机械设计基础-课后答案-(陈晓南)

-1-第三章部分题解参考3-5图3-37所示为一冲床传动机构的设计方案。设计者的意图是通过齿轮1带动凸轮2旋转后，经过摆杆3带动导杆4来实现冲头上下冲压的动作。试分析此方案有无结构组成原理上的错误。若有，应如何修改？习题3-5图习题3-5解图(a)习题3-5解图(b)习题3-5解图(c)解画出该方案的机动示意图如习题3-5解图(a)，其自由度为：0142332345PPnF其中：滚子为局部自由度计算可知：自由度为零，故该方案无法实现所要求的运动，即结构组成原理上有错误。解决方法：①增加一个构件和一个低副，如习题3-5解图(b)所示。其自由度为：1152432345PPnF②将一个低副改为高副，如习题3-5解图(c)所示。其自由度为：1232332345PPnF3-6画出图3-38所示机构的运动简图（运动尺寸由图上量取），并计算其自由度。习题3-6(a)图习题3-6(d)图解(a)习题3-6(a)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(a)解图(a)或习题3-6(a)解图(b)的两种形式。自由度计算：1042332345PPnF-2-习题3-6(a)解图(a)习题3-6(a)解图(b)解(d)习题3-6(d)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(d)解图(a)或习题3-6(d)解图(b)的两种形式。自由度计算：1042332345PPnF习题3-6(d)解图(a)习题3-6(d)解图(b)3-7计算图3-39所示机构的自由度，并说明各机构应有的原动件数目。解(a)10102732345PPnFA、B、C、D为复合铰链原动件数目应为1说明：该机构为精确直线机构。当满足BE=BC=CD=DE，AB=AD，AF=CF条件时，E点轨迹是精确直线，其轨迹垂直于机架连心线AF-3-解(b)1072532345PPnFB为复合铰链，移动副E、F中有一个是虚约束原动件数目应为1说明：该机构为飞剪机构，即在物体的运动过程中将其剪切。剪切时剪刀的水平运动速度与被剪物体的水平运动速度相等，以防止较厚的被剪物体的压缩或拉伸。解(c)方法一：将△FHI看作一个构件201420132345PPnFB、C为复合铰链原动件数目应为2方法二：将FI、FH、HI看作为三个独立的构件201722132345PPnFB、C、F、H、I为复合铰链原动件数目应为2说明：该机构为剪板机机构，两个剪刀刀口安装在两个滑块上，主动件分别为构件AB和DE。剪切时仅有一个主动件运动，用于控制两滑块的剪切运动。而另一个主动件则用于控制剪刀的开口度，以适应不同厚度的物体。解(d)15)12(31)-3()12()13(5PnF原动件数目应为1说明：该机构为全移动副机构（楔块机构），其公共约束数为1，即所有构件均受到不能绕垂直于图面轴线转动的约束。解(e)3032332345PPnF原动件数目应为3说明：该机构为机械手机构，机械手头部装有弹簧夹手，以便夹取物体。三个构件分别由三个独立的电动机驱动，以满足弹簧夹手的位姿要求。弹簧夹手与构件3在机构运动时无相对运动，故应为同一构件。3-10找出图3-42所示机构在图示位置时的所有瞬心。若已知构件1的角速度1，试求图中机构所示位置时构件3的速度或角速度（用表达式表示）。解(a)14131133PPPlvv（←）解(b)14131133PPPlvv（↓）-4-解(c)∵341331413113PPPPPllv（↑）解(d)14131133PPPlvv（↑）∴1341314133PPPPll（）第六章部分题解参考6-9试根据图6-52中注明的尺寸判断各铰链四杆机构的类型。习题6-9图解(a)∵15040110minmaxll＜1607090其余l最短杆为机架∴该机构为双曲柄机构(b)∵65145120minmaxll＜17070001其余l最短杆邻边为机架∴该机构为曲柄摇杆机构(c)∵05150100minmaxll＞3010670其余l∴该机构为双摇杆机构(d)∵15050100minmaxll＜6017090其余l最短杆对边为机架∴该机构为双摇杆机构6-10在图6-53所示的四杆机构中，若17a，8c，21d。则b在什么范围内时机构有曲柄存在？它是哪个构件？解分析：⑴根据曲柄存在条件②，若存在曲柄，则b不能小于c；若b=c，则不满足曲柄存在条件①。所以b一定大于c。⑵若b＞c，则四杆中c为最短杆，若有曲柄，则一定是DC杆。b＞d：cbllminmax≤dal其余∴b≤3082117cdab＜d：cdllminmax≤bal其余-5-∴b≥1217821acd结论：12≤b≤30时机构有曲柄存在，DC杆为曲柄6-13设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构。AD在铅垂线上，要求踏板CD在水平位置上下各摆动10°，且CDl=500mm，ADl=1000mm。试用图解法求曲柄AB和连杆BC的长度。解mm78m078.08.701.0ABllABmm1115m115.15.11101.0BCllBC6-14设计一曲柄摇杆机构。已知摇杆长度mm1004l，摆角045，行程速比系数25.1K。试根据min≥o40的条件确定其余三杆的尺寸。