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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图 1.13题 1-3解图图 1.12题 1-2解图图 1.14题 1-4解图15 解 仁_6解，-24-。3湾-以11-11:7 解编43海-2xl”Q21.8 解严 当 勿3蜻2aI1.9 解 F-24-5-3X4-2M-22I.解 F-l-2Px-3x9-2xl2-2-l1M1解 F 条-2 4-/3X4-2X4-2 2皿 2解 f=W-P=3 x “x U-l =l.-1-1 3 解 该导杆机构的全部瞬心如图所示，构 件 1、3的角速比为：.%1-1 4 解 该正切机构的全部瞬心如图所示，构 件 3的速
2、度为：/必叱20,方向垂直向上。1-1 5 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 屏2,5 取。和。，如图所示。则：一&，轮 2与 轮 1 的转向相反。1-1 6 解(1)图 a中的构件组合的自由度为：尸=*%=3如2加0 M 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：FM -2P 厂 33x 3-2 x 4-。I所以构件之间能产生相对运动。题 2-1答：a )*+110=!W+a=K 2r不满足杆长条件，因此是双摇杆机构。d )Fl g
3、g N H 8 0-lS 0,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 4与 4均为周转副。(1 )当 小为周转副时，要求能通过两次与机架共线的位置。见 图 2-1 5 中 位 置 U C T 和在*M FC中，直角边小于斜边，故有：(极限情况取等号)；在m ir c中，直角边小于斜边，故有：(极限情况取等号)。2综合这二者，要 求 匕“/?即可.。（2 ）当 为为周转副时，要 求 一能通过两次与机架共线的位置。见 图2-1 5中位置 KA和丐4在位置时，从 线 段 f来看，要 能 绕 过q点要求：（极限情况取等号）;在 位 置11c内 时，因为导杆
4、b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：G”男题2-3见 图2.1 6 o图 2.1 6题2-4解：（1 ）由公式 4,Wf ,并带入已知数据列方程有:7 1W+J0 7X -一&5因此空回行程所需时间（2 ）因为曲柄空回行程用时分，转过的角度为-6._ xi03因此其转速为:转/分钟3题 2-5解：（1 ）山题意踏板 6在水平位置上下摆动1 0 P,就是曲柄摇杆机构中摇杆的极限位置，此时曲柄与连杆处于两次共线位置。取 适 当 比 例 图 尺，作出两次极限位置 1。和 4 Go（见图2.1 7）。由图量得：4-阳，解
5、 得：卜;依 q-joBmun-ui sm由已知和上步求解可知：1t=RF 4】Sm 4i on.（2）因最小传动角位于曲柄与机架两次共线位置，因 此 取 和 代入公式（2-3）计算可得：11I51+5,-7J-J0W1*2K7SX1 O 0 OOKO=2xtli5x5W-Q57S或:4 11讨+2 +2x7Sxl0OOcU（r-2x1115x590.K macDrnr代入公式（2-3 ），可 知 人=6刀-1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骤，不给出具体数值答案。作图步骤如下（见 图 2.1 8 ）：JT-1 12-10-uw*.i srLL
6、JBi i i r（1 ）求 舂，+1 I-2+1；并确定比例尺区。（2）作q=qD i o o （即摇杆的两极限位置）（3）以 K为底作直角三角形Mqc#,，5，丁。（4）作 A ft*的外接圆，在圆上取点4 即可。在 图 上 量 取 勺，名 和 机 架 长 度 4=J。则曲柄长度 心门 摇杆长度4 M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 J,能 满 足 即 可。图 2.1 8题 2-755()图 2.1 9解：作 图 步 骤 如 下(见 图 2.1 9 )：r _i 12-1(1 )求 0,-L2+1；并确定比例尺队。(2)作 顶角 4.,(3 )作
