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文檔簡介
機械原理
課后習題及參考答案
機械原理課程組編
武漢科技大學機械自動化學院
習題參考答案
第二章機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析
2-2四2-38所示為一商易沖床的初擬設(shè)計方案。設(shè)計者的思路是:動力由告輪1榆入,使軸.4連續(xù)回轉(zhuǎn);而固裝在軸.4上的凸掄2與杠桿3組成的凸
輪機構(gòu)將使沖頭4上下運動以到達沖壓的目的。試繪出其機構(gòu)運動商困,分析其運動是否確定,并提出修改措施。
解答:原機構(gòu)自由度F=3x±2x4/=0,不合理,改為以下幾種結(jié)構(gòu)均可:
2-3田2-39所示為一小型壓力機,其中,1為浪子;2為擺桿:3為滑塊:4為滑桿:5為古輪及凸輪:6為連桿;7為齒輪及偏心輪;8為機架;9為
壓頭。試繪制其機構(gòu)運動簡圖,并計算其自由度,
解答:n=7;P1=9:Ph=2,F=3x7-2x9-2=l
2-6試計算圖2-42所示凸輪一連桿組合機構(gòu)的自由度.
解答:a)n=7;P,=9;Ph=2,F=3x7-2x9-2=IL處存在局部自由度,D處存在虛約束
b)n=5;Pi=6;l?h=2,F=3x5-2x6-2=lE、B處存在局部自由度,F(xiàn)、C處存在虛約束
2-7試計算困2-43所示齒輪一連桿組合機構(gòu)的自由度.
解答:a)n=4;Pi=5:Ph=l,F=3x4-2x5/=lA處存在復合校集
b)n=6;Pi=7;Ph=3,F=3x6-2x7-3=lB、C、D處存在復合蚊蝕
2-8以計算圖2-44所示剎車機構(gòu)的自由度。井就剎車過程說明此機構(gòu)自由度的變化情況。
解答:①當未剎車時,F(xiàn)=3x6-2x8=2
②在剎率瞬時,F(xiàn)=3x5-2x7=l,此時構(gòu)件EFG和車輪接觸成為一體,位置保持不變,可看作為機架。
③完全剎死以后,F(xiàn)=3x42x6=0,此時構(gòu)件EFG、HIJ和車輪接觸成為一體,位置保持不變,可看作為機架。
2-9先計算圖2-45?困2-50所示平面機構(gòu)的自由度。再將其中的赤副化為低副,確定機構(gòu)所含桿姐的數(shù)目和級別,以及機構(gòu)的級別。機構(gòu)中的原動件用
81弧徜頭表示。
解答:a)n=7;l?i=10:l?h=0,F=3x7-2xlO=1C、E處存在復合較挑由3個II級桿姐構(gòu)成。
b)n=7;H=10:I\=0,F=3x7-2xlO=1由3個U級桿組構(gòu)成的II級機構(gòu)。
c)n=3:Pi=3;l?h=2,F=3x3-2x3-2=lD處存在局部自由度,由2個H級桿組構(gòu)成1級機構(gòu)。
d>n=4:l?i=5:Ph=l,F=3x4.2x5-l=1由I個HI級桿妲構(gòu)成的HI如機構(gòu).
e)n=6;l?i=8;l?h=l,F=3x6-2x8-l=1B處存在局部自由度,G、G,處存在虛約束,由1個H級桿組加上1個DI級桿組構(gòu)成的III級機構(gòu).
