精編機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)答案上

1、（精編）機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)答案上1-1至 1-4解機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如下圖所示。圖 1.11 題 1-1 解圖圖 1.12 題 1-2 解圖圖 1.13 題 1-3 解圖圖 1.14 題 1-4 解圖1-5 解1-6 解1-7 解1-8 解1-9 解1-10 解1-11 解1-12 解1-13 解 該導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的全部瞬心如圖所示，構(gòu)件1、3 的角速比為：1-14 解 該正切機(jī)構(gòu)的全部瞬心如圖所示，構(gòu)件3 的速度為：，方向垂直向上。1-15 解要求輪 1與輪 2的角速度之比， 首先確定輪 1、輪2 和機(jī)架 4三個(gè)構(gòu)件的三個(gè)瞬心， 即，和，如圖所示。則： ，輪 2 與輪 1 的轉(zhuǎn)向相反。1-16 解 （ 1）圖

2、 a 中的構(gòu)件組合的自由度為： 自由度為零，為一剛性桁架，所以構(gòu)件之間不能產(chǎn)生相對(duì)運(yùn) 動(dòng)。（2 ）圖 b 中的 CD 桿是虛約束，去掉與否不影響機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)。故圖b 中機(jī)構(gòu)的自由度為：所以構(gòu)件之間能產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。題2-1答:a）,且最短桿為機(jī)架，因此是雙曲柄機(jī)構(gòu)。b），且最短桿的鄰邊為機(jī)架，因此是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。 c）,不滿足桿長(zhǎng)條件，因此是雙搖桿機(jī)構(gòu)。d），且最短桿的對(duì)邊為機(jī)架，因此是雙搖桿機(jī)構(gòu)。題 2-2 解:要想成為轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu),則要求與均為周轉(zhuǎn)副。（1 ）當(dāng)為周轉(zhuǎn)副時(shí),要求能通過兩次與機(jī)架共線的位置。見圖2-15 中位置和。在中,直角邊小于斜邊,故有： （極限情況取等號(hào)） ； 在中,直角邊

3、小于斜邊,故有： （極限情況取等號(hào)） 。 綜合這二者,要求即可。（2 ）當(dāng)為周轉(zhuǎn)副時(shí),要求能通過兩次與機(jī)架共線的位置。見圖2-15 中位置和。在位置時(shí),從線段來看,要能繞過點(diǎn)要求： （極限情況取等號(hào)） ； 在位置時(shí),因?yàn)閷?dǎo)桿是無限長(zhǎng)的,故沒有過多條件限制。（3）綜合（ 1）、（2）兩點(diǎn)可知,圖示偏置導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)成為轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的條件是： 題 2-3 見圖 2.16 。圖 2.16題 2-4 解:（ 1）由公式,并帶入已知數(shù)據(jù)列方程有：因此空回行程所需時(shí)間； （2）因?yàn)榍栈匦谐逃脮r(shí), 轉(zhuǎn)過的角度為, 因此其轉(zhuǎn)速為：轉(zhuǎn) / 分鐘 題 2-5解:（ 1）由題意踏板在水平位置上下擺動(dòng),就是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

4、中搖桿的極限位置,此時(shí)曲柄與連桿處于兩次共線位置。取適當(dāng)比例圖尺，作出兩次極限位置和（見圖2.17 ）。由圖量得： ，。解得：由已知和上步求解可知：? ? ?（2 ）因最小傳動(dòng)角位于曲柄與機(jī)架兩次共線位置，因此取和代入公式（2-3 ）計(jì)算可得：或：代入公式（2-3 ）'，可知題 2-6 解： 因?yàn)楸绢}屬于設(shè)計(jì)題，只要步驟正確，答案不唯一。這里給出基本的作圖步驟，不給出具體數(shù)值答案。作圖步驟如下（見圖 2.18 ）：（1 ）求，；并確定比例尺。（ 2 ）作，。（即搖桿的兩極限位置）（ 3 ）以為底作直角三角形， ，。（4 ）作的外接圓，在圓上取點(diǎn)即可。在圖上量取，和機(jī)架長(zhǎng)度。則曲柄長(zhǎng)度，

5、搖桿長(zhǎng)度。在得到具體各桿數(shù)據(jù)之后，代入公式（2 3 ）和（2-3 ）'求最小傳動(dòng)角，能滿足即可。圖 2.18題 2-7圖 2.19解: 作圖步驟如下（見圖 2.19 ）： （1 ）求，；并確定比例尺。（2 ）作，頂角， 。（3 ）作的外接圓，則圓周上任一點(diǎn)都可能成為曲柄中心。（4 ）作一水平線，于相距，交圓周于點(diǎn)。（5 ）由圖量得， 。解得：曲柄長(zhǎng)度：連桿長(zhǎng)度：題 2-8解: 見圖 2.20 ，作圖步驟如下：（ 1 ）。（ 2 ）取，選定，作和，。（ 3 ）定另一機(jī)架位置：角平分線，。（ 4 ），。桿即是曲柄，由圖量得曲柄長(zhǎng)度：題 2-9 解： 見圖 2.21 ，作圖步驟如下：（1 ）

