【正文】 機械設(shè)計基礎(chǔ)（第五版）課后習(xí)題答案(完整版)楊可竺、程光蘊、李仲生主編11至14解 機構(gòu)運動簡圖如下圖所示。 　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　圖 題11解圖　　　　　　　　 題12解圖 　　　　　　 　　　　　　　　　　　　 題13解圖　　　　　　　　 題14解圖 15 解 16 解 17 解 18 解 19 解 110 解 111 解 112 解 113解 該導(dǎo)桿機構(gòu)的全部瞬心如圖所示，構(gòu)件 3的角速比為： 114解 該正切機構(gòu)的全部瞬心如圖所示，構(gòu)件 3的速度為： ，方向垂直向上。 115解 要求輪 1與輪2的角速度之比，首先確定輪輪2和機架4三個構(gòu)件的三個瞬心，即 ， 和 ，如圖所示。則： ，輪2與輪1的轉(zhuǎn)向相反。 116解 （ 1）圖a中的構(gòu)件組合的自由度為： 　　　自由度為零，為一剛性桁架，所以構(gòu)件之間不能產(chǎn)生相對運動。 （ 2）圖b中的 CD 桿是虛約束，去掉與否不影響機構(gòu)的運動。故圖 b中機構(gòu)的自由度為： 　　所以構(gòu)件之間能產(chǎn)生相對運動。題 21答 : a ） ，且最短桿為機架，因此是雙曲柄機構(gòu)。 b ） ，且最短桿的鄰邊為機架，因此是曲柄搖桿機構(gòu)。 c ） ，不滿足桿長條件，因此是雙搖桿機構(gòu)。 d ） ，且最短桿的對邊為機架，因此是雙搖桿機構(gòu)。 題 22解 : 要想成為轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)，則要求 與 均為周轉(zhuǎn)副。 （ 1 ）當(dāng) 為周轉(zhuǎn)副時，要求 能通過兩次與機架共線的位置。 見圖 215 中位置 和。 在 中，直角邊小于斜邊，故有： （極限情況取等號）； 在 中，直角邊小于斜邊，故有： （極限情況取等號）。 綜合這二者，要求 即可。 （ 2 ）當(dāng) 為周轉(zhuǎn)副時，要求 能通過兩次與機架共線的位置。 見圖 215 中位置 和 。 在位置 時，從線段 來看，要能繞過 點要求： （極限情況取等號）； 在位置 時，因為導(dǎo)桿 是無限長的，故沒有過多條件限制。 （ 3 ）綜合（ 1 ）、（ 2 ）兩點可知，圖示偏置導(dǎo)桿機構(gòu)成為轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)的條件是： 題 23 見圖 。圖 題 24解 : （ 1 ）由公式 ，并帶入已知數(shù)據(jù)列方程有： 因此空回行程所需時間 ； （ 2 ）因為曲柄空回行程用時 ， 轉(zhuǎn)過的角度為 ， 因此其轉(zhuǎn)速為： 轉(zhuǎn) / 分鐘 題 25 解 : （ 1 ）由題意踏板 在水平位置上下擺動 ，就是曲柄搖桿機構(gòu)中搖桿的極限位置，此時曲柄與連桿處于兩次共線位置。取適當(dāng)比例 圖 尺，作出兩次極限位置 和 （見圖 ）。由圖量得： ， 。 解得 ： 由已知和上步求解可知： ， ， ， （ 2 ） 因最小傳動角位于曲柄與機架兩次共線位置，因此取 和 代入公式（ 23 ）計算可得： 或： 代入公式（ 23 ）′，可知 題 26解： 因為本題屬于設(shè)計題，只要步驟正確，答案不唯一。這里給出基本的作圖步驟，不給出具體數(shù)值答案。作圖步驟如下（見圖 ）： （ 1 ）求 ， ；并確定比例尺 。 （ 2 ）作 ， 。（即搖桿的兩極限位置） （ 3 ）以 為底作直角三角形 ， ， 。 （ 4 ）作 的外接圓，在圓上取點 即可。 在圖上量取 ， 和機架長度 。則曲柄長度 ，搖桿長度 。在得到具體各桿數(shù)據(jù)之后，代入公式 （ 2 — 3 ）和 （ 23 ）′求最小傳動角 ，能滿足 即可。 圖 題 27圖 解 : 作圖步驟如下 （見圖 ） ： （ 1 ）求 ， ；并確定比例尺 。 （ 2 ）作 ，頂角 ， 。 （ 3 ）作 的外接圓，則圓周上任一點都可能成為曲柄中心。 （ 4 ）作一水平線，于 相距 ，交圓周于 點。 （ 5 ）由圖量得 ， 。解得 ： 曲柄長度： 連桿長度： 題 28 解 : 見圖 ，作圖步驟如下： （ 1 ） 。 （ 2 ）取 ，選定 ，作 和 ， 。 （ 3 ）定另一機架位置： 角平 分線， 。 （ 4 ） ， 。 桿即是曲柄，由圖量得 曲柄長度： 題 29解： 見圖 ，作圖步驟如下： （ 1 ）求 ， ，由此可知該機構(gòu)沒有急回特性。 （ 2 ）選定比例尺 ，作 ， 。（即搖桿的兩極限位置） （ 3 ）做 ， 與 交于 點。 （ 4 ）在圖上量取 ， 和機架長度 。 曲柄長度： 連桿長度： 題 210解 : 見圖 。這是已知兩個活動鉸鏈兩對位置設(shè)計四桿機構(gòu)，可以用圓心法。連接 ， ，作圖 的中垂線與 交于點。然后連接 ， ，作 的中垂線與 交于 點。圖中畫出了一個位置 。從圖中量取各桿的長度，得到：， 題 211解 : （ 1 ）以 為中心，設(shè)連架桿長度為 ，根據(jù) 作出 。 （ 2 ）取連桿長度 ，以 ， ， 為圓心，作弧。 （ 3 ）另作以 點為中心， 、 ， 的另一連架桿的幾個位置，并作出不同半徑的許多同心圓弧。 （ 4 ）進行試湊，最后得到結(jié)果如下：， ， ， 。 機構(gòu)運動簡圖如圖 。 題 212解 : 將已知條件代入公式（ 210 ）可得到方程組： 聯(lián)立求解得到： ， ， 。 將該解代入公式（ 28 ）求解得到： ， ， ， 。 又因為實際 ，因此每個桿件應(yīng)放大的比例尺為： ，故每個桿件的實際長度是： ， ， ， 。 題 213證明 : 見圖 。在 上任取一點 ，下面求證 點的運動軌跡為一橢圓。見圖可知 點將 分為兩部分，其中 ， 。 又由圖可知 ， ，二式平方相加得 可見 點的運動軌跡為一橢圓。31解　　　　　　　　　　圖 題31解圖如圖 ，以O(shè)為圓心作圓并與導(dǎo)路相切，此即為偏距圓。過B點作偏距圓的下切線，此線為凸輪與從動件在B點接觸時，導(dǎo)路的方向線。推程運動角 如圖所示。 32解圖 題32解圖如圖 ，以O(shè)為圓心作圓并與導(dǎo)路相切，此即為偏距圓。過D點作偏距圓的下切線，此線為凸輪與從動件在D點接觸時，導(dǎo)路的方向線。凸輪與從動件在D點接觸時的壓力角 如圖所示。 33解 ：從動件在推程及回程段運動規(guī)律的位移、速度以及加速度方程分別為：（ 1）推程： 　　　　　　　　　 0176。≤ ≤ 150176。 （ 2）回程：等加速段 　　　　　0176?！?≤60 176。 等減速段 　 　　　　　　　　　60176?！?≤120 176。 為了計算從動件速度和加速度，設(shè) 。 計算各分點的位移、速度以及加速度值如下： 總轉(zhuǎn)角 0176。 15176。 30176。 45176。 60176。 75176。 90176。 105176。 位移 (mm) 0 15 速度 (mm/s) 0 加速度（ mm/s 2 ） 0 總轉(zhuǎn)角 120176。 135176。 150176。 165176。 180176。 195176。 210176。 225176。 位移 (mm) 30 30 30 速度 (mm/s) 0 0 0 25 50 75 加速度（ mm/s 2 ） 0 總轉(zhuǎn)角 240176。 255176。 270176。 285176。 300176。 315176。 330176。 345176。 位移 (mm) 15 0 0 0 0 速度 (mm/s) 100 75 50 25 0 0 0 0 加速度（ mm/s 2 ） 0 0 0 根據(jù)上表 作圖如下（注：為了圖形大小協(xié)調(diào)，將位移曲線沿縱軸放大了 5倍。）： 圖 313 題33解圖 34 解 ： 圖 314 題34圖 根據(jù) 33題解作圖如圖315所示。根據(jù)()式可知， 取最大，同時s 2 取最小時，凸輪機構(gòu)的壓力角最大。從圖315可知，這點可能在推程段的開始處或在推程的中點處。由圖量得在推程的開始處凸輪機構(gòu)的壓力角最大，此時 ＜[ ]=30176。 。 