《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》答案解析

1、.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)作業(yè)答案第一章平面機(jī)構(gòu)的自由度和速度分析1112131415自由度為：或：16自由度為或：110自由度為：或：111113：求出題1-13圖導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的全部瞬心和構(gòu)件1、3的角速度比。114：求出題1-14圖正切機(jī)構(gòu)的全部瞬心。設(shè),求構(gòu)件3的速度。115：題1-15圖所示為摩擦行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu),設(shè)行星輪2與構(gòu)件1、4保持純滾動(dòng)接觸,試用瞬心法求輪1與輪2的角速度比。構(gòu)件1、2的瞬心為P12P24、P14分別為構(gòu)件2與構(gòu)件1相對(duì)于機(jī)架的絕對(duì)瞬心116：題1-16圖所示曲柄滑塊機(jī)構(gòu),已知：,求機(jī)構(gòu)全部瞬心、滑塊速度和連桿角速度。在三角形ABC中,117：題1-17圖所示平底擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪1

2、為半徑的圓盤,圓盤中心C與凸輪回轉(zhuǎn)中心的距離,求和時(shí),從動(dòng)件角速度的數(shù)值和方向。時(shí)方向如圖中所示當(dāng)時(shí)方向如圖中所示第二章平面連桿機(jī)構(gòu)2-1 試根據(jù)題2-1圖所注明的尺寸判斷下列鉸鏈四桿機(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)。1雙曲柄機(jī)構(gòu)2曲柄搖桿機(jī)構(gòu)3雙搖桿機(jī)構(gòu)4雙搖桿機(jī)構(gòu)2-3 畫出題2-3圖所示各機(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。2-4 已知某曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的曲柄勻速轉(zhuǎn)動(dòng),極位夾角為300,搖桿工作行程需時(shí)7s。試問：1搖桿空回程需時(shí)幾秒？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)角則空回程曲柄的轉(zhuǎn)角搖桿工作行程用時(shí)7s,則可得到空回程需時(shí)：2由

3、前計(jì)算可知,曲柄每轉(zhuǎn)一周需時(shí)12s,則曲柄每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)為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100,且。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(jì)算此機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角。解：以踏板為主動(dòng)件,所以最小傳動(dòng)角為0度。2-6 設(shè)計(jì)一曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。已知搖桿長度,擺角,搖桿的行程速比變化系數(shù)。1用圖解法確定其余三桿的尺寸；2用式2-6和式2-6確定機(jī)構(gòu)最小傳動(dòng)角若,則應(yīng)另選鉸鏈A的位置,重新設(shè)計(jì)。解：由K=1.2可得極位夾角2-7 設(shè)計(jì)一曲柄滑塊機(jī)構(gòu),如題2-7圖所示。已知滑塊的行程,偏距,行程速度變化系數(shù),求曲柄和連桿的長度。解：

4、由K=1.2可得極位夾角2-8 設(shè)計(jì)一擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。已知機(jī)架長度,行程速度變化系數(shù),求曲柄長度。解：由K=1.4可得極位夾角2-10 設(shè)計(jì)一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)作為加熱爐爐門的起閉機(jī)構(gòu)。已知爐門上兩活動(dòng)鉸鏈的中心距為50mm,爐門打開后成水平位置時(shí),要求爐門溫度較低的一面朝上如虛線所示,設(shè)固定鉸鏈安裝在yy軸線上,其相關(guān)尺寸如題圖2-10圖所示,求此鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)其余三桿的長度。2-12 已知某操縱裝置采用鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。要求兩連架桿的對(duì)應(yīng)位置如題2-12圖所示,；,；,；機(jī)架長度,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,并整理可得：令： 1 2 3于是可得到分別把兩連架

