機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)作業(yè)答案第一章平面機(jī)構(gòu)的自由度和速度分析1112131415自由度為：或：16自由度為或：110自由度為：或：111113：求出題1-13圖導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的全部瞬心和構(gòu)件1、3的角速度比。114：求出題1-14圖正切機(jī)構(gòu)的全部瞬心。設(shè)，求構(gòu)件3的速度。115：題1-15圖所示為摩擦行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，設(shè)行星輪2與構(gòu)件1、4保持純滾動(dòng)接觸，試用瞬心法求輪1與輪2的角速度比。構(gòu)件1、2的瞬心為P12P24、P14分別為構(gòu)件2與構(gòu)件1相對(duì)于機(jī)架的絕對(duì)瞬心116：題1-16圖所示曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，已知：，求機(jī)構(gòu)全部瞬心、滑塊速度和連桿角速度。在三角形ABC中，117：題1-17圖所示平底擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪1為半徑的圓盤，圓盤中心C與凸輪回轉(zhuǎn)中心的距離，求和時(shí)，從動(dòng)件角速度的數(shù)值和方向。時(shí)方向如圖中所示當(dāng)時(shí)方向如圖中所示第二章平面連桿機(jī)構(gòu)2-1 試根據(jù)題2-1圖所注明的尺寸判斷下列鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)還是雙搖桿機(jī)構(gòu)。（1）雙曲柄機(jī)構(gòu)（2）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)（3）雙搖桿機(jī)構(gòu)（4）雙搖桿機(jī)構(gòu)2-3 畫出題2-3圖所示各機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角和壓力角。圖中標(biāo)注箭頭的構(gòu)件為原動(dòng)件。2-4 已知某曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的曲柄勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，極位夾角為300，搖桿工作行程需時(shí)7s。試問：（1）搖桿空回程需時(shí)幾秒？（2）曲柄每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)是多少？解：（1）根據(jù)題已知條件可得：工作行程曲柄的轉(zhuǎn)角則空回程曲柄的轉(zhuǎn)角搖桿工作行程用時(shí)7s，則可得到空回程需時(shí)：（2）由前計(jì)算可知，曲柄每轉(zhuǎn)一周需時(shí)12s，則曲柄每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)為2-5 設(shè)計(jì)一腳踏軋棉機(jī)的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，如題2-5圖所示，要求踏板CD在水平位置上下各擺100，且。（1）試用圖解法求曲柄AB和連桿BC的長(zhǎng)度；（2）用式（2-6）和式（2-6）計(jì)算此機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角。解：以踏板為主動(dòng)件，所以最小傳動(dòng)角為0度。2-6 設(shè)計(jì)一曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。已知搖桿長(zhǎng)度，擺角，搖桿的行程速比變化系數(shù)。（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(jī)構(gòu)最小傳動(dòng)角（若，則應(yīng)另選鉸鏈A的位置，重新設(shè)計(jì)）。解：由K=1.2可得極位夾角2-7 設(shè)計(jì)一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，如題2-7圖所示。已知滑塊的行程，偏距，行程速度變化系數(shù)，求曲柄和連桿的長(zhǎng)度。解：由K=1.2可得極位夾角2-8 設(shè)計(jì)一擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。已知機(jī)架長(zhǎng)度，行程速度變化系數(shù)，求曲柄長(zhǎng)度。解：由K=1.4可得極位夾角2-10 設(shè)計(jì)一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)作為加熱爐爐門的起閉機(jī)構(gòu)。已知爐門上兩活動(dòng)鉸鏈的中心距為50mm，爐門打開后成水平位置時(shí)，要求爐門溫度較低的一面朝上（如虛線所示），設(shè)固定鉸鏈安裝在yy軸線上，其相關(guān)尺寸如題圖2-10圖所示，求此鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)其余三桿的長(zhǎng)度。2-12 已知某操縱裝置采用鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。要求兩連架桿的對(duì)應(yīng)位置如題2-12圖所示，；，；，；機(jī)架長(zhǎng)度，試用解析法求其余三桿長(zhǎng)度。解：由書35頁(yè)圖2-31可建立如下方程組：消去，并整理可得：令： （1） （2） （3）于是可得到分別把兩連架桿的三個(gè)對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)角帶入上式，可得到關(guān)于P1、P2、P3由三個(gè)方程組成的方程組?？山獾茫?