機(jī)械原理-課后全部習(xí)題解答

1、機(jī)械原理習(xí)題解答機(jī)械工程學(xué)院目 錄第1章 緒論1第2章 平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析3第3章 平面連桿機(jī)構(gòu) 8第4章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 15第5章 齒輪機(jī)構(gòu) 19第6章 輪系及其設(shè)計(jì) 26第8章 機(jī)械運(yùn)動(dòng)力學(xué)方程 32第9章 平面機(jī)構(gòu)的平衡 39第一章 緒 論一、補(bǔ)充題1、復(fù)習(xí)思考題1)、機(jī)器應(yīng)具有什么特征？機(jī)器通常由哪三部分組成？各部分的功能是什么？2）、機(jī)器與機(jī)構(gòu)有什么異同點(diǎn)？3）、什么叫構(gòu)件？什么叫零件？什么叫通用零件和專用零件？試各舉二個(gè)實(shí)例。4）、設(shè)計(jì)機(jī)器時(shí)應(yīng)滿足哪些基本要求？試選取一臺(tái)機(jī)器，分析設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足的基本要求。2、填空題1)、機(jī)器或機(jī)構(gòu)，都是由 組合而成的。2）、機(jī)器或機(jī)構(gòu)的 之間，

2、具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。3）、機(jī)器可以用來(lái) 人的勞動(dòng)，完成有用的 。4）、組成機(jī)構(gòu)、并且相互間能作 的物體，叫做構(gòu)件。5）、從運(yùn)動(dòng)的角度看，機(jī)構(gòu)的主要功用在于 運(yùn)動(dòng)或 運(yùn)動(dòng)的形式。6）、構(gòu)件是機(jī)器的 單元。零件是機(jī)器的 單元。7）、機(jī)器的工作部分須完成機(jī)器的 動(dòng)作，且處于整個(gè)傳動(dòng)的 。8）、機(jī)器的傳動(dòng)部分是把原動(dòng)部分的運(yùn)動(dòng)和功率傳遞給工作部分的 。9）、構(gòu)件之間具有 的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，并能完成 的機(jī)械功或?qū)崿F(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的 的組合，叫機(jī)器。3、判斷題1)、構(gòu)件都是可動(dòng)的。 （ ）2）、機(jī)器的傳動(dòng)部分都是機(jī)構(gòu)。 （ ）3）、互相之間能作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物件是構(gòu)件。 （ ）4）、只從運(yùn)動(dòng)方面講，機(jī)構(gòu)是具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)

3、構(gòu)件的組合。 （ ）5）、機(jī)構(gòu)的作用，只是傳遞或轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng)的形式。 （ ）6）、機(jī)器是構(gòu)件之間具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，并能完成有用的機(jī)械功或?qū)崿F(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的構(gòu)件的組合。 （ ）7）、機(jī)構(gòu)中的主動(dòng)件和被動(dòng)件，都是構(gòu)件。 （ ）2 填空題答案1）、構(gòu)件 2）、構(gòu)件 3）、代替 機(jī)械功 4）、相對(duì)運(yùn)動(dòng) 5）、傳遞 轉(zhuǎn)換 6）、運(yùn)動(dòng) 制造 7）、預(yù)定 終端 8）、中間環(huán)節(jié) 9）、確定 有用 構(gòu)件3判斷題答案1）、 2）、 3）、 4）、 5）、 6）、 7）、第二章 機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析2-7 是試指出圖2-26中直接接觸的構(gòu)件所構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副的名稱。解：a)平面高副 b)空間低副 c)平面高副2-8將圖2-27中機(jī)

4、構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖繪制成機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，標(biāo)出原動(dòng)件和機(jī)架，并計(jì)算其自由度。解：b)n=3，=4 ，=0， F=33-24=1c) n=3， =4 ，PH=0， F=33-24=1 2-9 試判斷圖2-28中所示各“機(jī)構(gòu)”能否成為機(jī)構(gòu)，并說(shuō)明理由。解：修改后的機(jī)構(gòu)修改后的機(jī)構(gòu)修改后的機(jī)構(gòu)2-10 計(jì)算圖2-29中所示各機(jī)構(gòu)的自由度，并指出其中是否含有復(fù)合鉸鏈、局部自由度或虛約束，說(shuō)明計(jì)算自由度應(yīng)作何處理。解：a)n=5， =7 ， 有復(fù)合鉸鏈：構(gòu)件3和構(gòu)件5; 構(gòu)件3和構(gòu)件1;F=3n-2=3527=1b) n=6， =8， PH=1， 有局部自由度，有虛約束F=3n-2-=3x6-2x8-1=1d) 有

