機(jī)械原理-課后全部習(xí)題解答

《機(jī)械原理》習(xí)題解答機(jī)械工程學(xué)院目錄緒論……………1平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析…………3平面連桿機(jī)構(gòu)………………8凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)…………15齒輪機(jī)構(gòu)……19輪系及其設(shè)計(jì)………………26第8章機(jī)械運(yùn)動(dòng)力學(xué)方程…………32第9章平面機(jī)構(gòu)的平衡……………39緒論一、補(bǔ)充題1、復(fù)習(xí)思考題1)、機(jī)器應(yīng)具有什么特征？機(jī)器通常由哪三局部組成？各局部的功能是什么？2〕、機(jī)器與機(jī)構(gòu)有什么異同點(diǎn)？3〕、什么叫構(gòu)件？什么叫零件？什么叫通用零件和專用零件？試各舉二個(gè)實(shí)例。4〕、設(shè)計(jì)機(jī)器時(shí)應(yīng)滿足哪些根本要求？試選取一臺(tái)機(jī)器，分析設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足的根本要求。2、填空題1)、機(jī)器或機(jī)構(gòu)，都是由組合而成的。2〕、機(jī)器或機(jī)構(gòu)的之間，具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。3〕、機(jī)器可以用來(lái)人的勞動(dòng)，完成有用的。4〕、組成機(jī)構(gòu)、并且相互間能作的物體，叫做構(gòu)件。5〕、從運(yùn)動(dòng)的角度看，機(jī)構(gòu)的主要功用在于運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)的形式。6〕、構(gòu)件是機(jī)器的單元。零件是機(jī)器的單元。7〕、機(jī)器的工作局部須完成機(jī)器的動(dòng)作，且處于整個(gè)傳動(dòng)的。8〕、機(jī)器的傳動(dòng)局部是把原動(dòng)局部的運(yùn)動(dòng)和功率傳遞給工作局部的。9〕、構(gòu)件之間具有的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，并能完成的機(jī)械功或?qū)崿F(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的的組合，叫機(jī)器。3、判斷題1)、構(gòu)件都是可動(dòng)的。〔〕2〕、機(jī)器的傳動(dòng)局部都是機(jī)構(gòu)。〔〕3〕、互相之間能作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物件是構(gòu)件?！病?〕、只從運(yùn)動(dòng)方面講，機(jī)構(gòu)是具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的組合?！病?〕、機(jī)構(gòu)的作用，只是傳遞或轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng)的形式?！病?〕、機(jī)器是構(gòu)件之間具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，并能完成有用的機(jī)械功或?qū)崿F(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的構(gòu)件的組合。〔〕7〕、機(jī)構(gòu)中的主動(dòng)件和被動(dòng)件，都是構(gòu)件?！病?填空題答案1〕、構(gòu)件2〕、構(gòu)件3〕、代替機(jī)械功4〕、相對(duì)運(yùn)動(dòng)5〕、傳遞轉(zhuǎn)換6〕、運(yùn)動(dòng)制造7〕、預(yù)定終端8〕、中間環(huán)節(jié)9〕、確定有用構(gòu)件3判斷題答案1〕、√2〕、√3〕、√4〕、√5〕、×6〕、√7〕、√第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析2-7是試指出圖2-26中直接接觸的構(gòu)件所構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副的名稱。解：a)平面高副b)空間低副c)平面高副2-8將圖2-27中機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖繪制成機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，標(biāo)出原動(dòng)件和機(jī)架，并計(jì)算其自由度。解：b)n=3，=4，=0，F(xiàn)=3×3-2×4=1c)n=3，=4，PH=0，F(xiàn)=3×3-2×4=12-9試判斷圖2-28中所示各“機(jī)構(gòu)”能否成為機(jī)構(gòu)，并說(shuō)明理由。解：修改后的機(jī)構(gòu)修改后的機(jī)構(gòu)修改后的機(jī)構(gòu)2-10計(jì)算圖2-29中所示各機(jī)構(gòu)的自由度，并指出其中是否含有復(fù)合鉸鏈、局部自由度或虛約束，說(shuō)明計(jì)算自由度應(yīng)作何處理。