《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》答案內(nèi)容

1、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)作業(yè)答案 第一章 平面機(jī)構(gòu)的自由度和速度分析1 11 21 3r1 - 41 5F 3n (2 Pl3 7 (2 921 19 1Ph1P')0) 1F'或:F 3n2Pl2 8Ph1自由度為1-63n(2Pl(2 12 1PhP')0) 1F'或:3n2Pl Ph2 11 124 22 11- 1011Pl4p33P34P13自由度為:F 3n (2PlPh P') F'3 10 (2 14 1 2 2) 130 28 1或-F 3n 2Pl Ph3 9 2 12 127 24 21- 11bV./F 3n 2Pl、1 - 13:求

2、出題Ph1-13圖導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的全部瞬心和構(gòu)件 1、3的角速度比。1 14:求出題1-14圖正切機(jī)構(gòu)的全部瞬心。設(shè)1 10rad / S，求構(gòu)件3的速度v3。2300 rlOOVVpi3加用 10 200 2000mm/S1 15:題1-15圖所示為摩擦行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，設(shè)行星輪2與構(gòu)件1、4保持純滾動(dòng)接觸，試% Pi212Pl4p2IP24R2I2r22I 4 P1r11 16 :題1-16圖所示曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，已知:lAB 100mm/S，Ibc250mm/s ,1 10rad /s，求機(jī)構(gòu)全部瞬心、滑塊速度v和連桿角速度BCA 5cosBCAv'235|ac|sin ABCBCsin 45

3、°310.7mmV3Vp131IR4R3I 10 |AC|tan BCA 916.565mm/sJP14P12|P24 p2|IP14P12IIP24P12I1100 10逅 AC 1002.9rad/s1 17:題1-17圖所示平底擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪1為半徑r 20的圓盤,圓盤中心C與凸輪回1 10rad /s，求0°和1800時(shí)，從轉(zhuǎn)中心的距離Iac 15mm，lAB 90mm，1P12P12IR2P23IIP2P13IIP12P23I115 1090152rad / s方向如圖中所示當(dāng)180°時(shí)方向如圖中所示第二章平面連桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)還是2-1試根據(jù)題2-1圖

4、所注明的尺寸判斷下列鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、 雙搖桿機(jī)構(gòu)。（4）雙搖桿機(jī)構(gòu)2-3畫出題2-3圖所示各機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角和壓力角。圖中標(biāo)注箭頭的構(gòu)件為原動(dòng)件。極位夾角0為30°,搖桿工作行程需時(shí) 7s。試問(wèn):(1)搖桿空回程需時(shí)幾秒？( 解: (1 )根據(jù)題已知條件可得:工作行程曲柄的轉(zhuǎn)角1210°則空回程曲柄的轉(zhuǎn)角2150°搖桿工作行程用時(shí) 7s，則可得到空回程需時(shí):t2” 5s(2100/7)(2)由前計(jì)算可知，曲柄每轉(zhuǎn)一周需時(shí)60 口 n 5r122-5設(shè)計(jì)一腳踏軋棉機(jī)的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，如題12s，則曲柄每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)為2-5圖所示，要求踏板 CD在水平位置上下各擺

5、 10°,且 lCD 500mm,lAD 1000mm。(1)試用圖解法求曲柄 AB和連桿BC的長(zhǎng)度；(2)2- 4已知某曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的曲柄勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，2)曲柄每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)是多少?用式(2-6)和式(2-6 )計(jì)算此機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角。2-6設(shè)計(jì)一曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。已知搖桿長(zhǎng)度曲柄長(zhǎng)連桿長(zhǎng)注意：題答案務(wù)樣,13 100mm，擺角300，搖桿的行程速比變化系數(shù)K 1.2。 （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(jī)構(gòu)最小傳動(dòng)角min （若min35。，則應(yīng)另選鉸鏈A的位置，重新設(shè)計(jì)）。解：由K=1.2可得極位夾角K 1l8000180016.36402.22

