機械設(shè)計基礎(chǔ)第五課后答案.pdf

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1-1至 1-4解 機 構(gòu) 運 動 簡 圖 如 下 圖 所 示 。 圖 1.11 題 1-1解 圖 圖 1.12題 1-2解 圖 圖 1.13 題 1-3解 圖 圖1.14 題 1-4解 圖 1-5 解 1-6 解 1-7 解 1-8 解 1-9 解 1-10 解 1-11 解 1-12 解 1-13解 該 導(dǎo) 桿 機 構(gòu) 的 全 部 瞬 心 如 圖 所 示 ， 構(gòu) 件 1、 3的 角 速 比 為 ： 1-14解 該 正 切 機 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 。1-15解 要 求 輪 1與 輪 2的 角 速 度 之 比 ， 首 先 確 定 輪 1、 輪 2和 機 架 4三 個 構(gòu) 件 的 三 個 瞬 心 ， 即 ， 和 ， 如 圖 所 示 。 則 ： ， 輪 2與 輪 1的 轉(zhuǎn) 向 相 反 。1-16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 運 動 。（ 2） 圖 b中 的 CD 桿 是 虛 約 束 ， 去 掉 與 否 不 影 響 機 構(gòu) 的 運 動 。 故 圖 b 中 機 構(gòu) 的 自 由 度 為 ： 所 以 構(gòu) 件 之 間 能 產(chǎn) 生 相 對 運 動 。題 2-1答 : a ） ， 且 最 短 桿 為 機 架 ， 因 此 是 雙 曲 柄 機 構(gòu) 。 b ） ， 且 最 短 桿 的 鄰 邊 為 機 架 ， 因 此 是 曲 柄 搖 桿 機 構(gòu) 。 c ） ， 不 滿 足 桿 長 條 件 ， 因 此 是 雙 搖 桿 機 構(gòu) 。 d ） ， 且 最 短 桿 的 對 邊 為 機 架 ， 因 此 是 雙 搖 桿 機 構(gòu) 。 題 2-3 見 圖 2.16 。 圖 2.16題 2-4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 間 ；（ 2 ） 因 為 曲 柄 空 回 行 程 用 時 , 轉(zhuǎn) 過 的 角 度 為 ， 因 此 其 轉(zhuǎn) 速 為 ： 轉(zhuǎn) / 分 鐘由 已 知 和 上 步 求 解 可 知 ： 題 2-8 解 : 見 圖 2.20 ， 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 ： 3-1解 圖 3.10 題 3-1解 圖如 圖 3.10所 示 ， 以 O為 圓 心 作 圓 并 與 導(dǎo) 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(dǎo) 路 的 方 向 線 。 推 程 運 動 角 如 圖 所 示 。 3-2解 圖 3.12 題 3-2解 圖如 圖 3.12所 示 ， 以 O為 圓 心 作 圓 并 與 導(dǎo) 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(dǎo) 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 。3-4 解 ： 圖 3-14 題 3-4圖根 據(jù) 3-3題 解 作 圖 如 圖 3-15所 示 。 根 據(jù) (3.1)式 可 知 ， 取 最 大 ， 同 時 s 2 取 最 小 時 ， 凸 輪機 構(gòu) 的 壓 力 角 最 大 。 從 圖 3-15可 知 ， 這 點 可 能 在 推 程 段 的 開 始 處 或 在 推 程 的 中 點 處 。 由 圖 量 得 在 推 程 的開 始 處 凸 輪 機 構(gòu) 的 壓 力 角 最 大 ， 此 時 ＜ [ ]=30 。 