机械原理第七版西北工业大学课后习题答案(7-11章)

1、第7章课后习题参考答案71等效转动惯量和等效力矩各自的等效条件是什么?72在什么情况下机械才会作周期性速度波动?速度波动有何危害?如何调节?答:当作用在机械上的驱动力（力矩）周期性变化时，机械的速度会周期性波动。机械的速度波动不仅影响机械的工作质量，而且会影响机械的效率和寿命。调节周期性速度波动的方法是在机械中安 装一个具有很大转动惯量的飞轮。73飞轮为什么可以调速?能否利用飞轮来调节非周期性速度波动，为什么?答：飞轮可以凋速的原因是飞轮具有很大的转动惯量，因而要使其转速发生变化就需要较大的能 量，当机械出现盈功时，飞轮轴的角速度只作微小上升，即可将多余的能量吸收储存起来；而当机 械出现亏功时

2、，机械运转速度减慢飞轮又可将其储存的能量释放，以弥补能最的不足，而其角速 度只作小幅度的下降。非周期性速度波动的原因是作用在机械上的驱动力（力矩）和阻力（力矩）的变化是非周期性的。当长时问内驱动力（力矩）和阻力（力矩）做功不相等，机械就会越转越快或越转越慢而安装飞轮并不能改 变驱动力（力矩）或阻力（力矩）的大小也就不能改变驱动功与阻力功不相等的状况，起不到调速的作 用，所以不能利用飞轮来调节非周期陛速度波动。74为什么说在锻压设备等中安装飞轮可以起到节能的作用?解：因为安装飞轮后，飞轮起到一个能量储存器的作用，它可以用动能的形式把能量储存或释放出 来。对于锻压机械来说，在一个工作周期中，工作时

3、间很短而峰值载荷很大。安装飞轮后可以 利用飞轮在机械非工作时间所储存能量来帮助克服其尖峰载荷，从而可以选用较小功率的原动机来 拖动，达到节能的目的，因此可以说安装飞轮能起到节能的作用。75由式JF=Wmax（ m2 ），你能总结出哪些重要结论（希望能作较全面的分析）?答：当Wmax与m一定时，若 下降，则JF增加。所以，过分追求机械运转速度的均匀性，将会使飞轮过于笨重。由于JF不可能为无穷大，若Wmax0，则 不可能为零，即安装飞轮后机械的速度仍有波动， 只是幅度有所减小而已。当Wmax与 一定时，JF与m的平方值成反比，故为减小JF，最好将飞轮安装在机械的高速 轴上。当然，在实际设计中还必须

4、考虑安装飞轮轴的刚性和结构上的可能性等因素。76造成机械振动的原因主要有哪些?常采用什么措施加以控制?77图示为一机床工作台的传动系统。设已知各齿轮的齿数，齿轮3的分度圆半径r3，各齿轮的 转动惯量J1、，J2、，J2、J3，齿轮1直接装在电动机轴上，故J1中包含了电动机转子的转动惯量；工 作台和被加工零件的重量之和为G。当取齿轮1为等效构件时，试求该机械系统的等效转动惯量Je解：根据等效转动惯量的等效原则有11111G22222JJ（JJ）Jve1112223322222g解：根据等效转动惯量的等效原则有11112222JJ(JJ)mv e11123244 22221v=7321010-6(

5、25/45)2+355(610-3)2(25/45)=5.284l0-3kg.m22，79已知某机械稳定运转时主轴的角速度 s=100rads，机械的等效转动惯量Je=0.5kg.m1GvJJJ(JJ)()J()() e12232g223221111zzzGzz12122212 2JJJ(JJ)()J()r()e122332zzzgzz223237-8图示为DC伺服电机驱动的立铣数控工作台，已知工作台及工件的质量为m4=355kg,滚珠丝杠的导程d=6mm， 转动惯量J3=1.10-6kg.等效转动惯量，试求图示系统折服电机210时算，到的负等效转动惯量。则:JJJ(JJ)()m()1zzJJ

6、1(2J3J4)( )ml()2zz2242111221222-6+(768+l200)l质负服电制动器的最大制动力矩Mr=20N.m(制动器与机械主轴直接相连，并取主轴为等效构件)。要求制动时间不超过3s，试检验该制动器是否能满足工作要求。解因此机械系统的等效转动惯量F：及等效力矩Al。均为常数，故可利用力矩 形式的机械运动方程式：Me=Jed /dt2其中：Me=-Mr=-20N.m，Je=0.5kg.m dt=Je/(-Mr)d =0.5/ ( -20 ) d =-0.025d因此t=-0.025( - s)=0.025 s=2.5s由于t=2.5s3s，所以该制动器满足工作要求。7一1

7、0设有一由电动机驱动的机械系统，以主轴为等效构件时，作用于其上的等效驱动力矩Med=10000100 (N.m)，等效阻抗力矩Mer=8000N.m，等效转动惯量Je=8kg.m2，主轴的初始角 速度0=100rads。试确定运转过程中角速度与角加速度随时间的变化关系。解由于机械系统的等效转动惯量为常数，等效力矩为速度的函数，故可利用力矩形式的机械 运动方程式Me( )=Med( )-Mer( )=Jed /dt即10000-100 -8000=8d /dt8 (1dtd)1002000对式积分得(2)8d(1002000)100100(1002000) 8ln(1002000)ln(1001

