《機械設計基礎》答案46595

1、K機械設計基礎作業(yè)裊第一章平面機構的自由度和速度分析奩1 1蛭自由度為：F =3n _(2Pl Ph _Pf) _F3 7 -(2 9 1 0) -1袂21 -19-1=1蔑或:F =3n -2Pl-ph研二 3 6-28-1僵7LT(TdL+工HCXIdQ.LXJCXI亡d)CXlCXI)6XsUCO HCOHH寸CXI7TL LX CXI CXI一 CXIF =3n -(2Pl +Ph P)F =3 10-(2 14 1 2-2) -1 肅 =30 -28-1=1芮或:F =3n-2FL - Ph3 9-2 12-1 2 芾 =27 -24-2=1慄 1一11F =3n -2Pl -Ph

2、苴二 3 4-2 4 -2=21、3的角速度比。莆1 13:求出題113圖導桿機構的全部瞬心和構件腿特1漢卩4卩13二切3漢P34P3W丨已P3|薄51P14P131嫄1 -14 :求出題1-14圖正切機構的全部瞬心。設 .TOrad /s，求構件3的速度v3。100M V3 =VP13 二叫 P4P3 =10 疋 200 = 2000mm/s膀1 15:題115圖所示為摩擦行星傳動機構，設行星輪2與構件1、4保持純滾動接觸，試用瞬心法求輪1與輪2的角速度比、2。肅構件1、2的瞬心為P12肄P24、PI4分別為構件2與構件1相對于機架的絕對瞬心蕖1 16:題116圖所示曲柄滑塊機構，已知：Ia

3、b =100mm/s , 1BC =250mm/s，-1= 10rad / s，求機構全部瞬心滑塊速度卜和連桿角速度 2。胡在三角形ABC中，牟ABsi n 45si nN BCA，sin BCA，cos _ BCA5IAC| |BC|0, AC 310.7mmsin ARC sin 45H V3 =VP13P4P13 =10 匯 AC tanZ BCA 止 916.565mm/s聿特1 p4p12=國2卩24卩2R4R2P24P12100 & 2.9rad /s2 ac -mn羈1 17 ：題1-17圖所示平底擺動從動件凸輪1為半徑r =20的圓盤，圓盤中心C與凸輪回轉中心的距離Iac =1

4、5mm lAB=90mm ,=1 Orad/s 求v0和v180時，從動件角速度2的數值和方向。螂特 1 P2P13=切 2 M2P23F12P3 15 10量 2 P)21 ?處=2rad /s90-15無方向如圖中所示婪當V- 180時1.43rad /sP12P2390 15義方向如圖中所示7010509070袁（4）雙搖桿機構羈23畫出題2-3圖所示各機構的傳動角和壓力角。圖中標注箭頭的構件為原動件。碼24已知某曲柄搖桿機構的曲柄勻速轉動，極位夾角0為30,搖桿工作行程需時7s。試問：（1）搖桿空回程需時幾秒？（2）曲柄每分鐘轉數是多少？肆解：（1）根據題已知條件可得：祈工作行程曲柄的

5、轉角1=270腰則空回程曲柄的轉角篤=150。蠅搖桿工作行程用時7s 則可得到空回程需時:150。(210/7)艾（2）由前計算可知，曲柄每轉一周需時12s,則曲柄每分鐘的轉數為60締n =12袁25設計一腳踏軋棉機的曲柄搖桿機構，如題2-5圖所示，要求踏板CD在水平位置上下各擺10 ，且Icd =500mmj ad =1000mm。（ 1）試用圖解法求曲柄AB和連桿BC的長度；（2）用式（26 ）和式（2-6 ）計算此機構的最小傳動角。薇解:r迷以踏板為主動件，所以最小傳動角為0度。袂26設計一曲柄搖桿機構。已知搖桿長度lA 100mm，擺角；=30，搖桿的行程速比變化系數K=12。（1）用

