機(jī)械原理課后全部習(xí)題答案

1、機(jī)械原理課后全部習(xí)題答案目錄第1章緒論第2章平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析3第3章平面連桿機(jī)構(gòu) 8第4章凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)15第5章齒輪機(jī)構(gòu)19第6章輪系及其設(shè)計(jì) 26第8章機(jī)械運(yùn)動(dòng)力學(xué)方程32第9章平面機(jī)構(gòu)的平衡39第一章緒論一、補(bǔ)充題1、復(fù)習(xí)思考題1、機(jī)器應(yīng)具有什么特征？機(jī)器通常由哪三局部組成？各局部的功能是什么？2、機(jī)器與機(jī)構(gòu)有什么異同點(diǎn)？3、什么叫構(gòu)件？什么叫零件？什么叫通用零件和專(zhuān)用零件？試各舉二個(gè)實(shí)例。4、設(shè)計(jì)機(jī)器時(shí)應(yīng)滿足哪些根本要求？試選取一臺(tái)機(jī)器，分析設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足的根本 要求。2、填空題1、機(jī)器或機(jī)構(gòu)，都是由 組合而成的。2 、機(jī)器或機(jī)構(gòu)的 之間，具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。3 、機(jī)器可以用來(lái)人的勞

2、動(dòng)，完成有用的 。4 、組成機(jī)構(gòu)、并且相互間能作 的物體，叫做構(gòu)件。5 、從運(yùn)動(dòng)的角度看，機(jī)構(gòu)的主要功用在于 運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)的形式。6 、構(gòu)件是機(jī)器的 單元。零件是機(jī)器的 單元。7、機(jī)器的工作局部須完成機(jī)器的動(dòng)作，且處于整個(gè)傳動(dòng)的。8 、機(jī)器的傳動(dòng)局部是把原動(dòng)局部的運(yùn)動(dòng)和功率傳遞給工作局部的 。9 、構(gòu)件之間具有 的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，并能完成 的機(jī)械功或?qū)崿F(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的的組合，叫機(jī)器。3、判斷題1、構(gòu)件都是可動(dòng)的。2 、機(jī)器的傳動(dòng)局部都是機(jī)構(gòu)。3 、互相之間能作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物件是構(gòu)件。4 、只從運(yùn)動(dòng)方面講，機(jī)構(gòu)是具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的組合。5 、機(jī)構(gòu)的作用，只是傳遞或轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng)的形式。6、機(jī)器是構(gòu)件之間具有確定

3、的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，并能完成有用的機(jī)械功或?qū)崿F(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的構(gòu)件的組合。7 、機(jī)構(gòu)中的主動(dòng)件和被動(dòng)件，都是構(gòu)件。2填空題答案1、構(gòu)件 2 、構(gòu)件 3 、代替 機(jī)械功 4、相對(duì)運(yùn)動(dòng) 5、傳遞 轉(zhuǎn)換6、運(yùn)動(dòng)制造 7 、預(yù)定終端8 、中間環(huán)節(jié) 9 、確定有用構(gòu)件3判斷題答案1、V 2 、V 3 、V 4 、V 5 、X 6 、V 7 、V第二章 機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析2-7 是試指出圖 2-26 中直接接觸的構(gòu)件所構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副的名稱(chēng)。解：a) 平面高副b) 空間低副c) 平面高副2- 8 將圖 2-27 中機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖繪制成機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖， 標(biāo)出原動(dòng)件和機(jī)架， 并 計(jì)算其自由度。解：b) n=3, Pl=4 , PH=0

4、,F=3 X 3-2 X 4=1c) n=3 , PL =4 , Ph=0,F=3 X 3-2 X 4=12-9 試判斷圖 2-28 中所示各“機(jī)構(gòu)能否成為機(jī)構(gòu)，并說(shuō)明理由。 解：修改后的機(jī)構(gòu)修改后的機(jī)構(gòu)修改后的機(jī)構(gòu)2-10 計(jì)算圖 2-29 中所示各機(jī)構(gòu)的自由度，并指出其中是否含有復(fù)合鉸鏈、局部自由度 或虛約束，說(shuō)明計(jì)算自由度應(yīng)作何處理。解：a)n=5，PL=7 ，有復(fù)合鉸鏈：構(gòu)件3和構(gòu)件5;構(gòu)件3和構(gòu)件1;F=3n-2 Pl=3X 5-2X 7=1b) n=6 ,Pl=8, PH=1 , 有局部自由度，有虛約束F=3n-2 Pl - Ph =3x6-2x8-1=1d).4/3 - SC -

5、 CD 一 DA4有虛約束，有復(fù)合鉸鏈n=5,Pl =7,Ph=0,F=3n-2 Pl - Ph =3 X 5-2 X 7-0=1EC 拼Ce)有對(duì)稱(chēng)虛約束n=5, Pl=7F=3n-2 pl=1d)OA =()A'a-巧f) 有對(duì)稱(chēng)虛約束n=3, Pl =3 , Ph =2F=3n-2 pl - ph =1g) n=2 , Pl =2, Ph =1, n=3 , Pl =4有虛約束h)有對(duì)稱(chēng)虛約束，n=3, Pl=4F=3n-2 pl =3 X 3-2 X 4=1或者:n=4Pl =5 Ph=1 ,F=3n-2 pL- ph =3 X 4-2 X 5-1=12-12計(jì)算圖2-30所示