8、002000)100将式(2)改写为 一l2.5t=In(100 一2000)一ln8000解得 =20+80e-12.5t-12.5t上式对t求导得 =d /dt=-100e711在图示的刨床机构中，已知空程和工作行程中消耗于克服阻抗力的恒功率分别为P1=367.7w和p2=3677w，曲柄的平均转速n=100rmin，空程曲柄的转角为 1=120o。当机构的运转不均匀系 数 =0.05时，试确定电动机所需的平均功率，并分别计算在以下两种情况中的飞轮转动惯量JF(略去各构件的重量和转动惯量).1)飞轮装在曲柄轴上；2)飞轮装在电动机轴上，电动机的额定转速nn=I440rmin。电动机通过减速

9、器驱动曲柄，为简化计算，减速器的转动惯量忽略不计。2ln(1002000)ln8(2)根据在一个运动循环内驱动功与阻抗功应相等，可得解(1)确定电动机的平均功率。作功率循环图如下图所示PT=P1t1+P2t2P=(P1t1+P2t2)/T=(P11+P22)/( 1+ 2)=(367.7/3+3677 2/3)=2573.9w (2)由图知最大盈亏功为：、Wmax=(P-P1)t1=(P-P1)(60 1)/(2 n)=(2573-3.967.7)60(1/3)(1/100)=441.24N.m1)当飞轮装在曲柄轴上时飞轮的转动惯量为900W900441.24max2J80.473kg.mF2

10、222n1000.052)飞轮装在电机轴上时，飞轮的转动惯量为JF=JF(n/nn)2=80.473(100/1440)2=0.388kg.m27-12某内燃机的曲柄输出力矩随d曲 柄转角的变化曲线如图所示，其运动周期T,曲柄的平均转速nm620r/min。当用该内燃机驱动解:(1)确定阻抗力矩,因一个运动循环内驱动功应等于阻抗功所以有MrT=AOABC=200 ( 1/2 ) ( /6+)解得Mr=(1/ ) 200 (1/2) (/6+ )=l16.67N.m(2)求曲轴最大转速nmax，和相应的曲柄转角位置max：作其系统的能量指示图(见图(b)由图可知在c处机构出现能量最大值即=c时，

11、故max=20n=nmax。max=(1+ /2)nm=(1+0.01/2) 620=623.1r/min3)求装在曲轴上的飞轮转动惯量J，：一阻抗力为常数的机械时，如果要求其运转不均匀系数o+30o+130o (200-116.7)/200=104.16o此时WAmaxbABc200116.6720200116.67130200116.67(67.26N.m26180200180200故：J1.596kg.mF2222n6200.01713图示为两同轴线的轴1和2以摩擦离合器相连。轴1和飞轮的总质为量100kg，回转半径=450mm；轴2和转子的总质为量250kg，回转半径 =625mm。在

12、离合器接合前，轴1的转 速为n，=100rmin，而轴2以n：=20groin的转速与轴1同向转动。在离合器接合后3s，两轴 即达到相同的速度。设在离合器接合过程中，无外加驱动力矩和阻抗力矩。试 ：求1）两轴接合后的公共角速度;2）在离合器结合过程中， 离合器所传递的转矩的大 小。解设离合器结合过程中所传递的摩擦力矩为Mf两轴结合后的公共角速度为。根锯力矩形式的机械运动方程。对l于轴和轴2，分别有：d0MJJf11dt3（1）d22M0JJf222J2=m222式中J1=m11 1=2 n1/60= n1/30, 2=2 n2/60= n2/30从而2222900W90067.26max由式（

13、1）（2）得：dt3（2）JJ1122JJ123.533rad/smnmn1000.451000.62520111222222230mm301000.451000.6251122由（1）得:22mn1000.451001111MJ（）（3.533）46.838N.m3330330714图示为一转盘驱动装置。1为电动机， 额定功率为Pn=0.55kW， 额定转速为nn=1390rmin，转动惯量J1=0.018kg.m2;2为减速器，其减速比i2=35,3、4为齿轮传动，z3=20，z4=52； 减速器和齿轮传动折算到电动机轴上的等 效转动惯量J2e=0.015kg.rn2；转盘5的转动惯量J5

14、=144kg.m，作用在转盘上的阻力矩为Mr5=80N.m；传动装置及电动机折算到电动机轴上的阻力 矩为Mr1=0.3N.m。该装置欲采用点动（每次通电时间0约.15s）作步进调整，问每次点动转盘5约转过多少度?专业知识 整理分享提示：电动机额定转矩Mn=9550Pnnn，电动机的起动 转矩Md2Mn，并近似当作常数解取电机轴作为等效构件，则系统的等效转动惯量为2225JJJJ()0.0180.015144()0.0504kg.me112e552351点动过程中，系统的运行分为两个阶段：第一阶段为通电启动阶段，第二阶段为断电停车阶段第一阶段的等效力矩为Pz15n3MMMM()29550MM()

