机械设计基本课后答案解析(陈晓南)精品.pdf

* 第三章部分题解参考 3-5 图 3-37所示为一冲床传动机构的设计方案设计者的意图是通过齿轮1 带动凸轮2 旋转后，经过 摆杆 3 带动导杆4 来实现冲头上下冲压的动作试分析此方案有无结构组成原理上的错误若有， 应如何修改？ 习题 3-5 图 习题 3-5 解图 (a) 习题 3-5 解图 (b) 习题 3-5 解图 (c) 解画出该方案的机动示意图如习题3-5 解图 (a)，其自由度为： 0 14233 23 45 PPnF 其中：滚子为局部自由度 计算可知：自由度为零，故该方案无法实现所要求的运动，即结构组成原理上有错误 解决方法：增加一个构件和一个低副，如习题3-5 解图 (b)所示其自由度为： 1 15243 23 45 PPnF 将一个低副改为高副，如习题3-5 解图 (c) 所示其自由度为： 1 23233 23 45 PPnF 3-6 画出图 3-38 所示机构的运动简图（运动尺寸由图上量取），并计算其自由度 * * 习题 3-6(a) 图习题 3-6(d) 图 解(a) 习题 3-6(a) 图所示机构的运动简图可画成习题3-6(a) 解图 (a)或习题 3-6(a) 解图 (b) 的两种形式。

自由度计算： 10423323 45 PPnF 习题 3-6(a) 解图 (a) 习题 3-6(a) 解图 (b) 解(d) 习题 3-6(d) 图所示机构的运动简图可画成习题3-6(d) 解图 (a)或习题 3-6(d) 解图 (b) 的两种形式 自由度计算： 10423323 45 PPnF * * 习题 3-6(d) 解图 (a) 习题 3-6(d) 解图 (b) 3-7 计算图 3-39 所示机构的自由度，并说明各机构应有的原动件数目 解(a) 101027323 45PPnF A、B、C、D为复合铰链 原动件数目应为1 说明：该机构为精确直线机构当满足BE=BC=CD=DE， AB=AD，AF=CF条件时，E点轨迹是精确直线，其轨迹垂直于机架连心线AF 解(b) 10725323 45PPnF B为复合铰链，移动副E、F中有一个是虚约束 原动件数目应为1 说明：该机构为飞剪机构，即在物体的运动过程中将其剪切剪 切时剪刀的水平运动速度与被剪物体的水平运动速度相等，以防止较厚的被剪物体的压缩或 拉伸 解(c) 方法一：将FHI看作一个构件 2014201323 45PPnF * * B、C为复合铰链 原动件数目应为2 方法二：将FI、FH、HI看作为三个独立的构件 2017221323 45 PPnF B、C、F、H、I为复合铰链 原动件数目应为2 说明：该机构为剪板机机构，两个剪刀刀口安装在两个滑块上，主动件分别为构件AB和DE。

剪切时仅有一个主动件运动，用于控制两滑块的剪切运动而另一个主动件则用于控制 剪刀的开口度，以适应不同厚度的物体 解(d) 15) 12(31)-3() 12() 13( 5 PnF 原动件数目应为1 说明： 该机构为全移动副机构（楔块机构） ，其 公共约束数为1，即所有构件均受到不能绕垂直于图面轴线转动的约束 解(e) 30323323 45 PPnF 原动件数目应为3 说明：该机构为机械构，机械手头部装有弹簧夹手，以便夹取物体三个构件分别由三个独立 的电动机驱动，以满足弹簧夹手的位姿要求弹簧夹手与构件3 在机构运动时无相对运动， 故应为同一构件 3-10 找出图 3-42 所示机构在图示位置时的所有瞬心若已知构件1 的角速度 1，试求图中机构所示位 置时构件 3 的速度或角速度（用表达式表示） 解(a) 14131133PPP lvv（）解(b) 14131133PPP lvv（） * * 解(c) 341331413113PPPPP llv（）解(d) 14131133PPP lvv（） 1 3413 1413 3 PP PP l l （） 第六章部分题解参考 6-9 试根据图 6-52 中注明的尺寸判断各铰链四杆机构的类型。

习题 6-9 图 解(a) 15040110 minmax ll1607090 其余l 最短杆为机架 该机构为双曲柄机构 (b) 65145120 minmaxll17070001 其余l * * 最短杆邻边为机架 该机构为曲柄摇杆机构 (c) 05150100 minmaxll 3010670 其余l 该机构为双摇杆机构 (d) 15050100 minmax ll6017090 其余l 最短杆对边为机架 该机构为双摇杆机构 6-10 在图 6-53 所示的四杆机构中，若17a，8c，21d则b在什么范围内时机构有曲柄存在？ 它是哪个构件？ 解分析：根据曲柄存在条件，若存在曲柄，则b不能小于c；若b=c，则不满足曲柄存在条件 所以b一定大于c 若bc，则四杆中c为最短杆，若有曲柄，则一定是DC 杆 bd：cbll minmax dal其余 b3082117cda bd：cdll minmax bal其余 b1217821acd 结论： 12 b 30 时机构有曲柄存在，DC 杆为曲柄 6-13 设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构AD在铅垂线上，要求踏板CD在水平位置上下各摆动10 ， 且 CD l=500mm， AD l=1000mm。

