《機械設(shè)計基礎(chǔ)》答案 ()()

1、機械設(shè)計基礎(chǔ)作業(yè)答案第一章平面機構(gòu)的自由度和速度分析1-11-21-31-415自由度為：16自由度為或.1-10自由度為：或.1-1113：求出題1-13圖導(dǎo)桿機構(gòu)的全部瞬心和構(gòu)件1、3的角速度比。1-14：求出題1-14圖正切機構(gòu)的全部瞬心。設(shè)=10md/$,求構(gòu)件3的速度冬。15：題1-15圖所示為摩擦行星傳動機構(gòu)，設(shè)行星輪2與構(gòu)件1、4保持純滾動接觸，試用瞬心法求輪1與輪2的角速度比/烏。構(gòu)件1、2的瞬心為玖2P均分別為構(gòu)件2與構(gòu)件1相對于機架的絕對瞬心1-16：題1-16圖所示曲柄滑塊機構(gòu)，己知：仃=100mm/s,lBC=250nvn/s,=10md/$,求機構(gòu)全部瞬心、滑塊速度D

2、和連桿角速度5。在三角形ABC中，旳=M,SH1ZCA=,cosZBCA=,sill45smZBCA55Ml阿smZABCsin45AC|q3107”1-17：題1-17圖所示平底擺動從動件凸輪1為半徑廠=20的圓盤，圓盤中心C與凸輪回轉(zhuǎn)中心的距離心二nm,lAB=90w/h,=10md/s,求0=0和0=180時,從動件角速度的數(shù)值和方向。0=0時方向如圖中所示當(dāng)8=180時方向如圖中所示第二章平面連桿機構(gòu)1試根據(jù)題2-1圖所注明的尺寸判斷下列較鏈四桿機構(gòu)是曲柄搖桿機構(gòu)、雙曲柄機構(gòu)還是雙搖桿機構(gòu)。（1）雙曲柄機構(gòu)（2）曲柄搖桿機構(gòu)（3）雙搖桿機構(gòu)（4）雙搖桿機構(gòu)3畫出題2-3圖所示各機構(gòu)的傳

3、動角和壓力角。圖屮標(biāo)注箭頭的構(gòu)件為原動件。4已知某曲柄搖桿機構(gòu)的曲柄勻速轉(zhuǎn)動，極位夾角0為30,搖桿工作行程需時7s。試問：（1）搖桿空回程需時兒秒？（2）曲柄每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)是多少？解：（1）根據(jù)題已知條件可得：工作行程曲柄的轉(zhuǎn)角0=210。則空回程曲柄的轉(zhuǎn)角6=150搖桿工作行程用時7s,則可得到空回程需時：（2）由前計算可知，曲柄每轉(zhuǎn)一周需時12s,則曲柄每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)為2-5設(shè)計一腳踏軋棉機的曲柄搖桿機構(gòu)，如題2-5圖所示，要求踏板CD在水平位置上下各擺10,且lCD=500iwnJAD=1000mmo（1）試用圖解法求曲柄AB和連桿BC的長度；（2）用式（2-6）和式（2-6），計算此機構(gòu)的

4、最小傳動角。解：以踏板為主動件，所以最小傳動角為0度。2-6設(shè)計一曲柄搖桿機構(gòu)。已知搖桿長度/3=100mm,擺角0=30。，搖桿的行程速比變化系數(shù)K=1.2（l）用圖解法確定其余三桿的尺寸；（2）用式（2-6）和式（2-6）(3)確定機構(gòu)最小傳動角九山（若則應(yīng)另選較鏈A的位置，重新設(shè)計）。解：由K=l.2可得極位夾角2-7設(shè)計一曲柄滑塊機構(gòu)，如題2-7圖所示。已知滑塊的行程s=5E,偏距e=6mm,行程速度變化系數(shù)K=1.2,求曲柄和連桿的長度。解：由K=l.2可得極位夾角2-8設(shè)計一擺動導(dǎo)桿機構(gòu)。已知機架長度仃=100加，行程速度變化系數(shù)K=1.4,求曲柄長度。解：由K二1.4可得極位夾角