解20125.1125.118011180KK-6-mm28m028.05.14002.0ABllABmm146.6m1466.03.73002.0BCllBC42.32min不满足min≥o40传力条件，重新设计-7-mm8.33m0338.09.16002.0ABllABmm6.081m1086.03.54002.0BCllBC16.40min满足min≥o40传力条件6-15设计一导杆机构。已知机架长度mm1001l，行程速比系数4.1K，试用图解法求曲柄的长度。解3014.114.118011180KKmm8825m02588.094.12002.01.ABllAB6-16设计一曲柄滑块机构。已知滑块的行程mm50s，偏距mm10e。行程速比系数4.1K。试用作图法求出曲柄和连杆的长度。-8-解3014.114.118011180KKmm62.23m02362.062.23001.02ABllABmm47.39m03947.047.39001.022CBllBC第七章部分题解参考7-10在图7-31所示运动规律线图中，各段运动规律未表示完全，请根据给定部分补足其余部分（位移线图要求准确画出，速度和加速度线图可用示意图表示）。解7-11一滚子对心移动从动件盘形凸轮机构，凸轮为一偏心轮，其半径mmR30，偏心距mme15，滚子半径mmrk10，凸轮顺时针转动，角速度为常数。试求：⑴画出凸轮机构的运动简图。⑵作出凸轮的理论廓线、基圆以及从动件位移曲线~s图。解-9-7-12按图7-32所示位移曲线，设计尖端移动从动件盘形凸轮的廓线。并分析最大压力角发生在何处（提示：从压力角公式来分析）。解由压力角计算公式：)(tan2srvb∵2v、br、均为常数∴0s→max即0、300，此两位置压力角最大-10-7-13设计一滚子对心移动从动件盘形凸轮机构。已知凸轮基圆半径mmrb40，滚子半径mmrk10；凸轮逆时针等速回转，从动件在推程中按余弦加速度规律运动，回程中按等加-等减速规律运动，从动件行程mmh32；凸轮在一个循环中的转角为：6012030150shst，，，，试绘制从动件位移线图和凸轮的廓线。解7-14将7-13题改为滚子偏置移动从动件。偏距mme20,试绘制其凸轮的廓线。解7-15如图7-33所示凸轮机构。试用作图法在图上标出凸轮与滚子从动件从C点接触到D点接触时凸轮的转角CD，并标出在D点接触时从动件的压力角D和位移Ds。-11-解第八章部分题解参考8-23有一对齿轮传动，m=6mm，z1=20，z2=80，b=40mm。为了缩小中心距，要改用m=4mm的一对齿轮来代替它。设载荷系数K、齿数z1、z2及材料均不变。试问为了保持原有接触疲劳强度，应取多大的齿宽b？解由接触疲劳强度：buuKTaZZZHEH31)1(500≤][H∵载荷系数K、齿数z1、z2及材料均不变∴baba即9046402222mbmbmm8-25一标准渐开线直齿圆柱齿轮，测得齿轮顶圆直径da=208mm，齿根圆直径df=172mm，齿数z=24，试求该齿轮的模数m和齿顶高系数*ah。解∵mhzdaa)2(*∴*2aahzdm若取0.1*ah则812242082*aahzdmmm若取8.0*ah则125.88.02242082*aahzdmmm（非标，舍）答：该齿轮的模数m=8mm，齿顶高系数0.1*ah。8-26一对正确安装的渐开线标准直齿圆柱齿轮（正常齿制）。已知模数m=4mm，齿数z1=25，z2=125。求传动比i，中心距a。并用作图法求实际啮合线长和重合度。解525/125/12zzimm5084)0.12125()2(mm1084)0.1225()2(mm5001254mm100254mm300)12525(24)(2*22*11221121mhzdmhzdmzdmzdzzmaaaaa-12-745.120cos414.36.20cosmm20.6m0206.03.10002.0212121mBBpBBBBb8-30一闭式单级直齿圆柱齿轮减速器。小齿轮1的材料为Cr40，调质处理，齿面硬度HBS250；大齿轮2的材料为45钢，调质处理，齿面硬度HBS220。电机驱动，传递功率kW10P，min/r9601n，单向转动，载荷平稳，工作寿命为5年（每年工作300天，单班制工作）。齿轮的基本参数为：mm60,mm65,75,25,mm32121bbZZm。试验算齿轮的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度。解①几何参数计算：r/min32075/96025/325/75/71.1)]20tan75.23(tan75)20tan53.29(tan25[21)]tan(tan)tan(tan[21mm150)7525(23)(275.23)231/20cos225(cos)/cos(cosmm2313)0.1275()2(mm22575353.29)81/20cos75(cos)/cos(cosmm813)0.1225()2(mm7525321121222112112212*222211111*1111znznzzuzzzzmaddαmhzdmzdddαmhzdmzdaaaaaaaaaa②载荷计算：P152表8-5：0.1AKm/s77.360000960756000011ndvP153表8-6：齿轮传动精度为9级，但常用为6～8级，故取齿轮传动精度为8级P152图8-21：18.1vK8.0756012dbdP154图8-24：07.1K（软齿面，对称布置）P154图8-25：25.1KNm48.99960109550955058.125.107.118.10.11