6、各機(jī)構(gòu)的自由度，并在高副低代后，分析組成這些機(jī) 構(gòu)的根本桿組即桿組的級(jí)別。解:a)n=4，Pl =5，F(xiàn)H =1F=3n-2 p_ - Ph =1所以此機(jī)構(gòu)為III級(jí)機(jī)構(gòu)b) n=3 ， 巳=3,Ph =2F=3n-2 p_ - Ph =1c) n=4 ，Pl =4，F(xiàn)H =3F=3n-2 FL - Ph =1d)n=6， PL=8 ， PH =1F=3n-2 PL - PH =1所以此機(jī)構(gòu)為 III 級(jí)機(jī)構(gòu)2- 13 說(shuō)明圖 2-32 所示的各機(jī)構(gòu)的 組成原理 ，并判別機(jī)構(gòu)的級(jí)別和所含桿組的數(shù) 目。對(duì)于圖 2-32f 所示機(jī)構(gòu)，當(dāng)分別以構(gòu)件 1、3、7 作為原動(dòng)件時(shí)，機(jī)構(gòu)的級(jí)別 會(huì)有什么變化

7、？a)機(jī)構(gòu)的級(jí)別 :IIb)機(jī)構(gòu)的級(jí)別 :IIf) 當(dāng)分別以構(gòu)件 1、3、7 作為原動(dòng)件時(shí)以構(gòu)件 1 作為原動(dòng)件時(shí)，以構(gòu)件 1 作為原動(dòng)件時(shí)，機(jī)構(gòu)的級(jí)別 II以構(gòu)件 3 作為原動(dòng)件時(shí)，以構(gòu)件 3 作為原動(dòng)件時(shí)，機(jī)構(gòu)的級(jí)別 :II以構(gòu)件 7 作為原動(dòng)件時(shí)，3：lll以構(gòu)件7作為原動(dòng)件時(shí)，機(jī)構(gòu)的級(jí)別:lll2- 14繪制圖2-33所示機(jī)構(gòu)高副低代后的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度。并確定機(jī)構(gòu)所含桿組的數(shù)目和級(jí)別以及機(jī)構(gòu)的級(jí)別。圖2-33 機(jī)構(gòu)示意圖機(jī)構(gòu)高副低代后的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖桿組的級(jí)別：山所以，機(jī)構(gòu)的級(jí)別：lll2- 15試分析圖2-35所示刨床機(jī)構(gòu)的組成，并判別機(jī)構(gòu)的級(jí)別。假設(shè)以構(gòu)件4為原動(dòng)件,那么此機(jī)

8、構(gòu)為幾級(jí)？ 解：F=3n-2 PL- PH =3X 5-2 X 7=1、假設(shè)以構(gòu)件1為原動(dòng)件，那么此機(jī)構(gòu)拆分的桿組是: 所以此機(jī)構(gòu)為lll級(jí) 二、假設(shè)以構(gòu)件 4 為原動(dòng)件，那么此機(jī)構(gòu)拆分的桿組是：所以此機(jī)構(gòu)為 II 級(jí)第三章 平面連桿機(jī)構(gòu)3- 9 圖 3-54 所示平面鉸鏈四桿運(yùn)動(dòng)鏈中， 各構(gòu)件長(zhǎng)度分別為 lAB 55mm ，lBC 40mm， lCD 50mm，l AD 25mm。(1) 判斷該機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)鏈中四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的類(lèi)型。(2) 取哪個(gè)構(gòu)件為機(jī)架可得到曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。(3) 取哪個(gè)構(gòu)件為機(jī)架可得到雙曲柄機(jī)構(gòu)。(4) 取哪個(gè)構(gòu)件為機(jī)架可得到雙搖桿機(jī)構(gòu)解：平面連桿機(jī)構(gòu)LAB=55 L BC=40

9、 L CD=50 L AD=25LAB+LAD<LBC+LCD(1) A、D整轉(zhuǎn)副B、C擺轉(zhuǎn)副(2) AB或CD為機(jī)架時(shí)，為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)(3) AD為機(jī)架時(shí)，為雙曲柄機(jī)構(gòu)(4) BC為機(jī)架時(shí)，為雙搖桿機(jī)構(gòu)3- 10 圖 3-57 所示為一偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)， 試求桿 AB 為曲柄的條件。 假設(shè)偏距 e=0，那么桿AB為曲柄的條件又如何？解:主要分析能否通過(guò)極限位置，a+e<b3-11 在圖 3-81 所示的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，各桿件長(zhǎng)度分別為 l AB 25mm， lBC 40mm， lCD 50mm， lAD 55mm。(1) 假設(shè)取AD為機(jī)架，求該機(jī)構(gòu)的極位夾角9 ,桿CD的最大擺角

10、 和最小傳動(dòng)角 min 0(2) 假設(shè)取AB為機(jī)架，求該機(jī)構(gòu)將演化為何種類(lèi)型的機(jī)構(gòu)？為什么？請(qǐng)說(shuō)明這時(shí)C D兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副是周轉(zhuǎn)副還是擺轉(zhuǎn)副。圖 3-58 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)解：由于 25+ 55<40+ 50,所以 I ab+ I adW l bc+ l cd,且以最短桿AE的鄰邊為機(jī)架。 故該鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。 AE為曲柄。1) 以曲柄AE為主動(dòng)件，作出搖桿CD的極限位置如下圖。ACi= I ab+ I bc= 40+ 25= 65AC2= I bc I ab= 40 25= 15(1) 極位夾角B:出現(xiàn)在AB與連桿BC重合位置圖1行程速比系數(shù) K=(180°+9)/(18