f)n=9:l?1=12;Ph=2,F=3x9-2x12-2=1C處存在局部自由度,I處存在復合蚊鏈,由5個II級桿構(gòu)成的II級機構(gòu)。桿組拆分如下列圖所示。
第三章平面機構(gòu)的運動分析
3-1如圖320所示曲柄滑塊機構(gòu)中假設(shè)叫b,e,當例給定后,試導出滑塊位移s和連桿特角色的
表達式。
解:ycos例+Acos%=s由加in%=e-asin@
asin>|+/?sin^92=e
得到6=arcsin(…勺或?qū)懗?=arcsin(…:叫
5=acos的+ftcos(arcsin(-~";,“0))=acos,+^b2-(e-asin^,)2
3-2如圖3-20,假設(shè)a=20mm.〃=l40mnt<W)=-10rad/s,例=60°.e=lOinm,設(shè)經(jīng)計算得到:(p->=-2.997°,
s=149.81mni,請導出7和物的表達式,并求出其數(shù)值。
解:-aqsin囚一bco2sin(p2=匕.,得:/_。助儂的__20>a:-l0)xcos(60°)-Q7153rad!S
2
aqcos*1+bco2cos%=0bcos(p2140xcos(-2.997°)
3-12如圖3-30所示,曲柄擺動導桿機構(gòu)中各桿長,〃=4000】]叫=500皿1/8/)=250?1111,構(gòu)件1以等角速
度e=2()rad/s繞4順時針方向轉(zhuǎn)動,求此時燈及角速度比助/g。
解:[acos0=&cos外,其中2式除以1式可得
6/sin(p1+d=IBCsin(p3
400xcos(30°)
故得:%—63.6705。,%c-781.025linn
cos(63.67050)
-a(osinlcos/(ysin中、
求導得x的=HC仍-BC5
a(t)tCOSQ=心sin科+小電cos仍
上式中對2式用旋轉(zhuǎn)坐標系法,按逆時針方向旋轉(zhuǎn)死角得:
as、cos(0_/)=IBC9
所以,a)Jcoy-2.3462,<y,=-8.5244rad/s
又\xD=acos^i+lBDcos(fps+240°)求導得vDx=-a(o[sin(p[-lBD(t)ysin(%+2400)
9
yt)=asin(px+Z^sinC^+240)]yDy=a(oxcos例+lBn(oycos(^+240°)
或?qū)懗扇缦碌葍r形式:
VA(0sin
xD=acos0|+,8/)cos(03-120°)求導得DX--\^1sin(^3-120°)
a(0cos
yD=asin%+lBf)sin(%-120°)1%=\^i+Ggcos(^3-120°)
解得:Vi)x=-0.4*(-20)*sin(60*pi/180)-0.25*(-8.5244)*sin((63.6705-120)*pi/180)=2.2264m/s
VDy=0.4*(-20)*cos(60*pV180)+0.25*(-8.5244)*cos((63.6705-120)*pV180)=-8.1097m/s
AA
合成可得:VD=sqrt(2.22642+8.10972)=8.4098m/s,6VD=?74.64850
3-12題解法二〔瞬心法〕:
120*
由余弦定理:cosZABC=0.8322,得ZABC=33.67蛤
由得:(!)J(t)y=2.3461
3-15如圖3-33所亦為采煤康孑手因的鉆探構(gòu)。b—2R0mnv,a-84OITUII,—nni繞構(gòu)件
1上的5點以等角速度=1gd/s逆時針方向轉(zhuǎn)動,求C、串,」
兩點的速度及加速度。
解:〔1〕求C、。兩點的速度
〔2〕求C、Q兩點的加速度
由d〈t)2Jdt=£?-£]=0,得£[=£]由上面2式可得:
840*£i*cos(15*pi/180)-840*(0.278A2)*sin(15*pi/180)=280*
ft*cos(50.93*pV180)-280*(1.278A2)*sin(50.93*pV180)
811.3777i:i-16.8022=176.4754i;i-355.0521得£i=£2=-0.5328rad/s2
求D點加速度的方法有兩種;第一種按書上的方法列出運動方程式,按步驟求解;第二種
方法求出法向加速度和切向加速度的合成。
①對D點列出位置方程式卜〃=*>cos例求導得速度方程式卜,%=-&W|Sin例
%=&)sin孤\%.=謠
再求導得加速度方程式卜6=-/mGsin?-/.“;cos的,那么點+*
=心與cos例一兒雨$柄例
:i::i;A2
ar)x=-1300*(-0.5328)*sin(15pi/180)-1300(0.2782)*cos(15*pi/180)=82.2226mm/s
A2
aDy=1300*(-0.5328)*cos(15*pi/180)-1300*(0.2782)*sin(15*pi/180)=-695.0422nim/s
AA2
故D點的加速度為:aD=s(|rt(aDx2+aDy2)=699.8887mm/s,內(nèi))=?83.2533。
②%-十臉-J(九。),十(兒*尸-699.8887mnis2
C點的加速度為:ac=-bs2sin(9,-bct)lcos(p2+aqsin(px+“3;cos例
flr=-28()*(-0.532S)*sin(50.9373*pi/180)-28()*(1.278A2)*cos(50.9373!}!pi/180)+840*(-0.5328)*sin(15
*pi/180)+840*(0.278A2)*cos(15*pi/180)=-225.4828mm/s2
3-17在困3-35所示凸輪機構(gòu)中,lAli=e=20nmR=50nim,<?|=lOrad/s,指出速度瞬心生,并用瞬心法
求例=(r,45:及9(r時構(gòu)件2的速度丫2。
解:凸輪形狀為圓形,因此凸輪和平底從動件的公法線既垂直于
從動件的平底又過凸輪的圓心。
速度瞬心P12如下圖,從動件的速度可表示為:v2="COS。]
5=0°,v,=200〃"〃/s:
(p、=45°,v2=141.4214nums;
3-18如圖3-36所示曲柄滑塊機構(gòu)中,
a=100mm,a=60,ZA8C=90\%=2Ws。指出速度瞬心%,并用瞬心法
求構(gòu)件1的角速度幼。
解:速度瞬心P13如下圖。
=,又飛=/八耳⑼故得出
2000”
5=-----------=17.32052dIs
3-19如圖3-28所示凸輪機構(gòu),指出速度瞬心生,并用速皮瞬心法求從動件的角速度02。
解:速度瞬心P12如下圖。
乙.=R/tan3O0=75R,
所以得g=g助=1Qrad/s
3-21如圖3-38所示為較鏈四軒機構(gòu),試用瞬心法分析欲求構(gòu)件2和構(gòu)件3上任何重合點的速度相
等時的機構(gòu)位置,此時例=?
