《机械设计基础》答案

《机械设计基础》作业答案第一章平面机构的自由度和速度分析1－11－21－31－41－5自由度为：1119211)0192(73')'2(3FPPPnFHL或：11826323HLPPnF1－6自由度为11)01122(93')'2(3FPPPnFHL或：11222411128323HLPPnF1－10自由度为：1128301)221142(103')'2(3FPPPnFHL或：122427211229323HLPPnF1－1122424323HLPPnF1－13：求出题1-13图导杆机构的全部瞬心和构件1、3的角速度比。1334313141PPPP141314133431PPPP1－14：求出题1-14图正切机构的全部瞬心。设srad/101，求构件3的速度3v。smmPPvvP/200020010131411331－15：题1-15图所示为摩擦行星传动机构，设行星轮2与构件1、4保持纯滚动接触，试用瞬心法求轮1与轮2的角速度比21/。构件1、2的瞬心为P12P24、P14分别为构件2与构件1相对于机架的绝对瞬心1224212141PPPP1212141224212rrPPPP1－16：题1-16图所示曲柄滑块机构，已知：smmlAB/100，smmlBC/250，srad/101，求机构全部瞬心、滑块速度3v和连杆角速度2。在三角形ABC中，BCAABBCsin45sin0，52sinBCA，523cosBCA，045sinsinBCABCAC，mmAC7.310smmBCAACPPvvP/565.916tan10131411331224212141PPPPsradACPPPP/9.210021010011224121421－17：题1-17图所示平底摆动从动件凸轮1为半径20r的圆盘，圆盘中心C与凸轮回转中心的距离mmlAC15，mmlAB90，srad/101，求00和0180时，从动件角速度2的数值和方向。00时2312213121PPPPsradPPPP/2159010151231213122方向如图中所示当0180时sradPPPP/43.1159010151231213122方向如图中所示第二章平面连杆机构2-1试根据题2-1图所注明的尺寸判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、双曲柄机构还是双摇杆机构。（1）双曲柄机构（2）曲柄摇杆机构（3）双摇杆机构（4）双摇杆机构2-3画出题2-3图所示各机构的传动角和压力角。图中标注箭头的构件为原动件。2-4已知某曲柄摇杆机构的曲柄匀速转动，极位夹角θ为300，摇杆工作行程需时7s。试问：（1）摇杆空回程需时几秒？（2）曲柄每分钟转数是多少？解：（1）根据题已知条件可得：工作行程曲柄的转角01210则空回程曲柄的转角02150摇杆工作行程用时7s，则可得到空回程需时：st5)7/210(150002（2）由前计算可知，曲柄每转一周需时12s，则曲柄每分钟的转数为rn512602-5设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构，如题2-5图所示，要求踏板CD在水平位置上下各摆100，且mmlmmlADCD1000,500。（1）试用图解法求曲柄AB和连杆BC的长度；（2）用式（2-6）和式（2-6）＇计算此机构的最小传动角。解：以踏板为主动件，所以最小传动角为0度。2-6设计一曲柄摇杆机构。已知摇杆长度mml1003，摆角030，摇杆的行程速比变化系数2.1K。（1）用图解法确定其余三杆的尺寸；（2）用式（2-6）和式（2-6）＇确定机构最小传动角min（若0min35，则应另选铰链A的位置，重新设计）。解：由K=1.2可得极位夹角000364.161802.22.018011KK2-7设计一曲柄滑块机构，如题2-7图所示。已知滑块的行程mms50，偏距mme16，行程速度变化系数2.1K，求曲柄和连杆的长度。解：由K=1.2可得极位夹角000364.161802.22.018011KK2-8设计一摆动导杆机构。已知机架长度mml1004，行程速度变化系数4.1K，求曲柄长度。解：由K=1.4可得极位夹角000301804.24.018011KK2-10设计一铰链四杆机构作为加热炉炉门的起闭机构。已知炉门上两活动铰链的中心距为50mm，炉门打开后成水平位置时，要求炉门温度较低的一面朝上（如虚线所示），设固定铰链安装在yy轴线上，其相关尺寸如题图2-10图所示，求此铰链四杆机构其余三杆的长度。2-12已知某操纵装置采用铰链四杆机构。要求两连架杆的对应位置如题2-12图所示，0145，'105201；0190，'108201；01135，'1011201；机架长度mmlAD50，试用解析法求其余三杆长度。解：由书35页图2-31可建立如下方程组：sinsinsincoscoscos3213421lllllll消去δ，并整理可得：coscos2cos43134122212324llllllllll令：431llP（1）132llP（2）412221232432llllllP（3）于是可得到)cos(coscos123PPP分别把两连架杆的三个对应转角带入上式，可得到关于P1、P2、P3由三个方程组成的方程组。