7、 Mg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 1 J,交 圆 周 于.点。(5)由图量得气3 4,解 得：曲柄长度:连杆长度:题 2-8解：见 图 2.20 ,作图步骤如下:(1 )(2)取号,选 定。，作 和府,2 M A a-.an*(3 )定另一机架位置：角平分线，M-4-W 0I6(4)勺 3 AC杆即是曲柄，由图量得曲柄长度：4普题 2-9解：见 图 2.21,作图步骤如下：JT-1 1-1tf-i w-1 8 T-r（1）求 e,JT+1 l+l,由此可知该机构没有急回特性。（2）选定比例尺/，作 4g 姨，中 中 加，（即摇杆的两极限
8、位置）（3）做 与 q q 交 于 4 点。（4）在图上量取/q-AJ和机架长度=/-a=n 4,曲柄长度:连杆长度:(厂 JC*)_ 1M).X.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 鸟，鼻，作 图 2.22书 的 中 垂 线 与 交 于/点。然 后 连 接 G,J,作 4 G 的中垂线与 升 交 于 点。图中画出了一个位置9 A D。从图中量取各杆的长度，得到：4=J=lllHa题 2-u 解：（1）以/为 中心，设连架杆长度为1,根据作出 9,4 4。（2）取连杆长度打E,以 马，星，珥为圆心，作弧。（3）另 作 以 2 点为中心
9、，仍.,、如 夕 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：A8*,15,4-M O ,4=坪。机构运动简图如图2.23。7题 2-12解：将已知条件代入公式（2-10）可得到方程组：o s 4 5 f osSAU/.J；T wdKM0rM -处 ZA MB耳01”,十4 H H河OM挣）.4联立求解得到：1：=11 4-M W 4=5WI将该解代入公式（2-8）求解得到：4=1,4“海，4-L4U 4-1KH又因为实际4 1.宣,因此每个杆件应放大的比例尺为：51-27.05LMM,故每个杆件的实际长度是：lx 就VJWSB I 4=UBxZl
10、JB=%*i i4 4=I.=50 题 2-13证 明：见 图 2.25 o 在 加 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/3分为两部分，其 中 A Ca,a c-b。3M 0.Z OKtf又由图可知 ,修，二式平方相加得再T可 见 C 点的运动轨迹为-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。推程运动角工如图所示。图 3.12题 3-2解图如 图 3.12所示，以O 为圆心作圆并与导路相切，此即为偏距圆
11、。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 点接触时的压力角与如图所示。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：9 1 -一J T-.(2)回程：等加速段*00 6 0 等减速段，/等队 卜为了计算从动件速度和加速度，设.=史 必 *。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
12、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)36.93219.416000-25-50-75加 速 度(mm/s2)-53.231-62.577-65.7970-83.333-83.333-83.333-83.33310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。):总转角240255270285300315330345位 移(mm)158.
13、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 3-3题解作图如图3-15所示。根据(3.1)式可知，血,豳 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。山图量得在推程的开始处凸轮机构的压力角最大，此 时*-*9*1=3 0。113-5解：(1)计算从动件的位移并对凸轮转角求导当凸轮转角4 在 O W 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:与 电 函
