2022年郑州大学机械设计基础第三版课后作业答案.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - .1-3 平面机构具有确定的运动条件是什么？答：必需使原动件数目等于机构的自由度数；. 1-5 试确定以下平面机构的自由度〔图中绘有箭头的活动构件为原动件〕 ：a〕推土机的推土机构； d〕渣口堵塞机构； f〕 筛料机机构；. 解： a〕推土机的推土机构活动构件数 n＝5,低副 PL ＝7〔6 个转动副,一个移动副〕高副 PH＝0；F＝3× 5－2× 7－0 .＝1 等于原动件数∴有确定运动；d〕 渣口堵塞机构由分析可知与杆1 相连的滚子2,属于局部自由度∴电脑构自由度时应排除；就 n＝6 PL ＝8〔7 个转动副, 1 个移动副〕PH＝ 1 ∴ F＝3× 6－2× 8－1＝1 等于原动件数f〕 挑选机的筛料机构由图：杆1 和杆 2 焊在一起属于一体,与杆3 相连的滚子4 绕其中心的转动是一个局部自由度∴ n＝6 PL ＝8〔6 个转动副, 2 个移动副〕PH ＝1 ∴F＝3× 6－2× 8－1＝1 等于原动件数3-5.已知一曲柄滑块机构的滑块行程H=60mm, 偏距 e=20mm, 行程速比系数K=1.4, 试确定曲名师归纳总结 柄和连杆的长度l2 和 l3；〔规定用作图法求之〕第 1 页,共 16 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 解： 〔1〕 由行程速比系数 K ,求出极位夹角θ ；θ ＝ 180° × 〔K －1〕／〔K+1〕 ＝180° × － 1〕 ／＋ 1〕＝30°选比例尺 u＝ 1:2,作图,可得：〔2〕 连接 C1 和 C2,并作 C1M 垂直于 C1C2,C1C2 ＝H; 〔3〕 作∠ C1C2N ＝90° －θ ＝ 60° , C2N 与 C1M 相交于 P 点, 由图可见 , ∠C1PC2 ＝θ ＝30° ;4〕作三角形 PC1C2 的外接圆 O,就曲柄的固定铰链中心 A 必在该圆上；〔5〕作与 C1C2 线相距为 e 的平行线,与外接圆 O 交于的点即为 A 点,连接 AC1 、AC2 ,就∠ C1AC2 ＝θ ；〔6〕因极限位置处曲柄与连杆共线,故 AC1 ＝ l3－ l2, AC2= l3 ＋l2,所以曲柄长度 l2=〔AC2 －AC1〕 ／2; 由比例尺量得： AC1 ＝ 28mm,AC2 ＝82mm, 所以 l2＝ 〔82－28〕 ／2＝27mm ；〔7〕以 A 为圆心和l2 为半径作圆,交C1A 延线于 B1 ,交 C2A 于 B2 ,即得 B1C1 ＝l3,由比例尺量得：l3＝B1C1 ＝56mm ；综上可知：曲柄长度l2 为 27mm ,连杆长度l3 为 56mm ；K ＝1.5,确定曲柄长度l23-6．已知一导杆机构的固定件长度l1＝1000 ㎜,行程速比系数及导杆摆角φ ； 〔解析法求解〕解：导杆机构的极位夹角θ ＝ 180〔K-1 〕／ 〔K ＋1〕 ＝180° × -1〕／ 〔1.5＋1〕 = 36°名师归纳总结 所以 由图可得,导杆摆角φ ＝θ ＝36°第 2 页,共 16 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 所以 曲柄长度l1 ＝ l1 ×Sin〔 φ ／ 2〕 ＝1000× Sin18° ＝ 309 ㎜3-7．已知一曲柄摇杆机构,摇杆与机架之间的夹角分别为φ1＝45° ,φ 2＝90° ,固定件长度为 l1＝300 ㎜,摇杆长度为l4＝200 ㎜,确定曲柄和连杆的长度l2, l3；〔解析法求解〕解：由图中的两个极限位置可得： AC1 ＝ l3－ l2 AC2 ＝l3＋l2 所以 l3＝〔AC1 ＋ AC2〕 ／2 l2＝〔AC2 －AC1〕 ／ 2 所以只需求出AC1 、AC2 的长度；在三角形AC1D 中,由余弦定理AC1 ＝〔l12＋ l42－2l1l4Cos φ 〕1／2 ＝ 〔3002＋2002－2× 300× 200× Cos45° 〕1／ 2 ≈212 ㎜在三角形 AC2D 中,∠ ADC2 ＝φ 2＝90° ,所以 AC2 ＝ 〔l12＋ l42〕1／2＝〔3002＋2002〕1／2≈360 ㎜所以 l3＝〔AC1 ＋AC2〕 ／2＝ 〔212＋360〕／2＝286 ㎜ l2＝ 〔AC2 －AC1〕 ／2＝〔360－212〕／2＝74 ㎜名师归纳总结 5-4. 图 5-27 所示,一螺旋起重器,其额定起重量FQ＝50KN, 螺旋副采纳单线标准梯第 3 页,共 16 页形螺纹 Tr60 × 9〔公称直径d＝60 ㎜,中径 d2 ＝㎜,螺距P＝9 ㎜ ,牙型角＝ 30° 〕,螺旋副中的摩擦系数f＝,假设忽视不计支承载荷的托杯与螺杆上部间的滚动摩擦阻力,试求：1〕当操作者作用于手柄上的力为150N 时,举起额定载荷时力作用点至螺杆轴线的距离; 2〕当力臂 l 不变时 ,下降额定载荷所需的力解（1）：由 tg Pd 2. 