千里之行，始于足下。第2頁/共2頁精品文檔推薦機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)習(xí)題答案.doc平面機(jī)構(gòu)及其自由度

1、如圖a所示為一簡易沖床的初擬設(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延續(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)簡圖（各尺寸由圖上量?。治銎涫欠衲軐?shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖？并提出修改方案。

解1）取比例尺l繪制其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖（圖b）。

圖b）

2）分析其是否能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖。

由圖b可知，n3，pl4，ph1，p0，F(xiàn)0

故：F3n(2plphp)F33(2410)00

所以，此簡單沖床全然別能運(yùn)動(dòng)（即由構(gòu)件3、4與機(jī)架5和運(yùn)動(dòng)副B、C、D組成別能運(yùn)動(dòng)的剛性桁架），故需要增加機(jī)構(gòu)的自由度。

3）提出修改方案（圖c）。

為了使此機(jī)構(gòu)能運(yùn)動(dòng)，應(yīng)增加機(jī)構(gòu)的自由度（其辦法是：能夠在機(jī)構(gòu)的適當(dāng)位置增加一具活動(dòng)構(gòu)件和一具低副，或者用一具高副去代替一具低副，其修改方案非常多，圖

c給出了其中兩種方案）。

圖c1）圖c2）

2、試畫出圖示平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖，并計(jì)算其自由度。

解：n3，pl4

，ph0，F(xiàn)3n2plph1

解：n4，pl5，ph1，F(xiàn)3n2plph13、計(jì)算圖示平面機(jī)構(gòu)的自由度。

解：解：n7，pl10，ph0，F(xiàn)3n2plph1

n8，pl11，ph1，F(xiàn)3n2plph1，局部自由度

解：n9，pl12，ph2，F(xiàn)3n2plph1

解：D,E,FG與D，H，J，I為對稱結(jié)構(gòu)，去除左邊或者右邊部分，可得，活動(dòng)構(gòu)件總數(shù)為7，其中轉(zhuǎn)動(dòng)副總數(shù)為8，挪移副總數(shù)為2，高副數(shù)為0，機(jī)構(gòu)自由度為1。

（其中E、D及H均為復(fù)合鉸鏈）

4、試求圖示各機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí)全部瞬心的位置（用符號(hào)Pij直截了當(dāng)標(biāo)注在圖上）。

平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)

1、在圖示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，已知：lBC=50mm，lCD=35mm，lAD=30mm，AD為機(jī)架，

1）若此機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，且AB為曲柄，求lAB的最大值；

2）若此機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)，求lAB的范圍；

3）若此機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)，求lAB的范圍。

解：1）AB為最短桿

lABlBClCDlAD

lABmax15mm

2）AD為最短桿，若lABlBC

lADlBClCDlABlAB45mm

若lABlBClADlABlBClCD

lAB55mm

3)lAB為最短桿

lABlBClCDlAD，lAB15mm

lABlADlADlBClABlCDlAB45mm

lAB為最短桿lADlABlBClCDlAB55mm

由四桿裝配條件lABlADlBClCD115mm

2、在圖示的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，各桿的長度為a=28mm，b=52mm，c=50mm，d=72mm。試咨詢此為何種機(jī)構(gòu)？請用作圖法求出此機(jī)構(gòu)的極位夾角，桿CD的最大擺角，計(jì)算行程速度

比系數(shù)K。

解1）作出機(jī)構(gòu)的兩個(gè)

極位，由圖中量得

18.6

70.6

2）求行程速比系數(shù)

180

K1.23

180

3）作出此機(jī)構(gòu)傳動(dòng)

角最小的位置，量得

min22.7

此機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

3、畫出各機(jī)構(gòu)的壓力角傳動(dòng)角。箭頭標(biāo)注的構(gòu)件為原動(dòng)件。

4、現(xiàn)欲設(shè)計(jì)一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，已知其搖桿CD的長lCD=75mm，行程速比系數(shù)K=，機(jī)架AD的長度為lAD=100mm，又知搖桿的一具極限位置與機(jī)架間的夾角為＝45○，試求其曲柄的長度lAB和連桿的長lBC。（有兩個(gè)解）

180K

16.36

解：先計(jì)算

K

180

并取l作圖，可得兩個(gè)解

○1l

ABl(AC2AC1)/22(84.535)/249.5mmlBCl(AC2AC1)/22(84.535)/2119.5mm

2l

ABl

(ACAC

2)/22(3513)/2

mm

○

1

22

l

BCl(AC1AC2)/22(3513)/248mm

凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)

1、已知一偏置尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)如圖所示，試用作圖法求其推桿的位移曲線。

解以同一比例尺l=1mm/mm作推桿的位移線圖如下所示。

2、試以作圖法設(shè)計(jì)一偏置直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)的凸輪輪廓曲線。已知凸輪以等

角速度逆時(shí)針回轉(zhuǎn)，正偏距e=10mm，基圓半徑r0=30mm，滾子半徑rr=10mm。推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律