5、虛約束，有復(fù)合鉸鏈n=5， =7， =0，F(xiàn)=3n-2-=35-27-0=1e) 有對(duì)稱虛約束n=5，=7 F=3n-2=1f)有對(duì)稱虛約束 n=3，=3，=2 F=3n-2-=1g) n=2，=2，=1， n=3，=4 有虛約束h) 有對(duì)稱虛約束，n=3，=4 F=3n-2 =33-24=1或者： n=4，=5 =1，F(xiàn)=3n-2-=34-25-1=12-12計(jì)算圖2-30所示各機(jī)構(gòu)的自由度，并在高副低代后，分析組成這些機(jī)構(gòu)的基本桿組即桿組的級(jí)別。解：a) n=4， =5， =1F=3n-2-=1所以此機(jī)構(gòu)為III級(jí)機(jī)構(gòu)b) n=3， =3， =2F=3n-2-=1c) n=4，=4，=3F

6、=3n-2-=1d) n=6， =8 ，=1F=3n-2-=1所以此機(jī)構(gòu)為III級(jí)機(jī)構(gòu)2-13 說(shuō)明圖2-32所示的各機(jī)構(gòu)的組成原理，并判別機(jī)構(gòu)的級(jí)別和所含桿組的數(shù)目。對(duì)于圖2-32f所示機(jī)構(gòu)，當(dāng)分別以構(gòu)件1、3、7作為原動(dòng)件時(shí)，機(jī)構(gòu)的級(jí)別會(huì)有什么變化？a) 機(jī)構(gòu)的級(jí)別:IIb) 機(jī)構(gòu)的級(jí)別:IIf) 當(dāng)分別以構(gòu)件1、3、7作為原動(dòng)件時(shí)以構(gòu)件1作為原動(dòng)件時(shí)， 以構(gòu)件1作為原動(dòng)件時(shí)，機(jī)構(gòu)的級(jí)別II以構(gòu)件3作為原動(dòng)件時(shí)， 以構(gòu)件3作為原動(dòng)件時(shí)，機(jī)構(gòu)的級(jí)別:II以構(gòu)件7作為原動(dòng)件時(shí)，桿組的級(jí)別:III 以構(gòu)件7作為原動(dòng)件時(shí)，機(jī)構(gòu)的級(jí)別:III2-14 繪制圖2-33所示機(jī)構(gòu)高副低代后的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，計(jì)算

7、機(jī)構(gòu)的自由度。并確定機(jī)構(gòu)所含桿組的數(shù)目和級(jí)別以及機(jī)構(gòu)的級(jí)別。圖2-33 機(jī)構(gòu)示意圖機(jī)構(gòu)高副低代后的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖桿組的級(jí)別:III 所以，機(jī)構(gòu)的級(jí)別:III2-15 試分析圖2-35所示刨床機(jī)構(gòu)的組成，并判別機(jī)構(gòu)的級(jí)別。若以構(gòu)件4為原動(dòng)件，則此機(jī)構(gòu)為幾級(jí)？解：F=3n-2-=35-27=1一、若以構(gòu)件1為原動(dòng)件，則此機(jī)構(gòu)拆分的桿組是：所以此機(jī)構(gòu)為III級(jí)二、若以構(gòu)件4為原動(dòng)件，則此機(jī)構(gòu)拆分的桿組是：所以此機(jī)構(gòu)為II級(jí)第三章 平面連桿機(jī)構(gòu)3-9圖3-54所示平面鉸鏈四桿運(yùn)動(dòng)鏈中，已知各構(gòu)件長(zhǎng)度分別為， ，。（1）判斷該機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)鏈中四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的類(lèi)型。（2）取哪個(gè)構(gòu)件為機(jī)架可得到曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。（3）取哪個(gè)

8、構(gòu)件為機(jī)架可得到雙曲柄機(jī)構(gòu)。（4）取哪個(gè)構(gòu)件為機(jī)架可得到雙搖桿機(jī)構(gòu)解：平面連桿機(jī)構(gòu)LAB=55 LBC=40 LCD=50 LAD=25LAB+LADLBC+LCD(1) A、D整轉(zhuǎn)副 B、C擺轉(zhuǎn)副（2）AB或CD為機(jī)架時(shí)，為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)（3）AD為機(jī)架時(shí)，為雙曲柄機(jī)構(gòu)（4）BC為機(jī)架時(shí)，為雙搖桿機(jī)構(gòu)3-10 圖3-57所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為曲柄的條件又如何？ 解:主要分析能否通過(guò)極限位置， a+eb3-11在圖3-81所示的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，各桿件長(zhǎng)度分別為，。（1）若取AD為機(jī)架，求該機(jī)構(gòu)的極位夾角，桿CD的最大擺角和最小傳動(dòng)角（2）若取

