《机械设计基础》答案 ()()

1、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1-11-21-31-415自由度为：16自由度为或.1-10自由度为：或.1-1113：求出题1-13图导杆机构的全部瞬心和构件1、3的角速度比。1-14：求出题1-14图正切机构的全部瞬心。设=10md/$,求构件3的速度冬。15：题1-15图所示为摩擦行星传动机构，设行星轮2与构件1、4保持纯滚动接触，试用瞬心法求轮1与轮2的角速度比/乌。构件1、2的瞬心为玖2P均分别为构件2与构件1相对于机架的绝对瞬心1-16：题1-16图所示曲柄滑块机构，己知：仃=100mm/s,lBC=250nvn/s,=10md/$,求机构全部瞬心、滑块速度D

2、和连杆角速度5。在三角形ABC中，旳=M,SH1ZCA=,cosZBCA=,sill45smZBCA55Ml阿smZABCsin45AC|q3107”1-17：题1-17图所示平底摆动从动件凸轮1为半径厂=20的圆盘，圆盘中心C与凸轮回转中心的距离心二nm,lAB=90w/h,=10md/s,求0=0和0=180时,从动件角速度的数值和方向。0=0时方向如图中所示当8=180时方向如图中所示第二章平面连杆机构1试根据题2-1图所注明的尺寸判断下列较链四杆机构是曲柄摇杆机构、双曲柄机构还是双摇杆机构。（1）双曲柄机构（2）曲柄摇杆机构（3）双摇杆机构（4）双摇杆机构3画出题2-3图所示各机构的传

3、动角和压力角。图屮标注箭头的构件为原动件。4已知某曲柄摇杆机构的曲柄匀速转动，极位夹角0为30,摇杆工作行程需时7s。试问：（1）摇杆空回程需时儿秒？（2）曲柄每分钟转数是多少？解：（1）根据题已知条件可得：工作行程曲柄的转角0=210。则空回程曲柄的转角6=150摇杆工作行程用时7s,则可得到空回程需时：（2）由前计算可知，曲柄每转一周需时12s,则曲柄每分钟的转数为2-5设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构，如题2-5图所示，要求踏板CD在水平位置上下各摆10,且lCD=500iwnJAD=1000mmo（1）试用图解法求曲柄AB和连杆BC的长度；（2）用式（2-6）和式（2-6），计算此机构的

4、最小传动角。解：以踏板为主动件，所以最小传动角为0度。2-6设计一曲柄摇杆机构。已知摇杆长度/3=100mm,摆角0=30。，摇杆的行程速比变化系数K=1.2（l）用图解法确定其余三杆的尺寸；（2）用式（2-6）和式（2-6）(3)确定机构最小传动角九山（若则应另选较链A的位置，重新设计）。解：由K=l.2可得极位夹角2-7设计一曲柄滑块机构，如题2-7图所示。已知滑块的行程s=5E,偏距e=6mm,行程速度变化系数K=1.2,求曲柄和连杆的长度。解：由K=l.2可得极位夹角2-8设计一摆动导杆机构。已知机架长度仃=100加，行程速度变化系数K=1.4,求曲柄长度。解：由K二1.4可得极位夹角

5、2-10设计一较链四杆机构作为加热炉炉门的起闭机构。已知炉门上两活动较链的屮心距为50mm,炉门打开后成水平位置时，要求炉门温度较低的一而朝上（如虚线所示），设固定较链安装在yy轴线上，其相关尺寸如题图2-10图所示，求此较链四杆机构其余三杆的长度。2-12已知某操纵装置采用较链四杆机构。要求两连架杆的对应位置如题2-12图所示，0=45,=5210*；0=90,妁=8210；=135。,=11210,；机架长度乙。=50曲，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6,并整理可得:令：(1)(2)p_人pJt3丽于是可得到分别把两连架杆的三个对应转角带入上式，可