11、0 °9) 1.17(2) 求搖桿的最大擺角©，從圖1,搖桿的最大擺角©:©=/ BDC / E2DG(3) 最小傳動(dòng)角丫 min出現(xiàn)在AE與機(jī)架AD重合位置 (分正向重合、反向重合)如圖 2。分別求出 1、2，再求最小傳動(dòng)角。圖2曲柄處于AE 1位置時(shí)，傳動(dòng)角丫 1= 1=36.86° 曲柄處于AE 2位置時(shí)，傳動(dòng)角丫 2 = 180° 2=54.90°. 現(xiàn)比擬的丫 1、丫 2大小，最小傳動(dòng)角取丫 1、丫 2中最小者.Y min= 36.86 02) ?取AE為機(jī)架，即取最短桿為機(jī)架，該機(jī)構(gòu)演化為 雙曲柄機(jī)構(gòu)。因?yàn)樵谇?/p>

12、 搖桿機(jī)構(gòu)中取最短桿作為機(jī)架，其2個(gè)連架桿與機(jī)架相連的運(yùn)動(dòng)副A、E均為周轉(zhuǎn)畐嘰C、D兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副為擺轉(zhuǎn)副。3-15 圖 3-59 所示為加熱爐爐門(mén)的啟閉狀態(tài)，試設(shè)計(jì)一機(jī)構(gòu)，使?fàn)t門(mén) 能占有圖示的兩個(gè)位置。圖 3-59 題 3-15 圖 提示:把門(mén)看著是在連桿上，即兩個(gè)活動(dòng)鉸鏈中心在門(mén)上， 同時(shí)把固定鉸鏈中心裝在爐子的外壁上。3-16試設(shè)計(jì)一個(gè)如圖3-60所示的平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。設(shè)其搖桿 B0B的長(zhǎng)度Ib0b 75 mm，行程速比系數(shù)K=1.5，機(jī)架A0B0的長(zhǎng)度 心。100mm，又知 搖桿的一個(gè)極限位置與機(jī)架間的夾角45。，試求其曲柄的長(zhǎng)度Ia0a和連桿的長(zhǎng)度 IAB圖3-60題3-16圖解：符號(hào)

13、與課本不太一致當(dāng)行程速比系數(shù)K=1.5時(shí)，機(jī)構(gòu)的極位夾角為即機(jī)構(gòu)具有急回特性，過(guò)固定鉸鏈點(diǎn)A作一條與直線AC；成36的直線再與活動(dòng)鉸鏈點(diǎn)C的軌跡圓相交，交點(diǎn)就是活動(dòng)鉸鏈點(diǎn)C的另一個(gè)極限位置。選定比例尺，作245AB；'B2D/圖，如以下圖所示由圖可知，有兩個(gè)交點(diǎn)，即有兩組解。直接由圖中量取AC；70.84，AC225.75，AC2169.88。故有兩組解。70.84 25.7570.84 25.7522.55mm48.3mm搖桿的擺角41解二：構(gòu)件AB的長(zhǎng)為I ABAC? AC 12169.88 70.84249.52mm構(gòu)件BC的長(zhǎng)為I BCAC2AC1169.88 70.84120

14、.36mm搖桿的擺角 1073- 17如圖3-61所示，設(shè)破碎機(jī)的行程速比系數(shù)K =1.2，顎板長(zhǎng)度Icd 300 mm，顎板擺角 =350，曲柄長(zhǎng)度丨ab=80 mm求連桿的長(zhǎng)度，并驗(yàn)算最小 傳動(dòng)角min是否在允許的范圍內(nèi)圖3-61題3-17圖3- 18試設(shè)計(jì)一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，設(shè)滑塊的行程速比系數(shù)K=1.5，滑塊的沖程H=50 mm,偏距e =20 mm，并求其最大壓力角max？解：行程速比系數(shù) K=1.5，那么機(jī)構(gòu)的極位夾角為直線GC2成90選定作圖比例，先畫(huà)出滑塊的兩個(gè)極限位置C和C2，再分別過(guò)點(diǎn)C、C2作與54的射線，兩射線將于點(diǎn)O。以點(diǎn)O為圓心，OC為半徑作圓,再作一條與直線C C2相

15、距為e20mm的直線，該直線與先前所作的圓的交點(diǎn)就是固定鉸鏈點(diǎn)A。作圖過(guò)程如解題 24圖所示68mm，所以682521.5mm246.5mm68 252290ArOB 2_C1解題3-18最大壓力角，提示：出現(xiàn)在曲柄與導(dǎo)路垂直 的時(shí)候3- 19圖3-62所示為一牛頭刨床的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu),1亦 75mm , lBC 100mm，行程速比系數(shù)K=2,刨頭5的行程H=300mm要求在整個(gè)行程中，刨頭5有較小的壓力角，試設(shè) 計(jì)此機(jī)構(gòu)。圖3-62題3-19圖解：(符號(hào)與課本不太一致)由題可得極位夾角180°X( kl)/( k +1)=60。即擺桿B°B的擺角為60°.曲柄運(yùn)動(dòng)

16、到與B°B垂直，其擺桿B°B分別處于左右極限位置B0B1、B0B2 .：曲柄長(zhǎng)度lAA0 = 75機(jī)架 AB。的長(zhǎng)度 Ia0b0 = 75/sin (B/2) = 150mm欲使其刨頭的行程H= 300mm即C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的水平距離為300mm擺桿 B0B1 的長(zhǎng)度 IBB =H/2 / sin (B/2)= 150/ sin 30300mm為了使機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中壓力角較小，故取刨頭5構(gòu)件的導(dǎo)路在BbF的中點(diǎn)，且丄A0B0BdF = l BB x cos (9/2)= 150X - 3 mm刨頭5構(gòu)件離曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)中心 A點(diǎn)的距離為:=300 150 (300 150 x 3 )/2