解：a)n=5，=7，有復(fù)合鉸鏈：構(gòu)件3和構(gòu)件5;構(gòu)件3和構(gòu)件1;F=3n-2=3×5－2×7=1b)n=6，=8，PH=1，有局部自由度，有虛約束F=3n-2-=3x6-2x8-1=1d)有虛約束，有復(fù)合鉸鏈n=5，=7，=0，F(xiàn)=3n-2-=3×5-2×7-0=1e)有對(duì)稱虛約束n=5，=7F=3n-2=1f)有對(duì)稱虛約束n=3，=3，=2F=3n-2-=1g)n=2，=2，=1，n=3，=4有虛約束h)有對(duì)稱虛約束，n=3，=4F=3n-2=3×3-2×4=1或者：n=4，=5=1，F(xiàn)=3n-2-=3×4-2×5-1=12-12計(jì)算圖2-30所示各機(jī)構(gòu)的自由度，并在高副低代后，分析組成這些機(jī)構(gòu)的根本桿組即桿組的級(jí)別。解：a)n=4，=5，=1F=3n-2-=1所以此機(jī)構(gòu)為III級(jí)機(jī)構(gòu)b)n=3，=3，=2F=3n-2-=1c)n=4，=4，=3F=3n-2-=1d)n=6，=8，=1F=3n-2-=1所以此機(jī)構(gòu)為III級(jí)機(jī)構(gòu)2-13說(shuō)明圖2-32所示的各機(jī)構(gòu)的組成原理，并判別機(jī)構(gòu)的級(jí)別和所含桿組的數(shù)目。對(duì)于圖2-32f所示機(jī)構(gòu)，當(dāng)分別以構(gòu)件1、3、7作為原動(dòng)件時(shí)，機(jī)構(gòu)的級(jí)別會(huì)有什么變化？a)機(jī)構(gòu)的級(jí)別:IIb)機(jī)構(gòu)的級(jí)別:IIf)當(dāng)分別以構(gòu)件1、3、7作為原動(dòng)件時(shí)以構(gòu)件1作為原動(dòng)件時(shí)，以構(gòu)件1作為原動(dòng)件時(shí)，機(jī)構(gòu)的級(jí)別II以構(gòu)件3作為原動(dòng)件時(shí)，以構(gòu)件3作為原動(dòng)件時(shí)，機(jī)構(gòu)的級(jí)別:II以構(gòu)件7作為原動(dòng)件時(shí)，桿組的級(jí)別:III以構(gòu)件7作為原動(dòng)件時(shí)，機(jī)構(gòu)的級(jí)別:III2-14繪制圖2-33所示機(jī)構(gòu)高副低代后的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度。并確定機(jī)構(gòu)所含桿組的數(shù)目和級(jí)別以及機(jī)構(gòu)的級(jí)別。圖2-33機(jī)構(gòu)示意圖機(jī)構(gòu)高副低代后的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖桿組的級(jí)別:III所以，機(jī)構(gòu)的級(jí)別:III2-15試分析圖2-35所示刨床機(jī)構(gòu)的組成，并判別機(jī)構(gòu)的級(jí)別。假設(shè)以構(gòu)件4為原動(dòng)件，那么此機(jī)構(gòu)為幾級(jí)？解：F=3n-2-=3×5-2×7=1一、假設(shè)以構(gòu)件1為原動(dòng)件，那么此機(jī)構(gòu)拆分的桿組是：所以此機(jī)構(gòu)為III級(jí)二、假設(shè)以構(gòu)件4為原動(dòng)件，那么此機(jī)構(gòu)拆分的桿組是：所以此機(jī)構(gòu)為II級(jí)第三章平面連桿機(jī)構(gòu)3-9圖3-54所示平面鉸鏈四桿運(yùn)動(dòng)鏈中，各構(gòu)件長(zhǎng)度分別為，，，?！?〕判斷該機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)鏈中四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的類型?！?〕取哪個(gè)構(gòu)件為機(jī)架可得到曲柄搖桿機(jī)構(gòu)?！?〕取哪個(gè)構(gòu)件為機(jī)架可得到雙曲柄機(jī)構(gòu)?！?〕取哪個(gè)構(gòu)件為機(jī)架可得到雙搖桿機(jī)構(gòu)解：平面連桿機(jī)構(gòu)LAB=55LBC=40LCD=50LAD=25LAB+LAD<LBC+LCD(1)A、D整轉(zhuǎn)副B、C擺轉(zhuǎn)副〔2〕AB或CD為機(jī)架時(shí)，為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)〔3〕AD為機(jī)架時(shí)，為雙曲柄機(jī)構(gòu)〔4〕BC為機(jī)架時(shí)，為雙搖桿機(jī)構(gòu)3-10圖3-57所示為一偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，試求桿AB為曲柄的條件。假設(shè)偏距e=0，那么桿AB為曲柄的條件又如何？解:主要分析能否通過(guò)極限位置，a+e<b3-11在圖3-81所示的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，各桿件長(zhǎng)度分別為，，，?！?〕假設(shè)取AD為機(jī)架，求該機(jī)構(gòu)的極位夾角θ，桿CD的最大擺角和最小傳動(dòng)角〔2〕假設(shè)取AB為機(jī)架，求該機(jī)構(gòu)將演化為何種類型的機(jī)構(gòu)？為什么？請(qǐng)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。