6、求，由此可知該機(jī)構(gòu)沒有急回特性。（2 ）選定比例尺，作， 。（即搖桿的兩極限位置）（ 3 ）做，與交于點(diǎn)。（ 4 ）在圖上量取，和機(jī)架長(zhǎng)度。曲柄長(zhǎng)度： 連桿長(zhǎng)度：題 2-10 解:見圖 2.22 。這是已知兩個(gè)活動(dòng)鉸鏈兩對(duì)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)，可以用圓心法。連 接，作圖 2.22 的中垂線與交于點(diǎn)。然后連接， ，作的中垂線 與交于點(diǎn)。圖中畫出了一個(gè)位置。從圖中量取各桿的長(zhǎng)度，得到： ，題 2-11 解 :（1）以為中心，設(shè)連架桿長(zhǎng)度為，根據(jù)作出，。（2 ）取連桿長(zhǎng)度，以， ，為圓心，作弧。（3 ）另作以點(diǎn)為中心， 、，的另一連架桿的幾個(gè)位置，并作出不同 半徑的許多同心圓弧。（4 ）進(jìn)行試湊，最后得

7、到結(jié)果如下： ，。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖 2.23 。題 2-12 解 :將已知條件代入公式（ 2-10 ）可得到方程組： 聯(lián)立求解得到：，。將該解代入公式（ 2-8 ）求解得到：，。 又因?yàn)閷?shí)際，因此每個(gè)桿件應(yīng)放大的比例尺為： ，故每個(gè)桿件的實(shí)際長(zhǎng)度是：題 2-13 證明 :見圖 2.25 。在上任取一點(diǎn)，下面求證點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡為一橢圓。見圖可知點(diǎn)將分為兩部分，其中， 。又由圖可知， ，二式平方相加得可見點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡為一橢圓。3-1 解圖 3.10 題 3-1 解圖如圖 3.10 所示， 以 O 為圓心作圓并與導(dǎo)路相切， 此即為偏距圓。 過 B 點(diǎn)作偏距圓的下切線， 此線為凸輪與從動(dòng)件在 B 點(diǎn)接觸

8、時(shí)，導(dǎo)路的方向線。推程運(yùn)動(dòng)角如圖所示。3-2 解圖 3.12 題 3-2 解圖如圖 3.12 所示，以 O 為圓心作圓并與導(dǎo)路相切，此即為偏距圓。過 D 點(diǎn)作偏距圓的下切 線，此線為凸輪與從動(dòng)件在 D 點(diǎn)接觸時(shí)，導(dǎo)路的方向線。凸輪與從動(dòng)件在 D 點(diǎn)接觸時(shí)的壓力角如圖所 示。3-3 解 ：從動(dòng)件在推程及回程段運(yùn)動(dòng)規(guī)律的位移、速度以及加速度方程分別為：(1 )推程：0 ° <<150 °(2 )回程：等加速段 0 °ww 60 °等減速段60 ° << 120 °為了計(jì)算從動(dòng)件速度和加速度，設(shè)。計(jì)算各分點(diǎn)的位移、速

9、度以及加速度值如下：總轉(zhuǎn)角0 °15 °30 °45 °60 °75 °90 °105 °位移（mm）00.7342.8656.18310.3651519.63523.817速度(mm/s)019.41636.93150.83259.75762.83259.75750.832加速度（mm/s2 ）65.79762.57753.23138.67520.3330-20.333-38.675總轉(zhuǎn)角120 °135 °150 °165 °180 °195 °210

10、 °225 °位移（mm）27.13529.26630303029.06626.25021.563速度(mm/s)36.93219.416000-25-50-75加速度（mm/s2 ）-53.231-62.577-65.7970-83.333-83.333-83.333-83.333總轉(zhuǎn)角240 °255 °270 °285 °300 °315 °330 °345 °位移（mm）158.4383.750.9380000速度(mm/s)-100-75-50-250000加速度（mm/s2 ）-83

11、.333-83.33383.33383.33383.333000根據(jù)上表作圖如下（注：為了圖形大小協(xié)調(diào)，將位移曲線沿縱軸放大了5倍。）:圖3-13題3-3解圖3-4 解：圖 3-14 題 3-4 圖根據(jù) 3-3 題解作圖如圖 3-15 所示。根據(jù) (3.1)式可知，取最大，同時(shí) s2 取最小時(shí)，凸輪 機(jī)構(gòu)的壓力角最大。從圖 3-15 可知，這點(diǎn)可能在推程段的開始處或在推程的中點(diǎn)處。由圖 量得在推程的開始處凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角最大，此時(shí)v=30 °。圖 3-15 題 3-4 解圖3-5 解：(1)計(jì)算從動(dòng)件的位移并對(duì)凸輪轉(zhuǎn)角求導(dǎo)當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)角在0ww過程中，從動(dòng)件按簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律上升h=30mm