5、2-10設(shè)計一較鏈四桿機構(gòu)作為加熱爐爐門的起閉機構(gòu)。已知爐門上兩活動較鏈的屮心距為50mm,爐門打開后成水平位置時，要求爐門溫度較低的一而朝上（如虛線所示），設(shè)固定較鏈安裝在yy軸線上，其相關(guān)尺寸如題圖2-10圖所示，求此較鏈四桿機構(gòu)其余三桿的長度。2-12已知某操縱裝置采用較鏈四桿機構(gòu)。要求兩連架桿的對應(yīng)位置如題2-12圖所示，0=45,=5210*；0=90,妁=8210；=135。,=11210,；機架長度乙。=50曲，試用解析法求其余三桿長度。解：由書35頁圖2-31可建立如下方程組：消去6,并整理可得:令：(1)(2)p_人pJt3麗于是可得到分別把兩連架桿的三個對應(yīng)轉(zhuǎn)角帶入上式，可

6、得到關(guān)于比、匕、P3由三個方程組成的方程組?？山獾茫痕?50,再由、(2)、(3),可解得：第三章凸輪機構(gòu)1題3-1圖所示為一偏置直動從動件盤形凸輪機構(gòu)，已知AB段為凸輪的推程廓線，試在圖上標(biāo)注推程運動角。2題3-2圖所示為一偏置直動從動件盤形凸輪機構(gòu)，已知凸輪是一個以C點為圓心的圓盤，試求輪廓上D點與尖頂接觸是的壓力角，并作圖表示。4設(shè)計題3-4圖所示偏置從動件盤形凸輪。已知凸輪以等角速度順時針方向回轉(zhuǎn)，偏距e=lOinm,凸輪基圓半徑r0=60mm，滾子半徑打.=1077,從動件的升程h=30mm,0=150,0=30,0=120,0；=60,從動件在升程和回程均作簡諧運動，試用圖解法繪制

7、出凸輪的輪廓并校核推程壓力角。解：（1）推程：推程角：0=150從動件的位移方程：S=-（l-cos20從動件的行程：h=30050100150s(mm)02.0127.9930（2）回程:回程角：0=120從動件的位移方程：5=3l+COsf2（p0408012051(mm)3027.992.010于是可以作出如下的凸輪的理論輪廓曲線，再作一系列的滾子，繪制內(nèi)包絡(luò)線,就得到凸輪的實際輪廓曲線（略）注：題3-6、3-7依次按上述步驟進行作圖即可，不同的是：3-6為一擺動從動件盤形凸輪機構(gòu)，3-7為一平底直動從動件盤形凸輪機構(gòu)。第四章齒輪機構(gòu)4-1已知一對外嚙合正常齒制標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪m=3mm

8、,召=19,=41,試計算這對齒輪的分度圓直徑、齒頂高、齒跟高、頂隙、中心距、齒頂圓直徑、齒跟圓直徑、基圓直徑、齒距、齒厚和齒槽寬。解：項目及計算公式齒輪1齒輪2分度圓直徑57123齒頂高h(yuǎn)a=(/?*=1)33齒跟高h(yuǎn)f=hm(h：=1.25)3.753.75頂隙c=cm(c=0.25)0.750.75中心距90齒頂圓直徑63129齒跟圓直徑49.5115.5基圓直徑dh=dcosa(a=20)53.5625115.5822齒距9.42齒厚4.71齒槽寬4.712已知一對外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的標(biāo)準(zhǔn)中心距a=160mmf齒數(shù)僉=20,0=60,求模數(shù)和分度圓直徑。解：由d=(7Z+臨J/2可

9、得則其分度圓直徑分別為3已知一正常齒制標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的齒數(shù)z=25,齒頂圓直徑心=135訕，求該輪的模數(shù)。解：d“=d+2ha=mz+2h：m=m(z+2h：)正常齒制標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪:h：“則有4-4已知一正常齒制標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪a=20,m=5mm,z=40,試分別求出分度圓、基圓、齒頂圓上漸開線的曲率半徑和壓力角。22齒頂圓壓力角：基圓壓力角：分度圓上齒廓曲率半徑：齒頂圓上齒廓曲率半徑：基圓上齒廓曲率半徑：46已知一對內(nèi)嚙合正常齒制標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪m=4/?7/?7,3=20,z2=60，試參照圖4-lb計算該對齒輪的屮心距和內(nèi)齒輪的分度圓直徑、齒頂圓直徑和齒跟圓直徑。解：該對齒輪為內(nèi)

