机械零件设计答案

P23~P24：2-8在题2-8图所示曲柄滑块机构中，已知a=100mm，α=60°，∠ABC=90°，vc=2m/s。指出速度瞬心P13，并用瞬心法求构件1的角速度ω1。解：速度瞬心P13如图所示。因为vP13=vc=lAB·ω1所以smlvABc/32.1731060sin/1.0212-13题2-13图所示机构的构件1作等速转功，角速度为ω1，试用相对运动图解法求构件3上D点的速度。解：列3Bv的矢量方程：2323BBBBvvv方向：水平⊥AB铅垂大小：？ABl1?以速度比例尺v作右图所示矢量多边形，得：sin1333ABvBlpbvv（方向:水平向左）2-16在题2-16图所示机构中，已知a=0.1m，b=0.4m，c=0.125m，d=0.54m，h=0.35m，y=0.2m，当ω1=10rad/s，逆时针转功，φ1=30°时，求冲头E的速度vE。解：vB=a·ω1=0.1×10=1m/s，方向指向左上且垂直AB列Dv的矢量方程：DBBDvvv方向：⊥CD⊥AB⊥DB大小：？√?以速度比例尺v=0.01作下图所示矢量多边形pbd。列Ev的矢量方程：EDDEvvv方向：//CE√⊥DE大小：？√?以相同速度比例尺v作下图所示矢量多边形pde，得：smpevvE/225.001.052.22（方向垂直向下）P13P14P12P23P24∞P24∞pb2b3DEp(c)bdeP52：3-8确定如图3-52所示机构所含杆组的数目和级别，并判断机构的级别（机构中的原动件用圆箭头表示）。解：机构的自由度为：F=3×7-2×10=1,故当以AB为原动件时，可拆分为以下一个I级杆组和3个II级杆组，机构为II级机构。3-9在上题图示的机构中，若改为以EF构件为原动件。试判定机构的级别是否会改变。解：由上题知，机构的自由度为1,故当以EF为原动件时，可拆分为以下一个I级杆组和3个II级杆组，故机构为III级，机构级别会改变。3-11如图3-53所示为平板印刷机中用以完成送纸运动的机构。当固接在一起的双凸轮1转动时，通过连杆机构使固接在连杆2上的吸嘴P沿轨迹mm运动，完成将纸吸起和送进等动作，试确定此机构系统的组合方式，并画出方框图。解：机构为Ⅱ型封闭组合。基础机构：由构件2、3、4、5、6组成的自由度为2的五杆机构附加机构：由构件1和3、1和4组成的两个自由度为1的摆动从动件凸轮机构机构组合框图如下：I级杆组II级杆组II级杆组II级杆组II级杆组I级杆组III级杆组凸轮机构五杆机构凸轮机构φ3φ4vPω13456P115~P116：6-2在电动机驱动的剪床中，已知作用在剪床主轴上的阻力矩M”的变化规律如题6-2图所示。设驱动力矩M’等于常数，剪床主轴转速为60r/min，机械运转不均匀系数δ=0.15。求：(1)驱动力矩M’的数值；(2)安装在飞轮主轴上的转动惯量。解：(1)在一个周期内，驱动力所做功等于阻力所做功，故驱动力矩为：M’·2π=200·2π+((3π/4-π/2)+(π-π/2))·(1600-200)/2∴M’=462.5Nm(2)448214/2005.4621400xx最大盈亏功：Amax=((3π/4-π/2)+(π-π/2-x))·(1600-462.5)/2=1256.33Nm飞轮转动惯量：22222max15.21215.06033.1256900900kgmnAJ6-4已知某轧钢机的原动机功率等于常数，P’=2600HP(马力)，钢材通过轧辊时消耗的功率为常数。P”=4000HP，钢材通过轧辊的时间t”=5s，主轴平均转速n=80r/min，机械运转速度不均匀系数δ=0.1，求：(1)安装在主轴上的飞轮的转动惯量；(2)飞轮的最大转速和最小转速；(3)此轧钢机的运转周期。解：(1)最大盈亏功：Amax=(P”-P’)×t”×735=(4000-2600)×5×735=5.145×106Nm飞轮转动惯量：2522622max1033.71.08010145.5900900kgmnAJ(2)nmax=n(1+δ/2)=80×1.05=84r/minnmax=n(1-δ/2)=80×0.95=76r/min(3)在一个周期内，驱动力所做功等于阻力所做功，即：P”t”=P’T∴T=P”t”/P’=4000×5/2600=7.7sP129：7-6题7-6图所示为—钢制圆盘，盘厚mmb50。位置Ⅰ处有一直径mm50的通孔，位置Ⅱ处是一质量kgG5.02的重块。为了使圆盘平衡，拟在圆盘上mmr200处制一通孔。试求此孔的直径与位置。钢的密度3/8.7cmg。解：kgmrbrm076.01.0780005.0025.02/21211kgmrGrm1.02.05.02222平衡条件：02211bbrmrmrm按比例作右图，得：kgmrmbb109.07.252AmaxOOM’xAmaxOOPtP”P’（或：kgmrmrmrmrmrmbb109.075cos)()(2)()(22112222117.25275sinarcsin21011rmrmbb）故：kgrrmmIIbbb55.02.0109.0mmbmbb2.4210780005.055.02237-7高速水泵的凸轮轴系由3个互相错开120º的偏心轮所组成，每一偏心轮的质量为kg4.0，偏心距为mm7.12，设在平衡平面A和B中各装一个平衡质量Am和Bm使之平衡，其回转半径为mm10，其他尺寸如题7-7图所示(单位：mm)。求Am和Bm的大小和方位。