机械设计基础第五版课后习题答案.pdf

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1、1-1至 1-4解 机构运动简图如下图所示。图 1.12题 1-2解图图 1.13题 1-3解图1-5解1-6解1-7解1-8解1-9解图 1.14题 1-4解图F =3M-2 PZ-P =3X6-2X8-1=1F=3n-2Pf-Pff=3x8-2xll-l=lF=3M-2PI-Pff=3x8-2xll-0=2F =3M-2Pj-PJJ=3 x6 2 x8-1=1F =3M-2 FI-=3X4-2X4-2 =2一八的 F =3M-2 P；-P =3X9-2X1 2-2 =11-10 解 L H一 初 F =3M-2 PZ-RZ=3X4-2X4-2 =21-11 解 L 2 2健 F=3M-=3

2、 x8-2 xl 1 -1=1”=-4 耳31-13解 该导杆机构的全部瞬心如图所示，构 件 1、3 的角速比为：吗&1-14解 该正切机构的全部瞬心如图所示，构 件 3 的速度为：为=%=硒 曲=2研=2正，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 舄2,耳4 和的 一 _ 2.,如图所示。则:,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：F=3w-2Pz-Pff=3x4-2x6-0=0 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C D杆是虚约束，去掉与否不影

3、响机构的运动。故 图b1|机构的自由度为：F=3M-2PZ-P=3X3-2X4-0=1所以构件之间能产生相对运动。题2-1答：a)4 0+110=150 70+90=160,且最短杆为机架，因此是双曲柄机构。b)4 5+120=165 70+62=132,不满足杆长条件，因此是双摇杆机构。d)50+100=150 1W+9O=190,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/与石 均为周转副。(1)当4为周转副时，要求能通过两次与机架共线的位置。见 图2-15中 位 置 碑*和ABCFO在&A B E C中，直角边小于斜边，故有：(极限情况取等号)；在

4、敢 必W b中，直角边小于斜边，故有：J-e&L(极限情况取等号)。综合这二者，要求即可。(2)当 刀 为周转副时，要 求X C能通过两次与机架共线的位置。见 图2-15中位置 g片和A B J F i在 位 置 反 需 时，从 线 段 叫来看，要 能 绕 过G点要求：(极限情况取等号)；在 位 置 眸片时、因为导杆C R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:题2-3见 图2.16。图 2.16题2-4解：(1 )由公式%1X0并带入已知数据列方程有:匠 7 ltt+30 7f,ltt-30 5因此空回行程所需时间4 =

5、；(2)因为曲柄空回行程用时5s,转过的角度为 i r-e=i r-3 tf=i5 tf=5 f/6,(5r/6)/5 3 =c/=W 0 E ,（即摇杆的两极限位置）（3）以G G为底作直角三角形血*,诩，4=90（4 ）作 的好尹的外接圆，在圆上取点A即可。在图上量取，K和机架长度h =则曲柄长度4 =（一阳），摇杆长度4=（4q+/q）/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X,能满足几 _ 。（3 ）作 也M G G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G G相 距=1 6 ,交圆周于 4点。(5)由图量得/=弘，3=

6、12/解 得：曲柄长度:%=；(-仁)=如-34)=鹏连杆长度:=1(+)=1(12+34)=5tjBi!题解2-8:见图 2.20，作图步骤如下:(14-1H 1 孙=4=301 )L4+12)取一号，选 定 D,作 6 和 5,4 0*=产0=30(3)定另一机架位置：角平分线，皿=4 =10(4)/c杆即是曲柄，由图量得曲柄长度：4 =题 2-9解：见 图 2.21,作图步骤如下：jr_i 1-10=18 OD_=1 8f f,_=00(1 )求 日，*+1 1+1，由此可知该机构没有急回特性。(2 )选定比例尺网,作 4 2=如，=夕 =4 。(即摇杆的两极限位置)(3 )做 NC,1

7、M=9O,D A 与G G 交 于A 点。(4 )在图上量取46=珈，,C，=1 E和机架长度4 =L =224。曲柄长度:连杆长度:=乂/C,-4 cl)=乂 2 -114)=27 一|2 2=1U C,+2C,)=1(231+114)=211HW I2 2题 2-10解：见 图 2.2 2。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 巴 鸟，作 图 2.22卫 遇 的 中 垂 线 与 抄 交 于 4 点。然后连接G,G,作 G G 的中垂线与 W交 于 D点。图中画出了一个位置巡从图中量取各杆的长度，得到：“L：9 6,=61 MM 1=4 9=1 1 2 1题 2-11