9、AB為機(jī)架，求該機(jī)構(gòu)將演化為何種類(lèi)型的機(jī)構(gòu)？為什么？請(qǐng)說(shuō)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。圖3-58 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)解：由于25554050，所以lABlADlBClCD，且以最短桿的鄰邊為機(jī)架。故該鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。為曲柄。）以曲柄為主動(dòng)件，作出搖桿的極限位置如圖所示。 AC1lABlBC402565AC2lBClAB402515(1)極位夾角：出現(xiàn)在AB與連桿BC重合位置圖1行程速比系數(shù)（）（）1.17(2)求搖桿的最大擺角，從圖1，搖桿的最大擺角：B1DC1B2DC2(3)最小傳動(dòng)角min出現(xiàn)在與機(jī)架重合位置（分正向重合、反向重合）如圖2。分別求出、，再求最小傳動(dòng)角。圖2

10、曲柄處于位置時(shí)，傳動(dòng)角=36.860曲柄處于位置時(shí)，傳動(dòng)角1800=54.900現(xiàn)比較的、大小，最小傳動(dòng)角取、中最小者min36.860） 取為機(jī)架,即取最短桿為機(jī)架，該機(jī)構(gòu)演化為雙曲柄機(jī)構(gòu)。因?yàn)樵谇鷵u桿機(jī)構(gòu)中取最短桿作為機(jī)架，其個(gè)連架桿與機(jī)架相連的運(yùn)動(dòng)副、均為周轉(zhuǎn)副。、兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副為擺轉(zhuǎn)副。3-15 圖3-59所示為加熱爐爐門(mén)的啟閉狀態(tài)，試設(shè)計(jì)一機(jī)構(gòu)，使?fàn)t門(mén)能占有圖示的兩個(gè)位置。圖3-59 題3-15圖提示：把門(mén)看著是在連桿上，即兩個(gè)活動(dòng)鉸鏈中心在門(mén)上，同時(shí)把固定鉸鏈中心裝在爐子的外壁上。3-16試設(shè)計(jì)一個(gè)如圖3-60所示的平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。設(shè)已知其搖桿的長(zhǎng)度，行程速比系數(shù)K=1.5，機(jī)架的

11、長(zhǎng)度，又知搖桿的一個(gè)極限位置與機(jī)架間的夾角，試求其曲柄的長(zhǎng)度和連桿的長(zhǎng)度。圖3-60 題3-16圖解：（符號(hào)與課本不太一致）當(dāng)行程速比系數(shù)K=1.5時(shí)，機(jī)構(gòu)的極位夾角為即機(jī)構(gòu)具有急回特性，過(guò)固定鉸鏈點(diǎn)作一條與已知直線成的直線再與活動(dòng)鉸鏈點(diǎn)的軌跡圓相交，交點(diǎn)就是活動(dòng)鉸鏈點(diǎn)的另一個(gè)極限位置。選定比例尺，作圖，如下圖所示。由圖可知，有兩個(gè)交點(diǎn)，即有兩組解。直接由圖中量取，。故有兩組解。解一：構(gòu)件AB的長(zhǎng)為 構(gòu)件BC的長(zhǎng)為 搖桿的擺角解二：構(gòu)件AB的長(zhǎng)為 構(gòu)件BC的長(zhǎng)為 搖桿的擺角3-17 如圖3-61所示，設(shè)已知破碎機(jī)的行程速比系數(shù)K =1.2，顎板長(zhǎng)度mm，顎板擺角=35，曲柄長(zhǎng)度lAB=80 m

12、m。求連桿的長(zhǎng)度，并驗(yàn)算最小傳動(dòng)角是否在允許的范圍內(nèi)。圖3-61題3-17圖3-18 試設(shè)計(jì)一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，設(shè)已知滑塊的行程速比系數(shù)K =1.5，滑塊的沖程H =50 mm，偏距e =20 mm，并求其最大壓力角？解：行程速比系數(shù)K=1.5，則機(jī)構(gòu)的極位夾角為選定作圖比例，先畫(huà)出滑塊的兩個(gè)極限位置C1和C2，再分別過(guò)點(diǎn)C1、C2作與直線C1C2成的射線，兩射線將于點(diǎn)。以點(diǎn)為圓心，OC2為半徑作圓，再作一條與直線C1 C2相距為的直線，該直線與先前所作的圓的交點(diǎn)就是固定鉸鏈點(diǎn)。作圖過(guò)程如解題24圖所示。直接由圖中量取，所以曲柄AB的長(zhǎng)度為 連桿BC的長(zhǎng)度為解題3-18圖最大壓力角，提示：出現(xiàn)在曲