17、130丨 一 H 一 。一3- 22 有一曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，其搖桿長(zhǎng) Ib0b 420mm，擺角 90，搖桿在兩極限位時(shí)與機(jī)架所成的夾角各為 60°和30°，機(jī)構(gòu)的行程速比系數(shù) 心1.5，設(shè)計(jì)此四桿機(jī)構(gòu)，并驗(yàn)算最小傳動(dòng)角min解：180° k A0E1 B0B31 A0B0( 1 B0B31 B0F ) /236°k 1按照課本的方法作圖3-23 試求圖3-65所示各機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí)全部瞬心的位置(a)(b)(c)(d)圖3-65題3-23圖提示：列出n個(gè)構(gòu)件，畫(huà)出n邊形，同時(shí)結(jié)合三心定理(a)絕對(duì)瞬心:P 12(b)P23(P24)Pl3、P14在過(guò)C點(diǎn)垂

18、直于BC的無(wú)窮遠(yuǎn)處(d)3-24在圖3-66所示的機(jī)構(gòu)中，曲柄2順時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，角速度4的大小和方向100rad / s,試求在圖示位置導(dǎo)桿4的角速度圖3-66題3-24圖解:Pl2在A。, Pl4在Bo , P34在無(wú)窮遠(yuǎn)n=4k6 個(gè)2根據(jù)Pm是的瞬心，兩個(gè)構(gòu)件在該點(diǎn)的絕對(duì)速度相等。第四章 凸輪機(jī)構(gòu)4- 10圖4-40所示為一尖端移動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)線圖。試在圖上補(bǔ)全 各段的位移、速度及加速度曲線，并指出在哪些位置會(huì)出現(xiàn)剛性沖擊？哪些位置會(huì)出現(xiàn) 柔性沖擊？根據(jù)關(guān)系式v吏 ，a dV ，補(bǔ)全后的從動(dòng)件位移、速度和加速度dd線圖如上右圖所示。在運(yùn)動(dòng)的幵始時(shí)點(diǎn)=0、以及一、丄 處

19、加速度有限突變,333所以在這些位置有柔性沖擊；在=和 處速度有限突變，加速度無(wú)限突變，3在理論上將會(huì)產(chǎn)生無(wú)窮大的慣性力，所以在這些位置有剛性沖擊。4- 13 設(shè)計(jì)一偏置移動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)。凸輪以等角速度 順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，基 圓半徑 rb 50mm ，滾子半徑 rr 10mm ，凸輪軸心偏于從動(dòng)件軸線右側(cè)，偏距 e=10mm。 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律如下：當(dāng)輪轉(zhuǎn)過(guò)1200時(shí)，從動(dòng)件以簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律上升 30m m當(dāng)凸輪接著 轉(zhuǎn)過(guò)30。時(shí)從動(dòng)件停歇不動(dòng)；當(dāng)凸輪再轉(zhuǎn)過(guò)150。時(shí)，從動(dòng)件以等加減速運(yùn)動(dòng)返回原處；當(dāng) 凸輪轉(zhuǎn)過(guò)一周中其余角度時(shí)，從動(dòng)件又停歇不動(dòng)。反轉(zhuǎn)法畫(huà)圖4- 6設(shè)計(jì)一對(duì)心移動(dòng)平底從動(dòng)件盤(pán)形凸

20、輪機(jī)構(gòu)。基圓半徑rb 50mm ,從動(dòng)件平底與導(dǎo)路中心線垂直，凸輪順時(shí)針等速轉(zhuǎn)動(dòng)。從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律如下：當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò) 120。時(shí)，從 動(dòng)件以簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律上升 30mm; 當(dāng)凸輪再轉(zhuǎn)過(guò) 150。時(shí)，從動(dòng)件以簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律返回原 處；當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)其余 90。時(shí)，從動(dòng)件又停歇不動(dòng)。4- 7 在圖 4-43 所示的凸輪機(jī)構(gòu)中，擺桿 B0B 在 起 始 位 置 時(shí) 垂 直 于 A0B ，%b 40mm，1歸80mm，滾子半徑rr 10mm，凸輪以等角速度 順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。從動(dòng)件 運(yùn)動(dòng)規(guī)律如下：當(dāng)凸輪再轉(zhuǎn)過(guò) 1800時(shí)，從動(dòng)件以擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律向上擺動(dòng) 30。；當(dāng)凸輪再轉(zhuǎn) 過(guò)150。時(shí)，從動(dòng)件以擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律返回物原來(lái)位置

21、，當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)其余 30。時(shí)，從動(dòng)件又停 歇不動(dòng)。4- 15 試用作圖法求出圖 4-47 所示凸輪機(jī)構(gòu)中當(dāng)凸輪從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò) 45。后機(jī)構(gòu)的壓力 角，并在圖上標(biāo)注出來(lái)。反轉(zhuǎn)法畫(huà)圖4- 16在圖4-48所示的凸輪機(jī)構(gòu)中，從動(dòng)件的起始上升點(diǎn)均為C點(diǎn)。1試在圖上標(biāo)注出從C點(diǎn)接觸時(shí)，凸輪轉(zhuǎn)過(guò)的角度 及從動(dòng)件走過(guò)的位移。2標(biāo)出在D點(diǎn)接觸凸輪時(shí)機(jī)構(gòu)的壓力角a。解：a圖:(1) 作偏置圓(2) 過(guò)D點(diǎn)作偏置圓切線，得出所在位置(3) 作理論輪廓，作出兩者交點(diǎn) B'(4) 得 s如圖(5)b)圖：(1) 以A0為圓心，AAO為半徑畫(huà)圓??；(2) 以B1為圓心，AB為半徑畫(huà)圓??；交 A1點(diǎn);(3) 2 1

