1、機械設計基礎作業答案第一章平面機構的自由度和速度分析1112131415自由度為：或：16自由度為或：110自由度為：或：111113：求出題1-13圖導桿機構的全部瞬心和構件1、3的角速度比。114：求出題1-14圖正切機構的全部瞬心。設，求構件3的速度。115：題1-15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。構件1、2的瞬心為P12P24、P14分別為構件2與構件1相對于機架的絕對瞬心116：題1-16圖所示曲柄滑塊機構，已知：，求機構全部瞬心、滑塊速度和連桿角速度。在三角形ABC中，117：題1-17圖所示平底擺動從動件凸輪1為

2、半徑的圓盤，圓盤中心C與凸輪回轉中心的距離，求和時，從動件角速度的數值和方向。時方向如圖中所示當時方向如圖中所示第二章平面連桿機構2-1 試根據題2-1圖所注明的尺寸判斷下列鉸鏈四桿機構是曲柄搖桿機構、雙曲柄機構還是雙搖桿機構。（1）雙曲柄機構（2）曲柄搖桿機構（3）雙搖桿機構（4）雙搖桿機構2-3 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。2-4 已知某曲柄搖桿機構的曲柄勻速轉動，極位夾角為300，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？解：（1）根據題已知條件可得：工作行程曲柄的轉角則空回程曲柄的轉角搖桿工作行程用時7s

3、，則可得到空回程需時：（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2-5 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100，且。（1）試用圖解法求曲柄AB和連桿BC的長度；（2）用式（2-6）和式（2-6）計算此機構的最小傳動角。解：以踏板為主動件，所以最小傳動角為0度。2-6 設計一曲柄搖桿機構。已知搖桿長度，擺角，搖桿的行程速比變化系數。（1）用圖解法確定其余三桿的尺寸；（2）用式（2-6）和式（2-6）確定機構最小傳動角（若，則應另選鉸鏈A的位置，重新設計）。解：由K=1.2可得極位夾角2-7 設計一曲柄滑塊機構，如題2-7圖所示

4、。已知滑塊的行程，偏距，行程速度變化系數，求曲柄和連桿的長度。解：由K=1.2可得極位夾角2-8 設計一擺動導桿機構。已知機架長度，行程速度變化系數，求曲柄長度。解：由K=1.4可得極位夾角2-10 設計一鉸鏈四桿機構作為加熱爐爐門的起閉機構。已知爐門上兩活動鉸鏈的中心距為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），設固定鉸鏈安裝在yy軸線上，其相關尺寸如題圖2-10圖所示，求此鉸鏈四桿機構其余三桿的長度。2-12 已知某操縱裝置采用鉸鏈四桿機構。要求兩連架桿的對應位置如題2-12圖所示，；，；，；機架長度，試用解析法求其余三桿長度。解：由書35頁圖2-31可建

5、立如下方程組：消去，并整理可得：令： （1） （2） （3）于是可得到分別把兩連架桿的三個對應轉角帶入上式，可得到關于P1、P2、P3由三個方程組成的方程組。可解得：，再由（1）、（2）、（3），可解得：第三章 凸輪機構3-1 題3-1圖所示為一偏置直動從動件盤形凸輪機構，已知AB段為凸輪的推程廓線，試在圖上標注推程運動角。3-2題3-2圖所示為一偏置直動從動件盤形凸輪機構，已知凸輪是一個以C點為圓心的圓盤，試求輪廓上D點與尖頂接觸是的壓力角，并作圖表示。3-4 設計題3-4圖所示偏置從動件盤形凸輪。已知凸輪以等角速度順時針方向回轉，偏距，凸輪基圓半徑，滾子半徑，從動件的升程，從動件在升程和回

6、程均作簡諧運動，試用圖解法繪制出凸輪的輪廓并校核推程壓力角。解：（1）推程：推程角：從動件的位移方程：從動件的行程：0050010001500（mm）02.0127.9930（2）回程：回程角：從動件的位移方程：004008001200（mm）3027.992.010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）注：題3-6、3-7依次按上述步驟進行作圖即可，不同的是：3-6為一擺動從動件盤形凸輪機構，3-7為一平底直動從動件盤形凸輪機構。第四章 齒輪機構4-1 已知一對外嚙合正常齒制標準直齒圓柱齒輪，試計算這對齒輪的分度圓直徑、齒頂高、齒

7、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。解：項目及計算公式齒輪1齒輪2分度圓直徑57123齒頂高 （）33齒跟高 （）3.753.75頂隙 （）0.750.75中心距90齒頂圓直徑63129齒跟圓直徑49.5115.5基圓直徑 （）53.5625115.5822齒距9.42齒厚4.71齒槽寬4.714-2 已知一對外嚙合標準直齒圓柱齒輪的標準中心距，齒數，求模數和分度圓直徑。解：由可得則其分度圓直徑分別為4-3已知一正常齒制標準直齒圓柱齒輪的齒數，齒頂圓直徑，求該輪的模數。解：正常齒制標準直齒圓柱齒輪：則有4-4 已知一正常齒制標準直齒圓柱齒輪,試分別求出分度

