机械设计基础第二版陈晓南杨培林题解.docx
- 文档编号:16099619
- 上传时间:2023-07-10
- 格式:DOCX
- 页数:56
- 大小:1.58MB
机械设计基础第二版陈晓南杨培林题解.docx
《机械设计基础第二版陈晓南杨培林题解.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《机械设计基础第二版陈晓南杨培林题解.docx(56页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
机械设计基础第二版陈晓南杨培林题解
机械设计基础第二版(陈晓南—杨培林)题解
课后答案完整版
从自由度,凸轮,齿轮,V带,到轴,轴承
第三章部分题解
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
上卞冲压的动作。
试分析此方案河无结构组成原理上的错误。
若
有,应如何修改?
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-2P3-P4=3z3-2,4-I=O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,即结图3-37习题3・5图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-2Ps-P4=3,4-2z5-1=1
②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-2Ps-P4=3,3-2,3-2=1
习題3∙5解图⑴习題3・5解图(b)习题3∙5解图(C)
3-6画出图3・38所示机构的运动简图(运动尺寸由图上屋取〉,并i∣算其门由度。
(a)机构模型(d)机构模型图3-38习懸3-6图
解(a)习题3-6(a)图所示机构的运动简图町画成习题3-6(a)解图(a)或习题3-6(a)解图(b)的两种形式。
计算该机构自由度为:
F=3n-2Ps-P4=3'3・2¼-0=1
μi=OOO1mnun∕<.≡OOolinnun
解(d)习题3((d)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(d)解图(a)、习题3∙6(d)解图(b)、习题3∙6(d)解图(C)等多种形式。
计算该机构自由度为:
F=3n-2P5-P4=3z3-2,4-0=l
3-7计算图3・39所示机构的自由度,并说明各机构应有的原动件数目。
解(a)F=3n-2P5-P4=3z7-2^10-0=1
A>B.C、D为复合较链
原动件数目应为1
说明:
该机构为楕确直线机构。
当满足BE=BC=CD=DE,AB=AD,
AF=CF条件时,E点轨迹是精确直线,其轨迹垂直于机架连心线AF
解(b)F=3n-2P5-P4=3'5・2'7-O=1
B为复合较链,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打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AFHI看作一个构件
F=3n-2Ps-P4=3jθ∙2'14∙0=2
B.C为复合较链原动件数目应为2
方法二:
将FLFH、Hl看作为三个独立的构件
F=3n-2Ps-P4=3z12-2z17-0=2
B、C、F、H、I为复合较链原动件数目应为2
说明:
该机构为剪板机机构,两个剪刀刀II安装在两个滑块上,主动件分别为构件AB和DEe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
眄刀
D
一个主动件则用于控制剪刀的开II度,以适应不同厚度的物体。
解(d)F=(3-l)n-(2-l)Ps=(3-l),3-(2-l),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・2Pj-P4=3'3・2'3・0=3原动件数目应为
3
说明:
该机构为机械于•机构,机械于•头部装有弹簧夹于•,以便夹取物体。
