汇总整编《机械设计基础学习知识》课后习题集标准参考答案Word下载.docx

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2-4试计算图2-43所示齿轮—连杆组合机构的自由度。

a）n=4;

Pl=5;

Ph=1，F=34-25-1=1A处存在复合铰链

b）n=6;

Pl=7;

Ph=3，F=36-27-3=1B、C、D处存在复合铰链

2-5先计算如图所示平面机构的自由度。

并指出图中的复合铰链、局部自由度和虚约束。

a）n=7;

Pl=10;

Ph=0，F=37-210=1C处存在复合铰链。

b）n=7;

Ph=0，F=37-210=1

c）n=3;

Pl=3;

Ph=2，F=33-23-2=1D处存在局部自由度。

d）n=4;

Ph=1，F=34-25-1=1

e）n=6;

Pl=8;

Ph=1，F=36-28-1=1B处存在局部自由度，G、G'

处存在虚约束。

f）n=9;

Pl=12;

Ph=2，F=39-212-2=1C处存在局部自由度，I处存在复合铰链。

2-6计算自由度

F=3*9-2*12=3

F=3*4-2*4-2=2

2-7判断是否具有确定运动。

F=3*5-2*7=1，有确定运动

F=3*5-2*7=1，有两个主动见，无确定运动

第3章平面连杆机构

3-2举出至少3个基本型式的平面四杆机构应用实例，并画出机构运动简图。

解：

此题须画出机构简图，标出各铰链点及原动件，具体答案根据实际情况。

3-3题3-3图所示铰链四杆机构中，已知BC=100mm，CD=70mm，AD=60mm，AD为机架。

试问：

（1）若此机构为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，求AB的最大值；

（2）若此机构为双曲柄机构，求AB最小值；

（3）若此机构为双摇杆机构，求AB的取值范围。

（1）AB≤30mm

（2）AB≥90mm

（3）AB∈（30,90）∪（110,230）

（1）根据题意：

AB为最短杆，且满足杆长之和条件，即：

AB+BC≤CD+AD，得：

AB≤30mm，AB杆最大值为30mm。

（2）若此机构为双曲柄机构，那么AD一定为最短杆，即：

AD+BC≤CD+AB，得：

AB≥90mm，AB杆最小值为90mm。

（3）若此机构为双摇杆机构，则可判定该机构不满足杆长之和条件，

分三种情况讨论，其一：

AB是最短杆，则有：

AB+BC＞CD+AD，

得：

60＞AB＞30；

其二：

AB不是最短杆也不是最长杆，则AD为最短杆，有：

AD+BC＞AB+CD，得：

90＞AB＞60；

其三：

AB是最长杆，则有：

AD+AB＞BC+CD，得：

AB＞110，又为了满足该机构能成为一个四杆机构，需保证：

AB＜BC+CD+AD=230，即230＞AB＞110。

综上所述，AB的取值范围为：

AB∈（30,90）∪（110,230）。

3-4解：

传动角，，

传动角+压力角=90°

，故压力角：

，，

极位夹角，。

3-5解：

（1）曲柄摇杆机构；

（2）双曲柄机构；

（3）双摇杆机构。

3-7如题3-7图所示的曲柄滑块机构：

（1）曲柄为主动件，滑块朝右运动为工作行程，试确定曲柄的合理转向，并简述其理由；

（2）当曲柄为主动件时，画出极位夹角，最小传动角min。

（3）设滑块为主动件，试用作图法确定该机构的死点位置；

（1）曲柄应为顺时针转动，理由可从两方面说明：

顺时针转动，则在工作行程中，机构的压力角比较小，传力特性好；

顺时针转动，机构工作行程速度慢，回行程速度快，具有急回特性。

（2）极位夹角如图θ角；

当曲柄AB位于最上方B′处有工作行程最小传动角min；

当曲柄AB位于最下方B〞处有回行程最小传动角min。

（3）滑块为主动件，机构的死点位置在曲柄与连杆共线的B1和B2两个位置处。

第4章凸轮机构

4-8在题4-8图所示的对心直动滚子从动件盘形凸轮机构中，凸轮的实际廓线为一圆，圆心在点A，半径R=40mm，凸轮绕轴心O逆时针方向转动，LOA=25mm，滚子半径为10mm，试求：

