機械設計基礎答案..

上傳人:仙*** 文檔編號:35008703 上傳時間:2021-10-25 格式:DOC 頁數:32 大?。?58.01KB
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1、《機械設計基礎》作業(yè)答案 第一章 平面機構的自由度和速度分析 1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 自由度為: 或: 1-6 自由度為 或: 1-10 自由度為: 或: 1-11 1-13: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。 1-14:求出題1-14圖正切機構的全部瞬心。設,求構件3的速度。 1-15: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P12 P24、P

2、14分別為構件2與構件1相對于機架的絕對瞬心 1-16: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,,,, , 1-17:題1-17圖所示平底擺動從動件凸輪1為半徑的圓盤,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、 (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θ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,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

4、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。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

5、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可建立如下方程組: 消去δ,并整理可得: 令:

6、(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Φ。 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

7、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: 00 500 1000 1500 (mm) 0 2.01 27.99 30    (2)回程: 回程角: 從動件的位移方程: 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)

8、 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 57 123 齒頂高 () 3 3 齒跟高 () 3.75 3.75 頂隙 () 0.75 0.75 中心距 90 齒頂圓直徑 63 129 齒跟圓直徑

9、 49.5 115.5 基圓直徑 () 53.5625 115.5822 齒距 9.42 齒厚 4.71 齒槽寬 4.71 4-2 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:

10、 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??? 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

11、齒跟圓直徑。 解:對外嚙合的斜齒輪中心距為 代入已知參數可得 所以 端面模數 mm 分度圓直徑分別為 mm mm 齒頂圓直徑分別為 mm mm 齒跟圓直徑分別為 mm mm 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(fā)條盤,S、M、H分別為秒針、分針、時針。設

12、,,,,,,,,,,,,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

13、 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(lián)立定軸輪系  則  即  ①當,時, ②當時, ③當,時, 第七章 機械運轉速度波動的調節(jié) 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(guī)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

14、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(huán))阻力矩和驅動力矩做功相等,有 (2)分三個區(qū)間 第一區(qū)間盈功: 第二區(qū)間虧功: 第三區(qū)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

15、。 7-5 設某機組發(fā)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(tài)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0~0.1s之間 則在0.1~0.9s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

16、圖所示盤形回轉件,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

17、摩擦系數用表示 則 已知 ,則, (1)工作臺上升的效率為 (2)穩(wěn)定上升時加于螺桿上的力矩為 (3)螺桿的導程為 則可得螺桿的轉速為: 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 1

18、0-10 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/T 1096-2003 同時可查得鍵的厚度尺寸 然后根據題10-8中傳遞的轉矩,利用公式(10-26)及表10-10進行驗算強度即可 第11章 齒輪傳動 11-1 解:利用題中給定的條件可推導出: 11-4 解:本題為設計計算題,按照例題的步驟進行計算即可。 11-6 解:(1) ; (2) ;(3) ;(4) 11-7 解: 11-9 解: 要使中間軸上兩軸向力相互抵消,則應有: 且知輪2和輪3所傳遞的轉矩相等,設都為T,則 即

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