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1、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 = 33- 24-1= 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：增加
2、一个构件和一个低副，如习题 3-5 解图(b)所示。其自由度为： F = 3n- 2P5 - P4 = 34- 25-1=1 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 = 33- 23- 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
3、种形式。 计算该机构自由度为： F = 3n- 2P5 - P4 = 33- 24-0 =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 = 33- 24-0 =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-
4、2P5 - P4 = 37 - 210-0 =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 点轨迹是精确直线，其轨迹垂直于机架连心线 AF 解(b) F = 3n- 2P5 - P4 = 35- 27 -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(c) 方法一：将FHI 看作一个构件 F = 3n- 2P5 - P
5、4 = 310- 214-0 = 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 = 312- 217 -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 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 = (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），
6、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 = 33- 23-0 = 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) v3 = vP13 =w1lP13P14 （） 解(b) v3 = vP1
7、3 =w1lP13P14 （） 解(c) vP13 =w1lP13P14 =w3lP13P34 （） 解(d) v3 = vP13 =w1lP13P14 （） lP13P14 （P） w3 =w1lP13P34 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 最短杆为机架 该机构为双曲柄机构 (b) lmax +lmin =120+ 45 =165Sl其余=100+ 70 =170 最短杆邻边为机架 该机构为曲柄摇杆机构
8、(c) lmax +lmin =100+50 =150Sl其余= 70+ 60 =130 该机构为双摇杆机构 (d) lmax +lmin =100+50 =150Sl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：根据曲柄存在条件，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。所以 b 一定大于 c。 若 bc，则四杆中 c 为最短杆，若有曲柄，则一定是 CD 杆。 bd： lmax +lmin =
9、b+ c Sl其余= a + d 图 6-53 习题 6-10 图 ba + d -c =17 + 21-8 = 30 bd： lmax +lmin = d +cSl其余= a +b bd +c-a = 21+8-17 =12 结论：12b30 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。 解 作图步骤：按ml = 0.01 m/mm 比例，作出 A、D、C、C1 和 C2 点。 连接 AC1、AC2，以 A
10、 为圆心 AC1 为半径作圆交 AC2 于 E 点。 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。 作出机构运动简图 ABCD 及 B1、B2 点。 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。 lAB =ml AB = 0.018 = 0.08 m = 80 mm （计算值：77.85 mm） lBC =ml BC = 0.01112 =1.12 m =1120 mm （计算值：1115.32 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
11、知摇杆长度l4 =100 mm ，摆角y= 450 ，行程速比系数 K =1.25 。试根据gmin解 40o 的条件确定其余三杆的尺寸。 =+-=+-=20125.1125.118011180KKq lAB =ml AB = 0.00214.5 = 0.029 m = 29 mm （计算值：29 mm） lBC =ml BC = 0.00273.5 = 0.147 m =147 mm （计算值:146.68 mm） gmin = 33（计算值：32.42） 不满足gmin 40o 传力条件，重新设计 lAB =ml AB = 0.00217 = 0.034m = 34 mm （计算值：33.
12、81 mm） lBC =ml BC = 0.00254.5 = 0.109 m =109 mm （计算值：108.63 mm） gmin = 40（计算值：40.16） 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 =1.4 ，试用图解法求曲柄的长度。 解 =+-=+-=3014.114.118011180Kq K lAB =ml AB1 = 0.00213 = 0.026 m = 26 mm（计算值：25.88 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 =
13、 50 mm ，偏距e =10 mm 。行程速比系数 K =1.4 。试用作图法求出曲柄和连杆的长度。 解 =+-=+-=3014.114.118011180KKq lAB =ml AB2 = 0.00123.5 = 0.0235 m = 23.5 mm （计算值：23.62 mm） lBC =ml B2C2 = 0.00139.5 = 0.0395 m = 39.5 mm （计算值：39.47 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
14、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：画出凸轮机构的运动简图。作出凸轮的理论廓线、基圆以及从动件位移曲线s j图。 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）。 v2 解 由压力角计算公式： tana=(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 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-