5、桿的三個(gè)對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)角帶入上式,可得到關(guān)于P1、P2、P3由三個(gè)方程組成的方程組。可解得：,再由1、2、3,可解得：第三章 凸輪機(jī)構(gòu)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AB段為凸輪的推程廓線,試在圖上標(biāo)注推程運(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點(diǎn)為圓心的圓盤,試求輪廓上D點(diǎn)與尖頂接觸是的壓力角,并作圖表示。3-4 設(shè)計(jì)題3-4圖所示偏置從動(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,凸輪基圓半徑,滾子半徑,從動(dòng)件的升程,從動(dòng)件在升程和回程均作簡諧運(yùn)動(dòng),試用圖解法繪制出凸輪的輪廓并校核推程壓力角。解：1推程：推程角：從動(dòng)件的位移方

6、程：從動(dòng)件的行程：0050010001500mm02.0127.99302回程：回程角：從動(dòng)件的位移方程：004008001200mm3027.992.010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(shí)際輪廓曲線略注：題3-6、3-7依次按上述步驟進(jìn)行作圖即可,不同的是：3-6為一擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu),3-7為一平底直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。第四章 齒輪機(jī)構(gòu)4-1 已知一對(duì)外嚙合正常齒制標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪,試計(jì)算這對(duì)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(xiàng)目及計(jì)算公式齒輪1齒輪2分度圓直徑

7、57123齒頂高 33齒跟高 3.753.75頂隙 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 53.5625115.5822齒距9.42齒厚4.71齒槽寬4.714-2 已知一對(duì)外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的標(biāo)準(zhǔn)中心距,齒數(shù),求模數(shù)和分度圓直徑。解：由可得則其分度圓直徑分別為4-3已知一正常齒制標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的齒數(shù),齒頂圓直徑,求該輪的模數(shù)。解：正常齒制標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪：則有4-4 已知一正常齒制標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪,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。解：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

8、率半徑：4-6 已知一對(duì)內(nèi)嚙合正常齒制標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪,試參照?qǐng)D4-1b計(jì)算該對(duì)齒輪的中心距和內(nèi)齒輪的分度圓直徑、齒頂圓直徑和齒跟圓直徑。解：該對(duì)齒輪為內(nèi)嚙合,所以有中心距齒輪2為內(nèi)齒輪,所以有4-10 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)：、,哪些不變？哪些起了變化？變大還是變?。拷猓翰蛔兊膮?shù)、變化增大、減小4-11 已知一對(duì)正常齒漸開線標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪,試計(jì)算其螺旋角、端面模數(shù)、分度圓直徑和齒跟圓直徑。解：對(duì)外嚙合的斜齒輪中心距為代入已知參數(shù)可得所以 端面模數(shù) mm分度圓直徑分別為mmmm齒頂圓直徑分別為mmmm齒跟圓直徑分別為mmmm第五章 輪系5-1 在題5-1圖所示

9、雙級(jí)蝸輪傳動(dòng)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,右旋,若,求齒條6線速度的大小和方向。解：方向?yàn)樗较蛴摇?-3 在題5-3圖所示鐘表傳動(dòng)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(shí)針。設(shè),求秒針與分針的傳動(dòng)比和分針與時(shí)針的傳動(dòng)比。解：為定軸輪系注意各輪轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系：得到則有5-6 在題5-6圖所示液壓回轉(zhuǎn)臺(tái)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中,已知,液壓馬達(dá)M的轉(zhuǎn)速,回轉(zhuǎn)臺(tái)H的轉(zhuǎn)速,求齒輪1的齒數(shù)提示：。解：5-9 在題5-9圖所示差動(dòng)輪系中,已知各輪的齒數(shù),齒輪1的轉(zhuǎn)速為箭頭向上,齒輪3的轉(zhuǎn)速為箭頭向下,求行星架轉(zhuǎn)速