12、 。根據(jù)教材(3-7)式可得：0ww0ww當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)角在ww過程中，從動(dòng)件遠(yuǎn)休。S2=50 wwww當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)角在ww過程中，從動(dòng)件按等加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律下降到升程的一半。根據(jù)教材 (3-5) 式可得：wwww當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)角在ww過程中，從動(dòng)件按等減速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律下降到起始位置。根據(jù)教材 (3-6) 式可得：wwww當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)角在WW過程中，從動(dòng)件近休。S2=50 ww(2 )計(jì)算凸輪的理論輪廓和實(shí)際輪廓本題的計(jì)算簡(jiǎn)圖及坐標(biāo)系如圖3-16所示，由圖可知，凸輪理論輪廓上B點(diǎn)(即滾子中心)的直角坐標(biāo)為圖 3-16式中。由圖3-16可知，凸輪實(shí)際輪廓的方程即B'點(diǎn)的坐標(biāo)方程式為因?yàn)樗怨视缮鲜龉娇傻美碚撦?/p>

13、廓曲線和實(shí)際輪廓的直角坐標(biāo)，計(jì)算結(jié)果如下表，凸輪廓線如圖3-17所示。x，/yx，/y0 °49.3018.333180 °-79.223-8.88510 °47.42116.843190 °-76.070-22.42120 °44.66825.185200 °-69.858-34.84030 °40.94333.381210 °-60.965-45.36940 °36.08941.370220 °-49.964-53.35650 °29.93448.985230 °-37.

14、588-58.31260 °22.34755.943240 °-24.684-59.94970 °13.28461.868250 °-12.409-59.00280 °2.82966.326260 °-1.394-56.56690 °-8.77868.871270 °8.392-53.041100 °-21.13969.110280 °17.074-48.740110 °-33.71466.760290 °24.833-43.870120 °-45.86261.69

15、5300 °31.867-38.529130 °-56.89553.985310 °38.074-32.410140 °-66.15143.904320 °43.123-25.306150 °-73.05231.917330 °46.862-17.433160 °-77.48418.746340 °49.178-9.031170 °-79.5625.007350 °49.999-0.354180 °-79.223-8.885360 °49.3018.333圖3-17

16、題3-5解圖3-6 解：圖3-18題3-6圖從動(dòng)件在推程及回程段運(yùn)動(dòng)規(guī)律的角位移方程為:1推程：0 °ww 150 °2.回程： 0 °ww 120計(jì)算各分點(diǎn)的位移值如下:總轉(zhuǎn)角(°)015304560759010511.90角位移(°)00.3671.432 :3.092 5182 7.59.8188總轉(zhuǎn)角(°)12013515016518019521022513.5614.6314.4212.80角位移(°)83151515930.370總轉(zhuǎn)角(°)240255270285300315330345角位移(

17、76;)7.54.6302.197 ().571 0000根據(jù)上表作圖如下：圖3-19題3-6解圖3-7解：從動(dòng)件在推程及回程段運(yùn)動(dòng)規(guī)律的位移方程為:1推程：0 °ww 120 °2.回程： 0 °ww 120 °計(jì)算各分點(diǎn)的位移值如下：總轉(zhuǎn)角（°）015304560759010513.8217.0719.23位移(mm )00.7612.929 6).173 1719總轉(zhuǎn)角（°）12013515016518019521022519.2317.0713.82位移(mm )202020917106.173總轉(zhuǎn)角（°）24025

18、5270285300315330345位移（mm ）2.9290.761000000圖3-20題3-7解圖4.5課后習(xí)題詳解4-1解分度圓直徑齒頂高齒根高頂隙中心距齒頂圓直徑齒根圓直徑基圓直徑齒距齒厚、齒槽寬4-2解由可得模數(shù)分度圓直徑4-3解由得4-4解分度圓半徑分度圓上漸開線齒廓的曲率半徑分度圓上漸開線齒廓的壓力角基圓半徑基圓上漸開線齒廓的曲率半徑為 0；壓力角為。齒頂圓半徑齒頂圓上漸開線齒廓的曲率半徑齒頂圓上漸開線齒廓的壓力角4-5 解 正常齒制漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的齒根圓直徑：基圓直徑假定則解得故當(dāng)齒數(shù)時(shí)，正常齒制漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基圓大于齒根圓；齒數(shù)，基圓小于 齒根圓。4-6

19、 解 中心距內(nèi)齒輪分度圓直徑內(nèi)齒輪齒頂圓直徑內(nèi)齒輪齒根圓直徑4-7 證明 用齒條刀具加工標(biāo)準(zhǔn)漸開線直齒圓柱齒輪， 不發(fā)生根切的臨界位置是極限點(diǎn)正好在刀具的頂線上。此時(shí)有關(guān)系：正常齒制標(biāo)準(zhǔn)齒輪、 ，代入上式短齒制標(biāo)準(zhǔn)齒輪、 ，代入上式圖 4.7 題 4-7 解圖4-8 證明 如圖所示，、兩點(diǎn)為卡腳與漸開線齒廓的切點(diǎn)，則線段即為漸開線的法線。根據(jù)漸開線的特性：漸開線的法線必與基圓相切，切點(diǎn)為。 再根據(jù)漸開線的特性：發(fā)生線沿基圓滾過的長(zhǎng)度，等于基圓上被滾過的弧長(zhǎng)，可知：AC 對(duì)于任一漸開線齒輪，基圓齒厚與基圓齒距均為定值，卡尺的位置不影響測(cè)量結(jié)果。圖 4.8 題 4-8 圖圖 4.9 題 4-8 解

