機(jī)械原理答案811章

1、第8章課后習(xí)題參考答案8-l 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，轉(zhuǎn)動(dòng)副成為周轉(zhuǎn)副的條件是什么?在下圖所示四桿機(jī)構(gòu)ABCD中哪些運(yùn)動(dòng)副為周轉(zhuǎn)副?當(dāng)其桿AB與AD重合時(shí)，該機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)上有何特點(diǎn)?并用作圖法求出桿3上E點(diǎn)的連桿曲線(xiàn)。 答：轉(zhuǎn)動(dòng)副成為周轉(zhuǎn)副的條件是：（1）最短桿與最長(zhǎng)桿的長(zhǎng)度之和小于或等于其他兩桿長(zhǎng)度之和；（2）機(jī)構(gòu)中最短桿上的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副均為周轉(zhuǎn)副。圖示ABCD四桿機(jī)構(gòu)中C、D為周轉(zhuǎn)副。當(dāng)其桿AB與AD重合時(shí)，桿BE與CD也重合因此機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置。8-2曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)以曲柄為原動(dòng)件時(shí)，機(jī)構(gòu)是否一定存在急回運(yùn)動(dòng)，且一定無(wú)死點(diǎn)?為什么?答：機(jī)構(gòu)不一定存在急回運(yùn)動(dòng)，但一定無(wú)死點(diǎn)，因?yàn)椋海?）當(dāng)極位夾角等

2、于零時(shí)，就不存在急回運(yùn)動(dòng)如圖所示，（2）原動(dòng)件能做連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所以一定無(wú)死點(diǎn)。8-3 四桿機(jī)構(gòu)中的極位和死點(diǎn)有何異同?8-4圖a為偏心輪式容積泵；圖b為由四個(gè)四桿機(jī)構(gòu)組成的轉(zhuǎn)動(dòng)翼板式容積泵。試?yán)L出兩種泵的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并說(shuō)明它們?yōu)楹畏N四桿機(jī)構(gòu)，為什么?解 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如右圖所示，ABCD是雙曲柄機(jī)構(gòu)。因?yàn)橹鲃?dòng)圓盤(pán)AB繞固定軸A作整周轉(zhuǎn)動(dòng)，而各翼板CD繞固定軸D轉(zhuǎn)動(dòng)，所以A、D為周轉(zhuǎn)副，桿AB、CD都是曲柄。 8-5試畫(huà)出圖示兩種機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并說(shuō)明它們各為何種機(jī)構(gòu)。 圖a曲柄搖桿機(jī)構(gòu)圖b為導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。 8-6如圖所示，設(shè)己知四桿機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的長(zhǎng)度為，,。試問(wèn):1)當(dāng)取桿4為機(jī)架時(shí)，是否有曲

3、柄存在? 2)若各桿長(zhǎng)度不變，能否以選不同桿為機(jī)架的辦法獲得雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)?如何獲得? 3)若a、bc三桿的長(zhǎng)度不變，取桿4為機(jī)架，要獲得曲柄搖桿機(jī)構(gòu),d的取值范圍為何值? : 解 (1)因a+b=240+600=840900=400+500=c+d且最短桿 1為連架軒故當(dāng)取桿4為機(jī)架時(shí)，有曲柄存在。 (2)、能。要使此此機(jī)構(gòu)成為雙曲柄機(jī)構(gòu)，則應(yīng)取1桿為機(jī)架；兩使此機(jī)構(gòu)成為雙搖桿機(jī)構(gòu)，則應(yīng)取桿3為機(jī)架。(3)要獲得曲柄搖桿機(jī)構(gòu), d的取值范圍應(yīng)為440760mm。8-7圖示為一偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，試求桿AB為曲柄的條件。若偏距e=0，則桿AB為曲柄的條件是什么? 解 (1)如果桿AB能通

4、過(guò)其垂直于滑塊導(dǎo)路的兩位置時(shí)，則轉(zhuǎn)動(dòng)副A為周轉(zhuǎn)副，故桿AB為曲柄的條件是AB+eBC。(2)若偏距e=0, 則桿AB為曲柄的條件是ABBC 8-8 在圖所示的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，各桿的長(zhǎng)度為， ，試求:1)當(dāng)取桿4為機(jī)架時(shí)，該機(jī)構(gòu)的極位夾角、桿3的最大擺角、最小傳動(dòng)角和行程速比系數(shù)K;2)當(dāng)取桿1為機(jī)架時(shí)，將演化成何種類(lèi)型的機(jī)構(gòu)?為什么?并說(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;3)當(dāng)取桿3為機(jī)架時(shí)，又將演化成何種機(jī)構(gòu)?這時(shí)A、B兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副是否仍為周轉(zhuǎn)副?解 (1)作出機(jī)構(gòu)的兩個(gè)極位，如圖, 并由圖中量得： =18.6,=70.6, min=22.7 (2)由l1+l4 l2+l3可知圖示鉸鏈

