《机械设计基础》答案1

《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一111-21-31—41—5自由度为成•1—6自由度为成•1-10自由度为成•1-11求出题图导杆机构的全部瞬心和构件的角速度比1-13:1-

131.31-14求出题1T4图正切机构的全部瞬心设，求构件3的速度1-15题「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，试用瞬心法求轮与轮的角速度比12构件的瞬心为

1.2P12分别为构件与构件相对于机架的绝对瞬心P

24.P14211—16:题1T6图所示曲柄滑块机构，已知:,求机构全部瞬，哪些不变？哪些起了变化？变大还是变小解:不变的参、m addb数增、、CLdS Sj df变大化减hf小已知一对正常齿渐开线标准斜齿圆柱齿轮，，，，试计算4-11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（3=

14.53370端面模数m==

4.1322mmtCOS B分度圆直径分别为m zd=m=—3=

95.0413mm1,i cos,yn7do=m z=—=

404.9587mmz92z2cos齿顶圆直径分别为%=4+24=+2m=

103.0413mmn=d+2h=+2mn=

412.9587mmf IC4乙/C4齿跟圆直径分别为八d=d—2h=d—

2.5m=

85.0413mm}f}nd=d-2h=d-

2.5m“=

394.9587mmf9f乙乙乙〃J J第五章轮系在题图所示双级蜗轮传动中，已知右旋蜗杆的转向如图所示,试判断5-15-11蜗轮和蜗轮的转向，用箭头表示23在题图所示轮系中，已知，，，，，，（右旋），5-25-2,,若，求齿条线速度的大小和方向6解.丁/二i25303060=2QQZ5Z4Z3Z2=x x x15%z^ZyZyZ^1515152xxx方向为水平向右在题图所示钟表传动示意图中，为擒纵轮，为发条盘，、、5-35-3E NS MH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＜旦=幺得到%=三.三=三R Z6则有在题图所示液压回转台的传动机构中，已知，液压马达的转5-65-6M速,回转台的转速，求齿轮的齿数（提示）H1o-H_n-n_n_12_z】_zj解:2H M‘21—————n-n

01.5z15x H25-9在题图所示差动轮系中，已知各轮的齿数，，，，齿轮5-9的转速为（箭头向上），齿轮的转速为（箭头向下），求行星架13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，轮和轮的绝对转向相反，已的值13为正，的值为负，代入上式中，则有即1600-8%=25x50+25%于是解得其值为正，说明的转向与轮的转向相同H1在题图所示机构中，已知，，，，，，，求5-105-10当、时，1当时，2当、时，3解该轮系为一复合混合轮系有、、构成定轴轮系，则有1123即出=%5由、构成周转轮系23H

4.

5.

6.7易知n=n3H九IP%—%=4-47H3联立定轴轮系〃1=5%则%=七即〃「=仁!£

①当,时,

②当时，

③当，时,第七章机械运转速度波动的调节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7-2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（）分三个区间2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=以=，曾J

212.1174Kg-m-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7-3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7-5矩变化如题图所示，，，若忽略其他构件的转动惯量，求在，状态下飞轮7-5的转动惯量解用平均角速度处理两时间段的转角则在之间0〜

0.1s则在之间

0.1〜

0.9s则最大盈亏功为由A max==/（媒ax-媒m）可得第章回转件的平衡8某汽轮机转子质量为由于材质不均匀与叶片安装误差致使质心偏离8-1It,回转轴线当该转子以的转速转动时，其离心力有多大？离

0.5mm,5000r/min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8-4,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如图所示盘形回转件上有个偏置质量，已知，，，，,8-54,,,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于是不平衡质径积的向量和为即应在图示反方向的方位加上质径积，回转件才能达到平衡第章连接1010-4解设螺旋副的升角为，当量摩擦角为，当量摩擦系数用表示则^=

11.083°已知，贝JI,

（1）工作台上升的效率为

（2）稳定上升时加于螺杆上的力矩为

（3）螺杆的导程为则可得螺杆的转速为螺杆所需的功率为（）工作台在作用下等速下降，因，该螺旋副不具有自锁性,所以需要制4动装置加于螺杆上的制动力矩为T=工生火（1一）=100x10310830—

5.7106°）=

305.636N・o10-7解查表螺栓的小径为10T,M20由题意知，因作用而在轴上产生的摩擦力矩应与作用而在轴上产生的F W力矩平衡，即有则”驱则每个螺栓所受的轴向力为螺栓的力学性能等级为级，查表,查表

