機械零件設(shè)計答案

1、P23P24：2-8 在題 2-8 圖所示曲柄滑塊機構(gòu)中，已知 a=100mm，=60，ABC=90，vc=2m/s。指出速度瞬心 P13，并用瞬心法求構(gòu)件 1 的角速度 1。解：速度瞬心 P13如圖所示。因為 vP13= vc=lAB1所以 smlvABc/32.1731060sin/1 . 0212-13 題 2-13 圖所示機構(gòu)的構(gòu)件 1 作等速轉(zhuǎn)功，角速度為 1，試用相對運動圖解法求構(gòu)件 3 上 D 點的速度。解：列的矢量方程： 3Bv 2323BBBBvvv方向： 水平 AB 鉛垂大?。?？ ?ABl1 以速度比例尺作右圖所示矢量多邊形，得：v （方向:水平向左）sin1333ABv

2、Blpbvv2-16 在題 2-16 圖所示機構(gòu)中，已知a=0.1m，b=0.4m，c=0.125m，d=0.54m，h=0.35m，y=0.2m，當(dāng) 1=10rad/s，逆時針轉(zhuǎn)功，1=30時，求沖頭 E 的速度 vE。解：vB=a1=0.110=1m/s，方向指向左上且垂直 AB列的矢量方程： Dv DBBDvvv方向：CD AB DB大?。?？ ? 以速度比例尺=0.01 作下圖所示矢量多邊形 pbd。v 列的矢量方程： Ev EDDEvvv方向： /CE DE大?。?？ ? 以相同速度比例尺作下圖所示矢量多邊形 pde，得：v smpevvE/225. 001. 052.22（方向垂直

3、向下）P13 P14 P12 P23 P24 P24 p b2 b3 D E p(c) b d e P52：3-8 確定如圖 3-52 所示機構(gòu)所含桿組的數(shù)目和級別，并判斷機構(gòu)的級別（機構(gòu)中的原動件用圓箭頭表示）。解：機構(gòu)的自由度為：F=37-210=1,故當(dāng)以 AB 為原動件時，可拆分為以下一個 I級桿組和 3 個 II 級桿組，機構(gòu)為 II 級機構(gòu)。3-9 在上題圖示的機構(gòu)中，若改為以 EF 構(gòu)件為原動件。試判定機構(gòu)的級別是否會改變。解：由上題知，機構(gòu)的自由度為 1,故當(dāng)以 EF 為原動件時，可拆分為以下一個 I 級桿組和 3 個 II 級桿組，故機構(gòu)為 III 級，機構(gòu)級別會改變。 3-

4、11 如圖 3-53 所示為平板印刷機中用以完成送紙運動的機構(gòu)。當(dāng)固接在一起的雙凸輪 1 轉(zhuǎn)動時，通過連桿機構(gòu)使固接在連桿 2 上的吸嘴 P 沿軌跡 mm 運動，完成將紙吸起和送進等動作，試確定此機構(gòu)系統(tǒng)的組合方式，并畫出方框圖。解：機構(gòu)為型封閉組合?；A(chǔ)機構(gòu)：由構(gòu)件 2、3、4、5、6 組成的自由度為 2 的五桿機構(gòu)附加機構(gòu)：由構(gòu)件 1 和 3、1 和 4 組成的兩個自由度為 1 的擺動從動件凸輪機構(gòu)機構(gòu)組合框圖如下：I 級桿組 II 級桿組 II 級桿組 II 級桿組 II 級桿組 I 級桿組 III 級桿組 凸輪機構(gòu)五桿機構(gòu)凸輪機構(gòu)3 4 vP 1 3 4 5 6 P115P116：6-

5、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 M”的變化規(guī)律如題 6-2圖所示。設(shè)驅(qū)動力矩 M等于常數(shù)，剪床主軸轉(zhuǎn)速為 60r/min，機械運轉(zhuǎn)不均勻系數(shù) =0.15。求：(1) 驅(qū)動力矩 M的數(shù)值；(2) 安裝在飛輪主軸上的轉(zhuǎn)動慣量。解：(1) 在一個周期內(nèi)，驅(qū)動力所做功等于阻力所做功，故驅(qū)動力矩為：M2=2002+(3/4-/2)+ (-/2) (1600-200)/2 M=462.5Nm (2) 448214/2005 .4621400 xx最大盈虧功：Amax=(3/4-/2)+ (-/2-x) (1600-462.5)/2=1256.33Nm飛輪轉(zhuǎn)動慣量：22222max1

