机械设计基础第二版题解

≥ 40o 的条件确定其余三杆的尺寸。
q
=18°KK 0
+-11=108°´ 11..2525
+-11=20
°
lAB =ml AB = ´ = m = 29 mm （ 计 算 值 ： 29 mm） lBC =ml BC = ´ = m =147 mm （计算值: mm） gmin = 33°（计算值：°）
第八章部分题解参考
8-23 有一对齿轮传动，m=6 mm，z1=20，z2=80，b=40 mm。为了缩小中心距， 要改用 m=4 mm 的一对齿轮来代替它。设载荷系数 K、齿数 z1、z2 及材 料均不变。试问为了保持原有接触疲劳强度，应取多大的齿宽 b
解 由接触疲劳强度： sH = ZEZHZe 500KT1(u +1)3 ≤[sH ]
解
q
=18°K 0
+-11=108°´ 11..44+-11=30
°
K lAB =ml AB1 = ´ 13 = m = 26
mm（计算值： mm）
6-16 设计一曲柄滑块机构。如图 6-57 所示，已知滑块的行程 图 6-57 习题 6-16 图
s = 50 mm ，偏距 e =10 mm 。行程速比系数 K = 。试用作图法求出 曲柄和连杆的长度。
最短杆为机架 ∴ 该机构为双曲柄机构 (b) ∵ lmax +lmin =120+ 45 =165＜Sl 其余=100+ 70 =170 最 短杆邻边为机架 ∴ 该机构为曲柄摇杆机构 (c) ∵ lmax +lmin =100+50 =150＞Sl = 其余 70+ 60 =130 ∴ 该机构为双摇杆机构 (d) ∵ lmax +lmin =100+50 =150＜Sl = 其余 90+ 70 =160 最 短杆对边为机架 ∴ 该机构为双摇杆机构 6-10 在图 6-53 所示的四杆机构中，若 a =17 ，c = 8，d = 21。则 b 在什么范围内时机构有曲柄存在它是哪个构 件 解 分析：⑴根据曲柄存在条件②，若存在曲柄，则 b 不能小于 c；若
2
3-10 找出图 3-42 所示机构在图示位置时的所有瞬心。若已知构件 1 的角速 度 w 1 ，试求图中机构所示位置时构件 3 的速度或角速度（用表达式表 示）。
解(a) v3 = vP13 =w1lP13P14 （←） =w1lP13P14 （↓）
解(b) v3 = vP13
解(c) ∵ vP13 =w1lP13P14 =w3lP13P34 （↑） vP13 =w1lP13P14 （↑）
解 作图步骤：①按 ml = m/mm 比例，作出 A、D、C、 C1 和 C2 点。
②连接 AC1、AC2，以 A 为圆心 AC1 为半径 作圆交 AC2 于 E 点。
③作 EC2 的垂直平分线 n-n 交 EC2 于 F 点，则 FC2 的长度为曲 柄 AB 的长度。
④作出机构运动简图 ABCD 及 B1、B2 点。 ⑤测量必要的长度尺寸，得到设计结果。
b=c，则不满足曲柄存在条件①。所以 b 一定大于 c。
⑵若 b＞c，则四杆中 c 为最短杆，若有曲柄，则一定是 CD 杆。
b＞d： lmax +lmin = b+ c ≤Sl 其余= a + d
∴ b≤a + d -c =17 + 21-8 = 30 b＜d： lmax +lmin = d +c≤Sl = 其余 a +b
AF=CF 条件时，E 点轨迹是精确直线，其轨迹垂直于机架连心线 AF
解(b) F = 3n- 2P5 - P4 = 3´ 5- 2´ 7 -0 =1 B 为复合铰链，移动副 E、F 中有一个是虚约束原动件数目应为 1
说明：该机构为飞剪机构，即在物体的运动过程中将其剪切。剪切时剪 刀的水平运动速度与被剪物体的水平运动速度相等，以防止较厚的 被剪物体的压缩或拉伸。
解
q
=18°KK 0
+-11=108°´ 11..44+-11=30
°
lAB =ml AB2 = ´ = m = mm （计算值： mm） lBC =ml B2C2 = ´ = m = mm （计算值： mm）