①凸轮的理论廓线；

②凸轮的基圆半径；

③从动件行程；

④图示位置的压力角。

（1）理论廓线：

在实际廓线上画一系列滚子圆，连接圆心而成。

（2）凸轮的基圆半径指理论廓线的最小向径：

r0=40-25+10=25mm。

（3）从动件行程最大向径减去最小向径：

h=40+25-15=50mm。

（4）压力角如图所示。

4-13画出题4-13图所示凸轮机构中凸轮基圆,在图上标出凸轮由图示位置转过60°

角时从动件的位移和凸轮的压力角。

（a）对心直动滚子从动件盘形凸轮机构：

从动件上升，位移如图中h所示；

压力角如图α

所示；

（b）对心直动平底从动件盘形凸轮机构：

从动件下降，位移如图中h所示；

压力角α=0°

；

（c）摆动从动件盘形凸轮机构：

从动件与机架之间的夹角减小，角位移为：

ψ0—ψ1；

压力角如图α所示。

F

v

h

α=0°

ψ0

ψ1

α

第5章齿轮机构

5-1已知一对外啮合正常齿制标准直齿圆柱齿轮在标准中心距下传动，传动比i12=3.6，模数m=6mm，压力角α=20°

，中心距a=345mm，试分别求出小齿轮的齿数z1，分度圆直径d1、基圆直径db1、齿厚s和齿槽宽e。

，代入数据可得：

z1=25

，，

5-4当渐开线标准直齿圆柱齿轮的基圆和齿根圆重合时，其齿数应为多少？

又当齿数大于以上求得的齿数时，基圆与齿根圆哪个大？

当基圆与齿根圆重合时，由可得：

得

若可导出：

，即，齿根圆大于基圆。

5-8设有一对外啮合圆柱齿轮，已知：

mn=2mm，齿数z1=21，z2=22，中心距a=45mm，现不用变位齿轮而用斜齿轮来凑中心距，试问螺旋角应为多少？

斜齿轮中心距

所以故

5-10试设计一对外啮合圆柱齿轮，已知z1=21，z2=32，mn=2mm，实际中心距为55mm，试问：

（1）该对齿轮能否采用标准直齿圆柱齿轮传动？

（2）若采用标准斜齿圆柱齿轮传动来满足中心距要求，其分度圆螺旋角、分度圆直径d1、d2和节圆直径d1′、d2′各为若干？

（1）不能。

若采用标准直齿圆柱齿轮传动，其中心距，与所给实际中心距不相等。

（2）斜齿轮中心距，所以故

分度圆直径为：

，

标准斜齿齿轮传动，未采用变位，其节圆与分度圆重合，故：

，。

第6章齿轮系

6-7在题6-7图所示轮系中，已知齿轮1转向如图所示，n1=405r/min。

各轮齿数为：

z1===20，z2=z3=z5=30，z4=z6=60，试求：

（1）传动比；

（2）齿轮6的转速n6的大小及转动方向。

（1）此为定轴轮系，先判定方向，首末两轮转向相反，

传动比为：

（2）

6-9在题6-9图所示的一手摇提升装置中，已知各轮齿数，试求传动比i15，并指出提升重物时手柄的转向。

此为定轴轮系，先判定方向，提升重物时，齿轮5逆时针转动；

蜗轮4顺时针转动，在啮合点处受力与速度向上，则蜗杆在啮合点处受力向下，又蜗杆右旋，对蜗杆用右手定则，判定其转动方向为由右指向左；

锥齿轮2'

