机械设计基础第二版(陈晓南_杨培林)题解

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。设计者的意图就是

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

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增加一个构件与一个低副,如习题3-5 解图(b)所示。其自由度为:

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 (d) 机构模型图3-38 习题3-6 图

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(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(b) 习题3-6(d)解图(c)

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,

AF=CF 条件时,E 点轨迹就是精确直线,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 中有一个就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(c)方法一:将△FHI 瞧作一个构件

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 瞧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

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 与 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)P 5 = (3-1)´3-(2-1)´5 =1

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 - 2P 5 - P 4 = 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。

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) v 3 = v P 13 =w 1l P 13P 14 (←) 解(b) v 3 = v P 13 =w 1l P 13P 14 (↓)

解(c) ∵ v P 13 =w 1l P 13P 14 =w 3l P 13P 34 (↑) 解(d) v 3 = v P 13 =w 1l P 13P 14 (↑) l P 13P 14 ( )

∴ w 3 =

w 1 l P 13P 34

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)∵ l max +l min =110+ 40 =150 ＜S l其余= 90+ 70 =160

最短杆为机架

∴ 该机构为双曲柄机构

(b)∵ l max +l min =120+ 45 =165＜S l其余=100+ 70 =170最短杆邻边为机架

∴ 该机构为曲柄摇杆机构

(c)∵ l max +l min =100+50 =150＞S l其余= 70+ 60 =130

∴ 该机构为双摇杆机构

(d)∵ l max +l min =100+50 =150＜S l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？它就是哪个构件？

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,则一定就是C D 杆。

b＞d: l max +l min = b+ c ≤S l其余= a + d图6-53 习题6-10 图∴ b≤a + d -c =17 + 21-8 = 30b＜d:

l max +l min = d +c≤S l其余= a +b

∴ b≥d +c-a = 21+8-17 =12

结论:12≤b≤30 时机构有曲柄存在,C D 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l CD =500mm,l AD =1000mm。试用

图解法求曲柄AB 与连杆BC 的长度。

m/mm 比例,作出A、D、C、C1 与C2 点。

解作图步骤:①按m

l = 0、01

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。

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。

l AB =m l AB = 0、01´8 = 0、08 m = 80 mm (计算值:77、85 mm)