機(jī)械原理第七版西北工業(yè)大學(xué)課后習(xí)題答案(7-11章)

1、機(jī)械原理第7章課后習(xí)題參考答案71等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和等效力矩各自的等效條件是什么? 72在什么情況下機(jī)械才會(huì)作周期性速度波動(dòng)?速度波動(dòng)有何危害?如何調(diào)節(jié)?答: 當(dāng)作用在機(jī)械上的驅(qū)動(dòng)力（力矩)周期性變化時(shí)，機(jī)械的速度會(huì)周期性波動(dòng)。機(jī)械的速度波動(dòng)不僅影響機(jī)械的工作質(zhì)量，而且會(huì)影響機(jī)械的效率和壽命。調(diào)節(jié)周期性速度波動(dòng)的方法是在機(jī)械中安裝一個(gè)具有很大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的飛輪。 73飛輪為什么可以調(diào)速?能否利用飛輪來調(diào)節(jié)非周期性速度波動(dòng)，為什么?答： 飛輪可以凋速的原因是飛輪具有很大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，因而要使其轉(zhuǎn)速發(fā)生變化就需要較大的能量，當(dāng)機(jī)械出現(xiàn)盈功時(shí)，飛輪軸的角速度只作微小上升，即可將多余的能量吸收儲(chǔ)存起來；而當(dāng)機(jī)械

2、出現(xiàn)虧功時(shí)，機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度減慢飛輪又可將其儲(chǔ)存的能量釋放，以彌補(bǔ)能最的不足，而其角速度只作小幅度的下降。 非周期性速度波動(dòng)的原因是作用在機(jī)械上的驅(qū)動(dòng)力(力矩)和阻力(力矩)的變化是非周期性的。當(dāng)長(zhǎng)時(shí)問內(nèi)驅(qū)動(dòng)力(力矩)和阻力(力矩)做功不相等，機(jī)械就會(huì)越轉(zhuǎn)越快或越轉(zhuǎn)越慢而安裝飛輪并不能改變驅(qū)動(dòng)力(力矩)或阻力(力矩)的大小也就不能改變驅(qū)動(dòng)功與阻力功不相等的狀況，起不到調(diào)速的作用，所以不能利用飛輪來調(diào)節(jié)非周期陛速度波動(dòng)。 74為什么說在鍛壓設(shè)備等中安裝飛輪可以起到節(jié)能的作用?解： 因?yàn)榘惭b飛輪后，飛輪起到一個(gè)能量?jī)?chǔ)存器的作用，它可以用動(dòng)能的形式把能量?jī)?chǔ)存或釋放出來。對(duì)于鍛壓機(jī)械來說，在一個(gè)工作周期中

3、，工作時(shí)間很短而峰值載荷很大。安裝飛輪后可以利用飛輪在機(jī)械非工作時(shí)間所儲(chǔ)存能量來幫助克服其尖峰載荷，從而可以選用較小功率的原動(dòng)機(jī)來拖動(dòng)，達(dá)到節(jié)能的目的，因此可以說安裝飛輪能起到節(jié)能的作用。 75由式JF=Wmax(m2 )，你能總結(jié)出哪些重要結(jié)論(希望能作較全面的分析)?答：當(dāng)Wmax與m一定時(shí)，若下降，則JF增加。所以，過分追求機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度的均勻性，將會(huì)使飛輪過于笨重。 由于JF不可能為無窮大，若Wmax0，則不可能為零，即安裝飛輪后機(jī)械的速度仍有波動(dòng)，只是幅度有所減小而已。 當(dāng)Wmax與一定時(shí)，JF與m的平方值成反比，故為減小JF，最好將飛輪安裝在機(jī)械的高速軸上。當(dāng)然，在實(shí)際設(shè)計(jì)中還必須考

4、慮安裝飛輪軸的剛性和結(jié)構(gòu)上的可能性等因素。 76造成機(jī)械振動(dòng)的原因主要有哪些?常采用什么措施加以控制? 77圖示為一機(jī)床工作臺(tái)的傳動(dòng)系統(tǒng)。設(shè)已知各齒輪的齒數(shù)，齒輪3的分度圓半徑r3，各齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J1、，J2、，J2、J3，齒輪1直接裝在電動(dòng)機(jī)軸上，故J1中包含了電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；工作臺(tái)和被加工零件的重量之和為G。當(dāng)取齒輪1為等效構(gòu)件時(shí)，試求該機(jī)械系統(tǒng)的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Je。解：根據(jù)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的等效原則有 則 7-8圖示為DC伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的立銑數(shù)控工作臺(tái)，已知工作臺(tái)及工件的質(zhì)量為m4=355 kg,滾珠絲杠的導(dǎo)程d=6 mm，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J3=1.2×10-3kg.m。，齒輪1、2的

5、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分別為J1=732 ×10-6kg.m2，J2=768×10-6kg.m2。在選擇伺服電機(jī)時(shí)，伺服電機(jī)允許的負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量必須大于折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，試求圖示系統(tǒng)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 解：根據(jù)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的等效原則有 則: =732×10-6+(768+l 200)l×10-6×(25/45)2+355×(6×10-3)2×(25/45)2 =5.284×l0-3kg.m279已知某機(jī)械穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)主軸的角速度s=100 rads，機(jī)械的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Je=0.5 kg.m2

6、，制動(dòng)器的最大制動(dòng)力矩Mr=20 N.m(制動(dòng)器與機(jī)械主軸直接相連，并取主軸為等效構(gòu)件)。要求制動(dòng)時(shí)間不超過3s，試檢驗(yàn)該制動(dòng)器是否能滿足工作要求。解 因此機(jī)械系統(tǒng)的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量F：及等效力矩Al。均為常數(shù)，故可利用力矩形式的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式： Me=Jed/dt 其中：Me=-Mr=-20 N.m，Je=0.5 kg.m2 dt=Je/(-Mr)d=0.5/（-20）d=-0.025d因此 t= -0.025(-s)=0.025s=2.5s由于t=2.5s< 3s，所以該制動(dòng)器滿足工作要求。7一10設(shè)有一由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械系統(tǒng)，以主軸為等效構(gòu)件時(shí)，作用于其上的等效驅(qū)動(dòng)力矩Med=10 0

7、00100(N.m)，等效阻抗力矩Mer=8 000 N.m，等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Je=8 kg.m2，主軸的初始角速度0=100rads。試確定運(yùn)轉(zhuǎn)過程中角速度與角加速度隨時(shí)間的變化關(guān)系。解 由于機(jī)械系統(tǒng)的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為常數(shù)，等效力矩為速度的函數(shù)，故可利用力矩形式的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式 Me()=Med()-Mer()=Jed/dt即10000-100-8000=8d/dt (1)對(duì)式積分得 (2)將式(2)改寫為 一l2.5t= In(100一2000)一ln8 000解得 =20+80e-12.5t上式對(duì)t求導(dǎo)得 = d/dt=-100e-12.5t 711在圖示的刨床機(jī)構(gòu)中，已知空程和工作行程中消耗