5、四桿機(jī)構(gòu)各桿長(zhǎng)度符合桿長(zhǎng)條件；小最短桿l為機(jī)架時(shí)，該機(jī)構(gòu)將演化成雙曲柄機(jī)構(gòu)；最短桿1參與構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)副A、B都是周轉(zhuǎn)副而C、D為擺轉(zhuǎn)副；（3）當(dāng)取桿3為機(jī)架時(shí)，最短桿變?yōu)檫B桿，又將演化成雙搖桿機(jī)構(gòu)，此時(shí)A、B仍為周轉(zhuǎn)副。 8-9 在圖示的連桿機(jī)構(gòu)中，已知各構(gòu)件的尺寸為構(gòu)件AB為原動(dòng)件，沿順時(shí)針?lè)较騽蛩倩剞D(zhuǎn)，試確定:1)四桿機(jī)構(gòu)ABCD的類(lèi)型;2)該四桿機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角；3)滑塊F的行程速比系數(shù)K。解 （1)由lAD+lBC40 8-25圖示為一牛頭刨床的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，已知lAB=75 mm，lDE=100 mm，行程速度變化系數(shù)K=2，刨頭5的行程H=300 mm。要求在整個(gè)行程中，推動(dòng)刨頭5有較

6、小的壓力角，試設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。解 先算導(dǎo)桿的擺角取相應(yīng)比例尺l作圖，由圖可得導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿和機(jī)架的長(zhǎng)度為： LCD=l.CD=300mm, lAC=l.AC=150mm;導(dǎo)桿端點(diǎn)D的行程 D1D2=E1E2=H/l為了使推動(dòng)刨頭5在整行程中有較小壓力角，刨頭導(dǎo)路的位置h成為H=lCD(1+cos(/2)/2=300(1+cos(60/2)/2=279.9mm 點(diǎn)津 本題屬于按行程速比系數(shù)K設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)問(wèn)題，需要注意的是：導(dǎo)桿CD的最大擺角與機(jī)構(gòu)極位夾角相等：因H=300mm，且要求在整個(gè)行中刨頭運(yùn)動(dòng)壓力角較小。所以取CD1=CD2=300mm, 則D1D2=H=300mm。8-26某裝配線(xiàn)需設(shè)計(jì)一輸

7、送工件的四桿機(jī)構(gòu)，要求將工件從傳遞帶C1經(jīng)圖示中間位置輸送到傳送帶C2上。給定工件的三個(gè)方位為：M1(204，-30)，21=0；M2(144，80)，22=22 ；M3(34，100)，23=68 。初步預(yù)選兩個(gè)固定鉸鏈的位置為A(0，0)、D(34，一83)。試用解析法設(shè)計(jì)此四桿機(jī)構(gòu)。解 由題可知, 本題屬于按預(yù)定的連桿位置用解析法設(shè)汁四桿機(jī)構(gòu)問(wèn)題，N=3，并已預(yù)選xA, yA和xD, yD坐標(biāo)值，具體計(jì)算過(guò)程略。8-27 如圖所示，設(shè)要求四桿機(jī)構(gòu)兩連架桿的三組對(duì)應(yīng)位置分別為:，。試以解析法設(shè)計(jì)此四桿機(jī)構(gòu)。解：（1）將, 的三組對(duì)應(yīng)值帶入式（8-17）（初選0=0=0）Cos(+0)=p0

8、cos(+0)+p1cos(+0)-(+0)+p2得 解之得（計(jì)算到小數(shù)點(diǎn)后四位）p0=1.5815, p1=-1.2637, p2=1.0233（2）如圖所示，求各桿的相對(duì)長(zhǎng)度，得n=c/a=p0=1.5815, l=-n/p=1.2515 （3）求各桿的長(zhǎng)度：得d=80.00 a=d/l=80/1.2515=63.923mm b=ma=1.583163.923=101.197mm c=na=1.585163.923=101.094mm8-28試用解析法設(shè)計(jì)一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，設(shè)已知滑塊的行程速度變化系數(shù)K=15，滑塊的沖程H=50 mm，偏距e=20 mm。并求其最大壓力角max。解：計(jì)算并取

9、相應(yīng)比例尺l根據(jù)滑塊的行程H作出極位及作圓，作偏距線(xiàn)，兩者的交點(diǎn)即鉸鏈所在的位置，由圖可得：lAB=l. (AC2-AC1)/2 =17mm, lBC=l. (AC2+AC1)/2=36mm8-29試用解析法設(shè)計(jì)一四桿機(jī)構(gòu)，使其兩連架桿的轉(zhuǎn)角關(guān)系能實(shí)現(xiàn)期望函數(shù)y=，lz10。8-30如圖所示，已知四桿機(jī)構(gòu)。ABCD的尺寸比例及其連桿上E點(diǎn)的軌跡曲線(xiàn)，試按下列兩種情況設(shè)計(jì)一具有雙停歇運(yùn)動(dòng)的多桿機(jī)構(gòu)： 1)從動(dòng)件搖桿輸出角為45： 2)從動(dòng)件滑塊輸出行程為5倍曲柄長(zhǎng)度。8-31請(qǐng)結(jié)合下列實(shí)際設(shè)計(jì)問(wèn)題，選擇自己感興趣的題目，并通過(guò)需求背景調(diào)查進(jìn)一步明確設(shè)計(jì)目標(biāo)和技術(shù)要求，應(yīng)用本章或后幾章所學(xué)知識(shí)完成

