可編輯機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題參考答案機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程組編武漢科技大學(xué)機(jī)械自動(dòng)化學(xué)院精品文檔，歡迎下載可編輯第2章平面機(jī)構(gòu)的自由度和速度分析2-2圖2-38所示為一簡(jiǎn)易沖床的初擬設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)者的思路是：動(dòng)力由齒輪1輸入，使軸A連續(xù)回轉(zhuǎn)；而固裝在軸A上的凸輪2與杠桿3組成的凸輪機(jī)構(gòu)將使沖頭4上下運(yùn)動(dòng)以達(dá)到?jīng)_壓的目的。試?yán)L出其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，分析其運(yùn)動(dòng)是否確定，并提出修改措施。34215解答：原機(jī)構(gòu)自由度F=3′3-2′4-1=0，不合理，改為以下幾種結(jié)構(gòu)均可：運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生干涉2-3試計(jì)算圖2-42所示凸輪—連桿組合機(jī)構(gòu)的自由度。KLFJCDEMDBAAFICBEa)b)解答：a)n=7;P=9;P=2，F(xiàn)=3′7-2′9-2=1L處存在局部自由度，D處存在虛約束lhb)n=5;P=6;P=2，F(xiàn)=3′5-2′6-2=1E、B處存在局部自由度，F(xiàn)、C處存在虛約束lh2-4試計(jì)算圖2-43所示齒輪—連桿組合機(jī)構(gòu)的自由度。CACBBDAD(a)解答：a)n=4;P=5;P=1，F(xiàn)=3′4-2′5-1=1A處存在復(fù)合鉸鏈(b)lhb)n=6;P=7;P=3，F(xiàn)=3′6-2′7-3=1B、C、D處存在復(fù)合鉸鏈lh精品文檔，歡迎下載可編輯2-5先計(jì)算如圖所示平面機(jī)構(gòu)的自由度。并指出圖中的復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束。BACDE解答：a)n=7;P=10;P=0，F(xiàn)=3′7-2′10=1C處存在復(fù)合鉸鏈。lhb)n=7;P=10;P=0，F(xiàn)=3′7-2′10=1lhEBCDAc)n=3;P=3;P=2，F(xiàn)=3′3-2′3-2=1D處存在局部自由度。lhd)n=4;P=5;P=1，F(xiàn)=3′4-2′5-1=1lhHEGHCDIFABCG'EDJBFGAe)n=6;P=8;P=1，F(xiàn)=3′6-2′8-1=1B處存在局部自由度，G、G'處存在虛約束。lhf)n=9;P=12;P=2，F(xiàn)=3′9-2′12-2=1C處存在局部自由度，I處存在復(fù)合鉸鏈。lh精品文檔，歡迎下載3-3題3-3圖所示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，已知BC=100mm，CD=70mm，AD=60mm，AD為機(jī)架。試問(wèn)：（1）若此機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，且AB為曲柄，求AB的最大值；（2）若此機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)，求AB最CAB+BC≤CD+AD，得：AB≤30mm，AB桿最大值為30mm。BDA分三種情況討論，其一：AB是最短桿，則有：AB+BC＞CD+AD，綜上所述，AB的取值范圍為：AB∈(30,90)∪(110,230)。3-7如題3-7圖所示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：（1）曲柄為主動(dòng)件，滑塊朝右運(yùn)動(dòng)為工作行程，試確定曲柄的合理轉(zhuǎn)向，并簡(jiǎn)述其理由；B′BCABθB21B〞解：（1）曲柄應(yīng)為順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，理由可從兩方面說(shuō)明：順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，則在工作行程中，機(jī)構(gòu)的壓力角比較小，傳力特性好；順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)構(gòu)工作行程速度慢，回行程速度快，具有急回特性。（2）極位夾角如圖θ角；當(dāng)曲柄AB位于最上方B′處有工作行程最小傳動(dòng)角；當(dāng)曲柄minAB位于最下方B〞處有回行程最小傳動(dòng)角。min（3）滑塊為主動(dòng)件，機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置在曲柄與連桿共線的B和B兩個(gè)位置處。