机械设计基础1-8章答案.doc 28页

'1-1至1-4解机构运动简图如下图所示。　　　　　　　　　图1.11题1-1解图　　　　　　　　图1.12题1-2解图　　　　　　　　　图1.13题1-3解图　　　　　　　　图1.14题1-4解图 1-13解该导杆机构的全部瞬心如图所示，构件1、3的角速比为：1-14解该正切机构的全部瞬心如图所示，构件3的速度为：，方向垂直向上。1-15解要求轮1与轮2的角速度之比，首先确定轮1、轮2和机架4三个构件的三个瞬心，即，和，如图所示。则：，轮2与轮1的转向相反。1-16解（1）图a中的构件组合的自由度为：　　　自由度为零，为一刚性桁架，所以构件之间不能产生相对运动。（2）图b中的CD杆是虚约束，去掉与否不影响机构的运动。故图b中机构的自由度为：　　所以构件之间能产生相对运动。题2-1答:a），且最短杆为机架，因此是双曲柄机构。b），且最短杆的邻边为机架，因此是曲柄摇杆机构。 c），不满足杆长条件，因此是双摇杆机构。d），且最短杆的对边为机架，因此是双摇杆机构。题2-3见图2.16。图2.16 题2-5解:（1）由题意踏板在水平位置上下摆动，就是曲柄摇杆机构中摇杆的极限位置，此时曲柄与连杆处于两次共线位置。取适当比例图尺，作出两次极限位置和（见图2.17）。由图量得：，。 解得：由已知和上步求解可知：，，，（2）因最小传动角位于曲柄与机架两次共线位置，因此取和代入公式（2-3）计算可得：或：代入公式（2-3）′，可知题2-6解：因为本题属于设计题，只要步骤正确，答案不唯一。这里给出基本的作图步骤，不给出具体数值答案。作图步骤如下（见图2.18）：（1）求，；并确定比例尺。（2）作，。（即摇杆的两极限位置）（3）以为底作直角三角形，，。（4）作的外接圆，在圆上取点即可。在图上量取，和机架长度。则曲柄长度，摇杆长度 。在得到具体各杆数据之后，代入公式（2—3）和（2-3）′求最小传动角，能满足即可。图2.18题2-8解:见图2.20，作图步骤如下：（1）。（2）取，选定，作和，。（3）定另一机架位置：角平分线，。（4），。杆即是曲柄，由图量得曲柄长度：3-1解  　　　　　　　　　　图3.10题3-1解图如图3.10所示，以O为圆心作圆并与导路相切，此即为偏距圆。过B点作偏距圆的下切线，此线为凸轮与从动件在B点接触时，导路的方向线。推程运动角如图所示。3-2解图3.12题3-2解图如图3.12所示，以O为圆心作圆并与导路相切，此即为偏距圆。过D点作偏距圆的下切线，此线为凸轮与从动件在D点接触时，导路的方向线。凸轮与从动件在D点接触时的压力角如图所示。3-4解：图3-14题3-4图根据3-3题解作图如图3-15所示。根据(3.1)式可知，取最大，同时s2 取最小时，凸轮机构的压力角最大。从图3-15可知，这点可能在推程段的开始处或在推程的中点处。由图量得在推程的开始处凸轮机构的压力角最大，此时＜[]=30°。 图3-15题3-4解图 3-6解：图3-18题3-6图从动件在推程及回程段运动规律的角位移方程为：1.推程：　　　　　　　　　　　　0°≤≤150°2.回程：　　　　　　　　　　　　0°≤≤120°计算各分点的位移值如下：总转角（°）0153045607590105角位移（°）00.3671.4323.0925.1827.59.81811.908 总转角（°）120135150165180195210225角位移（°）13.56814.63315151514.42912.8030.370总转角（°）240255270285300315330345角位移（°）7.54.6302.1970.5710000根据上表作图如下：图3-19题3-6解图4.5课后习题详解4-1解　　分度圆直径　　齿顶高　　　　　　　　齿根高　　　　　　　　顶隙　　　　　　　 　　中心距　　　　　　　　齿顶圆直径　　　　　　　　　　　　　　　　齿根圆直径　　　　　　　　　　　　　　　　　基圆直径　　　　　　　　　　　　　　　　齿距　　　　　　　　　齿厚、齿槽宽　　　4-2解由　　可得模数　　　分度圆直径　　　　　　　　　　　　4-4解　　分度圆半径　　　分度圆上渐开线齿廓的曲率半径　　分度圆上渐开线齿廓的压力角　　　　基圆半径　　　　　　基圆上渐开线齿廓的曲率半径为0；　　压力角为。　　