15、e11dr1r5r1r5nzi1n423.534201295500.380()6.378N.m13905235由于在此阶段系统的等效力矩和等效转动惯量均为常数，所以在此阶段电机 轴的角速度和转过的角度为 11= 10+ 1t1211= 10+10t1+(1/2) 1t1式中: 10=0, 10=0,t1=0.15,a1=Me11/Je1所以M6.378e11t0.1518.982rad/s111J0.0504e11M6.378e1122t0.50.151.424rad1112J0.0504201e1第二阶段的等效力矩为z120153MMM()MM()0.380()1.179N.me12r1r5

16、r1r5zi5235142于在此阶段系统的等效力矩和等效转动惯量均为常数，所以在此阶段电机轴的角速度和转过的角 度为： 12= 11+ 2t2212= 11+ 11t2+(1/2) 2t2式中: 12=0, 2=Me12/Je1所以J18.9820.05041111e1t0.811s2M1.1792e21M1.179e1222 tt1.142418.9820.8110.50.8119.125rad121111222J0.0504e1每次点动后电机转过的角度为1=12+11=1.424+9.125=10.549rad z1180201803而转盘5转过的角度为：()10.5496383151zi

17、523542第8章课后习题参考答案8-l铰链四杆机构中，转动副成为周转副的条件是什么?在下图所示四杆机构ABCD中哪些运动副为周转副?当其杆AB与AD重合时，该机构在运动上有何特点?并用作图法求出杆3上E点的连杆 曲线。答：转动副成为周转副的条件是：（1）最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其他两杆长度之和；（2）机构中最短杆上的两个转动副均为周转副。图示ABCD四杆机构中C、D为周转副。当其杆AB与AD重合时，杆BE与CD也重合因此机构处于死点位置。8-2曲柄摇杆机构中，当以曲柄为原动件时，机构是否一定存在急回运动，且一定无死点?为什么?答：机构不一定存在急回运动，但一定无死点，因为：（1）当

18、极位夹角等于零时，就不存在急回运动如图所示，（2）原动件能做连续回转运动，所以一定无死点。8-3四杆机构中的极位和死点有何异同?8-4图a为偏心轮式容积泵；图b为由四个四杆机构组成的转动翼板式容积泵。试绘出两种泵的机构 运动简图，并说明它们为何种四杆机构，为什么?解机构运动简图如右图所示，ABCD是双曲柄机构。因为主动圆盘AB绕固定轴A作整周转动，而各翼板CD绕固定轴D转动，所以A、D为周转 副，杆AB、CD都是曲柄。8-5试画出图示两种机构的机构运动简图，并说明它们各为何种机构 图a曲柄摇杆机构 图b为导杆机构。8-6如图所示，设己知四杆机构各构件的长度为a240mm，b600mm,c400

19、mm,d500mm。试问:1）当取杆4为机架时，是否有曲柄存在?2）若各杆长度不变，能否以选不同杆为机架的办法获得双曲柄机构和双摇杆机构?如何获得?3）若a、bc三杆的长度不变，取杆4为机架，要获得曲柄摇杆机构,d的取值范围为何值?:解(1)因a+b=240+600=840900=400+500=c+d且最短杆1为连架轩故当取杆4为机架时，有曲 柄存在。(2)、能。要使此此机构成为双曲柄机构，则应取1杆为机架；两使此机构成为双摇杆机构，则应取杆3为机架。(3)要获得曲柄摇杆机构,d的取值范围应为440760mm。8-7图示为一偏置曲柄滑块机构，试 求 杆AB为曲柄的条件。若偏距 什么?解(1)

20、如果杆AB能通过其垂直于滑块导路的两位置时，则转动副 条件是AB+eBC。(2)若偏距e=0,则杆AB为曲柄的条件是ABBC解(1)怍出机构的两个极位，如图,并由图中量得： =18.6o, =70.6o, min=22.7o18018 0 18.6 k18018018.6(2)由l1+l4l2+l3可知图示铰链四杆机构各杆长度符合杆长条件；小 最 短杆l为机架时， 该机构将演化成双曲柄机构；最短杆1参与构成的转动副A、B都是周转副而C、D为摆转副；(3)当取杆3为机架时，最短杆变为连杆，又将演化成双摇杆机构，此时A、B仍为周转副。e=0，则杆AB为曲柄的条件是A为周转副，故杆AB为曲柄的8-8

21、在图所示的铰链四杆机构中，各杆的长度为求:1)当取杆4为机架时，该机构的极位夹 角、杆3的最大摆角、最小传动角min和行程速比系数K;2)当取杆1为机架时，将演化成何种类型的机构?为什么?并说明C时这、D两个转动副是周转副还l218 mm，l522 mm，l530 mm，l47 2mm，试12.3lmml80mm构,件AB为原动件，沿顺时针方向匀速回转，CDA2D0 0,1)四杆机构ABCD的类型;2)该四杆机构的最小传动角3)滑块8-9在图示的连杆机构中， 已知各构件的l160mAmB, lBC260mm,试确定:解(1)由lAD+lBC40o解：先计算k11.5118018036k11.5

