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1、机械设计基础答案机械设计基础作业答案 第一章 平面机构的自由度和速度分析1 11 21 3r1 - 41 5F 3n (2 Pl3 7 (2 921 19 1Ph1P)0) 1F或:F 3n2Pl2 8Ph1自由度为1-63n(2Pl(2 12 1PhP)0) 1F或:3n2Pl Ph2 11 124 22 11- 10自由度为:F 3n (2Pl Ph P) F3 10 (2 14 1 2 2) 130 28 1或-F 3n 2Pl Ph3 9 2 12 127 24 21- 11bV./F 3n 2Pl、1 - 13:求出题Ph1-13图导杆机构的全部瞬心和构件 1、3的角速度比。1 14

2、:求出题1-14图正切机构的全部瞬心。设 1 10rad / S，求构件3的速度v3。2300 rlOOV Vpi3加用 10 200 2000mm/S1 15:题1-15图所示为摩擦行星传动机构，设行星轮 2与构件1、4保持纯滚动接触，试% Pi212Pl4p2IP24R2I 2r22 I 4 P1 r11 16 :题1-16图所示曲柄滑块机构，已知:lAB 100mm/S，Ibc250mm/s ,1 10rad /s，求机构全部瞬心、滑块速度 v和连杆角速度BCA 5cosBCAv235|ac|sin ABCBCsin 45310.7mmV3 Vp131IR4R3I 10 |AC|tan

3、BCA 916.565mm/sJP14P12|P24 p2|IP14P12IIP24P12I 1100 10逅 AC 1002.9rad/s1 17:题1-17图所示平底摆动从动件凸轮1为半径r 20的圆盘,圆盘中心C与凸轮回1 10rad /s，求0和1800时，从转中心的距离Iac 15mm，lAB 90mm，1P12P1 2IR2P23IIP2P13IIP12P23I 115 1090152rad / s方向如图中所示当 180时方向如图中所示第二章平面连杆机构双曲柄机构还是2-1试根据题2-1图所注明的尺寸判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、 双摇杆机构。（4）双摇杆机构2-3画出题2

4、-3图所示各机构的传动角和压力角。图中标注箭头的构件为原动件。摇杆工作行程用时 7s，则可得到空回程需时:t2 ” 5s(2100/7)2-4已知某曲柄摇杆机构的曲柄匀速转动，2)曲柄每分钟转数是多少?用式(2-6)和式(2-6 )计算此机构的最小传动角。2-6设计一曲柄摇杆机构。已知摇杆长度注意：题答案务样,13 100mm，摆角 300，摇杆的行程速比变化系数K 1.2。 （1）用图解法确定其余三杆的尺寸； （2）用式（2-6 ）和式（2-6 ）/确定机构最小传动角 min （若min 35。，则应另选铰链A的位置，重新设计）。解：由K=1.2可得极位夹角01800 16.36402.22

5、-7设计一曲柄滑块机构， 如题2-7图所示。已知滑块的行程s 50mm，偏距e 16mm， 行程速度变化系数 K 1.2，求曲柄和连杆的长度。解：由K=1.2可得极位夹角180 021800 16.3640K 1 2.214 100mm，行程速度变化系数 K 1.4，求曲柄长度。 解：由K=1.4可得极位夹角180 .41800 3002-10设计一铰链四杆机构作为加热炉炉门的起闭机构。已知炉门上两活动铰链的中心距为50mm炉门打开后成水平位置时，要求炉门温度较低的一面朝上（如虚线所示） ，设固定铰链安装在yy轴线上，其相关尺寸如题图 2-10图所示，求此铰链四杆机构其余三杆的长度。I T I

6、- = = =g.=LI / I、Z度I AD 50mm，试用解析法求其余三杆长度。解：由书35页图2-31可建立如下方程组:消去5,并整理可得:令:P2于是可得到cos P3 P2 cos P cos(第三章凸轮机构3-1题3-1图所示为一偏置直动从动件盘形凸轮机构，已知 AB段为凸轮的推程廓线，试在图上标注推程运动角。-i.3-4设计题3-4图所示偏置从动件盘形凸轮。已知凸轮以等角速度顺时针方向回转，偏距e 10mm，凸轮基圆半径r0 60mm，滚子半径rr 10mm，从动件的升程 h 30mm，1500, s 300, 1200 , s 600，从动件在升程和回程均作简谐运动，试用图解法