齿顶圆半径　　　　齿顶圆上渐开线齿廓的曲率半径　　齿顶圆上渐开线齿廓的压力角 4-5解　正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮的齿根圆直径：　　基圆直径　　　　假定则解得　　故当齿数时，正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮的基圆大于齿根圆；齿数，基圆小于齿根圆。4-11解　　因　　　　螺旋角　　　　端面模数　　　　端面压力角　　　　当量齿数　　　　分度圆直径　　　　齿顶圆直径　　　　齿根圆直径　　4-12解（1）若采用标准直齿圆柱齿轮，则标准中心距应 　　说明采用标准直齿圆柱齿轮传动时，实际中心距大于标准中心距，齿轮传动有齿侧间隙，传动不连续、传动精度低，产生振动和噪声。（2）采用标准斜齿圆柱齿轮传动时，因　　　　螺旋角　　　　分度圆直径　　　　节圆与分度圆重合　　，4-13解　　分度圆锥角　　　　分度圆直径　　　　齿顶圆直径　　齿根圆直径　　外锥距　　　　齿顶角、齿根角 　　顶锥角　　　　根锥角　　　　当量齿数　　4-14答：一对直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是：两齿轮的模数和压力角必须分别相等，即、。　　一对斜齿圆柱齿轮正确啮合的条件是：两齿轮的模数和压力角分别相等，螺旋角大小相等、方向相反（外啮合），即、、。　　一对直齿圆锥齿轮正确啮合的条件是：两齿轮的大端模数和压力角分别相等，即、。5-1解：蜗轮2和蜗轮3的转向如图粗箭头所示，即和。　　　图5.5　　　　　　　　　　　　　　　　　　图5.6 5-2解：这是一个定轴轮系，依题意有：　　齿条6的线速度和齿轮5′分度圆上的线速度相等；而齿轮5′的转速和齿轮5的转速相等，因此有：通过箭头法判断得到齿轮5′的转向顺时针，齿条6方向水平向右。5-3解：秒针到分针的传递路线为：6→5→4→3，齿轮3上带着分针，齿轮6上带着秒针，因此有：。分针到时针的传递路线为：9→10→11→12，齿轮9上带着分针，齿轮12上带着时针，因此有：。 图5.7　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图5.85-4解：从图上分析这是一个周转轮系，其中齿轮1、3为中心轮，齿轮2为行星轮，构件为行星架。则有：∵∴∴当手柄转过，即时，转盘转过的角度，方向与手柄方向相同。5-5解：这是一个周转轮系，其中齿轮1、3为中心轮，齿轮2、2′为行星轮，构件为行星架。则有： ∵，∴∴传动比为10，构件与的转向相同。图5.9　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图5.10　　　　　　　　　　　5-8解：这是一个周转轮系，其中齿轮1、3为中心轮，齿轮2、2′为行星轮，为行星架。 ∵，∴∴与方向相同5-9解：这是一个周转轮系，其中齿轮1、3为中心轮，齿轮2、2′为行星轮，为行星架。∵设齿轮1方向为正，则，∴∴与方向相同 图5.13　　　　　　　　　　　　　　　　图5.145-10解：这是一个混合轮系。其中齿轮1、2、2′3、组成周转轮系，其中齿轮1、3为中心轮，齿轮2、2′为行星轮，为行星架。而齿轮4和行星架组成定轴轮系。在周转轮系中：（1）在定轴轮系中：（2）又因为：（3）联立（1）、（2）、（3）式可得：5-14解：这是一个混合轮系。齿轮3、4、4′、5和行星架组成周转轮系，其中齿轮3、5为中心轮，齿轮4、4′为行星轮。齿轮1、2组成定轴轮系。在周转轮系中：（1） 在定轴轮系中：（2）又因为：，，（3）依题意，指针转一圈即（4）此时轮子走了一公里，即（5）联立（1）、（2）、（3）、（4）、（5）可求得图5.18　　　　　　　　　　图5.195-15解：这个起重机系统可以分解为3个轮系：由齿轮3′、4组成的定轴轮系；由蜗轮蜗杆1′和5组成的定轴轮系；以及由齿轮1、2、2′、3和构件组成的周转轮系，其中齿轮1、3是中心轮，齿轮4、2′为行星轮，构件是行星架。