22、18-25图示为一牛头刨床的主传动机构，已知lAB=75mm，lDE=100mm，行程速度变化系数K=2，刨5有较小的压力角，试设计此机构解先算导杆的摆角， 刨头导路的位置k12118018060k121作图，由图可得导50mm;导取相应比例尺lLCD=l.CD=300mm,lAC=l点D的行程D1D2=E1E2=H/为了使推动刨头5在整行程中导杆和机架的长度为：h成为H=lCD(1+cos( /2)/2=300(1+cos(60/2)/2=279.9mm点津本题属于按行程速比系数K设计四杆机构问题，需要注意的是：导杆CD的最大摆角与机构极位夹角相等：因H=300mm，且要求在整个行中刨头运动

23、压力角较小。所以取CD1=CD2=300mm,则D1D2=H=300mm。8-26某装配线需设计一输送工件的四杆机构，要求将工件从传递带C2上。给定工件的三个方位为：M1（204，-30） ，21=0o；C1经图示中间位置输送到传送带80），22=22o；M3（34 ，100） ，试用解析法设计此四杆机构。解由题可知,本题属于按预定的连杆位置用解析法设汁四杆机构问题，N=3，并已预选xA,yA和xD,yD坐标值，具体计算过程略。8-27如图所示，设要求四杆机构两连架杆的三组对应位置分别为275，3105。试以解析法设计此四杆机构。35 50 80135，150，280，解：(1)将,的三组对应

24、值带入式(8-17)(初选Cos( +0)=p0cos( +0)+p1cos( +0)-(0= 0=0) + cos 35pc os50cpos( 50p35)cos 80pc os75cpos( 75p80)得cos 125pcos 1 0p5cos （ 105p125）解之得（计算到小数点后四位）p0=1.5815,p1=-1.2637,p2=1.0233（2）如图所示，求各杆的相对长度，得n=c/a=p0=1.5815,l=-n/p=1.2515223)求各杆的长度：得d=80.00a=d/l=80/1.2515=63.923mmb=ma=1.583163.923=101.197mmc=

25、na=1.585163.923=101.094mmM2（144，23=68o。初步预选两个固定铰链的位置为A（0，0）、D（34，一83）8-28试用解析法设计一曲柄滑块机构，设已知滑块的行程速度变化系数K=15，滑块的冲程H=50mm，偏距e=20mm。并求其最大压力角max。k11.51解：计算18018036解：计算k11.51并取相应比例尺 l根据滑块的行程H作出极位及作圆， 作偏距线，两者的交点即铰链所在的位置，由图可得 ：lAB=l.(AC2-AC1)/2=17mm,lBC=l.(AC2+AC1)/2=36mm8-29试用解析法设计一四杆机构， 使其两连架杆的转角关系能实现 期望函

26、y数=，lz10。8-30如图所示，已知四杆机构。ABCD的尺寸比例及其连杆上E点的轨迹曲线，试按下列两种 设况情计一具有 双停歇运动的多杆机构：8-31请结合下列实际设计问题，选择自己感兴趣的题目，并通和技术要求，应用本章或后几章所学知识完成相应设计并编1)结合自己身边学习和生活的需要， 设计一折叠式床头小桌或晾衣架， 或一收 藏式床头书架或 脸盆架或电脑架等；2)设计一能帮助截瘫病人独自从轮椅转入床上或四肢瘫痪已失去活动能力的病人能自理用餐或自动翻书进行阅读的机械；3)设计适合老、中、青不同年龄段使用并针对 不同职业活动性质(如坐办公室人员运动少的特 点)过需求背景调查进一步明设确计目标写

27、设计。报告1)从动件摇杆输出角为45o：2)从动件滑块输出行程为5倍曲柄长度。的健身机械；4)设计帮助运动员网球或乒乓球训练的标准发球机或步 兵行步力耐训练，或空军飞行员体混验 战演习训练(即给可能的飞行员各方位加一个重 力)，或宇航员失重训练(即能运载一人并提供一个重 力加速度)的模拟训练机械；5)设计放置在超市外投币式的具有安全、 有趣或难以想像的运动的小孩“坐椅”或能使两位、四位游客产生毛骨悚然的颤动感觉的轻便“急 动 ”坐车。第9章课后参考答案9-1何谓凸轮机构传动中的刚性冲击和柔性冲击?试补全图示各段s答凸轮机构传动中的刚性冲击是指理论上无穷大的惯性力瞬问作用到构件上，使构件 产生强

