中南大学机械设计基础第五版课后答案.docx
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1、机械设计基础(第五版)课后习题答案(完整版)杨可竺、程光蕴、李仲生主编高等教育出版社1-1至1*4解机构运动简图如下图所示。图).12题1-2解图图1.13题1-3解图图1.14题1-4解图6解,-2O3滋一以1”117解F,加2黑3通23dl小21-8解勉“3H蛭519解?3x4_2xW_22MO解,宀一為3外 W-lM1解“31iZ解六玩叫?=3小2川331-13解该导杆机构的全部瞬心如图所示,构件1、3的角速比为:G 七%1-14解该正切机构的全部瞬心如图所示,构件3的速度为:f、方向垂直向上。1-15解 要求轮1与轮2的角速度之比,首先确定轮1、轮2和机架4三个构件的三个瞬心,即 孱2
2、,&=和%,如图所示。则: W ,轮2与轮1的转向相反。1-16解(1)图a中的构件组合的自由度为:P=-2=3x4-2距。=Q自由度为零,为刚性桁架,所以构件之间不能产生相对运 动。(2)图b中的CD杆是虚约束,去掉与否不影响机构的运动。故图b中机构的自由度为: - 2P厂3x3 -2 x4 -0I所以构件之间能产生相对运动题2-1答:a ) +110 =W0 W+O=H2,不满足杆长条件,因此是双摇杆机构。d)W+10#-1 100+90-150I且最短杆的对边为机架,因此是双摇杆机构。题2-2解:要想成为转动导杆机构,则要求 与 君均为周转副。(1 )当为周转副时,要求“能通过两次与机架
3、共线的位置。见图2-15中位置UW和AKTJr,在MW中,直角边小于斜边,故有:+/, (极限情况取等号);在miFt中,直角边小于斜边,故有:(极限情况取等号)。综合这二者,要求x即可。(2 )当片为周转副时,要求 M能通过两次与机架共线的位置。见图2-15中位置 K和在位置时,从线段F来看,要能绕过G点要求:取,(极限情况取等号);在位置“时,因为导杆5是无限长的,故没有过多条件限制。(3 )综合(1 )、( 2 )两点可知,图示偏置导杆机构成为转动导杆机构的条件是:“-7Z7f代入公式(2-3,可知h=4= T题2-6解:因为本题属于设计题,只要步骤正确,答案不唯一。这里给出基本的作图步
4、骤,不 给出具体数值答案。作图步骤如下(见图2.18 ):o-ir-wr=-:wML3rr+i 1214,并确定比例尺宀(2)作央町qo=qi=iDo (即摇杆的两极限位置)(3)以GG为底作直角三角形MW,卬誰.(4)作aq1cl的外接圆,在圆上取点即可。在图上量取,和机架长度=,则曲柄长度4.(4歩)厶,摇杆长度4,依。2。在得到具体各杆数据之后,代入公式(2 3 )和(2-3),求最小传动 角能满足一%即可。图 2.18题2-7图 2.19Ml解:作图步骤如下(见图2.19 ):=wrNiur(1 )求。, 丈. L2+1 S并确定比例尺分。(2 )作皿叫G.顶角/.,曲.(3)作 府*
5、06的外接圆,则圆周上任一点都可能成为曲柄中心。(4 )作一水平线,于4G相距 1,交圆周于 4点。(5)由图量得,34,t解得:曲柄长度:连杆长度:题2-8解:见图2.20 ,作图步骤如下:(2 )取,选定J,作和J5*(3)定另一机架位置: 厶n角平分线,皿叫曲4 )丄 勺丄。AC 杆即是曲柄,由图量得曲柄长度:题2-9解:见图2.21 I作图步骤如下:.ur-in*-r(1 )求日, M+l 1+t,由此可知该机构没有急回特性。(2 )选定比例尺円,作4Ml町,中中(即摇杆的两极限位置)(3)做与qq交于点。(4 )在图上量取-2sBMl和机架长度。曲柄长度:连杆长度:4 - js: 1
6、- 1M ) 27 4 .件,+JCJ .t 1M) . 2U题2-10解:见图2.22 这是已知两个活动较链两对位置设计四杆机构,可以用圆心法。连接耳,耳,作图2.22 1A的中垂线与万交于点。然后连接G,G,作4G的中垂线与交于D点。图中画出了一个位置,从图中量取各杆的长度,得到:4,4 .-Rf , 4=J=I12bs题2-11解:(I)以为中心,设连架杆长度为根据作出 4, ,。(2 )取连杆长度目E,以马,星,鸟为圆心,作弧。(3 )另作以。点为中心, W1、1富,叫囹的另连架杆的几个位置,并作出 不同半径的许多同心圆弧。(4)进行试凑,最后得到结果如下:皿,|5, 41, 4 =。