13、柄與導(dǎo)路垂直的時(shí)候。3-19 圖3-62所示為一牛頭刨床的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu),已知，行程速比系數(shù)K=2，刨頭5的行程H=300mm。要求在整個(gè)行程中，刨頭5有較小的壓力角，試設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。圖3-62題3-19圖解：（符號(hào)與課本不太一致）由題可得極位夾角180o（k）（k）o即擺桿的擺角為60o曲柄運(yùn)動(dòng)到與垂直，其擺桿分別處于左右極限位置、已知：曲柄長(zhǎng)度75機(jī)架的長(zhǎng)度75sin（）150mm欲使其刨頭的行程H300mm，即C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的水平距離為300mm擺桿的長(zhǎng)度sin（）150sin30o300mm為了使機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中壓力角較小，故取刨頭構(gòu)件的導(dǎo)路在B3F的中點(diǎn)，且 B0F cos（）150mm刨頭構(gòu)件

14、離曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)中心點(diǎn)的距離為：()300150(300150)/2H1303-22 有一曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，已知其搖桿長(zhǎng)，擺角，搖桿在兩極限位時(shí)與機(jī)架所成的夾角各為和，機(jī)構(gòu)的行程速比系數(shù)K=1.5，設(shè)計(jì)此四桿機(jī)構(gòu)，并驗(yàn)算最小傳動(dòng)角。解：按照課本的方法作圖。3-23 試求圖3-65所示各機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí)全部瞬心的位置。（a） （b） （c） （d） 圖3-65題3-23圖提示：列出n個(gè)構(gòu)件，畫(huà)出n邊形，同時(shí)結(jié)合三心定理。（a）P23(P13)P34P12P14(P24)絕對(duì)瞬心: P12 、P13 、P14；相對(duì)瞬心: P23 、P34 、P24。（b）P12P12P23(P24)P13 、P14在過(guò)C點(diǎn)

15、垂直于BC的無(wú)窮遠(yuǎn)處。（d） 3-24在圖3-66所示的機(jī)構(gòu)中，已知曲柄2順時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，角速度試求在圖示位置導(dǎo)桿4的角速度的大小和方向。圖3-66題3-24圖P24P34P23P14P12解：P12在A0 ，P14在B0 ， P34在無(wú)窮遠(yuǎn) n=4 個(gè)根據(jù)P24是的瞬心，兩個(gè)構(gòu)件在該點(diǎn)的絕對(duì)速度相等。 第四章 凸輪機(jī)構(gòu)4-10 圖4-40 所示為一尖端移動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)線圖。試在圖上補(bǔ)全各段的位移、速度及加速度曲線，并指出在哪些位置會(huì)出現(xiàn)剛性沖擊？哪些位置會(huì)出現(xiàn)柔性沖擊？根據(jù)關(guān)系式，補(bǔ)全后的從動(dòng)件位移、速度和加速度線圖如上右圖所示。在運(yùn)動(dòng)的開(kāi)始時(shí)點(diǎn)0、以及處加速度有限突變，

16、所以在這些位置有柔性沖擊；在和處速度有限突變，加速度無(wú)限突變，在理論上將會(huì)產(chǎn)生無(wú)窮大的慣性力，所以在這些位置有剛性沖擊。4-13設(shè)計(jì)一偏置移動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)。已知凸輪以等角速度順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，基圓半徑，滾子半徑，凸輪軸心偏于從動(dòng)件軸線右側(cè)，偏距e=10mm。從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律如下：當(dāng)輪轉(zhuǎn)過(guò)時(shí)，從動(dòng)件以簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律上升30mm;當(dāng)凸輪接著轉(zhuǎn)過(guò)時(shí)從動(dòng)件停歇不動(dòng)；當(dāng)凸輪再轉(zhuǎn)過(guò)時(shí)，從動(dòng)件以等加減速運(yùn)動(dòng)返回原處；當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)一周中其余角度時(shí)，從動(dòng)件又停歇不動(dòng)。反轉(zhuǎn)法畫(huà)圖4-6設(shè)計(jì)一對(duì)心移動(dòng)平底從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)。已知基圓半徑，從動(dòng)件平底與導(dǎo)路中心線垂直，凸輪順時(shí)針等速轉(zhuǎn)動(dòng)。從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律如下：當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)時(shí)

17、，從動(dòng)件以簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律上升30mm; 當(dāng)凸輪再轉(zhuǎn)過(guò)時(shí)，從動(dòng)件以簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律返回原處；當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)其余時(shí)，從動(dòng)件又停歇不動(dòng)。4-7在圖4-43所示的凸輪機(jī)構(gòu)中，已知擺桿在起始位置時(shí)垂直于，滾子半徑，凸輪以等角速度順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律如下：當(dāng)凸輪再轉(zhuǎn)過(guò)時(shí)，從動(dòng)件以擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律向上擺動(dòng)；當(dāng)凸輪再轉(zhuǎn)過(guò)時(shí)，從動(dòng)件以擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律返回物原來(lái)位置，當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)其余時(shí)，從動(dòng)件又停歇不動(dòng)。4-15試用作圖法求出圖4-47所示凸輪機(jī)構(gòu)中當(dāng)凸輪從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)后機(jī)構(gòu)的壓力角，并在圖上標(biāo)注出來(lái)。反轉(zhuǎn)法畫(huà)圖4-16在圖4-48所示的凸輪機(jī)構(gòu)中，從動(dòng)件的起始上升點(diǎn)均為C點(diǎn)。1）試在圖上標(biāo)注出從C點(diǎn)接觸時(shí)，凸輪轉(zhuǎn)過(guò)的角度及從