28、烈的冲击； 而柔性冲击是指理论上有限大的惯性力瞬间作用到构件上，使构件产 生的冲击。s- ,v- ,a- 曲线见图。在图9-1中B，C处有刚性冲击，在0，A，D，E处有柔性冲 击。92何谓凸轮工作廓线的变尖现象和推杆运动的失真现象?它对凸轮机构的工作有何影响?如何加以避免?答在用包络的方法确定凸轮的工作廓线时，凸轮的工作廓线出现尖点的现象称为变尖 现象：凸轮的工作廓线使推杆不能实现预期的运动规律的现象件为失真现象。变尖的工 作廓线极易磨损，使推杆运动失真使推杆运动规律达不到设计要求，因此应设法避免。 变尖和失真现象可通过增大凸轮的基圆半径减小滚子半径以及修改推杆的运动规律等a方法来避免。93力

29、封闭与几何封闭凸轮机构的许用压力角的确定是否一样?为什么?答力封闭与几何封闭凸轮机沟的许用压力角的确定是不一样的。因为在回程阶段-对 于力封闭的凸轮饥构，由于这时使推杆运动的不是凸轮对推杆的作用力F，而是推杆所受的封闭力其不存在自锁的同题，故允许采用较大的压力角。但为使推秆与凸轮之间的作用力不致过大。也需限定较大的许用压力角。而对于几何形状封闭的凸轮机构，则 需要考虑自锁的问题。许用压力角相对就小一些。94一滚子推杆盘形凸轮机构，在使用中发现推杆滚子的直径偏小，欲改用较大的滚 子？问是否可行?为什么?答不可行。因为滚子半径增大后。凸轮的理论廓线改变了推杆的运动规律也势必发 生变化。95一对心直

30、动推杆盘形凸轮机构，在使用中发现推程压力角稍偏大，拟采用推杆偏 置的办法来改善，问是否可行?为什么?答不可行。因为推杆偏置的大小、方向的改变会直接影响推杆的运动规律而原凸轮 机构推杆的运动规律应该是不允许擅自改动的。答由凸轮的回转中心作推杆轴线的垂线得垂足点，若凸轮在垂足点的 速度沿推杆的推程方向刚凸轮机构为正偏置 示机沟中，两个均为正偏置。由ds/de22( re)s 0置会使推程压力角减小，回程压力角增大；负偏置会使推程压力角增大，回程压力角减小。97试标出题96a图在图示位置时凸轮机构的压力角，凸轮从图示位置转过90o后?哪个是负偏置?根据式(9-24)说明偏置方向对凸轮反之为负偏置。由

31、此可知在图tan可知在其他条件不变的情况下。若为正偏置正式中分子ds/d -edsd 。故压力角增大。负偏置时刚相反，即正偏9-6在图示机构中，哪个是正推杆的位移；并标出题96b图推杆从图示位置升高位移s时，凸轮的转角和凸轮机构的压力角。 解如图(a)所示，用直线连接圆盘凸轮圆心A和滚子中心B，则直线AB与推杆导路 之间所夹的锐角为图示位置时凸轮机构的压力角。以A为圆心,AB为半径作圆,得凸轮的理论廓线圆。连接A与凸轮的转动中心O并延长，交于凸轮的理论廓线于C点。以O为圆心以OC为半径作圆得凸轮的基圆。以O为圆心,以O点到推杆导路的距离OD为半径作圆得推杆的偏距圆；。延长推杆导路线交基G-点，

32、以直线连接OG。过圆于O点作OG的垂线，交基圆于E点。过E点在偏距圆的下侧作切线切点为H点交理论廓线于F点，则线段EF的长即为凸轮从图示位置转过90后推杆的位移s。 方法同前，在图(b)中分别作出凸轮的理论廓线、基圆、推杆的偏距圆。延长推杆导路线交基圆于G点，以直线连接OG。以O为圆心，以滚子中心升高s后滚子的转动中心K到O点的距离OK为半径作圆弧，交理论廓线于F点。过F点作偏距圆的切线，交基圆于E点，切点为H。则GOE为推杆从图示位置升高位移s时-凸轮的转角，AFH为此时凸轮机构的压力角。98在图示凸轮机构中，圆弧底摆动推杆与凸轮在B点接触。当凸轮从图示位置逆时针转过90。时，试用图解法标出

33、：1)推杆在凸轮上的接触点；2)摆杆位移角的大小；3)凸轮机构的压力角。解如图所示，以O为圆心，以O点到推杆转动中心A的距离AO为半径作圆，得推 杆转动中心反转位置圆。过O点怍OA的垂线，交推杆转动中心反转位置圆于D点。以O为圆心以O点到推杆圆弧圆心C的距离CO为半径作圆得凸轮的理论 廓线。以O为圆心，作圆内切于凸轮的理论廓线圆，得凸轮的基圆。以D为圆心，以AC为半径作圆弧，交凸轮的理论廓线于E点，交凸轮的圆于G点。用直线连接EO，交凸轮的实际廓线于F点，此即为推杆在凸轮上的接触点；而GDE即为摆杆的位移角；过E点并垂直于DE的直线与直线EF间所夹的锐角即为此时 凸轮机构的压力角。99已知凸轮

