【正文】 第一篇：機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)16章課后答案要點(diǎn)11至14解 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)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(jī)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(jī)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(jī)架4三個(gè)構(gòu)件的三個(gè)瞬心，即 向相反。，和，如圖所示。則：，輪2與輪1的轉(zhuǎn)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(duì)運(yùn) 動(dòng)。（2）圖b中的 CD 桿是虛約束，去掉與否不影響機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)。故圖 b中機(jī)構(gòu)的自由度為：所以構(gòu)件之間能產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。題 21答 : a）構(gòu)。b）c）d），且最短桿為機(jī)架，因此是雙曲柄機(jī)，且最短桿的鄰邊為機(jī)架，因此是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。，不滿足桿長(zhǎng)條件，因此是雙搖桿機(jī)構(gòu)。，且最短桿的對(duì)邊為機(jī)架，因此是雙搖桿機(jī)構(gòu)。題 22解 : 要想成為轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，則要求 與 均為周轉(zhuǎn)副。（1）當(dāng) 為周轉(zhuǎn)副時(shí)，要求 置 和。在 在 中，直角邊小于斜邊，故有： 中，直角邊小于斜邊，故有：即可。（極限情況取等號(hào)）；（極限情況取等號(hào)）。能通過(guò)兩次與機(jī)架共線的位置。見(jiàn)圖 215 中位綜合這二者，要求（2）當(dāng) 為周轉(zhuǎn)副時(shí)，要求 置 和。在位置 時(shí)，從線段 取等號(hào)）； 在位置 時(shí)，因?yàn)閷?dǎo)桿能通過(guò)兩次與機(jī)架共線的位置。見(jiàn)圖 215 中位來(lái)看，要能繞過(guò) 點(diǎn)要求：（極限情況是無(wú)限長(zhǎng)的，故沒(méi)有過(guò)多條件限制。（3）綜合（1）、（2）兩點(diǎn)可知，圖示偏置導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)成為轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的條件是：題 23 見(jiàn)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(shí)間；，（2）因?yàn)榍栈匦谐逃脮r(shí) 轉(zhuǎn)過(guò)的角度為因此其轉(zhuǎn)速為： 題 25轉(zhuǎn) / 分鐘解 :（1）由題意踏板 限位置，此時(shí)在水平位置上下擺動(dòng)，就是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中搖桿的極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（見(jiàn)圖 ）。由圖量得： 解得 ：由已知和上步求解可知：，和。和（2）因最小傳動(dòng)角位于曲柄與機(jī)架兩次共線位置，因此取 式（23）計(jì)算可得：代入公或：代入公式（23）′，可知題 26解： 因?yàn)楸绢}屬于設(shè)計(jì)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(jiàn)圖 ）：（1）求，（2）作（3）以（4）作 在圖上量取 度，為底作直角三角形；并確定比例尺。（即搖桿的兩極限位置），即可。，搖桿長(zhǎng)。的外接圓，在圓上取點(diǎn) 和機(jī)架長(zhǎng)度。則曲柄長(zhǎng)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(dòng) 角，能滿足即可。圖 題 27圖 解 : 作圖步驟如下（見(jiàn)圖 ）：（1）求，（2）作（3）作，頂角，；并確定比例尺。