《机械设计基础》答案.docx
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《机械设计基础》答案
《机械设计基础》作业答案
第一章 平面机构的自由度和速度分析
1-1
1-2
1-3
1-4
1-5
自由度为:
或:
1-6
自由度为
或:
1-10
自由度为:
或:
1-11
1-13:
求出题1-13图导杆机构的全部瞬心和构件1、3的角速度比。
1-14:
求出题1-14图正切机构的全部瞬心。
设,求构件3的速度。
1-15:
题1-15图所示为摩擦行星传动机构,设行星轮2与构件1、4保持纯滚动接触,试用瞬心法求轮1与轮2的角速度比。
构件1、2的瞬心为P12
P24、P14分别为构件2与构件1相对于机架的绝对瞬心
1-16:
题1-16图所示曲柄滑块机构,已知:
,,,求机构全部瞬心、滑块速度和连杆角速度。
在三角形ABC中,,,,
,
1-17:
题1-17图所示平底摆动从动件凸轮1为半径的圆盘,圆盘中心C与凸轮回转中心的距离,,,求和时,从动件角速度的数值和方向。
时
方向如图中所示
当时
方向如图中所示
第二章 平面连杆机构
2-1试根据题2-1图所注明的尺寸判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、双曲柄机构还是双摇杆机构。
(1)双曲柄机构
(2)曲柄摇杆机构
(3)双摇杆机构
(4)双摇杆机构
2-3画出题2-3图所示各机构的传动角和压力角。
图中标注箭头的构件为原动件。
2-4已知某曲柄摇杆机构的曲柄匀速转动,极位夹角θ为300,摇杆工作行程需时7s。
试问:
(1)摇杆空回程需时几秒?
(2)曲柄每分钟转数是多少?
解:
(1)根据题已知条件可得:
工作行程曲柄的转角
则空回程曲柄的转角
摇杆工作行程用时7s,则可得到空回程需时:
(2)由前计算可知,曲柄每转一周需时12s,则曲柄每分钟的转数为
2-5设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构,如题2-5图所示,要求踏板CD在水平位置上下各摆100,且。
(1)试用图解法求曲柄AB和连杆BC的长度;
(2)用式(2-6)和式(2-6)'计算此机构的最小传动角。
解:
以踏板为主动件,所以最小传动角为0度。
2-6设计一曲柄摇杆机构。
已知摇杆长度,摆角,摇杆的行程速比变化系数。
(1)用图解法确定其余三杆的尺寸;
(2)用式(2-6)和式(2-6)'确定机构最小传动角(若,则应另选铰链A的位置,重新设计)。
解:
由K=1.2可得极位夹角
2-7设计一曲柄滑块机构,如题2-7图所示。
已知滑块的行程,偏距,行程速度变化系数,求曲柄和连杆的长度。
解:
由K=1.2可得极位夹角
2-8设计一摆动导杆机构。
已知机架长度,行程速度变化系数,求曲柄长度。
解:
由K=1.4可得极位夹角
2-10设计一铰链四杆机构作为加热炉炉门的起闭机构。
已知炉门上两活动铰链的中心距为50mm,炉门打开后成水平位置时,要求炉门温度较低的一面朝上(如虚线所示),设固定铰链安装在yy轴线上,其相关尺寸如题图2-10图所示,求此铰链四杆机构其余三杆的长度。
