机械设计基础课后答案.ppt

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1、题题3.5 绘制机构简图绘制机构简图解：解：CBA1423定块机构定块机构题题3.6 绘制机构简图绘制机构简图解：解：CBA1423摇块机构摇块机构题题3.7 绘制机构简图绘制机构简图解：解：CBA1423正弦机构正弦机构题题3.8 计算机构自由度计算机构自由度解：解：活动构件数：活动构件数：n = 8 ；低副：低副：PL = 11 ；高副：高副： PH = 1 ；机构自由度：机构自由度： F = 3 n 2PL PH = 3 8 2 11 1 = 1142354678移动副移动副局部自由度局部自由度高副高副题题3.8 计算机构自由度计算机构自由度解：解：活动构件数：活动构件数：n = 8 ；

2、低副：低副：PL = 11 ；高副：高副： PH = 1 ；机构自由度：机构自由度： F = 3 n 2PL PH = 3 8 2 11 1 = 1142354678移动副移动副局部自由度局部自由度高副高副题题3.8 计算机构自由度计算机构自由度解：解：活动构件数：活动构件数：n = 4 ；低副：低副：PL = 4 ；高副：高副： PH = 2 ；机构自由度：机构自由度： F = 3 n 2PL PH = 3 4 2 2 2 = 214234虚约束虚约束局部自由度局部自由度高副高副高副高副虚约束虚约束题题3.9 机构的结构分析机构的结构分析解：解：机构自由度：机构自由度： F = 3 8 2

3、11 = 2该机构为该机构为级级机构；机构；123级组级组456789级组级组级组级组题题3.10(a)解：解：机机构自由度构自由度： F = 3 5 2 7 = 1机构的结构分析机构的结构分析 1) 取构件取构件1为原动件为原动件该机构为该机构为 级级机构；机构；级组级组1623456题题3.10(a) 续续2) 取构件取构件5为原动件为原动件该机构为该机构为级级机构；机构；级组级组6512346级组级组题题3.10(b) 级组级组81542367888解：解：机机构自由度构自由度： F = 3 7 2 10 = 1机构的结构分析机构的结构分析 1) 取构件取构件1为原动件为原动件该机构为该

4、机构为级级机构；机构；级组级组级组级组题题3.10(b) 续续级组级组8级组级组12365478882) 取构件取构件7为原动件为原动件该机构为该机构为 级级机构；机构；题题3.10(b) 续续级组级组8级组级组12346578882) 取构件取构件7为原动件为原动件该机构为该机构为 级级机构；机构；思考：取构件思考：取构件3为原动件为原动件补充题：求补充题：求C、E点的速度点的速度vC、vE 和加速度和加速度aC、aE 已知：已知： 1 = 100 rad/s ；机构尺寸如图示；机构尺寸如图示；解：解：(1) 速度分析速度分析速度矢量方程：速度矢量方程： 方程中各矢量分析：方程中各矢量分析：

5、 vB = 0.03 100 = 3 m/s ；CBBCvvv vBvC 的方向的方向vCB 的方向的方向速度图解速度图解(速度矢量多边形速度矢量多边形)：vBvCvEvCB比例尺：比例尺： v = 10； 结果：见图示结果：见图示(单位：单位：m/s)vB 2 = vCB /lBC = 2.484/0.06 = 41.4 rad/s 2(2) 加速度分析加速度分析加速度矢量方程：加速度矢量方程： 方程中各矢量分析：方程中各矢量分析：tCBnCBBCBBCaaaaaa aC 的方向的方向Ba的方向的方向tCBanCBa2221m/s 30010003. 0 ABnBBlaa2222m/s 84

6、.1024 .4106. 0 BCnCBla其余各加速度矢量如图示：其余各加速度矢量如图示：加速度图解加速度图解比例尺：比例尺： a = 0.1；结果：见图示结果：见图示(单位：单位：m/s2)aC 的方向的方向Ba的方向的方向tCBanCBa题题4.10解：解：AC AC”比例尺：比例尺：1:1 ；题题4.10解：解： 比例尺：比例尺：1:1 ；题题4.10解：解：比例尺：比例尺：1:1 ；取取lAB = 50，在，在CD上任取一上任取一段长度段长度DE；按反转法将多边形按反转法将多边形AB1E1D和和AB2E2D反转到位置反转到位置3， 即令即令DE1 、DE2与与DE3重合；由此得重合；

7、由此得 点；点；过过 作连线，并连线的垂直平分线，由垂作连线，并连线的垂直平分线，由垂直平分线的交点得点直平分线的交点得点C； , , 321BBB , , 3221BBBB、由此得：由此得：143.7469.128CDBC CDlBCl当当 lAB 50时，时， lBC和和lCD应为：应为：CDllBCll 50 , 50ABCDABBC题题5.5解：解：题题5.6解：解：比例尺：比例尺： l = 1:1 ；题题6.3 (将题目中的将题目中的 =1441 rad/s 改为改为 =1.441 rad/s)解：解：运动特性系数：运动特性系数：拨盘的运动时间拨盘的运动时间 t1：槽轮运动时间槽轮运