6、5.21215. 06033.1256900900kgmnAJ6-4 已知某軋鋼機的原動機功率等于常數(shù)，P=2600HP(馬力)，鋼材通過軋輥時消耗的功率為常數(shù)。P”=4000HP，鋼材通過軋輥的時間 t”=5s，主軸平均轉(zhuǎn)速 n=80r/min，機械運轉(zhuǎn)速度不均勻系數(shù) =0.1，求：(1) 安裝在主軸上的飛輪的轉(zhuǎn)動慣量；(2) 飛輪的最大轉(zhuǎn)速和最小轉(zhuǎn)速；(3) 此軋鋼機的運轉(zhuǎn)周期。解：(1) 最大盈虧功：Amax=(P”-P)t” 735=(4000-2600)5735=5.145106Nm飛輪轉(zhuǎn)動慣量：2522622max1033. 71 . 08010145. 5900900kgmnAJ

7、(2) nmax=n(1+/2)=801.05=84r/min nmax=n(1-/2)=800.95=76r/min (3) 在一個周期內(nèi)，驅(qū)動力所做功等于阻力所做功，即：P”t” =PT T= P”t” / P=40005/2600=7.7s P129：7-6 題 7-6 圖所示為鋼制圓盤，盤厚。位置處有一直徑的通孔，mmb50mm50位置處是一質(zhì)量的重塊。為了使圓盤平衡，擬在圓盤上處制一通孔。kgG5 . 02mmr200試求此孔的直徑與位置。鋼的密度。3/8 . 7cmg解：kgmrbrm076. 01 . 0780005. 0025. 02/21211kgmrGrm1 . 02 .

8、05 . 02222Amax O O M x Amax O O P t P” P 平衡條件：02211bbrmrmrm按比例作右圖，得： kgmrmbb109. 07 .252（或：kgmrmrmrmrmrmbb109. 075cos)()(2)()(2211222211）7 .25275sinarcsin21011rmrmbb故：kgrrmmIIbbb55. 02 . 0109. 0mmbmbb2 .4210780005. 055. 02237-7 高速水泵的凸輪軸系由 3 個互相錯開 120 的偏心輪所組成，每一偏心輪的質(zhì)量為，偏心距為，設(shè)在平衡平面 A 和 B 中各裝一個平衡質(zhì)量和使之平

9、衡，kg4.0mm7 .12AmBm其回轉(zhuǎn)半徑為，其他尺寸如題 7-7 圖所示(單位：)。求和的大小和方位。mm10mmAmBm解：將不平衡質(zhì)量在兩平衡基面 A 和 B 上分解：基面 A： )230/190(33. 0230/1904 . 0mkgmAC)230/115(2 . 0230/1154 . 0mkgmAD)230/40(07. 0230/404 . 0mkgmAE基面 B： kgmBC07. 0230/404 . 0kgmBD2 . 0230/1154 . 0kgmBE33. 0230/1904 . 0根據(jù)動平衡條件，得：基面 A：由，0AAEAEDADCACrmrmrmrmmmr

10、rmmrrrrBAEDC107 .12，按比例 =200/12.7 作左下圖，得： kgmrrmmAAAA287. 010/ )200/7 .12*19.45(/ 60A11rm22rmbbrmrmACrmADrmAEAArmrmBCrmBDrmBEBBrm基面 B：由，按比例 =200/12.7 作右上圖，得：0BBEBEDBDCBCrmrmrmrm kgmrrmrmBBBBB287. 010/ )200/7 .12*19.45(/ 240B（或：X 軸投影： )107 .1223035 .37(143. 0107 .1230cos230/)40115(30cos)(cosmkgmrrmmr

11、rmmAAEADAiiiAAx方向向右Y 軸投影：)107 .122305 .112(248. 0107 .1230sin)07. 02 . 0(33. 030sin)(cosmkgrrmmmrrmmAAEADACAiiiAAy方向向上所以： )287. 010/7 .12*230/9 .129(286. 0248. 0143. 02222kgmkgmmmmAyAxA或 方向右上335 .375 .112AyAxAmmtg故： 60A同理：)107 .1223035 .37(30cos)(cosmmrrmmrrmmAxABDBEBiiiABx方向向右)107 .122305 .112(30si

12、n)(cosmmrrmmmrrmmAyABCBEBDAiiiABy方向向下所以： )287. 010/7 .12*230/9 .129(286. 0248. 0143. 02222kgmkgmmmmByBxB或 方向左下335 .375 .112ByBxBmmtg故：）24060180B十二章補充作業(yè)：十二章補充作業(yè)：12-1. 圖示輪系中二對齒輪中心距相等,斜齒輪法面模數(shù) mn=2mm,齒數(shù) z1=16， z2=59，直齒輪模數(shù) m=2mm，齒數(shù) z3=17，z4=60。試求：1) 斜齒輪的分度圓柱螺旋角 1，2；及齒輪 1，2 的分度圓直徑 d1，d2；齒輪 1，2 的齒頂圓直徑 da1，