圖3-58鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)解：由于25＋55<40＋50，所以lAB＋lAD≤lBC＋lCD，且以最短桿ＡＢ的鄰邊為機(jī)架。故該鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。ＡＢ為曲柄。１〕以曲柄ＡＢ為主動(dòng)件，作出搖桿ＣＤ的極限位置如下圖?！郃C1＝lAB＋lBC＝40＋25＝65AC2＝lBC－lAB＝40－25＝15(1)極位夾角θ：出現(xiàn)在AB與連桿BC重合位置圖1行程速比系數(shù)Ｋ＝〔１８００＋θ〕／〔１８００－θ〕≈1.17(2)求搖桿的最大擺角φ，從圖1，搖桿的最大擺角φ：φ＝∠B1DC1－∠B2DC2(3)最小傳動(dòng)角γmin出現(xiàn)在ＡＢ與機(jī)架ＡＤ重合位置〔分正向重合、反向重合〕如圖2。分別求出、，再求最小傳動(dòng)角。圖2曲柄處于ＡＢ１位置時(shí)，傳動(dòng)角γ１＝=36.860．曲柄處于ＡＢ２位置時(shí)，傳動(dòng)角γ２＝1800－=54.900．現(xiàn)比擬的γ１、γ２大小，最小傳動(dòng)角取γ１、γ２中最小者．∴γmin＝36.860２〕?。粒聻闄C(jī)架,即取最短桿為機(jī)架，該機(jī)構(gòu)演化為雙曲柄機(jī)構(gòu)。因?yàn)樵谇鷵u桿機(jī)構(gòu)中取最短桿作為機(jī)架，其２個(gè)連架桿與機(jī)架相連的運(yùn)動(dòng)副Ａ、Ｂ均為周轉(zhuǎn)副。Ｃ、Ｄ兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副為擺轉(zhuǎn)副。3-15圖3-59所示為加熱爐爐門的啟閉狀態(tài)，試設(shè)計(jì)一機(jī)構(gòu)，使?fàn)t門能占有圖示的兩個(gè)位置。圖3-59題3-15圖提示：把門看著是在連桿上，即兩個(gè)活動(dòng)鉸鏈中心在門上，同時(shí)把固定鉸鏈中心裝在爐子的外壁上。3-16試設(shè)計(jì)一個(gè)如圖3-60所示的平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。設(shè)其搖桿的長(zhǎng)度，行程速比系數(shù)K=1.5，機(jī)架的長(zhǎng)度，又知搖桿的一個(gè)極限位置與機(jī)架間的夾角，試求其曲柄的長(zhǎng)度和連桿的長(zhǎng)度。圖3-60題3-16圖解：〔符號(hào)與課本不太一致〕當(dāng)行程速比系數(shù)K=1.5時(shí)，機(jī)構(gòu)的極位夾角為即機(jī)構(gòu)具有急回特性，過(guò)固定鉸鏈點(diǎn)Ａ作一條與直線成的直線再與活動(dòng)鉸鏈點(diǎn)Ｃ的軌跡圓相交，交點(diǎn)就是活動(dòng)鉸鏈點(diǎn)Ｃ的另一個(gè)極限位置。選定比例尺，作圖，如以下圖所示。由圖可知，有兩個(gè)交點(diǎn)，即有兩組解。直接由圖中量取，，。故有兩組解。解一：構(gòu)件AB的長(zhǎng)為構(gòu)件BC的長(zhǎng)為搖桿的擺角解二：構(gòu)件AB的長(zhǎng)為構(gòu)件BC的長(zhǎng)為搖桿的擺角3-17如圖3-61所示，設(shè)破碎機(jī)的行程速比系數(shù)K=1.2，顎板長(zhǎng)度mm，顎板擺角=35o，曲柄長(zhǎng)度lAB=80mm。求連桿的長(zhǎng)度，并驗(yàn)算最小傳動(dòng)角是否在允許的范圍內(nèi)。圖3-61題3-17圖3-18試設(shè)計(jì)一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，設(shè)滑塊的行程速比系數(shù)K=1.5，滑塊的沖程H=50mm，偏距e=20mm，并求其最大壓力角？解：行程速比系數(shù)K=1.5，那么機(jī)構(gòu)的極位夾角為選定作圖比例，先畫(huà)出滑塊的兩個(gè)極限位置C1和C2，再分別過(guò)點(diǎn)C1、C2作與直線C1C2成的射線，兩射線將于點(diǎn)Ｏ。以點(diǎn)Ｏ為圓心，OC2為半徑作圓，再作一條與直線C1C2相距為的直線，該直線與先前所作的圓的交點(diǎn)就是固定鉸鏈點(diǎn)Ａ。作圖過(guò)程如解題24圖所示。直接由圖中量取，，所以曲柄AB的長(zhǎng)度為連桿BC的長(zhǎng)度為解題3-18圖解題3-18圖最大壓力角，提示：出現(xiàn)在曲柄與導(dǎo)路垂直的時(shí)候。3-19圖3-62所示為一牛頭刨床的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu),，，行程速比系數(shù)K=2，刨頭5的行程H=300mm。要求在整個(gè)行程中，刨頭5有較小的壓力角，試設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。圖3-62題3-19圖解：〔符號(hào)與課本不太一致〕由題可得極位夾角θ＝180o×〔k－１〕／〔k＋１〕＝６０o．即擺桿的擺角為60o．曲柄運(yùn)動(dòng)到與垂直，其擺桿分別處于左右極限位置、．：曲柄長(zhǎng)度＝75∴機(jī)架的長(zhǎng)度＝75／sin〔θ／２〕＝150mm欲使其刨頭的行程H＝300mm，即C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的水平距離為300mm．