的外接圓，則圓周上任一點(diǎn)都可能成為曲柄中心。相距，交圓周于 點(diǎn)。（4）作一水平線，于（5）由圖量得 曲柄長(zhǎng)度： 連桿長(zhǎng)度： 題 28。解得 ：解 : 見(jiàn)圖 ，作圖步驟如下：（1）（2）取。，選定，作。（3）定另一機(jī)架位置： 分線，（4）。角平和，桿即是曲柄，由圖量得 曲柄長(zhǎng)度： 題 29解： 見(jiàn)圖 ，作圖步驟如下：（1）求，（2）選定比例尺，作 置）（3）做（4）在圖上量取 曲柄長(zhǎng)度： 連桿長(zhǎng)度：，與，由此可知該機(jī)構(gòu)沒(méi)有急回特性。（即搖桿的兩極限位交于 點(diǎn)。和機(jī)架長(zhǎng)度。題 210解 : 見(jiàn)圖 。這是已知兩個(gè)活動(dòng)鉸鏈兩對(duì)位置設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)，可以用圓心法。連 接，中垂線 與，作圖 的中垂線與交于點(diǎn)。然后連接，作 的交于 點(diǎn)。圖中畫(huà)出了一個(gè)位置。從圖中量取各桿的長(zhǎng)度，得到：題 211解 :（1）以 為中心，設(shè)連架桿長(zhǎng)度為。，以，、根據(jù) 作出（2）取連桿長(zhǎng)度 為圓心，作弧。，的另一連架桿的幾個(gè)位（3）另作以 點(diǎn)為中心，置，并作出不同 半徑的許多同心圓弧。（4）進(jìn)行試湊，最后得到結(jié)果如下：。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)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?yàn)閷?shí)際。，因此每個(gè)桿件應(yīng)放大的比例尺為：，故每個(gè)桿件的實(shí)際長(zhǎng)度是：，題 213證明 : 見(jiàn)圖 。在 圓。見(jiàn)圖 可知 點(diǎn)將。上任取一點(diǎn)，下面求證 點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡為一橢，分為兩部分，其中。又由圖可知，二式平方相加得可見(jiàn) 點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)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(guò)B點(diǎn)作偏距圓的下切線，此線為凸輪與從動(dòng)件在B點(diǎn)接觸時(shí)，導(dǎo)路的方向線。推程運(yùn)動(dòng)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(guò)D點(diǎn)作偏距圓的下切線，此線為凸輪與從動(dòng)件在D點(diǎn)接觸時(shí)，導(dǎo)路的方向線。凸輪與從動(dòng)件在D點(diǎn)接觸時(shí)的壓力角 如圖所示。33解 ：從動(dòng)件在推程及回程段運(yùn)動(dòng)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：等加速段等減速段0176?！?≤60 176。60176。≤ ≤120 176。計(jì)算各分點(diǎn)的位移、速度以及加為了計(jì)算從動(dòng)件速度和加速度，設(shè) 速度值如下：總轉(zhuǎn)角 0176。15176。30176。45176。60176。 75176。 90176。 105176。位移(mm 速度(mm/s 0 15 0 加速度（mm/s 0 2）總轉(zhuǎn)角 120176。135176。 150176。 165176。 180176。 195176。 210176。 225176。位移(mm 速度(mm/s 30 30 30 0 0 0255075 加速度（mm/ 0 2）總轉(zhuǎn)角 240176。255176。270176。285176。300176。 315176。 330176。 345176。位移(mm 速度(mm/s 15 0 0 0 0100755025 0 0 0 0 加速度（mm/ 0 2）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)(，小時(shí)，凸輪取最大，同時(shí)s 2 取最機(jī)構(gòu)的壓力角最大。從圖315可知，這點(diǎn)可能在推程段的開(kāi)始處或在推程的中點(diǎn)處。由圖量得在推程的開(kāi)始處凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角最大，此時(shí)＜[ ]=30176。