機械設計基礎-課后答案

千里之行，始于足下。第2頁/共2頁精品文檔推薦機械設計基礎-課后答案第三章部分題解參考

3-5圖3-37所示為一沖床傳動機構的設計方案。設計者的意圖是經過齒輪1帶動凸輪2旋轉后，通過擺

桿3帶動導桿4來實現沖額頭下沖壓的動作。試分析此方案有無結構組成原理上的錯誤。若有，應怎么修改？

習題3-5圖

習題3-5解圖(a)習題3-5解圖(b)習題3-5解圖(c)

解畫出該方案的機動示意圖如習題3-5解圖(a)，其自由度為：

142332345=-?-?=--=PPnF其中：滾子為局部自由度

計算可知：自由度為零，故該方案無法實現所要求的運動，即結構組成原理上有錯誤。解決辦法：①增加一具構件和一具低副，如習題3-5解圖(b)所示。其自由度為：

1

152432345=-?-?=--=PPnF②將一具低副改為高副，如習題3-5解圖(c)所示。其自由度為：

1

232332345=-?-?=--=PPnF3-6畫出圖3-38所示機構的運動簡圖（運動尺寸由圖上量取），并計算其自由度。

習題3-6(a)圖習題3-6(d)圖

解(a)習題3-6(a)圖所示機構的運動簡圖可畫成習題3-6(a)解圖(a)或習題3-6(a)解圖(b)的兩種形式。

自由度計算：

1042332345=-?-?=--=PPnF

習題3-6(a)解圖(a)

習題3-6(a)解圖(b)

解(d)習題3-6(d)圖所示機構的運動簡圖可畫成習題3-6(d)解圖(a)或習題3-6(d)解圖(b)的兩種形式。

自由度計算：

1042332345=-?-?=--=PPnF

習題3-6(d)解圖(a)習題3-6(d)解圖(b)

3-7計算圖3-39所示機構的自由度，并講明各機構應有的原動件數目。解(a)10102732345=-?-?=--=PPnF

A、

B、

C、

D為復合鉸鏈原動件數目應為1講明：該機構為精確直線機構。當滿腳B

E=BC=CD=DE，AB=AD，

AF=CF條件時，E點軌跡是精確直線，其軌跡垂直于機架連心線AF

解(b)1072532345=-?-?=--=PPnF

B為復合鉸鏈，挪移副E、F中有一具是虛約束原動件數目應為1

講明：該機構為飛剪機構，即在物體的運動過程中將其剪切。剪

切時剪刀的水平運動速度與被剪物體的水平運動速度相等，以防止較厚的被剪物體的壓縮或拉伸。

解(c)辦法一：將△FHI看作一具構件

201420132345=-?-?=--=PPnF

B、

C為復合鉸鏈原動件數目應為2

辦法二：將FI、FH、HI看作為三個獨立的構件

201722132345=-?-?=--=PPnF

B、

C、F、H、I為復合鉸鏈原動件數目應為2

講明：該機構為剪板機機構，兩個剪刀刀口安裝在兩個滑塊上，主

動件分不為構件AB和DE。剪切時僅有一具主動件運動，用于操縱兩滑塊的剪切運動。而另一具主動件則用于操縱剪刀的開口度，以習慣別同厚度的物體。

解(d)15)12(31)-3()12()13(5=?--?==PnF

原動件數目應為1

講明：該機構為全挪移副機構（楔塊機構），其

公共約束數為1，即所有構件均受到別能繞垂直于圖面軸線轉動的約束。

解(e)3032332345=-?-?=--=PPnF

原動件數目應為3

講明：該機構為機械手機構，機械手頭部裝有彈簧夾手，以便夾取物體。三個構件分不由三個獨立

的電動機驅動，以滿腳彈簧夾手的位姿要求。彈簧夾手與構件3在機構運動時無相對運動，故應為同一構件。

3-10找出圖3-42所示機構在圖示位置時的所有瞬心。若已知構件1的角速度1ω，試求圖中機構所示位置

時構件3的速度或角速度（用表達式表示）。

解(a)14131133PPPlvvω==（←）解(b)14131133PPPlvvω==（↓）

解(c)∵3413XXX13113PPPPPllvωω==（↑）解(d)14131133PPPlvvω==（↑）

∴134

1XXX133ωωPPPPll

=（）

第六章部分題解參考

6-9試依照圖6-52中注明的尺寸推斷各鉸鏈四桿機構的類型。

習題6-9圖

解(a)∵15040110minmax=+=+ll＜1607090=+=∑其余l(xiāng)

最短桿為機架

∴該機構為雙曲柄機構

(b)∵65145120minmax=+=+ll＜17070001=+=∑其余l(xiāng)最短桿鄰邊為機架

∴該機構為曲柄搖桿機構

(c)∵05150100minmax=+=+ll＞3010670=+=∑其余l(xiāng)∴該機構為雙搖桿機構

(d)∵15050100minmax=+=+ll＜6017090=+=∑其余l(xiāng)

