机械设计基础答案

机械设计基础答案(共31页)

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第一章 平面机构的自由度和速度分析

1－1

1－2

1－3

1－4

1－5 3

自由度为：

1119211)0192(73')'2(3FPPPnFHL

或：

11826323HLPPnF

1－6

自由度为

11)01122(93')'2(3FPPPnFHL

或：

11222411128323HLPPnF

1－10 4

自由度为：

1128301)221142(103')'2(3FPPPnFHL

或：

122427211229323HLPPnF

1－11

22424323HLPPnF

1－13：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 5 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P12

P24、P14分别为构件2与构件1相对于机架的绝对瞬心 6 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 7

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。 9

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=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=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=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： 20233.048447.17333.0321PPP

504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

 00 500 1000 1500

s（mm） 0 30

（2）回程：

回程角：0120'

从动件的位移方程：)]('cos1[2'shs

' 00 400 800 1200

's（mm） 30 0

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 57 123

齿顶高 mhhaa* （1*ah） 3 3

齿跟高 mhhff* （25.1fah）

顶隙 mcc* （25.0*c）

中心距 2/)(21mzmza 90

齿顶圆直径 aahdd2 63 129

齿跟圆直径 ffhdd2

基圆直径 cosddb （020）

齿距 mp

齿厚 2/ps

齿槽宽 2/pe

4-2 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