8、解：（1 ）以/为 中 心，设连架杆长度为W OE,根 据 判尸=%=作 出 皿，叫，皿。（2）取 连 杆 长 度 以 万 工，玛，鸟为圆心，作弧。（3）另 作 以 D点为中心，F n=1 5 机*=疗，%T 5 的另一连架杆的几个位置，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：4=1 ,=|5*,I6 0 ,4=235E。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：0845。=4 cMWIV 铭 costSTltr-450H Lcos9（F=4 cosSlY”cosB5D=Jco811y10/+i 08（11201az-13刃十

9、片联立求解得到：Pi=1.1 4=-04012=03911将该解代入公式（2-8）求解得到：4=1 4=21 第，4=1岫 4=11414又因为实际/=/=50,b,因此每个杆件应放大的比例尺为:1.8484,故每个杆件的实际长度是:4=1x27.05=27.05E 4=203x27.05=564=1-411 x27.05=4O.O6m!I4=/=50 MM题 2-13证 明：见 图 2.25 o在延 上 任 取 一 点 C,下面求证C 点的运动轨迹为一椭圆。见图可 知 C点 将 48分为两部分，其 中 4 C =a,和=力。y xsmd=cosd=-又由图可知 力，弓，二式平方相加得7+F=

10、1可 见 c 点的运动轨迹为一椭圆。3-1解图 3.10题 3-1解图如 图 3.10所示，以 O 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6如图所示。3-2解图 3.12题 3-2解图如 图 3.12所示，以0 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 点接触时的压力角a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：5?=gq-cosg6J%=FT嚼;町,2h4打 g 1一

11、4 haQ(2)回程：等加速段o 式 W 1500 60 等减速段60 120为了计算从动件速度和加速度，设 见=2 rad/s。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)27.13529.2

12、6630303029.06626.25021.563速 度(mm/s)36.93219.416000-25-50-75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。):加 速 度(mm/s2)-53.231-62.577-65.7970-83.33383.333-83.333-83.333总转角240255270285300315330345卜立移(mm)158.4383.750.9380000,度(mm/s)-100-75-5()-250000加 速 度(mm/s2)-83.333-83.33383.33383.33383.333000根 据 3-3题解作图如图3-

13、15所示。根据(3.1)式可知，小2/3 0 取最大，同时s 2 取最小时,凸轮机构的压力角最大。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。由图量得在推程的开始处凸轮机构的压力角最大，此时=a=3 0 。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 可 在/0 W 5 循过程中，从动件按简谐运动规律上升h=30mm。根据教材(3-7)式 可得：旷如如*)2 4 o t/6d51 f 威,/万 万、=sin(妫21当 凸 轮 转 角 自 在5万/60 6”万过程中，从动件远休。S 2=505/6 况 w 邑 _ =0领 2/3 当凸轮

14、转角 氏 在 W况0 4/3过程中，从动件按等加速度运动规律下降到升程的一半。根据教材(3-5)式 可 得：2 4 /3包=_张”也)叫死?Lr/3况三当凸轮转角3在 勿/3与6 w 2彳过程中，从动件近休。s 2=505fi/3 6 2万强=0附 5/36 2/r(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=(%+5)COSR-esin&j =6血+s)sin&+ecosg式 中M “k r )。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x=x-rT cosdy =j_%sin

15、8因为中一的A的W-e)sin+&+5)co 所(-e)cos-(50+s)5叫d6.-dx/d6.sing=-回/d疗+/阳)?a 中阳cos3=1 v i+V 疗故x=x-10cos9/=j-lOsin0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317所小。出X,y况X049.3018.333180-79.223-8.8851047.42116.843190-76.070-22.4212044.66825.185200-69.858-34.8403040.94333.381210-60.965-45.3694036.08941.370220-49.964-

16、53.3565029.93448.985230-37.588-58.3126022.34755.943240-24.684-59.9497013.28461.868250-12.409-59.002802.82966.326260-1.394-56.56690-8.77868.8712708.392-53.041100-21.13969.11028017.074-48.740110-33.71466.76029024.833-43.870120-45.86261.69530031.867-38.529130-56.89553.98531038.074-32.410140-66.15143.90