6、圖解法確定其余三桿的尺寸；（2）用式（26 ）和式（26 ） /確定機構最小傳動角min （若min”： 35，則應另選較鏈A的位置，重新設計）。鞫解：由K=1.2可得極位夾角,A118O劈皿K+1曲柄長20.028 連桿長116.9183注意：本題答案多樣。蛋27設計一曲柄滑塊機構，如題2-7圖所示。已知滑塊的行程s = 50mm,偏距e = 16mm,行程 速度變化系數K =1.2，求曲柄和連桿的長度。筆解：由K=1.2可得極位夾角刖180 囁 180 16螳28設計一擺動導桿機構。已知機架長度l4 = 100mm，行程速度變化系數K=1.4，求IIAI曲柄長度。勝解：由K=l4可得極位夾

7、角3-AA180A 聞 80 =30 oK 12.4卿210設計一較鏈四桿機構作為加熱爐爐門的起閉機構。已知爐門上兩活動錢鏈的中心距為50mm爐門打開后成水平位置時，要求爐門溫度較低的一面朝上（如虛線所示），設固定較鏈安裝在yy軸線上，其相尖尺寸如題圖2-10圖所示求此較鏈四桿機構其余三桿的長度。2-12已知某操縱裝置采用較鏈四桿機構。要求兩連架桿的對應位置如題2-12圖所示，1=45-5210* : -90, ? 27.992.01肄0肅于是可以作出如下的凸輪的理論輪廓曲線，再作一系列的滾子，繪制內包絡線，就得到凸輪的 實際輪廓曲線（略）理論輪廓線芾注：題3-6 3-7依次按上述步驟進行作圖

8、即可，不同的是：3-6擺動從動件盤形凸輪機構，37為一平底直動從動件盤形凸輪機構。第四章齒輪機構螃41已知一對外嚙合正常齒制標準直齒圓柱齒輪m=3mm,乙=19 , zA 41，試計算a = 160mm，齒數乙=20，這對齒輪的分度圓直徑、齒頂高、齒跟高、頂隙、中心距、齒頂圓直徑、齒跟圓直徑、基圓 直徑、齒 距、齒厚和齒槽寬。莆項目及計算公式腿齒輪1薄齒輪2聿分度圓直徑嫄 d = mz憂57茁123膀齒頂咼m ha=h； m( h： =1)斎3肄3節(jié)兇跟咼芳 hf=hf m( h： f =1.25)蕖 3.75媳 3.75聿頂隙葫 c = c*m( c* =0.25)襖 0.75n0.75串中

9、心距婪 a = (mz + mz2)/ 2蒂90彩齒頂圓直徑脅 d： =d +2h：尖638129螂齒跟圓直徑蚤 dt =d 一2hf蘸495讒 115.5蒂基圓直徑sdb= d cos o(a =20)裁 53.5625祎 115.5822瓦齒距p = Am蔵 9.42弋齒厚樣 s = p /2衿 4.71肖齒槽寬l： e = p/2螃 4.71兀解：袁42已知一對外嚙合標準直齒圓柱齒輪的標準中心距z =60，求模數和分度圓直徑。窈解：由a r(mzi - mz2)/2可得2a 2 160320腰m二乙 +Z220 +6080蔻則其分度圓直徑分別為罷 ch = mzj = 4 20 =80m

10、m肆氏二 mz2 =4 60 = 240mm初43已知一正常齒制標準直齒圓柱齒輪的齒數z=25，齒頂圓直徑da = 135mm，求該輪的模數。 * *腰解:da = d 2ha = mz 2ham = m(z 2ha)蠅正常齒制標準直齒圓柱齒輪：ha = 1盾則有da 135135艾 m-97z+2ha25+2J翳44已知一正常齒制標準直齒圓柱齒輪：亠20。，m = 5mm, z = 40,試分別求出分度圓、基圓、齒頂圓上漸開線的曲率半徑和壓力角。mz 5 40袁解：r100mm22薇 1% =r cos20= 93.969mmG = r h； m = 1005 = 105mm邇齒頂圓壓力角：