9.00516 得.2 9655 5.由fVtgVf20 1..0 1035CosCos30 2得V.5 91V,有自锁现象；F tF Qtg〔V〕50tg〔 2 . 965 . 91〕7 . 8 〔KN〕由TF td2Fl2得lF td2.7 810355 . 51440 mm2F2150- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 〔2〕 当力臂l不变,下降额定载荷时可得：Fl F Q tg 〔 V 〕 d 22即 Fl F Q tg 〔 V 〕 d 22F F Q tg 〔 V 〕 d 2 50 10 3 tg 〔 5 . 91 2 . 96 〕 55 5. 51 N2 l 2 1440即当力臂仍为 1440 ㎜时 ,下降额定载荷所需的力为 51N5-5 螺旋副的效率与那些参数有关 .为什么多线螺纹多用于传动 ,一般三角螺纹主要用于联接,而梯形、矩形、锯齿形螺纹主要用于传动？答：螺旋副的效率与λ〔升角〕, α〔牙型角〕有关即：对于多线螺纹导程较大,所以λ 较大,进而η 较大,所以多线螺纹多用于传动；一般三角螺纹牙型角α 比其他三种都大,ρ V 较大,所以η 较小, 并且ρV＞λ 能够自锁,故用于联接；而梯形、矩形、锯齿形螺纹,α 角较小,ρ 用于传动；V 较小,η 较大,所以它们主要5-11 图示一螺栓连接,螺栓的个数为 2,螺纹为 M20 ,许用拉应力 [σ ]＝160Mpa ,被联接件接合面间的摩擦系数 f＝,假设防滑安全系数 s＝,试运算该联接件答应传递的静载荷 F；解：分析得：这是受横向载荷的紧螺栓联接,由于螺栓的预紧力：两个螺栓,两个摩擦面： n＝2, k＝2 ∵螺纹为 M20 ,受横向载荷,小径 d1＝㎜ . 由FV41 3. Q 0[] 得Q 0 2 d 1[].d 12.52d 12217 . 29116014 . 44 KN[]5 . 225 . 22∴该联接答应传递的静载荷应小于或等于；5-13 图 5-16 所示压力容器的螺栓联接,已知容器内的压力 p＝,且压力可视为不变,缸体内径 D2＝160 ㎜,螺栓 8 个,沿直径为 D1 的圆周分布；假设螺栓的性能等级为级,试确定螺栓的直径；名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 解：由题意可知,此为受轴向载荷的紧螺栓联接,总的外载荷为FQ1D22P13. 14160216.321536.N44因 8 个螺栓对称分布,故单个螺栓所受的外载荷为F QF Q32153 6.4019 2.N,方向沿螺栓轴线向上；88因压力容器有特殊的紧密性要求,所以残余预紧力FQr 取,螺栓所受总拉力F Q F Q F Qr .2 5 F Q 2 . 5 4019 . 2 10048 N性能等级为的螺栓,查表 5-4 得σ s＝340Mpa ,假定螺栓直径 d＝ 16 ㎜,按表 5-5 取[σ ]＝σ s＝螺栓小径d 1 4 1 . 3 F Q .5 2 10048 12 . 18 mm[ ] .3 14 112 2.由表 5-2 查得粗牙螺纹 d＝16 ㎜时,小径 d1＝13.835 ㎜略大于运算小径 12.18 ㎜,故原假定合适,采纳 M16 螺栓；6.5 某 V 带传动的带轮直径 dd1＝100mm ,包角α 1＝180° ,带与带轮的当量摩擦系数fV ＝ 0.5, 预紧力 F0＝180N； 试求 : 1〕 该传动所能传递的最大有效圆周力 ; 2〕 传递的最大转距；解:〔1〕 传递的最大有效圆周力F tmax2F 0efv112180 .0 e51efv11 .0 e51名师归纳总结 360.4 8061P＝3kw,小链轮转速n1第 5 页,共 16 页4 . 8061236 N〔2〕 传递的最大转距T maxFtmaxdd123610011.8Nm200020006.11 试设计一由电动机驱动的某机械的链传动；已知传递的功率＝720r/min, 大链轮转速n2＝ 200r/min, 该机械工作时载荷不平稳；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 解:1.挑选链轮齿数 z1、z2：设 V ＝3~8m/s,由表 6-11 取小链轮齿数z1＝21,因传动比为in 17203 6.n 2200∴ 大链轮齿数× 21＝762. 初步确定中心距 a0＝40P；3. 求链节数 Lp ：KP1LP2a0z 12z 2P〔z 2z 1〕2Pa2240P21276P〔7621〕2P40P2130.42。