1-1至1-4解機構運動簡圖如下列圖所示。圖1.11題1-1解圖圖1.12題1-2解圖圖1.13題1-3解圖圖1.14題1-4解圖1-5解1-6解1-7解1-8解1-9解1-10解1-11解1-12解1-13解該導桿機構的全部瞬心如下圖，構件1、3的角速比為：1-14解該正切機構的全部瞬心如下圖，構件3的速度為：，方向垂直向上。1-15解要求輪1與輪2的角速度之比，首先確定輪1、輪2和機架4三個構件的三個瞬心，即，和，如下圖。那么：，輪2與輪1的轉向相反。1-16解〔1〕圖a中的構件組合的自由度為：自由度為零，為一剛性桁架，所以構件之間不能產生相對運動?！?〕圖b中的CD桿是虛約束，去掉與否不影響機構的運動。故圖b中機構的自由度為：所以構件之間能產生相對運動。題2-1答:a〕，且最短桿為機架，因此是雙曲柄機構。b〕，且最短桿的鄰邊為機架，因此是曲柄搖桿機構。c〕，不滿足桿長條件，因此是雙搖桿機構。d〕，且最短桿的對邊為機架，因此是雙搖桿機構。題2-2解:要想成為轉動導桿機構，那么要求與均為周轉副?！?〕當為周轉副時，要求能通過兩次與機架共線的位置。見圖2-15中位置和。在中，直角邊小于斜邊，故有：〔極限情況取等號〕；在中，直角邊小于斜邊，故有：〔極限情況取等號〕。綜合這二者，要求即可?！?〕當為周轉副時，要求能通過兩次與機架共線的位置。見圖2-15中位置和。在位置時，從線段來看，要能繞過點要求：〔極限情況取等號〕；在位置時，因為導桿是無限長的，故沒有過多條件限制?！?〕綜合〔1〕、〔2〕兩點可知，圖示偏置導桿機構成為轉動導桿機構的條件是：題2-3見圖2.16。圖2.16題2-4解:〔1〕由公式，并帶入數據列方程有：因此空回行程所需時間；〔2〕因為曲柄空回行程用時，轉過的角度為，因此其轉速為：轉/分鐘題2-5解:〔1〕由題意踏板在水平位置上下擺動，就是曲柄搖桿機構中搖桿的極限位置，此時曲柄與連桿處于兩次共線位置。取適當比例圖尺，作出兩次極限位置和〔見圖2.17〕。由圖量得：，。解得：由和上步求解可知：，，，〔2〕因最小傳動角位于曲柄與機架兩次共線位置，因此取和代入公式〔2-3〕計算可得：或：代入公式〔2-3〕′，可知題2-6解：因為此題屬于設計題，只要步驟正確，答案不唯一。這里給出根本的作圖步驟，不給出具體數值答案。作圖步驟如下〔見圖2.18〕：〔1〕求，；并確定比例尺?！?〕作，?！布磽u桿的兩極限位置〕〔3〕以為底作直角三角形，，。〔4〕作的外接圓，在圓上取點即可。在圖上量取，和機架長度。那么曲柄長度，搖桿長度。在得到具體各桿數據之后，代入公式〔2—3〕和〔2-3〕′求最小傳動角，能滿足即可。圖2.18題2-7圖2.19解:作圖步驟如下〔見圖2.19〕：〔1〕求，；并確定比例尺?！?〕作，頂角，。〔3〕作的外接圓，那么圓周上任一點都可能成為曲柄中心。〔4〕作一水平線，于相距，交圓周于點。〔5〕由圖量得，。解得：曲柄長度：連桿長度：題2-8解:見圖2.20，作圖步驟如下：〔1〕?！?〕取，選定，作和，?！?〕定另一機架位置：角平分線，?！?〕，。桿即是曲柄，由圖量得曲柄長度：題2-9解：見圖2.21，作圖步驟如下：〔1〕求，，由此可知該機構沒有急回特性?！?〕選定比例尺，作，?！布磽u桿的兩極限位置〕〔3〕做，與交于點?！?〕在圖上量取，和機架長度。曲柄長度：連桿長度：題2-10解:見圖2.22。這是兩個活動鉸鏈兩對位置設計四桿機構，可以用圓心法。連接，，作圖2.22的中垂線與交于點。然后連接，，作的中垂線與交于點。圖中畫出了一個位置。從圖中量取各桿的長度，得到：，，題2-11解:〔1〕以為中心，設連架桿長度為，根據作出，，?！?〕取連桿長度，以，，為圓心，作弧。〔3〕另作以點為中心，、，的另一連架桿的幾個位置，并作出不同半徑的許多同心圓弧?！?〕進行試湊，最后得到結果如下：，，，。機構運動簡圖如圖2.23。