解:構(gòu)件3上任意點的速度方向為:該點與構(gòu)件3的回轉(zhuǎn)中心D點〔瞬
心P34〕的連線垂直的方向;其大小為構(gòu)件3的角速度與該點與瞬心P.34
距離的乘積。
構(gòu)件2上任意點的速度方向為:該點與構(gòu)件2和4的速度瞬心P24
的連線垂直的方向;其大小為構(gòu)件2的角速度與該點與瞬心P24距離的
乘積O
要使構(gòu)件2和構(gòu)件3上任何重合點的速度相等,即應(yīng)使瞬心P34
與瞬心P24重合〔此時AB與AD連線重合〕。此時構(gòu)件2和3都相對
于D點做純轉(zhuǎn)動,且構(gòu)件2和3的角速度相同〔從兩者的重合點C可
推導出),重合點距離D點的距離也相同,故任何重合點的速度相等。
故當科=a時,滿足題目要求。
第四章機構(gòu)的力分析
4-4在圖4-23所示的對心尖頂宜動推桿盤形凸輪機構(gòu)中,為?5(EnA/=8(hnm,x=12min,助=(llmd/s〔為常數(shù)).又機構(gòu)在圖示位置時,
推桿以號加速度%=1向”垂直向上運動,該處四槍的壓力角a-W?推桿重力烏=20N,重仃位于其軸線■上.凸輪的余心與畫輯中心A和重合.假設(shè)加
于凸輪上的驅(qū)動力矩A%=lNm,試求各個運動副反力和推桿所能克服的生產(chǎn)阻力/?;.
解:構(gòu)件2推桿的受力簡困如上,其中/=Mj〃=M/[(/-2)sina|=53.3523N
慣性力尼==(G/&)a=2.(M0K.V
對構(gòu)件2列出力和力矩平衡方程式:F=F,+FjG,竟,
注:也可以由圖中虛微所示,將機架對推桿的兩一科,支反力小和用:合成為一個冬初7仆卜,這樣根據(jù)三力匯交理論,可以更方便的求出結(jié)果。
對構(gòu)件1列出力平衡方程式:R
也可直接由構(gòu)件1只受兩力平衡直接得出-53.3523/V
4-10在如田4.29所示擺動導桿機構(gòu)中,”=3(?.n研匚碓野,加于孑求機構(gòu)各運動副的反力及應(yīng)加于西柄1上的平衡力矩
殳3b.
解:對于構(gòu)件力,由力%聿衡>
由力?理得:R,、=l00N,=330°
外臂塊,由力|ooA,
對于r兩=\
對于件1,由力平衡可得:
凡?=-R2l=Rl:-100、氏=150。
由力姮平衡得;
凡??m?sine)=A。=A/A=15JV-m
4-11所示偏心輪四輪機構(gòu)中,&=60nm\at="=Xhnn\且。4位于水平位第,外栽與T??N,p-30'?求運動副反力和凸輪1二的平衡力矩也?