8、于克服阻抗力的恒功率分別為P1=367.7 w和p2=3 677 w，曲柄的平均轉(zhuǎn)速n=100 rmin，空程曲柄的轉(zhuǎn)角為1=120º。當(dāng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)=0.05時(shí)，試確定電動(dòng)機(jī)所需的平均功率，并分別計(jì)算在以下兩種情況中的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JF(略去各構(gòu)件的重量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量). 1)飛輪裝在曲柄軸上； 2)飛輪裝在電動(dòng)機(jī)軸上，電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速nn=I 440 rmin。電動(dòng)機(jī)通過減速器驅(qū)動(dòng)曲柄，為簡(jiǎn)化計(jì)算，減速器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量忽略不計(jì)。 解 (1)確定電動(dòng)機(jī)的平均功率。作功率循環(huán)圖如下圖所示。根據(jù)在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)驅(qū)動(dòng)功與阻抗功應(yīng)相等，可得PT=P1t1+P2t2P=(P1t1+P2t2)/

9、T=(P11+P22)/(1+2)=(367.7/3+3 677×2/3)=2 573.9 w (2)由圖知最大盈虧功為：、Wmax=(P-P1)t1=(P-P1)(601)/(2n)=(2573.9-367.7) ×60×(1/3) ×(1/100)=441.24N.m1）當(dāng)飛輪裝在曲柄軸上時(shí)飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 2）飛輪裝在電機(jī)軸上時(shí)，飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為JF=JF(n/nn)2=80.473×(100/1440)2=0.388kg.m2 7-12 某內(nèi)燃機(jī)的曲柄輸出力矩隨曲柄轉(zhuǎn)角的變化曲線如圖所示，其運(yùn)動(dòng)周期曲柄的平均轉(zhuǎn)速。當(dāng)用該內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)一阻抗

10、力為常數(shù)的機(jī)械時(shí)，如果要求其運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)=。試求1) 曲軸最大轉(zhuǎn)速和相應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角位置；2) 裝在曲軸上的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（不計(jì)其余構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量）。解: (1)確定阻抗力矩, 因一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)驅(qū)動(dòng)功應(yīng)等于阻抗功所以有 MrT=AOABC=200×（1/2）×(/6+)解得 Mr=(1/) ×200×(1/2) ×(/6+)=l 16.6 7 N.m (2)求曲軸最大轉(zhuǎn)速nmax，和相應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角位置max： 作其系統(tǒng)的能量指示圖(見圖(b)由圖可知在c處機(jī)構(gòu)出現(xiàn)能量最大值即=c時(shí)，n=nmax。故max=20º+30º+13

11、0º×(200-116.7)/200=104.16º 此時(shí)nmax=(1+/2)nm=(1+0.01/2) ×620=623.1r/min（3)求裝在曲軸上的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J，： 故：713圖示為兩同軸線的軸1和2以摩擦離合器相連。軸1和飛輪的總質(zhì)量為100 kg，回轉(zhuǎn)半徑=450 mm；軸2和轉(zhuǎn)子的總質(zhì)量為250 kg，回轉(zhuǎn)半徑=625 mm。在離合器接合前，軸1的轉(zhuǎn)速為n，=100 rmin，而軸2以n：=20 groin的轉(zhuǎn)速與軸1同向轉(zhuǎn)動(dòng)。在離合器接合后3 s，兩軸即達(dá)到相同的速度。設(shè)在離合器接合過程中，無外加驅(qū)動(dòng)力矩和阻抗力矩。試求： 1)兩軸接

12、合后的公共角速度;2)在離合器結(jié)合過程中，離合器所傳遞的轉(zhuǎn)矩的大小。 解 設(shè)離合器結(jié)合過程中所傳遞的摩擦力矩為Mf兩軸結(jié)合后的公共角 速度為。根鋸力矩形式的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程。對(duì)于軸l和軸2，分別有： （1） （2）由式（1）（2）得：式中 J1=m112 J2=m222 1=2n1/60=n1/30, 2=2n2/60=n2/30從而由（1）得: 714圖示為一轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)裝置。1為電動(dòng)機(jī)，額定功率為Pn=0.55 kW，額定轉(zhuǎn)速為nn=1 390rmin，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J1=0.018 kg.m2; 2為減速器，其減速比i2=35, 3、4為齒輪傳動(dòng)， z3=20，z4=52；減速器和齒輪傳動(dòng)折算到電動(dòng)機(jī)

13、軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J2e=0.015 kg.rn2；轉(zhuǎn)盤5的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J5=144kg.m，作用在轉(zhuǎn)盤上的阻力矩為Mr5=80 N.m；傳動(dòng)裝置及電動(dòng)機(jī)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的阻力矩為Mr1=0.3 N.m。該裝置欲采用點(diǎn)動(dòng)(每次通電時(shí)間約0.15 s)作步進(jìn)調(diào)整，問每次點(diǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤5約轉(zhuǎn)過多少度?提示：電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩Mn=9 550Pnnn，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Md2Mn，并近似當(dāng)作常數(shù)。解 取電機(jī)軸作為等效構(gòu)件，則系統(tǒng)的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 點(diǎn)動(dòng)過程中，系統(tǒng)的運(yùn)行分為兩個(gè)階段：第一階段為通電啟動(dòng)階段，第二階段為斷電停車階段。第一階段的等效力矩為由于在此階段系統(tǒng)的等效力矩和等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量均為常數(shù)，所以在此階段電機(jī)軸

14、的角速度和轉(zhuǎn)過的角度為 11=10+1t111=10+10t1+(1/2)1t12式中: 10=0, 10=0, t1=0.15, a1=Me11/Je1 所以 第二階段的等效力矩為 由于在此階段系統(tǒng)的等效力矩和等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量均為常數(shù)，所以在此階段電機(jī)軸的角速度和轉(zhuǎn)過的角度為： 12=11+2t212=11+11t2+(1/2)2t22式中: 12=0, 2=Me12/Je1 所以每次點(diǎn)動(dòng)后電機(jī)轉(zhuǎn)過的角度為 1=12+11=1.424+9.125=10.549rad而轉(zhuǎn)盤5轉(zhuǎn)過的角度為：第8章課后習(xí)題參考答案8-l 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，轉(zhuǎn)動(dòng)副成為周轉(zhuǎn)副的條件是什么?在下圖所示四桿機(jī)構(gòu)ABCD中哪些運(yùn)

15、動(dòng)副為周轉(zhuǎn)副?當(dāng)其桿AB與AD重合時(shí)，該機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)上有何特點(diǎn)?并用作圖法求出桿3上E點(diǎn)的連桿曲線。 答：轉(zhuǎn)動(dòng)副成為周轉(zhuǎn)副的條件是：（1）最短桿與最長(zhǎng)桿的長(zhǎng)度之和小于或等于其他兩桿長(zhǎng)度之和；（2）機(jī)構(gòu)中最短桿上的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副均為周轉(zhuǎn)副。圖示ABCD四桿機(jī)構(gòu)中C、D為周轉(zhuǎn)副。當(dāng)其桿AB與AD重合時(shí)，桿BE與CD也重合因此機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置。8-2曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)以曲柄為原動(dòng)件時(shí)，機(jī)構(gòu)是否一定存在急回運(yùn)動(dòng)，且一定無死點(diǎn)?為什么?答：機(jī)構(gòu)不一定存在急回運(yùn)動(dòng)，但一定無死點(diǎn)，因?yàn)椋海?）當(dāng)極位夾角等于零時(shí)，就不存在急回運(yùn)動(dòng)如圖所示，（2）原動(dòng)件能做連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所以一定無死點(diǎn)。8-3 四桿機(jī)構(gòu)中的極位和死點(diǎn)

