第一童緒論

一、樸充題

1、復(fù)習(xí)思考題

IK機(jī)器應(yīng)具有什么特征？機(jī)器通常由哪三局部組成？各局部的功能是什么？

2）、機(jī)器與機(jī)構(gòu)有什么異同點(diǎn)？

3）、什么叫構(gòu)件？什么叫零件？什么叫遒用零件和專用零件？試各舉二個(gè)實(shí)例.

4）、設(shè)計(jì)機(jī)器時(shí)應(yīng)滿足哪些根本要求？試選取一臺(tái)機(jī)器，分析設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足的根本要求.

2、填空題

1）、機(jī)器或機(jī)構(gòu)，都是由組合而成的.

2）、機(jī)器或機(jī)構(gòu)的之間，具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng).

3）、機(jī)器可以用來(lái)人的勞動(dòng)，完成有用的。

4）、組成機(jī)構(gòu)、并且相互間能作的物體，叫做構(gòu)件。

5）、從運(yùn)動(dòng)的角度看，機(jī)構(gòu)的主要功用在于運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)的形式.

6）、構(gòu)件是機(jī)器的單元。零件是機(jī)器的單元。

7）、機(jī)器的工作局部須完成機(jī)器的動(dòng)作，且處于整個(gè)傳動(dòng)的。

8）、機(jī)器的傳動(dòng)局部是把原動(dòng)局部的運(yùn)動(dòng)和功率傳遞給工作局部的.

9）、構(gòu)件之間具有的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，并能完成的機(jī)械功或?qū)崿F(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的的組合，叫機(jī)器。

3、判斷題

I）、構(gòu)件都是可動(dòng)的.（）

2）、機(jī)器的傳動(dòng)局部都是機(jī)構(gòu).（）

3）、互相之間能作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物件是構(gòu)件.（）

4）、只從運(yùn)動(dòng)方面講，機(jī)構(gòu)是具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的組合.（）

5）、機(jī)構(gòu)的作用，只是傳遞或轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng)的形式.（）

6）、機(jī)器是構(gòu)件之間具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，并能完成有用的機(jī)械功或?qū)崿F(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的構(gòu)件的組合.（）

7）、機(jī)構(gòu)中的主動(dòng)件和被動(dòng)件，都是構(gòu)件。（）

2填空題答案

1）、構(gòu)件2）、構(gòu)件3）、代替機(jī)械功4）、相對(duì)運(yùn)動(dòng)5）、傳遞轉(zhuǎn)換6）、運(yùn)動(dòng)制造7）、預(yù)定終端8）、

中間環(huán)節(jié)9）、確定有用構(gòu)件

3判斷題答案

1）、V2）、V3）、V4）、V5）、X6）、V7）、V

第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

2-7是試指出圖2-26中直接接觸的構(gòu)件所構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副的名稱。

a）平面高副b）空間低副C）平面高副

24將圖2-27中機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖繪制成機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，標(biāo)出原動(dòng)件和機(jī)架，并計(jì)算其自由度。解：b）n=3,為=4,PH=0,F=3X3-2X4=1

c)n=3,《=4,PH=0,F=3X3-2X4=1

2-9試判斷圖2-28中所示各“機(jī)構(gòu)”能否成為機(jī)構(gòu)，并說(shuō)明理由。

修改后的機(jī)構(gòu)

修改后的機(jī)構(gòu)

修改后的機(jī)構(gòu)

2-10計(jì)算圖＞29中所示各機(jī)構(gòu)的自由度，并指出其中是否含有復(fù)合較鏈、局部自由度或虛約束，說(shuō)明計(jì)算自由度應(yīng)作何處理.

6=7,有復(fù)合較鏈：構(gòu)件3

和構(gòu)件5;構(gòu)件3和構(gòu)件1;F=3n-2=3X5-2X7=lb)n=6,2=8,PH=1,有局部自由度，有虛約束

F=3n-2P[-PH=3x6-2x84=1

AB=BC^CD=DA

d)

彳有虛約束，有復(fù)合較鏈

11=5,4=7,=°，

F=3n-2P1.PH=3X5-2X7-0=1

4B="B',BC=B'C'

CD「C'D',CB°=CB6

有對(duì)稱虛約束

n=5,P[=7

F=3n-2P1=1

f)

n=3,PL=3,PH=2

F=3n-2P,?PH=\

有虛約束

g)n=2,PL=2,%=3n=3,2=4

Aa

彳o

念彳=，IB=C'。，BE=EC,a=a

h)有對(duì)稱虛約束,

n=3,=4

F=3n-2P,=3X3-2X4=1

F=3n-2PL-Pf/=3X42X5-1=1

242計(jì)算圖2-30所示各機(jī)構(gòu)的自由度，并在高副低代后，分析組成這些機(jī)構(gòu)的根本桿組即桿組的級(jí)別。解:

a)

n=4?P]—5?=1

F=3n-2P[-P〃=1

所以此機(jī)構(gòu)為III級(jí)機(jī)構(gòu)

h)n=3.匕=3,〃=2

F=3n-2P1.PH=1

c)n=4,P1=4,PH=3

F=3n-2P1-&=1

d)

n=6,PL=8,PH=1

F=3n-2P「PH=1

所以此機(jī)構(gòu)為HI級(jí)機(jī)構(gòu)