解:板據(jù)三^t支理論,畫出構(gòu)件2受力圖。列出力平衡方程:
.?12+F,COS/?=0解得出21866.0254A
,%+F2sinfl=0[R?=-500N
圖中機架對推桿的支反力也可以#43#知示兩個力的合成,此時也間|以松照推桿在管個力的作用下平衡來求解,解法可參考題44
由構(gòu)件1凸輪的受力圖可得:R”
4-19如圖4-38所示,構(gòu)件1為一凸輪機構(gòu)砂推F的作用糅上運動,設(shè)兩者的摩擦因數(shù)片0.2,為了防止發(fā)生白端導軌的長
度乙應(yīng)滿足由幺條件〔解整時不計構(gòu)件1的百文〕|?
解:力矩平衡EW=()可得:-
FxlOO=/?xL,得:/?=FxlO()/£,其中力=凡=與
R正壓力產(chǎn)生的磨擦力為:F,=/?./=02*F>1(X1/£
要便推桿不自鉗,即能夠上升,必須滿足:F>2F(,即尸>2xO.2x"xlOO/Z.
解得:L>0.4xl(X)=4(Vwn
4-22圖441所示為一膠帶運輸機,由電動機1展過平型帶傳動及一個兩級齒輪誠速器,帶動運輸帶8.設(shè)運輸帶8所需的曳引力/=5S0()N,運輸帶8
的運送速度V-UnVs,激角直徑D=900mrn,平型帶傳動(包括軸承〕的效率,力(W5,每對齒輪(包括其軸承〕的效率,h-Q97,運輸帶8的機械效率為Q97?
試求斌傳動系筑的總效率〃及電動機所需的功率P.
解:串聯(lián)機組,總效率〃=〃「%.%.d=0.8670
檢出功率=F.v=55a)x12=6MX)W
故電機輸入功率應(yīng)為:
4-23如圖4-42所示,電動機通過三角帶傳動及D雄、圓柱黃■輪傳動帶開工作機A及8,議每對曲輪的效率琳?Q96,每個軸承的效率功?Q98,帶傳動
的效率%=。92,工作機A、8的功率分別為以=JkW,%=2kW,效率分別為%=。7,%=08,試求電動機所需的功率。
解:電機功率為為:
第五章機構(gòu)的型綜合
5-1運動集W)-012.用『012,必0022.諳西出,運動住的結(jié)構(gòu)困。假設(shè)以四元連桿為機架,其中一個三元連桿作樣動并為原動件,要求機構(gòu)的執(zhí)行構(gòu)
件為誕個完全對稱運動的滑塊。試進行機構(gòu)變換,
解:
圖1運動鍵結(jié)構(gòu)圖困2機構(gòu)變換方案一
B3機構(gòu)變換方案二圖4機構(gòu)變換方案三
5-2運動鏈M)-U2.NP-”2?請的出運動鏈的結(jié)構(gòu)圖.分別取不同構(gòu)件為原動件,三元連桿為機架.試綏合出一個II級機構(gòu)和一個高級別機構(gòu).
解:運動鏈的結(jié)構(gòu)圖如下.
①以AB或,CD桿為原動件得到II級機構(gòu);②以FG桿為原動件得到山級機構(gòu)。
5-3指出代號對)-2.內(nèi)「-5風-””中有幾個二、三、四元連桿.假設(shè)以四元連桿為機柒,取回轉(zhuǎn)構(gòu)件為原動件.試變換出一個連架桿為導桿,另
兩個連架桿為滑塊的機構(gòu).
解:1個四元連桿,2個三元連桿,5個二元連桿。變換機構(gòu)如下,理論上可以有6種以上方案。
5-4代號為對)-002.q1-013.糙-0中的運動錐.請函出其運動能的結(jié)構(gòu)圖.問有幾個二、三、四元連桿.變換機構(gòu)后其自由度產(chǎn)=?,
解;1個日元連桿,2個三元連桿,6個二元連桿.總構(gòu)件數(shù)N=l+2+6=9,自由度尸=3(N-1).2P=2,變換機構(gòu)后其自由度不應(yīng)改變,依然為2.
解題考前須知:I.給出運動鏈結(jié)構(gòu)四后,比照代號進行檢驗;2.機構(gòu)變換后檢查其中的多元連桿連接是否正確,多元連桿吊對的話,機構(gòu)一般不會有
錯;3.機構(gòu)變換后其自由度不應(yīng)改變.
第六章平面連桿機構(gòu)
6-1%困6*48所示,設(shè)四桿機構(gòu)各機構(gòu)的長度為a-240mm,〃="X)mnw=*XNm.d?500mm。4問:
1)當取桿4為機架時,是否有曲柄存在?
2)假設(shè)各桿長度不變,能否以選不同桿為機架的方法獲得雙曲柄和雙,c搖桿機構(gòu)?如何獲得?
