机械设计基础课后习题与答案.doc

机械设计基础 1-5至1-12 指出（题1-5图~1-12图）机构运动简图中的复合铰链、局部自由度和虚约束，计算各机构的自由度，并判断是否具有确定的运动。 1-5 解 ===1 1-6 解===1 1-7 解===2 1-8 解===1 1-9 解===2 1-10 解===1 1-11 解===2 1-12 解===3 2-1 试根据题2-1图所标注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。 题2-1图 答 : a ），且最短杆为机架，因此是双曲柄机构。 b ），且最短杆的邻边为机架，因此是曲柄摇杆机构。 c ），不满足杆长条件，因此是双摇杆机构。 d ），且最短杆的对边为机架，因此是双摇杆机构。 2-3 画出题2-3图所示个机构的传动角和压力角。图中标注箭头的构件为原动件。 题2-3图 解： 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10度，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。 题2-5图 解 : （ 1 ）由题意踏板在水平位置上下摆动，就是曲柄摇杆机构中摇杆的极限位置，此时曲柄与连杆处于两次共线位置。取适当比例 图 尺，作出两次极限位置和（见图2.17 ）。由图量得：，。 解得 ： 由已知和上步求解可知： ，，， （2） 因最小传动角位于曲柄与机架两次共线位置，因此取和代入公式（ 2-6） 计算可得： ==0.5768 或： ==0.2970 代入公式（ 2-6）′，可知 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。 题3-1图 解 题3-1解图 如图 3.10所示，以O为圆心作圆并与导路相切，此即为偏距圆。过B点作偏距圆的下切线，此线为凸轮与从动件在B点接触时，导路的方向线。推程运动角如图所示。 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为圆心的圆盘，试求轮廓上D点与尖顶接触时的压力角，并作图表示。 题3-2图 解： 如图 3.12所示，以O为圆心作圆并与导路相切，此即为偏距圆。过D点作偏距圆的下切线，此线为凸轮与从动件在D点接触时，导路的方向线。凸轮与从动件在D点接触时的压力角 如图所示。 3-4 设计题3-4图所示偏置直动滚子从动件盘形凸轮。已知凸轮以等角速度顺时针方向回转，偏距e=10mm，凸轮基圆半径，滚子半径，从动件的升程及运动规律与3-3相同，试用图解法绘出凸轮的轮廓并校核推程压力角。 题3-4图 根据 3-3题解作图如图3-15所示。根据(3.1)式可知，取最大，同时取最小时，凸轮机构的压力角最大。从图3-15可知，这点可能在推程段的开始处或在推程的中点处。由图量得在推程的开始处凸轮机构的压力角最大，此时＜=30° 。 4-2 已知一对外啮合标准直齿圆柱齿轮的标准中心距a=160mm，齿数，，求模数和分度圆直径。 解 由可得模数　=4mm　 　分度圆直径， 4-3 已知一正常齿制标准直齿圆柱齿轮的齿数z=25，齿顶圆直径，求齿轮的模数。 解 由=+=+=+　得 ==5mm 4-4 已知一正常齿制标准直齿圆柱齿轮，m=5mm，z=40，试分别求出分度圆、基圆、齿顶圆上渐开线齿廓的曲率半径和压力角。 解 分度圆半径　 　　分度圆上渐开线齿廓的曲率半径 =34.2mm 　　分度圆上渐开线齿廓的压力角 　　 　　基圆半径　　　　 　　基圆上渐开线齿廓的曲率半径为 0；压力角为。 　　齿顶圆半径 　　齿顶圆上渐开线齿廓的曲率半径 　　齿顶圆上渐开线齿廓的压力角 4-9 试根据渐开线特性说明一对模数相等、压力角相等，但齿数不相等的渐开线标准直齿圆柱齿轮，其分度圆齿厚、齿顶圆齿厚和齿根圆齿厚是否相等，哪一个较大？ 解 模数相等、压力角相等的两个齿轮，分度圆齿厚相等。但是齿数多的齿轮分度圆直径大，所以基圆直径就大。根据渐开线的性质，渐开线的形状取决于基圆的大小，基圆小，则渐开线曲率大,基圆大，则渐开线越趋于平直。因此，齿数多的齿轮与齿数少的齿轮相比，齿顶圆齿厚和齿根圆齿厚均为大值。 5-1 在题5-1图所示双级涡轮传动中，已知右旋蜗杆I的转向如图所示，试判断涡轮2与涡轮3的转向，用箭头表示。 题5-1图 解： 5-2 在题5-2图所示轮系中，已知（右旋），（m=4mm），若，求齿条6的线速度v的大小和方向。 题5-2图 解： 这是一个定轴轮系，依题意有： ， 　　齿条 6 的线速度和齿轮 5′分度圆上的线速度相等；而齿轮 5 ′的转速和齿轮 5 的转速相等，因此有： 通过箭头法判断得到齿轮 5 ′的转向顺时针，齿条 6 方向水平向右