14、4)0;i 二 过 程 中，从动件远休。S2=50-t ；当凸轮转角A 在或士 仃过程中，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：察法,福?A 4n12T U/3当凸轮转角f,在 门 w”门过程中，从动件按等减速度运动规律下降到起始位置。根据教材（3-6）式 可 得：4 题 7-or当 凸 轮 转 角 手 在 上 门 w 工 2 r 过程中，从动件近休。S2=50弱i rH?（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 3-16j 0.+J H式 中7n13由 图 3-16可
15、知，凸轮实际轮廓的方程即B，点的坐标方程式为尸(-(f-J/=M/k亚一4WE9 故六六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所小O-LX，yX，y049.3018.333180-79.223-8.8851047.42116.8431900-76.070-22.4212044.66825.185200-69.858-34.8403040.94333,381210-60.965-45.3694036.08941.370220-49.964-53.3565029.93448.985230-37.588-58.3126022.34755.943240-2
16、4.684-59.9497013.28461.868250-12.409-59.002802.82966.326260-1.394-56.56690-8.77868.8712708.392-53.041100-21.13969.11028017,074-48.740110-33.71466.76029024.833-43.870120-45.86261.69530031.867-38.529130-56.89553.98531038.074-32.410140-66.15143.90432()。43.123-25.306150-73.05231.91733046.862-17.43314160
17、-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:1.推程：0：1502.回程：4 0120 计算各分点的位移值如下：总转角（）0153045607590105角位移（）00.3671.432 3.092 5.182 7.59.81811.908总转角（）120135150165180195210225角位移（）13.568 14.633 15151514.429
18、12.803 0.370总转角（）240255270285300315330345角位移（）7.54.6302.197 0.571 000015根据上表作图如下:图 3-19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：、.00 1202.回程：当即0 120计算各分点的位移值如下:总转角（）0153045607590105位移（mm）00.7612.929 6.1731013.827 17.071 19.239总转角（）120135150165180195210225位移（mm）20202019.239 17.071 13.827 106.173总转角（）24
19、0255270285300315330345位移（mm）2.929 0.761000000164.5课后习题详解4-1解 分度圆直径4|=1 0 1 =3x19=5 74、3x41 123m -+纨U31-2x3-齿顶高4齿根高勺 虱+C，!QM2X3375F顶 隙(CM OJ5X3-OJ5M M。+Q-！X；坪。+4)MJM中心距2 1齿顶圆直径4 4+组0必3 领HI17齿根圆直径 44 -%F-2X375乙 4 -%=123-2x335 US J基圆直径 44 8 57=(A+M j -4sss4-2解由 V 可得模数.马1 0*分度圆直径 4=f=4又 能=如,4-a t,-4x60-