20、圖,則4-9 解 模數(shù)相等、 壓力角相等的兩個(gè)齒輪， 分度圓齒厚相等。 但是齒數(shù)多的齒輪分度圓直徑 大，所以基圓直徑就大。根據(jù)漸開線的性質(zhì)，漸開線的形狀取決于基圓的大小，基圓小 漸開線曲率 大,基圓大，則漸開線越趨于平直。因此，齒數(shù)多的齒輪與齒數(shù)少的齒輪相比，齒頂圓齒厚 和齒根圓齒厚均為大值。4-10 解 切制變位齒輪與切制標(biāo)準(zhǔn)齒輪用同一把刀具，只是刀具的位置不同。因此，它們的 模數(shù)、壓 力角、齒距均分別與刀具相同，從而變位齒輪與標(biāo)準(zhǔn)齒輪的分度圓直徑和基圓直徑也相同。 故參數(shù)、不變。變位齒輪分度圓不變，但正變位齒輪的齒頂圓和齒根圓增大， 且齒厚增大、 齒槽寬變窄。 此、變大，變小。 嚙合角與節(jié)

21、圓直徑是一對(duì)齒輪嚙合傳動(dòng)的范疇。4-11 解 因螺旋角端面模數(shù)端面壓力角當(dāng)量齒數(shù)分度圓直徑齒頂圓直徑齒根圓直徑4-12 解（ 1 ）若采用標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，則標(biāo)準(zhǔn)中心距應(yīng)說明采用標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)時(shí)， 實(shí)際中心距大于標(biāo)準(zhǔn)中心距， 齒輪傳動(dòng)有齒側(cè)間隙， 動(dòng)不連續(xù)、傳動(dòng)精度低，產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。（2 ）采用標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)時(shí)，因螺旋角分度圓直徑節(jié)圓與分度圓重合，4-13 解4-14 解 分度圓錐角分度圓直徑齒頂圓直徑齒根圓直徑外錐距齒頂角、齒根角頂錐角根錐角當(dāng)量齒數(shù)4-15 答： 一對(duì)直齒圓柱齒輪正確嚙合的條件是：兩齒輪的模數(shù)和壓力角必須分別相等，即、。一對(duì)斜齒圓柱齒輪正確嚙合的條件是：兩齒輪

22、的模數(shù)和壓力角分別相等，螺旋角大小相等、 方向相反（外嚙合） ，即、。一對(duì)直齒圓錐齒輪正確嚙合的條件是：兩齒輪的大端模數(shù)和壓力角分別相等，即、。5- 1 解：蝸輪 2和蝸輪 3 的轉(zhuǎn)向如圖粗箭頭所示，即和。圖 5.5 圖 5.65- 2 解： 這是一個(gè)定軸輪系，依題意有：齒條6的線速度和齒輪5 '分度圓上的線速度相等；而齒輪5 '的轉(zhuǎn)速和齒輪5的轉(zhuǎn)速相等，因此有：通過箭頭法判斷得到齒輪 5 '的轉(zhuǎn)向順時(shí)針，齒條6方向水平向右。5- 3解：秒針到分針的傳遞路線為：6- 5-4-3，齒輪3上帶著分針，齒輪6上帶著秒針，因此有:。分針到時(shí)針的傳遞路線為：9-10-11-12，

23、齒輪 9 上帶著分針，齒輪 12 上帶著時(shí)針，因此有：。圖 5.7 圖 5.85-4 解： 從圖上分析這是一個(gè)周轉(zhuǎn)輪系，其中齒輪 1、3 為中心輪，齒輪 2 為行星輪，構(gòu)件為行星架。則有：當(dāng)手柄轉(zhuǎn)過，即時(shí)，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過的角度，方向與手柄方向相同。5-5 解： 這是一個(gè)周轉(zhuǎn)輪系，其中齒輪 1 、 3 為中心輪，齒輪 2、 2 '為行星輪，構(gòu)件為行星架則有：傳動(dòng)比為 10 ，構(gòu)件與的轉(zhuǎn)向相同。圖 5.9 圖 5.105- 6 解： 這是一個(gè)周轉(zhuǎn)輪系，其中齒輪 1 為中心輪，齒輪 2 為行星輪，構(gòu)件為行星架則有：5- 7 解： 這是由四組完全一樣的周轉(zhuǎn)輪系組成的輪系，因此只需要計(jì)算一組即可。取其

24、中一組作分 析，齒輪 4 、3 為中心輪，齒輪 2 為行星輪，構(gòu)件 1 為行星架。這里行星輪 2 是惰輪，因此它的齒數(shù) 與傳動(dòng)比大小無關(guān)，可以自由選取。（1） 由圖知（ 2） 又挖叉固定在齒輪上，要使其始終保持一定的方向應(yīng)有：（ 3） 聯(lián)立（ 1 ）、（ 2）、（ 3）式得：圖 5.11 圖 5.125-8解：這是一個(gè)周轉(zhuǎn)輪系，其中齒輪 1、3為中心輪，齒輪2、2 '為行星輪，為行星架。與方向相同5-9 解： 這是一個(gè)周轉(zhuǎn)輪系，其中齒輪 1 、 3 為中心輪，齒輪 2、 2'為行星輪，為行星架T設(shè)齒輪1方向?yàn)檎?，則，與方向相同圖 5.13 圖 5.145-10 解： 這是一個(gè)混