34、角速度为15rads，凸轮角转0150时，推杆等速上升16mm;150180时推杆远休，180300时推杆下降16mm;300360时推杆近休。试 择选合适的推杆推程运动规律，以实现其解推杆在推程及回程段运动规律的位移方程为 ：(1)推程：s=h00o 150o20o 60o(2)回程：等加速段s=h一2h 2 02220260o 120o等减速段s=2h( 一 ) 910设计一凸轮机构，凸轮转动一周时为间2s。凸轮的推程运动角为60o，回程 运动角为150。，近休止运动角为150o。推杆的行程为15mm。试选择合适的推杆升程 和回程的运动规律，使得其最大速度值最小，并画出 运 动线图。最大加

35、速度值最小，并画 出其运动线图9一11试设计一对心直动滚子推杆盘形凸轮机构，滚子半径r，=10mm，凸轮以等角速度逆时针回转。凸轮转角 =0o120o时，推杆等速上升20mm； =120o180o时，推杆远休止； =180o270o时，推杆等加速等减速下降20mm； =270o：360o时， 推杆近休止。要求推程的最大压力角。30o，试选取合适的基圆半径，并绘 制凸轮的廓线。问此凸轮机构是否有缺陷，应如何补 。救9一12试设计一个对心平底直动推杆盘形凸轮机构凸轮的轮廓曲 线。设已知凸轮基圆半径rn=30mm， 推杆平底与导轨的中心线垂直， 凸轮顺时针方 向等速动转 。 当凸轮转过1201r推杆

36、以余弦加速 度运动上升20。，再转过150o时，推杆又以余弦加速度运动回到原位，凸轮转过其余90o时，推杆静止不动。问这种凸轮机构压力角的变 化规律如何?是否也存在自锁问?题若 有，应如何避免?解推杆在推程及回程运动规律的位移方 程 为(1)推程S=h1-cos( / 0)/2 ： 0o 120o(2)回程S=h1+cos( / 0)/20o 150o计算各分点的位移值如表9-4l：这种凸轮机构的压力角为一定值，它恒等于平底与导路所夹锐角的余角与其他 因的条件下，尽可能取较大的推杆导路导轨的长度。并尽可能减g小推an9的悬臂尺寸。9一13一摆动滚子推杆盘形凸轮机构（参看图923），已知lOA=

37、60mmr0=25m，mlAB=50mm，rr=8mm。凸轮顺时针方向等速转动，要 求当凸轮转过180o时，推杆以余弦加速度运动向上 摆动25o；转过一周中的其余角度时，推杆以正弦加速度运动摆回到原位置。试以作图法设计凸轮的工作 线。廓解推扦在推程及回程段运动规律的位移方程为(1)推程：s= 1-cos( / 0)/20o 180o(2)回程：s=1-( /0)十sin(2 / 0)/(2 )oo 180o计算各分点的位移值如表95：914试设计偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构凸轮的理论 轮廓曲线和作工 廓线。已知凸轮轴置于推杆轴线右侧，偏距e=20mm，基圆半径r。=50mm，滚子半径r，=10

38、mm。素无关。这种凸轮机构也会是存在自锁问题，为了避免自锁在设计时应许可凸轮以等角速度沿顺时针方向回转，在凸轮转过角占 ， ：120。的过程中，推杆按正弦加 速度运动规律上升矗=50mm；凸轮继续转过=炙30。时，推杆保持不动；其后，凸轮再 回转角度如=60时，推杆又按余弦加速度运动规律下降至起始位置；凸轮转过一周的其余角度时，推杆又静止不动。解(1)汁算推杆的位移并对凸轮转角求 ：导当凸轮转角在o 2 3过程中，推杆按正弦加速度运动规律上升h=50 rnm。则12 shsin()2001233 shsin()50cos(3)222可得00ds11233hcos ( )50cos ( 3)d2

39、20 2 /3111当凸轮转角占在2 3 5 6过程中，推杆远休。S=50， 2 3 5 6ds/d =0， 2 /3 5 6当凸轮转角在5 /6 7 6过程中，推杆又按余弦加速度运动规律下 降至起始位置。则hs 1cos(02 0可得h()505s 12 1cos 1 cos3() 2263 dsh()5512 sin3sin3() d5 6 7 622633当凸轮转角在7/62过程中，推杆近休。S=07 6 2ds/d =07 2(2)计算凸轮的理论廓线和实 际廓线：i本题的计算简图图如a()所示。0 2 /35 6 7 6选取坐标系(图如b)所示，由图(b)可知，凸轮 理论廓线上B点(即

40、滚子中心)的直角坐标为:x=(s0+s)cos -esin y=(s0+s)sin +ecos 2-e2)1/2=(502-202)1/2=45.826mm式中：s0=(r0由图(b)可知凸轮实际廓线的方程即B点的坐标方程式为i x=x-rrcosY=y-rrsin 因为dy/d =(ds/d -e)sin +(s0+s)cos dx/d =(ds/d -e)cos-(s0-s)sin dx/ds22 (dx/d)(dy/d) dy/dscos22(dx/d)(dy/d)故x=x-10cos y=y-10sin 96所由上述公式可得理论轮廓曲线和工作廓线的直角坐标计算结果如表 凸轮廓线如下图昕