圖 315 題34解圖 35解 ：（ 1）計算從動件的位移并對凸輪轉(zhuǎn)角求導(dǎo) 　　當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)角 在 0≤ ≤ 過程中，從動件按簡諧運動規(guī)律上升 h=30mm。根據(jù)教材(37)式 可得： 　　　　　　　　　　　0≤ ≤ 　　　　　　　　　　　0≤ ≤ 　　當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)角 在 ≤ ≤ 過程中，從動件遠休。 S 2 =50　　　　　　　　　　　　　　　 ≤ ≤ 　　　　　　　　　　　　　　　≤ ≤ 　　當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)角 在 ≤ ≤ 過程中，從動件按等加速度運動規(guī)律下降到升程的一半。根據(jù)教材(35)式 可得： 　　　　　　　　　　　≤ ≤ 　　　　　　　　　　≤ ≤ 　　當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)角 在 ≤ ≤ 過程中，從動件按等減速度運動規(guī)律下降到起始位置。根據(jù)教材(36)式 可得： 　　　　　　　　　≤ ≤ 　　　　　　　　　　　　　　　　　≤ ≤ 　　當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)角 在 ≤ ≤ 過程中，從動件近休。 S 2 =50 　　　　　　　　　　　　　　　　 ≤ ≤ 　　　　　　　　　　　　　　　　≤ ≤ （ 2）計算凸輪的理論輪廓和實際輪廓 　　本題的計算簡圖及坐標(biāo)系如圖 316所示，由圖可知，凸輪理論輪廓上B點(即滾子中心)的直角坐標(biāo)為 圖 316 式中 。 　　由圖 316可知，凸輪實際輪廓的方程即B ′ 點的坐標(biāo)方程式為 因為 所以 故 　　由上述公式可得 理論輪廓曲線和實際輪廓的直角坐標(biāo)，計算結(jié)果如下表，凸輪廓線如圖317所示。 x′ y′ x′ y′ 0176。 180176。 10176。 190176。 20176。 200176。 30176。 210176。 40176。 220176。 50176。 230176。 60176。 240176。 70176。 250176。 80176。 260176。 90176。 270176。 100176。 280176。 110176。 290176。 120176。 300176。 130176。 310176。 140176。 320176。 150176。 330176。 160176。 340176。 170176。 350176。 180176。 360176。 圖 317 題35解圖 36 解： 圖 318 題36圖 從動件在推程及回程段運動規(guī)律的角位移方程為： ： 　　　　　　　　　　　　0176?！?≤ 150176。 ： 　　　　　　　　　　　　0176?！?≤120 176。 計算各分點的位移值如下： 總轉(zhuǎn)角（ 176。） 0 15 30 45 60 75 90 105 角位移（ 176。） 0 總轉(zhuǎn)角（ 176。） 120 135 150 165 180 195 210 225 角位移（ 176。） 15 15 15 總轉(zhuǎn)角（ 176。） 240 255 270 285 300 315 330 345 角位移（ 176。） 0 0 0 0 根據(jù)上表 作圖如下： 圖 319 題36解圖 37解：從動件在推程及回程段運動規(guī)律的位移方程為： ： 　　　　0176?！?≤ 120176。 ： 　　　　0176?！?≤120 176。 計算各分點的位移值如下： 總轉(zhuǎn)角（ 176。）0153045607590105位移（ mm）010總轉(zhuǎn)角（ 176。）120135150165180195210225位移（ mm）20202010總轉(zhuǎn)角（ 176。）240255270285300315330345位移（ mm）000000 圖 3