25、合輪系。其中齒輪 1、 2、 2' 3、組成周轉(zhuǎn)輪系，其中齒輪1、 3為中心輪， 齒輪 2、 2'為行星輪，為行星架。而齒輪 4 和行星架組成定軸輪系。在周轉(zhuǎn)輪系中：（ 1）在定軸輪系中：（ 2）又因?yàn)椋海?3 ）聯(lián)立（ 1 ）、（ 2）、（ 3）式可得：5-11 解：這是一個(gè)混合輪系。其中齒輪 4、5、6、7 和由齒輪 3 引出的桿件組成周轉(zhuǎn)輪系，其中齒 輪4、7 為中心輪，齒輪 5、6為行星輪，齒輪 3引出的桿件為行星架。而齒輪1、2、3組成定軸輪系。在周轉(zhuǎn)輪系中：（ 1）在定軸輪系中：（ 2）又因?yàn)椋?，?lián)立（ 1 ）、（ 2）、（ 3）式可得：（1）當(dāng)，時(shí)，的轉(zhuǎn)向與齒輪

26、1 和 4 的轉(zhuǎn)向相同。（2）當(dāng)時(shí)，（3 ）當(dāng)，時(shí)，的轉(zhuǎn)向與齒輪 1和4 的轉(zhuǎn)向相反。圖 5.15 圖 5.165-12 解：這是一個(gè)混合輪系。其中齒輪 4、5、6 和構(gòu)件組成周轉(zhuǎn)輪系，其中齒輪4、6 為中心輪，齒輪 5 為行星輪，是行星架。齒輪 1 、 2 、3 組成定軸輪系。在周轉(zhuǎn)輪系中：（ 1）在定軸輪系中：（ 2）又因?yàn)椋?，?3）聯(lián)立（ 1 ）、（ 2）、（ 3）式可得：即齒輪 1 和構(gòu)件的轉(zhuǎn)向相反。5-13 解：這是一個(gè)混合輪系。齒輪 1、2、3、4 組成周轉(zhuǎn)輪系，其中齒輪 1、3 為中心輪，齒輪 2 為 行星輪，齒輪 4 是行星架。齒輪 4、 5 組成定軸輪系。在周轉(zhuǎn)輪系中：，（

27、 1）在圖 5.17 中，當(dāng)車身繞瞬時(shí)回轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，左右兩輪走過的弧長(zhǎng)與它們至點(diǎn)的距離 成正比，即：（ 2 ）聯(lián)立（ 1 ）、（ 2）兩式得到： ， （ 3 ）在定軸輪系中：則當(dāng)：時(shí)，代入（ 3 ）式，可知汽車左右輪子的速度分別為5-14解：這是一個(gè)混合輪系。齒輪 3、4、4 ' 5和行星架組成周轉(zhuǎn)輪系，其中齒輪3、5為中心輪，齒輪4、4 '為行星輪。齒輪1、2組成定軸輪系。在周轉(zhuǎn)輪系中： （1）在定軸輪系中：（ 2） 又因?yàn)椋?，?3 ） 依題意，指針轉(zhuǎn)一圈即（ 4 ） 此時(shí)輪子走了一公里，即（5 ）聯(lián)立（ 1）、（ 2）、（ 3）、（ 4）、（ 5）可求得圖 5.18 圖

28、 5.195-15解：這個(gè)起重機(jī)系統(tǒng)可以分解為 3個(gè)輪系：由齒輪3 '、組成的定軸輪系；由蝸輪蝸桿1'和5組成的定軸輪系；以及由齒輪 1、2、2 ' 3和構(gòu)件組成的周轉(zhuǎn)輪系，其中齒輪1、3是中心輪，齒輪4、2 '為行星輪，構(gòu)件是行星架。一般工作情況時(shí)由于蝸桿 5 不動(dòng)，因此蝸輪也不動(dòng)，即（ 1 ）在周轉(zhuǎn)輪系中：（ 2）在定軸齒輪輪系中：（ 3）又因?yàn)椋海?4）聯(lián)立式（ 1）、（2）、（3）、（ 4）可解得：。 當(dāng)慢速吊重時(shí)，電機(jī)剎住，即，此時(shí)是平面定軸輪系，故有：5-16 解： 由幾何關(guān)系有：又因?yàn)橄鄧Ш系凝X輪模數(shù)要相等，因此有上式可以得到：故行星輪的齒數(shù)：圖

29、 5.20 圖 5.215-17 解： 欲采用圖示的大傳動(dòng)比行星齒輪，則應(yīng)有下面關(guān)系成立：（1 ）（2）（3）又因?yàn)辇X輪1與齒輪3共軸線，設(shè)齒輪1、2的模數(shù)為，齒輪2 '、的模數(shù)為，則有：（4）聯(lián)立（ 1 ）、（ 2）、（ 3）、（ 4）式可得（5）當(dāng)時(shí)， （ 5）式可取得最大值 1 .0606 ；當(dāng)時(shí)， （ 5）式接近 1 ，但不可能取到 1。 因此的取值范圍是（ 1 ， 1.06）。而標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的模數(shù)比是大于 1.07 的，因此，圖示的 大傳動(dòng)比行星齒輪不可能兩對(duì)都采用直齒標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)，至少有一對(duì)是采用變位齒輪。5-18解：這個(gè)輪系由幾個(gè)部分組成，蝸輪蝸桿1、2組成一個(gè)定軸輪