第七章部分题解参考 7-10 在图 7-31 所示运动规律线图中，各段运动规律未表示完全，请根据给
原动件数目应为 1
说明：该机构为全移动副机构（楔块机构），其 公共约束数为 1，即所有构件均受到不能 绕垂直于图面轴线转动的约束。
解(e) F = 3n- 2P5 - P4 = 3´ 3- 2´ 3-0 = 3 原动件数目应为 3
说明：该机构为机械手机构，机械手头部装有弹簧夹手，以便夹取物体。 三个构件分别由三个独立的电动机驱动，以满足弹簧夹手的位姿要 求。弹簧夹手与构件 3 在机构运动时无相对运动，故应为同一构 件。
机械设计基础第二版(陈晓南_杨培林)题解 课后答案完整版
从自由度，凸轮，齿轮，v 带，到轴，轴承
第三章部分题解 3-5 图 3-37 所示为一冲床传动机构的设计方案。
设计者的意图是通过齿轮 1 带动凸轮 2 旋转 后，经过摆杆 3 带动导杆 4 来实现冲头
上下冲压的动作。试分析此方案有无结构组成原理 上的错误。若
lP13P14 （ ）
∴ w3 = w1 lP13P34
解(d) v3 =
3
第六章部分题解参考 6-9 试根据图 6-52 中注明的尺寸判断各铰链四杆机构的类型。
图 6-52 习题 6-9 图 解 (a) ∵ lmax +lmin =110+ 40 =150 ＜Sl = 其余 90+ 70 =160
原动件数目应为 2
说明：该机构为剪板机机构，两个剪刀刀口 安装在两个滑块上，主动件分别为构件 AB 和 DE。剪切时仅有一个主动件运 动，用于控制两滑块的剪切运动。而另 一个主动件则用于控制剪刀的开口度， 以适应不同厚度的物体。
解 (d) F = (3-1)n-(2-1)P5 = (31)´ 3-(2-1)´ 5 =1
解
7-14 将 7-13 题改为滚子偏置移动从动件。偏距 e = 20mm ,试绘制其凸轮 的廓线。
解
7-15 如图 7-33 所示凸轮机构。试用作图法在图上
标出凸轮与滚子从动件从 C 点接触到 D 点接
触
时凸
轮
的转
角
jCD ，
并
标出
在
D点
接
触时
从
动件
的
压力
角wk.baidu.com
aD 和位移 sD 。
解
图 7-33 习题 7-15 图
解 ∵ da = (z + 2ha*)m
da 若取 ha* = 则 m =da * = 24208+ 2´ 1 = 8 mm
∴m= *
z + 2ha
z + 2ha
*
则 m = z +d2aha* = 24+2082´ = mm （ 非
标，舍）若取 ha =
答：该齿轮的模数
F = 3n- 2P5 - P4 = 3´ 4- 2´ 5-1=1 ②将一个低副改为高副，如习题 3-5 解图(c)所示。其自由度 为：
F = 3n- 2P5 - P4 = 3´ 3- 2´ 3- 2 =1
习题 3-5 解图(a)
习题 3-5 解图(b)
习题 3-5 解图(c)
3-6 画出图 3-38 所示机构的运动简图（运动尺寸由图上量取），并计算其自 由度。
(a)机构模型 模型图 3-38 习题 3-6 图
(d) 机构
解(a) 习题 3-6(a)图所示机构的运动简图可画成习题 3-6(a)解图(a)或习题 3-6(a)解图(b)的两种形式。
计算该机构自由度为：
F = 3n- 2P5 - P4 = 3´ 3- 2´ 4-0 =1
习题 3-6(a)解图(a)
习题 3-6(d)解图(b)
3-7 计算图 3-39 所示机构的自由度，并说明各机构应有的原动件数目。
解(a) F = 3n- 2P5 - P4 = 3´ 7 - 2´ 10-0 =1 A、B、C、D 为复合铰链
原动件数目应为 1
说明：该机构为精确直线机构。当满足 BE=BC=CD=DE，AB=AD，
解
7-12 按图 7-32 所示位移曲线，设计尖端移动从动件盘形凸轮的廓线。并分 析最大压力角发生在何处（提示：从压力角公式来 分析）。
式： tana=
v2 解 由 压 力 角 计 算 公
(rb + s)w ∵ v2 、rb 、w 均为常数 ∴ s = 0 → a=amax amax¢
即 j=0°、j=300°，此两位置压力角 a 最大