20、24 MN4-3解 由4 4+收+必+加 得4-4 解 分度圆半径 f /2-5x40/2 IO OJW分度圆上渐开线齿廓的曲率半径p-F-T：-痴 铲 二 丽7-342m分度圆上渐开线齿廓的压力角 -W基圆半径 rb-r COM 100-93 Iffjn基圆上渐开线齿廓的曲率半径为0；压力角为二齿顶圆半径 O”+B”W 5x齿顶圆上渐开线齿廓的曲率半径A$：-8-妫1 -1如齿顶圆上渐开线齿廓的压力角。93分 X 8a_=viccoc=uecos-=36 J,、七 1054-5解正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮的齿根圆直径:J,d均1?%18基圆直径假定则解得.242故当齿数了 1 时，正常齿
21、制渐开线标准直齿圆柱齿轮的基圆大于齿根圆；齿 数”2 4 2,基圆小于齿根圆。d-l x 4x(d O-20)S OMS4-6解 中心距 2,2内齿轮分度圆直径内齿轮齿顶圆直径 4=4-玫=狗-2芥 4=232内齿轮齿根圆直径 4 叫M+2X125X42WI4-7证 明 用齿条刀具加工标准渐开线直齿圆柱齿轮，不发生根切的临界位置是极限点：；正好在刀具的顶线上。此时有关系：正常齿制标准齿轮 耳/、a =,代入上式M l短 齿 制 标 准 齿 轮&-0J、-*,代入上式2x 0 80图 4.7题 4-7解图4-8证 明 如图所示，=、：两点为卡脚与渐开线齿廓的切点，则线段二：即为渐开线的法线。根据
22、渐开线的特性：渐开线的法线必与基圆相切，切 点 为 2。19再根据渐开线的特性：发生线沿基圆滚过的长度，等于基圆上被滚过的弧长，可知:对于任一渐开线齿轮，基圆齿厚与基圆齿距均为定值，卡尺的位置不影响测量结果。图 4.8 题 4-8图图 4.9 题 4-8解图4-9解 模数相等、压力角相等的两个齿轮，分 度 圆 齿 厚 相 等。但是齿数多的齿轮分度圆直径大，所以基圆直径就大。根据渐开线的性质，渐开线的形状取决于基圆的大小，基圆小，则渐开线曲率大，基圆大，则渐开线越趋于平直。因此，齿数多的齿轮与齿数少的齿轮相比，齿顶圆齿厚和齿根圆齿厚均为大值。4-10解 切制变位齿轮与切制标准齿轮用同一把刀具，只
23、是刀具的位置不同。因此，它们的模数、压力角、齿距均分别与刀具相同，从而变位齿轮与标准齿轮的分度圆直径和基圆直径也相同。故参数咤、$、二、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:、力变大，变小。啮 合 角 3,与节圆直径广是一对齿轮啮合传动的范畴。4-11解 因螺旋角M 2x250端面模数 0 1 4.端面压力角当量齿数L ；a IQ S20分度圆江径4 =2内=4 5 =95 04M“8蝇 cwI45T4舄 4点tosfi cm M a=4M 齿顶圆直径 4*=4+2*t=B4*2x4=VBMmd“-4 +队O5+2x4 4 2.9.齿 根
24、圆 直 径d，Y.为“W x L W”加4 4-均*力C x i如(4期4力 4-12解(1)若采用标准直齿圆柱齿轮，则标准中心距应a-#%+Q ；*221+32)-53M 55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。I/、(2)采用标准斜齿圆柱齿轮传动时，因 2a”螺旋角A-叫2&+pQ.e o a2-xi-0-+-为-II5C.S,2d 2xJ5.mjL 2x21 _ 4-7 7 -4 3 J9*M分度圆直径 W削1”,上.2x32 _4 =-=v ms 46-4218 M CMIW节圆与分度圆重合 雷4 4f
25、4-4 机*4-13解 1 1 7 f ，v204 Mrfca=l7co/=l7/J0,=ll&=咽 W M=21 2I5T2-4-14解分度圆锥角 A e 蛾-2rM优 华25,铲分度圆直径=3x17=51;214 =M =3x43=1方齿顶圆直径44+2 .51+2x3xcosll.S 74.4 +2H.C O 1 为+2x3xeMtt.4)*-l3l 11MM齿根圆直径4A 4-2.瞑 喝 N-2 4 x3 xe4l JT-!.熟4-141,.129-2.4x3xcoM8.4r-l3K 3bmo=_4z_ =_5_1_ _=Ma j*bai夕 卜 锥 距 2 7 2 a h -齿顶角、齿