30、系；蝸輪蝸桿 5、4 '組成一個(gè)定 軸輪系；齒輪1'、 5 '組成一個(gè)定軸輪系，齒輪、3、3 '、 2 '組成周轉(zhuǎn)輪系，其中齒輪、4是中 心輪，齒輪3、3'為行星輪，構(gòu)件是行星架。在周轉(zhuǎn)輪系中：(1 )在蝸輪蝸桿 1 、 2 中：( 2)在蝸輪蝸桿5、4 '中：3)在齒輪1 '、5 '中4)(又因?yàn)椋海? 5)聯(lián)立式( 1 )、( 2 )、( 3 )、( 4 )、( 5 )式可解得：，即。5- 19 解： 這個(gè)輪系由幾個(gè)部分組成，齒輪 1、 2、 5'、組成一個(gè)周轉(zhuǎn)輪系，齒輪 1、 2、 2'、 3、組成周

31、轉(zhuǎn)輪系，齒輪 3'、4、 5 組成定軸輪系。在齒輪 1 、 2、 5'、組成的周轉(zhuǎn)輪系中：由幾何條件分析得到：，則(1)在齒輪 1 、 2、 2' 3、組成的周轉(zhuǎn)輪系中：由幾何條件分析得到：，則(2)在齒輪 3'、4、 5 組成的定軸輪系中：(3)又因?yàn)椋海? 4)聯(lián)立式( 1 )、( 2 )、( 3 )、( 4 )式可解得：6- 1 解 頂圓直徑齒高齒頂厚齒槽夾角棘爪長(zhǎng)度圖 6.1 題 6-1 解圖6- 2 解 拔盤轉(zhuǎn)每轉(zhuǎn)時(shí)間 槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性系數(shù) 槽輪的運(yùn)動(dòng)時(shí)間 槽輪的靜止時(shí)間6- 3 解 槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性系數(shù)因：所以6- 4解要保證則槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性

32、系數(shù)應(yīng)為因得，則槽數(shù)和拔盤的圓銷數(shù)之間的關(guān)系應(yīng)為：由此得當(dāng)取槽數(shù)8時(shí)，滿足運(yùn)動(dòng)時(shí)間等于停歇時(shí)間的組合只有一種：，6- 5 解：機(jī)構(gòu)類型工作特點(diǎn)結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力性能適用場(chǎng)合棘輪機(jī)構(gòu)搖桿的往復(fù)擺動(dòng)變成棘輪的單向間歇轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便，運(yùn)動(dòng)可靠，但沖擊、噪音大，運(yùn)動(dòng)精度低適用于低速、轉(zhuǎn)角不大場(chǎng) 合，如轉(zhuǎn)位、分度以及超 越等。槽輪機(jī)構(gòu)撥盤的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)變成槽輪的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率高，傳動(dòng)較平穩(wěn)，但有柔性沖擊用于轉(zhuǎn)速不高的輕工機(jī)械 中不完全齒輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)時(shí)間和靜止時(shí)間的比例可在較大范圍內(nèi)變化需專用設(shè)備加工，有較大沖擊用于具有特殊要求的專用機(jī)械中凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)只要適當(dāng)設(shè)計(jì)岀凸輪的輪廓， 就能

33、獲 得預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、定位精度高，動(dòng)荷小，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜可用于載荷較大的場(chǎng)合7- 1解：(1 )先求解該圖功的比例尺。(2) 求最大盈虧功。根據(jù)圖7.5做能量指示圖。將和曲線的交點(diǎn)標(biāo)注,。將各區(qū)間所圍的面積分為盈功和虧功，并標(biāo)注“-” +”號(hào)或“號(hào)，然后根據(jù)各自區(qū)間盈虧功的數(shù)值大小按比例作出能量指示圖(圖7.6)如下：首先自向上做，表示區(qū)間的盈功；其次作向下表示區(qū)間的虧功；依次類推，直到畫完最后一個(gè)封閉矢量。由圖知該機(jī)械系統(tǒng)在區(qū)間岀現(xiàn)最大盈虧功，其絕對(duì)值為：(3) 求飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量曲軸的平均角速度：；系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)：；則飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：圖7.5圖7.67- 2圖7.7圖7.8解：

34、(1)驅(qū)動(dòng)力矩。因?yàn)榻o定為常數(shù)，因此為一水平直線。在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中，驅(qū)動(dòng)力矩所作的功為，它相當(dāng)于一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)所作的功，即：因此求得：(2)求最大盈虧功。根據(jù)圖7.7做能量指示圖。將和曲線的交點(diǎn)標(biāo)注，,，。將各區(qū)間所圍的面積分為盈功和虧功，并標(biāo)注“-”號(hào)”,號(hào);后根據(jù)各自區(qū)間盈虧 功的數(shù)值大小按比例作出能量指示圖（圖 7.8 ）如下：首先自向上做，表示區(qū)間的盈功； 其次作向下表示區(qū)間的虧功；然后作向上表示區(qū)間的盈功，至此應(yīng)形成一個(gè)封閉區(qū)間。 由圖知該機(jī)械系統(tǒng)在區(qū)間出現(xiàn)最大盈虧功。欲求，先求圖 7.7 中的長(zhǎng)度。如圖將圖中線 1 和線 2 延長(zhǎng)交于點(diǎn)，那么在中，相當(dāng)于該三角形的中位線， 可知。又在