最短桿對邊為機架∴該機構為雙搖桿機構

6-10在圖6-53所示的四桿機構中，若17=a，8=c，21=d。則b在啥范圍內

時機構有曲柄存在？它是哪個構件？

解分析：⑴依照曲柄存在條件②，若存在曲柄，則b別能小于c；若b=c，則別滿腳曲柄存在條件①。

因此b一定大于c。

⑵若b＞c，則四桿中c為最短桿，若有曲柄，則一定是DC桿。b＞d：cbll+=+minmax≤dal+=∑其余

∴b≤3082117=-+=-+cdab＜d：cdll+=+minmax≤bal+=∑其余

∴b≥1217821=-+=-+acd

結論：12≤b≤30時機構有曲柄存在，DC桿為曲柄

6-13設計一足踏軋棉機的曲柄搖桿機構。AD在鉛垂線上，要求踏板CD在水平位置上下各擺動10°，

且CDl=500mm，ADl=1000mm。試用圖解法求曲柄AB和連桿BC的長度。

解mm78m078.08.701.0==?==ABllABμ

mm1115m115.15.11101.0==?==BCllBCμ

6-14設計一曲柄搖桿機構。已知搖桿長度mm1004=l，擺角045=ψ，行程速比系數25.1=K。試依照minγ≥o40的條件確定其余三桿的尺寸。

解?=+-??=+-?=201

25.11

25.118011180KKθ

mm28m028.05.14002.0==?==ABllABμmm146.6m1466.03.73002.0==?==BCllBCμ?=42.32minγ

別滿腳minγ≥o40傳力條件，重新設計

mm8.33m0338.09.16002.0==?==ABllABμmm6.081m1086.03.54002.0==?==BCllBCμ?=16.40minγ

滿腳minγ≥o40傳力條件

6-15設計一導桿機構。已知機架長度mm1001=l，行程速比系數4.1=K，試用圖解法求曲柄的長度。解?=+-??=+-?

=301

4.11

4.118011180KKθ

mm8825m02588.094.12002.01.ABllAB==?==μ

6-16設計一曲柄滑塊機構。已知滑塊的行程mm50=s，偏距mm10=e。行程速比系數4.1=K。試用作圖法求出曲柄和連桿的長度。

解?=+-??=+-?

=301

4.11

4.118011180KKθ

mm62.23m02362.062.23001.02==?==ABllAB

μmm47.39m03947.047.39001.022==?==CBllBCμ

第七章部分題解參考

7-10在圖7-31所示運動規(guī)律線圖中，各段運動規(guī)律未表示徹底，請依照給定部

分補腳其余部分（位移線圖要求準確畫出，速度和加速度線圖可用示意圖表示）。解

7-11一滾子對心挪移從動件盤形凸輪機構，凸輪為一偏心輪，其半徑mmR30=，偏心距mme15=，滾子

半徑mmrk10=，凸輪順時針轉動，角速度ω為常數。試求：⑴畫出凸輪機構的運動簡圖。⑵作出凸輪的理論廓線、基圓以及從動件位移曲線?~s圖。解

7-12按圖7-32所示位移曲線，設計尖端挪移從動件盤形凸輪的廓線。并分析最大壓力角發(fā)生在何處（提

示：從壓力角公式來分析）。

解由壓力角計算公式：ω

α)(tan2

srvb+=

∵2v、br、ω均為常數∴0=s→maxαα=

即?=0?、?=300?，此兩位置壓力角α最大

7-13設計一滾子對心挪移從動件盤形凸輪機構。已知凸輪基圓半徑mmrb40=，滾子半徑mmrk10=；凸

輪逆時針等速回轉，從動件在推程中按余弦加速度規(guī)律運動，回程中按等加-等減速規(guī)律運動，從動

件行程mmh32=；凸輪在一具循環(huán)中的轉角為：?='?=?=?=6012030150shst????，，，，試繪制從動件位移線圖和凸輪的廓線。解

7-14將7-13題改為滾子偏置挪移從動件。偏距mme20=,試繪制其凸輪的廓線。解

7-15如圖7-33所示凸輪機構。試用作圖法在圖上標出凸輪與滾子從動件從C點接觸到D點接觸時凸輪

的轉角CD?，并標出在D點接觸時從動件的壓力角Dα和位移Ds。

解

第八章部分題解參考

8-23有一對齒輪傳動，m=6mm，z1=20，z2=80，b=40mm。為了縮小中心距，要改用m=4mm的一對齒

輪來代替它。設載荷系數K、齒數z1、z2及材料均別變。試咨詢?yōu)榱吮３衷薪佑|疲勞強度，應取多大的齒寬b？

解由接觸疲勞強度：bu

uKTa

Z

ZZHEH3

1)1(500+=ε

σ≤][Hσ

∵載荷系數K、齒數z1、z2及材料均別變∴baba''=

即9046402

2

22=?='='mbmbmm

8-25一標準漸開線直齒圓柱齒輪，測得齒輪頂圓直徑da=208mm，齒根圓直徑df=172mm，齒數z=24，試

求該齒輪的模數m和齒頂高系數*

ah。

解∵mhzda

a)2(*

+=∴*2aahzdm+=若取0.1*

=ah則81

2242082*

=?+=+=aahzdmmm若取8.0*

=ah則125.88.02242082*

=?+=+=a

ahzdmmm（非標，舍）答：該齒輪的模數m=8mm，齒頂高系數0.1*

=a

h。

8-26一對正確安裝的漸開線標準直齒圓柱齒輪