机械设计基本课后答案解析陈晓南Word格式文档下载.docx

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自由度计算：

习题3-6（a）解图（a）

习题3-6（a）解图（b）

解（d）　习题3-6（d）图所示机构的运动简图可画成习题3-6（d）解图（a）或习题3-6（d）解图（b）的两种形式。

习题3-6（d）解图（a）　　　　　　　　　　　　　　　习题3-6（d）解图（b）

3-7计算图3-39所示机构的自由度，并说明各机构应有的原动件数目。

解（a）　

A、B、C、D为复合铰链

原动件数目应为1

说明：

该机构为精确直线机构。

当满足BE=BC=CD=DE，AB=AD，AF=CF条件时，E点轨迹是精确直线，其轨迹垂直于机架连心线AF

解（b）　

B为复合铰链，移动副E、F中有一个是虚约束

该机构为飞剪机构，即在物体的运动过程中将其剪切。

剪切时剪刀的水平运动速度与被剪物体的水平运动速度相等，以防止较厚的被剪物体的压缩或拉伸。

解（c）　方法一：

将△FHI看作一个构件

B、C为复合铰链

原动件数目应为2

方法二：

将FI、FH、HI看作为三个独立的构件

B、C、F、H、I为复合铰链

该机构为剪板机机构，两个剪刀刀口安装在两个滑块上，主动件分别为构件AB和DE。

剪切时仅有一个主动件运动，用于控制两滑块的剪切运动。

而另一个主动件则用于控制剪刀的开口度，以适应不同厚度的物体。

解（d）　

该机构为全移动副机构（楔块机构），其公共约束数为1，即所有构件均受到不能绕垂直于图面轴线转动的约束。

解（e）　

原动件数目应为3

该机构为机械手机构，机械手头部装有弹簧夹手，以便夹取物体。

三个构件分别由三个独立的电动机驱动，以满足弹簧夹手的位姿要求。

弹簧夹手与构件3在机构运动时无相对运动，故应为同一构件。

3-10找出图3-42所示机构在图示位置时的所有瞬心。

若已知构件1的角速度，试求图中机构所示位置时构件3的速度或角速度（用表达式表示）。

解（a）　（←）　　　　　　　　　解（b）　（↓）

解（c）　∵　（↑）　　　　　解（d）　（↑）

∴　（）

第六章部分题解参考

6-9试根据图6-52中注明的尺寸判断各铰链四杆机构的类型。

习题6-9图

解　（a）　∵　＜

最短杆为机架

∴　该机构为双曲柄机构

（b）　∵　＜

最短杆邻边为机架

∴　该机构为曲柄摇杆机构

（c）　∵　＞

∴　该机构为双摇杆机构

（d）　∵　＜

最短杆对边为机架

6-10在图6-53所示的四杆机构中，若，，。

则b在什么范围内时机构有曲柄存在？

它是哪个构件？

解　分析：

⑴根据曲柄存在条件②，若存在曲柄，则b不能小于c；

若b=c，则不满足曲柄存在条件①。

所以b一定大于c。

⑵若b＞c，则四杆中c为最短杆，若有曲柄，则一定是DC杆。

b＞d：

　　≤

∴　b≤

b＜d：

∴　b≥

结论：

12≤b≤30时机构有曲柄存在，DC杆为曲柄

6-13设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构。

AD在铅垂线上，要求踏板CD在水平位置上下各摆动10°

，且=500mm，=1000mm。

试用图解法求曲柄AB和连杆BC的长度。

解　

6-14设计一曲柄摇杆机构。

已知摇杆长度，摆角，行程速比系数。

试根据≥的条件确定其余三杆的尺寸。

不满足≥传力条件，重新设计

满足≥传力条件

6-15设计一导杆机构。

已知机架长度，行程速比系数，试用图解法求曲柄的长度。

6-16设计一曲柄滑块机构。

已知滑块的行程，偏距。

行程速比系数。

试用作图法求出曲柄和连杆的长度。

第七章部分题解参考

7-10　在图7-31所示运动规律线图中，各段运动规律未表示完全，请根据给定部分补足其余部分（位移线图要求准确画出，速度和加速度线图可用示意图表示）。

7-11　一滚子对心移动从动件盘形凸轮机构，凸轮为一偏心轮，其半径，偏心距，滚子半径，凸轮顺时针转动，角速度为常数。

试求：

⑴画出凸轮机构的运动简图。

⑵作出凸轮的理论廓线、基圆以及从动件位移曲线图。

