机械零件设计答案.doc

P23P24： 2-8 在题 2-8 图所示曲柄滑块机构中，已知 a=100mm，=60，ABC=90 ，v c=2m/s。 指出速度瞬心 P13，并用瞬心法求构件 1 的角速度 1。 解：速度瞬心 P13 如图所示。 因为 vP13= vc=lAB1 所以 smlAB c/32.17060in1 2-13 题 2-13 图所示机构的构件 1 作等速转功，角速度为 1，试用相对运动图解法求 构件 3 上 D 点的速度。 解：列 的矢量方程： 3Bv 232Bv 方向： 水平 AB 铅垂 大小： ？ ?Al1 以速度比例尺 作右图所示矢量多边形，得：v （方向:水平向左）sin133BBlpbv 2-16 在题 2-16 图所示机构中，已知 a=0.1m，b=0.4 m，c=0.125m，d=0.54 m，h=0.35m，y =0.2m，当 1=10rad/s，逆时针转功， 1=30时，求冲头 E 的速度 vE。 解：v B=a1=0.110=1m/s，方向指向左上且垂直 AB 列 的矢量方程： D DB 方向：CD AB DB 大小： ？ ? 以速度比例尺 =0.01 作下图所示矢量多边形 pbd。v 列 的矢量方程： Ev ED 方向： /CE DE 大小： ？ ? 以相同速度比例尺 作下图所示矢量多边形 pde，得：v smpevvE /25.01.5.2 （方向垂直向下） P13 P14 P12 P23 P24 P24 p b2 b3 D E p(c) b d e P52： 3-8 确定如图 3-52 所示机构所含杆组的数目和级别，并判断机构的级别（机构中的原动 件用圆箭头表示）。 解：机构的自由度为：F=37-210=1,故当以 AB 为原动件时，可拆分为以下一个 I 级杆组和 3 个 II 级杆组，机构为 II 级机构。 3-9 在上题图示的机构中，若改为以 EF 构件为原动件。试判定机构的级别是否会改变。 解：由上题知，机构的自由度为 1,故当以 EF 为原动件时，可拆分为以下一个 I 级杆组 和 3 个 II 级杆组，故机构为 III 级，机构级别会改变。 3-11 如图 3-53 所示为平板印刷机中用以完成送纸运动的机构。当固接在一起的双凸 轮 1 转动时，通过连杆机构使固接在连杆 2 上的吸嘴 P 沿轨迹 mm 运动，完成将纸吸起和 送进等动作，试确定此机构系统的组合方式，并画出方框图。 解：机构为型封闭组合。 基础机构：由构件 2、3、4、5、6 组成的自由度为 2 的五杆机构 附加机构：由构件 1 和 3、1 和 4 组成的两个自由度 为 1 的摆动从动件凸轮机构 机构组合框图如下： I 级杆组 II 级杆组 II 级杆组 II 级杆组 II 级杆组 I 级杆组 III 级杆组 凸轮机构 五杆机构 凸轮机构 3 4 vP 1 3 4 5 6 P115P116： 6-2 在电动机驱动的剪床中，已知作用在剪床主轴上的阻力矩 M”的变化规律如题 6-2 图所示。设驱动力矩 M等于常数，剪床主轴转速为 60r/min，机械运转不均匀系数 =0.15。 求：(1) 驱动力矩 M的数值； (2) 安装在飞轮主轴上的转动惯量。 解：(1) 在一个周期内，驱动力所做功等于阻力所做功，故驱动力矩为： M2=2002+(3/4-/2)+ (-/2) (1600-200)/2 M=462.5Nm (2) 4821/205.461x 最大盈亏功：A max=(3/4-/2)+ (-/2-x) (1600-462.5)/2=1256.33Nm 飞轮转动惯量： 222max 15.063590kgmnAJ 6-4 已知某轧钢机的原动机功率等于常数，P=2600HP(马力)，钢材通过轧辊时消耗的 功率为常数。P”=4000HP，钢材通过轧辊的时间 t”=5s，主轴平均转速 n=80r/min，机械运转 速度不均匀系数 =0.1，求：(1) 安装在主轴上的飞轮的转动惯量；(2) 飞轮的最大转速和最 小转速；(3) 此轧钢机的运转周期。 