7、机构运动简图如图2.23。题2-12解:将已知条件代入公式(2-10 )可得到方程组:總-R oaiM0r 锭 oSM0rcbQO . obM0 彳 as9MfK9)4 0.11710 4 E12UM与. A联立求解得到:J*=I4M J;SL0124=3评将该解代入公式(2-8 )求解得到:4=1 2 海,4-L4U LMM又因为实际加,因此每个杆件应放大的比例尺为:-=-27.05LM84 ,故每个杆件的实际长度是:4lx4第 =WxnJB=a 41.Wx27JS400(m = l.=S0题2-13证明:见图2.25 在 上任取一点C,下面求证c点的运动轨迹为椭圆。见图可知C点将分为两部分
8、,其中。.a, C-*O又由图可知*.。,二式平方相加得可见C点的运动轨迹为椭圆。3-I解图3.10题3-1解图如图3.10所示,以为圆心作圆并与导路相切,此即为偏距圆。过B点作偏距圆的下切线,此线为凸轮与从动件在B点接触时,导路的方向线。推程运动角 工如图所示。3-2解图3.12题3-2解图如图3.12所示,以为圆心作圆并与导路相切,此即为偏距圆。过D点作偏距圆的下切线,此线为 凸轮与从动件在D点接触时,导路的方向线。凸轮与从动件在D点接触时的压角如图所示。 3-3解:从动件在推程及回程段运动规律的位移、速度以及加速度方程分别为:(1)推程:00 * 150(2)回程:等加速段等减速段0 v
9、 60 60 - 120 为了计算从动件速度和加速度,设 = 8加帆。计算各分点的位移、速度以及加速度值如下:总转角0153045607590105位移(mm)00.7342.8656.18310.3651519.63523.817速度(mm/s)019.41636.93150.83259.75762.83259.75750.832加速度( mm/s2 )65.79762.57753.23138.67520.3330-20.333-38.675总转角120135150165180195210225位移(mm)27.13529.26630303029.06626.25021.563速度(mm/s
10、)36.93219.416000-25-50-75加速度( mm/s2 )-53.231-62.577-65.7970-83.333-83.333-83.333-83.333总转角240255270285300315330345位移(mm)158.4383.750.9380000速度(mm/s)-100-75-50-250000加速度( mm/s2 )-83.333-83.33383.33383.33383.333000根据上表作图如下(注:为了图形大小协调,将位移曲线沿纵轴放大了 5倍。):3-4 解:图3-14题3图 根据3-3题解作图如图3-15所示。根据(3.1)式可知,曲,豳取最大,
11、同时s2取最小时,凸轮机构的压角最大。从图3-15可知,这点可能在推程段的开始处或在推程的中点处。山图量得在推程 的 开始处凸轮机构的压角最大,此时=30。图3-15题3-4解图3-5解:(1)计算从动件的位移并对凸轮转角求导当凸轮转角,在叱- 勿繕过程中,从动件按简谐运动规律上升h=30mm。根据教材(3-7)式可 得: A 般S2=50今0教材(3-5)式可得:当凸轮转角】在W i过程中,从动件远休。JM 七 TUii -. :当凸轮转角A在或三过程中,从动件按等加速度运动规律下降到升程的一半。根据T4r73当凸轮转角在“门w ? 过程中,从动件按等减速度运动规律下降到起始位置。根据教材(
12、3-6)式可得:9尻-*I孙4r/3 A片孰一儀一r当凸轮转角在“门w = 过程中,从动件近休。S2=50生名“明!H f 2r(2)计算凸轮的理论轮廓和实际轮廓本题的计算简图及坐标系如图3-16所示,由图可知,凸轮理论轮廓上B点(即滚子中心)的直角坐 标为图 3-161 =(抬/ 0. + 9H式中。由图3-16可知,凸轮实际轮廓的方程即B,点的坐标方程式为:二 宀 q* 忆宀好.冢丄餐他刍小心岑y值,y仲e9故jfal-IOed六六14由上述公式可得理论轮廓曲线和实际轮廓的直角坐标,计算结果如下表,凸轮廓线如图3-17所 不LXy Ly049.3018.333180-79.223-8.88