6、得到关于比、匕、P3由三个方程组成的方程组。可解得：厶=50,再由、(2)、(3),可解得：第三章凸轮机构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。2题3-2图所示为一偏置直动从动件盘形凸轮机构，已知凸轮是一个以C点为圆心的圆盘，试求轮廓上D点与尖顶接触是的压力角，并作图表示。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=lOinm,凸轮基圆半径r0=60mm，滚子半径打.=1077,从动件的升程h=30mm,0=150,0=30,0=120,0；=60,从动件在升程和回程均作简谐运动，试用图解法绘制

7、出凸轮的轮廓并校核推程压力角。解：（1）推程：推程角：0=150从动件的位移方程：S=-（l-cos20从动件的行程：h=30050100150s(mm)02.0127.9930（2）回程:回程角：0=120从动件的位移方程：5=3l+COsf2（p0408012051(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）注：题3-6、3-7依次按上述步骤进行作图即可，不同的是：3-6为一摆动从动件盘形凸轮机构，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

8、,召=19,=41,试计算这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。解：项目及计算公式齿轮1齿轮2分度圆直径57123齿顶高ha=(/?*=1)33齿跟高hf=hm(h：=1.25)3.753.75顶隙c=cm(c=0.25)0.750.75中心距90齿顶圆直径63129齿跟圆直径49.5115.5基圆直径dh=dcosa(a=20)53.5625115.5822齿距9.42齿厚4.71齿槽宽4.712已知一对外啮合标准直齿圆柱齿轮的标准中心距a=160mmf齿数佥=20,0=60,求模数和分度圆直径。解：由d=(7Z+临J/2可

9、得则其分度圆直径分别为3已知一正常齿制标准直齿圆柱齿轮的齿数z=25,齿顶圆直径心=135讪，求该轮的模数。解：d“=d+2ha=mz+2h：m=m(z+2h：)正常齿制标准直齿圆柱齿轮:h：“则有4-4已知一正常齿制标准直齿圆柱齿轮a=20,m=5mm,z=40,试分别求出分度圆、基圆、齿顶圆上渐开线的曲率半径和压力角。22齿顶圆压力角：基圆压力角：分度圆上齿廓曲率半径：齿顶圆上齿廓曲率半径：基圆上齿廓曲率半径：46已知一对内啮合正常齿制标准直齿圆柱齿轮m=4/?7/?7,3=20,z2=60，试参照图4-lb计算该对齿轮的屮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

10、啮合，所以有中心距a=m(z2一zJ/2=4x(60-20)/2=SOmm齿轮2为内齿轮，所以有10试与标准齿轮相比较，说明正变位直齿圆柱齿轮的下列参数：加、a、/、Sf、叫、df、哪些不变？哪些起了变化？变大还是变小?解:不变的参数mct、ddb变化增大ad、ss$、df减小4-11已知一对正常齿渐开线标准斜齿圆柱齿轮0=250”，召=23,0=98,叫=4讪，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所以0=14.5337端而模数=nt=4.1322mmcos/7分度圆直径分别为/I?7右=mfZi=95.0413mmcosp/n7d“=

11、叫乙=404.9587mm-cos0齿顶圆直径分别为dai=心+2ha=/+2叫=103.0413mmd小=+2h“=d*+2mn=412.9587mm齿跟圆直径分别为dfl=d-2h=/一2.5加=85.0413mmdf2=d2-2hf=d2-2.5mn=394.9587mm第五章轮系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和蜗轮3的转向，用箭头表示。5-2在题5-2图所示轮系中，已知石=15,=25,j=15,z3=30,=15,乙=30,Z4.=2（右旋），z5=60,$=20（?=4沏7）,若=500r/niui,求齿条6线速度的大小和方向。解：一山

12、J_25x3x3X6_2QQ15n5Z忆2&3忆415x15x15x2方向为水平向右。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、分针、时针。设=72,6=12,0=64,乙=8,0=60,z6=8,z7=60,Zs=6,=8,$o=24,g=6,知=24,求秒针与分针的传动比心和分针与时针的传动比人注。解：为定轴轮系注意各轮转速Z间的关系：“4=5n4=10001;7n)iii时，np=?解：该轮系为一复合(混合)轮系有1、2、3构成定轴轮系，则有即归弋由3(H)、4、5、6、7构成周转轮系易知“3=nH即n4-=43-4/?7联立定轴轮系从=5鸟山一f