7、绘制出凸轮的轮廓并校核推程压力角。 解：(1)推程：从动件的位移方程：s -(1 cos)2从动件的行程：h 300050010001500s （ mm）02.0127.9930(2)回程:10040801200s （ mm）3027.992.010于是可以作出如下的凸轮的理论轮廓曲线， 再作一系列的滚子， 绘制内包络线，就得到凸轮的实际轮廓曲线(略)比例1: 13-6为一摆动从动件盘形凸注：题3-6、3-7依次按上述步骤进行作图即可，不同的是: 轮机构，3-7为一平底直动从动件盘形凸轮机构。第四章齿轮机构4-1已知一对外啮合正常齿制标准直齿圆柱齿轮 m 3mm，z, 19，z 41，试计算这

8、对齿轮的分度圆直径、齿顶高、齿跟高、顶隙、中心距、齿顶圆直径、齿跟圆直径、基圆直 径、齿距、齿厚和齿槽宽。a 160mm，齿数 zi 20，Z2 60，解：项目及计算公式齿轮1齿轮2分度圆直径d mz57123齿顶高ha ham （ h； 1）33齿跟高hf h*f m （ ha 1.25）3.753.75顶隙c c*m （ c* 0.25）0.750.75中心距a （mz1 mz2） / 290齿顶圆直径da d 2ha63129齿跟圆直径df d 2hf49.5115.5基圆直径db d cos （ 200）53.5625115.5822齿距p m9.42齿厚s p/24.71齿槽宽e p

9、/24.714-2已知一对外啮合标准直齿圆柱齿轮的标准中心距求模数和分度圆直径。解：由a (mz1 mz2)/2可得m 耳 4 320 4z1 z2 20 60 80则其分度圆直径分别为d1 mz1 4 20 80mmd2 mz2 4 60 240mm4-3已知一正常齿制标准直齿圆柱齿轮的齿数 z 25，齿顶圆直径da 135mm，求该轮的模数。解:da d 2ha mz 2ha m m(z 2ha)正常齿制标准直齿圆柱齿轮： ha 1则有齿顶圆压力角:a 26.4990基圆压力角:rbcos b rbb 00分度圆上齿廓曲率半径:r si n 200 34.2mm齿顶圆上齿廓曲率半径:a r

10、a sin 26.499 105 0.4462 46.85mm基圆上齿廓曲率半径:图4-1b计算该对齿轮的中心距和内齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径和齿跟圆直径。 解：该对齿轮为内啮合，所以有中心距 a m(z2 z1)/2 4 (60 20)/2 80mm解:不变的参数m、 、d、db变化增大、d、s、sf、d f减小hf4-11已知一对正常齿渐开线标准斜齿圆柱齿轮a 250mm，乙 23， z 98，mn 4mm，试计算其螺旋角、端面模数、分度圆直径和齿跟圆直径。解：对外啮合的斜齿轮中心距为代入已知参数可得242cos 0.968250分度圆直径分别为齿顶圆直径分别为da1 d1 2ha d1

11、2mn 103.0413mmda2 d2 2had22mn412.9587 mm齿跟圆直径分别为d f1 d1 2hfd12.5mn85.0413 mm第五章轮系5-1在题5-1图所示双级蜗轮传动中，已知右旋蜗杆 1的转向如图所示，试判断蜗轮 2和蜗6-轮3的转向，用箭头表示。方向为水平向右。分针、时针。设z1 72，z25-3在题5-3图所示钟表传动示意图中， E为擒纵轮，N为发条盘，S、M、H分别为秒针、12，Z3 64，Z4 8，Z5 60 , Z6 8，Z7 60，zs 6，Z9 8，Z10 24，Z11 6，Z1224，求秒针与分针的传动比 isM和分针与时针的传动比 i MH 。j

12、r413 :f” J 70n解：为定轴轮系注意各轮转速之间的关系:n12nHmn6 nsn4nsZs得到匹空Z5nsZ4ns Z4Z6匹Z5n5Z6则有n2nMns n95-6nMnM解:5-9iSMi MH在题nsn6nMnMnHn3n9ZioZl212n12Z9Z115-6图所示液压回转台的传动机构中，已知12r/min ,n2Hi21Z1在题nH）。n2 nHn1 nH120Z2 15，液压马达 M的转速回转台H的转速Ih 1.5r/min ,求齿轮1的齿数（提示：TVnM0 nH5-9图所示差动轮系中,12 _Z Zl1.5 Z2 15已知各轮的齿数 z1 30，z2 25，Z2 20

13、，Z3 75，齿轮1的转速为200r/ min （箭头向上），齿轮3的转速为50r /min（箭头向下），求行星架转速nH的大小和方向。LJ解：在转化轮系中，各轮的转向如图中虚线箭头所示，则有.H 111 iiH 厶2厶3 25 75 25i13 n3 nH Z1Z2 30 20 8n1 nH Z2Z3在图中，从给定的条件可知，轮1和轮3的绝对转向相反，已n1的值为正，n3的值为负，代入上式中,则有200 nH50 nH258即1600 8nH25 50 25nH于是解得Ah 350 10.61r/min33的转向相同。其值为正，说明H的转向与轮15-10在题5-10图所示机构中，已知Z1 1