2-13說(shuō)明圖2-32所示的各機(jī)構(gòu)的組成原理，并判別機(jī)構(gòu)的級(jí)別和所含桿組的數(shù)目.對(duì)于圖2-32f所示機(jī)構(gòu)，當(dāng)分別以構(gòu)件1、3、7作為原動(dòng)件

時(shí)，機(jī)構(gòu)的級(jí)別會(huì)有什么變化？

a)

機(jī)構(gòu)的級(jí)別：II

機(jī)構(gòu)的級(jí)別：11

0當(dāng)分別以構(gòu)件I、3、7作為原動(dòng)件時(shí)

以構(gòu)件1作為原動(dòng)件時(shí)，

以構(gòu)件1作為原動(dòng)件時(shí)，機(jī)構(gòu)的級(jí)別11

以構(gòu)件3作為原動(dòng)件時(shí)，

以構(gòu)件3作為原動(dòng)件時(shí)，機(jī)構(gòu)的級(jí)別:11

以構(gòu)件7作為原動(dòng)件時(shí)，

以構(gòu)件7作為原動(dòng)件時(shí)，機(jī)構(gòu)的級(jí)別:in

2-14繪制圖2-33所示機(jī)構(gòu)高副低代后的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖,計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度.并確定機(jī)內(nèi)所含桿組的數(shù)目和級(jí)別以及機(jī)構(gòu)的級(jí)別.

圖2-33機(jī)構(gòu)示意圖

機(jī)構(gòu)高副低代后的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖

所以，機(jī)構(gòu)的級(jí)別：111

2-15試分析圖2-35所示刨床機(jī)構(gòu)的組成，井判別機(jī)構(gòu)的級(jí)別.假設(shè)以構(gòu)件4為原動(dòng)件，那么此機(jī)構(gòu)為幾級(jí)？

解：F=3n-2P,-PH=3X5-2X7=1

一、假設(shè)以構(gòu)件1為原動(dòng)件，那么此機(jī)構(gòu)拆分的桿組是:

所以此機(jī)構(gòu)為III級(jí)

二、假設(shè)以構(gòu)件4為原動(dòng)件，那么此機(jī)構(gòu)拆分的桿組是:

所以此機(jī)構(gòu)為n級(jí)

第三章平面連桿機(jī)構(gòu)

3-9圖3-54所示平面較鏈四桿運(yùn)動(dòng)鏈中，各構(gòu)件長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)AB=55"〃幾，ll{C=40mm,lCD=,lAD=25mm.

(i)判斷該機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)鏈中四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的類型。

(2)取哪個(gè)構(gòu)件為機(jī)架可得到曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。

(3)取哪個(gè)構(gòu)件為機(jī)架可得到雙曲柄機(jī)構(gòu)。

(4)取哪個(gè)構(gòu)件為機(jī)架可得到雙搖桿機(jī)構(gòu)

解：平面連桿機(jī)構(gòu)

LAB=55LB（：=40LCD=50LAD=25

I“B+LAI>VLBC+LC?

(DA,D整轉(zhuǎn)副B、C接轉(zhuǎn)副

(2)AB或CD為機(jī)架時(shí)，為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

(3)AD為機(jī)架時(shí)，為雙曲柄機(jī)構(gòu)

(4)BC為機(jī)架時(shí)，為雙搖桿機(jī)構(gòu)

3-10圖3-57所示為一偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，試求桿48為曲柄的條件.假設(shè)偏距e=0,那么桿AS為曲柄的條件又如何？

解:主要分析能否通過(guò)極限位置，

a+e<b

3-U在圖3-81所示的較鏈四桿機(jī)構(gòu)中，各桿件長(zhǎng)度分別為lAfi=25mm,lRC=40mm,lCD=50〃〃”，lAD=55mm.

(1)假設(shè)取AD為機(jī)架，求該機(jī)構(gòu)的極位夾角e,桿CD的最大擺角。和最小傳動(dòng)免入nm。

(2)假設(shè)取AB為機(jī)架，求該機(jī)構(gòu)將演化為何種類型的機(jī)構(gòu)？為什么？請(qǐng)說(shuō)明這時(shí)C、D兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副是周轉(zhuǎn)副還是擺轉(zhuǎn)副.

圖3-58較鏈四桿機(jī)構(gòu)

解：

由于25-^-55<40+50,所以/AR+/AI>W/BC+/CI>,

且以最短桿AB的鄰邊為機(jī)架。故該佼鏈四桿機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu).AB為曲柄。

1)以曲柄AB為主動(dòng)件，作出搖桿CD的極限位置如下圖。

.,..\CI=/AB+7BC=40+25=65

AC2=/IIC-/AB=40-25=15

(h極位夾角8t出現(xiàn)在AB與連桿BC重合位置

圖1

行程速比系數(shù)K=(180*4-6)/(180°-0)Q1.17

(2)求搖桿的最大擺角4),從圖1,搖桿的最大擺角。：

4>=ZBIDCI-ZB2DC2

(3)最小傳動(dòng)角Y*出現(xiàn)在AB與機(jī)架AD重合位置(分正向重合、反向重合)如圖2.

分別求出6］、6-,,再求最小傳動(dòng)角.

圖2

曲柄處于AB1位置時(shí)，傳動(dòng)角丫?=R=36.86。.

曲柄處于ABz位置時(shí)，傳動(dòng)角丫2=180。-52=54.對(duì).

現(xiàn)比擬的丫八Yz大小，最小傳動(dòng)角取Yi、Y2中最小者.