10、相應(yīng)設(shè)計(jì)并編寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告。1)結(jié)合自己身邊學(xué)習(xí)和生活的需要，設(shè)計(jì)一折疊式床頭小桌或晾衣架，或一收藏式床頭書(shū)架或臉盆架或電腦架等；2)設(shè)計(jì)一能幫助截癱病人獨(dú)自從輪椅轉(zhuǎn)入床上或四肢癱瘓已失去活動(dòng)能力的病人能自理用餐或自動(dòng)翻書(shū)進(jìn)行閱讀的機(jī)械； 3)設(shè)計(jì)適合老、中、青不同年齡段使用并針對(duì)不同職業(yè)活動(dòng)性質(zhì)(如坐辦公室人員運(yùn)動(dòng)少的特點(diǎn))的健身機(jī)械； 4)設(shè)計(jì)幫助運(yùn)動(dòng)員網(wǎng)球或乒乓球訓(xùn)練的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)球機(jī)或步兵步行耐力訓(xùn)練，或空軍飛行員體驗(yàn)混戰(zhàn)演習(xí)訓(xùn)練(即給可能的飛行員各方位加一個(gè)重力)，或宇航員失重訓(xùn)練(即能運(yùn)載一人并提供一個(gè)重力加速度)的模擬訓(xùn)練機(jī)械； 5)設(shè)計(jì)放置在超市外投幣式的具有安全、有趣或難以想像的運(yùn)動(dòng)的

11、小孩“坐椅”或能使兩位、四位游客產(chǎn)生毛骨悚然的顫動(dòng)感覺(jué)的輕便“急動(dòng)”坐車(chē)。第9章課后參考答案 9-1 何謂凸輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)中的剛性沖擊和柔性沖擊?試補(bǔ)全圖示各段一、一、一曲線(xiàn)，并指出哪些地方有剛性沖擊，哪些地方有柔性沖擊？答 凸輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)中的剛性沖擊是指理論上無(wú)窮大的慣性力瞬問(wèn)作用到構(gòu)件上，使構(gòu)件產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊；而柔性沖擊是指理論上有限大的慣性力瞬間作用到構(gòu)件上，使構(gòu)件產(chǎn)生的沖擊。s-, v-, a-曲線(xiàn)見(jiàn)圖。在圖9-1中B，C處有剛性沖擊，在0，A，D，E處有柔性沖擊。92 何謂凸輪工作廓線(xiàn)的變尖現(xiàn)象和推桿運(yùn)動(dòng)的失真現(xiàn)象?它對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的工作有何影響?如何加以避免?題9-1圖答 在用包絡(luò)的方法確定

12、凸輪的工作廓線(xiàn)時(shí)，凸輪的工作廓線(xiàn)出現(xiàn)尖點(diǎn)的現(xiàn)象稱(chēng)為變尖現(xiàn)象：凸輪的工作廓線(xiàn)使推桿不能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的現(xiàn)象件為失真現(xiàn)象。變尖的工作廓線(xiàn)極易磨損，使推桿運(yùn)動(dòng)失真使推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，因此應(yīng)設(shè)法避免。變尖和失真現(xiàn)象可通過(guò)增大凸輪的基圓半徑減小滾子半徑以及修改推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律等方法來(lái)避免。93力封閉與幾何封閉凸輪機(jī)構(gòu)的許用壓力角的確定是否一樣?為什么?答 力封閉與幾何封閉凸輪機(jī)溝的許用壓力角的確定是不一樣的。因?yàn)樵诨爻屉A段-對(duì)于力封閉的凸輪饑構(gòu)，由于這時(shí)使推桿運(yùn)動(dòng)的不是凸輪對(duì)推桿的作用力F，而是推桿所受的封閉力其不存在自鎖的同題，故允許采用較大的壓力角。但為使推稈與凸輪之間的作用力不致過(guò)大。

13、也需限定較大的許用壓力角。而對(duì)于幾何形狀封閉的凸輪機(jī)構(gòu)，則需要考慮自鎖的問(wèn)題。許用壓力角相對(duì)就小一些。94 一滾子推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)，在使用中發(fā)現(xiàn)推桿滾子的直徑偏小，欲改用較大的滾子？問(wèn)是否可行?為什么?答 不可行。因?yàn)闈L子半徑增大后。凸輪的理論廓線(xiàn)改變了推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律也勢(shì)必發(fā)生變化。 95 一對(duì)心直動(dòng)推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)，在使用中發(fā)現(xiàn)推程壓力角稍偏大，擬采用推桿偏置的辦法來(lái)改善，問(wèn)是否可行?為什么?答 不可行。因?yàn)橥茥U偏置的大小、方向的改變會(huì)直接影響推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律而原凸輪機(jī)構(gòu)推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律應(yīng)該是不允許擅自改動(dòng)的。 9-6 在圖示機(jī)構(gòu)中，哪個(gè)是正偏置?哪個(gè)是負(fù)偏置?根據(jù)式(9-24)說(shuō)明偏置方向?qū)ν?/p>