∴擺桿的長(zhǎng)度＝Ｈ／２／sin〔θ／２〕＝150／sin30o＝300mm為了使機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中壓力角較小，故取刨頭５構(gòu)件的導(dǎo)路在B3F的中點(diǎn)，且⊥．B0F＝×cos〔θ／２〕＝150×mm∴刨頭５構(gòu)件離曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)中心點(diǎn)的距離為：＝－－(－)／２＝300－150－(300－150×)/2H130H3-22有一曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，其搖桿長(zhǎng)，擺角，搖桿在兩極限位時(shí)與機(jī)架所成的夾角各為和，機(jī)構(gòu)的行程速比系數(shù)K=1.5，設(shè)計(jì)此四桿機(jī)構(gòu)，并驗(yàn)算最小傳動(dòng)角。解：按照課本的方法作圖。3-23試求圖3-65所示各機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí)全部瞬心的位置?！瞐〕〔b〕〔c〕〔d〕圖3-65題3-23圖提示：列出n個(gè)構(gòu)件，畫(huà)出n邊形，同時(shí)結(jié)合三心定理?！瞐〕P23P23(P13)P34P12P14(P24)絕對(duì)瞬心:P12、P13、P14；相對(duì)瞬心:P23、P34、P24?！瞓〕P12P12P12P23(P24)P13、P14在過(guò)C點(diǎn)垂直于BC的無(wú)窮遠(yuǎn)處。〔d〕3-24在圖3-66所示的機(jī)構(gòu)中，曲柄2順時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，角速度試求在圖示位置導(dǎo)桿4的角速度的大小和方向。圖3-66題3-24圖P24P34P23P24P34P23P14P12解：P12在A0，P14在B0，P34在無(wú)窮遠(yuǎn)n=4個(gè)根據(jù)P24是的瞬心，兩個(gè)構(gòu)件在該點(diǎn)的絕對(duì)速度相等。n(n-1)第四章凸輪機(jī)構(gòu)4-10圖4-40所示為一尖端移動(dòng)從動(dòng)件盤凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)線圖。試在圖上補(bǔ)全各段的位移、速度及加速度曲線，并指出在哪些位置會(huì)出現(xiàn)剛性沖擊？哪些位置會(huì)出現(xiàn)柔性沖擊？根據(jù)關(guān)系式，，補(bǔ)全后的從動(dòng)件位移、速度和加速度線圖如上右圖所示。在運(yùn)動(dòng)的開(kāi)始時(shí)點(diǎn)0、以及處加速度有限突變，所以在這些位置有柔性沖擊；在和處速度有限突變，加速度無(wú)限突變，在理論上將會(huì)產(chǎn)生無(wú)窮大的慣性力，所以在這些位置有剛性沖擊。4-13設(shè)計(jì)一偏置移動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。凸輪以等角速度順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，基圓半徑，滾子半徑，凸輪軸心偏于從動(dòng)件軸線右側(cè)，偏距e=10mm。從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律如下：當(dāng)輪轉(zhuǎn)過(guò)時(shí)，從動(dòng)件以簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律上升30mm;當(dāng)凸輪接著轉(zhuǎn)過(guò)時(shí)從動(dòng)件停歇不動(dòng)；當(dāng)凸輪再轉(zhuǎn)過(guò)時(shí)，從動(dòng)件以等加減速運(yùn)動(dòng)返回原處；當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)一周中其余角度時(shí)，從動(dòng)件又停歇不動(dòng)。反轉(zhuǎn)法畫(huà)圖4-6設(shè)計(jì)一對(duì)心移動(dòng)平底從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)?；鶊A半徑，從動(dòng)件平底與導(dǎo)路中心線垂直，凸輪順時(shí)針等速轉(zhuǎn)動(dòng)。從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律如下：當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)時(shí)，從動(dòng)件以簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律上升30mm;當(dāng)凸輪再轉(zhuǎn)過(guò)時(shí)，從動(dòng)件以簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律返回原處；當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)其余時(shí)，從動(dòng)件又停歇不動(dòng)。