11、b 93.969n pQc袂 cost；= 0.895r： 105初:；=26.499膽基圓壓力角：蹊 COS : b 二空=1艾嘰=0。薄分度圓上齒廓曲率半徑：庫二r sin 20 = 34.2mm替齒頂圓上齒廓曲率半徑：芾；=r： sin26.499 =105 0.4462 = 46.85mm螞基圓上齒廓曲率半徑：磕b = 0羋46已知一對內嚙合正常齒制標準直齒圓柱齒輪m = 4mm , zA 20 , Z2 = 60 試參照圖4-lb計算該對齒輪的中心距和內齒輪的分度圓直徑、齒頂圓直徑和齒跟圓直徑。裁解：該對齒輪為內嚙合，所以有肅中心距 a = m(Z2 -zJ/2 = 4 (60 -

12、20)/2 = 80mm留齒輪2為內齒輪所以有蚩 d2 = mz2 = 4 60 = 240mm腮 df2 =d2 2hf =240膝 da2 =d2 2ha =240 2 4 = 240 8 = 232mm2 (1.25 4) =2402 5 =250mm蚤410試與標準齒輪相比較，說明正變位直齒圓柱齒輪的下列參數：m、：、工、d、s、Sf、hf、d f、db，哪些不變?哪些起了變化？變大還是變??？蛋解:芾不變的參數憂 m、ct、d、d b律變盾增大迢 a、cT、s、st d(化狡減 小鷹hf肆4-11已知一對正常齒漸開線標準斜齒圓柱齒輪a = 250mm，乙=23，Z2 =98 mn=4m

13、m ，試計算其螺旋角、端面模數、分度圓直徑和齒跟圓直徑。螂解：對外嚙合的斜齒輪中心距為羈 a = (d 1 d2)/2 二 mt(zZ2)/2 二 m代入已知參數可得242腿cos0.968250膾所以 =14.5337茂端面模數mt 二衛(wèi) l =4.1 322nmc o S蝕分度圓直徑分別為di = m(z| =叭乙=95.0413 mmCOS P瓦d2 二 mtZ2=404.9587 mmcos P蚩齒頂圓直徑分別為迷 dai = di 2ha = dli 2rrin = 103.0413mm wda2 = d2 2ha = ch 2rrin = 412.9587 mm蠅齒跟圓直徑分別為箓

14、 d fi =di 2hf =di 2.5mn = 85.0413 mm初 d f2 =c)22hf =c(2 2.5mn = 394.9587 mm第五章輪系蝴51在題51圖所示雙級蝸輪傳動中，已知右旋蝸桿1的轉向如圖所示，試判斷蝸輪2和蝸輪3的轉向，用箭頭表示。奴 5-2 在題 5-2 圖所示輪系中已知乙=15 Z2 = 25，Z2* =15，Z3 = 30 Z3 = 15，Z4 =30，Z4 = 2 (右旋)，Z5 = 60 , zs = 20(m = 4mm)，若 m = 500r / min，求齒條 6線速度v的大小和方向。711袂解:ii5 Z5Z4Z3Z2 25 30 30 60

15、 門 5 乙 Z2 Z3 Z415 15 152 前 %, = ri5 上 500 =2.5r/min200 2002x2.55 兀兀.菠；srad / s60 60 12凹=40mm5 _2 2n弋 V6 = 5,依=4010.5mm/s12蛭方向為水平向右。膈53在題5-3圖所示鐘表傳動示意圖中，E為擒縱輪，N為發(fā)條盤,S、M、H分別為秒針、分針、時針。設 Zi =72 Z2 =12 Z3 = 64 Z4 =8 Z5 = 60，Z6 = 8，Z7 = 60，Z8 = 6，Z9 =8，zw=24，=6，Z12 = 24，求秒針與分針的傳動比isM和分針與時針的傳動比MH。/10茶解：為定軸輪