14、輪機(jī)構(gòu)壓力角有何影響?答 由凸輪的回轉(zhuǎn)中心作推桿軸線(xiàn)的垂線(xiàn)得垂足點(diǎn)，若凸輪在垂足點(diǎn)的速度沿推桿的推程方向剛凸輪機(jī)構(gòu)為正偏置反之為負(fù)偏置。由此可知在圖示機(jī)溝中，兩個(gè)均為正偏置。由 可知在其他條件不變的情況下。若為正偏置(e前取減號(hào))由于推程時(shí)(ds/d)為正式中分子ds/d-edsd。故壓力角增大。負(fù)偏置時(shí)剛相反，即正偏置會(huì)使推程壓力角減小，回程壓力角增大；負(fù)偏置會(huì)使推程壓力角增大，回程壓力角減小。97 試標(biāo)出題96a圖在圖示位置時(shí)凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角，凸輪從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)90后推桿的位移；并標(biāo)出題96b圖推桿從圖示位置升高位移s時(shí)，凸輪的轉(zhuǎn)角和凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角。解 如圖 (a)所示，用直線(xiàn)連接圓盤(pán)凸

15、輪圓心A和滾子中心B，則直線(xiàn)AB與推桿導(dǎo)路之間所夾的銳角為圖示位置時(shí)凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角。以A為圓心, AB為半徑作圓, 得凸輪的理論廓線(xiàn)圓。連接A與凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)中心O并延長(zhǎng)，交于凸輪的理論廓線(xiàn)于C點(diǎn)。以O(shè)為圓心以O(shè)C為半徑作圓得凸輪的基圓。以O(shè)為圓心, 以O(shè)點(diǎn)到推桿導(dǎo)路的距離OD為半徑作圓得推桿的偏距圓；。延長(zhǎng)推桿導(dǎo)路線(xiàn)交基圓于G-點(diǎn)，以直線(xiàn)連接OG。過(guò)O點(diǎn)作OG的垂線(xiàn)，交基圓于E點(diǎn)。過(guò)E點(diǎn)在偏距圓的下側(cè)作切線(xiàn)切點(diǎn)為H點(diǎn)交理論廓線(xiàn)于F點(diǎn)，則線(xiàn)段EF的長(zhǎng)即為凸輪從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)90后推桿的位移s。方法同前，在圖 (b)中分別作出凸輪的理論廓線(xiàn)、基圓、推桿的偏距圓。延長(zhǎng)推桿導(dǎo)路線(xiàn)交基圓于G點(diǎn)，以直線(xiàn)連接

16、OG。以O(shè)為圓心，以滾子中心升高s后滾子的轉(zhuǎn)動(dòng)中心K到O點(diǎn)的距離OK為半徑作圓弧，交理論廓線(xiàn)于 F點(diǎn)。過(guò)F點(diǎn)作偏距圓的切線(xiàn)，交基圓于E點(diǎn)，切點(diǎn)為H。則GOE為推桿從圖示位置升高位移s時(shí)-凸輪的轉(zhuǎn)角，AFH為此時(shí)凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角。 (a) (b)98 在圖示凸輪機(jī)構(gòu)中，圓弧底擺動(dòng)推桿與凸輪在B點(diǎn)接觸。當(dāng)凸輪從圖示位置逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)90。時(shí)，試用圖解法標(biāo)出： 1)推桿在凸輪上的接觸點(diǎn)； 2)擺桿位移角的大?。?)凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角。 解 如圖所示，以O(shè)為圓心，以O(shè)點(diǎn)到推桿轉(zhuǎn)動(dòng)中心A的距離AO為半徑作圓，得推桿轉(zhuǎn)動(dòng)中心反轉(zhuǎn)位置圓。過(guò)O點(diǎn)怍OA的垂線(xiàn)，交推桿轉(zhuǎn)動(dòng)中心反轉(zhuǎn)位置圓于D點(diǎn)。 以O(shè)為圓心以O(shè)點(diǎn)到推桿

17、圓弧圓心C的距離CO為半徑作圓得凸輪的理論廓線(xiàn)。 以O(shè)為圓心，作圓內(nèi)切于凸輪的理論廓線(xiàn)圓，得凸輪的基圓。 以D為圓心，以AC為半徑作圓弧，交凸輪的理論廓線(xiàn)于E點(diǎn)，交凸輪的圓于G點(diǎn)。用直線(xiàn)連接EO，交凸輪的實(shí)際廓線(xiàn)于F點(diǎn)，此即為推桿在凸輪上的接觸點(diǎn)；而GDE即為擺桿的位移角；過(guò)E點(diǎn)并垂直于DE的直線(xiàn)與直線(xiàn)EF間所夾的銳角即為此時(shí)凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角。 99 已知凸輪角速度為15 rads，凸輪轉(zhuǎn)角時(shí)，推桿等速上升16mm; 時(shí)推桿遠(yuǎn)休，時(shí)推桿下降16mm;時(shí)推桿近休。試選擇合適的推桿推程運(yùn)動(dòng)規(guī)律，以實(shí)現(xiàn)其最大加速度值最小，并畫(huà)出其運(yùn)動(dòng)線(xiàn)圖。解 推桿在推程及回程段運(yùn)動(dòng)規(guī)律的位移方程為：(1)推程：s=

18、h0 01 50(2)回程：等加速段s=h一2h202 060 等減速段s=2h(一)202 60120計(jì)算各分點(diǎn)的位移值如表93：根據(jù)表9-3可作所求圖如下圖： 910設(shè)計(jì)一凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)間為2 s。凸輪的推程運(yùn)動(dòng)角為60，回程運(yùn)動(dòng)角為150。，近休止運(yùn)動(dòng)角為150。推桿的行程為15 mm。試選擇合適的推桿升程和回程的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，使得其最大速度值最小，并畫(huà)出運(yùn)動(dòng)線(xiàn)圖。 9一11試設(shè)計(jì)一對(duì)心直動(dòng)滾子推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)，滾子半徑r，=10 mm，凸輪以等角速度逆時(shí)針回轉(zhuǎn)。凸輪轉(zhuǎn)角=0120時(shí)，推桿等速上升20 mm；=120180時(shí)，推桿遠(yuǎn)休止；=180270時(shí)，推桿等加速等減速下降20

