機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課后習(xí)題與答案

1、本文格式為Word版，下載可任意編輯 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課后習(xí)題與答案 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 1- 5至 1-12指出（題1-5圖1-12圖）機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖中的復(fù)合鉸鏈、局部自由度 和虛約束，計(jì)算各機(jī)構(gòu)的自由度，并判斷是否具有確定的運(yùn)動(dòng)。 題1 K用幣罰m溝R 1 m 處蟻機(jī)訖布機(jī)構(gòu)I - io m 沖壓機(jī)恂 1-5 解 F =3n 2P L P H =3 6 2 8 1=1 1-6 解 F : =3n 2P L P H = 3 8 2 11 1 =1 1-7 解 F : =3n 2P L P H = 3 8 2 11 0=2 1-8 解 F : =3n 2P L P H = 3 6 2 8 1=1 1-9

2、解 F : =3n 2P L P H = 3 4 2 4 2=2 1-10 I 解F =3n 2P L P H =3 9 2 12 2=1 1-11 解F =3n 2P L P H =3 4 2 4 2=2 1-12 :解F =3n 2P L P H =3 3 2 3 0=3 2- 1試根據(jù)題2-1圖所標(biāo)注的尺寸判斷以下鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲 柄機(jī)構(gòu)還是雙搖桿機(jī)構(gòu)。 題2-1圖 trim I (b) 答：a ） 40 110 150 70 90 160，且最短桿為機(jī)架，因此是雙曲柄機(jī)構(gòu)。 b ） 45 120 165 100 70 170，且最短桿的鄰邊為機(jī)架， 因此是曲柄搖桿機(jī) 構(gòu)

3、。 c ） 60 100 160 70 62 132，不滿足桿長條件，因此是雙搖桿機(jī)構(gòu)。 d ） 50 100 150 100 90 190，且最短桿的對邊為機(jī)架，因此是雙搖桿機(jī)構(gòu)。 2-3畫出題2-3圖所示個(gè)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角和壓力角。圖中標(biāo)注箭頭的構(gòu)件為原動(dòng)件 AB 和連桿BC 的長度；（2）用式（2-6）和式（2-6）計(jì)算此機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角。解: 4 2-5設(shè)計(jì)一腳踏軋棉機(jī)的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，如題 2-5圖所示，要求踏板CD 在水平 位置上下各擺10度，且I CD 500mm ，I AD 1000mm 。（ 1）試用圖解法求曲柄 解：（1 ）由題意踏板CD 在水平位置上下?lián)u擺10，就是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

4、中搖桿的極限位 AB 2C 2D （見圖2.17 ）。由圖量得： 解得： 1 1 11 - AC 2 AG 1193 1037 2 2 78mm ， l 2 1115mm ， l 3 500mm ， l 4 1000mm 置，此時(shí)曲柄與連桿處于兩次共線位置。 取適當(dāng)比例圖尺，作出兩次極限位置 AB 1C 1D 和 （2）因最小傳動(dòng)角位于曲柄與機(jī)架兩次共線位置，因此取 0和 180代入公式 （2-6） 計(jì)算可得: cos BCD I ； I ； I ；丨2 21需 cos 24 11151 2 5002 782 10002 2 78 1000 cos0 =0.5768 2 1115 500 BC

5、D 54.77 或. 2 2 2 2 I ； I ： I ： I ： 2hl 4 cos cos BCD 2I 2I 3 AC 1 1037mm ， AC 2 1193mm 。 78mm 題2-5圖 2 2 2 2 1115 500 78 1000 2 78 1000cos180 =0.2970 2 1115 500 BCD 72.72 題3-1解圖 如圖3.10所示，以O(shè) 為圓心作圓并與導(dǎo)路相切， 此即為偏距圓。 此線為凸輪與從動(dòng)件在 B 點(diǎn)接觸時(shí)，導(dǎo)路的方向線。推程運(yùn)動(dòng)角 3-2題3-2圖所示為一偏置直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。 已知凸輪是一個(gè)以C 為圓 心的圓盤，試求輪廓上D 點(diǎn)與尖頂接觸時(shí)