解:1)”+〃4c+d,滿足桿長之和條件,且最短桿為連架桿,故有曲柄存—*7在.
D
2)以a為機架,得雙曲柄機構(gòu):
以。為機架,痔雙維桿自構(gòu).
6-4征圖648所示的狡鏈四桿機構(gòu)中,各桿的長度為u=28nm〃=521Mm50nnnJ=72nm*試求:
1)當取桿4為機架時,該機構(gòu)的極位夾角。、桿3的最大接角w和最小傳動角片““?
2)當取桿1為機架時,將演化成何種類型機構(gòu)?為什么?井說明這時C、/)兩個轉(zhuǎn)動副是周轉(zhuǎn)制還是接動副?
解:1)由曲柄與連桿粒直共蟆和重交共戰(zhàn)兩位置計算極位夾角〃和桿3的擺角”:
由曲柄與機架內(nèi)共姣和外共或兩位更計算走桿和搖桿的夾角
故兒i.nI向"yj-22.7342。
2)滿足桿長之和條件,A、B為全轉(zhuǎn)副,C、D為擺動副,此時取a為機架得到雙曲柄機構(gòu)。
6-806-52所示為一牛頭刨床的主傳動機構(gòu),〃.7。嘰%=1<?皿行程速比系數(shù)《=2,刨頭5的行程〃=300mm,要求在整個行程中,報劫刨頭5有枚小
的壓力角,試設(shè)計此機構(gòu).
解:由行程速度變化系敷K=2,得極位夾角〃為:
。=[8伊£^=60。?裂----手桿攝角
褊=ISnirn,
那么卻?=/1#/sin(^)=150;",〃
要使壓力角最小,須使滑塊導軌線位于D和T兩位置高度中點處,此時在滑塊的整個行程中機構(gòu)的最大壓
力角景小*此時,壓力角a=arcsing///*)?
由條件,行程〃=300rm”,即導桿從中心位五D運動到左邊極限位五D'時滑塊的行程為!〃=於如向,可
2
得:
化初得:
lITcosa*sin<-=lpr:coscr+-W>
晶5m:。)=150,解得:=3()0〃就〃
包頭導軌線1距離C點的高度為:人=L-亨=L-;品(1-cosg<9))=3OO-20.0962=279.*XL^8??n
此時最大壓力角為:a,,,,*二arcsin('>,展)=arcsin(20.0962/UX))-I1.5932°
6-14如圖6-57所示,設(shè)要求四桿機構(gòu)兩連架桿的三組對應(yīng)位置分別為“戶35,小=5”:=75';的=121供=,試設(shè)計此臼護機構(gòu)。
解:對照書上(6-41)式,此處可簡化為:
分別代入題目中3組數(shù)據(jù)得:
“中。。吟Pi=-c.p,=(a'+c2+i-fe,)/(2tf)
[a=0.7992
Po=1.5815
第得:故,=1.2651
Pi=-1.2640
<,=1.2640
/1,=1.0235
d=l
6-16如圖6.59所示曲柄搖桿機構(gòu),推桿長「420mm,在程角“=?r,行程速比系數(shù)K=1.2f,假設(shè)遠機位時機構(gòu)的傳動角力=36,求各桿長%b,d,并
校驗機構(gòu)就小傳動角7g.
解:機構(gòu)的極位矣角"和近極位傳動角為:
根據(jù)課本內(nèi)容列出投影方程式:
tan%=(sin/2sind)/($in7]-sin/2co,0
4=0.6138
a=(A-B)/N
斛得:其中由式(6-48)8=0,3668
b=(A+B)/N
N=().8157
casin^/sinyj
解得:a=0.3027.6=1.2022,e=0.7279
由實際尺寸c=42。”,,“得絕對桿長尺寸為:
此時機構(gòu)的最小傳動角為7mh=31.7101。,不符合要求.
6-22如圖6M所示,某剛體上p點的三位置及其上某標域的位近角分別為:片=[常卜=[荏,=[常]:*=饗,6=47、憎=加,恨設(shè)兩國定支座3
。的位置坐標為:咽T&求實現(xiàn)p點給定住置的四桿機構(gòu)的各桿長度.