8、圓、基圓、齒頂圓上漸開線的曲率半徑和壓力角。解：齒頂圓壓力角：基圓壓力角：分度圓上齒廓曲率半徑：齒頂圓上齒廓曲率半徑：基圓上齒廓曲率半徑：4-6 已知一對內嚙合正常齒制標準直齒圓柱齒輪，試參照圖4-1b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。解：該對齒輪為內嚙合，所以有中心距齒輪2為內齒輪，所以有4-10 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：、，哪些不變？哪些起了變化？變大還是變小？解：不變的參數、變化增大、減小4-11 已知一對正常齒漸開線標準斜齒圓柱齒輪，試計算其螺旋角、端面模數、分度圓直徑和齒跟圓直徑。解：對外嚙合的斜齒輪中心距為代入已知參數可

9、得所以 端面模數 mm分度圓直徑分別為mmmm齒頂圓直徑分別為mmmm齒跟圓直徑分別為mmmm第五章 輪系5-1 在題5-1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。5-2 在題5-2圖所示輪系中，已知，（右旋），若，求齒條6線速度的大小和方向。解：方向為水平向右。5-3 在題5-3圖所示鐘表傳動示意圖中，E為擒縱輪，N為發條盤，S、M、H分別為秒針、分針、時針。設，求秒針與分針的傳動比和分針與時針的傳動比。解：為定軸輪系注意各輪轉速之間的關系：得到則有5-6 在題5-6圖所示液壓回轉臺的傳動機構中，已知，液壓馬達M的轉速，回轉臺H的轉速，求齒

10、輪1的齒數（提示：）。解：5-9 在題5-9圖所示差動輪系中，已知各輪的齒數，齒輪1的轉速為（箭頭向上），齒輪3的轉速為（箭頭向下），求行星架轉速的大小和方向。解：在轉化輪系中，各輪的轉向如圖中虛線箭頭所示，則有在圖中，從給定的條件可知，輪1和輪3的絕對轉向相反，已的值為正，的值為負，代入上式中，則有即于是解得其值為正，說明H的轉向與輪1的轉向相同。5-10 在題5-10圖所示機構中，已知，求：（1）當、時，（2）當時，（3）當、時，解：該輪系為一復合（混合）輪系（1）有1、2、3構成定軸輪系，則有即 （2）由3（H）、4、5、6、7構成周轉輪系易知 即聯立定軸輪系則即當，時，當時，當，時，第

11、七章機械運轉速度波動的調節7-2 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律如題7-2圖所示。設驅動力矩等于常數，剪床主軸轉速為，機械運轉速度不均勻系數。求：（1）驅動力矩的數值；（2）安裝在主軸上的飛輪轉動慣量。解：（1）按一個周期中（一運動循環）阻力矩和驅動力矩做功相等，有（2）分三個區間第一區間盈功：第二區間虧功：第三區間盈功：畫出能量指示圖：則最大盈虧功為：則飛輪的轉動慣量為7-3 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設計的精確性。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

12、選擇，還有，在計算時忽略了其他構件的轉動慣量，也忽略了其他構件的動能影響。所以是近似計算。7-5 設某機組發動機供給的驅動力矩（即驅動力矩與瞬時角速度成反比），阻力矩變化如題7-5圖所示，若忽略其他構件的轉動慣量，求在，狀態下飛輪的轉動慣量。解：用平均角速度處理兩時間段的轉角 ： ： 則在00.1s之間則在0.10.9s之間則最大盈虧功為由可得第8章 回轉件的平衡8-1 某汽輪機轉子質量為1t，由于材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？解：離心力為：離心力與重力之比為：8-4 如圖所示盤形回轉

13、件，經靜平衡試驗得知，其不平衡質徑積等于，方向沿。由于結構限制，不允許在與相反方向上加平衡質量，只允許在和方向各加一個質徑積來進行平衡。求和的數值。解：依題意可得：于是可解得：8-5 如圖所示盤形回轉件上有4個偏置質量，已知，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？解：各偏心質量產生的質徑積分別為：于是不平衡質徑積的向量和為：即應在圖示反方向的方位加上質徑積，回轉件才能達到平衡。第10章 連接10-4 解：設螺旋副的升角為，當量摩擦角為，當量摩擦系數用表示則 已知 ，則， （1）工作臺上升的效率為（2）穩定上升時加于螺桿上的力矩為（3）螺桿的導程為則

14、可得螺桿的轉速為：螺桿所需的功率為：（4）工作臺在作用下等速下降，因，該螺旋副不具有自鎖性，所以需要制動裝置。加于螺桿上的制動力矩為：10-7 解：查表10-1，M20螺栓的小徑為由題意知，因F作用而在軸上產生的摩擦力矩應與W作用而在軸上產生的力矩平衡，即有則 則每個螺栓所受的軸向力為螺栓的力學性能等級為4.8級，查表10-5，查表10-7，則 代入試（10-12）有則 10-10 解：（參考）暫取螺柱個數為12，性能等級為5.8級（已知）查表10-5 查表10-7 取殘余預緊力則 取M16的螺柱（其）螺柱的分布圓直徑為取則螺柱間距為：所以，選擇正確。10-14 解：選擇平鍵連接，由圖中所示軸孔直徑可知，與之相裝配的軸徑也為，結合輪轂長度尺寸84，可由表10-9查得需要選擇的鍵為：鍵1680 GB