16、有何異同?8-4圖a為偏心輪式容積泵；圖b為由四個(gè)四桿機(jī)構(gòu)組成的轉(zhuǎn)動(dòng)翼板式容積泵。試?yán)L出兩種泵的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并說明它們?yōu)楹畏N四桿機(jī)構(gòu)，為什么?解 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如右圖所示，ABCD是雙曲柄機(jī)構(gòu)。因?yàn)橹鲃?dòng)圓盤AB繞固定軸A作整周轉(zhuǎn)動(dòng)，而各翼板CD繞固定軸D轉(zhuǎn)動(dòng)，所以A、D為周轉(zhuǎn)副，桿AB、CD都是曲柄。 8-5試畫出圖示兩種機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并說明它們各為何種機(jī)構(gòu)。 圖a曲柄搖桿機(jī)構(gòu)圖b為導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。 8-6如圖所示，設(shè)己知四桿機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的長(zhǎng)度為，,。試問:1)當(dāng)取桿4為機(jī)架時(shí)，是否有曲柄存在? 2)若各桿長(zhǎng)度不變，能否以選不同桿為機(jī)架的辦法獲得雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)?如何獲得? 3)若a、bc

17、三桿的長(zhǎng)度不變，取桿4為機(jī)架，要獲得曲柄搖桿機(jī)構(gòu),d的取值范圍為何值? : 解 (1)因a+b=240+600=840900=400+500=c+d且最短桿 1為連架軒故當(dāng)取桿4為機(jī)架時(shí)，有曲柄存在。 (2)、能。要使此此機(jī)構(gòu)成為雙曲柄機(jī)構(gòu)，則應(yīng)取1桿為機(jī)架；兩使此機(jī)構(gòu)成為雙搖桿機(jī)構(gòu)，則應(yīng)取桿3為機(jī)架。(3)要獲得曲柄搖桿機(jī)構(gòu), d的取值范圍應(yīng)為440760mm。8-7圖示為一偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，試求桿AB為曲柄的條件。若偏距e=0，則桿AB為曲柄的條件是什么? 解 (1)如果桿AB能通過其垂直于滑塊導(dǎo)路的兩位置時(shí)，則轉(zhuǎn)動(dòng)副A為周轉(zhuǎn)副，故桿AB為曲柄的條件是AB+eBC。(2)若偏距e=0, 則

18、桿AB為曲柄的條件是ABBC 8-8 在圖所示的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，各桿的長(zhǎng)度為， ，試求:1)當(dāng)取桿4為機(jī)架時(shí)，該機(jī)構(gòu)的極位夾角、桿3的最大擺角、最小傳動(dòng)角和行程速比系數(shù)K;2)當(dāng)取桿1為機(jī)架時(shí)，將演化成何種類型的機(jī)構(gòu)?為什么?并說明這時(shí)C、D兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副是周轉(zhuǎn)副還是擺轉(zhuǎn)副;3)當(dāng)取桿3為機(jī)架時(shí)，又將演化成何種機(jī)構(gòu)?這時(shí)A、B兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副是否仍為周轉(zhuǎn)副?解 (1)怍出機(jī)構(gòu)的兩個(gè)極位，如圖, 并由圖中量得： =18.6º,=70.6º, min=22.7 º (2)由l1+l4 l2+l3可知圖示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)各桿長(zhǎng)度符合桿長(zhǎng)條件；小最短桿l為機(jī)架時(shí)，該機(jī)構(gòu)將演化成雙曲柄機(jī)

19、構(gòu)；最短桿1參與構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)副A、B都是周轉(zhuǎn)副而C、D為擺轉(zhuǎn)副；（3）當(dāng)取桿3為機(jī)架時(shí)，最短桿變?yōu)檫B桿，又將演化成雙搖桿機(jī)構(gòu)，此時(shí)A、B仍為周轉(zhuǎn)副。 8-9 在圖示的連桿機(jī)構(gòu)中，已知各構(gòu)件的尺寸為構(gòu)件AB為原動(dòng)件，沿順時(shí)針方向勻速回轉(zhuǎn)，試確定:1)四桿機(jī)構(gòu)ABCD的類型;2)該四桿機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角；3)滑塊F的行程速比系數(shù)K。解 （1)由lAD+lBC<lAB+lCD且最短桿AD為機(jī)架可知，圖中四桿ABCD為雙曲柄機(jī)構(gòu)；(2)作出四桿機(jī)構(gòu)ABCD傳動(dòng)角最小時(shí)的位置。見圖并量得min=12º(3)作出滑塊F的上、下兩個(gè)極位及原動(dòng)件AB與之對(duì)應(yīng)的兩個(gè)極位，并量得=47º。求

20、出滑塊F的行程速比系數(shù)為 8-10試說明對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)當(dāng)以曲柄為主動(dòng)件時(shí)，其傳動(dòng)角在何處最大?何處最小?解 在曲柄與導(dǎo)軌共線的兩位置之一傳動(dòng)角最大，max=90 º； 在曲柄與機(jī)架共線的兩位置之一傳動(dòng)角最小，min=arcos(LAB/lBC)。8-11正弦機(jī)構(gòu)(圖8一15b)和導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)(圖822a)中，當(dāng)以曲柄為主動(dòng)件時(shí)，最小傳動(dòng)角min為多少?傳動(dòng)角按什么規(guī)律變化?解 min=90º； 傳動(dòng)角恒定不變。8-12圖示為偏置導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，試作出其在圖示位置時(shí)的傳動(dòng)角以及機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角及其出現(xiàn)的位置，并確定機(jī)構(gòu)為回轉(zhuǎn)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的條件。解 傳動(dòng)角以及機(jī)構(gòu)最小傳動(dòng)角及其出現(xiàn)的位置如

21、下圖所示。機(jī)構(gòu)為回轉(zhuǎn)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的條件: ABAC 8-13如圖857所示，當(dāng)按給定的行程速度變化系數(shù)K設(shè)計(jì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)時(shí)，試證明若將固定鉸鏈A的中心取在FG弧段上將不滿足運(yùn)動(dòng)連續(xù)性要求。 答 因這時(shí)機(jī)構(gòu)的兩極位DC1, DC2將分別在兩個(gè)不連通的可行域內(nèi)。8-14圖示為一實(shí)驗(yàn)用小電爐的爐門裝置，關(guān)閉時(shí)為位置E1，開啟時(shí)為位置E2。試設(shè)計(jì)一個(gè)四桿機(jī)構(gòu)來操作爐門的啟閉(各有關(guān)尺寸見圖)。(開啟時(shí)，爐門應(yīng)向外開啟，爐門與爐體不得發(fā)生干涉。而關(guān)閉時(shí)，爐門應(yīng)有一個(gè)自動(dòng)壓向爐體的趨勢(shì)(圖中S為爐門質(zhì)心位置)。B、C為兩活動(dòng)鉸鏈所在位置。 解 (1)作出B2C2的位置；用作圖法求出A及D的位置，并作出機(jī)構(gòu)在E