26、根角-a _】力 .12x3a .与.a t盘；i布 诏 行297-rsir顶锥角。q H W 2-+2*-ir m r-一-H18eu CMII.SF力 透 湿=备 痔2*肾优=力*24根锥角 7“，-%2012-r i r.13缈%6,-%除25铲 十 曾I尸甘27例q当量齿数g一 -t,-”式 s4J*4-15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，即叫叫.、.”。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-A 0-Ao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、,、
27、%,%a225-1解：蜗 轮 2 和蜗轮3 的转向如图粗箭头所示，即T和 士图 5.665-2解：这是一个定轴轮系，依题意有:华 姿 A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:-H三jJP产L-Hjjree.15X3.14X4X20 1O_,i -10.5MM IS的 典82期 表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：6543.齿轮3 上带着分针，齿轮6 I:带着秒针，因此有:m=色”即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
28、，因此有:23图5.75-4解：从图卜.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 百为行 星.桁立忙幺,事-2,-3架。则有：彳、1 7-1+3-42L.1+3-4当手柄转过9 0*即.町 时，转盘转过的角度nr,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 方 为 行 星架。24则有:g 出舄-I U L 12x14冬上 7Qf传动比1为 1 0,构 件 E 与 三 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 三为行星架。则有:Nf=LSr
29、/aai、1525.H j-N jf-12-U-nir/w0+1.5 _15.U13MJ=?J网5-7解：这是由四组完全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。与传动比大小无关，可以自由选取。5 2曰*4 -、由 图 知4 =乂挖义固定在齿轮上，要使其始终保持定的方向应有：F联 立(1)、(2)、(3)式得：5巧7777 H 77777 1图 5.11这里行星轮2是惰轮，因此它的齿数F%*(1)0(3)Wr图 5.125-8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。26.陶
30、-如.一谢w 丁，Hk.n,=0 q W”*i n,l47?/aa l-j气 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,军 为行星架。帚 事 也.里“%ER 5 设 齿 轮1方向为正，则丫询“*,、=*，?3.3 3.lOjSlr/amr与 飞方向相同27图 5.1 3图 5.1 45-1 0解：这是一个混合轮系。其 中 齿 轮1、2、2,3、5组成周转轮系，其中齿轮1、3为中心轮,齿轮2、2,为行星 轮,-为行星架。而齿轮4和行星架 组成定轴轮系。“4旦 酬 3在周转轮系中:（1）在定轴轮系中:(2)又因为：联 立（1）、式可得：5-1 1解：这
31、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 三。而齿轮1、2、3组成定轴轮系。在周转轮系中:至 文 幽4帽 I-1tt 7 1 8 x 2 1(.1)在定轴轮系中：既1 7 2 8又因为：联 立（1）、（2）、（3）式可得：辱（1）当 q-UWlr/MR 4 =U*nr，ai n 时4 （MWl-IWMJM。M r?*.？的转向-齿轮1和4的转向相同。（2）当 终 三 叫 时，0(3)”1 M,KKUr/ai R.1000】“时,号Q O O Q O -10001)/4-QU/wn.；：的转向与齿
