機械設(shè)計基礎(chǔ)答案

《機械設(shè)計基礎(chǔ)》作業(yè)答案第一章平面機構(gòu)的自由度和速度分析1－11－21－31－41－5自由度為：或：1－6自由度為或：1－10自由度為：或：1－111－13：求出題1-13圖導(dǎo)桿機構(gòu)的全部瞬心和構(gòu)件1、3的角速度比。1－14：求出題1-14圖正切機構(gòu)的全部瞬心。設(shè)，求構(gòu)件3的速度。1－15：題1-15圖所示為摩擦行星傳動機構(gòu)，設(shè)行星輪2與構(gòu)件1、4保持純滾動接觸，試用瞬心法求輪1與輪2的角速度比。構(gòu)件1、2的瞬心為P12P24、P14分別為構(gòu)件2與構(gòu)件1相對于機架的絕對瞬心1－16：題1-16圖所示曲柄滑塊機構(gòu)，已知：，，，求機構(gòu)全部瞬心、滑塊速度和連桿角速度。在三角形ABC中，，，，，1－17：題1-17圖所示平底擺動從動件凸輪1為半徑的圓盤，圓盤中心C與凸輪回轉(zhuǎn)中心的距離，，，求和時，從動件角速度的數(shù)值和方向。時方向如圖中所示當時方向如圖中所示

第二章平面連桿機構(gòu)2-1試根據(jù)題2-1圖所注明的尺寸判斷下列鉸鏈四桿機構(gòu)是曲柄搖桿機構(gòu)、雙曲柄機構(gòu)還是雙搖桿機構(gòu)。（1）雙曲柄機構(gòu)（2）曲柄搖桿機構(gòu)（3）雙搖桿機構(gòu)（4）雙搖桿機構(gòu)2-3畫出題2-3圖所示各機構(gòu)的傳動角和壓力角。圖中標注箭頭的構(gòu)件為原動件。2-4已知某曲柄搖桿機構(gòu)的曲柄勻速轉(zhuǎn)動，極位夾角θ為300，搖桿工作行程需時7s。試問：（1）搖桿空回程需時幾秒（2）曲柄每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)是多少解：（1）根據(jù)題已知條件可得：工作行程曲柄的轉(zhuǎn)角則空回程曲柄的轉(zhuǎn)角搖桿工作行程用時7s，則可得到空回程需時：（2）由前計算可知，曲柄每轉(zhuǎn)一周需時12s，則曲柄每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)為2-5設(shè)計一腳踏軋棉機的曲柄搖桿機構(gòu)，如題2-5圖所示，要求踏板CD在水平位置上下各擺100，且。（1）試用圖解法求曲柄AB和連桿BC的長度；（2）用式（2-6）和式（2-6）＇計算此機構(gòu)的最小傳動角。解：以踏板為主動件，所以最小傳動角為0度。2-6設(shè)計一曲柄搖桿機構(gòu)。已知搖桿長度，擺角，搖桿的行程速比變化系數(shù)。（1）用圖解法確定其余三桿的尺寸；（2）用式（2-6）和式（2-6）＇確定機構(gòu)最小傳動角（若，則應(yīng)另選鉸鏈A的位置，重新設(shè)計）。解：由K=可得極位夾角2-7設(shè)計一曲柄滑塊機構(gòu)，如題2-7圖所示。已知滑塊的行程，偏距，行程速度變化系數(shù)，求曲柄和連桿的長度。解：由K=可得極位夾角2-8設(shè)計一擺動導(dǎo)桿機構(gòu)。已知機架長度，行程速度變化系數(shù)，求曲柄長度。解：由K=可得極位夾角2-10設(shè)計一鉸鏈四桿機構(gòu)作為加熱爐爐門的起閉機構(gòu)。已知爐門上兩活動鉸鏈的中心距為50mm，爐門打開后成水平位置時，要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，求此鉸鏈四桿機構(gòu)其余三桿的長度。2-12已知某操縱裝置采用鉸鏈四桿機構(gòu)。要求兩連架桿的對應(yīng)位置如題2-12圖所示，，；，；，；機架長度，試用解析法求其余三桿長度。解：由書35頁圖2-31可建立如下方程組：消去δ，并整理可得：令：（1）（2）（3）于是可得到分別把兩連架桿的三個對應(yīng)轉(zhuǎn)角帶入上式，可得到關(guān)于P1、P2、P3由三個方程組成的方程組。可解得：，再由（1）、（2）、（3），可解得：