一般工作情况时由于蜗杆5不动，因此蜗轮也不动，即（1） 在周转轮系中：（2）在定轴齿轮轮系中：（3）又因为：，，（4）联立式（1）、（2）、（3）、（4）可解得：。当慢速吊重时，电机刹住，即，此时是平面定轴轮系，故有：6-1解　　顶圆直径　　　　齿高　　　　齿顶厚　　　　齿槽夹角　　　　　　棘爪长度　　 图6.1题6-1解图6-2解　拔盘转每转时间　　槽轮机构的运动特性系数　　　　槽轮的运动时间　　　　槽轮的静止时间　　6-3解槽轮机构的运动特性系数　　　　　　　　　　因：　　　所以　　7-1解：（1）先求解该图功的比例尺。（2）求最大盈亏功。根据图7.5做能量指示图。将和曲线的交点标注，，，，，，，，。将各区间所围的面积分为盈功和亏功，并标注“+”号或“-”号，然后根据各自区间盈亏功的数值大小按比例作出能量指示图（图7.6）如下：首先自向上做，表示区间的盈功；其次作向下表示区间的亏功；依次类推，直到画完最后一个封闭 矢量。由图知该机械系统在区间出现最大盈亏功，其绝对值为：（3）求飞轮的转动惯量曲轴的平均角速度：；系统的运转不均匀系数：；则飞轮的转动惯量：图7.5　　　　　　　　　　　　　图7.67-2 图7.7　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图7.8解：（1）驱动力矩。因为给定为常数，因此为一水平直线。在一个运动循环中，驱动力矩所作的功为，它相当于一个运动循环所作的功，即：因此求得：（2）求最大盈亏功。根据图7.7做能量指示图。将和曲线的交点标注， ，，。将各区间所围的面积分为盈功和亏功，并标注“+”号或“-”号，然后根据各自区间盈亏功的数值大小按比例作出能量指示图（图7.8）如下：首先自向上做，表示区间的盈功；其次作向下表示区间的亏功；然后作向上表示区间的盈功，至此应形成一个封闭区间。由图知该机械系统在区间出现最大盈亏功。欲求，先求图7.7中的长度。如图将图中线1和线2延长交于点，那么在中，相当于该三角形的中位线，可知。又在中，，因此有：，则根据所求数据作出能量指示图，见图7.8，可知最大盈亏功出现在段，则。（3）求飞轮的转动惯量和质量。 7-7解：图7.10　　　　　　　　　　　　　　　　图7.11由图见一个运动循环的力矩图有四个重复图示，因此，可以以一个周期只有来计算。（1）求驱动力矩。一个周期内驱动力矩功和阻力矩功相等，又依题意驱动力矩为常数，故有，（2）求最大盈亏功。根据图7.10做能量指示图。将和曲线的交点标注，，，。将各区间所围的面积分为盈功和亏功，并标注“+”号或“-”号，然后根据各自区间盈亏功的数值大小按比例作出能量指示图（图7.11）如下：首先自向上做，表示区间的盈功， ；其次作向下表示区间的亏功，；然后作向上表示区间的盈功，至此应形成一个封闭区间，。由图知该机械系统在区间出现最大盈亏功。（3）求飞轮的转动惯量。（4）求飞轮的质量。由课本公式7-8：　　　得：　8-1解：依题意该转子的离心力大小为该转子本身的重量为则，即该转子的离心力是其本身重量的倍。8-5 图8.9解：先求出各不平衡质径积的大小：方向沿着各自的向径指向外面。用作图法求解，取，作图8.9所示。由静平衡条件得：由图8.9量得，方向与水平夹角为。8-8 图8.14解：先把不平衡质量在两平衡基面和上分解。基面：　　　　　　　　　　　　　基面：　　　　　　　　　　　　则在两个基面上的质径积分别为：基面：　　　　　　　　　　　  图8.15基面：　　　　　　　　　　　　　用作图法求解，取，作图8.15（a）（b）所示。由动平衡条件得：和由图上量取：，方向如图8.15（a）（b）所示。校核。设坐标轴方向如图8.15所示，用解析法校核。基面： 向有：　　　　　　　　向有：　　　　　　　　　　基面：向有：　　　　　　　　　向有：　　　　　　　　　两个平面在向和向合力均为零，因此所得结果正确。由于回转半径为，因此所加的平衡质量应为'