4.810-5,10-7,则口］=当标2=107MpQ」S3L代入试（10T2）有力同司则W.=

362.3254N

5.2L10-10解（参考）暂取螺柱个数为性能等级为级（已知）12,

5.8查表10-5o,=400A/PQ查表10-75=3取残余预紧力则Fa=F+F=140672NE R取的螺柱（其=）M

1613.835mm螺柱的分布圆直径为取0=220mm则螺柱间距为所以，选择正确10-14解选择平键连接，由图中所示轴孔直径可知，与之相装配的轴径也为，结合轮毂长度尺寸可由表查得需要选择的键为84,10-9键16X80GB/T1096-2003同时可查得键的厚度尺寸心、滑块速度和连杆角速度/i=10在三角形中，，，，ABC1-17题1T7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0=0方向如图中所示当时6=180°方向如图中所示然后根据题10-8中传递的转矩，利用公式（10-26）与表10-10进行验算强度即可第章齿轮传动1111-1解利用题中给定的条件可推导出11-4解本题为设计计算题，按照例题的步骤进行计算即可11-6解1；2；3；411-7解11-9解要使中间轴上两轴向力相互抵消，则应有且知轮和轮所传递的转矩相等，设都为则23T,即吆色=博3mt2Z2mt3Z3第二章平面连杆机构试根据题图所注明的尺寸判断下列较链四杆机构是曲柄摇杆机构、双曲2-12-1柄机构还是双摇杆机构（）双曲柄机构1

（2）曲柄摇杆机构

（3）双摇杆机构（）双摇杆机构4画出题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2-32-3已知某曲柄摇杆机构的曲柄匀速转动，极位夹角为摇杆工作行程2-4300,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心=210则空回程曲柄的转角处=150°摇杆工作行程用时则可得到空回程需时7s,

（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设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构，如题图所示，要求踏板在水平2-52-5CD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，所以最小传动角为度02-6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，则应另选较链的位置，重新设计）A解由可得极位夹角K=

1.2设计一曲柄滑块机构，如题图所示已知滑块的行程，偏距,行程速度2-72-7变化系数，求曲柄和连杆的长度解由可得极位夹角K=

1.2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2-8解由可得极位夹角K=

1.4设计一校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较链2-10的中心距为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50mm,虚线所示），设固定较链安装在轴线上，其相关尺寸如题图图所示，yy2T0求此较链四杆机构其余三杆的长度已知某操纵装置采用较链四杆机构要求两连架杆的对应位置如题图2-122-12所示，，；，；，；机架长度，试用解析法求其余三杆长度解由书页图可建立如下方程组352-31消去并整理可得6,令《=-匕（）

12.J+/；+/—他233于是可得到分别把两连架杆的三个对应转角带入上式，可得到关于由三PL P

2.P3个方程组成的方程组可解得:,再由、、可解得:123,第三章凸轮机构题图所示为一偏置直动从动件盘形凸轮机构，已知段为凸轮的推程3-13-1AB廓线，试在图上标注推程运动角

①题图所示为一偏置直动从动件盘形凸轮机构，已知凸轮是一个以点为3-23-2C圆心的圆盘，试求轮廓上点与尖顶接触是的压力角，并作图表示设计D3-4题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3-4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推程1推程角从动件的位移方程:从动件的行程0°50°100°150°s mm

02.

0127.9930回程:2回程角:从动件的位移方程0°40°80°120°s mm

3027.

992.010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、依次按上述步骤进行作图即可，不同的是为一摆动3-63-73-6从动件盘形凸轮机构，为一平底直动从动件盘形凸轮机构3-7第四章齿轮机构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4-1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与计算公式齿轮齿轮12分度圆直d=mz57123径齿顶高h=h m%=133a齿跟高h-li mh[=

1.

253.

753.75f f顶隙c=c mc=

0.

250.

750.75中心距a-mZ]+侬2/290齿顶圆直d=d+2h63129a a径齿跟圆直d-d-2h

49.

5115.5f f径基圆直径d=d cosaa=20°

53.

5625115.5822h齿距p=7un

9.42齿厚s=p/

24.71齿槽宽e-pH

4.71已知一对外啮合标准直齿圆柱齿轮的标准中心距，齿数，，求4-2模数和分度圆直径解由可得则其分度圆直径分别为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4-3解d=d+2h=mz+2h m=m（z+2/z）a a正常齿制标准直齿圆柱齿轮则有已知一■正常齿制标准直齿圆柱齿轮，根试分别求出4-40=20=5mm,z=40,分度圆、基圆、齿顶圆上渐开线的曲率半径和压力角在刀mz5x

40.八八角牛r=——=------=100mm22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已知一对内啮合正常齿制标准直齿圆柱齿轮，，，试参照图计算该对齿4-64Tb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（］）

（一）a=m z-Z/2=4x6020/2=80mm2齿轮为内齿轮，所以有2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:4-10。