机械零件设计标准答案.doc

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1、.- P23P24： 2-8 在题 2-8 图所示曲柄滑块机构中，已知 a=100mm，=60，ABC=90，vc=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 sm l v AB c /32.17310 60sin/1 . 0 2 1 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： 3B v 2323BBBB vvv 方向： 水平 AB 铅垂 大小： ？ ? AB l 1 以速度比例尺作右图所示矢量多

2、边形，得： v （方向:水平向左）sin 1333ABvB lpbvv 2-16 在题 2-16 图所示机构中，已知 a=0.1m，b=0.4m，c=0.125m，d=0.54m，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：vB=a1=0.110=1m/s，方向指向左上且垂直 AB 列的矢量方程： D v DBBD vvv 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： E v EDDE vvv 方向： /CE DE 大小： ？ ? 以相同速度比例尺作下图所示

3、矢量多边形 pde，得： v smpev vE /225 . 0 01 . 0 52.22 （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

4、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

5、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) 448 214/ 20

6、0 5 . 462 1400 x x 最大盈亏功：Amax=(3/4-/2)+ (-/2-x) (1600-462.5)/2=1256.33Nm 飞轮转动惯量： 2 2222 max 15.212 15 . 0 60 33.1256900900 kgm n A J 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

7、：(1) 最大盈亏功：Amax=(P”-P)t” 735=(4000-2600)5735=5.145106Nm 飞轮转动惯量： 25 22 6 22 max 1033 . 7 1 . 080 10145 . 5 900900 kgm n A J (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，mmb50mm50 位置处

8、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 . 0 2 mmr200 试求此孔的直径与位置。钢的密度。 3 /8 . 7cmg 解：kgmrbrm076 . 0 1 . 0780005 . 0 025. 02/ 2 1 2 11 Amax O O M x Amax O O P t P” P .- kgmrGrm1 . 02 . 05 . 0 2222 平衡条件：0 2211 bbr mrmrm 按比例作右图，得： kgmrm bb 109. 0 7 . 252 （或： kgm rmrmrmrmrm bb 109 . 0 75cos)()(2)()( 2211 2 22 2

9、11 ） 7 . 252 75sin arcsin210 11r m rm bb 故：kg r rm m II bb b 55 . 0 2 . 0 109 . 0 mm b mb b 2 . 4210 780005 . 0 55 . 0 22 3 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，kg4.0mm 7 . 12 A m B m 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。mm10mm A m B m 解：将不平衡质量在两平衡基面 A 和 B 上分

10、解： 基面 A： )230/190(33 . 0 230/1904 . 0mkgm A C )230/115(2 . 0230/1154 . 0mkgm A D )230/40(07 . 0 230/404 . 0mkgm A E 基面 B： kgm B C 07 . 0 230/404 . 0 kgm B D 2 . 0230/1154 . 0 kgm B E 33 . 0 230/1904 . 0 根据动平衡条件，得： 基面 A：由，0 AAE A ED A DC A C rmrmrmrmmmrrmmrrrr BAEDC 10 7 . 12或 按比例 =200/12.7 作左下图，得： k

11、gmrrmm AAAA 287 . 0 10/ )200/ 7 . 12*19.45(/ 60 A 11r m 22r m bbr m rm A C rm A D rm A E AAr m rm B C rm B D rm B E BBr m .- 基面 B：由，按比例 =200/12.7 作右上图，得：0 BBE B ED B DC B C rmrmrmrm kgmrrmrm BBBBB 287. 010/ )200/7 .12*19.45(/ 240 B （或：X 轴投影： ) 10 7 . 12 230 3 5 . 37 (143 . 0 10 7 . 1230cos230/)40115

12、( 30cos)(cos m kg m r rmm r rm m A A E A D A iiiA Ax 方向向右 Y 轴投影： ) 10 7 . 12 230 5 . 112 (248 . 0 10 7 . 1230sin)07 . 0 2 . 0(33 . 0 30sin)(cos m kg r rmmm r rm m A A E A D A C A iiiA Ay 方向向上 所以： )287 . 0 10/ 7 . 12*230/ 9 . 129(286 . 0 248 . 0 143 . 0 22 22 kgmkgmmmm AyAxA 或 方向右上3 3 5 . 37 5 . 112

