖所示機構中，已知 z117 ， z220 ， z385 ， z418 ， z524 ，z621 ， z763 ，求：（ 1）當 n110001r / min 、 n410000r/ min 時， n p?（ 2）當 n1n4 時， n p ?（ 3）當 n110000r / min 、 n410001r/ min 時， n p?解：該輪系為一復合（混合）輪系（ 1）有 1、 2、3 構成定軸輪系，則有n1( 1)2 z2 z3z385i13z1 z2z15n317即 n3n15（ 2）由 3（ H）、 4、5、 6、 7 構成周轉輪系易知 n3 nH知識改變生活精

22、品文檔你我共享Hn4nHn4n3( 1)1 z5 z724 63i 47n7nHn7n3z4 z6418 21即 n4 n3 4n3 4n75n3n4n74聯(lián)立定軸輪系n15n3則n7n1n44即nPn1n44當 n110001r / min ， n410000r / min 時， nP0.25r / min當 n1n4 時， nP 0當 n110000 r / min ， n410001r / min 時， nP0.25r / min知識改變生活精品文檔你我共享第七章機械運轉速度波動的調節(jié)7-2 在電動機驅動的剪床中，已知作用在剪床主軸上的阻力矩M 的變化規(guī)律如題7-2 圖所示。設驅動力矩M

23、 等于常數(shù)，剪床主軸轉速為60r / min ，機械運轉速度不均勻系數(shù)0.15。求：（ 1）驅動力矩 M 的數(shù)值；（ 2）安裝在主軸上的飛輪轉動慣量。解：（ 1）按一個周期中（一運動循環(huán)）阻力矩和驅動力矩做功相等，有3160012 M 200(200 1600)4242M 150 200450112.5 462.5Nm3504（ 2）分三個區(qū)間第一區(qū)間盈功：A1412.334第二區(qū)間虧功：A21256.107第三區(qū)間盈功：A3844.048畫出能量指示圖：則最大盈虧功為：A max A1 A3A21256.107JAmax212.1174Kg2則飛輪的轉動慣量為2mm知識改變生活精品文檔你我共

24、享7-3 為什么本章介紹的飛輪設計方法稱為近似方法？試說明哪些因素影響飛輪設計的精確性。解：因在本章所討論的飛輪設計中，用的是算術平均值代替的實際平均值，對速度不均勻系數(shù)的選擇也只是在它的容許范圍內選擇，還有，在計算時忽略了其他構件的轉動慣量，也忽略了其他構件的動能影響。所以是近似計算。7-5 設某機組發(fā)動機供給的驅動力矩1000m （即驅動力矩與瞬時角速度成反比），M N阻力矩 M 變化如題 7-5圖所示， t10.1s， t20.9s ，若忽略其他構件的轉動慣量，求在 max 134rad / s ，min116rad/ s 狀態(tài)下飛輪的轉動慣量。解：用平均角速度處理m134 116 12

25、5rad / s2兩時間段的轉角t10.1s：1t20.9s：112.5rad112.5rad則在 0 0.1s 之間A10. 112.51000( M M ) dt(M M )d80 12.5 90000125則在 0.1 0.9s 之間A10. 9112.5M )d1000100800( M M ) dt(M 00.112.5125則最大盈虧功為A max900由 A max1 J (max2min2) 可得2J29001800180020.4Kgm213421162179561345645005知識改變生活精品文檔你我共享第 8 章回轉件的平衡8-1 某汽輪機轉子質量為1t，由于材質不均

26、勻及葉片安裝誤差致使質心偏離回轉軸線0.5mm，當該轉子以5000r/min 的轉速轉動時，其離心力有多大？離心力是它本身重力的幾倍？解：離心力為：Fmr 2mr(50002) 2137077.78N60離心力與重力之比為：FF137077.7813.7Gmg100008-4 如圖所示盤形回轉件，經(jīng)靜平衡試驗得知，其不平衡質徑積mr 等于 1.5kg m ，方向沿OA 。由于結構限制，不允許在與OA 相反方向上加平衡質量，只允許在OC 和 OD 方向各加一個質徑積來進行平衡。求mC rC 和 mD r D 的數(shù)值。解：依題意可得：mC rC cos300mD rD cos600mrmC rC

27、sin 300mD rD sin 600于是可解得：mrmD rD000.75kg msin 60 cos30cos60 00sin 30mC rC mD rDsin 6001.299kg msin 3008-5如圖所示盤形回轉件上有4 個偏置質量，已知m1 10kg ， m2 14 kg ， m3 16kg ，m410kg ， r150mm ， r2 100mm， r375mm ， r450mm ，設所有不平衡質量知識改變生活精品文檔你我共享分布在同一回轉面內，問應在什么方位、加多大的平衡質徑積才能達到平衡？解：各偏心質量產生的質徑積分別為：m1r11050500kg mmm2 r21410

28、01400kg mmm3r316751200kg mmm4 r41050500kg mm于是不平衡質徑積的向量和為：mb rb700290021140kg mm1.14kg m70arctg37.875即應在圖示反方向的方位加上質徑積1140kg mm ，回轉件才能達到平衡。知識改變生活精品文檔你我共享第 10章連接10-4解：設螺旋副的升角為，當量摩擦角為 ，當量摩擦系數(shù)用f 表示np410tg0.196d265則11.0830已知f 0.1，則 tgf 0.1 ，5.71060（ 1）工作臺上升的效率為Fa Stg0.6494464.9%2 Ttg ( )（ 2）穩(wěn)定上升時加于螺桿上的力矩為T Fad2 tg ( ) 100 103 65 10 3 tg16.7936 0980.85N22（ 3）螺桿的導程為Snp40mm則可得螺桿的轉速為：n80020r / min40螺桿所需的功率為：PT980.85202980.852326.95 22.05kW603（ 4）工作臺在 Fa 作用下等速下降，因 ，該螺旋副不具有自鎖性，所以需要制動裝置。加于螺桿上的制動力矩為：T d2tg ( )10010365103tg (11.08305.71060) 305.636N mFa2210-7解：查表10-1， M20