題2-12解:將條件代入公式〔2-10〕可得到方程組：聯立求解得到：，，。將該解代入公式〔2-8〕求解得到：，，，。又因為實際，因此每個桿件應放大的比例尺為：，故每個桿件的實際長度是：，，，。題2-13證明:見圖2.25。在上任取一點，下面求證點的運動軌跡為一橢圓。見圖可知點將分為兩局部，其中，。又由圖可知，，二式平方相加得可見點的運動軌跡為一橢圓。3-1解圖3.10題3-1解圖如圖3.10所示，以O為圓心作圓并與導路相切，此即為偏距圓。過B點作偏距圓的下切線，此線為凸輪與從動件在B點接觸時，導路的方向線。推程運動角如下圖。3-2解圖3.12題3-2解圖如圖3.12所示，以O為圓心作圓并與導路相切，此即為偏距圓。過D點作偏距圓的下切線，此線為凸輪與從動件在D點接觸時，導路的方向線。凸輪與從動件在D點接觸時的壓力角如下圖。3-3解：從動件在推程及回程段運動規律的位移、速度以及加速度方程分別為：〔1〕推程：0°≤≤150°〔2〕回程：等加速段0°≤≤60°等減速段60°≤≤120°為了計算從動件速度和加速度，設。計算各分點的位移、速度以及加速度值如下：總轉角0°15°30°45°60°75°90°105°位移(mm)00.7342.8656.18310.3651519.63523.817速度(mm/s)019.41636.93150.83259.75762.83259.75750.832加速度〔mm/s2〕65.79762.57753.23138.67520.3330-20.333-38.675總轉角120°135°150°165°180°195°210°225°位移(mm)27.13529.26630303029.06626.25021.563速度(mm/s)36.93219.416000-25-50-75加速度〔mm/s2〕-53.231-62.577-65.7970-83.333-83.333-83.333-83.333總轉角240°255°270°285°300°315°330°345°位移(mm)158.4383.750.9380000速度(mm/s)-100-75-50-250000加速度〔mm/s2〕-83.333-83.33383.33383.33383.333000根據上表作圖如下〔注：為了圖形大小協調，將位移曲線沿縱軸放大了5倍?！常簣D3-13題3-3解圖3-4解：圖3-14題3-4圖根據3-3題解作圖如圖3-15所示。根據(3.1)式可知，取最大，同時s2取最小時，凸輪機構的壓力角最大。從圖3-15可知，這點可能在推程段的開始處或在推程的中點處。由圖量得在推程的開始處凸輪機構的壓力角最大，此時＜[]=30°。圖3-15題3-4解圖3-7解：從動件在推程及回程段運動規律的位移方程為：1.推程：0°≤≤120°2.回程：0°≤≤120°計算各分點的位移值如下：總轉角〔°〕0153045607590105位移〔mm〕010總轉角〔°〕120135150165180195210225位移〔mm〕202020910總轉角〔°〕240255270285300315330345位移〔mm〕000000圖3-20題3-7解圖4.5課后習題詳解4-1解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、齒槽寬4-2解由可得模數分度圓直徑4-3解由得4-4解分度圓半徑分度圓上漸開線齒廓的曲率半徑分度圓上漸開線齒廓的壓力角基圓半徑基圓上漸開線齒廓的曲率半徑為0；壓力角為。齒頂圓半徑齒頂圓上漸開線齒廓的曲率半徑齒頂圓上漸開線齒廓的壓力角4-5解正常齒制漸開線標準直齒圓柱齒輪的齒根圓直徑：基圓直徑假定那么解得故當齒數時，正常齒制漸開線標準直齒圓柱齒輪的基圓大于齒根圓；齒數，基圓小于齒根圓。4-6解中心距內齒輪分度圓直徑內齒輪齒頂圓直徑內齒輪齒根圓直徑4-7證明用齒條刀具加工標準漸開線直齒圓柱齒輪，不發生根切的臨界位置是極限點正好在刀具的頂線上。