，再由（1）、（2）、（3），可解得：第三章 凸輪機(jī)構(gòu)3-1 題3-1圖所示為一偏置直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，已知AB段為凸輪的推程廓線，試在圖上標(biāo)注推程運(yùn)動(dòng)角。3-2題3-2圖所示為一偏置直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，已知凸輪是一個(gè)以C點(diǎn)為圓心的圓盤，試求輪廓上D點(diǎn)與尖頂接觸是的壓力角，并作圖表示。3-4 設(shè)計(jì)題3-4圖所示偏置從動(dòng)件盤形凸輪。已知凸輪以等角速度順時(shí)針方向回轉(zhuǎn)，偏距，凸輪基圓半徑，滾子半徑，從動(dòng)件的升程，從動(dòng)件在升程和回程均作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，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(dòng)件的位移方程：從動(dòng)件的行程：0050010001500（mm）02.0127.9930（2）回程：回程角：從動(dòng)件的位移方程：004008001200（mm）3027.992.010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(nèi)包絡(luò)線，就得到凸輪的實(shí)際輪廓曲線（略）注：題3-6、3-7依次按上述步驟進(jìn)行作圖即可，不同的是：3-6為一擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，3-7為一平底直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。第四章 齒輪機(jī)構(gòu)4-1 已知一對(duì)外嚙合正常齒制標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，試計(jì)算這對(duì)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(xiàng)目及計(jì)算公式齒輪1齒輪2分度圓直徑57123齒頂高 （）33齒跟高 （）3.753.75頂隙 （）0.750.75中心距90齒頂圓直徑63129齒跟圓直徑49.5115.5基圓直徑 （）53.5625115.5822齒距9.42齒厚4.71齒槽寬4.714-2 已知一對(duì)外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的標(biāo)準(zhǔn)中心距，齒數(shù)，求模數(shù)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(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的齒數(shù)，齒頂圓直徑，求該輪的模數(shù)。解：正常齒制標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪：則有4-4 已知一正常齒制標(biāo)準(zhǔn)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：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(duì)內(nèi)嚙合正常齒制標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，試參照?qǐng)D4-1b計(jì)算該對(duì)齒輪的中心距和內(nèi)齒輪的分度圓直徑、齒頂圓直徑和齒跟圓直徑。解：該對(duì)齒輪為內(nèi)嚙合，所以有中心距齒輪2為內(nèi)齒輪，所以有4-10 試與標(biāo)準(zhǔn)齒輪相比較，說明正變位直齒圓柱齒輪的下列參數(shù)：、，哪些不變？哪些起了變化？變大還是變??？解：不變的參數(shù)、變化增大、減小4-11 已知一對(duì)正常齒漸開線標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪，試計(jì)算其螺旋角、端面模數(shù)、分度圓直徑和齒跟圓直徑。解：對(duì)外嚙合的斜齒輪中心距為代入已知參數(shù)可得所以 端面模數(shù) mm分度圓直徑分別為mmmm齒頂圓直徑分別為mmmm齒跟圓直徑分別為mmmm第五章 輪系5-1 在題5-1圖所示雙級(jí)蝸輪傳動(dòng)中，已知右旋蝸桿1的轉(zhuǎn)向如圖所示，試判斷蝸輪2和蝸輪3的轉(zhuǎn)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?yàn)樗较蛴摇?-3 在題5-3圖所示鐘表傳動(dòng)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(shí)針。設(shè)，求秒針與分針的傳動(dòng)比和分針與時(shí)針的傳動(dòng)比。解：為定軸輪系注意各輪轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系：得到則有5-6 在題5-6圖所示液壓回轉(zhuǎn)臺(tái)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，已知，液壓馬達(dá)M的轉(zhuǎn)速，回轉(zhuǎn)臺(tái)H的轉(zhuǎn)速，求齒輪1的齒數(shù)（提示：）。解：5-9 在題5-9圖所示差動(dòng)輪系中，已知各輪的齒數(shù)，齒輪1的轉(zhuǎn)速為（箭頭向上），齒輪3的轉(zhuǎn)速為（箭頭向下），求行星架轉(zhuǎn)速的大小和方向。解：在轉(zhuǎn)化輪系中，各輪的轉(zhuǎn)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(duì)轉(zhuǎn)向相反，已的值為正，的值為負(fù)，代入上式中，則有即于是解得其值為正，說明H的轉(zhuǎn)向與輪1的轉(zhuǎn)向相同。