22、第五章 齒輪機(jī)構(gòu)5- 11 一漸開(kāi)線在基圓半徑rb 50mm的圓上發(fā)生。試求：漸開(kāi)線上向徑 斤65mm的點(diǎn)k 的曲率半徑k、壓力角ak和展角k。解： cos krbk50刑arc cos39.7rk65 kgtgk 50 tg39.7o 41.5mmktg kk 0.139弧度5- 12 一正常齒制標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪 m 5mm ,20 , z 45，試分別求出分度圓、基圓、齒頂圓上漸開(kāi)線齒廓的曲率半徑和壓力角 解:基圓處cos b電，b0orbrb211.4 cccccos a 0.899齒頂圓處a235a 25.89。5- 13 一對(duì)外嚙合正常齒制標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪m 2mm , zA 20,

23、 z2 45 ,試計(jì)算這對(duì)齒輪的分度圓直徑、齒頂高、齒根高、頂隙、中心距、齒頂圓直徑、齒根圓直 徑、基圓直徑、齒距、齒厚和齒槽寬。解：由 m 2 mm,乙 20, z2455- 14 試比擬正常齒制漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基圓和齒根圓，在什么條件下基 圓大于齒根圓？什么條件下基圓小于齒根圓？* *解：根據(jù)：df d 2hfmz 2 (1%c) m(2)m 1如果齒數(shù)小于等于41,基圓大于齒根圓m 1如果齒數(shù)大于42,基圓小于齒根圓m 1如果齒數(shù)小于等于44,基圓大于齒根圓m 1如果齒數(shù)大于45,基圓小于齒根圓5- 15現(xiàn)需要傳動(dòng)比i 3的一對(duì)漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，有三個(gè)壓力角相等 的漸開(kāi)

24、線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，它們的齒數(shù)分別為z1 20， z2 z3 60，齒頂圓直徑分別為da1 44mm，da2 124mm，da3 139.5mm，問(wèn)哪兩個(gè)齒輪 能用？中心距a等于多少？ 并用作圖法求出它們的重合度。解：兩個(gè)齒輪能用，是指能夠正確嚙合。根據(jù)所以：齒輪1和齒輪2兩個(gè)齒輪能用.中心距 a m (z-i z2) 80mm2重合度5- 18 對(duì) zi=24、Z2=96、m=4mm、=20。、h；=1、c*=0.25 的標(biāo)準(zhǔn)安裝 的漸開(kāi)線外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。因磨損嚴(yán)重，維修時(shí)擬利用大齒輪坯，將大齒輪加工成變位系數(shù)X2=-0.5的負(fù)變位齒輪。試求：1)新配的小齒輪的變位系數(shù)Xi。2

25、)大齒輪頂圓直徑da2。5-20在圖所示的同軸式漸開(kāi)線圓柱齒輪減速器中，：z-=15、z2=53、z3=56、z4=14,兩對(duì)齒輪傳動(dòng)的中心距 ai2=a34 '70mm,各輪的 m=2mm、=20、ha=1、c =0.25。(1) 假設(shè)兩對(duì)齒輪均采用直齒圓柱齒輪，試選擇兩對(duì)齒輪的傳動(dòng)類(lèi)型，并分別求其嚙合角。(2) 假設(shè)輪1、2采用斜齒圓柱齒輪，輪3、4仍采用直齒圓柱齒輪，貝計(jì)算輪 1、2 的螺旋角的大小。判斷輪1是否根切。輪3、4不發(fā)生根切的最小變位系數(shù)Xmin。 設(shè)計(jì)計(jì)算輪3、4的分度圓、齒頂圓和齒根圓直徑。解：(1)假設(shè)兩對(duì)齒輪均采用直齒圓柱齒輪，兩對(duì)齒輪的傳動(dòng)類(lèi)型實(shí)際中心距：a

26、=70mm理論中心距：a12=0.5 x m(z+Z2)=0.5 x 2(15 + 53)=68 mma34=0.5 x m(z3 + Z4)=0.5 x 2(14 + 56)=70 mm因?yàn)椋篴12< a ， a = a34所以，齒輪1和2米用正傳動(dòng)，齒輪3和4米用零傳動(dòng)。嚙合角a cos a coscos a 12 =a12X cos a / a 12 =68x cos20 ° /70=0.91，所以，12 =24°34= a =20°(2)假設(shè)輪1、2采用斜齒圓柱齒輪，輪3、4仍采用直齒圓柱齒輪 計(jì)算輪1、2的螺旋角的大小ai2=0.5 x (di+

27、d2)= 0.5 x nnx (z 1 + Z2)/ cos Bcos B =0.5 x mn x (z 1+ z2)/ a 12=68/70，所以， B =13.7° 判斷輪 1 是否根切zmin=17 cos 3B =17xcos313.7° =15.58Z1=15 < Zmin ,所以，齒輪1發(fā)生根切。 輪 3、 4 不發(fā)生根切的最小變位系數(shù) xmin 計(jì)算輪 3、 4 的分度圓、齒頂圓和齒根圓直徑計(jì)算輪 3 的分度圓、齒頂圓和齒根圓直徑d3 mz3 112mmda3 m(z3 2ha* 2x) 2(56 2 1 2 ( 0.176) 115.296mm* *d