19、mm；=270：360時(shí)，推桿近休止。要求推程的最大壓力角。30，試選取合適的基圓半徑，并繪制凸輪的廓線(xiàn)。問(wèn)此凸輪機(jī)構(gòu)是否有缺陷，應(yīng)如何補(bǔ)救。9一12試設(shè)計(jì)一個(gè)對(duì)心平底直動(dòng)推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)凸輪的輪廓曲線(xiàn)。設(shè)已知凸輪基圓半徑rn=30 mm，推桿平底與導(dǎo)軌的中心線(xiàn)垂直，凸輪順時(shí)針?lè)较虻人俎D(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)1201r推桿以余弦加速度運(yùn)動(dòng)上升20。，再轉(zhuǎn)過(guò)150時(shí)，推桿又以余弦加速度運(yùn)動(dòng)回到原位，凸輪轉(zhuǎn)過(guò)其余90時(shí)，推桿靜止不動(dòng)。問(wèn)這種凸輪機(jī)構(gòu)壓力角的變化規(guī)律如何?是否也存在自鎖問(wèn)題?若有，應(yīng)如何避免?解 推桿在推程及回程運(yùn)動(dòng)規(guī)律的位移方程為 （1)推程 S=h1-cos(/0)/2： 0120 （2

20、）回程 S=h1+cos(/0)/2 01 50 計(jì)算各分點(diǎn)的位移值如表9-4l：根據(jù)表9-4可作所求圖如下圖：這種凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角為一定值，它恒等于平底與導(dǎo)路所夾銳角的余角與其他因素?zé)o關(guān)。這種凸輪機(jī)構(gòu)也會(huì)是存在自鎖問(wèn)題，為了避免自鎖在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該在結(jié)構(gòu)許可的條件下，盡可能取較大的推桿導(dǎo)路導(dǎo)軌的長(zhǎng)度。并盡可能減小推gan 9的懸臂尺寸。9一13 一擺動(dòng)滾子推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)(參看圖923)，已知lOA=60 mmr0=25 mm，lAB=50 mm，rr=8 mm。凸輪順時(shí)針?lè)较虻人俎D(zhuǎn)動(dòng)，要求當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)180時(shí)，推桿以余弦加速度運(yùn)動(dòng)向上擺動(dòng)25；轉(zhuǎn)過(guò)一周中的其余角度時(shí)，推桿以正弦加速度運(yùn)動(dòng)擺回到原

21、位置。試以作圖法設(shè)計(jì)凸輪的工作廓線(xiàn)。解 推扦在推程及回程段運(yùn)動(dòng)規(guī)律的位移方程為 (1)推程：s=1-cos(/0)/2 0180 (2)回程：s=1-(/0)十sin(2/0)/(2) o180 計(jì)算各分點(diǎn)的位移值如表95：根據(jù)表9。5作圖如圖所示914試設(shè)計(jì)偏置直動(dòng)滾子推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)凸輪的理論輪廓曲線(xiàn)和工作廓線(xiàn)。已知凸輪軸置于推桿軸線(xiàn)右側(cè)，偏距e=20 mm，基圓半徑r。=50 mm，滾子半徑r，=10 mm。凸輪以等角速度沿順時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)，在凸輪轉(zhuǎn)過(guò)角占，：120。的過(guò)程中，推桿按正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律上升矗=50 mm；凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)過(guò)炙=30。時(shí)，推桿保持不動(dòng)；其后，凸輪再回轉(zhuǎn)角度如=60時(shí)

22、，推桿又按余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律下降至起始位置；凸輪轉(zhuǎn)過(guò)一周的其余角度時(shí)，推桿又靜止不動(dòng)。解 (1)汁算推桿的位移并對(duì)凸輪轉(zhuǎn)角求導(dǎo)： 當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)角在o23過(guò)程中，推桿按正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律上升h=50 rnm。則 可得 02/3 02/3 當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)角占在2356過(guò)程中，推桿遠(yuǎn)休。 S=50 ， 2356 ds/d=0， 2/356 當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)角在5/676過(guò)程中，推桿又按余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律下降至起始位置。則 可得 5676 5676當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)角在7/62過(guò)程中，推桿近休。 S=0 762 ds/ d=0 72 (2)計(jì)算凸輪的理論廓線(xiàn)和實(shí)際廓線(xiàn)： i 本題的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖（a)所示。選取坐標(biāo)系如圖 (b)所