:.Ymin=36.86"

2)取AB為機(jī)架，即取最短桿為機(jī)架，該機(jī)構(gòu)演化為雙曲柄機(jī)構(gòu)。因?yàn)樵谇鷵u桿機(jī)構(gòu)中取最短桿作為機(jī)架，其2個(gè)連架桿與機(jī)架相連

的運(yùn)動(dòng)副A、B均為周轉(zhuǎn)副.C、D兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副為擺轉(zhuǎn)副。

3-15圖3-59所示為加熱爐爐門(mén)的啟閉狀態(tài)，試設(shè)計(jì)一機(jī)構(gòu)，使?fàn)t門(mén)能占有圖示的兩個(gè)位置。

圖3-59題3-15圖

提示：把門(mén)君著是在連桿上，即兩個(gè)活動(dòng)皎鏈中心在門(mén)上，

同時(shí)把固定較鏈中心裝在爐子的外壁上.

3-16試設(shè)計(jì)一個(gè)如圖3-60所示的平面較鏈四桿機(jī)構(gòu).設(shè)其搖桿BtjB的長(zhǎng)度I氏逐=75min,行程速比系數(shù)K=I.S,機(jī)架AS)的長(zhǎng)度

=100"〃〃，又知搖桿的一個(gè)極限位置與機(jī)架間的夾角。=45,試求其曲柄的長(zhǎng)度/2和連桿的長(zhǎng)度/八8?

圖3-60S3-16圖

解：(符號(hào)與課本不太一致)

當(dāng)行程速比系數(shù)K=1.5時(shí)，機(jī)構(gòu)的極位夾角為

即機(jī)構(gòu)具有急回特性，過(guò)固定較鏈點(diǎn)A作一條與直線AC］成36°的宜線再與舌動(dòng)較鏈點(diǎn)C的軌跡圓相交，交點(diǎn)就是活動(dòng)較鏈點(diǎn)C的另

一個(gè)極限位置.選定比例尺，作圖，如以下圖所示.

由圖可知，有兩個(gè)交點(diǎn)，即有兩組解.直接由圖中量取故有兩組解。

AC］=70.84,AC2=25.75,AC2=169.88?

解一：

AG二=70.84二25.75=22.55.

構(gòu)件AB的長(zhǎng)為=

22

AC[+AC-,_70.844-25.75

構(gòu)件的長(zhǎng)為=483nvn

BC~2~—2

搖桿的擺角〃=41°

解二：

AC2—AC]169.88-70.84

構(gòu)件AB的長(zhǎng)為/=49.52/M/Z?

AL2F

江；+適J69.88+70.84二120.36〃〃〃

構(gòu)件BC的長(zhǎng)為"c=

22

搖桿的擺角w'=107°

347如圖3.61所示，設(shè)破碎機(jī)的行程速比系數(shù)犬=12額板長(zhǎng)度/（7）=300mm,顆板擺角。=35",曲柄長(zhǎng)度/、R=80mm。求連桿的長(zhǎng)度,

并驗(yàn)算最小傳動(dòng)角/min是否在允許的范圍內(nèi)。

圖3-61題3-17圖

3-18試設(shè)計(jì)一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，設(shè)滑塊的行程速比系數(shù)K=1.5,滑塊的沖程〃=50mm,偏距e=20mm,并求其最大壓力角。門(mén)爾？

解：行程速比系數(shù)K=1.5,那么機(jī)構(gòu)的極位夾角為

選定作圖比例，先畫(huà)出滑塊的兩個(gè)極限位置c和C”再分別過(guò)點(diǎn)ChC2作與直線GG成900—6=54°的射戰(zhàn)，兩射線將于點(diǎn)。。

以點(diǎn)0為圓心，OC2為半徑作圓，再作一條與直線GC2相距為e=20〃〃〃的直線,該直線與先前所作的圓的交點(diǎn)就是固定較鏈點(diǎn)A,作困

過(guò)程如解題24圖所示.

直接由圖中重取AC]=25/77/77,AC2=68/77/77,所以

曲柄AB的長(zhǎng)度為""=215皿

AC.+AC_68+25

連桿BC的長(zhǎng)度為/此2=46.5〃〃〃

22

最大壓力角，提示：出現(xiàn)在曲柄與導(dǎo)路垂直的時(shí)候。

3-19圖3-62所示為一牛頭刨床的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu),/%A=15mm,lBC=100f?U?l,行程速比系數(shù)K=2.刨頭5的行程〃=3Wmm。要求在

整個(gè)行程中，刨頭5有較小的壓力角，成設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。

圖3-62-3-19圖

解：(符號(hào)與課本不太一致)

由題可得極位夾角6=180"X(k-ll/(Jt+1)=60".即擺桿8()B的擺角為即.

曲柄運(yùn)動(dòng)到與B°B垂直，其擺桿BQB分別處于左右極限位置B(E、.

：曲柄長(zhǎng)度乙小=75

機(jī)架AB)的長(zhǎng)度=75/sin(e/2)=150min

欲使其刨頭的行程H=300mm,即C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的水平距離為300mm.

...擺桿BqB1的長(zhǎng)度/綜/=H/2/sin(9/2)=150/sin300=300mm

為了使機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中壓力角較小，故取刨頭5構(gòu)件的導(dǎo)路在BaF的中點(diǎn)，且_1/\)旦).