解:。;=6-%=\7°,"=修一6=40。
首先根據(jù)式(6-13)寫出剛體位移矩陣:
為計算運動副心的坐標值.由式[6-19)解得:
將&.8,.C,(_/=2.3)代入式〔6-18〕有-6.1112."4926
再計算運動副G的坐標值。同理將位移姮陣:RJ[QJ代入式(6-19)解得:
將&.勺,弓(/=2,3)代入式(6-18)有x<.=-4,2582,%=12,6189
可得各桿長為:/<(.=13.0164.2.1684.lf7)-10.4595.1^-7.3783
6-27如圖6-64所示,砂箱翻轉(zhuǎn)臺與連桿5c固結(jié),為使翻轉(zhuǎn)臺作平面運動并翻轉(zhuǎn)isff,8、C兩點的坐標值為:《1-[&,C,-J^,&=[/?=[;;],
試用代數(shù)解析法設(shè)計一四桿機構(gòu)實現(xiàn)以上要求。
解:謾/、。點的坐標值(xA..yA)及(XDC'D),由式[6-38)可得:
xA=50.1013,以=153553和.%=26.1309.yo=-10.5946
戰(zhàn)得各桿長為:/AB=63,??3.7=15,la,=X4.K2()I,/“,=3S.4002
6-28如圖6-65所示液壓缸翻斗機構(gòu),翻斗接角心60,,位量1,峭。對位jt2修〃作用于BD上的力矩比為^M=L5,假設(shè)搖臂BD的長度&>=300mm,求他=35T
%的機構(gòu)尺寸及液壓缸行程H.
解:謾機構(gòu)的相對尺寸為4=1,.b,.c
由式〔6-50〕:sin0=Asin%可得p?1.066U,,______.
由式16-52〕:x,-1.3023n?/九’二?%
故%=0.7732rud九=O.WXIrad/7
h=0.7244/-(l/c)K300330.4578/wn
由式(6-54):w
b2:1.5075/償=(伉/。乂300=239.372Orww
e=0.9078/快=(4/c)x300=498.173bw/n
行程
H=/A.。.*-LK=258.8011mn.
第八章凸輪機構(gòu)
8-3在尖頂對心jt動從動件盤彩凸輪機構(gòu)中,S8-33所示從動件的運動規(guī)律尚不完整.試在圖上補全
各段的$一。..仇.一夕曲線,并指出哪些位JL有剛性沖擊?哪些位置有柔性沖擊?
解:
在凸輪轉(zhuǎn)角8尸和,T處存在剛性沖擊;
在凸輪轉(zhuǎn)角6=0、半會和.處存在柔性沖擊;
8-9在用8-35所示對心直動滾子從動件盤形凸輪機構(gòu)中,h-Mknm,實際基BQ半徑%-40mm,浪子半徑
r,-lOnw,攜程角牝=120\推桿按正弦加速度規(guī)律運動。當凸輪轉(zhuǎn)動夕=90,時,試計算凸輪廓線與演
子接散點處的坐標值。
解:(1)首先計算凸輪理論廓線坐標
理論基圓半徑r?=r0+r,=50,w”
3=時優(yōu)推桿的行程S為:(根據(jù)正弦加速度規(guī)律方程)
由于是對心,e=0,故理論廓我方程中品=%=50,加
(2)計算凸輪實除厚線坐標
”90處理論廓線點處的法或斜率為:
由八憶幽嘩士4=q=空迎=03112(其中立|_±.!32)
(Jo+sjsm^-lds-ejcos^%+ssn+s的[.』外出
那么得少=17.2874。
故實斤廊蝶坐標值為:
8-11與題89條件相同。試計算對心平底從動件的盤形凸輪當戶=90時,平底與凸輪屏畿換觸點處的坐標值。假設(shè)推穆與日穆運動相同,試確定平底
應(yīng)有的最小長度/■?
解:(1)計算平底與凸輪廊線接觸點坐標
(2)計算平底從動件的最小長度/.
上式對制求導并令其為0,可得出°吟時上式取得最大值.
比廿|dj/d同=|ft(—+—)=—=-^^=76.3944n)m
所以L=2x763W+(S~7)157.7887-i59.7887nni
8-17羽花設(shè)計一對心直動凌子推桿量冊凸輪機內(nèi),設(shè)凸輪以等角速度沿順時針方向回轉(zhuǎn),推桿的行程%-50mm,報福運動角%=90、推桿位移運動規(guī)
律為犬[-a噎),試琮定推程所委求的技正確度圓半徑2又如該機構(gòu)為右偏_£互動滾子推桿盤形凸輪機構(gòu),偏距,=Khm,試求其最小基圓半徑…
解:(1)由于是對心互動滾子推桿盤揚凸輪機構(gòu),偏距e=0
因此,基圓半徑大的計算公式可簡化為:.=筆7.