35、中，因此有：，則根據(jù)所求數(shù)據(jù)作出能量指示圖，見圖 7.8 ，可知最大盈虧功出現(xiàn)在段，則。（3 ）求飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和質(zhì)量。7- 3 解 ：原來安裝飛輪的軸的轉(zhuǎn)速為，現(xiàn)在電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為，則若將飛輪 安裝在電動(dòng)機(jī)軸上，飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：7- 4 解：（ 1）求安裝在主軸上飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。先求最大盈虧功。因?yàn)槭亲畲髣?dòng)能與最小 動(dòng)能之差，依題意，在通過軋輥前系統(tǒng)動(dòng)能達(dá)到最大，通過軋輥后系統(tǒng)動(dòng)能達(dá)到最小，因此： 則飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：（2 ）求飛輪的最大轉(zhuǎn)速和最小轉(zhuǎn)速。（3）因?yàn)橐粋€(gè)周期內(nèi)輸入功和和輸出功相等，設(shè)一個(gè)周期時(shí)間為，則：，因此有：。7- 5 解：圖 7.9一個(gè)周期驅(qū)動(dòng)力矩所作的功為： 一個(gè)周期阻力

36、矩所作的功為： 又時(shí)段內(nèi)驅(qū)動(dòng)力矩所做的功為： 因此最大盈虧功為： 機(jī)組的平均角速度為： 機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)為： 故飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：7-6 答 ：本書介紹的飛輪設(shè)計(jì)方法，沒有考慮飛輪以外其他構(gòu)件動(dòng)能的變化，而實(shí)際上其他構(gòu)件都有質(zhì) 量，它們的速度和動(dòng)能也在不斷變化，因而是近似的。7-7 解：圖 7.10 圖 7.11 由圖見一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)的力矩圖有四個(gè)重復(fù)圖示，因此，可以以一個(gè)周期只有來計(jì)算。（1）求驅(qū)動(dòng)力矩。一個(gè)周期內(nèi)驅(qū)動(dòng)力矩功和阻力矩功相等，又依題意驅(qū)動(dòng)力矩為常數(shù)， 故有，（2 ）求最大盈虧功。根據(jù)圖 7.10 做能量指示圖。將和曲線的交點(diǎn)標(biāo)注， ，。將各區(qū)間所圍的面積分為盈功和虧功，并標(biāo)注“

37、-”號(hào)+ ”，號(hào)然或后“根據(jù)各自區(qū)間盈虧功 的數(shù)值大小按比例作出能量指示圖（圖 7.11 ）如下：首先自向上做，表示區(qū)間的盈功， ；其次作向下表示區(qū)間的虧功，；然后作向上表示區(qū)間的盈功，至此應(yīng)形成一個(gè)封閉區(qū)間，。由圖 知該機(jī)械系統(tǒng)在區(qū)間出現(xiàn)最大盈虧功。（3）求飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。（4 ）求飛輪的質(zhì)量。 由課本公式 7-8 ：得：7-8 解 ：圖 7.12 圖 7.13 （1）求驅(qū)動(dòng)力矩。一個(gè)周期內(nèi)驅(qū)動(dòng)力矩功和阻力矩功相等，又依題意驅(qū)動(dòng)力矩為常數(shù)，故 有：（2 ）求最大盈虧功。根據(jù)圖 7.12 做能量指示圖。將和曲線的交點(diǎn)標(biāo)注， ，。將各區(qū)間所圍的面積分為盈功和虧功，并標(biāo)注“- ”號(hào)+，”然號(hào)后或根

38、“據(jù)各自區(qū)間盈虧功的數(shù)值大小按比例作出能量指示圖（圖 7.13 ）如下：首先自向下做，表示區(qū)間 的虧功，；其次作向上表示區(qū)間的盈功，；然后作向下表示區(qū)間的虧功，； 作向上表示區(qū)間的盈功，至此應(yīng)形成一個(gè)封閉區(qū)間，。由圖知該機(jī)械系統(tǒng)在區(qū)間出現(xiàn)最大盈虧功。（3）求飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。7-9 答 ：機(jī)械有規(guī)律的，周期性的速度變化稱為周期性速度波動(dòng)。系統(tǒng)速度波動(dòng)是隨機(jī)的、不規(guī)則的， 沒有一定周期的稱為非周期性速度波動(dòng)。調(diào)節(jié)周期性速度波動(dòng)的常用方法是在機(jī)械中加上轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大的 回轉(zhuǎn)件飛輪。非周期性速度波動(dòng)常用調(diào)速器調(diào)節(jié)。經(jīng)過調(diào)節(jié)后只能使主軸的速度波動(dòng)得以減小，而不 能徹底根除。7-10 解：圖 7.14 圖

