最新機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課后習(xí)題答案第五版完整版(已修改)

　

【正文】 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（第五版）課后習(xí)題答案(完整版)高等教育出版社楊可楨、程光蘊(yùn)、李仲生主編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 ， 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(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 ） ，且最短桿為機(jī)架，因此是雙曲柄機(jī)構(gòu)。 b ） ，且最短桿的鄰邊為機(jī)架，因此是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。 c ） ，不滿足桿長(zhǎng)條件，因此是雙搖桿機(jī)構(gòu)。 d ） ，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 能通過(guò)兩次與機(jī)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(hào)）； 在 中，直角邊小于斜邊，故有： （極限情況取等號(hào)）。 綜合這二者，要求 即可。 （ 2 ）當(dāng) 為周轉(zhuǎn)副時(shí)，要求 能通過(guò)兩次與機(jī)架共線的位置。 見圖 215 中位置 和 。 在位置 時(shí)，從線段 來(lái)看，要能繞過(guò) 點(diǎn)要求： （極限情況取等號(hào)）； 在位置 時(shí)，因?yàn)閷?dǎo)桿 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： 轉(zhuǎn) / 分鐘 題 25 解 : （ 1 ）由題意踏板 在水平位置上下擺動(dòng) ，就是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中搖桿的極限位置，此時(shí)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(dòng)角位于曲柄與機(jī)架兩次共線位置，因此取 和 代入公式（ 23 ）計(jì)算可得： 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(diǎn) 即可。 在圖上量取 ， 和機(jī)架長(zhǎng)度 。則曲柄長(zhǎng)度 ，搖桿長(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(diǎn)都可能成為曲柄中心。 （ 4 ）作一水平線，于 相距 ，交圓周于 點(diǎn)。 （ 5 ）由圖量得 ， 。解得 ： 曲柄長(zhǎng)度： 連桿長(zhǎng)度： 題 28 解 : 見圖 ，作圖步驟如下： （ 1 ） 。 （ 2 ）取 ，選定 ，作 和 ， 。 （ 3 ）定另一機(jī)架位置： 角平 分線， 。 （ 4 ） ， 。 桿即是曲柄，由圖量得 曲柄長(zhǎng)度： 題 29解： 見圖 ，作圖步驟如下： （ 1 ）求 ， ，由此可知該機(jī)構(gòu)沒(méi)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(diǎn)。 （ 4 ）在圖上量取 ， 和機(jī)架長(zhǎng)度 。 曲柄長(zhǎng)度： 連桿長(zhǎng)度： 題 210解 : 見圖 。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 ， ，作圖 的中垂線與 交于點(diǎn)。然后連接 ， ，作 的中垂線與 交于 點(diǎn)。圖中畫出了一個(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 ，根據(jù) 作出 。 （ 2 ）取連桿長(zhǎng)度 ，以 ， ， 為圓心，作弧。 （ 3 ）另作以 點(diǎn)為中心， 、 ， 的另一連架桿的幾個(gè)位置，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 : 見圖 。在 上任取一點(diǎn) ，下面求證 點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡為一橢圓。見圖可知 點(diǎn)將 分為兩部分，其中 ， 。 又由圖可知 ， ，二式平方相加得 可見 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 　　　　　0176。≤ ≤60 176。 等減速段 　 　　　　　　　　　60176。≤ ≤120 176。 為了計(jì)算從動(dòng)件速度和加速度，設(shè) 。 計(jì)算各分點(diǎn)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(shí)s 2 取最小時(shí)，凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角最大。從圖315可知，這點(diǎn)可能在推程段的開始處或在推程的中點(diǎn)處。由圖量得在推程的開始處凸輪機(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≤ ≤ 過(guò)程中，從動(dòng)件按簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)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(guò)程中，從動(dòng)件遠(yuǎn)休。 S 2 =50　　　　　　　　　　　　　　　 ≤ ≤ 　　　　　　　　　　　　　　　≤ ≤ 　　當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)角 在 ≤ ≤ 過(guò)程中，從動(dòng)件按等加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律下降到升程的一半。根據(jù)教材(35)式 可得： 　　　　　　　　　　　≤ ≤ 　　　　　　　　　　≤ ≤ 　　當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)角 在 ≤ ≤ 過(guò)程中，從動(dòng)件按等減速度運(yùn)動(dòng)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(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)?所以 故 　　由上述公式可得 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′ 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(dòng)件在推程及回程段運(yùn)動(dòng)規(guī)律的角位移方程為： ： 　　　　　　　　　　　　0176。≤ ≤ 150176。 ： 　　　　　　　　　　　　0176。≤ ≤120 176。 計(jì)算各分點(diǎn)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(dòng)件在推程及回程段運(yùn)動(dòng)規(guī)律的位移方程為： ： 　　　　0176。≤ ≤ 120176。 ： 　　　　0176。≤ ≤120 176。 計(jì)算各分點(diǎn)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 320 題37解圖 41解　　 分度圓直徑