机械设计基础_课后答案_(陈晓南)_机械设计基础课后答案

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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：

F3n2P5P4 33241 0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：①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：

F3n2P5P4 34251 1②将一个低副改为高副，如习题3-5解图(c)所示。其自由度为：

F3n2P5P4 33232 13-6 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：

F3n2P5P4332401

解(b)F3n2P5P4352701

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

F3n2P5P431021402

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

F3n2P5P431221702

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)F(31)n(21)P5(3-1)3(21)51

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)F3n2P5P4332303

原动件数目应为3 说明：该机构为机械手机构，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)

v3vP131lP13P14（←）

解(b)

v3vP131lP13P14（↓）

∴ b≥dca2181712

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lCD=500mm，lAD=1000mm。试用图解法求曲柄AB和连杆BC的长度。

解 lABlAB0.017.80.078 m78 mm

lBClBC0.01111.51.115 m1115 mm

6-14 设计一曲柄摇杆机构。已知摇杆长度l4100摆角450，行程速比系数K1.25。试根据min mm，≥40o的条件确定其余三杆的尺寸。解 180K11.25118020 K11.251lABlAB0.00214.50.028 m28 mm lBClBC0.00273.30.1466 m146.6 mm

min32.42

不满足min≥40o传力条件，重新设计

lABlAB0.00216.90.0338 m33.8 mm lBClBC0.00254.30.1086 m108.6 mm

min40.16

满足min≥40o传力条件

6-15 设计一导杆机构。已知机架长度l1100 mm，行程速比系数K1.4，试用图解法求曲柄的长度。解 180K11.4118030 K11.41lABlAB10.00212.940.02588 m25.88 mm

6-16 设计一曲柄滑块机构。已知滑块的行程s50 mm，偏距e10 mm。行程速比系数K1.4。试用作图法求出曲柄和连杆的长度。

87-13 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rb40mm，滚子半径rk10mm；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

60，试绘制从件行程h32mm；凸轮在一个循环中的转角为：t150，s30，h120，s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e20mm,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sD。

011

③许用应力计算：

N160n1Lh609601(53008)6.9108N260n2Lh603201(53008)2.3108

P164 图8-34：YN10.88，YN20.92 P165 图8-35：ZN10.98，ZN20.94

P164 表8-8： SFmin1.25，SHmin1.0（失效概率≤1/100）P162 图8-32(c)：Flim1220 MPa，Flim2270 MPa P163 图8-33(c)：Hlim1550 MPa，Hlim2620 MPa

YST2.0

Y2202P162 式8-27：[F1]Flim1STYN10.88309.76 MPa

SFmin1.25[F2]Flim2YSTSFminYN227020.92397.44 MPa 1.25P162 式8-28：[H1][H2]Hlim1SHminZN1ZN25500.98539 MPa 16200.94582.8 MPa 1Hlim2SHmin[H]{[H1]，[H2]}min582.8 MPa

④验算齿轮的接触疲劳强度：

P160 表8-7： ZE189.8 MPa P161 图8-31：ZH2.5 P160 式8-26：Z4341.710.87 3500KT1(u1)3

b2uZZZP160 式8-25：HEHa189.82.50.875001.5899.48(31)3 460 MPa

150603H＜[H] 齿面接触疲劳强度足够

⑤验算齿轮的弯曲疲劳强度：

P157 图8-28：YFa12.64，YFa22.26 P158 图8-29：YSa11.6，YSa21.78

0.750.75P158 式8-23：Y0.250.250.69

1.71P158 式8-22：F12000KT120001.5899.48YFa1YSa1Y2.641.60.6962.65 MPa d1b1m756532000KT120001.5899.48YFa2YSa2Y2.261.780.6964.63 MPa d1b2m75603F2F1＜[F1] 齿轮1齿根弯曲疲劳强度足够

F2＜[F2] 齿轮2齿根弯曲疲劳强度足够

第十章部分题解参考

10-4 在图10-23所示的轮系中，已知各轮齿数，3为单头右旋蜗杆，求传动比i15。解 i15 zzzzzzzn1306030234534590 n5z1z2z3z4z1z3z420130-13∵ i12i14Hi24n1z299n99→n21(↓)n2z1199n1z5z410010010000101n1→n4(↑)n4z1z5101110110000n2nHz141→nH(n2n4)

n4nHz22∴ nH(n2n4)(i1Hn11980000 nH121n1101n1n1 )***