18、動(dòng)件走過(guò)的位移。2）標(biāo)出在D點(diǎn)接觸凸輪時(shí)機(jī)構(gòu)的壓力角a。解：a)圖：（1）作偏置圓 （2）過(guò)D點(diǎn)作偏置圓切線,得出所在位置（3）作理論輪廓，作出兩者交點(diǎn)（4）得 s如圖 （5）b)圖：（1）以A0 為圓心， AA0為半徑畫(huà)圓??；（2） 以B1 為圓心， AB為半徑畫(huà)圓??；交A1點(diǎn)；（3）第五章 齒輪機(jī)構(gòu)5-11一漸開(kāi)線在基圓半徑的圓上發(fā)生。試求：漸開(kāi)線上向徑的點(diǎn)k的曲率半徑、壓力角和展角。解： 弧度5-12 已知一正常齒制標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪,，試分別求出分度圓、基圓、齒頂圓上漸開(kāi)線齒廓的曲率半徑和壓力角。解：分度圓基圓處 cos, 齒頂圓處 5-13 已知一對(duì)外嚙合正常齒制標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪,試計(jì)

19、算這對(duì)齒輪的分度圓直徑、齒頂高、齒根高、頂隙、中心距、齒頂圓直徑、齒根圓直徑、基圓直徑、齒距、齒厚和齒槽寬。解：由,5-14 試比較正常齒制漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基圓和齒根圓，在什么條件下基圓大于齒根圓？什么條件下基圓小于齒根圓？解：根據(jù)： （2）如果齒數(shù)小于等于41,基圓大于齒根圓如果齒數(shù)大于42, 基圓小于齒根圓如果齒數(shù)小于等于44,基圓大于齒根圓如果齒數(shù)大于45, 基圓小于齒根圓5-15 現(xiàn)需要傳動(dòng)比的一對(duì)漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，有三個(gè)壓力角相等的漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，它們的齒數(shù)分別為，齒頂圓直徑分別為，問(wèn)哪兩個(gè)齒輪能用？中心距等于多少？并用作圖法求出它們的重合度 。解：兩個(gè)齒輪

20、能用，是指能夠正確嚙合。根據(jù)所以：齒輪1和齒輪2兩個(gè)齒輪能用.中心距重合度5-18 對(duì)z1=24、z2=96、m=4mm、=20。、=1、c*=0.25的標(biāo)準(zhǔn)安裝的漸開(kāi)線外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。因磨損嚴(yán)重，維修時(shí)擬利用大齒輪坯，將大齒輪加工成變位系數(shù)X2=-0.5的負(fù)變位齒輪。試求：1）新配的小齒輪的變位系數(shù)X1。2）大齒輪頂圓直徑da2。5-20在圖所示的同軸式漸開(kāi)線圓柱齒輪減速器中，已知：z1=15、z2=53、z3=56、z4=14,兩對(duì)齒輪傳動(dòng)的中心距a12=a34=70mm,各輪的m=2mm、=20。、=1、c*=0.25。 （1）若兩對(duì)齒輪均采用直齒圓柱齒輪，試選擇兩對(duì)齒輪的傳

21、動(dòng)類(lèi)型，并分別求其嚙合角。（2）若輪1、2采用斜齒圓柱齒輪，輪3、4仍采用直齒圓柱齒輪，則；計(jì)算輪1、2的螺旋角的大小。判斷輪1是否根切。輪3、4不發(fā)生根切的最小變位系數(shù)xmin。設(shè)計(jì)計(jì)算輪3、4的分度圓、齒頂圓和齒根圓直徑。解：（1）若兩對(duì)齒輪均采用直齒圓柱齒輪，兩對(duì)齒輪的傳動(dòng)類(lèi)型實(shí)際中心距：a=70mm理論中心距：a12=0.5m(z1z2)=0.52(1553)=68 mm a34=0.5m(z3z4)=0.52(1456)=70 mm因?yàn)椋篴12a ，aa34 所以，齒輪1和2采用正傳動(dòng)，齒輪3和4采用零傳動(dòng)。嚙合角cos12=a12cos/ a12=68cos20/70=0.91，所