13、da2；2) 若齒輪 1，2 為直齒圓柱齒輪，其總變位系數(shù)X 為多少？（提示： )invtgzzxxinv2121)(2解：1）直齒輪的中心距為： a=m(z3+z4)/2=2(17+60)/2=77mm斜齒輪的中心距為： 即： azzmn)(cos22117775cos221故： o08.13772752arccos21 d1= mz1/cos=216/cos13.08=32.85mm d2= mz2/cos=259/cos13.08=121.14mmda1= d1+2ha* mn=32.85+212=36.85mmda2= d2+2ha* mn=121.14+212=125.14mm2）若

14、齒輪 1，2 為直齒圓柱齒輪，則其中心距 a=m(z1+z2)/2=2(16+59)/2=75mm 由： 得：，即：coscosaacos7520cos77ooo25.157520cos77arccos 所以：89. 0)0149. 000647. 0(36397. 0277)2025.15(20tan277)(tan221oooinvinvinvinvzzX12-2.一對標(biāo)準(zhǔn)漸開線直齒圓柱齒輪，已知 =20, ha*=1,c*=0.25, m=3mm，中心距 a=49mm,傳動比的大小 i12=9/7, 試在采用正傳動變位的情況下， (1) 確定齒數(shù) z1, z2 ； (2) 求兩齒輪的變位

15、系數(shù)之和(x1+x2)； (3) 若大齒輪 2 的變位系數(shù)為零，求小齒輪的 d1，df1 。（提示： )invtgzzxxinv2121)(2解：(1) 由中心距和傳動比公式得： 492322121zzzzma 791212ZZi 由聯(lián)立方程，解得： ，141z182z (2) 由得： coscosaa00234920cos48arccoscosarccosaa 故：356. 00149. 0023. 036397. 0218142023202181422121invinvtginvinvtgzzxx (3) 因為 所以： 02x356. 01x 故：mm 4211 mzd mm636.362

16、21111mxchdhddaffP209：14-1 已知一圓柱壓縮彈簧的彈簧直徑 d=6mm，D2=30mm，有效圈數(shù) n=10。采用 C 級碳素彈簧鋼絲，受變載荷作用次數(shù)在 103105次。1) 求允許的最大工作載荷及變形量； 2) 若端部采用磨平端支承圈結(jié)構(gòu)時（圖 14-1），求彈簧的并緊高度 HS和自由高度 H0。解： 1）最大工作載荷 F2對應(yīng)著彈簧絲最大剪應(yīng)力，取 max=。由彈簧的材料、載荷性質(zhì)查教材表 14-2 取 =II=0.4B；由彈簧絲直徑 d=6mm 查相關(guān)手冊，得B=1350MPa。故：=0.4B=0.41350=540MPa 旋繞比和曲度系數(shù)： 56302dDC31.

17、 11875. 1123. 04414615. 0CCCK最大應(yīng)力max時的最大工作載荷F2為：NKCdF1165531. 1854068222在F2作用下的變形量2為：mmGdnCF3 .246108105116588433222）采用端部磨平結(jié)構(gòu)時，設(shè)兩端各有 3/4 圈并緊，其有效圈數(shù)(總?cè)?shù))為： n0=n+1.5=10+1.5=11.5 則其并緊高度： HS=( n0-0.5)d=(11.5-0.5)6=66mm彈簧鋼絲間距： mmdn361 . 0103 .241 . 0max則彈簧自由高度為： H0= n+ HS =103+66=96mm 14-3 設(shè)計一圓柱螺旋壓縮彈簧。已知：

18、采用 d=mm 的鋼絲制造，D2=48mm，該彈簧初始時為自由狀態(tài)，將它壓縮 40mm，需要儲能 25J。1) 求彈簧剛度；2) 若許用切應(yīng)力為 400MPa，問此彈簧的強度是否足夠：3) 求有效圈數(shù) n。采用 C 級碳素彈簧鋼絲，受變載荷作用次數(shù)在 103105次。1) 求允許的最大工作載荷及變形量； 2) 若端部采用磨平端支承圈結(jié)構(gòu)時（圖 14-1），求彈簧的并緊高度 HS和自由高度 H0。解：1）彈簧儲存的變形能為： 0321102FFE由題意可知：F10，0240mm，E25J，代入上式得： NEF125040251021023032則彈簧剛度： 25.3140125022Fk2）旋繞比和曲度系數(shù)： 68482dDC25. 115. 11025. 04414615. 0CCCK此時剪應(yīng)力為：MpaMPadCFK400373861250825. 18222故：此彈簧的強度足夠。 3）彈簧的有效圈數(shù)：1285.1125.316881088343kCGdn14-5、有兩根尺寸完全相同的圓柱螺旋拉伸彈簧，一根沒有初應(yīng)力，另一根有初應(yīng)力，兩根彈簧的自由高度 H0=80mm?，F(xiàn)對有初應(yīng)力的那根實測如下：第一次測定：F1=20N, H1=100mm；第二次測定：F2=30N, H2=120mm。試計算：1) 初拉力