23、示，由圖（b)可知，凸輪理論廓線(xiàn)上B點(diǎn)(即滾子中心)的直角坐標(biāo)為 : x=(s0+s)cos-esin y=(s0+s)sin+ecos式中：s0=(r02-e2)1/2=(502-202)1/2=45.826mm 由圖 (b)可知凸輪實(shí)際廓線(xiàn)的方程即B點(diǎn)的坐標(biāo)方程式為 i x=x-rrcos Y=y-rrsin 因?yàn)?dy/d=(ds/d-e)sin+(s0+s)cos dx/d=(ds/d-e)cos-(s0-s)sin所以 故 x=x-10cos y=y-10sin 由上述公式可得理論輪廓曲線(xiàn)和工作廓線(xiàn)的直角坐標(biāo)計(jì)算結(jié)果如表96凸輪廓線(xiàn)如下圖昕示。915圖示為一旅行用輕便剃須刀，圖a為工

24、作位置，圖b為正在收起的位置(整個(gè)刀夾可以收入外殼中)。在刀夾上有兩個(gè)推桿A、B，各有一個(gè)銷(xiāo)A、B，分別插入外殼里面的兩個(gè)內(nèi)凸輪槽中。按圖a所示箭頭方向旋轉(zhuǎn)旋鈕套時(shí)(在旋鈕套中部有兩個(gè)長(zhǎng)槽，推桿上的銷(xiāo)從中穿過(guò)，使兩推桿只能在旋鈕套中移動(dòng)，而不能相對(duì)于旋鈕套轉(zhuǎn)動(dòng))，刀夾一方面跟著旋鈕套旋轉(zhuǎn)，并同時(shí)從外殼中逐漸伸出，再旋轉(zhuǎn)至水平位置(工作位置)。按圖b所示箭頭方向旋轉(zhuǎn)旋鈕套時(shí)，刀夾也一方面跟著旋鈕套旋轉(zhuǎn)，并先沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)過(guò)900成垂直位置，再逐漸全部縮回外殼中。要求設(shè)計(jì)外殼中的兩凸輪槽(展開(kāi)圖)，使該剃須刀能完成上述動(dòng)作，設(shè)計(jì)中所需各尺寸可從圖中量取，全部動(dòng)作在旋鈕套轉(zhuǎn)過(guò)2角的過(guò)程中完成。 解

25、由題意知。兩推桿相差180布置，所以它們各自對(duì)應(yīng)的凸輪槽應(yīng)為等距線(xiàn)。當(dāng)兩銷(xiāo)予都到達(dá)推桿B的最高位置時(shí)推桿B不再升高而推軒A繼續(xù)升高，此段推桿B對(duì)應(yīng)的凸輪槽應(yīng)為水平的，而推桿A對(duì)應(yīng)的凸輪槽不變。為了安裝方便將推桿AB所對(duì)應(yīng)的凸輪槽與端部連通。為了保證能同時(shí)將A,B推桿以及旋鈕套從外殼中取出將凸輪槽適當(dāng)向水平方向伸展。據(jù)此沒(méi)計(jì)凸輪槽展開(kāi)圖如圖所示。 圖中第l位置為兩推桿最下位置時(shí)情況：第4位置為推桿B不再上升而推桿A繼續(xù)上升的情況；第5位置為題圖中的工作位置。第6，7位置是裝拆時(shí)的位置。第11章課后參考答案11-1在給定輪系主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向后，可用什么方法來(lái)確定定軸輪系從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向？周轉(zhuǎn)輪系中主、從動(dòng)

26、件的轉(zhuǎn)向關(guān)系又用什么方法來(lái)確定?答：參考教材216218頁(yè)。11-2 如何劃分一個(gè)復(fù)合輪系的定軸輪系部分和各基本周轉(zhuǎn)輪系部分?在圖示的輪系中，既然構(gòu)件5作為行星架被劃歸在周轉(zhuǎn)輪系部分中，在計(jì)算周轉(zhuǎn)輪系部分的傳動(dòng)比時(shí)，是否應(yīng)把齒輪5的齒數(shù),Z5計(jì)入? 答：劃分一個(gè)復(fù)合輪系的定軸輪系部分和各基本周轉(zhuǎn)輪系部分關(guān)鍵是要把其中的周轉(zhuǎn)輪系部分劃出來(lái)，周轉(zhuǎn)輪糸的特點(diǎn)是具有行星輪和行星架，所以要先找到輪系中的行星輪，然后找出行星架。每一行星架，連同行星架上的行星輪和與行星輪相嚙合的太陽(yáng)輪就組成一個(gè)基本周轉(zhuǎn)輪糸。在一個(gè)復(fù)合輪系中可能包括有幾個(gè)基本周轉(zhuǎn)輪系（一般每一個(gè)行星架就對(duì)應(yīng)一個(gè)基本周轉(zhuǎn)輪系)，當(dāng)將這些周轉(zhuǎn)輪

27、一一找出之后剩下的便是定軸輪糸部分了。在圖示的輪系中雖然構(gòu)件5作為行星架被劃歸在周轉(zhuǎn)輪系部分中，但在計(jì)算周轉(zhuǎn)輪系部分的傳動(dòng)比時(shí)不應(yīng)把齒輪5的齒數(shù)計(jì)入。11-3 在計(jì)算行星輪系的傳動(dòng)比時(shí)，式imH=1-iHmn只有在什么情況下才是正確的? 答 在行星輪系，設(shè)固定輪為n, 即n=0時(shí), imH=1-iHmn公式才是正確的。11-4 在計(jì)算周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比時(shí)，式iHmn=(nm-nH)(nn-nH)中的iHmn是什么傳動(dòng)比，如何確定其大小和“”號(hào)?答: iHmn是在根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理，設(shè)給原周轉(zhuǎn)輪系加上一個(gè)公共角速度“-H”。使之繞行星架的固定軸線(xiàn)回轉(zhuǎn)，這時(shí)各構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)仍將保持不變，而行星架的