10、嚙合，所以有中心距a=m(z2一zJ/2=4x(60-20)/2=SOmm齒輪2為內(nèi)齒輪，所以有10試與標(biāo)準(zhǔn)齒輪相比較，說明正變位直齒圓柱齒輪的下列參數(shù)：加、a、/、Sf、叫、df、哪些不變？哪些起了變化？變大還是變小?解:不變的參數(shù)mct、ddb變化增大ad、ss$、df減小4-11已知一對正常齒漸開線標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪0=250”，召=23,0=98,叫=4訕，試計算其螺旋角、端面模數(shù)、分度圓直徑和齒跟圓直徑。解：對外嚙合的斜齒輪中心距為代入已知參數(shù)可得所以0=14.5337端而模數(shù)=nt=4.1322mmcos/7分度圓直徑分別為/I?7右=mfZi=95.0413mmcosp/n7d“=

11、叫乙=404.9587mm-cos0齒頂圓直徑分別為dai=心+2ha=/+2叫=103.0413mmd小=+2h“=d*+2mn=412.9587mm齒跟圓直徑分別為dfl=d-2h=/一2.5加=85.0413mmdf2=d2-2hf=d2-2.5mn=394.9587mm第五章輪系1在題5-1圖所示雙級蝸輪傳動中，已知右旋蝸桿1的轉(zhuǎn)向如圖所示，試判斷蝸輪2和蝸輪3的轉(zhuǎn)向，用箭頭表示。5-2在題5-2圖所示輪系中，已知石=15,=25,j=15,z3=30,=15,乙=30,Z4.=2（右旋），z5=60,$=20（?=4沏7）,若=500r/niui,求齒條6線速度的大小和方向。解：一山

12、J_25x3x3X6_2QQ15n5Z憶2&3憶415x15x15x2方向為水平向右。3在題5-3圖所示鐘表傳動示意圖中，E為擒縱輪，N為發(fā)條盤，S、M、H分別為秒針、分針、時針。設(shè)=72,6=12,0=64,乙=8,0=60,z6=8,z7=60,Zs=6,=8,$o=24,g=6,知=24,求秒針與分針的傳動比心和分針與時針的傳動比人注。解：為定軸輪系注意各輪轉(zhuǎn)速Z間的關(guān)系：“4=5n4=10001;7n)iii時，np=?解：該輪系為一復(fù)合(混合)輪系有1、2、3構(gòu)成定軸輪系，則有即歸弋由3(H)、4、5、6、7構(gòu)成周轉(zhuǎn)輪系易知“3=nH即n4-=43-4/?7聯(lián)立定軸輪系從=5鳥山一f

13、J4當(dāng);?1=10001r/nmi,r/niii時,np=0.25r/niii當(dāng)h1=n4時，np=0當(dāng)7?1=10000r/nm,n4=10001r/niii時，np=-0.25r/niii第七章機械運轉(zhuǎn)速度波動的調(diào)節(jié)7-2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7-2圖所示。設(shè)驅(qū)動力矩等于常數(shù)，剪床主軸轉(zhuǎn)速為60r/nm,機械運轉(zhuǎn)速度不均勻系數(shù)5=0.15。求：（1）驅(qū)動力矩的數(shù)值；（2）安裝在主軸上的飛輪轉(zhuǎn)動慣量。解：（1）按一個周期中（一運動循環(huán)）阻力矩和驅(qū)動力矩做功相等，有（2）分三個區(qū)間第一區(qū)間盈功：第二區(qū)間虧功：第三區(qū)間盈功：畫出能量指示圖：則最大盈虧