32、轮i和4的转向相反。图 5.165-12解：这是 个混介轮系。其中齿轮4,5,6和构件 组成周转轮系，式中齿轮4、6为中心轮，齿轮5为行星轮，7是行星架。齿轮1、2、3组成定轴轮系。隹周转轮系中:1004(1)3“在定轴轮系中:(2)29又因为：乂 H.4 =0（3）联 立（1）、（2）、（3）式可得：G-WTS即 齿 轮1和 构 件 开的转向相反。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。在周转轮系中：&，,在 图5.1 7中，当车身绕瞬时回转中心 C 转 动时，左右两轮走过的弧长与它们至
33、I二点的距离MM 2成正比，即：,-+*2WI+13W 联 立（1）、两 式 得 到：K1！1 4。025在定轴轮系中：,贝哈%皿/由时 xt-Ul-OJSxi n-tfZJr/-代 入（3）式，可知汽车左右轮子的速度分别为彳 源38 如，1 .n,i v U i l ia TJr/aa5-1 4解：这是一个混合轮系。齿 轮3、4、4 5和行星架后组成周转轮系，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：30耳 斗 斗a篙 皿4 q-%2JXU主-女在定轴轮系机 a,“*，.,、0（3）依题意，指针；转-圈 即 内（4）此时轮子走了一公里，即。旦螟阳“V
34、 （5）联 立（1）、（2）、（3）、（4）、（5）可 求 得,-9图 5.1 8图 5.1 95-1 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组成的定轴轮系;以及由齿轮1、2、2 3和构件 用 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 三是行星架。一般工作情况时由于蜗杆5不动，因此蜗轮也不动，即 勺 0（1）31噂=匕=垣=啊U在周转轮系出 町3好 3（2）“乜 -幺 跑在定轴齿轮轮系中：$勺*（3）又因为：/*.*，.（4）联立式（1）、（2）、（3）、（4）可解得：/-5-四 。当慢速吊重时，电机刹住，即 0,此
35、时是平面定轴轮系，故有:M 生 维 1处 网 期 的5-1 6 解：由几何关系有J%”，乂因为相啮合的齿轮模数要相等，因此有上式可以得到：乜 故行星轮的齿数：图 5.215-1 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:32r(1)片弓-l(2)(3)乂因为齿轮15齿轮3共釉线，设齿轮1、2的模数为,工，齿轮2，、3的模数为M*,则有:叫+QM4+D(4)联 立(1)、(2)、(3)、(4)式可得HJ 喜-l 1-1(5)当*1 时，式可取得最大值1.0 6 0 6；当 T 9 时，式接近1,但不可能取到1因此 的取值范围是(1,1.0 6)o 而标准直齿圆柱齿轮的模数比是大于
36、1.0 7 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：这个轮系由几个部分组成，蜗轮蜗杆1、2组成个定轴轮系；蜗轮蜗杆5、4,组成一个定轴轮系；齿轮1 、5,组成个定轴轮系，齿轮4、3、3 2,组成周转轮系，其中齿轮2 晨 4是中心轮，齿轮3、3 为行星轮，构 件 三是行星架。在周转轮系中：端空士上_ _ 壮&T./(1)在蜗轮蜗杆1、2中：、(2)33 too在蜗轮蜗杆5,4,中：吗(3),r W 0在 齿 轮1、5中：.皿又因为：3仆,叫为=*(5)联 立 式(1)、(2)、(3)、(4),(5)式可解得:5-19解：这个轮系
37、由几个部分组成，齿 轮1、2、5 二 组成一个周转轮系，齿 轮1、2、2 3、三组成周转轮系，齿轮3、41 5组成定轴轮系。在 齿 轮1、2、5后组成的周转轮系中：由儿何条件分析得到：/+招4.则4*七*2X25 在 齿 轮1、2,2 3、三组成的周转轮系中：由几何条件分析得到：4 F 3句，则4力横.协知在 齿 轮3，、4、5组成的定轴轮系中:(3)34乂因为:(4)联 立 式(1)(2)、(3)、(4)式可解得:6-1解顶圆宜径齿高*07加“力齿顶厚齿槽夹角棘爪长度 1-2i-2xll4xJ-3L4n图6.1题6-1解图6-2解 拔盘转每转时间槽轮机构的运动特性系数 MH/2 g 2 6