6、的壓力角，并作圖表示。 代入公式（2-6）可知 min BCD 54.77 3- 1題3-1圖所示為一偏置直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。已知 廓線，試在圖上標(biāo)注推 AB 段為凸輪的推程 過B 點(diǎn)作偏距圓的下切線, 如下圖。 題3-1圖 題3-2圖 解: 如圖3.12所示，以0為圓心作圓并與導(dǎo)路相切， 此即為偏距圓。過D 點(diǎn)作偏距圓的下切線， 此線為凸輪與從動(dòng)件在 D 點(diǎn)接觸時(shí)，導(dǎo)路的方向線。凸輪與從動(dòng)件在 D 點(diǎn)接觸時(shí)的壓力角 如圖所 示。 3-4設(shè)計(jì)題3-4圖所示偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪。已知凸輪以等角速度順時(shí) 針方向回轉(zhuǎn)，偏距e=10mm ,凸輪基圓半徑r o 60mm ，滾子半徑仃10mm

7、，從 動(dòng)件的升程及運(yùn)動(dòng)規(guī)律與3-3一致，試用圖解法繪出凸輪的輪廓并校核推程壓力 角。 題3-4圖 根據(jù)3-3題解作圖如圖3-15所示。根據(jù)(3.1)式可知，ds 2d 1取最大，同時(shí)s 2取最小時(shí) , 凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角最大。從圖3-15可知，這點(diǎn)可能在推程段的開始處或在推程的中點(diǎn)處。 4-2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=160mm,齒數(shù)z i 20 , Z2 60，求模數(shù)和分度圓直徑 1 2a 解由a m(z1 z2)可得模數(shù)m - 2 Z i Z2 2 160 =4mm 20 60 分度圓直徑d1 mz1 4 20 80 mm, d2mz2 4 60 240mm 4-3已知一

8、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d a 135mm , 求齒輪的模數(shù)。 解由d a= d + 2h a=mz + 2h a m= mz + 2m 得m d a. (z 2) = 135 (25 2) =5mm 4-4已知一正常齒制標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪20, m=5mm , z=40,試分別求出分度圓、基圓、齒頂圓上漸開線齒廓的曲率半徑和壓力角。 解分度圓半徑r mz 2 5 40 2 100mm 分度圓上漸開線齒廓的曲率半徑.r2.1002 93.972=34.2mm 分度圓上漸開線齒廓的壓力角20 由圖量得在推程的開始處凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角最大，此時(shí)max 96 V =30 。 解

9、: 齒頂圓半徑r a r h a m 100 5 105mm a 、r a 2 r b 2 .1052 93.972 46.85mm 4- 9試根據(jù)漸開線特性說明一對模數(shù)相等、壓力角相等，但齒數(shù)不相等的漸開線 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，其分度圓齒厚、齒頂圓齒厚和齒根圓齒厚是否相等， 哪一個(gè) 較大？ 解模數(shù)相等、壓力角相等的兩個(gè)齒輪，分度圓齒厚 s m 2相等。但是齒數(shù)多的齒輪分度 圓直徑大，所以基圓直徑就大。 根據(jù)漸開線的性質(zhì)，漸開線的外形取決于基圓的大小， 基圓 小，則漸開線曲率大，基圓大，則漸開線越趨于平直。因此，齒數(shù)多的齒輪與齒數(shù)少的齒輪 相比，齒 頂圓齒厚和齒根圓齒厚均為大值。 5- 1在題5

10、-1圖所示雙級(jí)渦輪傳動(dòng)中，已知右旋蝸桿 I 的轉(zhuǎn)向如下圖，試判斷 渦輪2與渦輪3的轉(zhuǎn)向，用箭頭表示。 齒頂圓上漸開線齒廓的曲率半徑 齒頂圓上漸開線齒廓的壓力角 r b 93.97 arccos arccos r a 105 題5-1圖 5-2在題 5-2圖所示輪系中，已知 Z i 15,Z 2 25, Z 2 15, Z 3 30, Z 3 15, Z 4 30, Z 4 2 （右旋）,Z 5 60, Z 5 30 (m=4mm )，若山500r/min ，求齒條6的線速度v 的大小和方向。 n 3 0， n H 解: i 15 Z 2Z 3Z 4Z 5 /7 Z 1Z 2Z 3Z 4 齒條6