為：凸輪轉(zhuǎn)角δ=0○～150○，推桿等速上升16mm；δ=150○～180○，推桿別動(dòng)；δ=180○～

300○時(shí)，推桿等加速等減速回程16mm;δ=300○～360○時(shí)，推桿別動(dòng)。

解推桿在推程段及回程段運(yùn)動(dòng)規(guī)律的位移方程為：

1）推程：sh/0，(0150)

2）回程：等加速段sh2h2/02，(060)

等減速段s2h(0)2/02，(60120)

取l=1mm/mm作圖如下：

計(jì)算各分點(diǎn)得位移值如下：

總轉(zhuǎn)0°15°30°45°60°75°90°105°120°135°150°165°

角δ∑

s

8

1616

δ∑180°195°210°225°240°

255°270°285°

300°315°330°360°

s

16

14

8

2

3、在圖示凸輪機(jī)構(gòu)中，凸輪為偏心輪，轉(zhuǎn)向如圖。

E、

F為凸輪與滾子的兩個(gè)接觸點(diǎn)，

試在圖上標(biāo)出：

1）從E點(diǎn)接觸到

F點(diǎn)接觸凸輪所轉(zhuǎn)過的角度

；

2）F點(diǎn)接觸時(shí)的從動(dòng)件壓力角；

3）由

E點(diǎn)接觸到

F點(diǎn)接觸從動(dòng)件的位移

s；

4）畫出凸輪理論輪廓曲線和基圓。

齒輪機(jī)構(gòu)

1、設(shè)有一漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪

z=20,m=8mm,=20o,ha=1,試求：其齒廓曲線在分度圓

及齒頂圓上的曲率半徑

、

a

及齒頂圓壓力角

a。

解：求

、

a

、

admz820160mm

dam(z2ha*)8(2021)176mm

db

dcosa160cos20150.36mm

rbtga

75.175tg2027.36mm

aa

cos1(rb/ra)

cos1(75.175/88)3119.3

a

rbtga75.175tg3119.345.75mm

2、已知一對外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的標(biāo)準(zhǔn)中心距模數(shù)和分度圓直徑

d1、d2。

a

=160mm，齒數(shù)

z1=20，z2=60，求

解：

a

1

2

m(Z1

Z2)

m4mm

d1

mZ1

42080mmd2

mZ2

460

240mm

3、設(shè)已知一對歪齒輪傳動(dòng)，

z1=20,z2=40,mn=8mm,n=20○

,han=1,cn=,B=30mm,初取

β=15○

，試求該傳動(dòng)的中心距a(a值應(yīng)圓整為個(gè)位數(shù)為0或5，并相應(yīng)重算螺旋角β)、

幾何尺寸、當(dāng)量齒數(shù)和重合度。

解1）計(jì)算中心距a

初取15，則amn(z

1

8(2040)

2cos

z2)248.466

2cos15

取a250mm，則

mn(z1z2)8(2040)

161537arccosarccos

250

2）計(jì)算幾何尺寸及當(dāng)量齒數(shù)

2a2

尺寸名稱小齒輪大齒輪

分度圓直徑d1mnz1/cos166.67mmd2333.33mm

齒頂圓直徑d

a1d12ha182.67mmda2349.33

齒根圓直徑d

f1d12hf146.67mm

d

f2313.33

基圓直徑d

b1d1cost155.85mmdb2311.69mm

齒頂高、齒根高h(yuǎn)aha*mn8mmha(ha*c*)mn10mm

法面及端面齒厚s

nmn/212.57mmstmn/(2cos)13.09mm

法面及端面齒距pnmn25.14mmptpncos26.19mm當(dāng)量齒數(shù)zv1z1cos322.61zv2z2cos322.61

3）計(jì)算重合度

tarctg(tgn/cos)arctg(tg20/cos161537)204549

at1

arccos(db1/da2)arccos(155.84/182.67)312649

at2

arccos(db2/da2)arccos(311.69/349.33)265033

z1(tg1tgt)z2(tg2tgt)

2

20(tg312649tg204549)40(tg265033tg204549)

2

1.59

Bsin/mn30sin161537/80.332

1.590.3321.92

4、已知一對等頂隙收縮齒標(biāo)準(zhǔn)直齒圓錐齒輪傳動(dòng)，齒數(shù)z=20，z=38，模數(shù)m=4mm，

12

分度圓壓力角α=20°,齒頂高系數(shù)ha★=1，齒頂間隙系數(shù)c★=，軸交角Σ=90°。求

兩錐齒輪的齒頂圓錐角δa1、δa2及其它要緊尺寸。

解：齒頂圓錐角：1arcctg

z262.24，2

90127.76

z1

齒頂高：haha*m4mm

齒根高：hf

(ha*c*)m4.8mm

輪系及其設(shè)計(jì)