28、角速度為0，即行星架“靜止不動(dòng)”了于是周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)化成了定軸輪系，這個(gè)轉(zhuǎn)化輪系的傳動(dòng)比，其大小可以用iHmn=(nm-nH)(nn-nH)中的iHmn公式計(jì)算；方向由“”號(hào)確定，但注意，它由在轉(zhuǎn)化輪系中m. n兩輪的轉(zhuǎn)向關(guān)系來(lái)確定。11-5用轉(zhuǎn)化輪系法計(jì)算行星輪系效率的理論基礎(chǔ)是什么?為什么說(shuō)當(dāng)行星輪系為高速時(shí)，用它來(lái)計(jì)算行星輪系的效率會(huì)帶來(lái)較大的誤差?答: 用轉(zhuǎn)化輪系法計(jì)算行星輪系效率的理論基礎(chǔ)是行星輪系的轉(zhuǎn)化輪系和原行星輪系的差別，僅在于給整個(gè)行星輪系附加了一個(gè)公共角速度“-H”。經(jīng)過(guò)這樣的轉(zhuǎn)化之后，各構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)沒(méi)有改變，而輪系各運(yùn)動(dòng)副中的作用力(當(dāng)不考慮構(gòu)件回轉(zhuǎn)的離心慣性力時(shí))以及

29、摩擦因數(shù)也不會(huì)改變。因而行星輪系與其轉(zhuǎn)化輪系中的摩擦損失功率PHf應(yīng)相等。用轉(zhuǎn)化輪系法計(jì)算行星輪系效率沒(méi)有考慮由于加工、安裝和使用情況等的不同，以及還有一些影響因素如攪油損失、行星輪在公轉(zhuǎn)中的離心慣性力等，因此理論計(jì)算的結(jié)果并不能完全正確地反映傳動(dòng)裝置的實(shí)際效率。11-6 何謂正號(hào)機(jī)構(gòu)、負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)?各有何特點(diǎn)?各適用于什么場(chǎng)合?答: 行星輪系的轉(zhuǎn)化輪系中當(dāng)傳動(dòng)比iH1no，稱(chēng)為正號(hào)機(jī)構(gòu)；當(dāng)傳動(dòng)比iH1nl ibl時(shí)，出現(xiàn)封閉功率流。這種封閉的功率流將增大摩擦功率損失，使輪系的效率和強(qiáng)度降低，對(duì)于傳動(dòng)極為不刊。11-8 在確定行星輪系各輪齒數(shù)時(shí)，必須滿(mǎn)足哪些條件，為什么?答 設(shè)計(jì)行星輪系時(shí)，各輪齒

30、數(shù)的選擇應(yīng)滿(mǎn)足四個(gè)條件；對(duì)于不同的輪系，這四個(gè)條件具體表達(dá)式不盡相同，下面以?xún)?nèi)齒輪3固定，各輪均為標(biāo)準(zhǔn)齒輪的2KH型輪系為例加以說(shuō)明。(1)保證實(shí)現(xiàn)給定的傳動(dòng)比： z3=(i1H-1)z1(2)滿(mǎn)足同心條件(即保證兩太陽(yáng)輪和系桿的軸線(xiàn)重合): Z3=z1+2z2(3)滿(mǎn)足k個(gè)行星輪均布安裝(即滿(mǎn)足裝配條件)： N=(z3+z1)/k (n為整數(shù))(4)滿(mǎn)足鄰接條件（即保證相鄰行星輪不致相互碰撞)： (z1+z2)sin(180/k)z2+2ha*11-9 在行星輪系中采用均載裝置的目的何在?采用均載裝置后會(huì)不會(huì)影響該輪系的傳動(dòng)比?答 在行星輪系中，常把某些構(gòu)件作成可以浮動(dòng)的在輪系運(yùn)轉(zhuǎn)中，如各行

31、星輪受力不均勻。這些構(gòu)件能在一定的范圍內(nèi)自由浮動(dòng)，以達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)各行星輪載荷的目的。采用均載裝置后不會(huì)影響該輪系的傳動(dòng)比。11-10 何謂少齒差行星傳動(dòng)?擺線(xiàn)針輪傳動(dòng)的齒數(shù)差是多少?在諧波傳動(dòng)中柔輪與剛輪的齒數(shù)差如何確定?答 少齒差行星傳動(dòng)是指在行星輪系中當(dāng)行星輪1與內(nèi)齒輪2的齒數(shù)差z=z2-z1=14時(shí)就稱(chēng)為少齒差行星傳動(dòng)；擺線(xiàn)針輪傳動(dòng)的齒數(shù)差是1；在諧波傳動(dòng)中柔輪與剛輪的齒距相同但齒數(shù)不等，剛輪與柔輪的齒數(shù)差通常等于波數(shù)n，即zr-zs=n011-11圖示為一手搖提升裝置，其中各輪齒數(shù)均為已知，試求傳動(dòng)比i15并指出當(dāng)提升重物時(shí)手柄的轉(zhuǎn)向。 解：當(dāng)提升重物時(shí)手柄的轉(zhuǎn)向逆時(shí)針（從左向右看手柄

