2004460544河南科技大学机械原理作业答案912.doc

《2004460544河南科技大学机械原理作业答案912.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2004460544河南科技大学机械原理作业答案912.doc（49页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、 第九章 凸轮机构及其设计91 何谓凸轮传动中的刚性冲击和柔性冲击？试补全图示各段的sd、vd、ad 曲线，并指出哪些地方有刚性冲击，哪些地方有柔性冲击？ 解： 刚性冲击：从动件加速度产生无穷大的变化而引起的冲击； 柔性冲击：从动件加速度产生有限量的变化而引起的冲击；位移、速度、加速度图补全如图，在b、c处有刚性冲击，在o、a、e、f处有柔性冲击。92 在图示的从动件位移线图中，AB段为摆线运动，BC段为简谐运动。若要求在两段曲线连接处B点从动件的速度和加速度分别相等，试根据图中所给数据确定d2的大小。 解：AB段可认为是：行程为 ， 推程角为 的摆线运动规律的前半段； BC段是：行程为 ，

2、推程角为 的简谐运动规律的后半段； AB段和BC段在B点的速度应相等，加速度均为0。 在B点 时，有：0解得：93 试用图解法设计一偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构。已知凸轮以等角速度逆时针回转，偏距e=10mm，基圆半径r0=30mm，滚子半径rr=10mm。从动件运动规律为：凸轮转角d=0150时，从动件等速上升20mm，d=150180时，从动件远休，d=180300时，从动件等加速等减速下降20mm，d=300360时，从动件近休。（求位移，计算、作图均可）解：从动件在推程段和回程段位移方程为： 推程： ，（ 0 d 150 ） 回程：等加速段 ，（ 0 d 60 ） 等减速段 ，（ 6

3、0 d 120 ）各点位移值如下：或位移曲线图94试用图解法设计一平底直动从动件盘形凸轮机构。已知基圆半径r0=30mm，凸轮以等角速度顺时针回转，从动件运动规律为：凸轮转角d=0150时，从动件以余弦加速度运动上升20mm，d=150180时，从动件远休，d=180300时，从动件等加速等减速下降20mm，d=300360时，从动件近休。（求位移，计算、作图均可）解：从动件在推程段和回程段位移方程为： 推程： ，（ 0 d 150 ） 回程：等加速段 ，（ 0 d 60 ） 等减速段 ，（ 60 d 120 ）各点位移值如下：或位移曲线图95试用图解法设计一滚子摆动从动件盘形凸轮机构。已知l

4、OA=55mm，lAB=50mm，r0=25mm，滚子半径rr=8mm，凸轮以等角速度逆时针回转，从动件运动规律为：凸轮转角d=0180时，从动件以余弦加速度运动顺时针摆动m=20，d=180300时，从动件等加速等减速摆回原位，d=300360时，从动件静止。（求位移，计算、作图均可）解：从动件在推程段和回程段位移方程为： 推程： ，（ 0 d 180 ） 回程：等加速段 ，（ 0 d 60 ） 等减速段 ，（ 60 d 120 ）各点位移值如下：或位移曲线图96 如图所示，偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构，已知凸轮实际轮廓线为一圆心在O点的偏心圆，其半径为R，从动件的偏距为e，试用作图法：(

5、1) 确定凸轮的合理转向；(2) 画出该机构的凸轮理论廓线、基圆及基圆半径；(3) 标出当从动件从图示位置升到位移s时，对应凸轮的转角d及凸轮机构的压力角a。解：97 试标出以下凸轮机构从图示位置转过60后从动件的位移s(或j)及压力角a。解：(a)解：(b)98 在图示两凸轮机构中，从动件的起始上升点均为C0点。(1) 试在图上标出从C0点到C点接触时，凸轮转过的角度d及从动件的位移s (或j)；(2) 标出在C点接触时凸轮机构的压力角a。s解：（a）解：(b)99 图示为一偏置滚子从动件盘形凸轮机构。已知凸轮轮廓由三段圆弧和一段直线组成，它们的圆心分别为O、O及O，半径分别为r=27mm，

6、r=54mm及r=7mm，偏距e=12mm。滚子半径rr=8mm。试：(1) 画出凸轮的理论轮廓曲线及基圆；(2) 标出从动件的行程h、推程运动角do及回程运动角do；(3) 标出图示位置从动件的位移及凸轮机构的压力角a；(4) 标出凸轮由图示位置转过60时，从动件的位移s及凸轮机构的压力角a。 解：910 一对心滚子移动从动件盘形凸轮机构，已知凸轮的基圆半径r050mm，滚子半径rr15mm，凸轮以等角速度顺时针转动，当凸轮转过d0180o时，从动件以等加速等减速运动规律上升h40mm；凸轮再转d0 150o时，从动件以余弦加速度运动规律返回原处；其余d0230o时，从动件静止不动，试用解析

7、法计算d60o、240o时凸轮实际轮廓曲线上点的坐标。解：理论廓线方程 实际廓线方程 ， ， ，推程等加速度段方程：当0=180=，h=40mm，因为凸轮顺时针转动，以=-60=-/3代入时： （角在第二象限） 时，回程余弦加速度段方程：当 时： 求x、y值时以= 240代入得：（角在第四象限）911 图示凸轮机构中，凸轮为一偏心圆盘，圆盘半径R=30mm，圆盘几何中心O到回转中心A的距离OA=15mm，平底与导路间的夹角b=60，当凸轮以等角速度w=1rad/s逆时针回转时，试：(1) 标出凸轮廓线的基圆半径r0；(2) 标出从动件的行程h；(3) 求出凸轮机构的最大压力角amax与最小压力