解：(1) 最大盈亏功： Amax=(P”-P)t” 735=(4000-2600)5735=5.145106Nm 飞轮转动惯量： 252 62max 103.7.0814590kgmnJ (2) nmax=n(1+/2)=801.05=84r/min nmax=n(1-/2)=800.95=76r/min (3) 在一个周期内，驱动力所做功等于阻力所做功，即： P”t” =PT T= P”t” / P=40005/2600=7.7s P129： 7-6 题 7-6 图所示为 钢制圆盘，盘厚 。位置处有一直径 的通孔，mb50m50 位置处是一质量 的重块。为了使圆盘平衡，拟在圆盘上 处制一通孔。kgG5.02 r2 试求此孔的直径与位置。钢的密度 。3/8.7cg 解： kgrbrm76.1./211 .22 Amax O O M x Amax O O P t P” P 平衡条件： 021brmr 按比例作右图，得： kg19.7.25 （或： kgrrrmb109. cos)()()( 22 ）7.57sinarc1mb 故： kgIb.02.mb 2.41785.23 7-7 高速水泵的凸轮轴系由 3 个互相错开 120 的偏心轮所组成，每一偏心轮的质量为 ，偏心距为 ，设在平衡平面 A 和 B 中各装一个平衡质量 和 使之平衡，kg4.0m7.1 AmB 其回转半径为 ，其他尺寸如题 7-7 图所示(单位： )。求 和 的大小和方位。0 解：将不平衡质量在两平衡基面 A 和 B 上分解： 基面 A： )230/19(3.02/194.0mkgmC55D /47./.E 基面 B： CkgD2.03/14.0mE9 根据动平衡条件，得： 基面 A：由 ，0AEADCrmr mrrBAEDC 107.12或 按比例 =200/12.7作左下图，得： kgmA 287.1/)27.*19.45(/ 60A 1r2rmb rmACrADE rmBCrBDrBEB 基面 B：由 ，按比例 =200/12.7作右上图，得：0BEBDCrmrm kgmrB 287.1/)7.2*19.45(/ 240B （或：X 轴投影： )107.235.7(14.010723cos2/)415( cs kgrrrAEAiiAx 方向向右 Y 轴投影： )107.235.(248.010713sin)7.2(3.0 sin)(cos mkgrrmrmAEDACAiiAy 方向向上 所以： )287.0/.*2/9.(6.43.222 kgkmAyxA 或 方向右上5.371ytg 故： 60A 同理： )107.235.7(30cos)(cos mrrmr AxA BDEBiiABx 方向向右 ).2.1(sin)(srrmAyABCBEDAiiBy 方向向下 所以： )287.01/.*30/9.1(286.04.13.022 kgmkgByxB 或 方向左下5.37ymtg 故： ）618B 十二章补充作业： 12-1. 图示轮系中二对齿轮中心距相等,斜齿轮法面模数 mn=2mm,齿数 z1=16， z2=59， 直齿轮模数 m=2mm，齿数 z3=17，z 4=60。试求： 1) 斜齿轮的分度圆柱螺旋角 1， 2；及齿轮 1，2 的分度圆直径 d1，d 2；齿轮 1，2 的 齿顶圆直径 da1，d a2； 2) 若齿轮 1，2 为直齿圆柱齿轮，其总变位系数X 为多少？ （提示： )invtgzxinv21)( 解：1）直齿轮的中心距为： a=m(z3+z4)/2=2(17+60)/2=77mm 斜齿轮的中心距为： 即： an)cos22175cos21 故： 08.375rcos d1= mz1/cos=216/cos13.08=32.85mm d2= mz2/cos=259/cos13.08=121.14mm da1= d1+2ha* mn=32.85+212=36.85mm da2= d2+2ha* mn=121.14+212=125.14mm 2）若齿轮 1，2 为直齿圆柱齿轮，则其中心距 a=m(z1+z2)/2=2(16+59)/2=75mm 由： 得： ，即：coscos7520cos7.15r 所以： 89.0)4.067.