三个构件分别由三个独立的电动机驱动,以满足弹賛夹于的位姿要求。
弹賛夹于•与构件3在机构运动时无相对运动,故应为同一构件。
Gl
KId
D
2
3・10找出图3∙42所示机构在图示位員时的所有瞬心。
若己知构件1的角速度w∣,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)。
Ii
B
IPBPlI(O)
/.W3=Wl
1
PM
第八章部分题解参考
6-9试根据图6-52中注明的尺寸判断各较链四杆机构的类型。
图6-52习題6-9图
解(a)VUX+Inffi=IlO+40=150 域短杆为机架 ・•・该机构为双曲柄机构 (b)VUX+U=120+45=165 ・•・该机构为曲柄摇杆机构 (C)VUX+lmffi=100+50=150>SUt=70+60=130 ・•・该机构为双摇杆机构 (d)YImlUt+1IBfcl=IOO+50=15O ・•・该机构为双摇杆机构 6-10在图6・53所示的四杆机构中,若a=17,C=8.d=21。 则b在什么范闱内时机构有曲柄存在? 它是哪个构件? 解分析: ⑴根据曲柄存在条件②,若存在曲柄,则b不能小于c: 若b=c,满足曲柄存在条件①。 所以b—定大于CO ⑵若b>c.则四杆中C为最短杆,若有曲柄,则一定是CD杆。 b>d: ImaX+lma=b+c≤S1HJJt=a+d ・: b≤a+d-c=17+21-8=30b InMX+lmffi=d+c≤Sl”=a+b .*.b≥d+c-a=21+8-17=12 结论: 12WbW30时机构有曲柄存在,CD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ICD=50Omm,G=IOOOmim试用图解法求曲柄AB和连杆Be的长度。 解作图步骤: ①按mI=Oolm∕mιn比例,作出A、D、C、Cl和C? 点。 2连接AC】、AC2»以A为圆心ACI为半径作圆交AC? 于E点。 3作EC2的垂直平分线n-n交EC? 于F点,则FC2的长度为曲柄AB的长度。 4作出机构运动简图ABCD及Bi、Bj点。 5测量必要的长度尺寸,得到设计结果。 注: 以上作图步骤叫以不写出,但图中必须保留所有的作图线条。 1,^=Γ∩1AB=0.018=0.08m=80Inm(计算值: 77.85mm) Ibc=mIBC=OorlI2=1.12m=1120mm(计算值: 1115.32mm) ffl6-56习题6-13ffl 644设计曲柄摇杆机构。 己知摇杆长度I4=10Onim,摆Jfiy=45°,行程速比系数K=1.25o试根据 9min 解 A40。 的条件确定其余三杆的尺寸。 V117S1 q=ISO-=I-T=20o U=rn1AB=0002,14.5=0.029m=29mm(计算值: 29IIml)IK=m1BC=0002,73.5=0.147m=147mm(计算值: 146.68mm)g0≡=33°(计算值: 32.42°) 不满足g^$40。 传力条件,重新设计 LB=mιAB=OOO217=0034m= 0.109m=109mm(计算值: 108.63mm) g≡aa=40β(计算值: 4016o) 满足gnaN40°传力条件 6- 15设计一导杆机构・已知机架长度Il=IoOnml・行程速比系数K=I4,试用图解法求曲柄的长度。 1141 解q=ISO-=ISO^TJ-T=30β 6- 16设计一曲柄滑块机构。 如图6・57所示,己知滑块的行程m6-576-16 行程速比系数K=1.4o试用作图法求出曲柄和连杆的长度。 U=mlAB2=OOOr23.5=0.0235m=23.5tom(计算值: 23.62mnι)IBC =m1B2C2=Ooor39.5=0.0395m=39.5mm(计算值: 39.47mnι) 第七章部分题解参考 7-10在图7-31所示运动规律线图中,各段运动规律未表示完全,请根据给定部分补足其余部分(位移线图要求准确画出,速度和加速度线图可用示意图表示)。 tI■ 0F.⅛ 图7-31习題7-10图解 1 7-11—滚子对心移动从动件盘形凸轮机构,凸轮为一偏心轮•其半径R=3Omni•偏心距e=15Inlll,滚子半径rk=IOnmi,凸轮顺时针转动,角速度W为常数。 