28、f3 m(z3 2ha* 2c* 2x) 2(56 2 1 2 0.25 2 ( 0.176) 106.296mm 計(jì)算輪 4 的分度圓、齒頂圓和齒根圓直徑5-21 設(shè)一對(duì)斜齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)， z1 20、z2 40 、mn 8mm、 n 20 、han* 1， cn* 0.25，15 (初選值)， B 30mm ，試求 a (應(yīng)圓整) ，及 zv1， zv2。解：5-22 一平行軸斜齒輪機(jī)構(gòu)。： z1=30、z2=100、mn=6mm 。假設(shè)要求設(shè)計(jì)中心距為400mm ，試確定該對(duì)斜齒輪的螺旋角。解：5-25 有一阿基米德蝸桿傳動(dòng)， ：傳動(dòng)比 i 18，蝸桿頭數(shù) z1 2 ，直徑系數(shù) q 8， 分度

29、圓直徑 d1 80mm 。試求：(1)模數(shù) m 、蝸桿分度圓柱導(dǎo)程角 、蝸輪齒數(shù) z2 及分度圓柱螺旋角 ；(2)蝸輪的分度圓直徑d2和蝸桿傳動(dòng)中心距a。解：第六章 輪系及其設(shè)計(jì)6- 11 在 圖 6-27 所 示 的 車(chē) 床 變 速 箱 中 ， 已 知 各 輪 齒 數(shù) 為z1=42,z 2=58,z 3 '=38,z 4'=42,z 5'=50,z 6'=48, 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為 1450r/min 。 假設(shè)移動(dòng) 三聯(lián)滑 移齒輪 a 使齒輪 3'和 4'嚙合， 又移動(dòng)雙聯(lián)滑移齒輪 5'6'嚙合，試求此時(shí)帶輪轉(zhuǎn)速的大 小和方向。解：6

30、- 12 圖 6-28 所示為一電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)的傳動(dòng)簡(jiǎn)圖。 蝸桿 1 為單頭右旋蝸桿， 蝸輪 2的齒數(shù) z2 42 ，其余各輪齒數(shù)為： z2' 18，z3 78，z3' 18，z4 55；卷筒 5 與 齒輪 4 固聯(lián)，其直徑 D5 400mm ，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 n1 1450r /min 。試求：1卷筒 5 的轉(zhuǎn)速 n5 的大小和重物的移動(dòng)速度 v； 2提升重物時(shí)，電動(dòng)機(jī)應(yīng)該以什么方向旋轉(zhuǎn)？圖 6-28 題 6-12 圖是定軸輪系 , 較簡(jiǎn)單。6- 13 在圖示輪系中，各輪齒數(shù)為： z1 60 ，z2 20 ，z2' 20 ，z3 20 ，z3' 20 ， z4 20

31、， z5 100 。試求該輪系的傳動(dòng)比 i41 。圖 6-29 題 6-13 圖 解：是兩個(gè)周轉(zhuǎn)輪系組成的復(fù)合輪系A(chǔ). 齒輪 4、行星齒輪 3、行星齒輪 2，、齒輪 5 構(gòu)成周轉(zhuǎn)輪系H是行星架B. 齒輪 4、行星齒輪 3、行星齒輪 2，、行星齒輪 2、齒輪 1 構(gòu)成周轉(zhuǎn)輪系H是行星架給系統(tǒng)加 H , 行星架固定。6- 14 在圖示輪系中，各輪齒數(shù)為： z1 26，z2 32 ，z2' 22，z3 80 ，z4 36， 又 n1 300r /min ， n3 50r /min 兩者轉(zhuǎn)向相反。試求齒輪 4 的轉(zhuǎn)速 n4 的大小和方向。圖 6-30 題 6-14 圖解：是周轉(zhuǎn)輪系 . 齒輪

32、1、行星齒輪 2、行星齒輪 2，、齒輪 4、齒輪 3 構(gòu)成周轉(zhuǎn)輪系 ， 行星架H沒(méi)有標(biāo)出給系統(tǒng)加H ,行星架固定。設(shè)：ni轉(zhuǎn)向?yàn)檎?- 15圖示周轉(zhuǎn)輪系，z-i20 ,z224 ,z2'30 ,z340 ,又 n1200r/min ,n3 100r/min。試求行星架H的轉(zhuǎn)速'任？圖6-31 題6-15圖解：是周轉(zhuǎn)輪系齒輪1、行星齒輪2、行星齒輪2，、齒輪3構(gòu)成周轉(zhuǎn)輪系，行星架 H。給系統(tǒng)加一H ,行星架固定。設(shè)：n1轉(zhuǎn)向?yàn)檎?- 19 圖示為一裝配用電動(dòng)螺絲刀齒輪減速局部的傳動(dòng)簡(jiǎn)圖。各輪齒數(shù)為z-i z4 7 , z3 z6 39。假設(shè)n1 3000r / min，試求螺

33、絲刀的轉(zhuǎn)速 n刀。圖6-35 題6-19圖解：是兩個(gè)周轉(zhuǎn)輪系組成的復(fù)合輪系A(chǔ). 齒輪1、行星齒輪2、齒輪3構(gòu)成周轉(zhuǎn)輪系,H1是行星架。nH= n 4B. 齒輪4、行星齒輪5、齒輪6構(gòu)成周轉(zhuǎn)輪系,H2是行星架nH2= n刀na= n 6=0根據(jù)裝配條件，可以求出Z2、Z56-22 圖 6-38 所示輪系中， 乙 18, Z1 20 , z 20 , z2 18 , z 58 , z3，56，假設(shè)n11000r/min,轉(zhuǎn)向如下圖，求n3,的大小和方向。圖6-38 題6-22圖解：是一個(gè)周轉(zhuǎn)輪系和一個(gè)定軸輪系組成的復(fù)合輪系A(chǔ).齒輪1、行星齒輪2、齒輪3構(gòu)成周轉(zhuǎn)輪系，齒輪3,是行星架Ho nH=n3