32、）。11-12圖示為一千分表的示意圖，已知各輪齒數(shù)如圖，模數(shù)m=0.11mm(為非標(biāo)準(zhǔn)模數(shù))若要測(cè)量桿1每移動(dòng)0.001 mm時(shí)，指針尖端剛好移動(dòng)一個(gè)刻度(s=1.5 mm)。問(wèn)指針的長(zhǎng)度尺等于多少?(圖中齒輪5和游絲的作用是使各工作齒輪始終保持單側(cè)接觸，以消除齒側(cè)間隙對(duì)測(cè)量精度的影響。) 解：由圖可知，輪2（2）、3、（3）、4、5組成定軸輪系且n2=n2, n3=n3 n4=-100n2桿1和齒輪2是一對(duì)齒條與齒輪的外嚙合，設(shè)桿1每移動(dòng)0.001時(shí)間為t 由圖知，指針擺一個(gè)刻度的s=1.5mm則擺角有關(guān)系式 =s/R即 =n4t=s/R則 11-13圖示為繞線(xiàn)機(jī)的計(jì)數(shù)器。圖中1為單頭蝸桿，

33、其一端裝手把，另一端裝繞制線(xiàn)圈。2、3為兩個(gè)窄蝸輪，z2=99，Z3=100。在計(jì)數(shù)器中有兩個(gè)刻度盤(pán)，在固定刻度盤(pán)的一周上有100個(gè)刻度，在與蝸輪2固連的活動(dòng)刻度盤(pán)的一周上有99個(gè)刻度，指針與蝸輪3固連。問(wèn)指針在固定刻度盤(pán)上和活動(dòng)刻度盤(pán)上的每一格讀數(shù)各代表繞制線(xiàn)圈的匝數(shù)是多少?又在圖示情況下，線(xiàn)圈已繞制了多少匝?解： 因i13=nl/n3=z3z1=100，故n3=n1100，即蝸桿每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，蝸輪3轉(zhuǎn)過(guò)1100轉(zhuǎn)，指針相對(duì)固定刻度盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)格度，說(shuō)明指針在固定刻度盤(pán)上的每一格讀數(shù)代表被繞制線(xiàn)圈繞制了一匝。 i12=nln2=z2z1=99，故n2=n199，即蝸桿轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，蝸輪2轉(zhuǎn)過(guò)l99轉(zhuǎn)。由

34、于蝸輪2、3轉(zhuǎn)向相同，故蝸桿每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，指針相對(duì)活動(dòng)刻度盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò)l100-199= -19 900轉(zhuǎn)(即相對(duì)向后倒轉(zhuǎn)，所以活動(dòng)刻度盤(pán)刻度的增大方向與固定刻度盤(pán)者相反)，因活動(dòng)刻度盤(pán)上有99個(gè)刻度，故指針在活動(dòng)刻度盤(pán)上的每一格讀數(shù)，代表被繞制線(xiàn)圈已繞制了9 90099=100匝。 今指針在活動(dòng)刻度盤(pán)上的讀數(shù)為13.，在固定刻度盤(pán)上的讀數(shù)為5.，所以線(xiàn)圈已繞制的匝數(shù)為活動(dòng)刻度盤(pán)上的整數(shù)讀數(shù)100+固定刻度盤(pán)上的整數(shù)讀數(shù)=13100+5=1 305匝11-14 圖示為一裝配用電動(dòng)螺絲刀的傳動(dòng)簡(jiǎn)圖。已知各輪齒數(shù)為z1=z4=7，z3=z6=39。若n1=3 000 rmin，試求螺絲刀的轉(zhuǎn)速。解：此輪系為

35、一復(fù)合周轉(zhuǎn)輪系。在1-2-3-H1行星輪系中 在4-5-6-H2行星輪系中 故 nH2=n1/i1H2=3000/43.18=69.5r/min 轉(zhuǎn)向以n1相同 11-16 如圖所示為兩個(gè)不同結(jié)構(gòu)的錐齒輪周轉(zhuǎn)輪系，已知z1=20，z2=24，z2，=30，z3=40，n1=200 rmin，n3=-100 rmin。求nH等于多少?(a) 解： (b) 解： 11-17 在圖示的電動(dòng)三爪卡盤(pán)傳動(dòng)輪系中，設(shè)已知各輪齒數(shù)為z1=6，z2=z2，=25，z3=57，z4=56。試求傳動(dòng)比i14。 解: 圖示輪系為一周轉(zhuǎn)輪系(整個(gè)輪系只有一個(gè)行星架，去掉周轉(zhuǎn)輪系部分后，無(wú)定軸輪系部分，故整個(gè)輪系為一周轉(zhuǎn)輪系)。該輪系共有三個(gè)中心輪，故稱(chēng)之為3K型行星傳動(dòng)。 此輪系的右端由輪2、4和件H組成一差動(dòng)輪系，左端由輪1、2、3和件H組成一行星輪系，此行星輪系將差動(dòng)輪系中的構(gòu)件2和H封閉起來(lái)(即使構(gòu)件2和H之間有固定速比關(guān)系)，整個(gè)輪系類(lèi)似于一個(gè)封閉式行星輪系。此輪系也可認(rèn)為是由輪1、2、3和行星架H組成的行星輪系與由輪4、