機械設計基礎答案上(已修改)

　

【正文】 11至14解 機構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 該導桿機構的全部瞬心如圖所示，構件 3的角速比為： 114解 該正切機構的全部瞬心如圖所示，構件 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4三個構件的三個瞬心，即 ， 和 ，如圖所示。則： ，輪2與輪1的轉向相反。 116解 （ 1）圖a中的構件組合的自由度為： 　　　自由度為零，為一剛性桁架，所以構件之間不能產生相對運動。 （ 2）圖b中的 CD 桿是虛約束，去掉與否不影響機構的運動。故圖 b中機構的自由度為： 　　所以構件之間能產生相對運動。題 21答 : a ） ，且最短桿為機架，因此是雙曲柄機構。 b ） ，且最短桿的鄰邊為機架，因此是曲柄搖桿機構。 c ） ，不滿足桿長條件，因此是雙搖桿機構。 d ） ，且最短桿的對邊為機架，因此是雙搖桿機構。 題 22解 : 要想成為轉動導桿機構，則要求 與 均為周轉副。 （ 1 ）當 為周轉副時，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 為周轉副時，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，圖示偏置導桿機構成為轉動導桿機構的條件是： 題 23 見圖 。 圖 題 24解 : （ 1 ）由公式 ，并帶入已知數據列方程有： 因此空回行程所需時間 ； （ 2 ）因為曲柄空回行程用時 ， 轉過的角度為 ， 因此其轉速為： 轉 / 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 。在得到具體各桿數據之后，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計四桿機構，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，設連架桿長度為 ，根據 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，最后得到結果如下：， ， ， 。 機構運動簡圖如圖 。 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為圓心作圓并與導路相切，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為圓心作圓并與導路相切，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 。 計算各分點的位移、速度以及加速度值如下： 總轉角 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 總轉角 240176。 255176。 270176。 285176。 300176。 315176。 330176。 345176。 位移 (mm) 15