12精品文檔，歡迎下載可編輯第4章凸輪機(jī)構(gòu)4-8在題4-8圖所示的對(duì)心直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)中，凸輪的實(shí)際廓線為一圓，圓心在點(diǎn)A，半徑R=40mm，凸輪繞軸心O逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，L=25mm，滾子半徑為10mm，試求：①凸輪的理論OA廓線；②凸輪的基圓半徑；③從動(dòng)件行程；④圖示位置的壓力角。解：（1）理論廓線：在實(shí)際廓線上畫(huà)一系列滾子圓，連接圓心而成。α（2）凸輪的基圓半徑指理論廓線的最小向徑：r=40-25+10=25mm。0（3）從動(dòng)件行程最大向徑減去最小向徑：h=40+25-15=50mm。（4）壓力角如圖所示。4-13畫(huà)出題4-13圖所示凸輪機(jī)構(gòu)中凸輪基圓,在圖上標(biāo)出凸輪由圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)60°角時(shí)從動(dòng)件的位移和凸輪的壓力角。升，位解：（a）對(duì)心直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)：從動(dòng)件上移如圖中h所示；壓力角如圖α所示；（b）對(duì)心直動(dòng)平底從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)：從動(dòng)件下降，位移如圖中h所示；壓力角α=0°；（c）擺動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)：從動(dòng)件與機(jī)架之間的夾角減小，角位移為：ψψ；壓力角如0—1圖α所示。vψF0Fαhαvψ1α=0°h精品文檔，歡迎下載已知一對(duì)外嚙合正常齒制標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪在標(biāo)準(zhǔn)中心距下傳動(dòng)，傳動(dòng)比i=3.6，模數(shù)m=6mm，12試分別求出小齒輪的齒數(shù)z，分度圓直徑d、基圓直徑d、齒11b1厚s和齒槽寬e。arr12m(zz)12m(ziz)12mz(1i)解：，代入數(shù)據(jù)可得：z=251121211211121m9.42mm，ddcos150cos20140.95mmb11，12dmz256150mmsep2115-4當(dāng)漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基圓和齒根圓重合時(shí)，其齒數(shù)應(yīng)為多少？又當(dāng)齒數(shù)大于以上求得的齒數(shù)時(shí)，基圓與齒根圓哪個(gè)大？解：當(dāng)基圓與齒根圓重合時(shí)，由可得：dcosd2h*mmzcosmz2.5mddbff2.51cos得z41.45432.51cos若z可導(dǎo)出：，即，齒根圓大于基圓。mz2h*mmzcosfddfb5-8設(shè)有一對(duì)外嚙合圓柱齒輪，已知：m=2mm，齒數(shù)z=21，z=22，中心距a=45mm，現(xiàn)不用變位n12齒輪而用斜齒輪來(lái)湊中心距，試問(wèn)螺旋角應(yīng)為多少？m(zz)解：斜齒輪中心距an122cosm(zz)43所以450.9556故17.15cosn122a5-10試設(shè)計(jì)一對(duì)外嚙合圓柱齒輪，已知z=21，z=32，m=2mm，實(shí)際中心距為55mm，試問(wèn)：12n能否采用標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)？（1）該對(duì)齒輪（2）若采用標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)來(lái)滿足中心距要求，其分度圓螺旋角、分度圓直徑d、d12和節(jié)圓直徑d′、d′各為若干？12()其中心距amz1z53mm，與所給實(shí)際中心距解：（1）不能。若采用標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，22不相等。m(zz)，所以cosm(zz)（2）斜齒輪中心距2cos0.9636故15.4987a12n12n2a分度圓直徑為：，dmz/cos43.59mmdmz/cos66.42mm1n12n2標(biāo)準(zhǔn)斜齒齒輪傳動(dòng)，未采用變位，其節(jié)圓與分度圓重合，故：，。dddd1122可編輯第6章齒輪系6-7在題6-7圖所示輪系中，已知齒輪1轉(zhuǎn)向如圖所示，n=405r/min。各輪齒數(shù)為：z=z=z=20，4112z=z=z=30，z=z=60，試求：(1)傳動(dòng)比；(2)齒輪6的轉(zhuǎn)速n的大小及轉(zhuǎn)動(dòng)方向。