17、432043.123-25.306150-73.05231.91733046.862-17.433160-77.48418.74634049.178-9.031170-79.5625.00735049.999-0.354180-79.223-8.88536049.3018.333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动规律的角位移方程为:计算各分点的位移值如下:L推 程：匿=匈 一 口-皿9/6,）/200$1 w 15002.回程：62=6211a 1+cos 邠/4)/20 120 0总 转 角（）0153045607590105角 位 移（）00.3

18、671.432 3.092 5.182 7.59.81811.908总 转 角（）120135150165180195210225角 位 移（）13.568 14.633 15151514.429 12.803 0.370总 转 角（）240255270285300315330345角 位 移（）7.54.6302.197 0.5710000根据上表作图如下:图3-1 9题3-6解图3-7 解:从动件在推程及回程段运动规律的位移方程为:1.推程:与=展C O S购低川200 6”120。2.回程:5 2=如+C O S她0 1 4 则解 侬-2.5m m z cos20 得 z 2 42故当齿

19、数z42,基圆小于齿根圆。46解 中心距a=-m(z2-zt)=-x4x(60-20)=80m m2 2内齿轮分度圆直径&=m z?=4x60=240m m内齿轮齿顶圆直径 =4-2%=240-2x4=232厢内齿轮齿根圆直径=+2 =240+2x1.25x4=250m m4-7证 明 用齿条刀具加工标准渐开线直齿圆柱齿轮，不发生根切的临界位置是极限点及正好在刀具的顶线匕此时有关系：2OC 2 西 2%7一I一 _ _ _I 一 _ _-em m sina sin a.正常齿制标准齿轮 昭a=2 0,代入上式-sin2 200短齿制标准齿轮班二，、a=20,代入上式z.学小sin2 20004

20、4-8证明如图所示，、。两点为卡脚与渐开线齿廓的切点，则 线 段c即为渐开线的法线。根据渐开线的特性：渐开线的法线必与基圆相切，切 点 为6。再根据渐开线的特性：发生线沿基圆滚过的长度，等于基圆上被滚过的弧长，可知:r w-i=a b+b c=AC=2 +54对于任一渐开线齿轮，基圆齿厚与基圆齿距均为定值，卡尺的位置不影响测量结果。图4.8题4-8图图4.9题4-8解图4-9解 模数相等、压力角相等的两个齿轮，分度圆齿厚5=和/2相等。但是齿数多的齿轮分度圆直径大，所以基圆直径就大。根据渐开线的性质，渐开线的形状取决于基圆的大小，基圆小，则渐开线曲率大，基圆大，则渐开线越趋于平直。因此，齿数多

21、的齿轮与齿数少的齿轮相比，齿顶圆齿厚和齿根圆齿厚均为大值。4-10解 切制变位齿轮与切制标准齿轮用同一把刀具，只是刀具的位置不同。因此，它们的模数、压力角、齿距均分别与刀具相同，从而变位齿轮与标准齿轮的分度圆直径和基圆直径也相同。故 参 数 求、4-11解 因螺旋角端面模数端面压力角当量齿数a、d、4不变。变位齿轮分度圆不变，但正变位齿轮的齿顶圆和齿根圆增大，且齿厚增大、齿槽宽变窄。因 此5、“、分 变 大，变小。啮 合 角 与 节 圆 直 径d是一对齿轮啮合传动的范畴。1 ,、0=jM Z i+Z?)2c o s,风&+4)4x(23+98)=a r c c o s-=a r c c o s

22、 -=1 4.5 3 2a 2 x 250m,=m./cosjS=4/cosl4.53=4.13mma =a r c fg 曼L=arctg-=2 0.6 1 c o s/J c o s l 4.53 4 _ 23z i-：-：-25“c o s3；c o 1 4.5 3 02-二 s l 08c o s3；c o#1 4.53。,m z,4x 23 .4=-=95.04m m分度圆直径 c s，c o s l 4.53。m.z,4 x98cos，cosl4.53=404.95 m m齿顶圆直径4 i =4 +2 比=9 5.0 4+2 x 4 =1 0 3.0 4 m mdg 3=r f2+