16、系賺注意各輪轉速之間的矢系:媳 rii2 = nH媳 ri7 二I%二壓得到匹Z3乙ri3Z4z門4 Za蝕=-門3 Z42i =ziE Ze蛋則有%=60祎 Ism =nM襖 I MH 4%zwZ12 -12riHni2Z9 Z11茶56在題5-6圖所不液壓回轉臺的傳動機構中，已知Z2 -15，液壓馬達M的轉速riM =12r/mi n，回轉臺H的轉速加=-1.5r/min，求齒輪1的齒數（提示：JIM 二門 2 _ n)袈解：121 二匹ni riH 0伽15_Zi 二互Z2 15Zi =12 0Zs=75，求行星螃5-9在題59圖所示差動輪系中，已知各輪的齒數Zi = 30 , z2 =

17、 25 , z2, = 20，齒 輪1的轉速為200r/min （箭頭向上），齒輪3的轉速為50r/min （箭頭向下）架轉速 nH的大小和方向。蚯解：在轉化輪系中，各輪的轉向如圖中虛線箭頭所示，則有.h ni- r） hZ2Z325 7525董ii3n3 - nHZ1Z230 漢 208na的值為皆在圖中，從給定的條件可知，輪1和輪3的絕對轉向相反，已ni的值為正,負，代入上式中，則有200 -nH25初-50 -nH8蜒即 1600 -8nH =25 50 25nH議于是解得350仆宀/敷riH10.61r/min33萸其值為正，說明H的轉向與輪1的轉向相同。嫄510在題5-10圖所示機構

18、中已知 乙=17 , Z2 =20 , Z3 = 85 , Z4=18 , Z524 ,Z6 = 21，Z7 = 63，求:當砒=1OOO1r / minri4 = 10OOOr/min 時，np =(2)當Lh=n4時 5 np = ?(3)當 nvi = 10000r/min 、ri4 二 10001r/ min 時，np霧解：該輪系為一復合（混合）輪系m （1 ）有1、2、3構成定軸輪系則有ni/ 八 Z2Z3Za 85 Q=(-1)5n3Z1Z2Z1 17圮即ri3 _ n5律34、6、7構成周轉輪(2)由（H ）5、系衿易知n3 = nH Hn 4 n H n45124 63/1 4

19、7=M1 一.4n7n Hn7n3Z4Ze18215n 3門 44蒲聯立定軸輪系ni= 5 門 3m門4涮nP:彳 落當 lU=1 0001 r / min , n4 = 10OOOr / min 時，np = 0.25r / min碼當ni二m時，n P= 0肇當ili=10000r/min , nA10001r/min 時，nP- -0.25r/min第七章機械運轉速度波動的調節(jié)裊72在電動機驅動的剪床中，已知作用在剪床主軸上的阻力矩的變化規(guī)律如題7-2圖所示。設驅動力矩M等于常數，剪床主軸轉速為60r/min，機械運轉速度不均勻系數=0.15。求：（1 ）驅動力矩M的數值；（2）安裝在主

20、軸上的飛輪轉動慣量。0丸/2 3/4 川2二4蠅解：（1）按一個周期中（一運動循環(huán)）阻力矩和驅動力矩做功相等，有兀(200 1600)43n 1蚪 2 二 M = 200160024 2450350 112.5 =462.5N m4袁（2）分三個區(qū)間 嬢第一區(qū)間盈功:A =412.334莆第二區(qū)間虧功:nA2 =1256.107育第三區(qū)間盈功：藏 A3 844.048翹畫岀能量指示圖:A3An聿則最大盈虧功為：薈 Arnax = Ai aq = A2 =1256.107蒲則飛輪的轉動慣量為J二竺卒=212.1174Kg m2蒂73為什么本章介紹的飛輪設計方法稱為近似方法？試說明哪些因素影響飛輪