可解得：20233.048447.17333.0321PPP504l，再由（1）、（2）、（3），可解得：mmlmmlmml667.36887.62700.24321第三章凸轮机构3-1题3-1图所示为一偏置直动从动件盘形凸轮机构，已知AB段为凸轮的推程廓线，试在图上标注推程运动角Φ。3-2题3-2图所示为一偏置直动从动件盘形凸轮机构，已知凸轮是一个以C点为圆心的圆盘，试求轮廓上D点与尖顶接触是的压力角，并作图表示。3-4设计题3-4图所示偏置从动件盘形凸轮。已知凸轮以等角速度顺时针方向回转，偏距mme10，凸轮基圆半径mmr600，滚子半径mmrr10，从动件的升程mmh30，0150，030s，0120'，0'60s，从动件在升程和回程均作简谐运动，试用图解法绘制出凸轮的轮廓并校核推程压力角。解：（1）推程：推程角：0150从动件的位移方程：)cos1(2hs从动件的行程：30h0050010001500s（mm）02.0127.9930（2）回程：回程角：0120'从动件的位移方程：)]('cos1[2'shs'004008001200's（mm）3027.992.010于是可以作出如下的凸轮的理论轮廓曲线，再作一系列的滚子，绘制内包络线，就得到凸轮的实际轮廓曲线（略）注：题3-6、3-7依次按上述步骤进行作图即可，不同的是：3-6为一摆动从动件盘形凸轮机构，3-7为一平底直动从动件盘形凸轮机构。第四章齿轮机构4-1已知一对外啮合正常齿制标准直齿圆柱齿轮mmm3，191z，412z，试计算这对齿轮的分度圆直径、齿顶高、齿跟高、顶隙、中心距、齿顶圆直径、齿跟圆直径、基圆直径、齿距、齿厚和齿槽宽。解：项目及计算公式齿轮1齿轮2分度圆直径mzd57123齿顶高mhhaa*（1*ah）33齿跟高mhhff*（25.1fah）3.753.75顶隙mcc*（25.0*c）0.750.75中心距2/)(21mzmza90齿顶圆直径aahdd263129齿跟圆直径ffhdd249.5115.5基圆直径cosddb（020）53.5625115.5822齿距mp9.42齿厚2/ps4.71齿槽宽2/pe4.714-2已知一对外啮合标准直齿圆柱齿轮的标准中心距mma160，齿数201z，602z，求模数和分度圆直径。解：由2/)(21mzmza可得48032060201602221zzam则其分度圆直径分别为mmmzd8020411mmmzd240604224-3已知一正常齿制标准直齿圆柱齿轮的齿数25z，齿顶圆直径mmda135，求该轮的模数。解：)2(22**aaaahzmmhmzhdd正常齿制标准直齿圆柱齿轮：1*ah则有mmhzdmaa5271352251352*4-4已知一正常齿制标准直齿圆柱齿轮020,mmm5,40z,试分别求出分度圆、基圆、齿顶圆上渐开线的曲率半径和压力角。解：mmmzr10024052mmrrb969.9320cos0mmmhrraa1055100*齿顶圆压力角：895.0105969.93cosabarr0499.26a基圆压力角：1cosbbbrr00b分度圆上齿廓曲率半径：mmr2.3420sin0齿顶圆上齿廓曲率半径：mmraa85.464462.0105499.26sin0基圆上齿廓曲率半径：0b4-6已知一对内啮合正常齿制标准直齿圆柱齿轮mmm4，201z，602z，试参照图4-1b计算该对齿轮的中心距和内齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径和齿跟圆直径。解：该对齿轮为内啮合，所以有中心距mmzzma802/)2060(42/)(12齿轮2为内齿轮，所以有mmmzd24060422mmhddaa232824042240222mmhddff25052240)425.1(22402224-10试与标准齿轮相比较，说明正变位直齿圆柱齿轮的下列参数：m、、'、d、'd、s、fs、fh、fd、bd，哪些不变？哪些起了变化？变大还是变小？解：不变的参数m、、d、bd变化增大'、'd、s、fs、fd减小fh4-11已知一对正常齿渐开线标准斜齿圆柱齿轮mma250，231z，982z，mmmn4，试计算其螺旋角、端面模数、分度圆直径和齿跟圆直径。解：对外啮合的斜齿轮中心距为cos2)(2/)(2/)(212121zzmzzmddant代入已知参数可得968.0250242cos所以05337.14端面模数1322.4cosntmmmm分度圆直径分别为0413.95cos111zmzmdntmm9587.404cos222zmzmdntmm齿顶圆直径分别为0413.10322111naamdhddmm9587.41222222naamdhddmm齿跟圆直径分别为0413.855.22111nffmdhddmm9587.3945.22222nffmdhddmm第五章轮系5-1在题5-1图所示双级蜗轮传动中，已知右旋蜗杆1的转向如图所示，试判断蜗轮2和蜗轮3的转向，用箭头表示。5-2在题5-2图所示轮系中，已知151z，252z，15'2z，303z，15'3z，304z，2'4z（右旋），605z，)4(20'5mmmz，若min/5001rn，求齿条6线速度v的大小和方向。解：200215151560303025'4'3'2123455115zzzzzzzznnimin/5.220050020015'5rnnnsrad/12605605.22'5mmmzr4022042'5'5smmrv/5.101240'5'