4-7在圖4-43所示的凸輪機(jī)構(gòu)中，擺桿在起始位置時(shí)垂直于，，，滾子半徑，凸輪以等角速度順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律如下：當(dāng)凸輪再轉(zhuǎn)過(guò)時(shí)，從動(dòng)件以擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律向上擺動(dòng)；當(dāng)凸輪再轉(zhuǎn)過(guò)時(shí)，從動(dòng)件以擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律返回物原來(lái)位置，當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)其余時(shí)，從動(dòng)件又停歇不動(dòng)。4-15試用作圖法求出圖4-47所示凸輪機(jī)構(gòu)中當(dāng)凸輪從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)后機(jī)構(gòu)的壓力角，并在圖上標(biāo)注出來(lái)。反轉(zhuǎn)法畫(huà)圖4-16在圖4-48所示的凸輪機(jī)構(gòu)中，從動(dòng)件的起始上升點(diǎn)均為C點(diǎn)。1〕試在圖上標(biāo)注出從C點(diǎn)接觸時(shí)，凸輪轉(zhuǎn)過(guò)的角度及從動(dòng)件走過(guò)的位移。2〕標(biāo)出在D點(diǎn)接觸凸輪時(shí)機(jī)構(gòu)的壓力角a。解：a)圖：〔1〕作偏置圓〔2〕過(guò)D點(diǎn)作偏置圓切線,得出所在位置〔3〕作理論輪廓，作出兩者交點(diǎn)〔4〕得s如圖〔5〕b)圖：〔1〕以A0為圓心，AA0為半徑畫(huà)圓弧；〔2〕以B1為圓心，AB為半徑畫(huà)圓??；交A1點(diǎn)；〔3〕第五章齒輪機(jī)構(gòu)5-11一漸開(kāi)線在基圓半徑的圓上發(fā)生。試求：漸開(kāi)線上向徑的點(diǎn)k的曲率半徑、壓力角和展角。解：①②③弧度5-12一正常齒制標(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(kāi)線齒廓的曲率半徑和壓力角。解：分度圓基圓處cos,齒頂圓處5-13一對(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、齒根高、頂隙、中心距、齒頂圓直徑、齒根圓直徑、基圓直徑、齒距、齒厚和齒槽寬。解：由,,5-14試比擬正常齒制漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基圓和齒根圓，在什么條件下基圓大于齒根圓？什么條件下基圓小于齒根圓？解：根據(jù)：〔2〕如果齒數(shù)小于等于41,基圓大于齒根圓如果齒數(shù)大于42,基圓小于齒根圓如果齒數(shù)小于等于44,基圓大于齒根圓如果齒數(shù)大于45,基圓小于齒根圓5-15現(xiàn)需要傳動(dòng)比的一對(duì)漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，有三個(gè)壓力角相等的漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，它們的齒數(shù)分別為，，齒頂圓直徑分別為，，，問(wèn)哪兩個(gè)齒輪能用？中心距等于多少？并用作圖法求出它們的重合度。解：兩個(gè)齒輪能用，是指能夠正確嚙合。根據(jù)所以：齒輪1和齒輪2兩個(gè)齒輪能用.中心距重合度5-18對(duì)z1=24、z2=96、m=4mm、=20。、=1、c*=0.25的標(biāo)準(zhǔn)安裝的漸開(kāi)線外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。因磨損嚴(yán)重，維修時(shí)擬利用大齒輪坯，將大齒輪加工成變位系數(shù)X2=-0.5的負(fù)變位齒輪。試求：1〕新配的小齒輪的變位系數(shù)X1。2〕大齒輪頂圓直徑da2。5-20在圖所示的同軸式漸開(kāi)線圓柱齒輪減速器中，：z1=15、z2=53、z3=56、z4=14,兩對(duì)齒輪傳動(dòng)的中心距a12’=a34’=70mm,各輪的m=2mm、=20。、=1、c*=0.25?！?〕假設(shè)兩對(duì)齒輪均采用直齒圓柱齒輪，試選擇兩對(duì)齒輪的傳動(dòng)類型，并分別求其嚙合角?！?〕假設(shè)輪1、2采用斜齒圓柱齒輪，輪3、4仍采用直齒圓柱齒輪，那么；①計(jì)算輪1、2的螺旋角的大小。②判斷輪1是否根切。③輪3、4不發(fā)生根切的最小變位系數(shù)xmin。④設(shè)計(jì)計(jì)算輪3、4的分度圓、齒頂圓和齒根圓直徑。解：〔1〕假設(shè)兩對(duì)齒輪均采用直齒圓柱齒輪，兩對(duì)齒輪的傳動(dòng)類型實(shí)際中心距：a=70mm理論中心距：a12=0.5×m(z1＋z2)=0.5×2(15＋53)=68mma34=0.5×m(z3＋z4)=0.5×2(14＋56)=70mm因?yàn)椋篴12﹤a，a＝a34所以，齒輪1和2采用正傳動(dòng)，齒輪3和4采用零傳動(dòng)。嚙合角cosα12’=a12×cosα/a12’=68×cos20°/70=0.91，所以，=24=α=20°〔2〕假設(shè)輪1、2采用斜齒圓柱齒輪，輪3、4仍采用直齒圓柱齒輪①計(jì)算輪1、2的螺旋角的大小a12=0.5×(d1＋d2)=0.5×mn×(z1＋z2)/cosβcosβ=0.5×mn×(z1＋z2)/a12=68/70，所以，β=13.7°②判斷輪1是否根切zmin=17cos3β=17×cos313.7°=15.58z1=15﹤zmin,所以，齒輪1發(fā)生根切。