1、如圖所示為一手搖提升裝置，其中各輪齒數(shù)均已知，試求傳動(dòng)比

i15,指出當(dāng)提升重

物時(shí)手柄的轉(zhuǎn)向（在圖中用箭頭標(biāo)出）

。

解此輪系為

空間定軸輪系

i15

z2z3z4z5

z1z2z3z4503040522015118577.78

2、在圖示齒輪系中，已知z1=z2=19，z3’=26，z4=30，z4’=20，z5=78，齒輪1與齒輪

3同軸

線，求齒輪3的齒數(shù)及傳動(dòng)比i15。

解：

mZ3d3

d2d1d

Z1

2Z2

Z3

23

Z357

(1)2Z2Z3Z4Z5

題圖5-2

i

15

13.5

Z1Z2Z3Z4

3、在圖示的行星減速裝置中，

已知z1=2=17，3=51。當(dāng)手柄轉(zhuǎn)過90°時(shí)轉(zhuǎn)盤

H轉(zhuǎn)過多少度？

zz

解：i13Hn1

nH

Z2Z33

0nHZ1Z2

n14，故手柄轉(zhuǎn)過90度時(shí)，轉(zhuǎn)盤H轉(zhuǎn)過度

nH

4、在圖示的差動(dòng)齒輪系中，已知各輪齒數(shù)

z

1

=15，

2

=25，2’=20，3=60。若

1

=200r/min，

z

z

z

n

n3=50r/min，且轉(zhuǎn)向相同，試求行星架

H的轉(zhuǎn)速nH。

解：i13H

n1

nH(1)Z2Z3

200nH(1)25

605

n3

nH

Z2Z1

50nH

1520

nH75

5、在圖示的復(fù)合輪系中，設(shè)已知

題圖5-6

n=3549r/min，又各輪齒數(shù)為

1z1=36,z2=60,z3=23，z4=49,z，

=69,z5=31,z6

=131,z7=94,z8=36,z9=167,試求行星架H的轉(zhuǎn)速nH

4

（大小及轉(zhuǎn)向）？

解：此輪系是一具復(fù)合輪系

在1－2（3）－4定軸輪系中：

i14

Z2Z460493.551（轉(zhuǎn)向見圖）

Z1Z3

3623

在4’－5－6－7行星輪系中

i47

1i476

1Z611312.899

Z469

在7－8－9－H行星輪系中

i

7H

1i79H1

Z911672.777

Z794

i1H

i14i47i7H

3.5512.8992.777

28.587

故nH

n1i

1H

3549/28.587124.15(r/min)，其轉(zhuǎn)向與輪4轉(zhuǎn)向相同

其他常用機(jī)構(gòu)及動(dòng)力分析

1、已知槽輪機(jī)構(gòu)的槽數(shù)

z=5，撥盤的圓銷數(shù)K=1，轉(zhuǎn)速n=75r/min，求槽輪的運(yùn)動(dòng)時(shí)刻

1

tm和靜止時(shí)刻ts。

解：

t

m

(z2)0.3，tm0.24s，t0.56s

t

2z

2、在圖a所示的盤形轉(zhuǎn)子中，有四個(gè)偏心質(zhì)量位于同一回轉(zhuǎn)平面內(nèi)，其大小及回轉(zhuǎn)半徑

分不為m1=5kg,m2=7kg,m3=8kg,m4=10kg;r1=r4=10cm,r2=20cm,r3=15cm，方位如圖a所示。又設(shè)

平衡質(zhì)量mb的回轉(zhuǎn)半徑rb=15cm。試求平衡質(zhì)量mb的大小及方位。

解依照靜平衡條件有

mbrbm1r1m2r2m3r3m4r4

以w作質(zhì)徑積多邊形圖b，故得

mb

wwbrb

516.1/155.37(kg)

b

119.7

2、在圖a所示的轉(zhuǎn)子中，已知各偏心質(zhì)量m1=10kg,m2=15kg,m3=20kg,m4=10kg,它們的回

轉(zhuǎn)半徑分不為

r1=40cm,r2=r4=30cm,r3=20cm,又知各偏心質(zhì)量所在的回轉(zhuǎn)平面間的距離為

l12=l23=l34=30cm,各偏心質(zhì)量的方位角如圖。若置于平衡基面I及II

中的平衡質(zhì)量

mb1及的回轉(zhuǎn)半徑均為50cm，試求mbⅠ及mbⅡ的大小和方位。

mbⅡ

解依照動(dòng)平衡條件有

m1r1

2

m2r21

m3r3mbrb0

33

21

m4r4

3

m3r

3

3

m2r

2

mbrb0

以

w作質(zhì)徑積多邊形圖b和圖c，由圖得

平衡基面I

mb

wWbrb

1028505.6(kg)

b

6

平衡基面П

mb

wWbrb1037507.4(kg)

b

145

聯(lián)接

1、圖示為一升落機(jī)構(gòu)，承受載荷

F=150kN，采納梯形螺紋，d=60mm，d2=56mm，

P=8