圖 315 題34解圖35解 ：（1）計(jì)算從動(dòng)件的位移并對(duì)凸輪轉(zhuǎn)角求導(dǎo)當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)角 在 0≤ ≤ 根據(jù)教材(37式 可 得：過(guò)程中，從動(dòng)件按簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律上升 h=30mm。0≤ ≤0≤ ≤當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)角 在≤ ≤ 過(guò)程中，從動(dòng)件遠(yuǎn)休?！?≤ ≤ ≤ S 2 =50當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)角 在 ≤ ≤ 的一半。根據(jù) 教材(35式 可得：過(guò)程中，從動(dòng)件按等加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律下降到升程當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)角 在 始位置。根據(jù)教材(36式 可得：≤ ≤≤ ≤ ≤ ≤過(guò)程中，從動(dòng)件按等減速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律下降到起當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)角 在≤ ≤≤ ≤≤ ≤過(guò)程中，從動(dòng)件近休?！?≤ ≤ ≤S 2 =50（2）計(jì)算凸輪的理論輪廓和實(shí)際輪廓本題的計(jì)算簡(jiǎn)圖及坐標(biāo)系如圖 316所示，由圖可知，凸輪理論輪廓上B點(diǎn)(即滾子中心的直角坐標(biāo) 為圖 316式中由圖 316可知，凸輪實(shí)際輪廓的方程即B ′ 點(diǎn)的坐標(biāo)方程式為。因?yàn)樗怨视缮鲜龉娇傻?理論輪廓曲線和實(shí)際輪廓的直角坐標(biāo)，計(jì)算結(jié)果如下表，凸輪廓線如圖317所 示。x′ 0176。 10176。 20176。 30176。 40176。 50176。 60176。 70176。 80176。 90176。 100176。 110176。 120176。 y′ 180176。 190176。 200176。 210176。 220176。 230176。 240176。 250176。 260176。270176。 280176。 290176。300176。x′ y′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(dòng)件在推程及回程段運(yùn)動(dòng)規(guī)律的角位移方程為： ： ：計(jì)算各分點(diǎn)的位移值如下： 總轉(zhuǎn)角（176。）0176。≤ ≤ 150176。0176?！?≤120 176。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(dòng)件在推程及回程段運(yùn)動(dòng)規(guī)律的位移方程為： ： ：計(jì)算各分點(diǎn)的位移值如下： 總轉(zhuǎn)角（176。）0176。≤ ≤ 120176。0176?！?≤120 176。0 15 30 45 60 75 90 105 位移0（mm） 10 總轉(zhuǎn)角（176。）120 135 150 165 180 195 210 225 位移20 20 20 10 （mm）總轉(zhuǎn)角（176。）240 255 270 285 300 315 位移（mm） 00 0 0圖 320 題37解圖 41解分度圓直徑330 3450 0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、齒槽寬42解由分度圓直徑43解 由可得模數(shù)得44解分度圓半徑分度圓上漸開(kāi)線齒廓的曲率半徑分度圓上漸開(kāi)線齒廓的壓力角基圓半徑基圓上漸開(kāi)線齒廓的曲率半徑為 0；壓力角為。齒頂圓半徑齒頂圓上漸開(kāi)線齒廓的曲率半徑齒頂圓上漸開(kāi)線齒廓的壓力角45解正常齒制漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的齒根圓直徑：基圓直徑假定 則解得故當(dāng)齒數(shù) 時(shí)，正常齒制漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基圓大于齒根圓；齒數(shù)，基圓小于 齒根圓。