注：以上作图步骤可以不写出，但图中必须保留所有的作图线条。 lAB =ml AB = ´ 8 = m = 80 mm （计算值： mm）
lBC =ml BC = ´ 112 = m =1120 mm （计算值： mm） 图 6-56 习题 6-13 图
习题 6-13 解图 6-14 设计一曲柄摇杆机构。已知摇杆长度 l4 =100 mm ，摆角 y= 450 ，行程 速比系数 K = 。试根据 gmin 解
不满足 gmin ≥40o 传力条件，重新设计
lAB =ml AB = ´ 17 = = 34 mm （计算值： mm） lBC =ml BC = ´ = m =109 mm （计算值： mm）
gmin = 40°（计算值：°）
满足 gmin ≥ 40o 传力条件
6-15 设计一导杆机构。已知机架长度 l1 =100 mm ，行程速比系数 K = ，试 用图解法求曲柄的长度。
a
bu
∵ 载荷系数 K、齿数 z1、z2 及材料均不变 ∴ a b = a¢ b¢
bm2 40´ 62
即 b¢ = m 2 = 42 = 90 mm
¢
8-25 一标准渐开线直齿圆柱齿轮，测得齿轮顶圆直径 da=208mm，齿根圆直径 df=172mm，齿数 z=24，试求该齿轮的模数 m 和齿顶高系数 ha*。
解(c) 方法一：将△FHI 看作一个构件
F = 3n- 2P5 - P4 = 3´ 10- 2´ 14-0 = 2 B、C 为复合铰链原动件数目应为 2
方法二：将 FI、FH、HI 看作为三个独立的构件
F = 3n- 2P5 - P4 = 3´ 12- 2´ 17 -0 = 2 B、C、F、H、I 为复合铰链
图 7-32 习题 7-12 图
7-13 设 计 一 滚子对 心 移 动 从动 件盘 形 凸 轮 机构 。已 知 凸 轮 基圆 半径 rb = 40mm，滚子半径 rk =10mm ；凸轮逆时针等速回转，从动件在推程中按余 弦加速度规律运动，回程中按等加-等减速规律运动，从动件行程 h = 32mm ；凸轮在一个循环中的转角为：jt =150°，js = 30°，jh =120°， js¢ = 60°，试绘制从动件位移线图和凸轮的廓线。
习题 3-6(a)解图(b)
解(d) 习题 3-6(d)图所示机构的运动简图可画成习题 3-6(d)解图(a)、习题 3-6(d)解图(b)、习题 3-6(d)解图(c) 等多种形式。
-1-
计算该机构自由度为：
F = 3n- 2P5 - P4 = 3´ 3- 2´ 4-0 =1
习题 3-6(d)解图(a) 习题 3-6(d)解图(c)
有，应如何修改
解 画出该方案的机动示意图如习题 3-5 解图(a)，其自由度为： F = 3n- 2P5 - P4 = 3´ 3- 2´ 4-1= 0 其中：滚子为局部 自由度
计算可知：自由度为零，故该方案无法实现所要求的运动，即结 图 3-37 习题 3-5 图构组成原理上有错误。
解决方法：①增加一个构件和一个低副，如习题 3-5 解图(b)所示。其自 由度为：
图 6-53 习题 6-10 图
∴ b≥d +c-a = 21+8-17 =12
结论：12≤b≤30 时机构有曲柄存在，CD 杆为曲柄
6-13 设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构。AD 在铅垂 线 上 ， 要 求 踏 板 CD 在 水 平 位 置 上 下 各 摆 动 10°，且 lCD =500mm，lAD =1000mm。试用图解法求 曲柄 AB 和连杆 BC 的长度。
定部分补足其余部分（位移线图要求准确画出，速度和加速度线图可用示 意图表示）。
图 7-31 习题 7-10 图解
7-11 一滚子对心移动从动件盘形凸轮机构，凸轮为一偏心轮，其半径 R = 30mm，偏心距 e =15mm ，滚子半径 rk =10mm ，凸轮顺时针转动，角速度 w 为常数。试求：⑴画出凸轮机构的运动简图。⑵作出凸轮的理论廓线、 基圆以及从动件位移曲线 s ~j 图。