B?F=lBXcos(0/2)=150Xmm

二刨頭5構(gòu)件離曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)中心A)點(diǎn)的距離為：

A

ll2

%E=BoBi-B0B3->/=300-150-(300-150X2心

UBO

H

3-22有一曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，其搖桿長(zhǎng)=420〃〃〃，擺角”二90,搖桿在兩極限位時(shí)與機(jī)架所成的夾角各為60和30,機(jī)構(gòu)的

行程速比系數(shù)41.5,設(shè)計(jì)此四桿機(jī)構(gòu)，并驗(yàn)算最小傳動(dòng)角/mm。

“一1

解：6=180x——=36

k+\

按照課本的方法作圖。

3-23試求圖3-65所示各機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí)全部瞬心的位置。

(b)(d)

圖3-65題3.23圖

提示：列出n個(gè)構(gòu)件，畫(huà)出n邊形，同時(shí)結(jié)合三心定理.

(a)

3-24在圖3-66所示的機(jī)構(gòu)中，曲柄2順時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，角速度02=1試求在圖示位置導(dǎo)桿4的角速度已的大小和方向。

圖3-66題3-24圖

解：P12在AO,P14在BO,P34在無(wú)窮遠(yuǎn)

n=4

攵=妁二11=6個(gè)

2

根據(jù)P“是的瞬心，兩個(gè)構(gòu)件在該點(diǎn)的絕射速度相等。

匕%一%?芻4匕錯(cuò)誤味指定書(shū)簽。

第四章凸輪機(jī)構(gòu)

4-10圖4-40所示為一尖端移動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)線圖。試在圖上補(bǔ)全各段的位移、速度及加速度曲線，并指出在哪些位置會(huì)出

現(xiàn)剛性沖擊？哪些位置會(huì)出現(xiàn)柔性沖擊？

dsdv,

根據(jù)關(guān)系式u=—co,a=—。），補(bǔ)全后的從動(dòng)件位移、速度和加速度線圖如上右圖所示。在運(yùn)動(dòng)的開(kāi)始時(shí)點(diǎn)。=0、

dodo

乃4乃5乃.2乃

以及一、一、——處加速度有限突變，所以在這些位置有柔性沖擊；在。=——和乃處速度有限突變，加速度無(wú)限突變，在理論上將會(huì)

3333

產(chǎn)生無(wú)窮大的慣性力，所以在這些位置有剛性沖擊.

443設(shè)計(jì)一偏置移動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)由。凸輪以等角速度①順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，基圓半徑與=50/77/77,滾子半徑，；.=10〃"〃，凸輪軸

心偏于從動(dòng)件軸線右側(cè)，偏距e=10mm?從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律如下：當(dāng)輪轉(zhuǎn)過(guò)120。時(shí)，從動(dòng)件以簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律上升30mm;當(dāng)凸輪接著轉(zhuǎn)過(guò)30時(shí)

從動(dòng)件停歇不動(dòng)；當(dāng)凸輪再轉(zhuǎn)過(guò)150時(shí)，從動(dòng)件以等加減速運(yùn)動(dòng)返回原處；當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)一周中其余角度時(shí)，從動(dòng)件又停歇不動(dòng).

反轉(zhuǎn)法畫(huà)圖

4-6設(shè)計(jì)一對(duì)心移動(dòng)平底從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu).基圓半徑與=50〃〃〃，從動(dòng)件平底與導(dǎo)路中心線垂直，凸輪順時(shí)針等速轉(zhuǎn)動(dòng).從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)

律如下：當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)120時(shí)，從動(dòng)件以簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律上升30mm;當(dāng)凸輪再轉(zhuǎn)過(guò)150時(shí)，從動(dòng)件以簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律返回原處；當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)其

余90時(shí)，從動(dòng)件又停歇不動(dòng)。

4-7在圖4.43所示的凸輪機(jī)構(gòu)中，擺桿B°B在起始位置時(shí)垂直于8=40mm,%避=80〃〃〃，滾子半徑rt=1Onnn,

凸輪以等角速度co順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律如下：當(dāng)凸輪再轉(zhuǎn)過(guò)180°時(shí)，從動(dòng)件以擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律向上擺動(dòng)30：當(dāng)凸輪再轉(zhuǎn)過(guò)150時(shí),

從動(dòng)件以擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律返回物原來(lái)位置，當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)其余30時(shí)，從動(dòng)件又停歇不動(dòng).

4-15試用作圖法求出圖4-47所示凸輪機(jī)構(gòu)中當(dāng)凸輪從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)45后機(jī)構(gòu)的壓力角，并在圖上標(biāo)注出來(lái).

反轉(zhuǎn)法畫(huà)圖

4-16在圖4-4?所示的凸輪機(jī)構(gòu)中，從動(dòng)件的起始上升點(diǎn)均為C點(diǎn).