试求: ⑴画出凸轮机构的运动简图。 ⑵作出凸轮的理论廓线、基圆以及从动件位移曲线ST图。 解 742按图「32所示位移曲线,设计尖端移动从动件盘形凸轮的廓线。 并分析最大压力角发生在何处(提示: 从压力角公式來分析)。 TV2∙ΓbXW均为常数: ∙S=Ofa=amjLXasuκ 即j=o∖j=300%此两位置压力角a最大 7-13设计一滚子对心移动从动件盘形凸轮机构。 己知凸轮基圆半径几二40ιImB滚子半径IlC=IOlm1: 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,从动件行程h=32mm;凸轮在一个循坏中的转角为: jl=150o,j严30。 ,jh=120o,j√t=60。 试绘制从动件位移线图和凸轮的廓线。 解 lie 7-14将7J3题改为滚子偏置移动从动件。 偏距e=20ιιmι,试绘制其凸轮的廓线。 解 7-15如图733所示凸轮机构。 试用作图法在图上标出凸轮与滚子从 从动件的压力角a°和位移%。 图7・33习题7-15图 第八章部分题解参考 8-23有一对齿轮传动,ιn=6mm,z】=20,Zj=80,b=40mnι<>为了缩小屮心距,要改用m≡4mm的一对齿轮來代替它。 设载荷系数K、齿数Z]、Z2及材料均不变。 试问为了保持原冇接触疲劳强度,应取 ・・•載荷系数K、齿数ZI、Z2及材料均不变 .∙.ab£aCb~ bm240'62 即b =42=90InllI 8-25一标准渐开线II齿圆柱齿轮,测得齿轮顶圆直径⅛=208ιnιn,齿根圆直径df=172mm.齿数z=24,试求该齿轮的模数m和齿顶高系数h「。 解*.*⅛=(z+2h∕)m da若取h,*=1.0则m=da-=2420⅝÷24=8Innl ∕∙m=♦Z+2h> Z+21ι> 0.8贝IJm=z+d2*h1∙=24+2Q82'0.8=8.125mm(非标,舍)若 取ha= 答: 该齿轮的模数m=8mm,齿顶高系数h∕=10o 8-26一对正确安装的渐开线标准直齿圆柱齿轮(正常齿制)。 己知模数m=4mm,齿数∑ι=25,z2=125β求传动比I,中心距ao并用作图法求实际啮合线长和重合度e。 解i=z√Z]=125∕25=5 m4 a=—(Z)+z2)=—(25+125)=300mm 22 di=mz.=4'25=IOOmmd: =mz: =4125=500mmd⅛ι=IllZICOSa= 45cos20°=93.97mmdb: =mz: COSa=425cos20°=469.85mmdll=(ZI+2h1φ)m= (25÷2'1.0)'4=108mmd12=(z2+2h;)In=(125÷210)'4=5O8mm B1B2=0.002z10.5=0.021m=21mm(计算值: 20388mrn) e=⅛⅛-BlB: ===1.78(计算值: L73) PbPmCOSa3.144cos20o 8-29设在图8・54所示的齿轮传动中,zι=20,z2=20,z3=3Oc齿轮材料均为45钢调质,HBSI=240, HBS>=260,HBS3=220o工作寿命为2500ho试确定在下述两种情况中,轮2的许用接触疲劳应 加S1J和许用弯曲疲劳应力[Sf]。 ⑴轮1主动,转速为20r∕mιm⑵轮2主动•转速为20r∕nιm> 解⑴轮1主动: gh2=9R=I(轮2的接触应力为脉动循环,弯曲应力为对称循环) N2=60nzgLb=60'20T2500=3'IoePl64图8-34: ‰=1.0pl65图8-35: ZN: =1.25pl64表8-8: SFalm=I.25,SHnaE=I-O(失效概率≤1/100)pl62图8-32(c): Srina2=0.7z230=161MPa(轮齿受双向弯曲应力作用)pl63图8-33(c): SHhml=480MPa pl62式8-27: ⅛=2.0 [Sf: ]=Sr≡⅛⅛∙2=16t÷⅛.0=257.6LIPa SF=Ua1.25 pl62式8-28: [Shz]=SHhm2Zn2=486tI.25=600ONIPa