试用图解法求曲柄AB和连杆BC的长度 解mm78m078.08 .701.0ABl lAB mm1115m115.15.11101.0BCl lBC * * 6-14 设计一曲柄摇杆机构已知摇杆长度mm100 4l，摆角 0 45， 行程速比系数25. 1K试根据 min o 40 的条件确定其余三杆的尺寸 解20 125.1 125.1 180 1 1 180 K K mm28m028.05.14002.0ABl lAB mm146.6m1466.03 .73002.0BCl lBC 42.32 min * * 不满足 min o 40 传力条件，重新设计 mm8. 33m0338.09.16002. 0ABl lAB mm6 .081m1086.03.54002.0BCl lBC 16.40 min 满足 min o 40 传力条件 6-15 设计一导杆机构已知机架长度mm100 1 l，行程速比系数4.1K，试用图解法求曲柄的长度 解30 14.1 14.1 180 1 1 180 K K mm8825m02588.094.12002.0 1 .ABl lAB * * 6-16 设计一曲柄滑块机构。

已知滑块的行程mm50s，偏距mm10e行程速比系数4.1K试用作 图法求出曲柄和连杆的长度 解30 14.1 14.1 180 1 1 180 K K mm62.23m02362.062.23001.0 2 ABl lAB mm47.39m03947.047.39001.0 22C Bl lBC 第七章部分题解参考 7-10 在图 7-31所示运动规律线图中，各段运动规律未表示完全，请根据给定 部分补足其余部分（位移线图要求准确画出，速度和加速度线图可用示意 图表示） 解 7-11 一滚子对心移动从动件盘形凸轮机构，凸轮为一偏心轮，其半径mmR30，偏心距mme15，滚 * * 子半径mmrk10，凸轮顺时针转动，角速度为常数试求：画出凸轮机构的运动简图作 出凸轮的理论廓线、基圆以及从动件位移曲线s图 解 7-12 按图 7-32 所示位移曲线， 设计尖端移动从动件盘形凸轮的廓线并分析最大压力角发生在何处（提 示：从压力角公式来分析） 解由压力角计算公式： )( tan 2 sr v b 2 v 、 b r 、均为常数 0s max 即0 、300 ，此两位置压力角最大 * * 7-13 设计一滚子对心移动从动件盘形凸轮机构。

已知凸轮基圆半径mmrb40，滚子半径mmrk10；凸 轮逆时针等速回转，从动件在推程中按余弦加速度规律运动，回程中按等加-等减速规律运动，从 动件行程mmh32；凸轮在一个循环中的转角为：6012030150 shst ，，，，试绘制 从动件位移线图和凸轮的廓线 解 * * 7-14 将 7-13 题改为滚子偏置移动从动件偏距mme20,试绘制其凸轮的廓线 解 7-15 如图 7-33 所示凸轮机构 试用作图法在图上标出凸轮与滚子从动件从C点接触到D点接触时凸轮 的转角 CD，并标出在 D点接触时从动件的压力角 D和位移Ds * * 解 第八章部分题解参考 8-23 有一对齿轮传动，m=6 mm，z1=20 ，z2=80 ，b=40 mm为了缩小中心距，要改用m=4 mm 的一对齿轮来代替它设载荷系数K、齿数z1、z2及材料均不变 试问为了保持原有接触疲劳强度， 应取多大的齿宽b？ 解由接触疲劳强度： bu uKT a ZZZ HE H 3 1 ) 1(500 H 载荷系数K、齿数z1、z2及材料均不变 baba 即90 4 640 2 2 2 2 m bm bmm 8-25 一标准渐开线直齿圆柱齿轮，测得齿轮顶圆直径da=208mm， 齿根圆直径df=172mm， 齿数z=24 ， 试求该齿轮的模数m和齿顶高系数 * a h。

解mhzd aa )2( * * 2a a hz d m若取0.1 * ah则8 1224 208 2 * a a hz d mmm 若取8.0 * a h则125.8 8. 0224 208 2 * a a hz d mmm （非标，舍） 答：该齿轮的模数m=8 mm，齿顶高系数0. 1 * a h 8-26 一对正确安装的渐开线标准直齿圆柱齿轮（正常齿制） 已知模数m=4 mm ， 齿数z1=25 ，z2=125 求传动比i，中心距a并用作图法求实际啮合线长和重合度 解525/125/ 12zzi * * mm5084)0.12125()2(mm1084)0.1225()2( mm5001254mm100254 mm300)12525( 2 4 )( 2 * 22 * 11 2211 21 mhzdmhzd zz m a aaaa 745.1 20cos414.3 6.20 cos mm20.6m0206.03.10002.0 2121 21 m BB p BB BB b 8-30 一闭式单级直齿圆柱齿轮减速器小齿轮1 的材料为Cr40，调质处理，齿面硬度HBS250；大齿轮 2 的材料为45 钢，调质处理，齿面硬度HBS220。

电机驱动，传递功率 kW10P ，min/r960 1n， 单向转动，载荷平稳，工作寿命为5 年（每年工作300天，单班制工作） 齿轮的基本参数为： mm60,mm65,75,25,mm3 2121bbZZm试验算齿轮的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度 解几何参数计算： r/min32075/96025/ 325/75/ 71. 1)20tan75.23(tan75)20tan53.29(tan25 2 1 )tan(tan)tan(tan 2 1 mm150)7525( 2 3 )( 2 75.23)231/20cos225(cos)/cos(cos mm2313)0. 1275()2( mm225753 53.29)81/20cos75(cos)/cos(cos mm813)0.1225()2( mm75253 2112 12 2211 21 1 22 1 2 * 22 22 1 11 1 1 * 11 11 znzn zzu zz zz m a dd mhzd dd mhzd aa aa aa aa aa 载荷计算： P152 表 8-5 ：0.1 A K m/s77. 3 60000 96075 60000 11n d v P153 表 8-6 ： 齿轮传动精度为9 级，但常。