【正文】 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第二版(陳曉南_楊培林)題解課后答案完整版從自由度，凸輪，齒輪，v帶，到軸，軸承第三章部分題解 35 圖 337 所示為一沖床傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)者的意圖是通過齒輪 1 帶動凸輪 2 旋轉(zhuǎn)后，經(jīng)過擺桿 3 帶動導(dǎo)桿 4 來實(shí)現(xiàn)沖頭上下沖壓的動作。試分析此方案有無結(jié)構(gòu)組成原理上的錯誤。若有，應(yīng)如何修改？ 解 畫出該方案的機(jī)動示意圖如習(xí)題 35 解圖(a)，其自由度為： F = 3n 2P5 P4 = 3180。3 2180。41= 0 其中：滾子為局部自由度 計(jì)算可知：自由度為零，故該方案無法實(shí)現(xiàn)所要求的運(yùn)動，即結(jié)圖 337 習(xí)題 35 圖構(gòu)組成原理上有錯誤。 解決方法：①增加一個構(gòu)件和一個低副，如習(xí)題 35 解圖(b)所示。其自由度為： F = 3n 2P5 P4 = 3180。4 2180。51=1 ②將一個低副改為高副，如習(xí)題 35 解圖(c)所示。其自由度為： F = 3n 2P5 P4 = 3180。3 2180。3 2 =1 習(xí)題 35 解圖(a) 習(xí)題 35 解圖(b) 習(xí)題 35 解圖(c) 36 畫出圖 338 所示機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖（運(yùn)動尺寸由圖上量?。?，并計(jì)算其自由度。 (a)機(jī)構(gòu)模型 (d) 機(jī)構(gòu)模型圖 338 習(xí)題 36 圖 解(a) 習(xí)題 36(a)圖所示機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖可畫成習(xí)題 36(a)解圖(a)或習(xí)題 36(a)解圖(b)的兩種形式。 計(jì)算該機(jī)構(gòu)自由度為： F = 3n 2P5 P4 = 3180。3 2180。40 =1 習(xí)題 36(a)解圖(a) 習(xí)題 36(a)解圖(b) 解(d) 習(xí)題 36(d)圖所示機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖可畫成習(xí)題 36(d)解圖(a)、習(xí)題 36(d)解圖(b)、習(xí)題 36(d)解圖(c) 等多種形式。 1 計(jì)算該機(jī)構(gòu)自由度為： F = 3n 2P5 P4 = 3180。3 2180。40 =1 習(xí)題 36(d)解圖(a) 習(xí)題 36(d)解圖(b) 習(xí)題 36(d)解圖(c) 37 計(jì)算圖 339 所示機(jī)構(gòu)的自由度，并說明各機(jī)構(gòu)應(yīng)有的原動件數(shù)目。 解(a) F = 3n 2P5 P4 = 3180。7 2180。100 =1 A、B、C、D 為復(fù)合鉸鏈 原動件數(shù)目應(yīng)為 1 說明：該機(jī)構(gòu)為精確直線機(jī)構(gòu)。當(dāng)滿足 BE=BC=CD=DE，AB=AD，AF=CF 條件時，E 點(diǎn)軌跡是精確直線，其軌跡垂直于機(jī)架連心線 AF 解(b) F = 3n 2P5 P4 = 3180。5 2180。7 0 =1 B 為復(fù)合鉸鏈，移動副 E、F 中有一個是虛約束原動件數(shù)目應(yīng)為 1 說明：該機(jī)構(gòu)為飛剪機(jī)構(gòu)，即在物體的運(yùn)動過程中將其剪切。剪切時剪刀的水平運(yùn)動速度與被剪物體的水平運(yùn)動速度相等，以防止較厚的被剪物體的壓縮或拉伸。 解(c) 方法一：將△FHI 看作一個構(gòu)件 F = 3n 2P5 P4 = 3180。10 2180。140 = 2 B、C 為復(fù)合鉸鏈原動件數(shù)目應(yīng)為 2 方法二：將 FI、FH、HI 看作為三個獨(dú)立的構(gòu)件 F = 3n 2P5 P4 = 3180。12 2180。17 0 = 2 B、C、F、H、I 為復(fù)合鉸鏈 原動件數(shù)目應(yīng)為 2 說明：該機(jī)構(gòu)為剪板機(jī)機(jī)構(gòu)，兩個剪刀刀口安裝在兩個滑塊上，主動件分別為構(gòu)件 AB 和 DE。剪切時僅有一個主動件運(yùn)動，用于控制兩滑塊的剪切運(yùn)動。而另一個主動件則用于控制剪刀的開口度，以適應(yīng)不同厚度的物體。 解(d) F = (31)n(21)P5 = (31)180。3(21)180。5 =1 原動件數(shù)目應(yīng)為 1 說明：該機(jī)構(gòu)為全移動副機(jī)構(gòu)（楔塊機(jī)構(gòu)），其公共約束數(shù)為 1，即所有構(gòu)件均受到不能繞垂直于圖面軸線轉(zhuǎn)動的約束。 