i16623546izzzzz16zzz13.523456zzzzz246zzz12412345nn/i30r/min（2）61166-9在題6-9圖所示的一手搖提升裝置中，已知各輪齒數(shù)，試求傳動(dòng)比i，并指出提升重物時(shí)手柄的轉(zhuǎn)向。15解：此為定軸輪系，先判定方向，提升重物時(shí)，齒輪5逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；蝸輪4順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，在嚙合點(diǎn)處受力與速度向上，則蝸桿在嚙合點(diǎn)處受力向下，又蝸桿右旋，對(duì)蝸桿用右手定則，判定其轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)橛捎抑赶蜃螅诲F齒輪2'方向向上；最后得出齒輪1方向向上。zzzz577.8zzzz1234i傳動(dòng)比2345156-10題6-10圖(a)、(b)分別為兩個(gè)不同結(jié)構(gòu)的錐齒輪周轉(zhuǎn)輪系，已知z=20，z=24，z=30，z=40，2123n=200r/min，n=-100r/min。試求兩輪系中行星架H的轉(zhuǎn)速n的大小和方向。13Hn1nnnnn3zz31.6，代入已知數(shù)據(jù)得：n600r/min；HiH3解：(a)21HHH13zzH21精品文檔，歡迎下載可編輯nHnnzz31.6，代入已知數(shù)據(jù)得：n15.4r/min。(b)iH1311H2nHnnzzH33H126-11在題6-11圖所示的手動(dòng)葫蘆中，A為手動(dòng)鏈輪，B為起重鏈輪。已知z=12，z=28，z'=14，212z=54，求傳動(dòng)比i。3AB解：齒輪1與手動(dòng)鏈輪A相連，系桿H與起重鏈輪B相連，求傳動(dòng)比i即為求i。掛鉤不動(dòng)，可看作機(jī)架。AB1H此為周轉(zhuǎn)輪系中的行星輪系（中心輪3固定），其轉(zhuǎn)化輪系的傳動(dòng)比為：nnnnn3zz39H1iH1H2zz13nH32H1n0代入得：i=i=10。將3AB1Hz6,6-12在圖6-12所示的電動(dòng)三爪自定心卡盤(pán)傳動(dòng)輪系中，設(shè)已知各輪的齒數(shù)為1zz25，z57，z56，試求傳動(dòng)比i。1443222342解：該輪系為3K-H型周轉(zhuǎn)輪系，固定系桿H，轉(zhuǎn)化為定軸輪系。對(duì)1-2-3-H可得：Hi1iH1z310.51H13z11對(duì)3-2-2'-4-H可得：zz31i1iH12zz564H4324所以iii10.5(56)5881H1HH41144H輪1與輪4轉(zhuǎn)向相反。4注：此題有多種解法，請(qǐng)思考。第9章連接9-1解:由教材表9-1、表9-2查得M20，粗牙，螺距P2.5mm，中徑d18.376mm2P2.5螺紋升角arctand3.1418.3762.48arctan2M201.5，細(xì)牙，螺距P1.5mm，中徑dd10.02619.026mm2精品文檔，歡迎下載可編輯P1.5螺紋升角arctanarctan3.1419.0261.44d2對(duì)于相同公稱直徑的粗牙螺紋和細(xì)牙螺紋，細(xì)牙螺紋的升角較小，更易實(shí)現(xiàn)自鎖。精品文檔，歡迎下載可編輯第10章齒輪傳動(dòng)10-8如圖所示為二級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器，已知主動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速和斜齒輪“為使得II軸所受的軸向力較小，試分析確定：（1）其余斜齒輪的合理螺旋線方向；4”的螺旋線方向（圖示）。4（2）各齒輪在嚙合點(diǎn)所受各分力的方向。解：根據(jù)I軸的轉(zhuǎn)向，畫(huà)出II軸和III軸的轉(zhuǎn)向如圖。（1）齒輪4為右旋，齒輪3為左旋，對(duì)3用左手定則，判斷III軸其軸向力方向向右，則齒輪2所受的軸向力的方向應(yīng)向左，齒輪1所受的軸向力的方向應(yīng)向右，對(duì)齒輪1用左右手定則判斷出其應(yīng)為右旋，則齒輪2為左旋。如圖所示。2Fr3Ft3Fa3（2）如圖標(biāo)出了齒輪1和齒輪3的受力，包括徑向力、圓周力II軸Fr1和軸向力；齒輪2和齒輪4的受力分別與1、3各力成反力，大Fa13小相等，方向相反，圖中簡(jiǎn)化未標(biāo)出。（自己補(bǔ)上）Ft1I軸（主1題10-8圖—斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)如圖所示。已知主動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速，為使得II軸所受的10-9一直齒圓錐齒輪軸向力較小，試分析確定：（1）斜齒輪的合理螺旋線方向；（2）各齒輪在嚙合點(diǎn)所受各分力的方向。1）根據(jù)I軸的轉(zhuǎn)向，畫(huà)出II軸和III軸的轉(zhuǎn)向如圖。錐齒輪2所受的軸向力的方向向左(由小端指向大端)，則斜齒輪3所受的軸向力的方向應(yīng)向右，對(duì)齒輪3用左右手定則判斷出其應(yīng)為右旋，則齒輪4為左旋。如圖所示。（2）如圖標(biāo)出了齒輪1、齒輪2和齒輪解：（3的受力，齒輪4各力與3成反力，圖中簡(jiǎn)化未標(biāo)出。4I軸（主動(dòng)）III軸II軸Fr2Ft1Fa2Fr3Fr1Ft2Fa31Fa1Ft323題10-9圖精品文檔，歡迎下載可編輯精品文檔，歡迎下載

