机械设计基础18章答案Word文件下载.docx
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。
解得：
由已知和上步求解可知：
（2）因最小传动角位于曲柄与机架两次共线位置，因此取
代入公式（2-3）
计算可得：
或：
代入公式（2-3）′，可知
题2-6解：
因为本题属于设计题，只要步骤正确，答案不唯一。
这里给出基本的作图步骤，不
给出具体数值答案。
作图步骤如下（见图2.18）：
（1）求
；
并确定比例尺
（2）作
（即摇杆的两极限位置）
（3）以
为底作直角三角形
（4）作
的外接圆，在圆上取点
即可。
在图上量取
和机架长度
则曲柄长度
，摇杆长度
在得到具体各杆数据之后，代入公式（2—3）和（2-3）′求最小传动
角
，能满足
图2.18
题2-8
见图2.20，作图步骤如下：
（1）
（2）取
，选定
，作
（3）定另一机架位置：
角平
分线，
（4）
杆即是曲柄，由图量得曲柄长度：
3-1解
图3.10题3-1解图
如图3.10所示，以O为圆心作圆并与导路相切，此即为偏距圆。
过B点作偏距圆的下切线，此线为
凸轮与从动件在B点接触时，导路的方向线。
推程运动角
如图所示。
3-2解
图3.12题3-2解图
如图3.12所示，以O为圆心作圆并与导路相切，此即为偏距圆。
过D点作偏距圆的下切线，此线为
凸轮与从动件在D点接触时，导路的方向线。
凸轮与从动件在D点接触时的压力角
如图所示。
3-4解：
图3-14题3-4图
根据3-3题解作图如图3-15所示。
根据（3.1）式可知，
取最大，同时s2取最小时，凸轮
机构的压力角最大。
从图3-15可知，这点可能在推程段的开始处或在推程的中点处。
由图量得在推程的
开始处凸轮机构的压力角最大，此时
＜[
]=30°
。
图3-15题3-4解图
3-6解：
图3-18题3-6图
从动件在推程及回程段运动规律的角位移方程为：
1.推程：
0°
≤
≤150°
2.回程：
≤120°
计算各分点的位移值如下：
总转角（°
）
0
15
30
45
60
75
90
105
角位移（°
0.367
1.432
3.092
5.182
7.5
9.818
11.908
120
135
150
165
180
195
210
225
13.568
14.633
14.429
12.803
0.370
240
255
270
285
300
315
330
345
4.630
2.197
0.571
根据上表作图如下：
图3-19题3-6解图
4.5课后习题详解
4-1解 分度圆直径
齿顶高
齿根高
顶隙
中心距
齿顶圆直径
齿根圆直径
基圆直径
齿距
齿厚、齿槽宽
4-2解由
可得模数
分度圆直径
4-4解 分度圆半径
分度圆上渐开线齿廓的曲率半径
分度圆上渐开线齿廓的压力角
基圆半径
基圆上渐开线齿廓的曲率半径为0；
压力角为
齿顶圆半径
齿顶圆上渐开线齿廓的曲率半径
齿顶圆上渐开线齿廓的压力角
4-5解 正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮的齿根圆直径：
基圆直径
假定
则解
得
故当齿数
时，正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮的基圆大于齿根圆；
齿数
，基圆小于
齿根圆。
4-11解 因
螺旋角
端面模数
端面压力角
当量齿数
分度圆直径
齿顶圆直径
齿根圆直径
4-12解
（1）若采用标准直齿圆柱齿轮，则标准中心距应
说明采用标准直齿圆柱齿轮传动时，实际中心距大于标准中心距，齿轮传动有齿侧间隙，传动不
连续、传动精度低，产生振动和噪声。
（2）采用标准斜齿圆柱齿轮传动时，因
分度圆直径
节圆与分度圆重合
4-13解 分度圆锥角
齿顶圆直径
齿根圆直径
外锥距
齿顶角、齿根角
顶锥角
根锥角
4-14答：
一对直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是：
两齿轮的模数和压力角必须分别相等，即
、
一对斜齿圆柱齿轮正确啮合的条件是：
两齿轮的模数和压力角分别相等，螺旋角大小相等、方向
相反（外啮合），即
、
一对直齿圆锥齿轮正确啮合的条件是：
两齿轮的大端模数和压力角分别相等，即
5-1解：
蜗轮2和蜗轮3的转向如图粗箭头所示，即
图5.5 图5.6
5-2解：
这是一个定轴轮系，依题意有：
齿条6的线速度和齿轮5′分度圆上的线速度相等；
而齿轮5′的转速和齿轮5的转速相等，因
此有：
通过箭头法判断得到齿轮5′的转向顺时针，齿条6方向水平向右。
5-3解：
秒针到分针的传递路线为：
6→5→4→3，齿轮3上带着分针，齿轮6上带着秒针，因此有：
分针到时针的传递路线为：
9→10→11→12，齿轮9上带着分针，齿轮12上带着时针，因此有：
图5.7 图5.8