解：将不平衡质量在两平衡基面A和B上分解：基面A：)230/190(33.0230/1904.0mkgmAC)230/115(2.0230/1154.0mkgmAD)230/40(07.0230/404.0mkgmAE基面B：kgmBC07.0230/404.0kgmBD2.0230/1154.0kgmBE33.0230/1904.0根据动平衡条件，得：基面A：由0AAEAEDADCACrmrmrmrm，mmrrmmrrrrBAEDC107.12，按比例μ=200/12.7作左下图，得：kgmrrmmAAAA287.010/)200/7.12*19.45(/60A基面B：由0BBEBEDBDCBCrmrmrmrm，按比例μ=200/12.7作右上图，得：11rm22rmbbrmrmACrmADrmAEAArmrmBCrmBDrmBEBBrmkgmrrmrmBBBBB287.010/)200/7.12*19.45(/240B（或：X轴投影：)107.1223035.37(143.0107.1230cos230/)40115(30cos)(cosmkgmrrmmrrmmAAEADAiiiAAx方向向右Y轴投影：)107.122305.112(248.0107.12]30sin)07.02.0(33.0[]30sin)([cosmkgrrmmmrrmmAAEADACAiiiAAy方向向上所以：)287.010/7.12*230/9.129(286.0248.0143.02222kgmkgmmmmAyAxA或335.375.112AyAxAmmtg方向右上故：60A同理：)107.1223035.37(30cos)(cosmmrrmmrrmmAxABDBEBiiiABx方向向右)107.122305.112(]30sin)[(cosmmrrmmmrrmmAyABCBEBDAiiiABy方向向下所以：)287.010/7.12*230/9.129(286.0248.0143.02222kgmkgmmmmByBxB或335.375.112ByBxBmmtg方向左下故：24060180B）十二章补充作业：12-1.图示轮系中二对齿轮中心距相等,斜齿轮法面模数mn=2mm,齿数z1=16，z2=59，直齿轮模数m=2mm，齿数z3=17，z4=60。试求：1)斜齿轮的分度圆柱螺旋角β1，β2；及齿轮1，2的分度圆直径d1，d2；齿轮1，2的齿顶圆直径da1，da2；2)若齿轮1，2为直齿圆柱齿轮，其总变位系数∑X为多少？（提示：invtgzzxxinv2121)(2')解：1）直齿轮的中心距为：a=m(z3+z4)/2=2×(17+60)/2=77mm斜齿轮的中心距为：azzmn)(cos2211即：7775cos221故：o08.13772752arccos21d1=mz1/cosβ=2×16/cos13.08=32.85mmd2=mz2/cosβ=2×59/cos13.08=121.14mmda1=d1+2ha*mn=32.85+2×1×2=36.85mmda2=d2+2ha*mn=121.14+2×1×2=125.14mm2）若齿轮1，2为直齿圆柱齿轮，则其中心距a’=m(z1+z2)/2=2×(16+59)/2=75mm由：'cos'cosaa得：'cos7520cos77o，即：oo25.157520cos77arccos'所以：89.0)0149.000647.0(36397.0277)2025.15(20tan277)'(tan221oooinvinvinvinvzzX12-2.一对标准渐开线直齿圆柱齿轮，已知α=20°,ha*=1,c*=0.25,m=3mm，中心距a’=49mm,传动比的大小i12=9/7,试在采用正传动变位的情况下，(1)确定齿数z1,z2；(2)求两齿轮的变位系数之和(x1+x2)；(3)若大齿轮2的变位系数为零，求小齿轮的d1，df1。（提示：invtgzzxxinv2121)(2')解：(1)由中心距和传动比公式得：49232'2121zzzzma①791212ZZi②由①②联立方程，解得：141z，182z(2)由coscosaa得：00234920cos48arccoscosarccosaa故：356.00149.0023.036397.0218142023202181422121invinvtginvinvtgzzxx(3)因为02x所以：356.01x故：4211mzdmm636.36221111mxchdhddaffmmP209：14-1已知一圆柱压缩弹簧的弹簧直径d=6mm，D2=30mm，有效圈数n=10。采用C级碳素弹簧钢丝，受变载荷作用次数在103~105次。1)求允许的最大工作载荷及变形量；2)若端部采用磨平端支承圈结构时（图14-1），求弹簧的并紧高度HS和自由高度H0。解：1）最大工作载荷F2对应着弹簧丝最大剪应力，取τmax=[τ]。由弹簧的材料、载荷性质查教材表14-2取[τ]=[τII]=0.4σB；由弹簧丝直径d=6mm查相关手册，得σB=1350MPa。故：[τ]=0.4σB=0.4×1350=540MPa旋绕比和曲度系数：56302dDC31.11875.1123.04414615.0CCCK最大应力τmax＝[τ]时的最大工作载荷F2为：NKCdF1165531.1854068][222在F2作用下的变形量λ2为：mmGdnCF3.246108105116588433222）采用端部磨平