1）試在圖上標(biāo)注出從C點(diǎn)接觸時(shí)，凸輪轉(zhuǎn)過(guò)的角度0及從動(dòng)件走過(guò)的位移。

2）標(biāo)出在D點(diǎn)接觸凸輪時(shí)機(jī)構(gòu)的壓力角a。

解：a)圖：(1)作偏置圓

(2)過(guò)D點(diǎn)作偏置圓切線.得出所在位置

(3)作理論輪廓，作出兩者交點(diǎn)B

(4)得。s如圖

(5)a

b)圖：(1)以AO為圓心，AA0為半徑畫(huà)圓弧；

(2)以B1為圓心，AB為半徑而圓瓠；交A1點(diǎn)；

⑶四一四二。

第五章齒輪機(jī)構(gòu)

5-11一漸開(kāi)線在基圓半徑rh=50〃皿？的圓上發(fā)生。試求：漸開(kāi)線上向徑rk=65〃"〃的點(diǎn)k的曲率半徑pk.壓力角q和展角9-

解：

r50

①cos4=—ak=arccos—=39.7

rk65

②q*=與次。攵=50x吆39.7=41.5mm

③4=吆%-%=0.139弧度

5-12一正常齒制標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪m=5mm,?=20°,z=45,試分別求出分度圓、基圓、齒頂圓上漸開(kāi)線面廓的曲率半徑

和壓力角。

d-tnz=5x45=225mm

解:^=mzcos?=5x45xcos20=211.4加機(jī)

da=mz+2/?“=5x45+2x1x5=235mm

分度圓a=20

基圓處cosa8=%,a；,=0

%

r211.4「c,、,、

cosa“=—h=-------=0.899

齒頂圓處ra235

au=25.89

5-13一對(duì)外嚙合正常齒制標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪〃7=2mm,Z]=20,z2=45,試計(jì)算這對(duì)齒輪的分度圓直徑、齒頂高、齒根高、頂隙、

中心距、齒頂圓直徑、齒根圓直徑、基圓直徑、齒距、齒厚和齒槽寬.

解：由m=2mm,Z]=20,z2=45

5-14試比擬正常齒制漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基圓和齒根圓，在什么條件下基圓大于齒根圓？什么條件下基圓小于齒根01?

解：根據(jù)：df=d-2hf=mz—2x（h：+c'）xm

（2）m>1如果齒數(shù)小于等于41，基圓大于齒根圓

m>1如果齒數(shù)大于42,基圓小于齒根圓

m<1如果齒數(shù)小于等于44,基圓大于齒根圓

m>1如果齒數(shù)大于45,基圓小于齒根圓

5-15現(xiàn)需要傳動(dòng)比，=3的一對(duì)漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，有三個(gè)壓力角相等的漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，它忙的齒數(shù)分別為

Z）=20,z2=z3=60,齒頂圓直徑分別為=44mm,dal=124mm,d（t3=139.5mm,問(wèn)哪兩個(gè)齒輪能用？

中心距a等于多少？并用作圖法求出它們的重合度￡.

解：兩個(gè)的將能用，是指能夠正確岫合,根據(jù)

所以：齒輪1和齒輪2兩個(gè)齒輪能用.

m

中心距〃=耳（Z[+Z2）=80"?"?

重合度￡

5-18對(duì)z1=24、z2=96、m=4mm、G=20\h：=1、c*=0.25的標(biāo)準(zhǔn)安裝的漸開(kāi)線外咽合標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。因磨損嚴(yán)重，維修時(shí)擬利

用大齒輪坯，將大齒輪加工成變位系數(shù)X2=-0.5的負(fù)變位齒輪.試求：

1）新配的小齒輪的變位系數(shù)X1.

2）大齒輪頂圓直徑da2°

5-20在圖所示的同軸式漸開(kāi)線圓柱齒輪減速器中，：z1=15、z2=53、z3=56、z4=14,兩對(duì)齒輪傳動(dòng)的中心距a12'=a34'=70mm，各輪的m=2rr）m、

a=20，、h：=t、c'=0.25.

（1）假設(shè)兩對(duì)齒輪均采用直齒圓柱齒輪，試選界兩對(duì)齒輪的傳動(dòng)類型.并分別求其嚙合角.

(2)假設(shè)輪1、2采用斜齒圓柱齒輪，輪3、4仍采用直齒圓柱齒輪，那么：①計(jì)翼輪1、2的螺旋角的大小.②判斷輪1是否相切。③輪3、4

不發(fā)生根切的最小變位系數(shù)xmln.④設(shè)計(jì)計(jì)算輪3、4的分度圓、齒頂圓和齒根圓直徑.

解：(1)假設(shè)兩對(duì)齒輪均采用直齒圓柱齒輪，兩對(duì)齒輪的傳動(dòng)類型

實(shí)際中心距：a=70mm

理論中心距：a12=0.5Xm(z?+zi)=05X2(15+53)=68mm

a.M=().SXm(zj+z4)=0.5X2(14+56>=70mm

因?yàn)椋篴n<a,a=a.u

所以.齒輪I和2采用正傳動(dòng).齒輪3和4采用零傳動(dòng).

嚙合角dcosOL—acosa

cosai2=auXcosa/ai2=68Xcos200/70=0.91,所以，=24*

Qj=a=20*

(2)假設(shè)輪1、2采用斜齒圓柱齒輪，輪3、4仍采用直齒圓柱齒輪

①計(jì)算輪1、2的螺旋角的大小

ai2=0.5X(di+dj)=O.5Xm?X(zi4-Z2)/cos0

cos0=0.5XmnX(zi+z2)/ai2=68/70,所以，0=13.7°

②判斷輪1是否根切

i5

z^n=17cos0=17Xcos13.7°=15.58

Zl=15<zm,所以，齒輪1發(fā)生根場(chǎng).