6、-7設(shè)計(jì)一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)， 如題2-7圖所示。已知滑塊的行程s 50mm，偏距e 16mm， 行程速度變化系數(shù) K 1.2，求曲柄和連桿的長(zhǎng)度。解：由K=1.2可得極位夾角180°02180016.3640K 12.2ifI三=50ttFi r： 曲植松肪HF連桿區(qū)55,J?TQI- -Tr - N A r 、92-8設(shè)計(jì)一擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。已知機(jī)架長(zhǎng)度14100mm，行程速度變化系數(shù) K 1.4，求曲柄長(zhǎng)度。 解：由K=1.4可得極位夾角180°.418003002-10設(shè)計(jì)一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)作為加熱爐爐門的起閉機(jī)構(gòu)。已知爐門上兩活動(dòng)鉸鏈的中心距為50mm爐門打開(kāi)后成水平位置時(shí)，要

7、求爐門溫度較低的一面朝上（如虛線所示），設(shè)固定鉸鏈安裝在yy軸線上，其相關(guān)尺寸如題圖2-10圖所示，求此鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)其余三桿的長(zhǎng)度。15#|2QJ7弋I T I- = = =g.=LI / I比惻誥：、甘岸AB5Qi $3衛(wèi) flft3圧 74、Z2-12已知某操縱裝置采用鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。要求兩連架桿的對(duì)應(yīng)位置如題2-12圖所示,1 450 ,1 52010' ； 1 90° ,182010' ； 1 135° ,1112010'機(jī)架長(zhǎng)度I AD 50mm，試用解析法求其余三桿長(zhǎng)度。解：由書(shū)35頁(yè)圖2-31可建立如下方程組:I1 cos I 2 cos

8、l1 sinl2 sinI4 I3 cosI3 sin消去5,并整理可得:COS212I1I4l42 If II;卜0Sbos令:P2P322I1I4I:If I12 I;于是可得到cosP3 P2 cos P cos(分別把兩連架桿的三個(gè)對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)角帶入上式, 程組?？山獾茫嚎傻玫疥P(guān)于Pi、P2、P3由三個(gè)方程組成的方Pi0.7333P21.48447P30.202331450，再由(1)、(2)、(3),可解得:11I 21324.700mm62.887 mm36.667 mm第三章凸輪機(jī)構(gòu)3-1題3-1圖所示為一偏置直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，已知AB段為凸輪的推程廓線，試在圖上標(biāo)注推程運(yùn)動(dòng)角。

9、3-2題3-2圖所示為一偏置直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)， 試求輪廓上D點(diǎn)與尖頂接觸是的壓力角，并作圖表示。已知凸輪是一個(gè)以 C點(diǎn)為圓心的圓盤,-i.03- 4設(shè)計(jì)題3-4圖所示偏置從動(dòng)件盤形凸輪。已知凸輪以等角速度順時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)，偏距e 10mm，凸輪基圓半徑r0 60mm，滾子半徑rr 10mm，從動(dòng)件的升程 h 30mm，1500, s 300, ' 1200 , s 600，從動(dòng)件在升程和回程均作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，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(dòng)件的位移方程：s -(1 cos)2回程角:1200從動(dòng)件的位移方程:s'h/1 cos（

10、2 's）從動(dòng)件的行程：h 300050010001500s （ mm）02.0127.9930(2)回程:10040°80°1200s' （ 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(nèi)包絡(luò)線，就得到凸輪的實(shí)際輪廓曲線(略)比例1: 13-6為一擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸注：題3-6、3-7依次按上述步驟進(jìn)行作圖即可，不同的是: 輪機(jī)構(gòu)，3-7為一平底直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。第四章齒輪機(jī)構(gòu)4-1已知一對(duì)外嚙合正常齒制標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪m 3mm，z, 19，z 41，試計(jì)算這對(duì)齒輪的分度圓直徑、齒頂高、齒跟高、頂隙、中