22、2位置的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，見下圖，并從圖中量得 lAB=l.AB=95 mm lAD=l.AD =335mm lCD=l.CD=290mm (2)用怍圖法在爐門上求得B及C點(diǎn)位置，并作出機(jī)構(gòu)在位置的運(yùn)動(dòng)圖(保留作圖線)。作圖時(shí)將位置E1轉(zhuǎn)至位置E2，見圖并量得 lAB=l.AB=92.5 mm lBC=lBC=l 27.5 rnm lCD=l.CD=262.5 mn 8-15 圖示為公共汽車車門啟閉機(jī)構(gòu)。已知車門上鉸鏈C沿水平直線移動(dòng)，鉸鏈B繞固定鉸鏈A轉(zhuǎn)動(dòng)，車門關(guān)閉位置與開啟位置夾角為a=115 º，AB1/C1C2，lBC=400 mm，1C1C2=550 mm , 試求構(gòu)件AB的長(zhǎng)度，

23、驗(yàn)算最小傳動(dòng)角，并繪出在運(yùn)動(dòng)中車門所占據(jù)的空間(作為公共汽車的車門，要求其在啟閉中所占據(jù)的空間越小越好。 8-16 圖示為一已知的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，現(xiàn)要求用一連桿將搖桿CD和 滑塊F聯(lián)接起來，使搖桿的三個(gè)已知位置、和滑塊的三個(gè)位置、相對(duì)應(yīng)(圖示尺寸系按比例繪出)。試確定此連桿的長(zhǎng)度及其與搖桿CD鉸接點(diǎn)的位置。 解 由題意知，本題實(shí)際是為按兩連架汗(搖桿與滑塊)的預(yù)定對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四扦機(jī)構(gòu)的同題。具體作圖過程如下圖所示。連桿的長(zhǎng)度為lEF=lE2F2= l 30 mm。 8-17 圖示為某儀表中采用的搖桿滑塊機(jī)構(gòu)，若已知滑塊和搖桿的對(duì)應(yīng)位置為S1=36mm，S12=8mm，S23=9 mm ; 12=

24、25 º，23=35 º，搖桿的第位置在鉛垂方向上?；瑝K上鉸鏈點(diǎn)取在B點(diǎn)，偏距e=28 mm, 試確定曲柄和連桿長(zhǎng)度。解 本題屬于按兩連架軒預(yù)定的對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)問題。此問題可用反轉(zhuǎn)法求解。曲柄長(zhǎng)度22.2mm，連桿長(zhǎng)度52.2 mm見圖中標(biāo)注。8-18試設(shè)計(jì)圖示的六桿機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)當(dāng)原動(dòng)件l自y軸順時(shí)針轉(zhuǎn)過12=60 º時(shí)，構(gòu)件3順時(shí)針轉(zhuǎn)過=45 º恰與x軸重合。此時(shí)，滑塊6自E1點(diǎn)移動(dòng)到E2點(diǎn)，位移s12=20 mm。試確定鉸鏈B及C的位置。 解 由題意知，所要設(shè)計(jì)的六桿機(jī)構(gòu)ABCDEF是由鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)ABCD和搖桿滑塊機(jī)構(gòu)CDE串聯(lián)所組成，故此設(shè)

25、計(jì)問題，可分解為兩個(gè)四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)問題。對(duì)于搖桿滑塊機(jī)構(gòu)CDE的設(shè)計(jì)，就是確定活動(dòng)鉸鏈C的位置，可用反轉(zhuǎn)法設(shè)汁，具體作法如下圖所示。 對(duì)于鉸鏈四扦機(jī)構(gòu)ABCD的設(shè)計(jì)就是確定活動(dòng)鉸鏈B的位置，也可用反轉(zhuǎn)法設(shè)計(jì)，具體作法如下圖所示。 8-19現(xiàn)欲設(shè)計(jì)一四桿機(jī)構(gòu)翻書器。如圖所示，當(dāng)踩動(dòng)腳踏板時(shí)，連桿上的肘點(diǎn)自M，移至M：就可翻過一頁(yè)書?，F(xiàn)已知固定鉸鏈A、D的位置，連架桿AB的長(zhǎng)度及三個(gè)位置以及描點(diǎn)M的三個(gè)位置。試設(shè)計(jì)該四桿機(jī)構(gòu)(壓重用以保證每次翻書時(shí)只翻過一頁(yè)) 解：作圖，并量得：AB=36mm, AD=47mm, CD=5mm, BC=10mm, BM=36mm, CM=44mm 8-20現(xiàn)需設(shè)計(jì)

26、一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，用以啟閉汽車前燈的遮避窗門。圖示為該門(即連桿上的標(biāo)線)在運(yùn)動(dòng)過程中的五個(gè)位置，其參數(shù)如表83所示。試用解析法設(shè)計(jì)該四桿機(jī)構(gòu)(其位置必須限定在圖示長(zhǎng)方形的有效空間內(nèi))。8-21圖示為一用推拉纜操作的長(zhǎng)桿夾持器，用一四桿機(jī)構(gòu)ABCD來實(shí)現(xiàn)夾持動(dòng)作。設(shè)已知兩連架桿上標(biāo)線的對(duì)應(yīng)角度如圖所示，試確定該四桿機(jī)構(gòu)各桿的長(zhǎng)度。解：取AD為機(jī)架，并以適當(dāng)比例尺作機(jī)架AD及AB桿與DE桿的三對(duì)對(duì)應(yīng)位置。此機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)要步驟如圖（保留作圖線），機(jī)構(gòu)各桿長(zhǎng)度為： 8-22圖示為一汽車引擎油門控制裝置。此裝置由四桿機(jī)構(gòu)ABCD、平行四邊形機(jī)構(gòu)DEFG及油門裝置所組成，由繞O軸轉(zhuǎn)動(dòng)的油門踏板OI驅(qū)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)

27、油門踏板與油門的協(xié)調(diào)配合動(dòng)作。當(dāng)油門踏板的轉(zhuǎn)角分別為0º、5º、15º及20º時(shí)，桿MAB相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)角分別為0º、32º、52º及63º(逆時(shí)針方向)，與之相應(yīng)油門開啟程度為0º(關(guān)閉)、14º、44º及60º(全開)四個(gè)狀態(tài)?，F(xiàn)設(shè)lAD=120 mm，試以作圖法設(shè)計(jì)此四桿機(jī)構(gòu)ABCD，并確定桿AB及CD的安裝角度1及2的大小(當(dāng)踏板轉(zhuǎn)20º時(shí)，AM與OA重合，DE與AD重合)。解：（1）由平行四邊形機(jī)構(gòu)特征知桿CD的轉(zhuǎn)角與油門開啟角相同，故四桿機(jī)構(gòu)ABCD兩連架桿