③輪3、4不發(fā)生根切的最小變位系數(shù)xmin

④計(jì)算輪3、4的分度圓、齒頂圓和為根圓直徑

計(jì)算輪3的分度圓、齒頂圓和齒根國(guó)直徑

=tnz3=112mmdtl3=m(z3+2h：+2x)=2(56+2xl+2x(-0.176))=115.296//W?

d,1=m(z3-2h；-2c++2x)=2(56-2x1-2x0.25+2x(-0.176))=1()6.296mm計(jì)算輪4的

分度圓、齒頂圓和齒根圓直徑

5-21設(shè)一對(duì)斜齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，Z]=20、z2=40.mtl=8min、alt=20°、haH*=1,c〃*=0.25,尸=15°(初

選值)，B=30mm,試求。(應(yīng)圓電)，￡夕及z『],zvl,解：

5-22一平行軸斜齒輪機(jī)構(gòu)?：z1=30、z2=100、mn=6mm。假設(shè)要求設(shè)計(jì)中心距為400mm,試確定該對(duì)斜齒輪的螺旋角。

1/、

a=--------m(z,+z.)

2cos^"1J

cos^=-x6x(30+l00)MOOn尸=12.84

解：2/

5-25有一阿基米德蝸桿傳動(dòng)，，傳動(dòng)比，=18,蝸桿頭數(shù)21=2,直徑宓數(shù)g=8,分度圓直徑d|=80/次".試求,

(1)模數(shù)〃？、蝸桿分度圓柱導(dǎo)程角/、蝸輪齒數(shù)Z2及分度圓柱螺旋角夕；

(2)蝸輪的分度圓直徑I2和蝸桿傳動(dòng)中心距。。

解:

第六章輪系及其設(shè)計(jì)

6-11在圖6-27所示的車床變速箱中，各輪齒數(shù)為z1=42,z2=58,z3'=38,z4'=42,z5'=50,z6'=48,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1450r/mlru假設(shè)移動(dòng)三聯(lián)滑

移齒輪a使齒輪3'和4'嚙合，又移動(dòng)雙聯(lián)滑移齒輪5'6'嚙合，試求此時(shí)帶輪轉(zhuǎn)速的大小和方向。

6-12圖6-28所示為一電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)的傳動(dòng)簡(jiǎn)圖.蝸桿1為單頭右旋蝸桿，蝸輪2的齒數(shù)Z,=42,其余各輪齒數(shù)為：=18,

z3=78,Z3=18,Z4=55；卷筒5與齒輪4固聯(lián)，其直徑Os=400mm,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速％=1450r/nin.試求：

(1)卷筒5的轉(zhuǎn)速〃§的大小和重物的移動(dòng)速度v；

(2)提升的物時(shí)，電動(dòng)機(jī)應(yīng)該以什么方向旋轉(zhuǎn)？

圖6-28題6-12圖

是定軸輪系，較簡(jiǎn)單。

在圖示輪系中，各輪齒數(shù)為：試

6-13Z]=60,z2=20,z2.=20,z3=20,z,=20,z4=20,z.=1(X),

求該輪系的傳動(dòng)比乙??

圖6-29題6-13圖

解：是兩個(gè)周轉(zhuǎn)輪系組成的復(fù)合輪系

A.齒輪4、行星齒輪3、行星齒輪2.、齒輪5構(gòu)成周轉(zhuǎn)輪系

II是行星架

B.齒輪4、行星齒輪3、行星齒輪2'行星齒輪2、齒輪1構(gòu)成周轉(zhuǎn)輪系

H是行星架

給系統(tǒng)加一0〃，行星架固定。

在圖示輪系中.冬輪齒數(shù)為又〃]

6-14121=26.z2=32.z2.=22.z3=80.z4=36.=3(X)r/min.

=50r/min兩者轉(zhuǎn)向相反。試求齒輪4的轉(zhuǎn)速的大小和方向。

圖6-30題6-14圖

解：是周轉(zhuǎn)輪系.齒輪1、行星齒輪2、行星齒輪2.、齒輪4、齒輪3構(gòu)成周轉(zhuǎn)輪系，行星架H沒(méi)有標(biāo)出

給系統(tǒng)加一①H，行星架固定。

設(shè)：々轉(zhuǎn)向?yàn)檎?

6-15圖示周轉(zhuǎn)輪系，Z]=2(),z,=24,2、=30,Z3=40,又為=2(X)r/min,ny=—100r/min.試求

行星架，的轉(zhuǎn)速“原？

圖6-31題6-15圖

解：是周轉(zhuǎn)輪系.齒輪1、行星齒輪2、行星齒輪2，、齒輪3構(gòu)成周轉(zhuǎn)輪系，行星架H.給系統(tǒng)加一①H，行星架固定。

設(shè)：々轉(zhuǎn)向?yàn)檎?/p>

假設(shè)

6-19圖示為一裝配用電動(dòng)螺絲刀齒輪減速局部的傳動(dòng)簡(jiǎn)圖.各輪齒數(shù)為Z|=Z4=7,Z3=Z6=39?

4=3000r/min,試求螺絲刀的轉(zhuǎn)速〃刀。

圖6-35題6-19圖

解：是兩個(gè)周轉(zhuǎn)輪系組成的復(fù)合輪系

A.齒輪I、行星齒輪2、齒輪3構(gòu)成周轉(zhuǎn)輪系,HI是行星架.nH1=n4

B.齒輪4、行星齒輪5、齒輪6構(gòu)成周轉(zhuǎn)輪系，112是行星架nlt2=n刀

113=116=0

根據(jù)裝配條件，可以求出z2.z5

6-22圖6-38所示輪系中，z1=18,zv=20,z2=20,zi=18,z3=58,Zy=56,假設(shè)lOOOr/irin,

轉(zhuǎn)向如下圖，求〃3?的大小和方向。

圖6-38題6-22圖

解：是一個(gè)周轉(zhuǎn)輪系和一個(gè)定軸輪系組成的復(fù)合輪系

A.齒輪1、行星齒輪2、齒輪3構(gòu)成周轉(zhuǎn)輪系，齒輪3.是行星架H.,“尸〃3，

B.齒輪「、齒輪蓼、齒輪3'構(gòu)成定軸輪系.