23、2 =4 0 4.9 5 +2 x 4 =4 1 2.9 5 m m齿根圆直径=-2 =9 5.0 4-2 x 1.2 5 x 4 =8 5.0 4 m m=4 -2乙=4 0 4 9 5 -2 x l .2 5 x 4 =3 9 4.9 5 m m4-1 2解（i）若采用标准直齿圆柱齿轮，则标准中心距应a=-m（zl+zJ）=-x 2 x（2 1 +3 2）=5 3 m m 5 5 m m22说明采用标准直齿圆柱齿轮传动时，实际中心距大于标准中心距，齿轮传动有齿侧间隙，传动不连续、传动精度低，产生振动和噪声。（2）采用标准斜齿圆柱齿轮传动时，因1 ,、诉风+句）m.(z i +z j 2 x

24、(2 1+3 2)p=a r c c o s-=a r c c o s -=15.5螺旋角 2 a 2 x 55,=叫入=-2-x 2-1-=4.3.5n9 m m分度圆直径 c s，c o s i y 54=叫z?_ 2 x 3 2c o s/J c o s l 5.5=66,4 2m m节圆与分度圆重合 4=4=43.59 m m ,d j =d?=66.42求 求4.i 3 解 z.=17 c o J /I =17 c o s3 2 00=142 =17 0 0 =1 7 3 0 =114=a r c f g 幺=ar ctg =2 1.57 =2 1 3 412 4-14解 分度圆锥角

25、 z?43%=9 0-2 13 412=682 5 定分度圆直径 4=i=3 x l 7=51*4 =m,z2=3 x 43 =12 9 m m齿顶圆直径d n =4+2%c o s a =51+2 x 3 x c o s 2 1.570=5 6.5 2m m=i i2+2 m,c o s(J2=12 9 +2 x 3 x c o s 68.43 0=13 1.2 1m m齿根圆直径=-2,4w,c o s(Jt=51 -2,4 x 3 x c o s 21.57=44.3 0m mdp=2-2.4m,c o s i J,=1 29-2.4x 3 x c o s 68.43 =1 26 36m

26、m外锥距2 s i ng 2s i n21.570&=69.36mm齿顶角、齿根角J=g=arctg-=a w fg=2.97 =2 1 28 4 69.3 6顶锥角 3=5 +Q =21 03 41 2+2%1 2”=2403 2 24L=4 +31 r=68025 然+20581 2=71 24根锥角 5 =可-8广 21 3 41 2”-2 1 2=1 8 3 6%=%=68 25 宓2581 2=6527的当量齿数c o s R c o s 21.57c o s（?2 c o s 6S.43 4-1 5答：一对直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是：两齿轮的模数和压力角必须分别相等，即ml=mi

27、=m%=a 2=a。一对斜齿圆柱齿轮正确啮合的条件是：两齿轮的模数和压力角分别相等，螺旋角大小相等、方向相 反（外啮合），即 垢=f =m、=%=a A =-自0一对直齿圆锥齿轮正确啮合的条件是：两齿轮的大端模数和压力角分别相等，即 叫=叫=d5-1 解：蜗 轮 2 和蜗轮3 的转向如图粗箭头所示，即 f 和 修。图 5.5图5.65-2 解：这是个定轴轮系，依题意有:_ 2/应 25 x30 x30 x60 _zz7z3z4 15x15x15x2为=%=胆=2 W200齿 条 6 的线速度和齿轮5 分度圆上的线速度相等；而齿轮5 的转速和齿轮5 的转速相等，因此有:匕=PJI=叫 叫-=n.

28、mnz.-=-2-.-5-x-3-.-1-4-x-4-x-2-0=,0n.5r!也 /s,30 30 x230 x2通过箭头法判断得到齿轮5 的转向顺时针，齿 条 6 方向水平向右。5-3 解：秒针到分针的传递路线为：6 5 7-3.齿轮3 卜.带着分针，齿轮6 上带着秒针，因此有:=z-sz3 =-6-0-x-6-4=60zftz4 8 x8分针到时针的传递路线为：9-1 0-1 1-1 2,齿轮9 上带着分针，齿轮12上带着时针，因此有:2 -_ 24x24.Jw z跖 8x6图5.75-4解：从图上一分析这是一个周转轮系，其 中 齿 轮1、3为中心轮，齿轮2为行星轮，构 件H为行星架。则