38、3槽轮的运动时间335槽轮的静止时间6-3 解 槽轮机构的运动特性系数J&2因：所以2a 2x2x6.-X-?3*K-46-4 解 要保证，则槽轮机构的运动特性系数应为因 2*得 7 2r，则槽数拔盘的圆销数 之 间 的关系应为：k-百山此得当取槽数:8 时，满足运动时间等 停歇时间的组合只有-种：=二，r-a6-5 解:机构类型工作特点结构、运动及动力性能适用场合棘轮机构摇杆的往复摆动变成棘轮的单向间歇转动结构简单、加工方便，运动可靠，但冲击、噪音大，运动精度低适用于低速、转角不大场合，如转位、分度以及超越等。槽轮机构拨盘的连续转动变成槽轮的问歇转动结构简单，效率高，传动较平稳，但有柔性冲占
39、用于转速不高的轻工机械中不完全齿轮机构从动轮的运动时间和静止时间的比例可在较大范围内变化需专用设备加工，有较大冲击用于具有特殊要求的专用机械中凸轮式间歇运动机构只要适当设计出凸轮的轮廓，就能获得预期的运动规律。运转平稳、定位精度高，动荷小，但结构较复杂可用于载荷较大的场合367-1解：（1）先求解该图功的比例尺。汽=A=INbtarf（2 ）求最大盈亏功L。根 据 图7.5做能埴指示图。将4P-和曲线的交点标注H,-,-,空1，f ,f,二二将各区间所围的面积分为盈功和亏功，并标注、+”号或号，然后根据各自区间铺行功的数值大小按比例作出能量指不图（图7.6）如 首 先 自 二 向上做,表 示
40、区 间 的 盈 功；其 次 作 .向下表示 W 区间的亏功；依次类推，宜到画完最后一个封闭r.矢 量*。由图知该机械系统在U.区间出现最大盈亏功，其绝对值为：，卜4|以-4+4-4）1-*（-皿+150-网|加（3）求飞轮的转动惯最曲轴的平均角速度a 总 网/m m*1 3*.；/A.一“.需 1006系统的运转不均匀系数：%则飞轮的转动惯量:务,由5T%均 f37o图 7.7图7.8解：(1)驱动力矩”.因 为 给 定 为 常 数，因 此 k-为 水平直线。在个运动循环中，驱动力矩所作的功为 它相当于一个运动循环所作的功，即：2球=2Mx2a H O O x”竺应24a 雁因此求得：2 4(
41、2)求最大盈，j 功三。根 据 图 7.7 做能量指示图。将“P和1 r-曲 线的交点标注,38。将各区间所围的面积分为盈功和亏功，并 标 注 号 或 号，然后根据各自区间盈亏功的数值大小按比例作出能量指小图0 7.8)如卜.：首 先 自=向上做，表 示 8 区间的盈功；T T其次作 岫 向 下 表 示 f l 区间的亏功；然后作”向上表示 M区间的盈功，至此应形成一个封闭区间。由图知该机械系统在7上 区间出现最大用亏功 甚儿=(2.5-200)A2=412 I2S欲 求&，先求图7.7中*的长度。如图将图中线1和线2延长交于d点，那么在f相力 fd d”于该三角形的中位线，可 知”31鲍-纽
42、 峥。又 在K W t1，a d a b,因此有:小=理 材=或 x(2800-(楹.5-2W)=L4228d4 209,则4 =(4+1 啊 领-极 马 门=125$砌*f4 =(r+l5 1 l啊频 5-皿/2=蹈皿融根据所求数据作出能量指示图，见 图7.8,可 知 最 大 盈 亏功出现在段，则设力曲5。(3)求飞轮的转动惯量和质量。4._ 1255495，第3(:NHS7-3解：原来安装飞轮的轴的转速为A 触/.现 在电动机的转速为.=】项r/3 ,则若将七轮安装在电动机轴匕飞轮的转动惯量为:39-2l2JS(a)ASOO)f 03S%海，7-4解：（1）求安装在二轴上匕轮的转动惯量。先
43、求坡大盈，:功。因为 4*是最大动能与最小动能之差，依题意，在通过轧爆前系统动能达到最大，通过轧辐后系统功能达到最小，因此:4.pyym-pHn-4m）xS|x75xM 7.14 加 加网则飞轮的转动惯昂:/2M80N114,A I(-n-（2）求飞轮的最大转速和最小转速。.+纱 =皿+；xOJ）84r7 k K l-*）=90Q-*xO.D-78r/m（3）因为一个周期内输入功和和输出功相等，设一个 周 期 时 间 为：，则：因此有:*-PTwn xjnn-74m S。7-5 解:40图7.9=100川,个周期驱动力矩所作的功为：j脸吧1m o x i-i(n(w *一个周期阻力矩所作的功为
44、：F MFQL 加 J34；“6 xQ-1000又时段内驱动力矩所做的功为：因此最大盈亏功为：机组的平均班速度为：机组运转不均匀系数为：故匕轮的转动惯量为：7-6答：本书介绍的飞轮设计方法，没有考虑飞轮以外其他构件动能的变化，而实际上其他构件都有质量，它们的速度和动能也在不断变化，因而是近似的。7-7 解：，=空=竽=2/=奔=4 注累41M0个运动新环图 7.10图 7.11由图见一个运动循环的力矩图有四个重复图示，因此，可 以 以 一 个 周 期 只 有 来 计 算。（1）求驱动力矩 一个周期内驱动力矩功和阻力矩功相等，又依题意驱动力矩 为常数,故 有 2 2 ,二（2）求最大制，J功根据