14、7，Z220，Z3 85，Z4 18，Z5 24，Z621，Z7 63，求:(1)n110001r/min、n4 10000r / min 时,np有1、2、3构成定轴轮系，则有n1n4 时，npi13n1(1)2ZZ1Z2n33（ H）、4、5、6、7构成周转轮系易知n3 nH.Hi47n4 nH n4 gnH n7n31 Z5Z71)1 丄2Z4Z624 6318 21n4n3 4n34n7n75n3 n44联立定轴轮系ni5n3n7n1 n44npni n44当ni10001r/min ,n410000r/min 时，np0.25r/ min当nin4 时，np 0当ni10000r /

15、 min ,n410001r/min 时，nP0.25r / min在电动机驱动的剪床中，已知作用在剪床主轴上的阻力矩 设驱动力矩 M等于常数，剪床主轴转速为0.15。求：（1 ）驱动力矩M的数值；（2）lig J/（2）分三个区间 第一区间盈功：A1 412.334第二区间亏功:A2 1256.107第三区间盈功:A3 844.048画出能量指示图:Ai则最大盈亏功为:A max A, A3A21256.107则飞轮的转动惯量为Am空 212.1174Kg m2m7-3为什么本章介绍的飞轮设计方法称为近似方法？试说明哪些因素影响飞轮设计的精确 性。解：因在本章所讨论的飞轮设计中， 用的是算术

16、平均值代替的实际平均值， 对速度不均匀系数的选择也只是在它的容许范围内选择， 还有，在计算时忽略了其他构件的转动惯量， 也忽略了其他构件的动能影响。所以是近似计算。M10007-5设某机组发动机供给的驱动力矩 N m （即驱动力矩与瞬时角速度成反比） ，阻力矩M变化如题7-5图所示，t1 0.1s，t2 0.9s，若忽略其他构件的转动惯量，求在 max 134rad /s , min 116rad /s状态下飞轮的转动惯量。80ATt2第8章回转件的平衡8-1某汽轮机转子质量为 1t，由于材质不均匀及叶片安装误差致使质心偏离回转轴线离心力为:0.5mm，当该转子以5000r/min的转速转动时

17、，其离心力有多大？离心力是它本身重力的几 倍？ 解：2 5000 2 2F mr 2 mr( )2 137077.78N60离心力与重力之比为：F匸空77空13.7G mg 10000OA。由于结构限制，不允许在与 OA相反方向上加平衡质量，只允许在 OC和OD方向各加一个质径积来进行平衡。求 me 4和mok的数值。0 0mere cos30 mog cos60 mrme re sin 30 m。rn sin 60于是可解得:口订11050500kg mmm2r2141001400kg mm口3316751200kg mm口441050500 kg mm于是不平衡质径积的向量和为:mjbJ7

18、OO2 9002 1140kg mm 1.14kg marctg7 37.87509即应在图示反方向的方位加上质径积 1140kg mm，回转件才能达到平衡。第10章连接10-411.0830工作台上升的效率为 (2)稳定上升时加于螺杆上的力矩为(3)螺杆的导程为S np 40mm动装置。加于螺杆上的制动力矩为:10-7由题意知，因F作用而在轴上产生的摩擦力矩应与 W作用而在轴上产生的力矩平衡,即有WLfFP22WLfD则每个螺栓所受的轴向力为F WLFa 2 fD取残余预紧力螺柱的分布圆直径为取 D0 220mm则螺柱间距为:220 57.57 mm12毂长度尺寸84,可由表10-9查得需要

19、选择的键为：键 16X 80 GB/T 1096-2003同时可查得键的厚度尺寸 h 10然后根据题10-8中传递的转矩，利用公式（10-26 ）及表10-10进行验算强度即可4TP dhl第11章齿轮传动11-1解：利用题中给定的条件可推导出：P 2P11-4解：本题为设计计算题，按照例题的步骤进行计算即可。11-6解：(1) z ； (2) Zv ； (3) z ； (4) Zv11-7解:exFfT Fg皿rti11-9解：z活=5*g2=f 7要使中间轴上两轴向力相互抵消，则应有:Fa2Fa3且知轮2和轮3所传递的转矩相等，设都为 T,则Ft2tgF t3tg 32Tyg2Td7tg 3tg 3mt2Z2mt3Z3sin 2sin 3mn2Z2mgsin 3sin 2mn3Z3mn2Z2貯sin150 0.14383 8.267