29、有:1 7=0=1+3=4-=1+3=4当手柄转过9 0 ,即9=9 0 时，转盘转过的角度90MW=_ =22.54,方向与手柄方向相同。5-5解：这是一个周转轮系，其中齿轮1、3为中心轮，齿轮2、2,为行星轮，构件 H为行星架。白_/_4-4 ziz3 28x54%=T =-=7777则有：祷4-%12x140nS_nH _ _90-MH*=%=1+9=10传动比 为1 0,构 件 S 与 H的转向相同。图5.9图 5.105-6 解:这是一个周转轮系，其中齿轮1为中心轮，齿轮2为行星轮，构件 H为行星架。则有:.冷=0 为=-1.5min z,=15.勺 叫+勺=12 1,5=1”“而0

30、+1.5 15.10.5+1.5 4,z1=1205-7 解：这是由四组完全一样的周转轮系组成的轮系，因此只需要计算一组即可。取其中一组作分析，齿 轮 4、3 为中心轮，齿轮2 为行星轮，构件1 为行星架。这里行星轮2 是惰轮，因此它的齿数Z,与传动比大小无关，可以自由选取。43 4 均 F由图知4 =。又挖叉固定在齿轮上，要使其始终保持一定的方向应有：%=联 立（1 ）、（2）、（3）式得：Z1=Zj十:-777 77777 !图 5.115-8 解：这是一个周转轮系，其中齿轮1、3 为中心轮，齿轮2、产=生=4 f._ _ Z为1 3 件%ZZ?.%=0 3 =.0-MH=亘z 4(1)(

31、3)rm图 5.122,为行星轮，H为行星架。=-=-2.420 x5050 r/min-2.4.=14.7 r/m in与a方向相同5-9解：这 是 个 周 转 轮 系，其 中 齿 轮1、3为中心轮，齿 轮2、2,为行星轮，H为行星架。H/%-%.=-25x75=-3.125率7 30 x20 设齿轮 方向为正，则m=200min,%=-50nun.第一X”与 外 方向相同5-1 0解：这是 个混合轮系。其 中 齿 轮1、2、2,3、万组成周转轮系，其 中 齿 轮1、3为中心轮,齿 轮2、2,为行星轮，H为行星架。而 齿 轮4和行星架 H组成定轴轮系。在周转轮系中:为 一 的 矽，20 x2

32、0=0.64（1）在定轴轮系中:又因为：均=（3）联 立（1）、（2）、（3）式可得：=&d=-0725-1 1解：这是一个混合轮系。其中齿轮4,5、6、7和由齿轮3引出的杆件组成周转轮系，其中齿轮4、7为中心轮，齿轮5、6为行星轮，齿轮3引出的杆件为行星架H。而齿轮1、2、3组成定轴轮系*在周转轮系中:*24x63修 一 叼 z4zs 1 8 x 2 1（1）钎2=包靖=5在定轴轮系中：为 马 （2）又因为：联 立（1）、（2）、式 可 得：（1）当 4=10001m i n 4 =10000”m i n 时,=(1 0 0 0 1 -1 0 0 0 0)/4=0.2 5 r/t ni n.

33、P的转向与齿轮1和4的转向相同。(2)当 9=&时，&=。(3)当 =1 0 0 0 0 a =1 0 0 0 1”t ni n时=(1 0 0 0 0 -1 0 0 0 1)/4 =-0.2 5 r/m i n a的转向与齿轮 1和4的转向相反。p5-1 2解：这是一个混合轮系。其中齿轮4、5、6和 构 件 厅组成周转轮系，其中齿轮4、6为中心轮,齿轮5为行星轮，是行星架。齿轮1、2、3组成定轴轮系。.SX=V=A=_ 1 0 0=_25在周转轮系中：&-叼z，40(1)%。幺=-25在定轴轮系中：为40(2)乂因为：巧=2,&=0(3)联 立(1)、(3)式可得：0=-&75即 齿 轮1和

34、 构 件H的转向相反。5-1 3解：这是一个混合轮系。齿 轮1、2、3、4组成周转轮系，其中齿轮1、3为中心轮，齿轮2为行星轮，齿轮4是行星架。齿轮4、5组成定轴轮系。J-J Z3 T在周转轮系中：i()在 图5.17中，当车身绕瞬时回转中心。转动时，左右两轮走过的弧长与它们至二 点的距离应 r，_ 2400 _ 2-刖 V7+B-2400+1 200-3。、成正比，BP：1(2)联 立（1）、两式得到：4 =包 乃，为二见 L 噂=$*0.2 5在定轴轮系中：，4nili1则三,：a=250r/min HDT.&=0.25&=0.25x250=62/min代 入(3)式，可知汽车左右轮子的速