46解中心距內(nèi)齒輪分度圓直徑內(nèi)齒輪齒頂圓直徑內(nèi)齒輪齒根圓直徑47 證明 用齒條刀具加工標(biāo)準(zhǔn)漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪，不發(fā)生根切的臨界位置是極限點(diǎn) 正好在刀具 的頂線上。此時(shí)有關(guān)系：正常齒制標(biāo)準(zhǔn)齒輪短齒制標(biāo)準(zhǔn)齒輪、代入上式、代入上式圖 題47解圖48證明 如圖所示，、兩點(diǎn)為卡腳與漸開(kāi)線齒廓的切點(diǎn)，則線段 的法線。根據(jù)漸開(kāi)線的特性：漸開(kāi)線的法線必與基圓相切，切點(diǎn)為。再根據(jù)漸開(kāi)線的特性：發(fā)生線沿基圓滾過(guò)的長(zhǎng)度，等于基圓上被滾過(guò)的弧長(zhǎng)，可知：AC即為漸開(kāi)線對(duì)于任一漸開(kāi)線齒輪，基圓齒厚與基圓齒距均為定值，卡尺的位置不影響測(cè)量結(jié)果。圖 題48圖 題48解圖 49解 模數(shù)相等、壓力角相等的兩個(gè)齒輪，分度圓齒厚 的齒輪分度圓直徑相等。但是齒數(shù)多大，所以基圓直徑就大。根據(jù)漸開(kāi)線的性質(zhì)，漸開(kāi)線的形狀取決于基圓的大小，基圓小,則漸開(kāi)線曲率大,基圓大，則漸開(kāi)線越趨于平直。因此，齒數(shù)多的齒輪與齒數(shù)少的齒輪相比，齒頂圓齒厚和齒根圓齒 厚均為大值。410解 切制變位齒輪與切制標(biāo)準(zhǔn)齒輪用同一把刀具，只是刀具的位置不同。因此，它們的模數(shù)、壓力角、齒距均分別與刀具相同，從而變位齒輪與標(biāo)準(zhǔn)齒輪的分度圓直徑和基圓直徑也相同。故參數(shù)、不變。變位齒輪分度圓不變，但正變位齒輪的齒頂圓和齒根圓增大，且齒厚增大、齒槽寬變窄。因此、變大，變小。嚙合角 與節(jié)圓直徑 是一對(duì)齒輪嚙合傳動(dòng)的范疇。411解 因螺旋角端面模數(shù)端面壓力角當(dāng)量齒數(shù)分度圓直徑齒頂圓直徑齒根圓直徑412解（1）若采用標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，則標(biāo)準(zhǔn)中心距應(yīng)說(shuō)明采用標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)時(shí)，實(shí)際中心距大于標(biāo)準(zhǔn)中心距，齒輪傳動(dòng)有齒側(cè)間隙，傳動(dòng)不連續(xù)、傳動(dòng)精度低，產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。（2）采用標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)時(shí)，因螺旋角分度圓直徑節(jié)圓與分度圓重合413解，414解 分度圓錐角分度圓直徑齒頂圓直徑齒根圓直徑外錐距齒頂角、齒根角頂錐角根錐角當(dāng)量齒數(shù)415答： 一對(duì)直齒圓柱齒輪正確嚙合的條件是：兩齒輪的模數(shù)和壓力角必須分別相等，即、。一對(duì)斜齒圓柱齒輪正確嚙合的條件是：兩齒輪的模數(shù)和壓力角分別相等，螺旋角大小相等、方向相反（外嚙合），即、。一對(duì)直齒圓錐齒輪正確嚙合的條件是：兩齒輪的大端模數(shù)和壓力角分別相等，即、。51解： 蝸輪 2和蝸輪3的轉(zhuǎn)向如圖粗箭頭所示，即和。圖 52解： 這是一個(gè)定軸輪系，依題意有：齒條 6 的線速度和齒輪 5 ′分度圓上的線速度相等；而齒輪 5 ′的轉(zhuǎn)速和齒輪 5 的轉(zhuǎn)速相等，因 此有：通過(guò)箭頭法判斷得到齒輪 5 ′的轉(zhuǎn)向順時(shí)針，齒條 6 方向水平向右。53解：秒針到分針的傳遞路線為： 6→5→4→3，齒輪3上帶著分針，齒輪6上帶著秒針，因此有：。分針到時(shí)針的傳遞路線為： 9→10→11→12，齒輪9上帶著分針，齒輪12上帶著時(shí)針，因此有：。圖 54解： 從圖上分析這是一個(gè)周轉(zhuǎn)輪系，其中齒輪 3為中心輪，齒輪2為行星輪，構(gòu)件為行星架。則有：∵∴∴當(dāng)手柄轉(zhuǎn)過(guò)，即 時(shí)，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過(guò)的角度，方向與手柄方向相同。為行星架。55解： 這是一個(gè)周轉(zhuǎn)輪系，其中齒輪 3為中心輪，齒輪2′為行星輪，構(gòu)件則有：∵，∴∴傳動(dòng)