(39.27 )20.1(2tan)tan21 oooinvivivzX 12-2.一对标准渐开线直齿圆柱齿轮，已知 =20, ha*=1,c*=0.25, m=3mm，中心距 a =49mm,传动比的大小 i12=9/7, 试在采用正传动变位的情况下， (1) 确定齿数 z1, z2 ； (2) 求两齿轮的变位系数之和(x 1+x2)； (3) 若大齿轮 2 的变位系数为零，求小齿轮的 d1，d f1 。 （提示： )invtgzxinv21)( 解：(1) 由中心距和传动比公式得： 4932 2121zma 791Zi 由联立方程，解得： ，1z182 (2) 由 得： cosa 02349cos8arcosar 故： 356.0149.023.697.2184 02221 invitginvitgzx (3) 因为 所以： 0 x5x 故： mm 1mzd mm63.2111 mxchddaff P209： 14-1 已知一圆柱压缩弹簧的弹簧直径 d=6mm，D 2=30mm，有效圈数 n=10。采用 C 级 碳素弹簧钢丝，受变载荷作用次数在 103105 次。1) 求允许的最大工作载荷及变形量； 2) 若端部采用磨平端支承圈结构时（图 14-1），求弹簧的并紧高度 HS 和自由高度 H0。 解： 1）最大工作载荷 F2 对应着弹簧丝最大剪应力，取 max=。由弹簧的材料、载荷 性质查教材表 14-2 取 =II=0.4B；由弹簧丝直径 d=6mm 查相关手册，得 B=1350MPa。故：=0.4 B=0.41350=540MPa 旋绕比和曲度系数： 56302dDC 31.875.123.04615.0CK 最大应力 max时的最大工作载荷 F2为： NKF531.8422 在F 2作用下的变形量 2为： mGdnC3.2460433 2）采用端部磨平结构时，设两端各有 3/4 圈并紧，其有效圈数 (总圈数)为： n0=n+1.5=10+1.5=11.5 则其并紧高度： HS=( n0-0.5)d=(11.5-0.5)6=66mm 弹簧钢丝间距： 361.0241.max 则弹簧自由高度为： H0= n+ HS =103+66=96mm 14-3 设计一圆柱螺旋压缩弹簧。已知：采用 d=mm 的钢丝制造，D 2=48mm，该弹簧 初始时为自由状态，将它压缩 40mm，需要储能 25J。1) 求弹簧刚度； 2) 若许用切应力 为 400MPa，问此弹簧的强度是否足够：3) 求有效圈数 n。 采用 C 级碳素弹簧钢丝，受变载荷作用次数在 103105 次。1) 求允许的最大工作载荷及 变形量； 2) 若端部采用磨平端支承圈结构时（图 14-1），求弹簧的并紧高度 HS 和自由高 度 H0。 解：1）弹簧储存的变形能为： 0321FE 由题意可知：F 10， 0 240mm，E25J，代入上式得： N54332 则弹簧刚度： .1052Fk 2）旋绕比和曲度系数： 6842dDC 25.1.10.46. CK 此时剪应力为： MpaPadF40378625.12 故：此弹簧的强度足够。 3）弹簧的有效圈数： 1285.2.3168043 kCGdn 14-5、 有两根尺寸完全相同的圆柱螺旋拉伸弹簧，一根没有初应力，另一根有初应力， 两根弹簧的自由高度 H0=80mm。现对有初应力的那根实测如下：第一次测定：F 1=20N, H1=100mm；第二次测定： F2=30N, H2=120mm。试计算： 1) 初拉力 F0 2) 没有初应力的弹簧在 F2=30N 的拉力下，弹簧的高度。 解：1) 计算初拉力 F0 由弹簧的刚度公式可得 ： 012HFk 将已知数据代入上式, 得： 解得：F 0=10N81023 2) 因两根弹簧的尺寸完全相同，故其刚度也完全相同 弹簧刚度： 5.12312Hk 没有初拉力的弹簧在 F2=30N 时的伸长量： mkF605.32 故此时弹簧高度： H2= H0+2 =80+60=140mm F0 F1 F2F O 1 2 x