③輪3、4不發(fā)生根切的最小變位系數(shù)xmin④計(jì)算輪3、4的分度圓、齒頂圓和齒根圓直徑計(jì)算輪3的分度圓、齒頂圓和齒根圓直徑計(jì)算輪4的分度圓、齒頂圓和齒根圓直徑5-21設(shè)一對(duì)斜齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，、、、、，，〔初選值〕，，試求〔應(yīng)圓整〕，及，。解：5-22一平行軸斜齒輪機(jī)構(gòu)。：z1=30、z2=100、mn=6mm。假設(shè)要求設(shè)計(jì)中心距為400mm，試確定該對(duì)斜齒輪的螺旋角。解：5-25有一阿基米德蝸桿傳動(dòng)，：傳動(dòng)比，蝸桿頭數(shù)，直徑系數(shù)，分度圓直徑。試求：〔1〕模數(shù)、蝸桿分度圓柱導(dǎo)程角、蝸輪齒數(shù)及分度圓柱螺旋角；〔2〕蝸輪的分度圓直徑和蝸桿傳動(dòng)中心距。解：第六章輪系及其設(shè)計(jì)6-11在圖6-27所示的車床變速箱中，各輪齒數(shù)為z1=42,z2=58,z3’=38,z4’=42,z5’=50,z6’=48,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1450r/min。假設(shè)移動(dòng)三聯(lián)滑移齒輪a使齒輪3’解：6-12圖6-28所示為一電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)的傳動(dòng)簡(jiǎn)圖。蝸桿1為單頭右旋蝸桿，蝸輪2的齒數(shù)，其余各輪齒數(shù)為：，，，；卷筒5與齒輪4固聯(lián)，其直徑，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。試求：〔1〕卷筒5的轉(zhuǎn)速的大小和重物的移動(dòng)速度v；〔2〕提升重物時(shí)，電動(dòng)機(jī)應(yīng)該以什么方向旋轉(zhuǎn)？圖6-28題6-12圖是定軸輪系,較簡(jiǎn)單。6-13在圖示輪系中，各輪齒數(shù)為：，，，，，，。試求該輪系的傳動(dòng)比。圖6-29題6-13圖解：是兩個(gè)周轉(zhuǎn)輪系組成的復(fù)合輪系A(chǔ).齒輪4、行星齒輪3、行星齒輪2，、齒輪5構(gòu)成周轉(zhuǎn)輪系H是行星架B.齒輪4、行星齒輪3、行星齒輪2，、行星齒輪2、齒輪1構(gòu)成周轉(zhuǎn)輪系H是行星架給系統(tǒng)加－,行星架固定。6-14在圖示輪系中，各輪齒數(shù)為：，，，，，又，兩者轉(zhuǎn)向相反。試求齒輪4的轉(zhuǎn)速的大小和方向。圖6-30題6-14圖解：是周轉(zhuǎn)輪系.齒輪1、行星齒輪2、行星齒輪2，、齒輪4、齒輪3構(gòu)成周轉(zhuǎn)輪系，行星架H沒(méi)有標(biāo)出給系統(tǒng)加－,行星架固定。設(shè)：轉(zhuǎn)向?yàn)檎?-15圖示周轉(zhuǎn)輪系，，，，，又，。試求行星架H的轉(zhuǎn)速？圖6-31題6-15圖解：是周轉(zhuǎn)輪系.齒輪1、行星齒輪2、行星齒輪2，、齒輪3構(gòu)成周轉(zhuǎn)輪系，行星架H。給系統(tǒng)加－,行星架固定。設(shè)：轉(zhuǎn)向?yàn)檎?-19圖示為一裝配用電動(dòng)螺絲刀齒輪減速局部的傳動(dòng)簡(jiǎn)圖。各輪齒數(shù)為，。假設(shè)，試求螺絲刀的轉(zhuǎn)速。圖6-35題6-19圖解：是兩個(gè)周轉(zhuǎn)輪系組成的復(fù)合輪系A(chǔ).齒輪1、行星齒輪2、齒輪3構(gòu)成周轉(zhuǎn)輪系,H1是行星架。nH1=n4B.齒輪4、行星齒輪5、齒輪6構(gòu)成周轉(zhuǎn)輪系,H2是行星架nH2=n刀n3=n6=0根據(jù)裝配條件，可以求出、6-22圖6-38所示輪系中，，，，，，，假設(shè),轉(zhuǎn)向如下圖，求的大小和方向。圖6-38題6-22圖解：是一個(gè)周轉(zhuǎn)輪系和一個(gè)定軸輪系組成的復(fù)合輪系A(chǔ).齒輪1、行星齒輪2、齒輪3構(gòu)成周轉(zhuǎn)輪系,齒輪3，是行星架H。nH=B.齒輪1，、齒輪2，、齒輪3，構(gòu)成定軸輪系.〔a〕〔b〕nH=〔c〕n3=〔d〕聯(lián)立上述四個(gè)方程，可以求出：第7章間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和其它常用機(jī)構(gòu)7-1什么是間歇運(yùn)動(dòng)？有哪些機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)？[解]主動(dòng)件的連續(xù)運(yùn)動(dòng)，而從動(dòng)件作非連續(xù)運(yùn)動(dòng)。常見(jiàn)的棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)7-2常見(jiàn)的棘輪機(jī)構(gòu)有哪幾種？試述棘輪機(jī)構(gòu)的工作特點(diǎn)。[解]常用類型：?jiǎn)蝿?dòng)式、雙動(dòng)式；單向式、雙向式；外嚙合、內(nèi)嚙合；摩擦式等。如課本圖7-1，當(dāng)擺桿1順時(shí)針?lè)较驍[動(dòng)時(shí)，棘爪2將插入棘輪齒槽中，并帶動(dòng)棘輪順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)過(guò)一定的角度；當(dāng)擺桿逆時(shí)針?lè)较驍[動(dòng)時(shí)，棘爪在棘輪的齒背上滑過(guò)，這時(shí)棘輪不動(dòng)。