13、J4当;?1=10001r/nmi,r/niii时,np=0.25r/niii当h1=n4时，np=0当7?1=10000r/nm,n4=10001r/niii时，np=-0.25r/niii第七章机械运转速度波动的调节7-2在电动机驱动的剪床中，已知作用在剪床主轴上的阻力矩M“的变化规律如题7-2图所示。设驱动力矩等于常数，剪床主轴转速为60r/nm,机械运转速度不均匀系数5=0.15。求：（1）驱动力矩的数值；（2）安装在主轴上的飞轮转动惯量。解：（1）按一个周期中（一运动循环）阻力矩和驱动力矩做功相等，有（2）分三个区间第一区间盈功：第二区间亏功：第三区间盈功：画出能量指示图：则最大盈亏

14、功为：则E轮的转动惯量为J=出笄=212.1174Kgnr7-3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：因在木章所讨论的飞轮设计中，用的是算术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。7-5设某机组发动机供给的驱动力矩TV-/;?（即驱动力矩与瞬时角速度成CD反比），阻力矩变化如题7-5图所示，=0.15,t2=0.95,若忽略其他构件的转动惯量，求在x=134md/$,0）=116rad/s状态下飞轮的转动惯量。解：用平均角速度处理两时

15、间段的转角L=Ols:=125/adt2=0.9j:=1125md则在00.Is之间则在0.10.9s之间则最大盈亏功为由4max=”（此找-0二）可得第8章回转件的平衡8-1某汽轮机转子质量为It,由于材质不均匀及叶片安装误差致使质心偏离回转轴线0.5mm,当该转子以5000r/min的转速转动时，其离心力有多大？离心力是它木身重力的儿倍？解：离心力为：离心力与重力之比为：8-4如图所示盘形回转件，经静平衡试验得知，其不平衡质径积皿等于1.5kg.?，方向沿页。由于结构限制，不允许在与可相反方向上加平衡质量，只允许在龙和而方向各加一个质径积来进行平衡。求加和加”。的数值。解：依题意可得：于是

16、可解得：8-5如图所示盘形回转件上有4个偏置质量，己知“=10kg,m2=14kg,w3=6kg,m4=10kg,a;=SOnun,r2=100nun,r3=15mm,r4=50mm,设所有不平衡质量分布在同一回转面内，问应在什么方位、加多大的平衡质径积才能达到平衡？解：各偏心质量产生的质径积分别为：于是不平衡质径积的向量和为：即应在图示反方向的方位加上质径积1140kg.w回转件才能达到平衡。第10章连接10-4解：设螺旋副的升角为0,当量摩擦角为当量摩擦系数用广表示则0=11.083已知广=0.1,则fg，=广=0.1,q，=5.7106（1）工作台上升的效率为（2）稳定上升时加于螺杆上的

17、力矩为（3）螺杆的导程为则可得螺杆的转速为：螺杆所需的功率为：（4）工作台在化作用下等速下降，因屮p,该螺旋副不具有自锁性，所以需要制动装置。加于螺杆上的制动力矩为：r=Fa学fg（0-p）=100X103XyxlO-3（11.083-5.7106）=305.6367Vm107解：查表10-1,M20螺栓的小径为/=17.294m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，即有则F译则每个螺栓所受的轴向力为螺栓的力学性能等级为4.8级，查表10-5,s=320MPa,查表10-7,5=3贝IJ门=空=竺107MPdlS3代入试（10-12）有贝IJ闪/D加=362.3254N5.2厶10-10解：（参考）暂取螺柱个数为12,性能等级为5.8级（已知）查表10-5丁=400MPa查表10-75=3取残余预紧力贝ljFa=Fe+Fr=14067.2N取Ml6的螺柱（其/=13.835m）螺柱的分布圆直径为Do=+2w+2X10=218224加？取Do=220mm则螺柱间距为：所以，选择正确。10-14解：选择平键连接