H_勺一/_Z3_58

’13——=

n3-nHz}18

_〃[，_Zy56

二一

‘1'3'2.8⑹

nyzr20

nu=Hy(c)

nj,=.—-=_2.8(d)

nH

聯(lián)立上述四個(gè)方程，可以求出:

第7章間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和其它常用機(jī)構(gòu)

7-1什么是間歇運(yùn)動(dòng)？仃哪些機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)？

I解］主動(dòng)件的連續(xù)運(yùn)動(dòng)，而從動(dòng)件作非連續(xù)運(yùn)動(dòng)。

常見(jiàn)的棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)

7-2常見(jiàn)的棘輪機(jī)構(gòu)有哪幾種？試述棘輪機(jī)構(gòu)的工作特點(diǎn)。

I解］常用類型：?jiǎn)蝿?dòng)式、雙動(dòng)式；單向式、雙向式：外哦合、內(nèi)嚙合：摩擦式等,

如課本圖7-1,當(dāng)擺桿I順時(shí)針?lè)较驍[動(dòng)時(shí)，棘爪2將插入棘輪齒槽中，并帶動(dòng)棘輪順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)過(guò)一定的角度：當(dāng)投桿逆時(shí)針?lè)较蚪觿?dòng)時(shí)，

棘爪在韓輪的齒背上滑過(guò),這時(shí)獨(dú)輪不動(dòng)。為防止棘輪倒轉(zhuǎn)，機(jī)構(gòu)中裝有止回棘爪5,并用彈簧使止回爪與籟輪齒始終保持接觸。這樣，當(dāng)白干

I連續(xù)往復(fù)擺動(dòng)時(shí)，就實(shí)現(xiàn)了棘輪的單向間制運(yùn)動(dòng)。

7-3槽輪機(jī)構(gòu)彳哪幾種根本型式？槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù)是如何定義的？

I解I根本皇式：外接式和內(nèi)接式。

在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi).槽輪運(yùn)動(dòng)時(shí)間也與接盤(pán)運(yùn)動(dòng)時(shí)間片之比位k,稱為運(yùn)動(dòng)特性系數(shù).

7-5試述凸輪間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作原理及運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。

［解］工作原理：當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),通過(guò)其曲線溝槽（或凸脊）撥動(dòng)從動(dòng)盤(pán)上的圓柱請(qǐng)，使從動(dòng)盤(pán)作間歇運(yùn)動(dòng).

特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠、轉(zhuǎn)位精確，無(wú)需專門(mén)的定位裝置，易實(shí)現(xiàn)工作對(duì)動(dòng)程和動(dòng)停比的要求。通過(guò)適中選擇從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)

維和合理設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線,可減小動(dòng)我荷和防止沖擊，以適應(yīng)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的要求。主要缺點(diǎn)是精確度要求較高，加工比擬復(fù)雜.安裝調(diào)整比

擬困難。

7-6不完全齒輪機(jī)構(gòu)與普通齒輪機(jī)構(gòu)的電介過(guò)程彳何異同點(diǎn)？

［解］在不完全齒輪機(jī)構(gòu)中，主動(dòng)輪I連續(xù)傳動(dòng)，當(dāng)輪齒進(jìn)入哂合時(shí)，從動(dòng)輪2開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)|輪I上的輪恥退出曜合時(shí)，由7兩輪的凸、凹

鎖止弧的定位作用，齒輪2可靠停歇，從而實(shí)現(xiàn)從動(dòng)齒輪2的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。而普通齒輪哦合是連續(xù)的,從動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)也是連續(xù)的.

第八章機(jī)械運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)方程

8-6在如圖10/4所示汽輪機(jī)和螺旋漿的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，各構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分別為：汽輪機(jī)1的轉(zhuǎn)子和與其相固聯(lián)的軸2及其上后輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量

.11=1900依?〃/,媒旋槳5的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為Js=2500kg?nV,軸3及其上齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量=400,軸4及其上齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量.13=1000

kg?小,加在螺旋槳上的阻力矩為MS=30N?"7,傳動(dòng)比4=6,爾=5.假設(shè)取汽輪機(jī)1為等效構(gòu)件，試求整個(gè)機(jī)組的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和等

效阻力矩。

解：

8-7如圖為耳有往復(fù)運(yùn)或時(shí)肝的抽泵機(jī)構(gòu)庫(kù)動(dòng)符圖.：1/少=50,、移動(dòng)導(dǎo)杼3的其量為m.F0.4kg,加在導(dǎo)桿3上的工作阻力Fr=20N.假設(shè)選取曲柄

—J=—J4-----------------+—JA（OAH—J

1為等效稠件,分別黜在以'情替「工'祚阻瑜對(duì)效力矩和富桿一3而置的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Je.