2-12已知某操纵装置采用铰链四杆机构。
要求两连架杆的对应位置如题2-12图所示,,;,;,;机架长度,试用解析法求其余三杆长度。
解:
由书35页图2-31可建立如下方程组:
消去δ,并整理可得:
令:
(1)
(2)
(3)
于是可得到
分别把两连架杆的三个对应转角带入上式,可得到关于P1、P2、P3由三个方程组成的方程组。
可解得:
,再由
(1)、
(2)、(3),可解得:
第三章凸轮机构
3-1题3-1图所示为一偏置直动从动件盘形凸轮机构,已知AB段为凸轮的推程廓线,试在图上标注推程运动角Φ。
3-2题3-2图所示为一偏置直动从动件盘形凸轮机构,已知凸轮是一个以C点为圆心的圆盘,试求轮廓上D点与尖顶接触是的压力角,并作图表示。
3-4设计题3-4图所示偏置从动件盘形凸轮。
已知凸轮以等角速度顺时针方向回转,偏距,凸轮基圆半径,滚子半径,从动件的升程,,,,,从动件在升程和回程均作简谐运动,试用图解法绘制出凸轮的轮廓并校核推程压力角。
解:
(1)推程:
推程角:
从动件的位移方程:
从动件的行程:
00
500
1000
1500
(mm)
0
2.01
27.99
30
(2)回程:
回程角:
从动件的位移方程:
00
400
800
1200
(mm)
30
27.99
2.01
0
于是可以作出如下的凸轮的理论轮廓曲线,再作一系列的滚子,绘制内包络线,就得到凸轮的实际轮廓曲线(略)
注:
题3-6、3-7依次按上述步骤进行作图即可,不同的是:
3-6为一摆动从动件盘形凸轮机构,3-7为一平底直动从动件盘形凸轮机构。
第四章齿轮机构
4-1已知一对外啮合正常齿制标准直齿圆柱齿轮,,,试计算这对齿轮的分度圆直径、齿顶高、齿跟高、顶隙、中心距、齿顶圆直径、齿跟圆直径、基圆直径、齿距、齿厚和齿槽宽。
解:
项目及计算公式
齿轮1
齿轮2
分度圆直径
57
123
齿顶高
()
3
3
齿跟高
()
3.75
3.75
顶隙
()
0.75
0.75
中心距
90
齿顶圆直径
63
129
齿跟圆直径
49.5
115.5
基圆直径
()
53.5625
115.5822
齿距
9.42
齿厚
4.71
齿槽宽
4.71
4-2已知一对外啮合标准直齿圆柱齿轮的标准中心距,齿数,,求模数和分度圆直径。
解:
由可得
则其分度圆直径分别为
4-3已知一正常齿制标准直齿圆柱齿轮的齿数,齿顶圆直径,求该轮的模数。
解:
正常齿制标准直齿圆柱齿轮:
则有
4-4已知一正常齿制标准直齿圆柱齿轮,,,试分别求出分度圆、基圆、齿顶圆上渐开线的曲率半径和压力角。
解:
齿顶圆压力角:
基圆压力角:
分度圆上齿廓曲率半径:
齿顶圆上齿廓曲率半径:
基圆上齿廓曲率半径:
4-6已知一对内啮合正常齿制标准直齿圆柱齿轮,,,试参照图4-1b计算该对齿轮的中心距和内齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径和齿跟圆直径。
解:
该对齿轮为内啮合,所以有
中心距
齿轮2为内齿轮,所以有
4-10试与标准齿轮相比较,说明正变位直齿圆柱齿轮的下列参数:
、、、、、、、、、,哪些不变?
哪些起了变化?
变大还是变小?