28、AB及CD的三對(duì)對(duì)應(yīng)角12=32 º, 12=14 º 13=52 º, 13=44 º, 14=63 º, 14=60 º；且均為逆時(shí)針方向；（2）取相應(yīng)比例尺作出機(jī)架AD如圖所示；取BB為歸并點(diǎn)，按點(diǎn)歸并法設(shè)計(jì)此四桿機(jī)構(gòu)（保留全部作圖線），并量得：lAB=l.AB=92mm, lAD=l.AD=120mm, lBC=l.BC=180mm, lCD=l.CD=34mm; 1=92º, 2=102º 8-23 如圖所示，現(xiàn)欲設(shè)計(jì)一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，設(shè)已知搖桿CD的長(zhǎng)行程速比系數(shù)K=1.5，機(jī)架AD的長(zhǎng)度為，搖桿的一個(gè)極

29、限位置與機(jī)架間的夾角為，試求曲柄的長(zhǎng)度和連桿的長(zhǎng)度（有兩組解）。解：先計(jì)算 再以相應(yīng)比例尺l.作圖可得兩個(gè)解：(1) lAB=l. (AC2-AC1)/2 =49.5mm, lBC=l. (AC2+AC1)/2=119.5mm(2) lAB=l. (AC1-AC2)/2 =22mm, lBC=l. (AC2+AC1)/2=48mm8-24如圖所示，設(shè)已知破碎機(jī)的行程速度變化系數(shù)K=1.2，顎板長(zhǎng)度lCD=300 mm顎板擺角=35º，曲柄長(zhǎng)度lAD=80 mm。求連桿的長(zhǎng)度，并驗(yàn)算最小傳動(dòng)角min是否在允許的范圍內(nèi)。解：先計(jì)算取相應(yīng)比例尺l作出搖桿CD的兩極限位置C1D及C2D和固定

30、鉸鏈A所在圓s1(保留作圖線)。 - 如圖所示，以C2為圓心、2AB為半徑作圓，同時(shí)以F為圓心2FC2為半徑作圓，兩圓交于點(diǎn)E，作C2E的延長(zhǎng)線與圓s1的交點(diǎn)，即為鉸鏈A的位置。由圖知： lBC=l. AC1+lAB=310mmmin=45º>40º 8-25圖示為一牛頭刨床的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，已知lAB=75 mm，lDE=100 mm，行程速度變化系數(shù)K=2，刨頭5的行程H=300 mm。要求在整個(gè)行程中，推動(dòng)刨頭5有較小的壓力角，試設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。解 先算導(dǎo)桿的擺角取相應(yīng)比例尺l作圖，由圖可得導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿和機(jī)架的長(zhǎng)度為： LCD=l.CD=300mm, lAC=l.AC=

31、150mm;導(dǎo)桿端點(diǎn)D的行程 D1D2=E1E2=H/l為了使推動(dòng)刨頭5在整行程中有較小壓力角，刨頭導(dǎo)路的位置h成為H=lCD(1+cos(/2)/2=300(1+cos(60/2)/2=279.9mm 點(diǎn)津 本題屬于按行程速比系數(shù)K設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)問題，需要注意的是：導(dǎo)桿CD的最大擺角與機(jī)構(gòu)極位夾角相等：因H=300mm，且要求在整個(gè)行中刨頭運(yùn)動(dòng)壓力角較小。所以取CD1=CD2=300mm, 則D1D2=H=300mm。8-26某裝配線需設(shè)計(jì)一輸送工件的四桿機(jī)構(gòu)，要求將工件從傳遞帶C1經(jīng)圖示中間位置輸送到傳送帶C2上。給定工件的三個(gè)方位為：M1(204，-30)，21=0º；M2(14

32、4，80)，22=22 º；M3(34，100)，23=68 º。初步預(yù)選兩個(gè)固定鉸鏈的位置為A(0，0)、D(34，一83)。試用解析法設(shè)計(jì)此四桿機(jī)構(gòu)。解 由題可知, 本題屬于按預(yù)定的連桿位置用解析法設(shè)汁四桿機(jī)構(gòu)問題，N=3，并已預(yù)選xA, yA和xD, yD坐標(biāo)值，具體計(jì)算過程略。8-27 如圖所示，設(shè)要求四桿機(jī)構(gòu)兩連架桿的三組對(duì)應(yīng)位置分別為:，。試以解析法設(shè)計(jì)此四桿機(jī)構(gòu)。解：（1）將, 的三組對(duì)應(yīng)值帶入式（8-17）（初選0=0=0）Cos(+0)=p0cos(+0)+p1cos(+0)-(+0)+p2得 解之得（計(jì)算到小數(shù)點(diǎn)后四位）p0=1.5815, p1=-1.

33、2637, p2=1.0233（2）如圖所示，求各桿的相對(duì)長(zhǎng)度，得n=c/a=p0=1.5815, l=-n/p=1.2515 （3）求各桿的長(zhǎng)度：得d=80.00 a=d/l=80/1.2515=63.923mm b=ma=1.583163.923=101.197mm c=na=1.585163.923=101.094mm8-28試用解析法設(shè)計(jì)一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，設(shè)已知滑塊的行程速度變化系數(shù)K=15，滑塊的沖程H=50 mm，偏距e=20 mm。并求其最大壓力角max。解：計(jì)算并取相應(yīng)比例尺l根據(jù)滑塊的行程H作出極位及作圓，作偏距線，兩者的交點(diǎn)即鉸鏈所在的位置，由圖可得：lAB=l. (AC2-

34、AC1)/2 =17mm, lBC=l. (AC2+AC1)/2=36mm8-29試用解析法設(shè)計(jì)一四桿機(jī)構(gòu)，使其兩連架桿的轉(zhuǎn)角關(guān)系能實(shí)現(xiàn)期望函數(shù)y=，lz10。8-30如圖所示，已知四桿機(jī)構(gòu)。ABCD的尺寸比例及其連桿上E點(diǎn)的軌跡曲線，試按下列兩種情況設(shè)計(jì)一具有雙停歇運(yùn)動(dòng)的多桿機(jī)構(gòu)： 1)從動(dòng)件搖桿輸出角為45º： 2)從動(dòng)件滑塊輸出行程為5倍曲柄長(zhǎng)度。8-31請(qǐng)結(jié)合下列實(shí)際設(shè)計(jì)問題，選擇自己感興趣的題目，并通過需求背景調(diào)查進(jìn)一步明確設(shè)計(jì)目標(biāo)和技術(shù)要求，應(yīng)用本章或后幾章所學(xué)知識(shí)完成相應(yīng)設(shè)計(jì)并編寫設(shè)計(jì)報(bào)告。1)結(jié)合自己身邊學(xué)習(xí)和生活的需要，設(shè)計(jì)一折疊式床頭小桌或晾衣架，或一收藏式床頭書