夕

（ii^i=0；（2）（px=30；?）?=90

解:

1（“圖示為X6140鐵床主傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖.圖中標(biāo)出各軸號(hào)（I,II,…，V）,軸V為主粕.各輪齒數(shù)見(jiàn)圖.各構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（單位為依?〃/）

為：電動(dòng)機(jī)Jz=0.0842：軸：Jsi=0.0002,.k>=0.0018,JSJ=0.0019,J?=0.0070,Jss=0.0585；齒輪塊：Jj=0.0030,J4=0.0091,J7=0.0334,

JH=0.0789；齒輪：Js=0.0053,Jfi=0.0087,J,=0.1789,Ji*=0.0056；飛輪JF=0.1H2；帶輪：Ji=0.0004,J2=0.1508；制動(dòng)器C：Jc=0.0004,

帶的質(zhì)量m=l.214kg.求圖示傳動(dòng)路線以主軸V為等效構(gòu)件時(shí)的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量.

解：ii2=I/<?>2=DIADIi=275XCOT/145......KD

125=3/35=(.1)3x38X46X71/16X17X1832=-25.35X2~->

將32代入①式可得：3|=-48.1X35

:丫乙、

i.,s=G>V<*>5=(-l)X46X71/17XI80.1=10.(-

i45=W4/o5=(.l)'X71/18

皮帶的速度：V=32XD2/2

VZ05=25.35X0.275/2=3.48

由轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的公式：JvS=￡k[LX(3/35戶+01八',1/3泗

Jvs=(JM+JSI+JI+JC)X(<0|/<0s)2+mX(V/<05)2+(J2+JS2+J.?)X(cowS)2+(J4+JSJ+JS+J6)X(?vS>2+(J7+JM+J?)X(wvW5)2+(J,+J?+JMi+Jss)X(<0<y<0

s)2

JV5=(0.0842+0.0002+0.0004+0.0004)X48.12+1.214X3.482+(0.1508+0.0018+0.0030)X25.352+(0.0091+0.0019+0.0053+0.00^7)X10.672

+(1).0334+0.0070+0.0789)X3.94'+(0.1789+0.1112+0.0056+0.0585)X1'

Jxj=316.86(kg,in2)

10-5如下圖為一簡(jiǎn)易機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)，由一級(jí)皮帶傳動(dòng)和兩級(jí)合并輪傳動(dòng)組成。直沆電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速iu=1500,小皮帶輪直徑d=IOO,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量

J.F0.1kg?m2,大皮帶輪直徑D=200,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Ji)=o.3kg?m2,各齒輪的齒數(shù)和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分別為：Zi=32,J>=I.Ikg?m2,

Z2=56j2=o.2kg?nr,z?'=32」/=o.ikg?nr,J3=O.25kg?nr

要求在切斷電源后2〉利用裝在軸上的制動(dòng)器將整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)住.求所需的制動(dòng)力炬.

解：以主軸I為等效構(gòu)件

8-8在圖所示定軸輪系中，各輪齒數(shù)為z產(chǎn)Z7=2O,Z3=Z4=4O,各輪對(duì)其輪心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分別為J產(chǎn)w=o.oikg?nV,J2=J3=O.O4?m~作用

在輪1上的驅(qū)動(dòng)力矩Md=3oN?〃2,作用在輪3上的阻力矩Mr=12oN?〃2。設(shè)該輪系原來(lái)靜止，試求在Md和作用下，運(yùn)轉(zhuǎn)到t=1.5s

時(shí)，輪1的角速度0]和角加速度J?

解：取輪1為等效構(gòu)件

八2=3/32=(-1VXzi/Zi3?=—3/2

i|J=Wl/W3=(-1)2XZ2XZVZIXZ2*

w3=20X20Xw|/4OX40=3)/4

輪1的等效力矩M為：

M=MdX3/3i+MrXI=60X1-120/4=30N?m

輪1的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J為，

J=.li(wi/wi)2+(Jr+J2)(wj/oi)2+.h(oywi)2

=0.01X1+(0.01+0.04)/4+0.04/16=0.025(kg?m2)

VM=JXe

角加速度￡=M/J=12OO(rad/s2)

初始角速度3產(chǎn)0

；?3]=3o+2Xt

3曰20UXL5=1800(rad/s)

2:2

8-10一機(jī)械系統(tǒng)的等效力矩NL對(duì)轉(zhuǎn)角。的變化曲線如下圖.各塊面積分別為，fi=340mm2,f2=810mm,f.i=600mm,f4=910nmrr5=555nim

一八八N?m1o

2

fft=470ninif7=695mnr比例尺：4M=-------------、凡,=-----平均轉(zhuǎn)速nm=800r/n】in,運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)[0]=0.02.假設(shè)忽略其它構(gòu)

mmmin

件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，求飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)憒量。并指出最大、最小角諫度出現(xiàn)的位置。

解：根據(jù)能量指示圖:

8-11住如圖8-16所示的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，1輪為主動(dòng)輪。其上作用的主動(dòng)力矩M］為常數(shù)02輪上作用有主力矩〃2,其值版2輪的轉(zhuǎn)角。

作周期性變化：當(dāng)2輪由0度轉(zhuǎn)到120度時(shí)，其變化關(guān)系如圖876(b)所示。當(dāng)2輪由120度轉(zhuǎn)至360度時(shí)，/Vf2=0.1NM輪的平均

角度①m=50s",兩齒輪齒數(shù)為Z1=20,z2=40,試求：

(1)以1為等效構(gòu)件時(shí)等效阻力矩〃一

(2)在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)階段的等效驅(qū)動(dòng)力矩M,/；

(3)為減小速度波動(dòng),在1輪軸上加裝飛輪，假設(shè)要求不均勻系數(shù)［3