13、Ay Ax A m m tg 故： 60 A 同理：) 10 7 .12 230 3 5 . 37 ( 30cos)(cos m m r rmm r rm m Ax A B D B E B iiiA Bx 方向向右 ) 10 7 . 12 230 5 . 112 ( 30sin)(cos m m r rmmm r rm m Ay A B C B E B D A iiiA By 方向向下 所以： )287 . 0 10/ 7 . 12*230/ 9 . 129(286 . 0 248 . 0 143 . 0 22 22 kgmkgmmmm ByBxB 或 方向左下3 3 5 . 37 5 . 1

14、12 By Bx B m m tg 故：）24060180 B 十二章补充作业：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，z4=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，d2；齿轮 1，2 的 齿顶圆直径 da1，da2； .- 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： )invtg zz xx inv 21 21 )(2 解：1）直齿轮的中心距为： a=m(z3+z4)/2=2(17+60)/

15、2=77mm 斜齿轮的中心距为： 即： azz mn )( cos2 21 1 7775 cos2 2 1 故： o 08.13 772 752 arccos 21 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：coscosaacos7520cos7

16、7 o o o 25.15 75 20cos77 arccos 所以： 89. 0)0149 . 0 00647. 0( 36397 . 0 2 77 )2025.15( 20tan2 77 )( tan2 21 oo o invinvinvinv zz X 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(x1+x2)； (3) 若大齿轮 2 的变位系数为零，求小齿轮的 d1，df1 。 （提示

17、： )invtg zz xx inv 21 21 )(2 解：(1) 由中心距和传动比公式得： 49 2 3 2 2121 zzzz m a 7 9 1 2 12 Z Z i 由联立方程，解得： ，14 1 z18 2 z (2) 由得： coscosaa 0 0 23 49 20cos48 arccos cos arccos a a 故： 356. 00149. 0023 . 0 36397 . 0 2 1814 2023 202 1814 2 21 21 invinv tg invinv tg zz xx (3) 因为 所以： 0 2 x356 . 0 1 x 故：mm 42 11 mzd

18、 .- mm636.3622 1111 mxchdhdd aff P209： 14-1 已知一圆柱压缩弹簧的弹簧直径 d=6mm，D2=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：=0.4B=0.41350=540MPa

19、 旋绕比和曲度系数： 5 6 30 2 d D C31 . 1 1875 . 1 123 . 0 44 14615 . 0 C C C K 最大应力max时的最大工作载荷F2为： N KC d F1165 531 . 1 8 5406 8 22 2 在F2作用下的变形量2为： mm Gd nCF 3 . 24 6108 105116588 4 33 2 2 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： mmd n 361 . 0

20、 10 3 . 24 1 . 0 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，D2=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： 0 3 2

21、1 102 FF E 由题意可知：F10，0240mm，E25J，代入上式得： N E F1250 40 25102102 3 0 3 2 则弹簧刚度： 25.31 40 1250 2 2 F k 2）旋绕比和曲度系数： 6 8 48 2 d D C25 . 1 15 . 1 1025 . 0 44 14615 . 0 C C C K 此时剪应力为： MpaMPa d CF K400373 8 612508 25 . 1 8 22 2 .- 故：此弹簧的强度足够。 3）弹簧的有效圈数： 1285.11 25.3168 8108 8 3 4 3 kC Gd n 14-5、有两根尺寸完全相同的圆柱

22、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：F1=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 ： 01 01 12 12 HH FF HH FF k 将已知数据代入上式, 得： 解得：F0=10N 80100 20 100120 2030 0 F 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 . 0 100120 2030 12 12 HH FF k 没有初拉力的弹簧在 F2=30N 时的伸长量： mm k F 60 5 . 0 30 2 2 故此时弹簧高度： H2= H0+2 =80+60=140mm F F F0 0 0 F F F1 1 1 F F F2 2 2 F F F O O O 1 1 1 2 2 2 x x x