5-10 在題5-10圖所示機(jī)構(gòu)中，已知，求：（1）當(dāng)、時(shí)，（2）當(dāng)時(shí)，（3）當(dāng)、時(shí)，解：該輪系為一復(fù)合（混合）輪系（1）有1、2、3構(gòu)成定軸輪系，則有即 （2）由3（H）、4、5、6、7構(gòu)成周轉(zhuǎn)輪系易知 即聯(lián)立定軸輪系則即當(dāng)，時(shí)，當(dāng)時(shí)，當(dāng)，時(shí)，第七章機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)7-2 在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)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(shè)驅(qū)動(dòng)力矩等于常數(shù)，剪床主軸轉(zhuǎn)速為，機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度不均勻系數(shù)。求：（1）驅(qū)動(dòng)力矩的數(shù)值；（2）安裝在主軸上的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。解：（1）按一個(gè)周期中（一運(yùn)動(dòng)循環(huán)）阻力矩和驅(qū)動(dòng)力矩做功相等，有（2）分三個(gè)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(zhuǎn)動(dòng)慣量為7-3 為什么本章介紹的飛輪設(shè)計(jì)方法稱為近似方法？試說明哪些因素影響飛輪設(shè)計(jì)的精確性。解：因在本章所討論的飛輪設(shè)計(jì)中，用的是算術(shù)平均值代替的實(shí)際平均值，對(duì)速度不均勻系數(shù)的選擇也只是在它的容許范圍內(nèi)選擇，還有，在計(jì)算時(shí)忽略了其他構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，也忽略了其他構(gòu)件的動(dòng)能影響。所以是近似計(jì)算。7-5 設(shè)某機(jī)組發(fā)動(dòng)機(jī)供給的驅(qū)動(dòng)力矩（即驅(qū)動(dòng)力矩與瞬時(shí)角速度成反比），阻力矩變化如題7-5圖所示，若忽略其他構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，求在，狀態(tài)下飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。解：用平均角速度處理兩時(shí)間段的轉(zhuǎn)角 ： ： 則在00.1s之間則在0.10.9s之間則最大盈虧功為由可得第8章 回轉(zhuǎn)件的平衡8-1 某汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子質(zhì)量為1t，由于材質(zhì)不均勻及葉片安裝誤差致使質(zhì)心偏離回轉(zhuǎn)軸線0.5mm，當(dāng)該轉(zhuǎn)子以5000r/min的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，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 如圖所示盤形回轉(zhuǎn)件，經(jīng)靜平衡試驗(yàn)得知，其不平衡質(zhì)徑積等于，方向沿。由于結(jié)構(gòu)限制，不允許在與相反方向上加平衡質(zhì)量，只允許在和方向各加一個(gè)質(zhì)徑積來進(jìn)行平衡。求和的數(shù)值。解：依題意可得：于是可解得：8-5 如圖所示盤形回轉(zhuǎn)件上有4個(gè)偏置質(zhì)量，已知，設(shè)所有不平衡質(zhì)量分布在同一回轉(zhuǎn)面內(nèi)，問應(yīng)在什么方位、加多大的平衡質(zhì)徑積才能達(dá)到平衡？解：各偏心質(zhì)量產(chǎn)生的質(zhì)徑積分別為：于是不平衡質(zhì)徑積的向量和為：即應(yīng)在圖示反方向的方位加上質(zhì)徑積，回轉(zhuǎn)件才能達(dá)到平衡。第10章 連接10-4 解：設(shè)螺旋副的升角為，當(dāng)量摩擦角為，當(dāng)量摩擦系數(shù)用表示則 已知 ，則， （1）工作臺(tái)上升的效率為（2）穩(wěn)定上升時(shí)加于螺桿上的力矩為（3）螺桿的導(dǎo)程為則可得螺桿的轉(zhuǎn)速為：螺桿所需的功率為：（4）工作臺(tái)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(dòng)裝置。加于螺桿上的制動(dòng)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(chǎn)生的摩擦力矩應(yīng)與W作用而在軸上產(chǎn)生的力矩平衡，即有則 則每個(gè)螺栓所受的軸向力為螺栓的力學(xué)性能等級(jí)為4.8級(jí)，查表10-5，查表10-7，則 代入試（10-12）有則 10-10 解：（參考）暫取螺柱個(gè)數(shù)為12，性能等級(jí)為5.8級(jí)（已知）查表10-5 查表10-7 取殘余預(yù)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(jié)合輪轂長(zhǎng)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(shí)可查得鍵的厚度尺寸 然后根據(jù)題10-8中傳遞的轉(zhuǎn)矩，利用公式（10-26）及表10-10進(jìn)行驗(yàn)算強(qiáng)度即可第11章 齒輪傳動(dòng)11-1 解：利用題中給定的條件可推導(dǎo)出：11-4 解：本題為設(shè)計(jì)計(jì)算題，按照例題的步驟進(jìn)行計(jì)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(yīng)有：且知輪2和輪3所傳遞的轉(zhuǎn)矩相等，設(shè)都為T，則即