35、度分别为%=44/5=4x62.5/5=50r/min%=6&/5=6x62.5/5=75min5-1 4 解：这是一个混合轮系。齿 轮 3、4、4、5 和行星架厅组成周转轮系，其中齿轮3、5 为中心轮，齿轮4、4,为行星轮。齿轮1、2 组成定轴轮系。在周转轮系中：(1)在定轴轮系中：/4 （2）又因为：%0 =2,均=（3）依题意，指 针 P转一圈即”F=1（4）3=*5 4.9 6此时轮子走了一公里，即忠(5)联 立（1）、（2）、（3）、（4）、（5）可求得Zj=68图 5.18图 5.195-1 5解：这个起重机系统可以分解为3个轮系：由齿轮3”4组成的定轴轮系；由蜗轮蜗杆V和5组成的

36、定轴轮系：以及由齿轮1、2,2 3和构件 H组成的周转轮系，其中齿轮1、3是中心轮，齿轮4、2,为行星轮，构 件H是行星架。一般工作情况时由于蜗杆5不动，因此蜗轮也不动，即3=(1)后=金=仁5f L=迫=修 且。则1在用转轮系中：嘘为-的*5 3 x 5 3 1=生=_ 幺=一？在定轴齿轮轮系中：“刀 2 4 44 叼%(3)又因为：均=电，勺=5 (4)联 立 式(1)、4)可 解 得:削=220,1882。当慢速吊重时，电机刹住，即3 =,此时是平面定轴轮系，故仃：._%_ 4常 同4 _ 4 4 x 4 8 x 5 8 x 8 7】“=-=-=-%4如?1 x 5 3 x 5 3 x

37、4 45-1 6解：由几何关系有J+2r2 =为又因为相啮合的齿轮模数要相等，因此仃上式可以得到:4+2Z2=z3故行星轮的齿数：Z2=&-.)/2=(53-19)/2=1 75-1 7 解：欲采用图示的大传动比行星齿轮，则应有下面关系成立：Z1 =ZT（1 ）又因为齿轮1 与齿轮3 共轴线，设齿轮1、2 的 模 数 为,齿轮2、3 的模数为叫，则有:哂+句）=码（向+始联 立（1 ）、（2）、（3）、（4）式可得砌 _ 2Z+1 _ +22zj-l 2z1-l4 y当 Z l-&a i11T/时，（5）式可取得最大值1.0606；当&T 00时，（5）式接近1,但不可能取到1。因 此 加】/

38、次】的取值范围是（1,1.06）而标准直齿做I柱齿轮的模数比是大于1.07的，因此，图示的大传动比行星齿轮不可能两对都采用直齿标准齿轮传动，至少有一对是采用变位齿轮。5-1 8解：这个轮系由儿个部分组成，蜗 轮 蜗 杆1、2组成 个定轴轮系；蜗轮蜗杆5、4,组成个定轴轮系：齿 轮1、5组成一个定轴轮系，齿轮4、3、3、2 组成周转轮系，其中齿轮2、4是中心轮，齿轮3、3 为行星轮，构 件H是行星架。在周转轮系中:、=应=包=99在蜗轮蜗杆1、2中：的 Z1 （2）.=%=生=100在蜗轮蜗杆5、4,中：叫（3）均 Zy 100】*=-=-=-在 齿 轮1、5,中：为za 101（4）又因为：3

39、 =%,%=2=%联 立 式（1）、（2）、（3）、（4）、（5）式可解得：（需+牛州=2%即*=瞅咖5-1 9解：这个轮系由几个部分组成，齿 轮1、2、5、H组成一个周转轮系，齿 轮1、2、2、3、万组成周转轮系，齿轮3、4,5组成定轴轮系。在 齿 轮1、2、5、厅组成的周转轮系中：,由几何条件分析得到：z,+2 z,=z .n l z .=2 5+2 x 2 5 =7 5L 2 ,则H耳.3乃 在 齿 轮1、2、2、3、月组成的周转轮系中:由几何条件分析得到：4 +z广z?,+Z j.则z3=25+25-20=3 0短 J-%Z R 25x30$律 为-%Z0T 25x20(2)在 齿 轮