此時有關系：正常齒制標準齒輪、，代入上式短齒制標準齒輪、，代入上式圖4.7題4-7解圖4-8證明如下圖，、兩點為卡腳與漸開線齒廓的切點，那么線段即為漸開線的法線。根據漸開線的特性：漸開線的法線必與基圓相切，切點為。再根據漸開線的特性：發生線沿基圓滾過的長度，等于基圓上被滾過的弧長，可知：AC對于任一漸開線齒輪，基圓齒厚與基圓齒距均為定值，卡尺的位置不影響測量結果。圖4.8題4-8圖圖4.9題4-8解圖5-1解：蝸輪2和蝸輪3的轉向如圖粗箭頭所示，即和。圖5.5圖5.65-2解：這是一個定軸輪系，依題意有：齒條6的線速度和齒輪5′分度圓上的線速度相等；而齒輪5′的轉速和齒輪5的轉速相等，因此有：通過箭頭法判斷得到齒輪5′的轉向順時針，齒條6方向水平向右。5-3解：秒針到分針的傳遞路線為：6→5→4→3，齒輪3上帶著分針，齒輪6上帶著秒針，因此有：。分針到時針的傳遞路線為：9→10→11→12，齒輪9上帶著分針，齒輪12上帶著時針，因此有：。圖5.7圖5.85-4解：從圖上分析這是一個周轉輪系，其中齒輪1、3為中心輪，齒輪2為行星輪，構件為行星架。那么有：∵∴∴當手柄轉過，即時，轉盤轉過的角度，方向與手柄方向相同。5-5解：這是一個周轉輪系，其中齒輪1、3為中心輪，齒輪2、2′為行星輪，構件為行星架。那么有：∵，∴∴傳動比為10，構件與的轉向相同。圖5.9圖5.105-6解：這是一個周轉輪系，其中齒輪1為中心輪，齒輪2為行星輪，構件為行星架。那么有：∵，，∵∴∴5-7解：這是由四組完全一樣的周轉輪系組成的輪系，因此只需要計算一組即可。取其中一組作分析，齒輪4、3為中心輪，齒輪2為行星輪，構件1為行星架。這里行星輪2是惰輪，因此它的齒數與傳動比大小無關，可以自由選取。〔1〕由圖知〔2〕又挖叉固定在齒輪上，要使其始終保持一定的方向應有：〔3〕聯立〔1〕、〔2〕、〔3〕式得：圖5.11圖5.125-8解：這是一個周轉輪系，其中齒輪1、3為中心輪，齒輪2、2′為行星輪，為行星架。∵，∴∴與方向相同10-1證明當升角與當量摩擦角符合時，螺紋副具有自鎖性。當時，螺紋副的效率所以具有自鎖性的螺紋副用于螺旋傳動時，其效率必小于50%。10-2解由教材表10-1、表10-2查得，粗牙，螺距，中徑螺紋升角，細牙，螺距，中徑螺紋升角對于相同公稱直徑的粗牙螺紋和細牙螺紋中，細牙螺紋的升角較小，更易實現自鎖。10-3解查教材表10-1得粗牙螺距中徑小徑螺紋升角普通螺紋的牙側角，螺紋間的摩擦系數當量摩擦角擰緊力矩由公式可得預緊力拉應力查教材表9-1得35鋼的屈服極限擰緊所產生的拉應力已遠遠超過了材料的屈服極限，螺栓將損壞。10-4解〔1〕升角當量摩擦角工作臺穩定上升時的效率：〔2〕穩定上升時加于螺桿上的力矩〔3〕螺桿的轉速螺桿的功率〔4〕因，該梯形螺旋副不具有自鎖性，欲使工作臺在載荷作用下等速下降，需制動裝置。其制動力矩為10-5解查教材表9-1得Q235的屈服極限，查教材表10-6得，當控制預緊力時，取平安系數由許用應力查教材表10-1得的小徑由公式得預緊力由題圖可知，螺釘個數，取可靠性系數牽曳力11-1解1〕由公式可知：輪齒的工作應力不變，那么那么，假設，該齒輪傳動能傳遞的功率11-2解由公式可知，由抗疲勞點蝕允許的最大扭矩有關系：設提高后的轉矩和許用應力分別為、當轉速不變時，轉矩和功率可提高69%。11-3解軟齒面閉式齒輪傳動應分別驗算其接觸強度和彎曲強度?！?〕許用應力查教材表11-1小齒輪45鋼調質硬度：210～230HBS取220HBS；大齒輪ZG270-500正火硬度：140～170HBS，取155HBS。查教材圖11-7，查教材圖11-10,查教材表11-4取，故：〔2〕驗算接觸強度，驗算公式為：其中：小齒輪轉矩載荷系數查教材表11-3得齒寬中心距齒數比那么：、，能滿足接觸強度?！?〕驗算彎曲強度，驗算公式：其中：齒形系數：查教材圖11-9得、那么