SHSSa1.0 ⑵轮2主动: gffi=gF2=2(轮2的接触应力和弯曲应力均为脉动循环) N2=60u: gU-60'20'2'25Oo=6'1Bpl64图8-34: Yς→0.99pl65图835: ZNl=I.2pl64表8-8: SFmm=I.25,SHOUn=I-O (失效概率≤1/100)pl62图8.32(c): Srim2=230MPaPl63图8-33(c): SHhIa2=480MPa ‰=2.0 pl62式8-27: [Sf: ]=Sr≡¾τ¾,=23O÷⅜99=364.32MPa 1.25 pl62式8・2&[ShJ=Hto2ZN2='1.2=576.0MPa Sfissa1.0 8-30一闭式单级直齿圆柱齿轮减速器。 小齿轮1的材料为40Cr,调质处理,齿面硬度250HBS: 大齿轮2的材料为45钢,调质处理,齿面硬度220HBSO电机驱动,传递功率P=IOkW,m=960r∕mn,单向转动,我荷平稳,工作寿命为5年(每年工作300天,单班制工作)。 齿轮的基本参数为: m=3mm,z】=25,z2=75.b1=65nmι,b2=60nιnι<>试验算齿轮的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度。 解①几何参数计算: di=mzι=325=75mmd,ι=(Zl+2ha*)m=(25+ 210)3=81mmαal=cos*1(d1cos8∕dal)=cos^ 1(75cos20o∕81)=29.53od2=mz2=3'75=225mm⅛, =(z2+2ha,)m=(75+21.0)3=231mm σ12=cos'l(d2cosa/d12)=COS'1(225cos20β/231)=23.75om3 a=(Z)+z-»)=—'(25+75)=150mm 72 1e=[zι(tanalι-tand =[25,(tan29.53o-tan20o)+75,(tan23.75o-tan20o)]=1.71 2pu=z2∕z1= 75/25=3 n2=ZInl/z: =25960/75=320r∕mm 2载荷计算: pl52表8-5: KA=IO V=PdInI=p75960-3.77m/s 60000600OOPI53表8-6: 齿轮传动精度为9级,但常用为 6〜8级,故取齿轮传动精度为8级pl52图8-21: K=I18 £_60 0.8fd===d175 pl54图8-24: Kto=1.07(软齿面,对称布置)pl54 图8-25: Ka=1.25 K=KAKKbKa=1.0z1.18,1.07z1.25=1.58 P10 TI=9550_=9550'=99.48 Nm∩ι960 3许用应力计算: NI=60n1gL11=60,960zΓ(5z300z8)=69'IOS N2=60n2gLb=60320zΓ(5z3008)=2.3'IoSpl64图8-34: ‰=0.88,‰=0.92pl65图835: ZNI=098,Zx2=0.94pl64表8-8: SFBSm=I.25,SHlaa=IO(失效概率≤1/100)pl62图8-32(c): SFbml=220MPa,Spiua2=270MPapl63图8-33(c): SHIImI=550MPa,SHIulI: =620MPa pl62式8-27: ‰=2.0 [Sfi]=SF≡τ⅛¾ι=220z2z0.88=309.76MPa 1.25 [SF2]f踰旳论=270z2zO92=397.44MPa SFmin1.25 C550 pl62式8・2&[Sfπ]=HhmIZNl=098=539MPa ——[Sh: ]=S ∣σ∕∕l={∣σ∕∕ιl I^lU=539-Z.=620^4=582.8NWa MPa 4验算齿轮的接触疲劳强度: pl60表8-7: ZE=I89.8N⅛Tpl61图 8-31: ZH=2.5 pl60式8・26: Z.87 pl60式8-25: ZEZHZePOoKi](u+l)' 189&2S087500,1.58,99殺(3+1),衆。 