40、3 4、5组成的定轴轮系中:-r-r-1(3)又因为：月 广 勺，勺=3联 立 式（1 ）、（2）、（3）、（4）式可解得：入M=-$.由1Mlr%1.03-0.970）6=_ =-=0.06系统的运转不均匀系数：”；9-1答 退火：将钢加热 到 定 温 度，并保温到一定时间后，随炉缓慢冷却的热处理方法。主要用来消除内应力、降低硬度，便于切削。正火：将钢加热到一定温度，保温一定时间后，空冷或风冷的热处理方法。可消除内应力，降低硬度，便于切削加工；对一般零件，也可作为最终热处理，提高材料的机械性能。淬火：将钢加热到定温度，保温定时间后，浸入到淬火介质中快速冷却的热处理方法。可提高材料的硬度和耐磨

41、性，但存在很大的内应力，脆性也相应增加。淬火后一般需回火。淬火还可提高其抗腐蚀性。调质：淬火后加高温网火的热处理方法。可获得强度、硬度、塑性、韧性等均较好的综合力学性能，广泛应用于较为重要的零件设计中。表面淬火：迅速将零件表面加热到淬火温度后立即喷水冷却，使工件表层淬火的热处理方法。主要用丁中碳钢或中碳合金钢，以提高表层硬度和耐磨性，同时疲劳强度和冲击韧性都有所提高。渗碳淬火：将工件放入渗碳介质中加热，并保温一定时间，使介质中的碳渗入到钢件中的热处理方法。适合于低碳钢或低碳合金钢，可提高表层硬度和耐磨性，而仍保留芯部的韧性和高塑性。9-2解 见下表解9滞或类于保度极限(7(M P a),屈既存

42、度(J(MPa),愆仲塞6刖Q2S5碳素被构牺5752352645优质辞索炼物料60035516dQRiB合金结构刎98078510ZG270-500铸料5002701 8HI2OO次熔映200QT500-7球 提 嬲5003207ZCuSalOPbl曙造偈音喝201303ZA1S112密法研金145d9-3解查教 材 表9-1,Q235的屈服极限=235MP查 手 册GB706-88标准，1 4号 热 轧 工 字 钢 的 截 面 面 积215 1.6 mm2则拉断时所所的最小拉力为F=235 x2151.6=5.05 xio59-4解 查教材表9-1.4 5钢的屈服极限a 355 MPa口

43、卜 巴=更=17 7.皿许用应力 S 2把夹紧力F向截而中心转化，则有拉力9和弯距 =F(a+A/2)=F x(6 5+5 0/2)=9 0F N截面面积 A=b h=16 x 5 0=800m m5 =1 1 =6 6 6 6.6 7 m m3抗弯截而模量 6 61J+丛（工+“）4 mA W 包加 6 6 6 6.6 7，则最大夹紧力 尸=12034加应力分布图如图所示图9.3题9-4解图9-5解 查手册户=3加，查手册退刀槽宽度b=9 m m,沟槽直径4=-44=24-4.4=9 6即，过渡圆角半径r =0.5 F =0.5 x 3=1.5制求.尾部倒角C=2.5 m m设所用螺栓为标准

44、六角头螺栓，对 于 朋10的螺栓，最小中心距A =3 4/m螺栓轴线与箱壁的最小距离T=14m m。9-6解 查手册，当圆轴d =30求 求时，平键的断面尺寸为b x b =8x 7且轴上键槽尺、f=4.0m m、轮毂键槽尺寸4=3.3m加图 9.5 题 9-6 解图9-7 解(1)取横梁作为示力体，当破 位于支承E右 侧 i/2 处时E M.=O 得/2 _ 20 x2.2/2=14,67 m T由由山。得喘=S由Z咒=0得 用=%=14.67欢由Z玛=。得玛=郎-%=20-11.53=8.47 JOT(2)横梁弯矩图图 9.7 题 9-7 解图(3)横梁上加钉组的载荷MM=%g=lL53x