*tan[aj
對上K求導,并令導致為o,求出不極值時對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角夕.
s=-(1-cas2^>)rck/d8=%sin2e?d2s/d<p:?2/rcos29>
李=0.得:咨學-疝為=o,化簡為:加物=事,取[司=30。
dtptan[ajtan[a]
得:幣=73.897+,故幼=36.948中
代入基圓半徑計算公式,求得%=65」兩加”
(2)當凸輪亂構(gòu)推桿為右倒置時,偏距e=l(lmm
組0?得:2(,加方一左/麗)孫分子為a與〔1〕中式子粕叫(p-36.94800
</<0=°
代入*88半徑計算公式,求得/j.MgB.oex””,
第九章直齒圓柱齒輪機構(gòu)
9-4在用9T3中,基圓半徑個-5。1nln,現(xiàn)需求:
1)當4?65mm時,漸開姣的展角可、漸開線上的壓力角q和曲率半徑八?
2〕當4=20?時,漸開城上的壓力角匹及向徑,,的值。
解:II根據(jù)漸開戰(zhàn)方程,。=為/85必得:
壓力角a,■39.7151。
展南田?加ra,tana,-a,?O.I375HM/7.87830
曲率半徑=rb-iana,=r-sina,=41.5331>nm
2)當q=20,時,9-1,0,=O.W<X)6aid=>a,=51.16010
查表計算時可采用插值法____史0____._____竺J_______
0.34924-0.347(H)0,349()6-0.34700
9-5一根漸開線在基圓上發(fā)生,試求漸開線上哪一點的曲率半徑為零?哪一點的壓力角為本?
解:基圓上的壓力角%、曲率半徑0,均為0?
9-9假設(shè)漸開線直齒圈柱標準齒輪的a-20,居=1.1=(1空,試求基圓與齒根圓重合時的齒數(shù).又當折數(shù)大于以上求出的數(shù)值時,試證明此時基因與曲根
回哪個大?
解:當亂圈與齒根圓重合時,由=4可得:(kosa=d-2Jifm=>mzcosa=mz-2.5m
假■設(shè)z>———可導出:mz-2h'.m>wizcosa?即d,>4?
l-cosa
9-14在T616鐐床主軸箱中有一直占圓柱淅開蝮標準吉輪,其壓力角o-20,曲數(shù)z=40,齒頂8B直徑現(xiàn)發(fā)現(xiàn)該折輪已經(jīng)損壞,需要重做一個
齒輪,試魏定這個告輪的模數(shù)及齒頂兩系數(shù)〔提示:告頂高系數(shù)只有兩件情況,月-ax和垢-1。)?
解:d,=J+liijn=/nz+2,汕;即4()/n+2,汕:=X4
假,設(shè)力;=1.0,那么有:42/rr=84=>m=2mm:
假設(shè)〃:=0.8,那么有:41.6wi=84=>m=2.019nim,此為非標準值■?
所以,m=2mm>/r:=1.0
9-17諛有一對外嚙合齒輪的齒數(shù)今=30,七=4a,”=Sun,壓力角a=2(r,齒頂赤系數(shù)%:=1.認求當中心距。'=725mm時,兩輪的嚙合角又當〃=223丫
時,武求其中心距。'?
解:標準中心距為:aur^r2.lm(z,4-z2)-700nmi
由acosa,a'cosa'ncosa'--^-cosa=>a24,86660
a
各a'=22°3。時,中心距“'=711.9812mm。
9-19諛有一對按標準中心距安裝的外嚙合漸開戰(zhàn)去輪,A=G=Sa=W,欲使其吏合度與=1.4,試求這對齒輪的齒頂高系數(shù)。
,,
解:£e■一[z,(tanaul-tana^+z,^^^,,-iano)|
2/r
*且按標準中心距安裝,有
4=Z[=>crul=d=ana'=a
2:l(ianau-(ana)/2<=1.4,解得:%=31.9101°
</,=</cosa=dacosau,mscosa=(itc+2/^/a)coscr?=>zcosa=(z+2/(,Jcosa,,解得:*=0.9093
實除設(shè)計時,取匕=1,此時支合度可計算得4=15148.