11、心距、齒頂圓直徑、齒跟圓直徑、基圓直 徑、齒距、齒厚和齒槽寬。a 160mm，齒數(shù) zi 20，Z260，解：項(xiàng)目及計(jì)算公式齒輪1齒輪2分度圓直徑d mz57123齒頂高h(yuǎn)aham （ h； 1）33齒跟高h(yuǎn)fh*f m （ ha 1.25）3.753.75頂隙c c*m （ c*0.25）0.750.75中心距a （mz1 mz2） / 290齒頂圓直徑dad 2ha63129齒跟圓直徑dfd 2hf49.5115.5基圓直徑db d cos（200）53.5625115.5822齒距p m9.42齒厚s p/24.71齒槽寬e p/24.714-2已知一對(duì)外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的標(biāo)準(zhǔn)中心距

12、求模數(shù)和分度圓直徑。解：由a (mz1 mz2)/2可得m 耳 4 320 4z1 z2206080則其分度圓直徑分別為d1 mz14 20 80mmd2 mz24 60240mm4- 3已知一正常齒制標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的齒數(shù)z 25，齒頂圓直徑da 135mm，求該輪的模數(shù)。解:da d 2ha mz 2ha m m(z 2ha)正常齒制標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪：ha 1則有4-4圓、解:damd 嗟 5mmz 2ha 25 227已知一正常齒制標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪200,m 5mm,z 40,試分別求出分度圓、基齒頂圓上漸開(kāi)線的曲率半徑和壓力角。5 40“100mm2mzrbcos 20093.969m

13、mraham1005105mm齒頂圓壓力角:rbcos a ra曙 0.895a 26.4990基圓壓力角:rbcos b rbb00分度圓上齒廓曲率半徑:r si n 20034.2mm齒頂圓上齒廓曲率半徑:ara sin 26.499° 105 0.4462 46.85mm基圓上齒廓曲率半徑:4-6已知一對(duì)內(nèi)嚙合正常齒制標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪m 4mm， z1 20， z2 60，試參照?qǐng)D4-1b計(jì)算該對(duì)齒輪的中心距和內(nèi)齒輪的分度圓直徑、齒頂圓直徑和齒跟圓直徑。 解：該對(duì)齒輪為內(nèi)嚙合，所以有中心距 a m(z2 z1)/24 (6020)/2 80mm齒輪2為內(nèi)齒輪，所以有d2mz26

14、0240mmda2d22ha2402 4240 8232 mm2hf2402 (1.25 4)2402 5250mm4-10試與標(biāo)準(zhǔn)齒輪相比較，說(shuō)明正變位直齒圓柱齒輪的下列參數(shù):'、d、d'、s、 Sf、hf、df、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變化增大'、d'、s、sf、d f減小hf4-11已知一對(duì)正常齒漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪a 250mm，乙 23， z 98，mn 4mm，試計(jì)算其螺旋角、端面模數(shù)、分度圓直徑和齒跟圓直徑。解：對(duì)外嚙合的斜齒輪中心距為mn (z1 z2) a (d1 d2)/2 mt(z1 Z2)/

15、2n' 12'2 cos代入已知參數(shù)可得242cos 0.968250所以14.53370端面模數(shù)mtcos也 4.1322 mm分度圓直徑分別為d1mtZimnZi95.0413 mmd2mtZ2cosmnZ2404.9587 mmcos齒頂圓直徑分別為da1d1 2ha d12mn 103.0413mmda2 d2 2ha d2 2mn 412.9587 mm齒跟圓直徑分別為df1 d1 2hf d12.5mn 85.0413 mmdf2 d2 2hf d22.5mn 394.9587 mm第五章輪系5- 1在題5-1圖所示雙級(jí)蝸輪傳動(dòng)中，已知右旋蝸桿 1的轉(zhuǎn)向如圖所示，試

16、判斷蝸輪2和蝸輪3的轉(zhuǎn)向，用箭頭表示。5-2在題5-2圖所示輪系中，已知Z115 , Z225，Z2'15, Z330 , Z3，15 , Z430 ,20（m4mm），若 n1500r/min，求齒條6線速度v解：ii5ni n5Z4， 2 （右旋），Z5 60, Z5'30 30 60 200Z5Z4Z3Z2Z1 Z2'Z3'Z4'2515 15 15 2n5'n5ni500200 2002.5r /min5'V622.56060rad /s12mzs，20240mm5'r5'40 10.5mm/S12方向?yàn)樗较蛴摇?/p>