41、示。si915图示为一旅行用轻便剃须刀，图a为工作位置，图b为正在收起的位置（整个 刀夹可以收入外壳中）。在刀夹上有两个推杆A、B，各有一个销A、B，分别插入外 壳里面的两个内凸轮槽中。按图a所示箭头方向旋转旋钮套时（在旋钮套中部有两个长槽，推杆上的销从 中穿过，使两推杆只能在旋钮套中移动，而不能相对于旋钮套转动），刀夹一方面跟着旋钮套旋转，并同时从外壳中逐渐伸出，再旋转至水平位置（工作位置）。按图b所示箭头方向旋转旋钮套时，刀夹也一方面跟着旋钮套旋转，并先沿逆时针方向0转过90成垂直位置，再逐渐全部缩回外壳中。要求设计外壳中的两凸轮槽（展开图），使该剃须刀能完成上述动作，设计中所需各尺寸可从

42、图中量取，全部动作在旋钮套转过2角的过程中完成。解由题意知。两推杆相差180o布置，所以它们各自对应的凸轮槽应为等 距线。当两销予都到达推杆B的最高位置时推杆B不再升高而推轩A继续升高，此段推杆B对应的凸轮槽应为水平的，而推杆A对应的凸轮槽不变。为了安装方便将推杆AB所对应的凸轮槽与端部连通。为了保证能同时将A,B推杆以及旋钮套从外壳中取出将凸轮槽适当向水平方向伸展。据此没计凸轮槽展开图如图所示。图中第l位置为两推杆最下位置时情况：第4位置为推杆B不再上升而推 杆A继续上升的情况；第5位置为题图中的工作位置。第6，7位置是装拆时的 位置。第11章课后参考答案11-1在给定轮系主动轮的转向后，可

43、用什么方法来确定定轴轮系从动轮的转向？周转轮 系中主、从动件的转向关系又用什么方法来确定?答：参考教材216218页。11-2如何划分一个复合轮系的定轴轮系部分和各基本周转轮系部分?在图示的轮系中，既然构件5作为行星架被划归在周转轮系部分中，在计算周转轮系部分的传动比时，是否应把齿轮5的齿数,Z5计入?答：划分一个复合轮系的定轴轮系部分和各基本周转轮系部分关键是要把其中的周转轮系部分划出来，周转轮糸的特点是具有行星轮和行星架，所以要先找到轮系中的行星轮，然后找出行星架。每一行星架，连同行星架上的行星轮和与行星轮相啮合的太阳轮就组成一个基本周转轮糸。在一个复合轮系中可 能包括有几个基本周转轮系(

44、一般每一个行星架就对应一个基本周转轮系)，当将这些 周转轮一一找出之后剩下的便是定轴轮糸部分了。在图示的轮系中虽然构件5作为行星架被划归在周转轮系部分中，但在计算周转 轮系部分的传动比时不应把齿轮5的齿数计入。H11-3在计算行星轮系的传动比时，式imH=1-imn只有在什么情况下才是正确的?H答在行星轮系，设固定轮为n,即n=0时,imH=1-imn公式才是正确的。HH11-4在计算周转轮系的传动比时，式imn=(nm-nH)(nn-nH)中的imn是什么传动比，如何确定其大小和“”号?H答:imn是在根据相对运动原理，设给原周转轮系加上一个公共角速度“- H”。使之绕行星架的固定轴线回转，

45、这时各构件之间的相对运动仍将保持不变，而行星架的角速度 为0，即行星架“静止不动”了于是周转轮系转化成了定轴轮系，这个转化轮系的传HHmn=(nm-nH)(nn-nH)中的imn公式计算；方向由“”号确定，但注意，它由在转化轮系中m.n两轮的转向关系来确定。11-5用转化轮系法计算行星轮系效率的理论基础是什么?为什么说当行星轮系为高速时，用它来计算行星轮系的效率会带来较大的误差?答:用转化轮系法计算行星轮系效率的理论基础是行星轮系的转化轮系和原行星轮系的差别，仅在于给整个行星轮系附加了一个公共角速度“- H”。经过这样的转化之后，各构件之间的相对运动没有改变，而轮系各运动副中的作用力(当不考虑

46、构件回转的离心惯性力时)以及摩擦因数也不会改变。因而行星轮系与其转化轮系中的摩擦损失功率HPf应相等。用转化轮系法计算行星轮系效率没有考虑由于加工、安装和使用情况等的不同，以及还有一些影响因素如搅油损失、行星轮在公转中的离心惯性力等，因此理论计算的结 果并不能完全正确地反映传动装置的实际效率。11-6何谓正号机构、负号机构?各有何特点?各适用于什么场合?答:行星轮系的转化轮系中当传动比iH1no，称为正号机构；当传动比，称为负号动比，其大小可以用i机构正号机构效率随着liH1l的增大而降低，其效率可能出现负值而发生自锁，其主要 用于传递运动，如用在传动比大而对效率要求不高的辅助装置中；负号机构