9-22在某牛頭刨床中,有一對外嚙臺漸開核直古圓柱古輪傳動,21=l7.22=ll8,"=5mn,4=然kL“=337.5mm.現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)小齒輪嚴重磨損,擬將其報廢。
大齒輪磨機較輕〔沿吉厚方向的磨損量為0.75n】m〕,擬修復使用,并要求新設(shè)計小街輪的齒頂厚盡可能大些,為應(yīng)如何設(shè)計這對吉輪?
解:標準中心距為:”=4+4=,m(4+4)=337.5mm=/,此時修復大街輪,即對大哲■輪來用員變位,使其音摩s變小,小告輪來用正變位,保證者屋
盡可能大.整個齒輪傳動為等變位齒輪傳動:Zr=r,+r2=O.中心距不變.
由大齒輪磨損量為0.75mm,可得:|2a”tana|>0.75,解得網(wǎng)>0.2061。
可取4=-匕=02進行臺輪設(shè)計。
以下計算喀,可參虬書上公式..
9-26右圖9,9所示的告輪變速而中,兩軸中心距為90mm,各輪齒數(shù)為與=41、與=51、3=&、:,-?)、彳-20、;6-6?,模數(shù)均為m=2mm,試確定各對
臺輪R動的類型。
解:實際中心距"?90囿”,各對告槍的標準中心距為:
<%=92mm,al2>a',采用負傳動;
=90mm,a^—a't采用標準或等受位傳動;
“q=88mw,a^,<a,?采用正傳動;
[1]對臺輪1和2傳動:
嚙合角a,-arccos^^^)-16.1422^
大小當輪不發(fā)生根切需滿足:為2互工=1=_].4118,&二(2i一4:2
——IBS
因兩輪齒數(shù)分別為41和51,相差不多,故取為=“)'07,士=一°4可使兩齒輪接近等強度.
(注:選取方式不唯一,滿足總體關(guān)求即可)
(2]對舟輪3和4傳動:
嚙合角a'=a=20?,標準齒輪傳動,取.0=%=0
〔3〕對舟輪5和6傳動:
畸合角a'=arccos學)=23.247萬
&=$+%=-+”加…山=10797,且應(yīng)滿足網(wǎng)>聞
2tana
故?。?0.7,X4=0.37V7(注:選取方式不唯一,滿足總體要求即可).
以下計算略,可參見書上公式。
第十章其它齒輪機構(gòu)
10-2在某設(shè)備中有一對漸開微直齒圓柱所輪,2=26為=*切=輸1n?。二紳?八;=L/=。25?在技式改造中,提高了原動機的轉(zhuǎn)速.為了改4?青輪傳動的平穩(wěn)性,
要求在不降低強度、不改變中心距和傳動比的條沖下,將直拗輪改為斜生輪,并希曼將分發(fā)03螺旋角限軻在2“以內(nèi),*合度,a3,4確定寺、;2、町和
母寬心
解:用直齒槍標準中心距。4小+與),加二I+小)=234/“,”
斜舍輪中心距為:呵,?+為)叫5+?產(chǎn)).要使齒輪強度不降低,即模敷不變,m「3mm
2cosfl2cos//
和取螺旋角尸=2(尸,那么有z=%8S”=黃43,取二1=25,那么z,=%y=125
'5(1+?。?/p>
此時可計算得:COS£=230=0.96I5,0=15.9424%滿足要求。
1X1
根據(jù)重合度要求計算齒寬:£,=%+%
(ana,=tananicosP=0.3785?解得a,=20.73310
那么2£=1[引(tana”)-tana,),N、(una》、?tana;)]=1.6463>呢=-s、口=0.0291B
u
In*0叫
由%23,可得:O.O29IW>3-1J6463,所以得HA46.5189
糅上,取■取zt=25>3=125,叫=3/ww9B-47〃〃〃.
10-3設(shè)有一對外嚙合齒輪傳動,4-21尼?32?嗎-2mm?",-55nm不用變位而用斜齒身柱齒輪杓劫來泰中心距,試問螺衩角應(yīng)多大?
解:格吉輪中心距〃=以色土&2
2cos用
所以cos。="金4=0.9636故6—15.4987,
10-4一蝸輪的齒數(shù)十-4OM-2S0mm,與一單頭蝸桿嚙合,試求:1)蝸輪端面模數(shù)小及蜻桿軸面模數(shù)四;2〕蝸桿的軸面齒距出及導程/;3)蜻桿的分
席BD6徑4:4]兩輪的中心跟“J
解:1)由W=,小4可得端面模敷,%=7mm,蝸開軸面模敷叫?=網(wǎng)2=7nm°
2)端桿軸面齒距外=〃褊次=
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