13、51047.42116.843190-76.070-22.4212()44.66825.185200-69.858-34.8403040.94333.381210-60.965-45.3694036.08941.3702201-49.964-53.3565029.93448.985230-37.588-58.3126022.34755.943240-24.684-59.94970、13.28461.868250-12.409-59.002802.82966.326260-1.394-56.56690-8.77868.8712708.392-53.041100-21.13969.11028017
14、.074-48.740110-33.71466.76029024.833-43.870120-45.86261.69530031.867-38.529130-56.89553.98531038.074-32.410140-66.15143.90432043.123-25.306150-73.05231.91733046.862-17.433160-77.48418.74634049.178-9.031170-79.5625.00735049.999-0.354180-79.223-8.88536049.3018.333图3-17题3-5解图3-6 解:图3-18题3-6图从动件在推程及回程段运
15、动规律的角位移方程为:1.推程:-wrfj.wa 5 1502.回程:40 ?1120 计算各分点的位移值如下:总转角(0)()153045607590105角位移(0)00.3671.4323.0925.1827.59.81811.908总转角(0)120135150165180195210225角位移(0)13.56814.633151514.42912.8030.370总转角(。)240255270285300315330345角位移()7.54.6302.1970.5710000根据上表作图如下:图3-19题3-6解图3-?解:从动件在推程及回程段运动规律的位移方程为:1 .推程:当
16、-r 1202 .回程:即+ 如6/W 二 120。计算各分点的位移值如下:总转角()0153045607590105位移(mm)00.7612.9296.1731()13.82717.07119.239总转角()120135150165180195210225位移(mm)20202019.23917.07113.827106.173总转角()2402552702X530031533()345位移(mm)2.9290.761000000图3-20题3-7解图4.5课后习题详解4-1解分度圆直径4=1 = 3x19 = 574 *3x41 123m齿顶高n齿根高%QM2x3375e顶隙c-cm-
17、ODxJ-OJyhh中心距 +Q ;x3 耶4I) Mm齿顶圆直径4t4+纨57+2x36It4 +/.I+2x3 曲齿根圆直径典 c X3 4 -%- 123 -2x3刀115,基圆直径44KK57mrW364*=4 Bt = I籌 b行 员15 鴛n齿距A=ft= = lMxl = 9.4taB齿厚、齿槽宽q川292仃q=4a+_? 江日4.2解由 可得模数*4分度圆直径4=f =加=却4 f 4x0 240Mt4-3解由4曲+爾+X 得1 , = = Smv2办+24-4解 分度圆半径 ,皿 ”M2 1001分度圆上渐开线齿廓的曲率半径屮痴口冋-3*U分度圆上渐开线齿廓的压角-2*基圆半
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- 中南 大学 机械设计 基础 第五 课后 答案
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