解(e) F = 3n 2P5 P4 = 3180。3 2180。30 = 3 原動件數(shù)目應(yīng)為 3 說明：該機(jī)構(gòu)為機(jī)械手機(jī)構(gòu)，機(jī)械手頭部裝有彈簧夾手，以便夾取物體。三個構(gòu)件分別由三個獨(dú)立的電動機(jī)驅(qū)動，以滿足彈簧夾手的位姿要求。彈簧夾手與構(gòu)件 3 在機(jī)構(gòu)運(yùn)動時無相對運(yùn)動，故應(yīng)為同一構(gòu)件。 2 310 找出圖 342 所示機(jī)構(gòu)在圖示位置時的所有瞬心。若已知構(gòu)件 1 的角速度w 1 ，試求圖中機(jī)構(gòu)所示位置時構(gòu)件 3 的速度或角速度（用表達(dá)式表示）。 解(a) v3 = vP13 =w1lP13P14 （←） 解(b) v3 = vP13 =w1lP13P14 （↓） 解(c) ∵ vP13 =w1lP13P14 =w3lP13P34 （↑） 解(d) v3 = vP13 =w1lP13P14 （↑） lP13P14 （P） ∴ w3 = w1lP13P34 3 第六章部分題解參考 69 試根據(jù)圖 652 中注明的尺寸判斷各鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型。 圖 652 習(xí)題 69 圖 解 (a) ∵ lmax +lmin =110+ 40 =150 ＜Sl其余= 90+ 70 =160 最短桿為機(jī)架 ∴ 該機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu) (b) ∵ lmax +lmin =120+ 45 =165＜Sl其余=100+ 70 =170 最短桿鄰邊為機(jī)架 ∴ 該機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu) (c) ∵ lmax +lmin =100+50 =150＞Sl其余= 70+ 60 =130 ∴ 該機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu) (d) ∵ lmax +lmin =100+50 =150＜Sl其余= 90+ 70 =160 最短桿對邊為機(jī)架 ∴ 該機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu) 610 在圖 653 所示的四桿機(jī)構(gòu)中，若a =17 ，c = 8，d = 21。則 b 在什么范圍內(nèi)時機(jī)構(gòu)有曲柄存在？它是哪個構(gòu)件？ 解 分析：⑴根據(jù)曲柄存在條件②，若存在曲柄，則 b 不能小于 c；若 b=c，則不滿足曲柄存在條件①。所以 b 一定大于 c。 ⑵若 b＞c，則四桿中 c 為最短桿，若有曲柄，則一定是 CD 桿。 b＞d： lmax +lmin = b+ c ≤Sl其余= a + d 圖 653 習(xí)題 610 圖 ∴ b≤a + d c =17 + 218 = 30 b＜d： lmax +lmin = d +c≤Sl其余= a +b ∴ b≥d +ca = 21+817 =12 結(jié)論：12≤b≤30 時機(jī)構(gòu)有曲柄存在，CD 桿為曲柄 613 設(shè)計(jì)一腳踏軋棉機(jī)的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。AD 在鉛垂線上，要求踏板 CD 在水平位置上下各擺動 10176。，且lCD =500mm，lAD =1000mm。試用圖解法求曲柄 AB 和連桿 BC 的長度。 解 作圖步驟：①按ml = m/mm 比例，作出 A、D、C、C1 和 C2 點(diǎn)。 ②連接 ACAC2，以 A 為圓心 AC1 為半徑作圓交 AC2 于 E 點(diǎn)。 ③作 EC2 的垂直平分線 nn 交 EC2 于 F 點(diǎn)，則 FC2 的長度為曲柄 AB 的長度。 ④作出機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖 ABCD 及 BB2 點(diǎn)。 ⑤測量必要的長度尺寸，得到設(shè)計(jì)結(jié)果。 注：以上作圖步驟可以不寫出，但圖中必須保留所有的作圖線條。 lAB =ml AB = 180。8 = m = 80 mm （計(jì)算值： mm） lBC =ml BC = 180。112 = m =1120 mm （計(jì)算值： mm） 圖 656 習(xí)題 613 圖 習(xí)題 613 解圖 614 設(shè)計(jì)一曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。已知搖桿長度l4 =100 mm ，擺角y= 450 ，行程速比系數(shù) K = 。試根據(jù)gmin 5 解 ≥ 40o 的條件確定其余三桿的尺寸。 176。=+180。176。=+176。=20125.1125.118011180KKq lAB =ml AB = 180。 = m = 29 mm （計(jì)算值：29 mm） lBC =ml BC = 180。 = m =147 mm （計(jì)算值: mm） gmin = 33176。（計(jì)算值：176。） 不滿足gmin ≥40o 傳力條件，重新設(shè)計(jì) lAB =ml AB = 180。17 = = 34 mm （計(jì)算值： mm） lBC =ml BC = 180。 = m =109 mm （計(jì)算值： mm） gmin = 40176。（計(jì)算值：176。） 滿足gmin ≥ 40o 傳力條件 615 設(shè)計(jì)一導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。已知機(jī)架長度l1 =100 mm ，行程速比系數(shù) K = ，試用圖解法求曲柄的長度。 解 176。=+180。176。=+176。=3014.114.118011180Kq K lAB =ml AB1 = 180。13 = m = 26 mm（計(jì)算值： mm） 616 設(shè)計(jì)一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。如圖 657 所示，已知滑塊的行程 圖 657 習(xí)題 616 圖 s = 50 mm ，偏距e =10 mm 。行程速比系數(shù) K = 。試用作圖法求出曲柄和連桿的長度。 解 176。=+180。176。=+176。=3014.114.118011180KKq lAB =ml AB2 = 180。 = m = mm （計(jì)算值： mm） lBC =ml B2C2 = 180。 = m = mm （計(jì)算值： mm） 第七章部分題解參考 710 在圖 731 所示運(yùn)動規(guī)律線圖中，各段運(yùn)動規(guī)律未表示完全，請根據(jù)給定部分補(bǔ)足其余部分（位移線圖要求準(zhǔn)確畫出，速度和加速度線圖可用示意圖表示）。 圖 731 習(xí)題 710 圖解 711 一滾子對心移動從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪為一偏心輪，其半徑 R = 30mm，偏心距e =15mm ，滾子半徑rk =10mm ，凸輪順時針轉(zhuǎn)動，角速度w為常數(shù)。試求：⑴畫出凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖。⑵作出凸輪的理論廓線、基圓以及從動件位移曲線s ~j圖。 解 712 按圖 732 所示位移曲線，設(shè)計(jì)尖端移動從動件盤形凸輪的廓線。并分析最大壓力角發(fā)生在何處（提示：從壓力角公式來分析）。 v2 解 由壓力角計(jì)算公式： tana=(rb + s)w∵ v2 、rb 、w均為常數(shù) ∴ s = 0 → a=amax amax162。 即 j=0176。、j=300176。，此兩位置壓力角a最大 圖 732 習(xí)題 712 圖 713 設(shè)計(jì)一滾子對心移動從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。已知凸輪基圓半徑rb = 40mm，滾子半徑rk =10mm ；凸輪逆時針等速回轉(zhuǎn)，從動件在推程中按余弦加速度規(guī)律運(yùn)動，回程中按等加等減速規(guī)律運(yùn)動，從動件行程h = 32mm ；凸輪在一個循環(huán)中的轉(zhuǎn)角為：jt =150176。，js = 30176。，jh =120176。，js162。 = 60176。，試?yán)L制從動件位移線圖和凸輪的廓線。 解 714 將 713 題改為滾子偏置移動從動件。偏距e = 20mm ,試?yán)L制其凸輪的廓線。 解 715 如圖 733 所示凸輪機(jī)構(gòu)。試用作圖法在圖上標(biāo)出凸輪與滾子從動件從 C 點(diǎn)接觸到 D 點(diǎn)接觸時凸輪的轉(zhuǎn)角jCD，并標(biāo)出在 D 點(diǎn)接觸時從動件的壓力角aD 和位移sD 。 解 圖 733 習(xí)題 715 圖 3 第八章部分題解參考 823 有一對齒輪傳動，m=6 mm，z1=20，z2=80，b=40 mm。為了縮小中心距，要改用 m=4 mm 的一對齒輪來代替它。設(shè)載荷系數(shù) K、齒數(shù) zz2 及材料均不變。試問為了保持原有接觸疲勞強(qiáng)度，應(yīng)取多大的齒寬 b？ 解 由接觸疲勞強(qiáng)度： sH = ZEZHZe 500KT1(u +1)3 ≤[sH ] a bu∵ 載荷系數(shù) K、齒數(shù) zz2 及材料均不變 ∴ a b = a162。 b162。 bm2 40180。62即 b162。= m 2 = 42 = 90 mm 162。 825 一標(biāo)準(zhǔn)漸開線直齒圓柱齒輪，測得齒輪頂圓直徑 da=208mm，齒根圓直徑 df=172mm，齒數(shù) z=24，試求該齒輪的模數(shù) m 和齒頂高系數(shù)ha*。 解 ∵ da = (