為防止棘輪倒轉(zhuǎn)，機(jī)構(gòu)中裝有止回棘爪5，并用彈簧使止回爪與棘輪齒始終保持接觸。這樣，當(dāng)白干1連續(xù)往復(fù)擺動(dòng)時(shí)，就實(shí)現(xiàn)了棘輪的單向間歇運(yùn)動(dòng)。7-3槽輪機(jī)構(gòu)有哪幾種根本型式？槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù)是如何定義的？[解]根本型式：外接式和內(nèi)接式。在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)，槽輪運(yùn)動(dòng)時(shí)間tb與撥盤運(yùn)動(dòng)時(shí)間tj之比值kt稱為運(yùn)動(dòng)特性系數(shù)。7-5試述凸輪間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作原理及運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。[解]工作原理：當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)其曲線溝槽〔或凸脊〕撥動(dòng)從動(dòng)盤上的圓柱銷，使從動(dòng)盤作間歇運(yùn)動(dòng)。特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠、轉(zhuǎn)位精確，無(wú)需專門的定位裝置，易實(shí)現(xiàn)工作對(duì)動(dòng)程和動(dòng)停比的要求。通過(guò)適中選擇從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和合理設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線，可減小動(dòng)載荷和防止沖擊，以適應(yīng)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的要求。主要缺點(diǎn)是精確度要求較高，加工比擬復(fù)雜，安裝調(diào)整比擬困難。7-6不完全齒輪機(jī)構(gòu)與普通齒輪機(jī)構(gòu)的嚙合過(guò)程有何異同點(diǎn)？[解]在不完全齒輪機(jī)構(gòu)中，主動(dòng)輪1連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)輪齒進(jìn)入嚙合時(shí)，從動(dòng)輪2開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)輪1上的輪恥退出嚙合時(shí)，由于兩輪的凸、凹鎖止弧的定位作用，齒輪2可靠停歇，從而實(shí)現(xiàn)從動(dòng)齒輪2的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。而普通齒輪嚙合是連續(xù)的，從動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)也是連續(xù)的。第八章機(jī)械運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)方程8-6在如圖10-14所示汽輪機(jī)和螺旋漿的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，各構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分別為：汽輪機(jī)1的轉(zhuǎn)子和與其相固聯(lián)的軸2及其上齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J1=1900，螺旋槳5的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為J5=2500，軸3及其上齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量=400，軸4及其上齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J3=1000，加在螺旋槳上的阻力矩為M5=30，傳動(dòng)比i23=6，i34=5。假設(shè)取汽輪機(jī)1為等效構(gòu)件，試求整個(gè)機(jī)組的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和等效阻力矩。解：8-7如圖為具有往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)桿的油泵機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。：lAB=50，移動(dòng)導(dǎo)桿3的質(zhì)量為m3=0.4kg(1);(2);(3)解：10-3圖示為Ｘ6140銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖．圖中標(biāo)出各軸號(hào)〔Ⅰ，Ⅱ，…，Ⅴ〕，軸Ⅴ為主軸．各輪齒數(shù)見(jiàn)圖．各構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量〔單位為〕為：電動(dòng)機(jī)JM=0．