35、架或臉盆架或電腦架等；2)設(shè)計(jì)一能幫助截癱病人獨(dú)自從輪椅轉(zhuǎn)入床上或四肢癱瘓已失去活動(dòng)能力的病人能自理用餐或自動(dòng)翻書進(jìn)行閱讀的機(jī)械； 3)設(shè)計(jì)適合老、中、青不同年齡段使用并針對(duì)不同職業(yè)活動(dòng)性質(zhì)(如坐辦公室人員運(yùn)動(dòng)少的特點(diǎn))的健身機(jī)械； 4)設(shè)計(jì)幫助運(yùn)動(dòng)員網(wǎng)球或乒乓球訓(xùn)練的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)球機(jī)或步兵步行耐力訓(xùn)練，或空軍飛行員體驗(yàn)混戰(zhàn)演習(xí)訓(xùn)練(即給可能的飛行員各方位加一個(gè)重力)，或宇航員失重訓(xùn)練(即能運(yùn)載一人并提供一個(gè)重力加速度)的模擬訓(xùn)練機(jī)械； 5)設(shè)計(jì)放置在超市外投幣式的具有安全、有趣或難以想像的運(yùn)動(dòng)的小孩“坐椅”或能使兩位、四位游客產(chǎn)生毛骨悚然的顫動(dòng)感覺的輕便“急動(dòng)”坐車。第9章課后參考答案 9-1 何

36、謂凸輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)中的剛性沖擊和柔性沖擊?試補(bǔ)全圖示各段一、一、一曲線，并指出哪些地方有剛性沖擊，哪些地方有柔性沖擊？答 凸輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)中的剛性沖擊是指理論上無窮大的慣性力瞬問作用到構(gòu)件上，使構(gòu)件產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊；而柔性沖擊是指理論上有限大的慣性力瞬間作用到構(gòu)件上，使構(gòu)件產(chǎn)生的沖擊。s-, v-, a-曲線見圖。在圖9-1中B，C處有剛性沖擊，在0，A，D，E處有柔性沖擊。92何謂凸輪工作廓線的變尖現(xiàn)象和推桿運(yùn)動(dòng)的失真現(xiàn)象?它對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的工作有何影響?如何加以避免?題9-1圖答 在用包絡(luò)的方法確定凸輪的工作廓線時(shí)，凸輪的工作廓線出現(xiàn)尖點(diǎn)的現(xiàn)象稱為變尖現(xiàn)象：凸輪的工作廓線使推桿不能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的現(xiàn)

37、象件為失真現(xiàn)象。變尖的工作廓線極易磨損，使推桿運(yùn)動(dòng)失真使推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，因此應(yīng)設(shè)法避免。變尖和失真現(xiàn)象可通過增大凸輪的基圓半徑減小滾子半徑以及修改推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律等方法來避免。93力封閉與幾何封閉凸輪機(jī)構(gòu)的許用壓力角的確定是否一樣?為什么?答 力封閉與幾何封閉凸輪機(jī)溝的許用壓力角的確定是不一樣的。因?yàn)樵诨爻屉A段-對(duì)于力封閉的凸輪饑構(gòu)，由于這時(shí)使推桿運(yùn)動(dòng)的不是凸輪對(duì)推桿的作用力F，而是推桿所受的封閉力其不存在自鎖的同題，故允許采用較大的壓力角。但為使推稈與凸輪之間的作用力不致過大。也需限定較大的許用壓力角。而對(duì)于幾何形狀封閉的凸輪機(jī)構(gòu)，則需要考慮自鎖的問題。許用壓力角相對(duì)就小一些。94

38、一滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)，在使用中發(fā)現(xiàn)推桿滾子的直徑偏小，欲改用較大的滾子？問是否可行?為什么?答 不可行。因?yàn)闈L子半徑增大后。凸輪的理論廓線改變了推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律也勢(shì)必發(fā)生變化。 95一對(duì)心直動(dòng)推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)，在使用中發(fā)現(xiàn)推程壓力角稍偏大，擬采用推桿偏置的辦法來改善，問是否可行?為什么?答 不可行。因?yàn)橥茥U偏置的大小、方向的改變會(huì)直接影響推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律而原凸輪機(jī)構(gòu)推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律應(yīng)該是不允許擅自改動(dòng)的。 9-6 在圖示機(jī)構(gòu)中，哪個(gè)是正偏置?哪個(gè)是負(fù)偏置?根據(jù)式(9-24)說明偏置方向?qū)ν馆啓C(jī)構(gòu)壓力角有何影響?答 由凸輪的回轉(zhuǎn)中心作推桿軸線的垂線得垂足點(diǎn)，若凸輪在垂足點(diǎn)的速度沿推桿的推程方向剛凸輪

39、機(jī)構(gòu)為正偏置反之為負(fù)偏置。由此可知在圖示機(jī)溝中，兩個(gè)均為正偏置。由 可知在其他條件不變的情況下。若為正偏置(e前取減號(hào))由于推程時(shí)(ds/d)為正式中分子ds/d-e<ds/d, 故壓力角減小。而回程時(shí), 由于dsd為負(fù), 式中分子為 |(dsd)-e|=| (dsd) |+ |e| >dsd。故壓力角增大。負(fù)偏置時(shí)剛相反，即正偏置會(huì)使推程壓力角減小，回程壓力角增大；負(fù)偏置會(huì)使推程壓力角增大，回程壓力角減小。97 試標(biāo)出題96a圖在圖示位置時(shí)凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角，凸輪從圖示位置轉(zhuǎn)過90º后推桿的位移；并標(biāo)出題96b圖推桿從圖示位置升高位移s時(shí)，凸輪的轉(zhuǎn)角和凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角。解

40、 如圖 (a)所示，用直線連接圓盤凸輪圓心A和滾子中心B，則直線AB與推桿導(dǎo)路之間所夾的銳角為圖示位置時(shí)凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角。以A為圓心, AB為半徑作圓, 得凸輪的理論廓線圓。連接A與凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)中心O并延長(zhǎng)，交于凸輪的理論廓線于C點(diǎn)。以O(shè)為圓心以O(shè)C為半徑作圓得凸輪的基圓。以O(shè)為圓心, 以O(shè)點(diǎn)到推桿導(dǎo)路的距離OD為半徑作圓得推桿的偏距圓；。延長(zhǎng)推桿導(dǎo)路線交基圓于G-點(diǎn)，以直線連接OG。過O點(diǎn)作OG的垂線，交基圓于E點(diǎn)。過E點(diǎn)在偏距圓的下側(cè)作切線切點(diǎn)為H點(diǎn)交理論廓線于F點(diǎn)，則線段EF的長(zhǎng)即為凸輪從圖示位置轉(zhuǎn)過90后推桿的位移s。方法同前，在圖 (b)中分別作出凸輪的理論廓線、基圓、推桿的偏距圓。延

41、長(zhǎng)推桿導(dǎo)路線交基圓于G點(diǎn)，以直線連接OG。以O(shè)為圓心，以滾子中心升高s后滾子的轉(zhuǎn)動(dòng)中心K到O點(diǎn)的距離OK為半徑作圓弧，交理論廓線于 F點(diǎn)。過F點(diǎn)作偏距圓的切線，交基圓于E點(diǎn)，切點(diǎn)為H。則GOE為推桿從圖示位置升高位移s時(shí)-凸輪的轉(zhuǎn)角，AFH為此時(shí)凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角。 (a) (b)98在圖示凸輪機(jī)構(gòu)中，圓弧底擺動(dòng)推桿與凸輪在B點(diǎn)接觸。當(dāng)凸輪從圖示位置逆時(shí)針轉(zhuǎn)過90。時(shí)，試用圖解法標(biāo)出： 1)推桿在凸輪上的接觸點(diǎn)； 2)擺桿位移角的大??；3)凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角。 解 如圖所示，以O(shè)為圓心，以O(shè)點(diǎn)到推桿轉(zhuǎn)動(dòng)中心A的距離AO為半徑作圓，得推桿轉(zhuǎn)動(dòng)中心反轉(zhuǎn)位置圓。過O點(diǎn)怍OA的垂線，交推桿轉(zhuǎn)動(dòng)中心反轉(zhuǎn)位置