5-4解：
从图上分析这是一个周转轮系，其中齿轮1、3为中心轮，齿轮2为行星轮，构件
为行星
架。
则有：
∵
∴
当手柄转过
，即
时，转盘转过的角度
，方向与手柄方向相同。
5-5解：
这是一个周转轮系，其中齿轮1、3为中心轮，齿轮2、2′为行星轮，构件
为行星架。
传动比
为10，构件
与
的转向相同。
图5.9 图5.10
5-8解：
这是一个周转轮系，其中齿轮1、3为中心轮，齿轮2、2′为行星轮，
方向相同
5-9解：
∵设齿轮1方向为正，则
图5.13 图5.14
5-10解：
这是一个混合轮系。
其中齿轮1、2、2′3、
组成周转轮系，其中齿轮1、3为中心轮，
齿轮2、2′为行星轮，
而齿轮4和行星架
组成定轴轮系。
在周转轮系中：
（1）
在定轴轮系中：
（2）
又因为：
（3）
联立
（1）、
（2）、（3）式可得：
5-14解：
齿轮3、4、4′、5和行星架
组成周转轮系，其中齿轮3、5为中
心轮，齿轮4、4′为行星轮。
齿轮1、2组成定轴轮系。
依题意，指针
转一圈即
（4）
此时轮子走了一公里，即
（5）
联立
（1）、
（2）、（3）、（4）、（5）可求得
图5.18 图5.19
5-15解：
这个起重机系统可以分解为3个轮系：
由齿轮3′、4组成的定轴轮系；
由蜗轮蜗杆1′和5
组成的定轴轮系；
以及由齿轮1、2、2′、3和构件
组成的周转轮系，其中齿轮1、3是中心轮，齿
轮4、2′为行星轮，构件
是行星架。
一般工作情况时由于蜗杆5不动，因此蜗轮也不动，即
在定轴齿轮轮系中：
，（4）
联立式
（1）、
（2）、（3）、（4）可解得：
当慢速吊重时，电机刹住，即
，此时是平面定轴轮系，故有：
6-1解 顶圆直径
齿高
齿顶厚
齿槽夹角
棘爪长度
图6.1题6-1解图
6-2解 拔盘转每转时间
槽轮机构的运动特性系数
槽轮的运动时间
槽轮的静止时间
6-3解槽轮机构的运动特性系数
因：
所以
7-1解：
（1）先求解该图功的比例尺。
（2）求最大盈亏功
根据图7.5做能量指示图。
将
曲线的交点标注
，
将各区间所围的面积分为盈功和亏功，并标注“+”号或“-”
号，然后根据各自区间盈亏功的数值大小按比例作出能量指示图（图7.6）如下：
首先自
向上做
，表示
区间的盈功；
其次作
向下表示
区间的亏功；
依次类推，直到画完最后一个封闭
矢量
由图知该机械系统在
区间出现最大盈亏功，其绝对值为：
（3）求飞轮的转动惯量
曲轴的平均角速度：
系统的运转不均匀系数：
则飞轮的转动惯量：
图7.5 图7.6
7-2
图7.7 图7.8
解：
（1）驱动力矩
因为给定
为常数，因此
为一水平直线。
在一个运动循环中，驱
动力矩所作的功为
，它相当于一个运动循环所作的功，即：
因此求得：
（2）求最大盈亏功
根据图7.7做能量指示图。
将各区间所围的面积分为盈功和亏功，并标注“+”号或“-”号，然后根据各自区间盈亏
功的数值大小按比例作出能量指示图（图7.8）如下：
其次作
然后作
向上表示
区间的盈功，至此应形成一个封闭区间。
区间出现最大盈亏功
欲求
，先求图7.7中
的长度。
如图将图中线1和线2延长交于
点，那么在
中，
相当于该三角形的中位线，可知
又在
，因此有：
，则
根据所求数据作出能量指示图，见图7.8，可知最大盈亏功出现在
段，则
（3）求飞轮的转动惯量和质量。
7-7解：
图7.10 图7.11
由图见一个运动循环的力矩图有四个重复图示，因此，可以以一个周期只有
来计算。
（1）求驱动力矩
一个周期内驱动力矩功和阻力矩功相等，又依题意驱动力矩
为常数，
故有
根据图7.10做能量指示图。
将各区间所围的面积分为盈功和亏功，并标注“+”号或“-”号，然后根据各自区间盈亏功
的数值大小按比例作出能量指示图（图7.11）如下：
区间的盈功，
区间的亏功，
然后作
区间的盈功，至此应形成一个封闭区间，
由图
知该机械系统在
（3）求飞轮的转动惯量。
（4）求飞轮的质量。
由课本公式7-8：
得：
8-1解：
依题意该转子的离心力大小为
该转子本身的重量为
则
，即该转子的离心力是其本身重量的
倍。
8-5
图8.9
解：
先求出各不平衡质径积的大小：
方向沿着各自的向径指向外面。
用作图法求解，取
，作图8.9所示。
由静平衡条件得：
由图8.9量得
，方向与水平夹角为
8-8
图8.14
先把不平衡质量在两平衡基面
上分解。
基面
：
则在两个基面上的质径积分别为：
图8.15
基面
，作图8.15（a）（b）所示。
由动平衡条件得：
由图上量取：
方向如图8.15（a）（b）所示。
校核。
设坐标轴方向如图8.15所示，用解析法校核。
向有：
两个平面在
向和
向合力均为零，因此所得结果正确。
由于回转半径为
，因此所加的平衡质量应为
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