10、的大小和方向。解：在轉(zhuǎn)化輪系中,各輪的轉(zhuǎn)向如圖中虛線箭頭所示,則有在圖中,從給定的條件可知,輪1和輪3的絕對(duì)轉(zhuǎn)向相反,已的值為正,的值為負(fù),代入上式中,則有即于是解得其值為正,說明H的轉(zhuǎn)向與輪1的轉(zhuǎn)向相同。5-10 在題5-10圖所示機(jī)構(gòu)中,已知,求：1當(dāng)、時(shí),2當(dāng)時(shí),3當(dāng)、時(shí),解：該輪系為一復(fù)合混合輪系1有1、2、3構(gòu)成定軸輪系,則有即 2由3H、4、5、6、7構(gòu)成周轉(zhuǎn)輪系易知 即聯(lián)立定軸輪系則即當(dāng),時(shí),當(dāng)時(shí),當(dāng),時(shí),第七章機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)7-2 在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的剪床中,已知作用在剪床主軸上的阻力矩的變化規(guī)律如題7-2圖所示。設(shè)驅(qū)動(dòng)力矩等于常數(shù),剪床主軸轉(zhuǎn)速為,機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度不均勻系數(shù)。求

11、：1驅(qū)動(dòng)力矩的數(shù)值；2安裝在主軸上的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。解：1按一個(gè)周期中一運(yùn)動(dòng)循環(huán)阻力矩和驅(qū)動(dòng)力矩做功相等,有2分三個(gè)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：則最大盈虧功為：則飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為7-3 為什么本章介紹的飛輪設(shè)計(jì)方法稱為近似方法？試說明哪些因素影響飛輪設(shè)計(jì)的精確性。解：因在本章所討論的飛輪設(shè)計(jì)中,用的是算術(shù)平均值代替的實(shí)際平均值,對(duì)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(jì)算時(shí)忽略了其他構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,也忽略了其他構(gòu)件的動(dòng)能影響。所以是近似計(jì)算。7-5 設(shè)某機(jī)組發(fā)動(dòng)機(jī)供給的驅(qū)動(dòng)力矩即驅(qū)動(dòng)力矩與瞬時(shí)角速度成反比,阻力矩變化如題7-5圖所示,若忽略其他

12、構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,求在,狀態(tài)下飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。解：用平均角速度處理兩時(shí)間段的轉(zhuǎn)角 ： ： 則在00.1s之間則在0.10.9s之間則最大盈虧功為由可得第8章 回轉(zhuǎn)件的平衡8-1 某汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子質(zhì)量為1t,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(dòng)時(shí),其離心力有多大？離心力是它本身重力的幾倍？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(yàn)得知,其不平衡質(zhì)徑積等于,方向沿。由于結(jié)構(gòu)限制,不允許在與相反方向上加平衡質(zhì)量,只允許在和方向各加一個(gè)質(zhì)徑積來進(jìn)行平衡。求和的數(shù)值。解：依題意可得：于是可解得：8-5 如圖所示盤形回

13、轉(zhuǎn)件上有4個(gè)偏置質(zhì)量,已知,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,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,當(dāng)量摩擦角為,當(dāng)量摩擦系數(shù)用表示則 已知 ,則, 1工作臺(tái)上升的效率為2穩(wěn)定上升時(shí)加于螺桿上的力矩為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(tái)在作用下等速下降,因,該螺旋副不具有自鎖性,所以需要制動(dòng)裝置。加于螺桿上的制動(dòng)力矩為：10-7 解：查表10-1,M20螺栓的小徑為由題意知,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 則每個(gè)螺栓所受的軸向力為螺栓的力學(xué)性能等級(jí)為4.8級(jí),查表10-5,查表10-7,則 代入試10-12有則 10-10 解：參考暫取螺柱個(gè)數(shù)為12,性能等級(jí)為5.8級(jí)已知查表10-5 查表10-7 取殘余預(yù)緊力則 取M16的螺柱其螺柱的分布圓直徑為取則螺柱間距為：所以,選擇正確。10-14 解：選擇平鍵連接,由圖中所示軸孔直徑可知,與之相裝配的軸徑也為,結(jié)合輪轂長度尺寸84,可由表10