可編輯第11章蝸桿傳動(dòng)11-4題11-4圖所示為某手動(dòng)簡(jiǎn)單起重設(shè)備，按圖示方向轉(zhuǎn)動(dòng)蝸桿，提升重物G。試確定：（1）蝸桿與蝸輪螺旋線方向；（2）蝸桿與蝸輪上作用力的方向；（3）若蝸桿自鎖，反轉(zhuǎn)手柄使重物下降，求蝸輪上作用力方向的變化。解：（1）重物上升，即蝸輪2為順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，即2所受到的圓周力的方向向右，則蝸桿1所受的軸向力的方向應(yīng)向左，對(duì)蝸桿1用左右手定則判斷出其應(yīng)為右旋，則蝸輪2也為右旋。（2）蝸桿與蝸輪上作用力的方向如圖所示。（3）若蝸桿自鎖，反轉(zhuǎn)手柄使重物下降，蝸輪上的作用力：徑向力方向不變，圓周力和軸向力方向與原來(lái)相反。Fr2Ft1Ft2Fa1Fa2Fr111-5如題11-5圖所示為蝸桿傳動(dòng)和錐齒輪傳動(dòng)的組合，已知輸出軸上的錐齒輪4的轉(zhuǎn)向，（1）欲使Ⅱ軸所受軸向力互相抵消一部分，試確定蝸桿傳動(dòng)的螺旋線方向和蝸桿的轉(zhuǎn)向；（2）各輪嚙合點(diǎn)處所受作用力的方向。解：（1）根據(jù)III軸的轉(zhuǎn)向，畫(huà)出II軸的轉(zhuǎn)向如圖。錐齒輪3所受的軸向力的方向向左(由小端指向大端)，則蝸輪2所受的軸向力的方向應(yīng)向右，即蝸桿1所受的圓周力方向向左，1應(yīng)為逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；2的轉(zhuǎn)動(dòng)方向知蝸輪2的圓周力方向向外，對(duì)蝸桿1用左右手定則判斷出其應(yīng)為右旋，則蝸輪3也為右旋。I（2）如圖標(biāo)出了蝸桿1和錐齒輪3的受力，其根據(jù)主反從同，則蝸桿又根據(jù)蝸輪內(nèi)，則蝸桿1的軸向力方向向余齒輪受力簡(jiǎn)化未標(biāo)出，自己補(bǔ)上。Fa1Ft1Fr1Fa3Ft3Fr3題11-5圖精品文檔，歡迎下載可編輯第13章軸承13-1說(shuō)明下列型號(hào)軸承的類型、尺寸系列、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、公差等級(jí)及其適用場(chǎng)合。6005，N209/P6，7207C，30209/P5。解:6005：深溝球軸承，窄寬度，特輕系列，內(nèi)徑d25mm，普通精度等級(jí)（0級(jí)）。主要承受徑向載荷，也可承受一定的軸向載荷；可用于高速傳動(dòng)。N209/P6：圓柱滾子軸承，窄寬度，輕系列，內(nèi)徑d45mm，6級(jí)精度。只能承受徑向載荷，適用于支承剛度大而軸承孔又能保證嚴(yán)格對(duì)中的場(chǎng)合，其徑向尺寸輕緊湊。7207C：角接觸球軸承，窄寬度，輕系列，內(nèi)徑d35mm，接觸角15，鋼板沖壓保持架，普通精度等級(jí)。既可承受徑向載荷，又可承受軸向載荷，適用于高速無(wú)沖擊,一般成對(duì)使用，對(duì)稱布置。30209/P5：圓錐滾子軸承，窄寬度，輕系列，內(nèi)徑d45mm，5級(jí)精度。能同時(shí)承和軸向載荷。適用于剛性大和軸承上安裝一對(duì)角接觸球軸承，如題13-6圖所示。已知兩個(gè)軸承的載荷分別為F=1470N，F(xiàn)=2650N，外加軸向力F=1000N，軸頸d=40mm,轉(zhuǎn)速n=5000r/min，受徑向載荷孔能嚴(yán)格對(duì)中之處，成對(duì)使用，對(duì)稱布置。13-6根據(jù)工作條件，決定在某傳動(dòng)軸r1r2A常溫下運(yùn)轉(zhuǎn)，有中等沖擊，預(yù)期壽命L=2000h，試選擇軸承型號(hào)。h解：（1）按題意，外加軸向力F已接近，暫選25的角接觸軸承類型70000AC。FA為反安裝方式，計(jì)算軸承的軸r1向載荷(解圖見(jiàn)13-7)（2）軸承由教材表13-9查得，軸承的內(nèi)部派生軸向力，方向向左，方向向右因，軸系向右運(yùn)動(dòng)。軸承2被放松（3）計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷查教材表13-8，e0.68，查表13-8得：查表13-8得：，，（4）計(jì)算所需的基本額定動(dòng)載荷查教材表13-6，常溫下工作，f1；查教材表13-7，有中等沖擊，取f1；球軸承時(shí)，3；t并取軸承1的當(dāng)量動(dòng)載荷為計(jì)算