圖 3-15 題 3-4解 圖 4-1解 分 度 圓 直 徑 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 4-5解 正 常 齒 制 漸 開 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 ， 正 常 齒 制 漸 開 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 。 4-7 證 明 用 齒 條 刀 具 加 工 標(biāo) 準(zhǔn) 漸 開 線 直 齒 圓 柱 齒 輪 ， 不 發(fā) 生 根 切 的 臨界 位 置 是 極 限 點 正 好 在 刀 具的 頂 線 上 。 此 時 有 關(guān) 系 ： 正 常 齒 制 標(biāo) 準(zhǔn) 齒 輪 、 ， 代 入 上 式 短 齒 制 標(biāo) 準(zhǔn) 齒 輪 、 ， 代 入 上 式 圖 4.7 題 4-7解 圖4-11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 5-1解 ： 蝸 輪 2和 蝸 輪 3的 轉(zhuǎn) 向 如 圖 粗 箭 頭 所 示 ， 即 和 。 圖 5.5 圖 5.6 5-2解 ： 這 是 一 個 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 箭 頭 法 判 斷 得 到 齒 輪 5 ′ 的 轉(zhuǎn) 向 順 時 針 ， 齒 條 6 方 向 水 平 向 右 。 5-8解 ： 這 是 一 個 周 轉(zhuǎn) 輪 系 ， 其 中 齒 輪 1、 3為 中 心 輪 ， 齒 輪 2、 2′ 為 行 星 輪 ， 為 行 星 架 。 ∵ ， ∴ ∴ 與 方 向 相 同 5-9解 ： 這 是 一 個 周 轉(zhuǎn) 輪 系 ， 其 中 齒 輪 1、 3為 中 心 輪 ， 齒 輪 2、 2′ 為 行 星 輪 ， 為 行 星 架 。 ∵ 設(shè) 齒 輪 1方 向 為 正 ， 則 ， ∴ ∴ 與 方 向 相 同 圖 5.13 圖 5.14 5-10解 ： 這 是 一 個 混 合 輪 系 。 其 中 齒 輪 1、 2、 2′ 3、 組 成 周 轉(zhuǎn) 輪 系 ， 其 中 齒 輪 1、 3為 中 心 輪 ， 齒 輪 2、 2′ 為 行 星 輪 ， 為 行 星 架 。 而 齒 輪 4和 行 星 架 組 成 定 軸 輪 系 。 在 周 轉(zhuǎn) 輪 系 中 ： （ 1） 在 定 軸 輪 系 中 ： （ 2） 又 因 為 ： （ 3） 聯(lián) 立 （ 1） 、 （ 2） 、 （ 3） 式 可 得 ： 7-1解 ： （ 1） 先 求 解 該 圖 功 的 比 例 尺 。 （ 2 ） 求 最 大 盈 虧 功 。 根 據(jù) 圖 7.5做 能 量 指 示 圖 。 將 和 曲 線 的 交 點 標(biāo) 注 ， ， ， ， ， ， ， ， 。 將 各 區(qū) 間 所 圍 的 面 積 分 為 盈 功 和 虧 功 ， 并 標(biāo) 注 “ +” 號 或 “ -” 號 ， 然 后 根 據(jù) 各 自 區(qū) 間 盈 虧 功 的 數(shù) 值 大 小 按 比 例 作 出 能 量 指 示 圖 （ 圖 7.6） 如 下 ： 首 先 自 向 上 做 ， 表 示 區(qū) 間 的 盈 功 ； 其 次 作 向 下 表 示 區(qū) 間 的 虧 功 ； 依 次 類 推 ， 直 到 畫 完 最 后 一 個 封 閉 矢 量 。 由 圖 知 該 機 械 系 統(tǒng) 在 區(qū) 間 出 現(xiàn) 最 大 盈 虧 功 ， 其 絕 對 值 為 ： （ 3 ） 求 飛 輪 的 轉(zhuǎn) 動 慣 量 曲 軸 的 平 均 角 速 度 ： ； 系 統(tǒng) 的 運 轉(zhuǎn) 不 均 勻 系 數(shù) ： ； 則 飛 輪 的 轉(zhuǎn) 動 慣 量 ： 圖 7.5 圖 7.6 7-2 圖 7.7 圖 7.8 解 ： （ 1） 驅(qū) 動 力 矩 。 因 為 給 定 為 常 數(shù) ， 因 此 為 一 水 平 直 線 。 