21、設計的精確 性。螢解：因在本章所討論的飛輪設計中，用的是算術平均值代替的實際平均值，對速度不均勻系數的選 擇也只是在它的容許范圍內選擇，還有，在計算時忽略了其他構件的轉動慣量，忽略了其他構件的動能影響。所以是近似計算。蒞75設某機組發(fā)動機供給的驅動力矩MS?！?m (即驅動力矩與瞬時角速度成反co比)，阻力矩M”變化如題7-5圖所示，tA0.1S，t2 =0.9S，若忽略其他構件的轉動慣量，求在max=134rad /s，min =116rad/s狀態(tài)下飛輪的轉動慣量。M(Am)80ATtit/s裂解：用平均角速度處理134+116 Mu 4 /迷 m125rad/s2葫兩時間段的轉角肅ti

22、= 0.1s :1 =i2.5rad節(jié) t2 = 0.9s=112.5rad協則在00.Is之間0.112.5普 A (M*Mn)dt (M*Mn)d10008012.5 = _900婪則在0.109s之間0.9蟻 A 二 oi (M *M) dt112.5125 (M*MH)d二 I000 _0 100 二800.125援則最大盈虧功為 艾 Amax =9001 2 2薄由 A maX J r max - min )可得22 9001342 -1162=0.4 Kg m21800 = 1800 217956-13456 - 4500- 5第8章回轉件的平衡8-1某汽輪機轉子質量為It，由于材

23、質不均勻及葉片安裝誤差致使質心偏離回轉軸線0.5mm，當該轉子以5000r/min的轉速轉動時，其離心力有多大？離心力是它本身重力的幾倍？ 媽解:離心力為：25000 22懣 F = mr mr()137077.78N60羋離心力與重力之比為：F F 137077.78G mg 10000肅84如圖所示盤形回轉件，經靜平衡試驗得知，其不平衡質徑積mr等于1.5kg m，方向沿OA。由于結構限制，不允許在與OA相反方向上加平衡質量，只允許在OC和OD方向各加一 個質徑積來進行平衡。求mere和edb的數值。蚤解：依題意可得:me re cos30+ rriD 8 cos60 =mrmere si

24、n 30= ridB sin 60艦于是可解得:蚤 mD g o_o=0.75kg msin 60 cos30 “0cos60sin 30sin 60.I=rriDE o = 1.299kg m蛋 mcrcsin 30布85如圖所示盤形回轉件上有4個偏置質量，已知 計10kg , m2 = 14kg , m3= 16kg ,rri4 = 10kg , rA 50mm , t = 100mm ,已=75mm ,巾=50mm，設所有不平衡質量分布在同一回轉面內，問應在什么方位、加多大的平衡質徑積才能達到平衡？律解：各偏心質量產生的質徑積分別為: 盾 m/ =10 50 = 500kg mm蜀 m2

25、f2 =14 100 = 1400kg mm電方叫3 =16 75 = 1200kg mm效 rri4r4 =10 50 = 500 kg mm膀于是不平衡質徑積的向量和為：r29001140kg mm = 1.14kg m螂 v - arctg 7 二 37.875羈即應在圖示反方向的方位加上質徑積1140kg mm，回轉件才能達到平衡。第10章連接 腿 10-4腮解：設螺旋副的升角為，當量摩擦角為丁，當量摩擦系數用f表示2P 乜二 0.196:d265 :蝕則；=11.083羅已知 f = 0.1，則 tg： ”二 f = 0.1，小=5.7106(1) 工作臺上升的效率為FaS tg- a0.64944 =64.9%2 二 Ttg門)(2) 穩(wěn)定上升時加于螺桿上的力矩為d2 mf3 65_30T 二 Fatg( :*) =100 1010 tg 16.7936 = 980.85N22(3) 螺桿的導程為S 二 np 二 40mm則可得螺桿的轉速為：800n20r/mi n40螺桿所需的功率為：常20漢2兀980.85漢2兀P =T =980.85326.95 2-： = 2.05kW603(4) 工作臺在Fa作用下等速下降，因,該螺旋副不具有自鎖性，所以需要制動裝置。加于螺桿上的制動