7-12　按图7-32所示位移曲线，设计尖端移动从动件盘形凸轮的廓线。

并分析最大压力角发生在何处（提示：

从压力角公式来分析）。

解　由压力角计算公式：

∵　、、均为常数

∴　→

即　、，此两位置压力角最大

7-13　设计一滚子对心移动从动件盘形凸轮机构。

已知凸轮基圆半径，滚子半径；

凸轮逆时针等速回转，从动件在推程中按余弦加速度规律运动，回程中按等加-等减速规律运动，从动件行程；

凸轮在一个循环中的转角为：

，试绘制从动件位移线图和凸轮的廓线。

7-14　将7-13题改为滚子偏置移动从动件。

偏距,试绘制其凸轮的廓线。

7-15　如图7-33所示凸轮机构。

试用作图法在图上标出凸轮与滚子从动件从C点接触到D点接触时凸轮的转角，并标出在D点接触时从动件的压力角和位移。

第八章部分题解参考

8-23　有一对齿轮传动，m=6mm，z1=20，z2=80，b=40mm。

为了缩小中心距，要改用m=4mm的一对齿轮来代替它。

设载荷系数K、齿数z1、z2及材料均不变。

试问为了保持原有接触疲劳强度，应取多大的齿宽b？

解　由接触疲劳强度：

　≤

∵　载荷系数K、齿数z1、z2及材料均不变

∴　

即　mm

8-25　一标准渐开线直齿圆柱齿轮，测得齿轮顶圆直径da=208mm，齿根圆直径df=172mm，齿数z=24，试求该齿轮的模数m和齿顶高系数。

解　∵　

∴　　若取　　则　mm

若取　　则　mm（非标，舍）

答：

该齿轮的模数m=8mm，齿顶高系数。

8-26　一对正确安装的渐开线标准直齿圆柱齿轮（正常齿制）。

已知模数m=4mm，齿数z1=25，z2=125。

求传动比i，中心距a。

并用作图法求实际啮合线长和重合度。

8-30　一闭式单级直齿圆柱齿轮减速器。

小齿轮1的材料为，调质处理，齿面硬度；

大齿轮2的材料为45钢，调质处理，齿面硬度。

电机驱动，传递功率，，单向转动，载荷平稳，工作寿命为5年（每年工作300天，单班制工作）。

齿轮的基本参数为：

。

试验算齿轮的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度。

解　①几何参数计算：

②载荷计算：

P152表8-5：

P153表8-6：

齿轮传动精度为9级，但常用为6～8级，故取齿轮传动精度为8级

P152图8-21：

P154图8-24：

（软齿面，对称布置）

P154图8-25：

③许用应力计算：

P164图8-34：

，

P165图8-35：

P164表8-8：

，（失效概率≤1/100）

P162图8-32（c）：

P163图8-33（c）：

P162式8-27：

P162式8-28：

④验算齿轮的接触疲劳强度：

P160表8-7：

P161图8-31：

P160式8-26：

P160式8-25：

＜　齿面接触疲劳强度足够

⑤验算齿轮的弯曲疲劳强度：

P157图8-28：

P158图8-29：

，

P158式8-23：

P158式8-22：

＜　齿轮1齿根弯曲疲劳强度足够

＜　齿轮2齿根弯曲疲劳强度足够

第十章部分题解参考

10-4　在图10-23所示的轮系中，已知各轮齿数，为单头右旋蜗杆，求传动比。

10-6　图10-25所示轮系中，所有齿轮的模数相等，且均为标准齿轮，若n1=200r/min，n3=50r/min。

求齿数及杆4的转速n4。

当1）n1、n3同向时；

2）n1、n3反向时。

∵　

设　为“＋”

则　1）n1、n3同向时：

r/min（n4与n1同向）

2）n1、n3反向时：

r/min（n4与n1反向）

10-8　图10-27所示为卷扬机的减速器，各轮齿数在图中示出。

求传动比。

解　1-2-3-4-7周转轮系，5-6-7定轴轮系

∴　（n1与n7同向）

10-9　图10-28所示轮系，各轮齿数如图所示。

（n1与n4同向）

10-11　图10-30示减速器中，已知蜗杆1和5的头数均为1（右旋），=101，=99，，=100，=100，求传动比。

解　1-2定轴轮系，1'

-5'

-5-4定轴轮系，2'

-3-4-H周转轮系

∵　→（↓）

→（↑）

→