隔 150 60,3 sh<[sh]齿而接触疲劳强度足够 5验算齿轮的弯曲疲劳强度: pl57图8-28: ‰=2.64,‰=2.26pl58 图8-29: ‰=1.6∙*2=178 0.750.75 pl58式8-23: Ye=0.25+=0.25+=0.69 -e-TTr "]5899.48 pl58式8-22: SFI=2000KTI‰ι¾11Ye=2000‘2.6416069=6265MPa 75"65'3 Sf2=200OKTl¾.2Tu2¾=200015/9948 226'l∙78'0.69=64.63MPadιb2m75'60'3SFl<[⅛1]齿轮1齿根弯曲疲劳强度足够SF2<[sf2]齿轮2齿根弯曲疲劳强度足够 第九章部分题解 9- 6图9・17均是以蜗杆为主动件。 试在图上标岀蜗轮(或蜗杆)的转向,蜗轮齿的倾斜方向,蜗杆.蜗轮所受力的方向。 图947习题9・6图 解(虚线箭头衷示判定得到的旋转方向) 9-18已知一蜗杆传动,蜗杆主动,z1=4,蜗杆顶圆直径⅛ι=48mm,轴节pa=12.5664nιnι>转速nι=1440r∕mιn・蜗杆材料为45钢,齿面硬度HRCa45,磨削、抛光;蜗轮材料为锡青铜。 试求该传动的啮合效率。 Pa12.5664 —==4IlIln g=arctan(zim)=arctan(4)=21.801od1 —40 di2pm402pz1440 λ∖==2000Z60=2000'_SCOSgCOSg cos(21.801)028-0.024 4.0-3.0 0. pl99表9-5: 线性插值C=0.024+(4.0-3.248)=0.027jτ=arctan(C)=1.547° □_ : •hι=tan^tan(21.801)=0.927 taιι(g+jr)taιι(21.801+1.547) 9- 已知1ιι^8nιnιX L=320mm∙卷筒 20手动绞车的简图如图9-19所示。 手柄1与蜗杆2固接,蜗轮3与卷筒4固接。 Zl=Kdι=63ιnnκz2=5O,蜗杆蜗轮齿而间的当量摩擦因数30.2,手柄1的臂长4直径d4=200ιιmι,觅物W=IOoONo求: (1)在图上画出重物匕升时蜗杆的转向及蜗杆、蜗轮齿上所受各分力的方向; (2)蜗杆传动的啮合效率; (3)若不考电轴承的效率,欲使重物匀速上升,手柄上应施加多人的力? (4)说明该传动是否具有自锁性? ? Ir 图9-19习题9∙20图解⑴蜗杆的转向及蜗杆、蜗轮齿上所受各分力的方向如图 丄=aman£.=arctan(0.2)=11.310otangtaιι(7.237) h=-=——785uιι(g+jjidu(7237+11.310) ⑶手柄上的力: 200 Fb=W=WK)OoToON⅛~~2⅛氓 Ft3d3W4d4d4 8'5O Fe •: =tan(g+jr)ΛFt2=Fβtan(g+>)=500tan(7.237+11310)=167.754N f7 '63TaCrFedI167.754 ∖∙=FL∕∙F==16.513N 22L2'320 或: TT3=Tih•••=FLlh 2 ⑷自锁性: *∙*gVjr •••机构具有自锁性 10-4 第十章部分题解参考 在图10-23所示的轮系中,已知各轮齿数,3C为单头右旋蜗杆,求传动比比。 30,60,30 I_二_z3^z5 B=H5=-Z1Z2Z3A=-^'4-^20,1,30 τh2D) z2¾z4Z5 90 βT7T 10-6 3(60) 2(25) 2f 4 ✓<< TTT 2∣25) H.均为标准齿轮∙Zfnι=200ι∕nmι∙n3=50rnun□求齿 mm 3IlP'(60》 1仙J亚WO) 图10-25所示轮系中,所有齿轮的模数相等, 数z2<及杆4的转速U4。 当1)111、口3同向时: 2)11[、113反向时。 '-(Z)+z2)=—(z3-Z2.)解 •z2r≡Z3—z∣—Z2=6()*15—25=20 .4S_z2zλ_25x60IB==: -==T ziz2e15z20 ∏3∙∏4 : ∙n4=(n1+5n0∕6 设m为“+” 则I)IIn113同向时: n4=
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 机械设计 基础 第二 版陈晓南杨培林 题解