45、图7.10做能量指小图。将 -和 步 曲线的交点标注工二 二 将各区间所围的面积分为盈功和少功，并标注+号 或 号，然后根据各自区间盈，功的数值大小按比例作出能量指不图（图 7.11）如下：首 先 自?向上做 8,表 示 8区间的盈功,人一 都 切 用/2 5$卡,其 次 作 入 向 下 表 示 於 区间的亏功，4方 如，物.如”：然后件6 d 同上表示 如 区 间的盈功，至此应形成.个封闭区间，4r.2004侬2【工 加 i w 由图知该机械系统在Q区间出现最大盈亏功（3）求 匕轮的转动惯量。42（4）求飞轮的质量。由课本公式7-8：得:7-8 解：A_ 25-3.14 tn1“4x3.14
46、Ek 50出稔图 7.12图 7.13（1）求驱动力拓个周期内驱动力矩功和阻力矩功相等，又依题意驱动力矩 N为常数，故有:呜+*A r-i s o jv-jt（2）求最大盈亏功小-根 据 图7.12做能量指示图。将“一和曲线的交点标注二,三，J 丁。将各区间所阚的血枳分为盈功和亏功，并 标 注 号 或 号，然后根据各门区间盈亏功的数值大小按比例作出能量指示图（图7.13）如下:首先 自 七 向下做”,表示工 区 间的亏功，其次作K向上表示成 区 间的盈功,43充成7 0”然后作q 向卜表示上区间的亏功，4 （加如“通必作 m 1向上发示：:“区间的盈功，至此应形成一个封闭区间，（逸 修1口7,
47、由图知该机械系统在二 二区间出现最大盈亏功4.l25d.（3）求飞轮的转动惯量。，-知77（附 317-9 答：机械有规律的，周期性的速度变化称为周期性速度波动。系统速度波动是随机的、不规则的，没有一定周期的称为非周期性速度波动。调节周期性速度波动的常用方法是在机械中加上转动惯量很大的回转件一一飞轮。非周期性速度波动常用调速器调节。经过调节后只能使主轴的速度波动得以减小，而不能彻底根除。7-1 0 解：图 7.14图 7.15（1）先求阻力知“*因为阻力矩”为常数，故有4dT=-lLn-ZDjr/2-llM 44再求发动机平均功率。一个周期内输出功为X*-I 5 x 4 r-+20,加,ab(
48、200-0欲求 V-,先求图7.15中 的长度。由 图 知 200,因此有：a b-O S O i M,则4 =cno-lxOP25，=舒.制 5JM(4 -IX tir -。的 榭 甘 加 敛泡$*根据所求数据作出能最指示图，见 图 7.15,可知最大盈亏功出现在心 段，则&L&e SMj。则求飞轮的转动惯量为45J=4.,A._而中J=!1”（3）若将七轮转动惯量减小1以，而f保持原值，可将飞轮安装在速度较高.点的轴:，设该轴的转速 为t ,则有:8-1解：依题意该转子的离心力大小为7 IxWxQJxlO-xJTHO）_138SxUJM该 转 身 的 重 量 为 好=中=1峭心”加，则“r
49、=L38Txll8xlO）=M,即该转子的离心力是其本身重量的二二倍。8-2答：方法如下：（1）将转子放在静平衡架上，待其静止，这时不平衡转子的质心必接近于过轴心的垂线下方；（2）将转子顺时针转过一 个 小 角度，然后放开，转子缓慢回摆。静止后，在转子上画过轴心的铅垂线1；（3）将转了逆时针转过个小角度，然后放开，转子缓慢回摆。静止后画过轴心的铅垂线2；（4）做线1和2的角平分线，重心就在这条直线上。8-3答：（1）两种振动产生的原因分析：主轴周期性速度波动是由于受到周期性外力，使输入功和输出功之差形成周期性动能的增减，从而使主轴呈现周期性速度波动，这种波动在运动副中产生变化的附加作用力，使得
50、机座产生振动。而回转体不平衡产生的振动是由于回转体上的偏心质量，在回转时产生方向不断46变化的离心力所产生的。（2）从理论上来说，这两种振动都可以消除。对于周期性速度波动，只要使输入功和输出功时时相等，就能保证机械运转的不均匀系数为零，彻底消除速度波动，从而彻底消除这种机座振动。对手回转体不平衡使机座产生的振动，只要满足静或动平衡原理，也可以消除的。（3）从实践上说，周期性速度波动使机座产生的振动是不能彻底消除的。因为实际中不可能使输入功和输出功时时相等，同时如果用飞轮也只能减小速度波动，而不能彻底消除速度波动。因此这种振动只能减小而不能彻底消除。对于回转体不平衡产生的振动在实践上是可以消除的