解:
不变的参数
、、、
变化
增大
、、、、
减小
4-11已知一对正常齿渐开线标准斜齿圆柱齿轮,,,,试计算其螺旋角、端面模数、分度圆直径和齿跟圆直径。
解:
对外啮合的斜齿轮中心距为
代入已知参数可得
所以
端面模数mm
分度圆直径分别为
mm
mm
齿顶圆直径分别为
mm
mm
齿跟圆直径分别为
mm
mm
第五章轮系
5-1在题5-1图所示双级蜗轮传动中,已知右旋蜗杆1的转向如图所示,试判断蜗轮2和蜗轮3的转向,用箭头表示。
5-2在题5-2图所示轮系中,已知,,,,,,(右旋),,,若,求齿条6线速度的大小和方向。
解:
方向为水平向右。
5-3在题5-3图所示钟表传动示意图中,E为擒纵轮,N为发条盘,S、M、H分别为秒针、分针、时针。
设,,,,,,,,,,,,求秒针与分针的传动比和分针与时针的传动比。
解:
为定轴轮系
注意各轮转速之间的关系:
得到
则有
5-6在题5-6图所示液压回转台的传动机构中,已知,液压马达M的转速,回转台H的转速,求齿轮1的齿数(提示:
)。
解:
5-9在题5-9图所示差动轮系中,已知各轮的齿数,,,,齿轮1的转速为(箭头向上),齿轮3的转速为(箭头向下),求行星架转速的大小和方向。
解:
在转化轮系中,各轮的转向如图中虚线箭头所示,则有
在图中,从给定的条件可知,轮1和轮3的绝对转向相反,已的值为正,的值为负,代入上式中,则有
即
于是解得
其值为正,说明H的转向与轮1的转向相同。
5-10在题5-10图所示机构中,已知,,,,,,,求:
(1)当、时,
(2)当时,
(3)当、时,
解:
该轮系为一复合(混合)轮系
(1)有1、2、3构成定轴轮系,则有
即
(2)由3(H)、4、5、6、7构成周转轮系
易知
即
联立定轴轮系
则
即
①当,时,
②当时,
③当,时,
第七章 机械运转速度波动的调节
7-2在电动机驱动的剪床中,已知作用在剪床主轴上的阻力矩的变化规律如题7-2图所示。
设驱动力矩等于常数,剪床主轴转速为,机械运转速度不均匀系数。
求:
(1)驱动力矩的数值;
(2)安装在主轴上的飞轮转动惯量。
解:
(1)按一个周期中(一运动循环)阻力矩和驱动力矩做功相等,有
(2)分三个区间
第一区间盈功:
第二区间亏功:
第三区间盈功:
画出能量指示图:
则最大盈亏功为:
则飞轮的转动惯量为
7-3为什么本章介绍的飞轮设计方法称为近似方法?
试说明哪些因素影响飞轮设计的精确性。
解:
因在本章所讨论的飞轮设计中,用的是算术平均值代替的实际平均值,对速度不均匀系数的选择也只是在它的容许范围内选择,还有,在计算时忽略了其他构件的转动惯量,也忽略了其他构件的动能影响。
所以是近似计算。
7-5设某机组发动机供给的驱动力矩(即驱动力矩与瞬时角速度成反比),阻力矩变化如题7-5图所示,,,若忽略其他构件的转动惯量,求在,状态下飞轮的转动惯量。
解:
用平均角速度处理
两时间段的转角
:
:
则在0~0.1s之间
则在0.1~0.9s之间
则最大盈亏功为
由可得
第8章回转件的平衡
8-1某汽轮机转子质量为1t,由于材质不均匀及叶片安装误差致使质心偏离回转轴线0.5mm,当该转子以5000r/min的转速转动时,其离心力有多大?
离心力是它本身重力的几倍?
解:
离心力为:
离心力与重力之比为:
8-4如图所示盘形回转件,经静平衡试验得知,其不平衡质径积等于,方向沿。
由于结构限制,不允许在与相反方向上加平衡质量,只允许在和方向各加一个质径积来进行平衡。
求和的数值。
解:
依题意可得:
于是可解得:
8-5如图所示盘形回转件上有4个偏置质量,已知,,,,,,,,设所有不平衡质量分布在同一回转面内,问应在什么方位、加多大的平衡质径积才能达到平衡?
解:
各偏心质量产生的质径积分别为:
答:
如水资源缺乏,全球气候变暖,生物品种咖快灭绝,地球臭氧层受到破坏,土地荒漠化等世界性的环境问题。
1、人们把放大镜叫作凸透镜(边沿薄、中间厚、透明),它能把物体的图像放大,早在一千多年前,人们就发明了放大镜。
放大镜在我们的生活、工作、学习中被广泛使用。
一、填空:
11、月食:
当地球转到月球和太阳的中间,太阳、地球、月球大致排成一条直线时,地球就会挡住太阳射向月球的光,这时在地球上的人就只能看到月球的一部分或全部看不到,于是就发生了月食。
于是不平衡质径积的向量和为:
1、月相的变化有什么规律?
(P49)
17、近年来,我国积极推广“无车日”活动,以节约能源和保护环境。
科学家也正在研制太阳能汽车和燃料电
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