8、动时间 t2：槽轮间歇时间槽轮间歇时间 ：32622622212 zzKtt ; s 907. 2 36. 4313112 tt2t053. 2907. 236. 4212 ttt; s 36. 4441. 122 , 2 11 tt题题6.4解：解：拨盘的运动时间拨盘的运动时间 t1： 由由 又由题意有：又由题意有：t = t1 t2 ； 联立两式得：联立两式得： t = 2t2 ；即；即 t2= t/ /2 = 1 s ； 由此得：由此得： t1 = 3t2 = 3 s ；拨盘的转速：拨盘的转速：n1 = 60/ /t1 = 60/ /3 =20 r/min ; 3162262212 zz

9、Ktt 得：得：1231tt 题题7.16解：解：(1) 受力分析受力分析由扭矩引起的剪力：由扭矩引起的剪力：TFFFrFrrTrFiR5 . 8502850285022maxmax 由载荷由载荷 F 引起的剪力：引起的剪力：最大的合成剪力：最大的合成剪力：FFzFF5 . 02R 180095 . 05 . 8RRmax FFFFFFR (2) 螺栓强度计算螺栓强度计算螺栓的预紧力：取螺栓的预紧力：取 Kf = 1.2， 代入得：代入得：许用应力：参考表许用应力：参考表7.5，初取，初取 S = 3 (M16M30)； 由此得：由此得： s = s/ /S = 235/ /3 78.3将已知

10、数据代入设计式：将已知数据代入设计式：查螺纹标准，取查螺纹标准，取M20；d1 =17.29 ，基本可满足要求；，基本可满足要求；N 14400115. 018002 . 1Rf0 mfFKF45.1743 .78144003 . 143 . 101 Fd题题7.17解：解：(1) 受力分析受力分析由扭矩引起的剪力：由扭矩引起的剪力：21007541063032maxmax iRrTrF(2) 螺栓强度计算螺栓强度计算许用应力：许用应力： s = 800 8 / /10 = 640 ； 参考表参考表7.4： = s / /S = 640 / /2.5 = 256 ； p = B / /Sp =

11、 800 / /2.5 = 320 ；查螺纹标准得：查螺纹标准得： ds = 13 ；螺栓剪切强度：螺栓剪切强度：挤压强度：挤压强度：8 .1541312100422s dmFR1115132100pSp dFR剪切和挤压强度均满足要求；剪切和挤压强度均满足要求；题题7.18解：解：(1 )螺栓受力分析螺栓受力分析确定螺栓的轴向工作载荷确定螺栓的轴向工作载荷F：确定残余预紧力：确定残余预紧力： 有密封要求：有密封要求：定螺栓的轴向总载荷：定螺栓的轴向总载荷：N 39271242005 . 1422 zDpzpAF70688 . 1)8 . 15 . 1(0 FFFN 1099570683927

12、0 FFF (3) 强度计算强度计算螺栓的许用应力：螺栓的许用应力： 参考表参考表7.3， B = 540 MPa ， s = 320 Mpa； 参考表参考表7.5，取，取 S = 3 ，则可得：，则可得： = s / /S = 320/ /3 =107 Mpa；确定螺栓直径确定螺栓直径 由设计式得：由设计式得：查螺栓标准：取螺栓公称直径查螺栓标准：取螺栓公称直径M16， 对应对应 d1 = 13.835 13.04 ，可满足强度要求；，可满足强度要求；mm 04.13107109953 . 143 . 141 Fd(4) 确定螺栓分布圆直径确定螺栓分布圆直径D0按结构要求，由图有：按结构要求

13、，由图有： D0 D + 2e + 2 + 2t 其中其中 = 10 ；t = 3 6；e 14 ； 代入得：代入得： D0 334 340 ；由满足密封要求，螺栓间距由满足密封要求，螺栓间距 l 应满足：应满足： l 7d = 112 ； 由此得：由此得： 即即D0应满足：应满足： 340 D0 427 ；427121120 lzD et题题7.21解：解：(1) 力学模型力学模型(如图示如图示) FT 力矩力矩(400F)引起的剪力；引起的剪力； Fr 力力F引起的剪力；引起的剪力； 其中：其中：FFFFT1FT1FrFT2FT2FrFT3FrFFFFFFFTTT3580340025802400321 (2) 计算螺栓的最大剪力计算螺栓的最大剪力Fmax 方案方案1：FFFF313r2r1r (2) 计算螺栓的最大剪力计算螺栓的最大剪力FmaxFT2FrFT3Fr方案方案1：方案方案2：方案方案3：u比较计算结果，方案比较计算结果，方案3最好；最好；FFFF52. 23125222max FFFFFF962. 1150cos313523135223max FFFFF833. 261731251max FrFT1