42、圓于D點(diǎn)。 以O(shè)為圓心以O(shè)點(diǎn)到推桿圓弧圓心C的距離CO為半徑作圓得凸輪的理論廓線。 以O(shè)為圓心，作圓內(nèi)切于凸輪的理論廓線圓，得凸輪的基圓。 以D為圓心，以AC為半徑作圓弧，交凸輪的理論廓線于E點(diǎn)，交凸輪的圓于G點(diǎn)。用直線連接EO，交凸輪的實(shí)際廓線于F點(diǎn)，此即為推桿在凸輪上的接觸點(diǎn)；而GDE即為擺桿的位移角；過E點(diǎn)并垂直于DE的直線與直線EF間所夾的銳角即為此時(shí)凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角。 99 已知凸輪角速度為15 rads，凸輪轉(zhuǎn)角時(shí)，推桿等速上升16mm; 時(shí)推桿遠(yuǎn)休，時(shí)推桿下降16mm;時(shí)推桿近休。試選擇合適的推桿推程運(yùn)動(dòng)規(guī)律，以實(shí)現(xiàn)其最大加速度值最小，并畫出其運(yùn)動(dòng)線圖。解 推桿在推程及回程段運(yùn)動(dòng)

43、規(guī)律的位移方程為：(1)推程：s=h0 0º1 50º(2)回程：等加速段s=h一2h202 0º60º 等減速段s=2h(一)202 60º120º計(jì)算各分點(diǎn)的位移值如表93：根據(jù)表9-3可作所求圖如下圖： 910設(shè)計(jì)一凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)間為2 s。凸輪的推程運(yùn)動(dòng)角為60º，回程運(yùn)動(dòng)角為150。，近休止運(yùn)動(dòng)角為150º。推桿的行程為15 mm。試選擇合適的推桿升程和回程的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，使得其最大速度值最小，并畫出運(yùn)動(dòng)線圖。 9一11試設(shè)計(jì)一對(duì)心直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)，滾子半徑r，=10 mm，凸輪以等角速度逆

44、時(shí)針回轉(zhuǎn)。凸輪轉(zhuǎn)角=0º120º時(shí)，推桿等速上升20 mm；=120º180º時(shí)，推桿遠(yuǎn)休止；=180º270º時(shí)，推桿等加速等減速下降20 mm；=270º：360º時(shí)，推桿近休止。要求推程的最大壓力角。30º，試選取合適的基圓半徑，并繪制凸輪的廓線。問此凸輪機(jī)構(gòu)是否有缺陷，應(yīng)如何補(bǔ)救。9一12試設(shè)計(jì)一個(gè)對(duì)心平底直動(dòng)推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)凸輪的輪廓曲線。設(shè)已知凸輪基圓半徑rn=30 mm，推桿平底與導(dǎo)軌的中心線垂直，凸輪順時(shí)針方向等速轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過1201r推桿以余弦加速度運(yùn)動(dòng)上升20。，再轉(zhuǎn)過150

45、86;時(shí)，推桿又以余弦加速度運(yùn)動(dòng)回到原位，凸輪轉(zhuǎn)過其余90º時(shí)，推桿靜止不動(dòng)。問這種凸輪機(jī)構(gòu)壓力角的變化規(guī)律如何?是否也存在自鎖問題?若有，應(yīng)如何避免?解 推桿在推程及回程運(yùn)動(dòng)規(guī)律的位移方程為 （1)推程 S=h1-cos(/0)/2： 0º120º （2）回程 S=h1+cos(/0)/2 0º1 50º 計(jì)算各分點(diǎn)的位移值如表9-4l：根據(jù)表9-4可作所求圖如下圖：這種凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角為一定值，它恒等于平底與導(dǎo)路所夾銳角的余角與其他因素?zé)o關(guān)。這種凸輪機(jī)構(gòu)也會(huì)是存在自鎖問題，為了避免自鎖在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該在結(jié)構(gòu)許可的條件下，盡可能取較大的推桿導(dǎo)路導(dǎo)

46、軌的長(zhǎng)度。并盡可能減小推gan 9的懸臂尺寸。9一13 一擺動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)(參看圖923)，已知lOA=60 mmr0=25 mm，lAB=50 mm，rr=8 mm。凸輪順時(shí)針方向等速轉(zhuǎn)動(dòng)，要求當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過180º時(shí)，推桿以余弦加速度運(yùn)動(dòng)向上擺動(dòng)25º；轉(zhuǎn)過一周中的其余角度時(shí)，推桿以正弦加速度運(yùn)動(dòng)擺回到原位置。試以作圖法設(shè)計(jì)凸輪的工作廓線。解 推扦在推程及回程段運(yùn)動(dòng)規(guī)律的位移方程為 (1)推程：s=1-cos(/0)/2 0º180º (2)回程：s=1-(/0)十sin(2/0)/(2) oº180º 計(jì)算各分點(diǎn)的位移值如表

47、95：根據(jù)表9。5作圖如圖所示914試設(shè)計(jì)偏置直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)凸輪的理論輪廓曲線和工作廓線。已知凸輪軸置于推桿軸線右側(cè)，偏距e=20 mm，基圓半徑r。=50 mm，滾子半徑r，=10 mm。凸輪以等角速度沿順時(shí)針方向回轉(zhuǎn)，在凸輪轉(zhuǎn)過角占，：120。的過程中，推桿按正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律上升矗=50 mm；凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)過炙=30。時(shí)，推桿保持不動(dòng)；其后，凸輪再回轉(zhuǎn)角度如=60時(shí)，推桿又按余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律下降至起始位置；凸輪轉(zhuǎn)過一周的其余角度時(shí)，推桿又靜止不動(dòng)。解 (1)汁算推桿的位移并對(duì)凸輪轉(zhuǎn)角求導(dǎo)： 當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)角在o23過程中，推桿按正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律上升h=50 rnm。則 可得 02/

48、3 02/3 當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)角占在2356過程中，推桿遠(yuǎn)休。 S=50 ， 2356 ds/d=0， 2/356 當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)角在5/676過程中，推桿又按余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律下降至起始位置。則 可得 5676 5676當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)角在7/62過程中，推桿近休。 S=0 762 ds/ d=0 72 (2)計(jì)算凸輪的理論廓線和實(shí)際廓線： i 本題的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖（a)所示。選取坐標(biāo)系如圖 (b)所示，由圖（b)可知，凸輪理論廓線上B點(diǎn)(即滾子中心)的直角坐標(biāo)為 : x=(s0+s)cos-esin y=(s0+s)sin+ecos式中：s0=(r02-e2)1/2=(502-202)1/2=45.826mm 由