14、功為：則E輪的轉(zhuǎn)動慣量為J=出笄=212.1174Kgnr7-3為什么本章介紹的飛輪設(shè)計方法稱為近似方法？試說明哪些因素影響飛輪設(shè)計的精確性。解：因在木章所討論的飛輪設(shè)計中，用的是算術(shù)平均值代替的實際平均值，對速度不均勻系數(shù)的選擇也只是在它的容許范圍內(nèi)選擇，還有，在計算時忽略了其他構(gòu)件的轉(zhuǎn)動慣量，也忽略了其他構(gòu)件的動能影響。所以是近似計算。7-5設(shè)某機組發(fā)動機供給的驅(qū)動力矩TV-/;?（即驅(qū)動力矩與瞬時角速度成CD反比），阻力矩變化如題7-5圖所示，=0.15,t2=0.95,若忽略其他構(gòu)件的轉(zhuǎn)動慣量，求在x=134md/$,0）=116rad/s狀態(tài)下飛輪的轉(zhuǎn)動慣量。解：用平均角速度處理兩時

15、間段的轉(zhuǎn)角L=Ols:=125/adt2=0.9j:=1125md則在00.Is之間則在0.10.9s之間則最大盈虧功為由4max=”（此找-0二）可得第8章回轉(zhuǎn)件的平衡8-1某汽輪機轉(zhuǎn)子質(zhì)量為It,由于材質(zhì)不均勻及葉片安裝誤差致使質(zhì)心偏離回轉(zhuǎn)軸線0.5mm,當(dāng)該轉(zhuǎn)子以5000r/min的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動時，其離心力有多大？離心力是它木身重力的兒倍？解：離心力為：離心力與重力之比為：8-4如圖所示盤形回轉(zhuǎn)件，經(jīng)靜平衡試驗得知，其不平衡質(zhì)徑積皿等于1.5kg.?，方向沿頁。由于結(jié)構(gòu)限制，不允許在與可相反方向上加平衡質(zhì)量，只允許在龍和而方向各加一個質(zhì)徑積來進行平衡。求加和加”。的數(shù)值。解：依題意可得：于是

16、可解得：8-5如圖所示盤形回轉(zhuǎn)件上有4個偏置質(zhì)量，己知“=10kg,m2=14kg,w3=6kg,m4=10kg,a;=SOnun,r2=100nun,r3=15mm,r4=50mm,設(shè)所有不平衡質(zhì)量分布在同一回轉(zhuǎn)面內(nèi)，問應(yīng)在什么方位、加多大的平衡質(zhì)徑積才能達(dá)到平衡？解：各偏心質(zhì)量產(chǎn)生的質(zhì)徑積分別為：于是不平衡質(zhì)徑積的向量和為：即應(yīng)在圖示反方向的方位加上質(zhì)徑積1140kg.w回轉(zhuǎn)件才能達(dá)到平衡。第10章連接10-4解：設(shè)螺旋副的升角為0,當(dāng)量摩擦角為當(dāng)量摩擦系數(shù)用廣表示則0=11.083已知廣=0.1,則fg，=廣=0.1,q，=5.7106（1）工作臺上升的效率為（2）穩(wěn)定上升時加于螺桿上的

17、力矩為（3）螺桿的導(dǎo)程為則可得螺桿的轉(zhuǎn)速為：螺桿所需的功率為：（4）工作臺在化作用下等速下降，因屮p,該螺旋副不具有自鎖性，所以需要制動裝置。加于螺桿上的制動力矩為：r=Fa學(xué)fg（0-p）=100X103XyxlO-3（11.083-5.7106）=305.6367Vm107解：查表10-1,M20螺栓的小徑為/=17.294m由題意知，因F作用而在軸上產(chǎn)生的摩擦力矩應(yīng)與W作用而在軸上產(chǎn)生的力矩平衡，即有則F譯則每個螺栓所受的軸向力為螺栓的力學(xué)性能等級為4.8級，查表10-5,s=320MPa,查表10-7,5=3貝IJ門=空=竺107MPdlS3代入試（10-12）有貝IJ閃/D加=362.3254N5.2厶10-10解：（參考）暫取螺柱個數(shù)為12,性能等級為5.8級（已知）查表10-5丁=400MPa查表10-75=3取殘余預(yù)緊力貝ljFa=Fe+Fr=14067.2N取Ml6的螺柱（其/=13.835m）螺柱的分布圓直徑為Do=+2w+2X10=218224加？取Do=220mm則螺柱間距為：所以，選擇正確。10-14解：選擇平鍵連接