47、由于在任何 情况下都不会出现自锁，效率较高，主要用于动力传动。11-7何谓封闭功率流?在什么情况下才会出现?有何危害?答:在选用封闭式行星轮系时，如其型式及有关参数选择不当，可能会形成有一部分功 率只在轮系内部循环， 而不能向外输出的情况， 即形成所谓的封闭功率流。当ab和a blll时，出现封闭功率流。这种封闭的功率流将增大摩擦功率损失，使i轮系的效率和强度降低，对于传动极为不刊。11-8在确定行星轮系各轮齿数时，必须满足哪些条件，为什么?答设计行星轮系时，各轮齿数的选择应满足四个条件；对于不同的轮系，这四个条件 具体表达式不尽相同，下面以内齿轮3固定，各轮均为标准齿轮的2KH型轮系为例 加

48、以说明。(1)保证实现给定的传动比：z3=(i1H-1)z1(2)满足同心条件(即保证两太阳轮和系杆的轴线重合):Z3=z1+2z2(3)满足k个行星轮均布安装(即满足装配条件)：N=(z3+z1)/k(n为整数)(4)满足邻接条件(即保证相邻行星轮不致相互碰撞)：(z1+z2)sin(180o/k)z2+2ha*11-9在行星轮系中采用均载装置的目的何在?采用均载装置后会不会影响该轮系的传动比?答在行星轮系中，常把某些构件作成可以浮动的在轮系运转中，如各行星轮受力不 均匀。这些构件能在一定的范围内自由浮动，以达到自动调节各行星轮载荷的目的。采 用均载装置后不会影响该轮系的传动比。11-10何

49、谓少齿差行星传动?摆线针轮传动的齿数差是多少?在谐波传动中柔轮与刚轮的 齿数差如何确定?答少齿差行星传动是指在行星轮系中当行星轮1与内齿轮2的齿数差z=z2-z1=14时就称为少齿差行星传动；摆线针轮传动的齿数差是1；在谐波传动中柔轮与刚轮的齿距相同但齿数不等，刚轮与柔轮的齿数差通常等于波数n，即zr-zs=n0异号，且li当提升重物时手柄的转向逆时针(从左向右看手柄)11-12图示为一千分表的示意图，已知各轮齿数如图，模数 若要测量杆1每移动0.001mm时，指针尖端刚好移动一个刻度(s=1.5mm)。问指针的长度尺等于多少?(图 中齿轮5和游丝的作用是使各工作齿轮始终保持单侧接触，以消除齿

50、侧间隙对测量精度的影响。)11-11图示为一手摇提升装置，其中各轮齿数均为已知，物时手柄的转向。i15并指出当提升重解：zzzzi 234515zzzz5030405220151183.536m=0.11mm(为非标准模数)解：由图可知，轮2（2）、3、（3）、4、5组成定轴轮系且n2=n2,n3=n3nzz16121i 233424 （1）nzz120160100423n4=-100n2杆1和齿轮2是一对齿条与齿轮的外啮合，设杆1每移动0.001时间为t1vnmz12222v20.00t1/0.2n 12mz0.11293t19220n100n100n422319t由图知，指针摆一个刻度的s

51、=1.5mm11-13图示为绕线机的计数器。2、3为两个 上有100固连。少轮，z2=99，在与蜗轮情况图中1为单头蜗杆，其一端装手把，另一端装绕制线圈。Z3=100。在计数器中有两个刻度盘，在固定刻度盘的一周则摆角有关系式 =s/R即 =n4t=s/Rs15R23.925mm20ntt4319t解：因i13=nl/n3=z3z1=100，故n3=n1100，即蜗杆每转一转，蜗轮3转过1100转，指针相对固定刻度盘转过一个格度，说明指针在固定刻度盘上的每一格读数代表被 绕制线圈绕制了一匝。i12=nln2=z2z1=99，故n2=n199，即蜗杆转一转，蜗轮2转过l99转。由于蜗 轮2、3转向

52、相同，故蜗杆每转一转，指针相对活动刻度盘转过l100-199=-19900转（即相对向后倒转，所以活动刻度盘刻度的增大方向与固定刻度盘者相反），因活动刻度盘上有99个刻度，故指针在活动刻度盘上的每一格读数，代表被绕制线圈已绕制了9 90099=100匝。今指针在活动刻度盘上的读数为13.，在固定刻度盘上的读数为5.，所以线 圈已绕制的匝数为活动刻度盘上的整数读数100+固定刻度盘上的整数读数=13100+5=1305匝11-14图示为一装配用电动螺丝刀的传动简图。已知各轮齿数为z1=z4=7，z3=z6=39。若n1=3000rmin，试求螺丝刀的转速。解：此轮系为一复合周转轮系。在1-2-3-H1行星轮系中z339h1i1i111H113 z17在4-5-6-H2行星轮系中Z639H2i1i114H246Z47392I1H2I1HI4H（21+）43.187故nH2=n1/i1H2=3000/43.18=69.5r/min转向以n1相同11-16如图所示为两个不同结构的锥齿轮周转轮系，已知z1=20，z2=24，z2，=30，z3=40，解