49、圖 (b)可知凸輪實(shí)際廓線的方程即B點(diǎn)的坐標(biāo)方程式為 i x=x-rrcos Y=y-rrsin 因?yàn)?dy/d=(ds/d-e)sin+(s0+s)cos dx/d=(ds/d-e)cos-(s0-s)sin所以 故 x=x-10cos y=y-10sin 由上述公式可得理論輪廓曲線和工作廓線的直角坐標(biāo)計(jì)算結(jié)果如表96凸輪廓線如下圖昕示。915圖示為一旅行用輕便剃須刀，圖a為工作位置，圖b為正在收起的位置(整個(gè)刀夾可以收入外殼中)。在刀夾上有兩個(gè)推桿A、B，各有一個(gè)銷A、B，分別插入外殼里面的兩個(gè)內(nèi)凸輪槽中。按圖a所示箭頭方向旋轉(zhuǎn)旋鈕套時(shí)(在旋鈕套中部有兩個(gè)長(zhǎng)槽，推桿上的銷從中穿過，使兩推桿

50、只能在旋鈕套中移動(dòng)，而不能相對(duì)于旋鈕套轉(zhuǎn)動(dòng))，刀夾一方面跟著旋鈕套旋轉(zhuǎn)，并同時(shí)從外殼中逐漸伸出，再旋轉(zhuǎn)至水平位置(工作位置)。按圖b所示箭頭方向旋轉(zhuǎn)旋鈕套時(shí)，刀夾也一方面跟著旋鈕套旋轉(zhuǎn)，并先沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)過900成垂直位置，再逐漸全部縮回外殼中。要求設(shè)計(jì)外殼中的兩凸輪槽(展開圖)，使該剃須刀能完成上述動(dòng)作，設(shè)計(jì)中所需各尺寸可從圖中量取，全部動(dòng)作在旋鈕套轉(zhuǎn)過2角的過程中完成。 解 由題意知。兩推桿相差180º布置，所以它們各自對(duì)應(yīng)的凸輪槽應(yīng)為等距線。當(dāng)兩銷予都到達(dá)推桿B的最高位置時(shí)推桿B不再升高而推軒A繼續(xù)升高，此段推桿B對(duì)應(yīng)的凸輪槽應(yīng)為水平的，而推桿A對(duì)應(yīng)的凸輪槽不變。為了安裝方便將

51、推桿AB所對(duì)應(yīng)的凸輪槽與端部連通。為了保證能同時(shí)將A,B推桿以及旋鈕套從外殼中取出將凸輪槽適當(dāng)向水平方向伸展。據(jù)此沒計(jì)凸輪槽展開圖如圖所示。 圖中第l位置為兩推桿最下位置時(shí)情況：第4位置為推桿B不再上升而推桿A繼續(xù)上升的情況；第5位置為題圖中的工作位置。第6，7位置是裝拆時(shí)的位置。第11章課后參考答案11-1在給定輪系主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向后，可用什么方法來確定定軸輪系從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向？周轉(zhuǎn)輪系中主、從動(dòng)件的轉(zhuǎn)向關(guān)系又用什么方法來確定?答：參考教材216218頁(yè)。11-2如何劃分一個(gè)復(fù)合輪系的定軸輪系部分和各基本周轉(zhuǎn)輪系部分?在圖示的輪系中，既然構(gòu)件5作為行星架被劃歸在周轉(zhuǎn)輪系部分中，在計(jì)算周轉(zhuǎn)輪系部分的傳

52、動(dòng)比時(shí)，是否應(yīng)把齒輪5的齒數(shù),Z5計(jì)入? 答：劃分一個(gè)復(fù)合輪系的定軸輪系部分和各基本周轉(zhuǎn)輪系部分關(guān)鍵是要把其中的周轉(zhuǎn)輪系部分劃出來，周轉(zhuǎn)輪糸的特點(diǎn)是具有行星輪和行星架，所以要先找到輪系中的行星輪，然后找出行星架。每一行星架，連同行星架上的行星輪和與行星輪相嚙合的太陽(yáng)輪就組成一個(gè)基本周轉(zhuǎn)輪糸。在一個(gè)復(fù)合輪系中可能包括有幾個(gè)基本周轉(zhuǎn)輪系（一般每一個(gè)行星架就對(duì)應(yīng)一個(gè)基本周轉(zhuǎn)輪系)，當(dāng)將這些周轉(zhuǎn)輪一一找出之后剩下的便是定軸輪糸部分了。在圖示的輪系中雖然構(gòu)件5作為行星架被劃歸在周轉(zhuǎn)輪系部分中，但在計(jì)算周轉(zhuǎn)輪系部分的傳動(dòng)比時(shí)不應(yīng)把齒輪5的齒數(shù)計(jì)入。11-3在計(jì)算行星輪系的傳動(dòng)比時(shí)，式imH=1-iHmn只

53、有在什么情況下才是正確的? 答 在行星輪系，設(shè)固定輪為n, 即n=0時(shí), imH=1-iHmn公式才是正確的。11-4在計(jì)算周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比時(shí)，式iHmn=(nm-nH)(nn-nH)中的iHmn是什么傳動(dòng)比，如何確定其大小和“±”號(hào)?答: iHmn是在根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理，設(shè)給原周轉(zhuǎn)輪系加上一個(gè)公共角速度“-H”。使之繞行星架的固定軸線回轉(zhuǎn)，這時(shí)各構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)仍將保持不變，而行星架的角速度為0，即行星架“靜止不動(dòng)”了于是周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)化成了定軸輪系，這個(gè)轉(zhuǎn)化輪系的傳動(dòng)比，其大小可以用iHmn=(nm-nH)(nn-nH)中的iHmn公式計(jì)算；方向由“±”號(hào)確定，但注意，它由在轉(zhuǎn)化輪系中m. n兩輪的轉(zhuǎn)向關(guān)系來確定。11-5用轉(zhuǎn)化輪系法計(jì)算行星輪系效率的理論基礎(chǔ)是什么?為什么說當(dāng)行星輪系為高速時(shí)，用它來計(jì)算行星輪系的效率會(huì)帶來較大的誤差?答: 用轉(zhuǎn)化輪系法計(jì)算行星輪系效率的理論基礎(chǔ)是行星輪系的轉(zhuǎn)化輪系和原行星輪系的差別，僅在于給整個(gè)行星輪系附加了一個(gè)公共角速度“-H”。經(jīng)過這樣的轉(zhuǎn)化之后，各構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)沒有改變，而輪系各運(yùn)動(dòng)副中的作用力(當(dāng)不考慮構(gòu)件回轉(zhuǎn)的離心慣性力時(shí))以及摩擦因數(shù)也不會(huì)改變。因而行星輪系與其轉(zhuǎn)化輪系中的摩擦損失功率PHf應(yīng)相等。用轉(zhuǎn)化輪系法計(jì)算行星輪系效率沒有考慮由于加工、安裝和使用情況等的不同，以及還有一些影響因素如攪油損失、