34、，B.齒輪1 '、齒輪2、齒輪3構(gòu)成定軸輪系.hninHi13n3 nHz3乙58183.22(a)nH= n 3'n 3= ni'nin3zZi56202.8(c )(b)匹 2.8nH(d)聯(lián)立上述四個(gè)方程，可以求出:第7章間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和其它常用機(jī)構(gòu)7- 1什么是間歇運(yùn)動(dòng)？有哪些機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)？解主動(dòng)件的連續(xù)運(yùn)動(dòng)，而從動(dòng)件作非連續(xù)運(yùn)動(dòng)。常見(jiàn)的棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)7- 2常見(jiàn)的棘輪機(jī)構(gòu)有哪幾種？試述棘輪機(jī)構(gòu)的工作特點(diǎn)。解常用類(lèi)型：?jiǎn)蝿?dòng)式、雙動(dòng)式；單向式、雙向式；外嚙合、內(nèi)嚙合；摩擦式等。如課本圖7-1，當(dāng)擺桿1順時(shí)針?lè)较驍[動(dòng)時(shí)，棘爪2將

35、插入棘輪齒槽中，并帶動(dòng)棘 輪順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)過(guò)一定的角度；當(dāng)擺桿逆時(shí)針?lè)较驍[動(dòng)時(shí)，棘爪在棘輪的齒背上滑過(guò)， 這時(shí)棘輪不動(dòng)。為防止棘輪倒轉(zhuǎn)，機(jī)構(gòu)中裝有止回棘爪5,并用彈簧使止回爪與棘輪齒始 終保持接觸。這樣，當(dāng)白干1連續(xù)往復(fù)擺動(dòng)時(shí)，就實(shí)現(xiàn)了棘輪的單向間歇運(yùn)動(dòng)。7- 3 槽輪機(jī)構(gòu)有哪幾種根本型式？槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù)是如何定義的？解根本型式：外接式和內(nèi)接式。在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)，槽輪運(yùn)動(dòng)時(shí)間tb與撥盤(pán)運(yùn)動(dòng)時(shí)間tj之比值kt稱(chēng)為運(yùn)動(dòng)特性系數(shù)。7- 5 試述凸輪間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作原理及運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。解工作原理：當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)其曲線溝槽或凸脊撥動(dòng)從動(dòng)盤(pán)上的圓柱 銷(xiāo)，使從動(dòng)盤(pán)作間歇運(yùn)動(dòng)。特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)轉(zhuǎn)可

36、靠、轉(zhuǎn)位精確，無(wú)需專(zhuān)門(mén)的定位裝置，易實(shí)現(xiàn)工作對(duì)動(dòng)程和動(dòng)停比的要求。通過(guò)適中選擇從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和合理設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線，可減小動(dòng)載荷和防止沖擊，以適應(yīng)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的要求。主要缺點(diǎn)是精確度要求較高， 加工比擬復(fù)雜，安裝調(diào)整比擬困難。7- 6 不完全齒輪機(jī)構(gòu)與普通齒輪機(jī)構(gòu)的嚙合過(guò)程有何異同點(diǎn)？解在不完全齒輪機(jī)構(gòu)中，主動(dòng)輪1連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)輪齒進(jìn)入嚙合時(shí)，從動(dòng)輪 2開(kāi) 始轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)輪1上的輪恥退出嚙合時(shí)，由于兩輪的凸、凹鎖止弧的定位作用，齒輪2可靠停歇，從而實(shí)現(xiàn)從動(dòng)齒輪 2的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。而普通齒輪嚙合是連續(xù)的，從動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)也 是連續(xù)的。第八章機(jī)械運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)方程8- 6在如圖10-14所示汽輪機(jī)和螺旋漿的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

37、中，各構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分別為： 汽輪機(jī)1的轉(zhuǎn)子和與其相固聯(lián)的軸 2及其上齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J仁1900kg ?m2，螺旋槳5 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為J5=2500 kg?m2，軸3及其上齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量=400,軸4及其上齒輪的轉(zhuǎn) 動(dòng)慣量J3=1000 kg?m2，加在螺旋槳上的阻力矩為 M=30N ?m，傳動(dòng)比i 23=6, i 34=5。假設(shè) 取汽輪機(jī)1為等效構(gòu)件，試求整個(gè)機(jī)組的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和等效阻力矩。解：8- 7如圖為具有往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)桿的油泵機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖2。：Iab=50,移動(dòng)導(dǎo)桿3的質(zhì)量為m=0.碌g，加在導(dǎo)桿3上的工作阻力Fr=20N。假設(shè)選取曲柄1為等效構(gòu)件，試分別求出在 以下情況下，工作阻力的等效

38、力矩和導(dǎo)桿3質(zhì)量的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Je。(1) 1 0°；(2)1 30° ;(3)1 90°解：10-3圖示為X 6140銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖.圖中標(biāo)出各軸號(hào)(I，H，V)，軸V為主軸.各輪齒數(shù)見(jiàn)圖.各構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(單位為 kg?m2)為： 電動(dòng)機(jī) Jm=0. 0842;軸：J“=0. 0002, Js；=0. 0018, Js3=0. 0019, Js4=0. 0070, Js5=0. 0585;齒輪塊：J3=0. 0030, J4=0. 0091, Jy=0. 0334, J8=0. 0789; 齒輪：J5=0. 0053, J6=0. 0087, J9=0.