17、分針、時(shí)針。設(shè)z172，z25-3在題5-3圖所示鐘表傳動(dòng)示意圖中，E為擒縱輪，N為發(fā)條盤，S、M、H分別為秒針、12，Z364，Z48，Z560 , Z68，Z760，zs6，Z98，Z1024，Z116，Z1224，求秒針與分針的傳動(dòng)比isM和分針與時(shí)針的傳動(dòng)比 i MH 。jr"413 :f”J70n解：為定軸輪系注意各輪轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系:n12nHmn6 nsn4nsZs得到匹空Z(yǔ)5nsZ4ns Z4Z6匹Z5n5Z6則有n2nMns n95-6nMnM解:5-9iSMi MH在題nsnMnMnHn660n3n9ZioZl212n12Z9Z115-6圖所示液壓回轉(zhuǎn)臺(tái)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中

18、，已知12r/min ,n2Hi21Z1在題nH）。n2nHn1nH120Z2 15，液壓馬達(dá)M的轉(zhuǎn)速回轉(zhuǎn)臺(tái)H的轉(zhuǎn)速Ih1.5r/min ,求齒輪1的齒數(shù)（提示：TVnM0 nH5-9圖所示差動(dòng)輪系中,12_ZZl1.5Z215已知各輪的齒數(shù) z130，z2 25，Z2'20，Z375，齒輪1的轉(zhuǎn)速為200r/ min （箭頭向上），齒輪3的轉(zhuǎn)速為50r /min（箭頭向下），求行星架轉(zhuǎn)速nH的大小和方向。LJ解：在轉(zhuǎn)化輪系中，各輪的轉(zhuǎn)向如圖中虛線箭頭所示，則有.H111iiH厶2厶3257525i13n3nHZ1Z2'30208n1nHZ2Z3在圖中，從給定的條件可知，輪1和

19、輪3的絕對(duì)轉(zhuǎn)向相反，已n1的值為正，n3的值為負(fù)，代入上式中,則有200 nH50 nH25"8"即1600 8nH25 5025nH于是解得Ah 35010.61r/min33的轉(zhuǎn)向相同。其值為正，說(shuō)明H的轉(zhuǎn)向與輪15-10在題5-10圖所示機(jī)構(gòu)中，已知Z117，Z220，Z3 85，Z4 18，Z5 24，Z621，Z763，求:(1)n110001r/min、n410000r / min 時(shí),np有1、2、3構(gòu)成定軸輪系，則有n1n4 時(shí)，npi13n1(1)2ZZ1Z2n33（ H）、4、5、6、7構(gòu)成周轉(zhuǎn)輪系易知n3 nH.Hi47n4nH n4 gnH n7n3

20、1 Z5Z71)1 丄2Z4Z624 6318 21n4n3 4n34n7n75n3 n44聯(lián)立定軸輪系ni5n3n7n1n44npni n44當(dāng)ni10001r/min ,n410000r/min 時(shí)，np0.25r/ min當(dāng)nin4 時(shí)，np 0當(dāng)ni10000r / min ,n410001r/min 時(shí)，nP0.25r / min第七章機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)7-2示。M "的變化規(guī)律如題 7-2圖所60r/min，機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度不均勻系數(shù) 安裝在主軸上的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。解:（1）按一個(gè)周期中322 M' 200M' 150 200（一運(yùn)動(dòng)循環(huán)）1600 7450

21、350阻力矩和驅(qū)動(dòng)力矩做功相等，有1 （200 1600）-112.5 462.5N m在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的剪床中，已知作用在剪床主軸上的阻力矩 設(shè)驅(qū)動(dòng)力矩 M'等于常數(shù)，剪床主軸轉(zhuǎn)速為0.15。求：（1 ）驅(qū)動(dòng)力矩M'的數(shù)值；（2）li£g J/（2）分三個(gè)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:Ai則最大盈虧功為:A max A, A3A21256.107則飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為Am空 212.1174Kg m2m7-3為什么本章介紹的飛輪設(shè)計(jì)方法稱為近似方法？試說(shuō)明哪些因素影響飛輪設(shè)計(jì)的精確 性