45、lOxO.3=3459Nm水平分力%=年=14.67 JOTT-%=%=11.53 冽垂直分力 防 与9-8解 水平分力孤 在每个钾钉上产生的我荷区牛卷3的垂 直 分 力 的 在每个例钉上产生的我荷段 号=2.曲力矩M”在每个钾钉上产生的载荷%i3=459=12.23Dr4也），对 4次2+50各力在抑钉上的方向见图所示Ry ，U图9.9题9-8解图根据力的合成可知,钾钉1的载荷最大&=帆 十%CO S450)+(4+%sin45)=.67+12.23 cos450)2+(2.88+12.23 sin45)2=16.87 JO T9-9解 抑钉所受最大载荷F=16.87 冽校核剪切强度F _

46、16,87x103m就34 2XJTX182 II=33.2MPa A=5,71 ,该梯形螺旋副不具有自锁性，欲使工作台在载荷 区 作 用 下等速下降,需制动装置。其制动力矩为T=*fg _ 0=100 x10?2fg(1 1 聆-5刁。)=305Mm1 0-5解 查 教材表9-1得Q 2 35的屈服极限 bs =235 M Pa,查教材表i o-6得，当控制预紧力时，取安全系数S=L 3 小?=浮好由许用应力 L3查教材表1 0-1得M 1 0的小径4 =8,376刖6=1=同由公式 阿M 得尸=咏=口空=766阚预紧力 L 3 4x1 3由题图可知m=1,螺钉个数z =2,取可靠性系数C

47、=132x7668x1x0.15.1 7 W牵曳力 C 131 0-6 解 此联接是利用旋转中间零件使两端螺杆受到拉伸，故螺杆受到拉扭组合变形。杳教材表9-1 得，拉杆材料Q275的屈服极限 =27 5 M P a ,印=&=竺=92时用取安全系数S=3,拉杆材料的许用应力 S 3八 版 1.3x13x11 八所 需 拉 杆 最 小 直4径 21，刎r-r=1i-胜-为=枷小查教材表1O-I,选用螺纹M 20（4=17294求求）。1 0-7 解 查教材表9-1 得，螺栓3 5 钢的屈服极限%=3 1 5 M P a同=父=126MFa查教材表10-6、10-7得螺栓的许用应力 S 2.5查教

48、材表10-1得，M20的小径=17.294mm螺栓所能承受的最大预紧力W4 =126X,X17294-=2 2 7 W4x1.3所 需 的 螺 栓 预 紧 拉 力zP =败则施加于杠杆端部作用力郎的最大值zPJD 2 x 22756 x 0.15 x50L 400=853IV10-8解 在横向1作 载 荷。作用下，螺栓杆叮孔壁之间无间隙，螺栓杆和被联接件接触表面受到挤压；在联接接合面处螺栓杆则受剪切。假设螺栓杆与孔壁表面上的压力分布是均匀的，且这种联接的预紧力很小，可不考虑预紧力和螺纹摩擦力矩的影响-挤压强度验算公式为：其 中 卜=向 公,2&.4为螺栓杆直径。螺栓杆的剪切强度验算公式r=-r

49、m贰/4其 中 巾 表示接合面数，本 图 中 接 合 面 数 加=2。10-9解（1 ）确定螺栓的长度由教材图io-9 a）#.：螺 栓 螺 纹 伸 出 长 度0.25=0.25x16=4mm螺栓螺纹预留长度+04=04x16=6.4杳手册选取六角薄螺母GB61 72-86 M16,厚度为148/巾垫 圈GB93-87 16,厚度为4.1次用则所需螺栓长度 1=23+23+4.1+14.8+4=68.9m m查手册中螺栓系列长度，可取螺栓长度L=70 mm螺栓所需螺纹长度i=6.4+4.1+14.8+4=0.25x16=29.3m m取螺栓螺纹长度6 =3 0 mm(2)单个螺栓所受横向载荷2

50、T _ 2x1500五一dXi*。=4 8 3 9 加(3)螺栓材料的许用应力由 表9-1查 得被联接件HT250的强度极限 居=网 ，依&查 收10-6取安全系数 S=2.5仁,=毅=9 6 M P a被联接件许用挤压应力$2.5查教材表9-1得 螺 栓3 5钢的屈服极限 =3 1 5 M P a,卜 =3=丝=1 2 6蚓%查 我10-6得螺栓的许用剪切应力 S 2.5,=包=至=2 5 2 M Fa螺栓的许用挤压应力 S 1.2 5(4)校核强度查手册，六角头被制孔用螺栓GB28-88 M 1 6 ,其光杆直径4=U mm螺栓的剪切强度r=F =4 8 3 9m呷4 lx万x 1力4=2