22、以， =24=20 （2）若輪1、2采用斜齒圓柱齒輪，輪3、4仍采用直齒圓柱齒輪計(jì)算輪1、2的螺旋角的大小a12=0.5(d1d2)= 0.5mn(z1z2)/ cos cos=0.5mn(z1z2)/ a12=68/70 ，所以， =13.7 判斷輪1是否根切zmin=17 cos3=17cos313.7=15.58z1=15zmin , 所以，齒輪1發(fā)生根切。輪3、4不發(fā)生根切的最小變位系數(shù)xmin計(jì)算輪3、4的分度圓、齒頂圓和齒根圓直徑計(jì)算輪3的分度圓、齒頂圓和齒根圓直徑 計(jì)算輪4的分度圓、齒頂圓和齒根圓直徑 5-21 設(shè)已知一對(duì)斜齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，、，（初選值），試求（應(yīng)圓整），及，。解：5-

23、22 一平行軸斜齒輪機(jī)構(gòu)。已知：z1=30、z2=100、mn=6mm。若要求設(shè)計(jì)中心距為400mm，試確定該對(duì)斜齒輪的螺旋角。解：5-25 有一阿基米德蝸桿傳動(dòng)，已知：傳動(dòng)比，蝸桿頭數(shù)，直徑系數(shù)，分度圓直徑 。試求：（1）模數(shù) 、蝸桿分度圓柱導(dǎo)程角、蝸輪齒數(shù)及分度圓柱螺旋角；（2）蝸輪的分度圓直徑和蝸桿傳動(dòng)中心距。解：第六章 輪系及其設(shè)計(jì)6-11 在圖6-27所示的車(chē)床變速箱中，已知各輪齒數(shù)為 z1=42,z2=58,z3=38,z4=42,z5=50,z6=48,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1450r/min。 若移動(dòng)三聯(lián)滑移齒輪a使齒輪3和4嚙合，又移動(dòng)雙聯(lián)滑移齒輪56嚙合，試求此時(shí)帶輪轉(zhuǎn)速的大小和方向

24、。解：6-12 圖6-28所示為一電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)的傳動(dòng)簡(jiǎn)圖。已知蝸桿1為單頭右旋蝸桿，蝸輪2的齒數(shù)，其余各輪齒數(shù)為： ，；卷筒5與齒輪4固聯(lián)，其直徑，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。試求：（1）卷筒5的轉(zhuǎn)速的大小和重物的移動(dòng)速度v；（2）提升重物時(shí)，電動(dòng)機(jī)應(yīng)該以什么方向旋轉(zhuǎn)？ 圖6-28 題6-12圖是定軸輪系,較簡(jiǎn)單。6-13 在圖示輪系中，已知各輪齒數(shù)為：， ，。試求該輪系的傳動(dòng)比。圖6-29 題6-13圖解：是兩個(gè)周轉(zhuǎn)輪系組成的復(fù)合輪系A(chǔ). 齒輪4、行星齒輪3、行星齒輪2，、齒輪5構(gòu)成周轉(zhuǎn)輪系 H是行星架B. 齒輪4、行星齒輪3、行星齒輪2，、行星齒輪2、齒輪1構(gòu)成周轉(zhuǎn)輪系 H是行星架給系統(tǒng)加,行星架固定。 6

25、-14 在圖示輪系中，已知各輪齒數(shù)為：，又，兩者轉(zhuǎn)向相反。試求齒輪4的轉(zhuǎn)速的大小和方向。圖6-30 題6-14圖解：是周轉(zhuǎn)輪系. 齒輪1、行星齒輪2、行星齒輪2，、齒輪4、齒輪3構(gòu)成周轉(zhuǎn)輪系 ，行星架H沒(méi)有標(biāo)出給系統(tǒng)加,行星架固定。設(shè)：轉(zhuǎn)向?yàn)檎?-15 圖示周轉(zhuǎn)輪系，已知，又，。試求行星架H 的轉(zhuǎn)速？ 圖6-31 題6-15圖解：是周轉(zhuǎn)輪系. 齒輪1、行星齒輪2、行星齒輪2，、齒輪3構(gòu)成周轉(zhuǎn)輪系 ，行星架H。給系統(tǒng)加,行星架固定。設(shè)：轉(zhuǎn)向?yàn)檎?-19 圖示為一裝配用電動(dòng)螺絲刀齒輪減速部分的傳動(dòng)簡(jiǎn)圖。已知各輪齒數(shù)為，。若，試求螺絲刀的轉(zhuǎn)速。 圖6-35 題6-19圖解：是兩個(gè)周轉(zhuǎn)輪系組成的復(fù)