第三章凸輪機構(gòu)3-1題3-1圖所示為一偏置直動從動件盤形凸輪機構(gòu)，已知AB段為凸輪的推程廓線，試在圖上標注推程運動角Φ。3-2題3-2圖所示為一偏置直動從動件盤形凸輪機構(gòu)，已知凸輪是一個以C點為圓心的圓盤，試求輪廓上D點與尖頂接觸是的壓力角，并作圖表示。3-4設(shè)計題3-4圖所示偏置從動件盤形凸輪。已知凸輪以等角速度順時針方向回轉(zhuǎn)，偏距，凸輪基圓半徑，滾子半徑，從動件的升程，，，，，從動件在升程和回程均作簡諧運動，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：從動件的位移方程：從動件的行程：0050010001500（mm）030（2）回程：回程角：從動件的位移方程：004008001200（mm）300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，就得到凸輪的實際輪廓曲線（略）注：題3-6、3-7依次按上述步驟進行作圖即可，不同的是：3-6為一擺動從動件盤形凸輪機構(gòu)，3-7為一平底直動從動件盤形凸輪機構(gòu)。

第四章齒輪機構(gòu)4-1已知一對外嚙合正常齒制標準直齒圓柱齒輪，，，試計算這對齒輪的分度圓直徑、齒頂高、齒跟高、頂隙、中心距、齒頂圓直徑、齒跟圓直徑、基圓直徑、齒距、齒厚和齒槽寬。解：項目及計算公式齒輪1齒輪2分度圓直徑57123齒頂高（）33齒跟高（）頂隙（）中心距90齒頂圓直徑63129齒跟圓直徑基圓直徑（）齒距齒厚齒槽寬4-2已知一對外嚙合標準直齒圓柱齒輪的標準中心距，齒數(shù)，，求模數(shù)和分度圓直徑。解：由可得則其分度圓直徑分別為4-3已知一正常齒制標準直齒圓柱齒輪的齒數(shù)，齒頂圓直徑，求該輪的模數(shù)。解：正常齒制標準直齒圓柱齒輪：則有4-4已知一正常齒制標準直齒圓柱齒輪,,,試分別求出分度圓、基圓、齒頂圓上漸開線的曲率半徑和壓力角。解：齒頂圓壓力角：基圓壓力角：分度圓上齒廓曲率半徑：齒頂圓上齒廓曲率半徑：基圓上齒廓曲率半徑：4-6已知一對內(nèi)嚙合正常齒制標準直齒圓柱齒輪，，，試參照圖4-1b計算該對齒輪的中心距和內(nèi)齒輪的分度圓直徑、齒頂圓直徑和齒跟圓直徑。解：該對齒輪為內(nèi)嚙合，所以有中心距齒輪2為內(nèi)齒輪，所以有4-10試與標準齒輪相比較，說明正變位直齒圓柱齒輪的下列參數(shù)：、、、、、、、、、，哪些不變哪些起了變化變大還是變小解：不變的參數(shù)、、、變化增大、、、、減小4-11已知一對正常齒漸開線標準斜齒圓柱齒輪，，，，試計算其螺旋角、端面模數(shù)、分度圓直徑和齒跟圓直徑。解：對外嚙合的斜齒輪中心距為代入已知參數(shù)可得所以端面模數(shù)mm分度圓直徑分別為mmmm齒頂圓直徑分別為mmmm齒跟圓直徑分別為mmmm

第五章輪系5-1在題5-1圖所示雙級蝸輪傳動中，已知右旋蝸桿1的轉(zhuǎn)向如圖所示，試判斷蝸輪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，，，，，，（右旋），，，若，求齒條6線速度的大小和方向。解：方向為水平向右。5-3在題5-3圖所示鐘表傳動示意圖中，E為擒縱輪，N為發(fā)條盤，S、M、H分別為秒針、分針、時針。設(shè)，，，，，，，，，，，，求秒針與分針的傳動比和分針與時針的傳動比。解：為定軸輪系注意各輪轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系：得到則有5-6在題5-6圖所示液壓回轉(zhuǎn)臺的傳動機構(gòu)中，已知，液壓馬達M的轉(zhuǎn)速，回轉(zhuǎn)臺H的轉(zhuǎn)速，求齒輪1的齒數(shù)（提示：）。解：5-9在題5-9圖所示差動輪系中，已知各輪的齒數(shù)，，，，齒輪1的轉(zhuǎn)速為（箭頭向上），齒輪3的轉(zhuǎn)速為（箭頭向下），求行星架轉(zhuǎn)速的大小和方向。解：在轉(zhuǎn)化輪系中，各輪的轉(zhuǎn)向如圖中虛線箭頭所示，則有在圖中，從給定的條件可知，輪1和輪3的絕對轉(zhuǎn)向相反，已的值為正，的值為負，代入上式中，則有即于是解得其值為正，說明H的轉(zhuǎn)向與輪1的轉(zhuǎn)向相同。5-10在題5-10圖所示機構(gòu)中，已知，，，，，，，求：（1）當、時，（2）當時，（3）當、時，解：該輪系為一復(fù)合（混合）輪系（1）有1、2、3構(gòu)成定軸輪系，則有即（2）由3（H）、4、5、6、7構(gòu)成周轉(zhuǎn)輪系易知即聯(lián)立定軸輪系則即①當，時，②當時，③當，時，