39、7.15 （1）先求阻力矩。因?yàn)樽枇貫槌?shù)，故有再求發(fā)動(dòng)機(jī)平均功率。一個(gè)周期內(nèi)輸出功為； 一個(gè)周期所用的時(shí)間為：；因此發(fā)動(dòng)機(jī)的平均功率為：。（2 ）首先求最大盈虧功。根據(jù)圖 7.14 做能量指示圖。將和曲線的交點(diǎn)標(biāo)注 ，。將各區(qū)間所圍的面積分為盈功和虧功，并標(biāo)注“-”號(hào)+，”然號(hào)后或根“據(jù)各自區(qū)間盈虧功的數(shù)值大小按比例作出能量指示圖（圖 7.15 ）如下：首先自向下做，表示區(qū)間的虧功；其次作向上表示區(qū)間的盈功；然后向下表示區(qū)間的虧功，至此應(yīng)形成一個(gè)封閉區(qū)間。欲求，先求圖 7.15 中的長(zhǎng)度。由圖知，因此有：，則 根據(jù)所求數(shù)據(jù)作出能量指示圖，見圖7.15 ，可知最大盈虧功出現(xiàn)在段，則。則求飛輪

40、的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為（3）若將飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量減小，而保持原值，可將飛輪安裝在速度較高一點(diǎn)的軸上，設(shè)該軸的轉(zhuǎn) 速為，則有：，8- 1 解 ：依題意該轉(zhuǎn)子的離心力大小為 該轉(zhuǎn)子本身的重量為則，即該轉(zhuǎn)子的離心力是其本身重量的倍。8- 2 答 ：方法如下：（1 ）將轉(zhuǎn)子放在靜平衡架上，待其靜止，這時(shí)不平衡轉(zhuǎn)子的質(zhì)心必接近于過軸心的垂線下方；（2 ）將轉(zhuǎn)子順時(shí)針轉(zhuǎn)過一個(gè)小角度，然后放開，轉(zhuǎn)子緩慢回?cái)[。靜止后，在轉(zhuǎn)子上畫過軸心的鉛垂線1；（3 ）將轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)過一個(gè)小角度，然后放開，轉(zhuǎn)子緩慢回?cái)[。靜止后畫過軸心的鉛垂線2 ；（4 ）做線 1 和 2 的角平分線，重心就在這條直線上。8- 3 答：（ 1）兩種振動(dòng)產(chǎn)生

41、的原因分析：主軸周期性速度波動(dòng)是由于受到周期性外力，使輸入功和輸出 功之差形成周期性動(dòng)能的增減，從而使主軸呈現(xiàn)周期性速度波動(dòng)，這種波動(dòng)在運(yùn)動(dòng)副中產(chǎn)生變化的附加作 用力，使得機(jī)座產(chǎn)生振動(dòng)。而回轉(zhuǎn)體不平衡產(chǎn)生的振動(dòng)是由于回轉(zhuǎn)體上的偏心質(zhì)量，在回轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生方向不斷 變化的離心力所產(chǎn)生的。（ 2）從理論上來說，這兩種振動(dòng)都可以消除。對(duì)于周期性速度波動(dòng)，只要使輸 入功和輸出功時(shí)時(shí)相等，就能保證機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的不均勻系數(shù)為零，徹底消除速度波動(dòng)，從而徹底消除這種機(jī) 座振動(dòng)。對(duì)于回轉(zhuǎn)體不平衡使機(jī)座產(chǎn)生的振動(dòng)，只要滿足靜或動(dòng)平衡原理，也可以消除的。（3）從實(shí)踐上說，周期性速度波動(dòng)使機(jī)座產(chǎn)生的振動(dòng)是不能徹底消除的。因?yàn)閷?shí)

42、際中不可能使輸入功和輸出功時(shí)時(shí)相 等，同時(shí)如果用飛輪也只能減小速度波動(dòng)，而不能徹底消除速度波動(dòng)。因此這種振動(dòng)只能減小而不能徹底 消除。對(duì)于回轉(zhuǎn)體不平衡產(chǎn)生的振動(dòng)在實(shí)踐上是可以消除的。對(duì)于軸向尺寸很小的轉(zhuǎn)子，用靜平衡原理， 在靜平衡機(jī)上實(shí)驗(yàn)，增加或減去平衡質(zhì)量，最后保證所有偏心質(zhì)量的離心力矢量和為零即可。對(duì)于軸向尺 寸較大的轉(zhuǎn)子，用動(dòng)平衡原理，在動(dòng)平衡機(jī)上，用雙面平衡法，保證兩個(gè)平衡基面上所有偏心質(zhì)量的離心 力食量和為零即可。8- 4圖 8.7解： 已知的不平衡質(zhì)徑積為。設(shè)方向的質(zhì)徑積為，方向的質(zhì)徑積為，它們的方向沿著各自的向徑指向圓外。用作圖法求解，取，作圖 8.7 所示。由靜平衡條 件得：由圖 8-7 量得，。8- 5圖 8.9解： 先求出各不平衡質(zhì)徑積的大?。悍较蜓刂髯缘南驈街赶蛲饷?。用作圖法求解，取，作圖 8.9 所示。由靜平衡條件得：由圖 8.9