在 一 個 運 動 循 環(huán) 中 ， 驅(qū) 動 力 矩 所 作 的 功 為 ， 它 相 當(dāng) 于 一 個 運 動 循 環(huán) 所 作 的 功 ， 即 ： 因 此 求 得 ： （ 2） 求 最 大 盈 虧 功 。 根 據(jù) 圖 7.7做 能 量 指 示 圖 。 將 和 曲 線 的 交 點 標(biāo) 注 ， ， ， 。 將 各 區(qū) 間 所 圍 的 面 積 分 為 盈 功 和 虧 功 ， 并 標(biāo) 注 “ +” 號 或 “ -” 號 ， 然 后 根 據(jù) 各 自 區(qū) 間 盈 虧 功 的 數(shù) 值 大 小 按 比 例 作 出 能 量 指 示 圖 （ 圖 7.8） 如 下 ： 首 先 自 向 上 做 ， 表 示 區(qū) 間 的 盈 功 ； 其 次 作 向 下 表 示 區(qū) 間 的 虧 功 ； 然 后 作 向 上 表 示 區(qū) 間 的 盈 功 ， 至 此 應(yīng) 形 成 一 個 封 閉 區(qū) 間 。 由 圖 知 該 機 械 系 統(tǒng) 在 區(qū) 間 出 現(xiàn) 最 大 盈 虧 功 。 欲 求 ， 先 求 圖 7.7中 的 長 度 。 如 圖 將 圖 中 線 1和 線 2延 長 交 于 點 ， 那 么 在 中 ， 相 當(dāng) 于 該 三 角 形 的 中 位 線 ， 可 知 。 又 在 中 ， ， 因 此 有 ： ， 則 根 據(jù) 所 求 數(shù) 據(jù) 作 出 能 量 指 示 圖 ， 見 圖 7.8， 可 知 最 大 盈 虧 功 出 現(xiàn) 在 段 ， 則 。 （ 3） 求 飛 輪 的 轉(zhuǎn) 動 慣 量 和 質(zhì) 量 。 7-5 解 ： 圖 7.9 一 個 周 期 驅(qū) 動 力 矩 所 作 的 功 為 ： 一 個 周 期 阻 力 矩 所 作 的 功 為 ： 又 時 段 內(nèi) 驅(qū) 動 力 矩 所 做 的 功 為 ： 因 此 最 大 盈 虧 功 為 ： 機 組 的 平 均 角 速 度 為 ： 機 組 運 轉(zhuǎn) 不 均 勻 系 數(shù) 為 ： 故 飛 輪 的 轉(zhuǎn) 動 慣 量 為 ： 7-7 解 ： 圖 7.10 圖 7.11 由 圖 見 一 個 運 動 循 環(huán) 的 力 矩 圖 有 四 個 重 復(fù) 圖 示 ， 因 此 ， 可 以 以 一 個 周 期 只 有 來 計 算 。 （ 1） 求 驅(qū) 動 力 矩 。 一 個 周 期 內(nèi) 驅(qū) 動 力 矩 功 和 阻 力 矩 功 相 等 ， 又 依 題 意 驅(qū) 動 力 矩 為 常 數(shù) ， 故 有 ， （ 2） 求 最 大 盈 虧 功 。 根 據(jù) 圖 7.10做 能 量 指 示 圖 。 將 和 曲 線 的 交 點 標(biāo) 注 ， ， ， 。 將 各 區(qū) 間 所 圍 的 面 積 分 為 盈 功 和 虧 功 ， 并 標(biāo) 注 “ +” 號 或 “ -” 號 ， 然 后 根 據(jù) 各 自 區(qū) 間 盈 虧 功 的 數(shù) 值 大 小 按 比 例 作 出 能 量 指 示 圖 （ 圖 7.11） 如 下 ： 首 先 自 向 上 做 ， 表 示 區(qū) 間 的 盈 功 ， ； 其 次 作 向 下 表 示 區(qū) 間 的 虧 功 ， ； 然 后 作 向 上 表 示 區(qū) 間 的 盈 功 ， 至 此 應(yīng) 形 成 一 個 封 閉 區(qū) 間 ， 。 由 圖 知 該 機 械 系 統(tǒng) 在 區(qū) 間 出 現(xiàn) 最 大 盈 虧 功 。 （ 3） 求 飛 輪 的 轉(zhuǎn) 動 慣 量 。 （ 4） 求 飛 輪 的 質(zhì) 量 。 由 課 本 公 式 7-8： 得 ： 8-5 圖 8 . 9 解 ： 先 求 出 各 不 平 衡 質(zhì) 徑 積 的 大 小 ： 方 向 沿 著 各 自 的 向 徑 指 向 外 面 。 用 作 圖 法 求 解 ， 取 ， 作 圖 8 . 9 所 示 。 由 靜 平 衡 條 件 得 ： 由 圖 8 . 9 量 得 ， 方 向 與 水 平 夾 角 為 。