方向向上；

最后得出齿轮1方向向上。

传动比

6-10题6-10图（a）、（b）分别为两个不同结构的锥齿轮周转轮系，已知z1=20，z2=24，=30，z3=40，n1=200r/min，n3=-100r/min。

试求两轮系中行星架H的转速nH的大小和方向。

（a），代入已知数据得：

（b），代入已知数据得：

。

6-11在题6-11图所示的手动葫芦中，A为手动链轮，B为起重链轮。

已知z1=12，z2=28，=14，z3=54，求传动比iAB。

齿轮1与手动链轮A相连，系杆H与起重链轮B相连，求传动比iAB即为求i1H。

挂钩不动，可看作机架。

此为周转轮系中的行星轮系（中心轮3固定），其转化轮系的传动比为：

将代入得：

iAB=i1H=10。

6-12在图6-12所示的电动三爪自定心卡盘传动轮系中，设已知各轮的齿数为,，，，试求传动比。

该轮系为3K-H型周转轮系，固定系杆H，转化为定轴轮系。

对1-2-3-H可得：

对3-2-2'

-4-H可得：

所以

轮1与轮4转向相反。

注：

此题有多种解法，请思考。

第9章连接

9-1解:

由教材表9-1、表9-2查得

　　，粗牙，螺距，中径

　　　螺纹升角　　

　　，细牙，螺距，中径

螺纹升角

　　对于相同公称直径的粗牙螺纹和细牙螺纹，细牙螺纹的升角较小，更易实现自锁。

第10章齿轮传动

10-8如图所示为二级斜齿圆柱齿轮减速器，已知主动轴的转速和斜齿轮“4”的螺旋线方向（图示）。

为使得II轴所受的轴向力较小，试分析确定：

（1）其余斜齿轮的合理螺旋线方向；

（2）各齿轮在啮合点所受各分力的方向。

根据轴的转向，画出轴和I轴的转向如图。

（1）齿轮4为右旋，齿轮3为左旋，对3用左手定则，判断其轴向力方向向右，则齿轮2所受的轴向力的方向应向左，齿轮1所受的轴向力的方向应向右，对齿轮1用左右手定则判断出其应为右旋，则齿轮2为左旋。

如图所示。

（2）如图标出了齿轮1和齿轮3的受力，包括径向力、圆周力

和轴向力；

齿轮2和齿轮4的受力分别与1、3各力成反力，大

小相等，方向相反，图中简化未标出。

（自己补上）

10-9一直齿圆锥齿轮—斜齿圆柱齿轮传动系统如图所示。

已知主动轴的转速，为使得II轴所受的轴向力较小，试分析确定：

（1）斜齿轮的合理螺旋线方向；

（1）根据轴的转向，画出轴和I轴的转向如图。

锥齿轮2所受的轴向力的方向向左（由小端指向大端），则斜齿轮3所受的轴向力的方向应向右，对齿轮3用左右手定则判断出其应为右旋，则齿轮4为左旋。

（2）如图标出了齿轮1、齿轮2和齿轮3的受力，齿轮4各力与3成反力，图中简化未标出。

第11章蜗杆传动

11-4题11-4图所示为某手动简单起重设备，按图示方向转动蜗杆，提升重物G。

试确定：

（1）蜗杆与蜗轮螺旋线方向；

（2）蜗杆与蜗轮上作用力的方向；

（3）若蜗杆自锁，反转手柄使重物下降，求蜗轮上作用力方向的变化。

（1）重物上升，即蜗轮2为顺时针转动，即2所受到的圆周力的方向向右，则蜗杆1所受的轴向力的方向应向左，对蜗杆1用左右手定则判断出其应为右旋，则蜗轮2也为右旋。

（2）蜗杆与蜗轮上作用力的方向如图所示。

（3）若蜗杆自锁，反转手柄使重物下降，蜗轮上的作用力：

径向力方向不变，圆周力和轴向力方向