26、合輪系A(chǔ). 齒輪1、行星齒輪2、齒輪3構(gòu)成周轉(zhuǎn)輪系,H1是行星架。nH1= n4B. 齒輪4、行星齒輪5、齒輪6構(gòu)成周轉(zhuǎn)輪系 ,H2是行星架nH2= n刀n3= n6=0根據(jù)裝配條件，可以求出、6-22 圖6-38所示輪系中，已知，若,轉(zhuǎn)向如圖所示，求的大小和方向。圖6-38 題6-22圖解：是一個(gè)周轉(zhuǎn)輪系和一個(gè)定軸輪系組成的復(fù)合輪系A(chǔ). 齒輪1、行星齒輪2、齒輪3構(gòu)成周轉(zhuǎn)輪系, 齒輪3，是行星架H。nH=B. 齒輪1，、齒輪2，、齒輪3，構(gòu)成定軸輪系 . （a） （b）nH= （c） n3= （d）聯(lián)立上述四個(gè)方程，可以求出：第7章 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和其它常用機(jī)構(gòu)7-1 什么是間歇運(yùn)動(dòng)？有哪些機(jī)

27、構(gòu)能實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)？解 主動(dòng)件的連續(xù)運(yùn)動(dòng)，而從動(dòng)件作非連續(xù)運(yùn)動(dòng)。常見(jiàn)的棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)7-2 常見(jiàn)的棘輪機(jī)構(gòu)有哪幾種？試述棘輪機(jī)構(gòu)的工作特點(diǎn)。解 常用類(lèi)型：?jiǎn)蝿?dòng)式、雙動(dòng)式；單向式、雙向式；外嚙合、內(nèi)嚙合；摩擦式等。如課本圖7-1，當(dāng)擺桿1順時(shí)針?lè)较驍[動(dòng)時(shí)，棘爪2將插入棘輪齒槽中，并帶動(dòng)棘輪順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)過(guò)一定的角度；當(dāng)擺桿逆時(shí)針?lè)较驍[動(dòng)時(shí)，棘爪在棘輪的齒背上滑過(guò)，這時(shí)棘輪不動(dòng)。為防止棘輪倒轉(zhuǎn)，機(jī)構(gòu)中裝有止回棘爪5，并用彈簧使止回爪與棘輪齒始終保持接觸。這樣，當(dāng)白干1連續(xù)往復(fù)擺動(dòng)時(shí)，就實(shí)現(xiàn)了棘輪的單向間歇運(yùn)動(dòng)。7-3 槽輪機(jī)構(gòu)有哪幾種基本型式？槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù)是如何

28、定義的？解 基本型式：外接式和內(nèi)接式。在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)，槽輪運(yùn)動(dòng)時(shí)間tb與撥盤(pán)運(yùn)動(dòng)時(shí)間tj之比值kt稱為運(yùn)動(dòng)特性系數(shù)。7-5 試述凸輪間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作原理及運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。解 工作原理：當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)其曲線溝槽（或凸脊）撥動(dòng)從動(dòng)盤(pán)上的圓柱銷(xiāo)，使從動(dòng)盤(pán)作間歇運(yùn)動(dòng)。 特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠、轉(zhuǎn)位精確，無(wú)需專門(mén)的定位裝置，易實(shí)現(xiàn)工作對(duì)動(dòng)程和動(dòng)停比的要求。通過(guò)適當(dāng)選擇從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和合理設(shè)計(jì)凸輪 的輪廓曲線，可減小動(dòng)載荷和避免沖擊，以適應(yīng)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的要求。主要缺點(diǎn)是精確度要求較高，加工比較復(fù)雜，安裝調(diào)整比較困難。7-6 不完全齒輪機(jī)構(gòu)與普通齒輪機(jī)構(gòu)的嚙合過(guò)程有何異同點(diǎn)？ 解 在不完全齒輪機(jī)構(gòu)中

29、，主動(dòng)輪1連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)輪齒進(jìn)入嚙合時(shí)，從動(dòng)輪2開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)輪1上的輪恥退出嚙合時(shí)，由于兩輪的凸、凹鎖止弧的定位作用，齒輪2可靠停歇，從而實(shí)現(xiàn)從動(dòng)齒輪2的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。而普通齒輪嚙合是連續(xù)的，從動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)也是連續(xù)的。第八章 機(jī)械運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)方程8-6在如圖10-14所示汽輪機(jī)和螺旋漿的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，已知各構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分別為：汽輪機(jī)1的轉(zhuǎn)子和與其相固聯(lián)的軸2及其上齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J1=1900，螺旋槳5的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為J5=2500 ，軸3及其上齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量=400，軸4及其上齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J3=1000 ，加在螺旋槳上的阻力矩為M5=30，傳動(dòng)比i23=6，i34=5。若取汽輪機(jī)1為等效構(gòu)件，試求整個(gè)機(jī)組