11、 轉(zhuǎn)速相等，因此有: 25 30 30 60 15 15 15 2 200，n 5 i 15 500 200 的線速度和齒輪 5分度圓上的線速度相等; n 5/ r 5/ n 5/ mZ 5/ V1 5 30 30 通過箭頭法判斷得到齒輪 5的轉(zhuǎn)向順時(shí)針，齒條 5-4在題5-4圖所示行星減速裝置中，已知 度時(shí)，轉(zhuǎn)盤H 轉(zhuǎn)過多少角度? 2.5r / min 而齒輪5的轉(zhuǎn)速和齒輪 5 3.14 4 20 2.5 30 2 10.5mm/s 方向水平向右。 Z 2 17， Z 3 51。當(dāng)手柄轉(zhuǎn)過 90 題5-4圖 解：從圖上分析這是一個(gè)周轉(zhuǎn)輪系，其中齒輪 1、3為中心輪，齒輪 2為行星輪，構(gòu)件 為

12、行星架。則有：i ；3 H n 1 n H 51 3 17 n i 這是一個(gè)定軸輪系, Z 1 5-9在題5-9圖所示差動(dòng)輪系中，已知各輪的齒數(shù) z i 30、Z 2 25、z 20、 Z 3 75，齒輪I 的轉(zhuǎn)速為200r min （箭頭向上），齒輪3的轉(zhuǎn)速為50r min （箭 頭向下），求行星架轉(zhuǎn)速n H 的大小及方向 當(dāng)手柄轉(zhuǎn)過90 ,即n 1 90時(shí)，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過的角度n H 90 22.5 ,方向與手柄方向一致。 5-8 在題 Z 20、 Z 2 架。 .H i 13 20 50 n 3 Og 50r /min ， 50 n H 0 n H 2.4， n H 14.7r/min ，n

13、H 與m 方向一致 圖所示錐齒輪組成的行星輪系中，已知各輪的齒數(shù)為 5-8 30 、 解: H 為行星 30 80 Z 2Z 3 2.4 H n i -H n 3 n 3 n H 題5-9圖 H i H m n H i 13 H n 3 n 3 n H Z 2Z 3 刊2 25 75 3.125 30 20 T 設(shè)齒輪 1 方向?yàn)檎?，則 n 1 =200 r min ，n 3 =-50 r min 200 n H 3.125 50 n H n H = 10.61 r min ， n H 與 n 1 方向一致。 10- 2試計(jì)算M20、M20X1.5螺紋的升角，并指出哪種螺紋的自鎖性較好。 解

14、由教材表10-1、表10-2查得 M20，粗牙，螺距 P 2.5mm ，中徑 d 2 18.376mm P 1 5 螺紋升角 arctg arctg 1.44 d 2 3.14 19.026 對于一致公稱直徑的粗牙螺紋和細(xì)牙螺紋中，細(xì)牙螺紋的升角較小，更易實(shí)現(xiàn)自鎖。 11- 7設(shè)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)方向及螺旋線方向如題 11-7圖所示，試分別畫出輪1 為主動(dòng)輪時(shí)和輪2為主動(dòng)輪時(shí)軸向力F a1和F a2的方向 輪1主動(dòng)時(shí) 輪2主動(dòng)時(shí) 螺紋升角 arctg P d 2 arctg 2.5 3.14 18.376 2.48 M 20 1.5，細(xì)牙，螺距 P 1.5mm ， 中徑 d 2 d 1 0.026 19.026mm 題11-7圖 11-8 在題11-7圖中，當(dāng)輪2為主動(dòng)時(shí)，試畫出作用在輪 力F a2、和徑向力F r2的作用線和方向 解 見題11-8解圖。齒輪 2為右旋，當(dāng)其為主動(dòng)時(shí)，按右手定則判斷其軸向力方向 F a2 ；徑 向力F r2總是指向其轉(zhuǎn)動(dòng)中心；圓向力 11-9設(shè)兩級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器的 已知條件如題 11-9圖所示，試問：1