39、1789, JE. 0056;飛輪 Jf=0. 1112; 帶輪：J1=0. 0004, J2=0. 1508;制動(dòng)器C: Jc=0. 0004,帶的質(zhì)量 m=1. 214kg.求 圖示傳動(dòng)路線以主軸V為等效構(gòu)件時(shí)的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量.解: i 12= 3 1/ 3 2=D2/D 1 25= 3 2/ 3 5=(-1) X 38 X 46X 71/16X 17X 18 13 2= 25. 35 X3 5將3 2代入式可得：3 1=- 48 . 1X3 5i 35= 3 3/ 3 5=(-1) X 46 X 71/17 X 18 13 3=10. 67 X3 53 1=275X 3 2/145 皮帶的

40、速度：V=3 2X D2/2V=25-35X3 5X D/23 4= 3. 94 X3 5i45= 3 4/ 3 5=(-1) 1 X 71/18-A V/ 3 5=25. 35X 0. 275/2=3 . 48由轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的公式：Jvd=X i=1 J si X ( 3 i/ 3 5) +m(Vsi/ 3 5)222Jv5=(J m+Js1+J1+Jc) X ( 3 1/ 3 5) +mX (V/ 3 5) +(J 2+JS2+J3) X ( 3 2 3 5) +(J 4+JS3+J5+J6)X ( 3 3/2 2 23 5)+(J 7+JS4+J8)X ( 3 4/ 3 5)+(J 9+Jf

41、+J1o+Js5)X ( 3 5/ 3 5)Jv5=(0.0842+0.0002+0.0004+0.0004)X 48.1 2+1.214 X 3.48 2+(0.1508+0.0018+0.0030)X 25.35 2+(0.0091+0.0019+0.0053+0.0087) X 10.672 +(0 . 0334+0. 0070+0. 0789) X3. 942+(0. 1789+0. 1112+0. 0056+0. 0585) X 12Jv5=316. 86(kg mi)10-5如下圖為一簡(jiǎn)易機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)， 由一級(jí)皮帶傳動(dòng)和兩級(jí)合并輪傳動(dòng)組成。 已 知直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速no=15OO

42、,小皮帶輪直徑d=100,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jd=0.1 kg ?m2，大皮帶輪 直徑 D=2OO,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 JD=O.3kg?m2，各齒輪的齒數(shù)和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分別為：Z1=32,J1=O.1 kg ?m2, Z 2=56,J 2=0.2 kg ?m2, Z 2' =32,J 2' =0.1 kg ?m2, J 3=0.25 kg ?m2要求在切斷電源后2s，利用裝在軸上的制動(dòng)器將整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)住。求所需的制 動(dòng)力矩。解：以主軸I為等效構(gòu)件8- 8在圖所示定軸輪系中，各輪齒數(shù)為 乙=乙=20,Z3=Zf40,各輪對(duì)其輪心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣 量分別為J1=J2 =O.O1 kg ?m2,J 2=Js=

43、0.04 kg ?m2作用在輪1上的驅(qū)動(dòng)力矩 M=3ON ?m，作用在輪3上的阻力矩Mr=12ON?m。設(shè)該輪系原來(lái)靜止，試求在 M和M作用下，運(yùn)轉(zhuǎn) 到t=1.5s時(shí)，輪1的角速度1和角加速度1。解：取輪1為等效構(gòu)件i 12= 31/ 3 2=(-1)X Z2/Z 13 2=3 1/2i 13= 3 1/ 3 3=(-1)2X Z2X Z3/Z 1 X Z2'3 3=20X 2OXw 1/4O X 40= 3 1/4輪1的等效力矩M為:M= M X® 1/ 3 i+M X® 3/ 3 i =60 X 1 120/4=30 N m輪1的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J為:2 2J =J

44、 1( 3 l/ 3 13 2/ 33 3/ 3 1)=0.01 X 1+(0.01+0.04)/4+0.04/16=0.025 (kg 用)T M=J X£角加速度 £=M/J= 1200 (rad/s 2)初始角速度3 0=03 1 = 3 0+ eX tA3 1=1200X 1.5=1800(rad /s)8- 10一機(jī)械系統(tǒng)的等效力矩M對(duì)轉(zhuǎn)角 的變化曲線如下圖。各塊面積分別為，f 1=340mim,f 2=810mfri,f 3=600mfri,f 4=910mimf 5=555mimf 6=470mimf ?=695mm 比例尺：m 700 - 平均轉(zhuǎn)速n廬800

45、r/min，運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)=0.02。假設(shè)忽略其 mmmm它構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，求飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。并指出最大、最小角速度出現(xiàn)的位置。解：根據(jù)能量指示圖:8-11在如圖8- 16所示的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，1輪為主動(dòng)輪。其上作用的主動(dòng)力矩M1為常數(shù)。2輪上作用有主力矩 M2，其值隨2輪的轉(zhuǎn)角作周期性變化：當(dāng)2輪由0度轉(zhuǎn)到120度時(shí)，其變化關(guān)系如1 圖8-16(b)所示。當(dāng)2輪由120度轉(zhuǎn)至360度時(shí)，M2 0.1 Ngm。輪的平均角度m 50s ，兩齒輪齒數(shù)為z1 20, z2 40，試求：(1) 以1為等效構(gòu)件時(shí)等效阻力矩 Mr ；(2) 在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)階段的等效驅(qū)動(dòng)力矩Md ;(3) 為減小速度波動(dòng)，在1輪軸上加裝飛輪，