30、的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和等效阻力矩。解：8-7 如圖為具有往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)桿的油泵機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。已知：lAB=50，移動(dòng)導(dǎo)桿3的質(zhì)量為m3=0.4kg，加在導(dǎo)桿3上的工作阻力Fr=20N。若選取曲柄1為等效構(gòu)件，試分別求出在下列情況下，工作阻力的等效力矩和導(dǎo)桿3質(zhì)量的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Je。(1);(2) ;(3) 解：10-3圖示為6140銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖圖中標(biāo)出各軸號(hào)（，），軸為主軸各輪齒數(shù)見(jiàn)圖各構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（單位為）為：電動(dòng)機(jī)JM=00842；軸：JS1=00002，JS2=00018，JS3=00019，JS4=00070，JS5=00585；齒輪塊：J3=00030，J4=00091，J7=0033

31、4，J8=00789；齒輪：J5=00053，J6=00087，J9=01789，J10=00056；飛輪JF=01112；帶輪：J1=00004，J2=01508；制動(dòng)器：JC=00004，帶的質(zhì)量m=1214kg求圖示傳動(dòng)路線以主軸為等效構(gòu)件時(shí)的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量解：i12=1/2=D2/D1 1=2752/145 i25=2/5=(-1)3384671161718 2=25355將2代入式可得：14815i35=3/5=(-1)24671/1718 3=10675i45=4/5=(-1)171/18 4=3945皮帶的速度：V=2D2/2 V=25355D2/2V/5=25350275/2=3

32、48由轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的公式：JV5=ni=1Jsi(i/5)2+mi(Vsi/5)2JV5=(JM+JS1+J1+JC)(1/5)2+m(V/5)2+(J2+JS2+J3)(2/5)2+(J4+JS3+J5+J6)(3/5)2 +(J7+JS4+J8)(4/5)2+(J9+JF+J10+JS5)(5/5)2JV5=(0.0842+0.0002+0.0004+0.0004)48.12+1.2143.482+(0.1508+0.0018+0.0030)25.352+(0.0091+0.0019+0.0053+0.0087)10.672 +(00334+00070+00789)3942+(01789+01

33、112+00056+00585)12JV5=31686(kgm2)10-5 如圖所示為一簡(jiǎn)易機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)，由一級(jí)皮帶傳動(dòng)和兩級(jí)合并輪傳動(dòng)組成。已知直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n0=1500，小皮帶輪直徑d=100，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jd=0.1，大皮帶輪直徑D=200，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JD=0.3，各齒輪的齒數(shù)和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分別為： Z1=32, J1=0.1, Z2=56,J2=0.2, Z2=32,J2=0.1, J3=0.25要求在切斷電源后2s，利用裝在軸上的制動(dòng)器將整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)住。求所需的制動(dòng)力矩。解：以主軸I為等效構(gòu)件8-8 在圖所示定軸輪系中，已知各輪齒數(shù)為Z1=Z2=20,Z3=Z4=40,各輪對(duì)其輪心

34、的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分別為J1=J2=0.01,J2=J3=0.04作用在輪1上的驅(qū)動(dòng)力矩Md=30，作用在輪3上的阻力矩Mr=120。設(shè)該輪系原來(lái)靜止，試求在Md和Mr作用下，運(yùn)轉(zhuǎn)到t=1.5s時(shí)，輪1的角速度和角加速度。解：取輪為等效構(gòu)件i12=1/2=(-1)1z2/z1 2=1/2i13=1/3=(-1)2z2z3/z1z2 3=20201/4040=1/4輪的等效力矩為：Md1/1+Mr3/1 =601120/4=30 Nm輪的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：=J1(1/1)2+(J2+J2)(2/1)2+J3(3/1)2=0.011+(0.01+0.04)/4+0.04/16=0.025 (kgm2)M=J

35、 角加速度1200 (rad/s2)初始角速度0=0 1=0+t 1=12001.5=1800(rad/s)8-10 已知一機(jī)械系統(tǒng)的等效力矩Me對(duì)轉(zhuǎn)角的變化曲線如圖所示。各塊面積分別為，f1=340mm2 ,f2=810mm2 ,f3=600mm2 ,f4=910mm2 f5=555mm2 f6=470mm2 f7=695mm2 比例尺：平均轉(zhuǎn)速nm=800r/min，運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)=0.02。若忽略其它構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，求飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。并指出最大、最小角速度出現(xiàn)的位置。解：根據(jù)能量指示圖：8-11 在如圖8-16所示的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，1輪為主動(dòng)輪。其上作用的主動(dòng)力矩為常數(shù)。2輪上作用有主力矩，其值隨2輪的轉(zhuǎn)角作周期性變化：當(dāng)2輪由0度轉(zhuǎn)到120度時(shí)，其變化關(guān)系如圖8-16(b)所示。當(dāng)2輪由120度轉(zhuǎn)至360度時(shí)，。輪的平均角度，兩齒輪齒數(shù)為，試求：（1）以1為等效構(gòu)件時(shí)等效阻力矩；（2）在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)階段的