22、。解：因在本章所討論的飛輪設(shè)計(jì)中，用的是算術(shù)平均值代替的實(shí)際平均值，對(duì)速度不均勻系數(shù)的選擇也只是在它的容許范圍內(nèi)選擇，還有，在計(jì)算時(shí)忽略了其他構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，也忽略了其他構(gòu)件的動(dòng)能影響。所以是近似計(jì)算。M'10007-5設(shè)某機(jī)組發(fā)動(dòng)機(jī)供給的驅(qū)動(dòng)力矩N m （即驅(qū)動(dòng)力矩與瞬時(shí)角速度成反比），阻力矩M''變化如題7-5圖所示，t10.1s，t20.9s，若忽略其他構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，求在 max 134rad /s , min 116rad /s狀態(tài)下飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。80ATt2解：用平均角速度處理134 1162兩時(shí)間段的轉(zhuǎn)角125rad / st10.1s :12.5rad

23、t20.9s :112.5rad則在0 0.1s之間A10.10 (M'M") dt12.50 (M'M ")d詈8012.5900則在0.10.9s之間A10.901 (M ' M")dt112.512.5 (M'M" )d1000 0125100 800則最大盈虧功為Amax 9001由 Amax - J (2.2 9001342 11622max2min )可得1800180017956 134564500-0.4Kg5第8章回轉(zhuǎn)件的平衡8-1某汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子質(zhì)量為1t，由于材質(zhì)不均勻及葉片安裝誤差致使質(zhì)心偏離回轉(zhuǎn)軸線離

24、心力為:0.5mm，當(dāng)該轉(zhuǎn)子以5000r/min的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其離心力有多大？離心力是它本身重力的幾 倍？ 解：25000 22F mr 2 mr()2 137077.78N60離心力與重力之比為：F匸空77空13.7G mg 100008-4如圖所示盤形回轉(zhuǎn)件，經(jīng)靜平衡試驗(yàn)得知，其不平衡質(zhì)徑積mr等于1.5kg m，方向沿OA。由于結(jié)構(gòu)限制，不允許在與 OA相反方向上加平衡質(zhì)量，只允許在 OC和OD方向各加一個(gè)質(zhì)徑積來(lái)進(jìn)行平衡。求 me 4和mok的數(shù)值。解:依題意可得:"0"0mere cos30mog cos60 mrme re sin 30°m。rn si

25、n 60°于是可解得:8-5m4mDgmrsin 60° cos300"0sin 30COS6O00.75kg msin 600 meremDrDs如圖所示盤形回轉(zhuǎn)件上有10kg， r, 50mm，1.299kg m4個(gè)偏置質(zhì)量，已知 m, 10kg，m2 14kg，m3 16kg，r2100 mm， r3 75mm， r4 50mm，設(shè)所有不平衡質(zhì)量口訂11050500kg mmm2r2141001400kg mm口3316751200kg mm口441050500 kg mm于是不平衡質(zhì)徑積的向量和為:mjbJ7OO2 9002 1140kg mm 1.14k

26、g marctg737.87509即應(yīng)在圖示反方向的方位加上質(zhì)徑積1140kg mm，回轉(zhuǎn)件才能達(dá)到平衡。第10章連接10-4解：設(shè)螺旋副的升角為，當(dāng)量摩擦角為'，當(dāng)量摩擦系數(shù)用f '表示tg巴 口 0.196d26511.0830已知f '0.1，則 tg ' f' 0.1 ,5.71060工作臺(tái)上升的效率為FaStg2 T tg(J6494464.9%(2)穩(wěn)定上升時(shí)加于螺桿上的力矩為d2T Fatg(2')100103303tg16.79360980.85N(3) 螺桿的導(dǎo)程為S np 40mm則可得螺桿的轉(zhuǎn)速為：n 80020r/m in40螺桿所需的功率為：20 2P T 980.85 60980.85 2326.95 22.05kW(4) 工作臺(tái)在Fa作用下等速下降,'，該螺旋副不具有自鎖性，所以需要制動(dòng)裝置。加于螺桿上的制動(dòng)力矩為:10-7T'Faytg(2')100103652103tg(11.08305.71060)305