第七章機械運轉(zhuǎn)速度波動的調(diào)節(jié)7-2在電動機驅(qū)動的剪床中，已知作用在剪床主軸上的阻力矩的變化規(guī)律如題7-2圖所示。設(shè)驅(qū)動力矩等于常數(shù)，剪床主軸轉(zhuǎn)速為，機械運轉(zhuǎn)速度不均勻系數(shù)。求：（1）驅(qū)動力矩的數(shù)值；（2）安裝在主軸上的飛輪轉(zhuǎn)動慣量。解：（1）按一個周期中（一運動循環(huán)）阻力矩和驅(qū)動力矩做功相等，有（2）分三個區(qū)間第一區(qū)間盈功：第二區(qū)間虧功：第三區(qū)間盈功：畫出能量指示圖：則最大盈虧功為：則飛輪的轉(zhuǎn)動慣量為7-3為什么本章介紹的飛輪設(shè)計方法稱為近似方法試說明哪些因素影響飛輪設(shè)計的精確性。解：因在本章所討論的飛輪設(shè)計中，用的是算術(shù)平均值代替的實際平均值，對速度不均勻系數(shù)的選擇也只是在它的容許范圍內(nèi)選擇，還有，在計算時忽略了其他構(gòu)件的轉(zhuǎn)動慣量，也忽略了其他構(gòu)件的動能影響。所以是近似計算。7-5設(shè)某機組發(fā)動機供給的驅(qū)動力矩（即驅(qū)動力矩與瞬時角速度成反比），阻力矩變化如題7-5圖所示，，，若忽略其他構(gòu)件的轉(zhuǎn)動慣量，求在，狀態(tài)下飛輪的轉(zhuǎn)動慣量。解：用平均角速度處理兩時間段的轉(zhuǎn)角：：則在0～之間則在～之間則最大盈虧功為由可得

第8章回轉(zhuǎn)件的平衡8-1某汽輪機轉(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0.5mm，當該轉(zhuǎn)子以5000r/min的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動時，其離心力有多大離心力是它本身重力的幾倍解：離心力為：離心力與重力之比為：8-4如圖所示盤形回轉(zhuǎn)件，經(jīng)靜平衡試驗得知，其不平衡質(zhì)徑積等于，方向沿。由于結(jié)構(gòu)限制，不允許在與相反方向上加平衡質(zhì)量，只允許在和方向各加一個質(zhì)徑積來進行平衡。求和的數(shù)值。解：依題意可得：于是可解得：8-5如圖所示盤形回轉(zhuǎn)件上有4個偏置質(zhì)量，已知，，，，，，，，設(shè)所有不平衡質(zhì)量分布在同一回轉(zhuǎn)面內(nèi)，問應(yīng)在什么方位、加多大的平衡質(zhì)徑積才能達到平衡解：各偏心質(zhì)量產(chǎn)生的質(zhì)徑積分別為：于是不平衡質(zhì)徑積的向量和為：即應(yīng)在圖示反方向的方位加上質(zhì)徑積，回轉(zhuǎn)件才能達到平衡。

第10章連接10-4解：設(shè)螺旋副的升角為，當量摩擦角為，當量摩擦系數(shù)用表示則已知，則，（1）工作臺上升的效率為（2）穩(wěn)定上升時加于螺桿上的力矩為（3）螺桿的導(dǎo)程為則可得螺桿的轉(zhuǎn)速為：螺桿所需的功率為：（4）工作臺在作用下等速下降，因，該螺旋副不具有自鎖性，所以需要制動裝置。加于螺桿上的制動力矩為：10-7解：查表10-1，M20螺栓的小徑為由題意知，因F作用而在軸上產(chǎn)生的摩擦力矩應(yīng)與W作用而在軸上產(chǎn)生的力矩平衡，即有則則每個螺栓所受的軸向力為螺栓的力學(xué)性能等級為級，查表10-5，，查表10-7，則代入試（10-12）有則10-10解：（參考）暫取螺柱個數(shù)為12，性能等級為級（已知）查表10-5查表10-7取殘余預(yù)緊力則取M16的螺柱（其）螺柱的分布圓直徑為～取則螺柱間距為：所以，選擇正確。10-14解：選擇平鍵連接，由圖中所示軸孔直徑可知，與之相裝配的軸徑也為，結(jié)合輪轂長度尺寸84，可由表10-