0842；軸：JS1=0．0002，JS2=0．0018，JS3=0．0019，JS4=0．0070，JS5=0．0585；齒輪塊：J3=0．0030，J4=0．0091，J7=0．0334，J8=0．0789；齒輪：J5=0．0053，J6=0．0087，J9=0．1789，J10=0．0056；飛輪JF=0．1112；帶輪：J1=0．0004，J2=0．1508；制動(dòng)器Ｃ：JC=0．0004，帶的質(zhì)量m=1．214kg．求圖示傳動(dòng)路線以主軸Ⅴ為等效構(gòu)件時(shí)的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量．解：i12=ω1/ω2=D2/D1ω1=275×ω2/145……①i25=ω2/ω5=(-1)3×38×46×71／16×17×18ω2=－25．35×ω5將ω2代入①式可得：ω1＝－48．1×ω5i35=ω3/ω5=(-1)2×46×71/17×18ω3=10．67×ω5i45=ω4/ω5=(-1)1×71/18ω4=－3．94×ω5皮帶的速度：V=ω2×D2/2V=25．35×ω5×D2/2V/ω5=25．35×0．275/2=3．48由轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的公式：JV5=∑ni=1[Jsi×(ωi/ω5)2+mi(Vsi/ω5)2]JV5=(JM+JS1+J1+JC)×(ω1/ω5)2+m×(V/ω5)2+(J2+JS2+J3)×(ω2/ω5)2+(J4+JS3+J5+J6)×(ω3/ω5)2+(J7+JS4+J8)×(ω4/ω5)2+(J9+JF+J10+JS5)×(ω5/ω5)2JV5=(0.0842+0.0002+0.0004+0.0004)×48.12+1.214×3.482+(0.1508+0.0018+0.0030)×25.352+(0.0091+0.0019+0.0053+0.0087)×10.672+(0．0334+0．0070+0．0789)×3．942+(0．1789+0．1112+0．0056+0．0585)×12JV5=316．86(kg·m2)10-5如下圖為一簡(jiǎn)易機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)，由一級(jí)皮帶傳動(dòng)和兩級(jí)合并輪傳動(dòng)組成。直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n0=1500，小皮帶輪直徑d=100，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jd=0.1，大皮帶輪直徑D=200，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JD=0.3，各齒輪的齒數(shù)和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分別為：Z1=32,J1=0.1,Z2=56,J2=0.2,Z2’=32,J2’=0.1,J3=0.25要求在切斷電源后2s，利用裝在軸上的制動(dòng)器將整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)住。求所需的制動(dòng)力矩。解：以主軸I為等效構(gòu)件8-8在圖所示定軸輪系中，各輪齒數(shù)為Z1=Z2’=20,Z3=Z4=40,各輪對(duì)其輪心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分別為J1=J2’=0.01,J2=J3=0.04作用在輪1上的驅(qū)動(dòng)力矩Md=30，作用在輪3上的阻力矩Mr=120。設(shè)該輪系原來(lái)靜止，試求在Md和Mr作用下，運(yùn)轉(zhuǎn)到t=1.5s時(shí)，輪1的角速度和角加速度。解：取輪１為等效構(gòu)件i12=ω1/ω2=(-1)1×z2/z1ω2=－ω1/2i13=ω1/ω3=(-1)2×z2×z3/z1×z2’ω3=20×20×ω1/40×40=ω1/4輪１的等效力矩Ｍ為：Ｍ＝Md×ω1/ω1+Mr×ω3/ω1=60×1－120/4=30N·m輪１的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Ｊ為：Ｊ=J1(ω1/ω1)2+(J2’+J2)(ω2/ω1)2+J3(ω3/ω1)2=0.01×1+(0.01+0.04)/4+0.04/16=0.025(kg·m2)∵M(jìn)=J×ε∴角加速度ε＝Ｍ／Ｊ＝1200(rad/s2)初始角速度ω0=0∴ω1=ω0+ε×tω1=1200×1.5=1800(rad/s)8-10一機(jī)械系統(tǒng)的等效力矩Me對(duì)轉(zhuǎn)角的變化曲線如下圖。各塊面積分別為，f1=340mm2,f2=810mm2,f3=600mm2,f4=910mm2f5=555mm2f6=470mm2f7=695mm2比例尺：平均轉(zhuǎn)速n解：根據(jù)能量指示圖：8-11在如圖8-16所示的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，1輪為主動(dòng)輪。其上作用的主動(dòng)力矩為常數(shù)。2輪上作用有主力矩，其值隨2輪的轉(zhuǎn)角作周期性變化：當(dāng)2輪由0度轉(zhuǎn)到120度時(shí)，其變化關(guān)系如圖8-16(b)所示。當(dāng)