8、角amin；(4) 求出从动件的推程运动角d0和回程运动角d0；(5) 求出从动件的最大速度vmax。 解：(1) 基圆半径r0是凸轮回转中心A到理论廓线（迹点B的轨迹）的最小向径；(2) 从动件的行程h如图所示；(3) 凸轮机构的压力角a90-=30； (4) 从动件的推程运动角d0和回程运动角d0均为180；在DAOP中，有：(5) 从动件的最大速度 =120时（图示位置=45），有：912试分别标出四种凸轮机构在图示位置的压力角a。 解： (a) (b) (c) (d)第十章 齿轮机构及其设计101已知一条渐开线，其基圆半径为rb=50mm，试求：(1) 渐开线在向径rK=65mm的点K

9、处的曲率半径rK、压力角aK及展角qK；(2) 渐开线在展角qK=10时的压力角aK及向径rK。解：(1) (2) 102 当a=20的正常齿渐开线标准齿轮的齿根圆和基圆相重合时，其齿数为多少？又若齿数大于求出的数值，则基圆和根圆哪一个大？解：当基圆与根圆重合时：当 时：当z42 时，由式 (*) 可知，等号左边不变右边增大，说明根圆大于基圆。103 有一个渐开线直齿圆柱齿轮如图，用卡尺测量出三个齿和两个齿的公法线长度为W3=61.84mm，W2=37.56mm，齿顶圆直径da=208mm，齿根圆直径df=172mm，并测得其齿数z=24，试求该齿轮的模数m、分度圆压力角a、齿顶高系数和径向间

10、隙系数。（提示：m、a、均取标准值，且a=15或a=20） 解： 当a=15时， 当a=20时， 因此可知齿轮 m=8，a=15 又：104一对渐开线外啮合直齿圆柱齿轮机构，已知两轮的分度圆半径分别为r1=30mm，r2=54mm，a=20，试求：（1）当中心距=86mm时，啮合角等于多少？两个齿轮的节圆半径r1和r2各为多少？（2）当中心距=87mm时，啮合角和节圆半径r1和r2又各等于多少?（3）以上两种中心距下，齿轮节圆半径的比值是否相等？为什么？解：(1) (2)(3) 两种中心距下，齿轮节圆半径的比值相等，因为：105已知一正常齿渐开线标准齿轮z=18，m=10mm，a=20，求齿顶

11、圆齿厚和基圆齿厚。当齿顶变尖时，齿顶圆半径又应为多少？ 解：齿顶厚基圆齿厚齿顶变尖，sa=0，则：106图示一对渐开线齿廓G1、G2啮合于K点，试在图上作出：(1) 齿轮1为主动时，两齿轮的转动方向；(2) 节点P、节圆r1、r2 、啮合角a(3) 啮合极限点N1、N2和实际啮合线段；(4) 齿廓G1上与齿廓G2上点a2相共轭的点a1，并用双线表示齿廓G1上的齿廓实际工作段；(5) 比较齿廓G1上 与齿廓G2上 两段的长短，并分析其原因。解：齿廓G1上 与齿廓G2上 两段的长度不同，是因为齿廓间有相对滑动。107 一对正常齿渐开线外啮合直齿圆柱齿轮机构，已知a=20, m=5mm，z1=19，

12、z2=42，试：(1) 计算两轮的几何尺寸r、rb、ra和标准中心距a以及实际啮合线段的长度和重合度ea；(2) 用长度比例尺l=1mm/mm画出r、rb、ra、理论啮合线，在其上标出实际啮合线，并标出单齿啮合区和双齿啮合区。单齿啮合区双齿啮合区解：108 若将上题的中心距加大，直至刚好连续传动，试求：(1) 啮合角a和中心距a ；(2) 节圆半径r1和r2 ；(3) 在节点啮合时两轮齿廓的曲率半径r1和r2；(4) 顶隙c和节圆上的齿侧间隙jt。解：刚好连续传动，则：109有三个正常齿制的标准齿轮，其参数如下：齿轮编号amz120220220250320520试问：这三个齿轮的齿形有何不同（

13、主要考虑rb、s、h）？可以用同一把成形铣刀加工吗？可以用同一把滚刀加工吗？列表分析比较。解：1、 由于三个齿轮的齿形均不同（1、2的rb不同，渐开线的形状不同；1、2与3的s、h均不同），故不能用同一把铣刀加工；2、 由于齿轮1、2的m、a相同，故可用同一把滚刀加工，齿轮3则不行。1010有一齿条刀具，a=20, m=4mm，ha*=1，c*=0.25，刀具在切制齿轮时的移动速度v刀=1mm/s。试求：(1) 用这把刀具切制z=14的标准齿轮时，刀具中线距轮坯中心的距离L为多少？轮坯的转速n为多少？(2) 若用这把刀具切制z=14的变位齿轮，其变位系数x=0.5，则刀具中线距轮坯中心的距离L

14、为多少？轮坯的转速n为多少？解：（1）（2）1011 用标准齿条型刀具范成切制渐开线直齿圆柱齿轮，已知：a=20, m=2mm，ha*=1， c*=0.25。(1) 当轮坯角速度时，欲切制z=90的标准齿轮，求轮坯中心与刀具中线之间的距离L及刀具移动的线速度v刀；(2) 在保持L和v刀不变的情况下，若轮坯角速度改为，求所切制的齿轮的齿数z和变位系数x，并说明所切制出来的齿轮是正变位还是负变位齿轮；(3) 在保持L和v刀不变的情况下，若轮坯角速度改为，试计算被切制齿轮的齿数z和变位系数x，并说明最后的加工结果如何？节线中线（示意画出三种情况下刀具中线、加工节线与轮坯分度圆、节圆及轮坯中心与刀具中

15、线之间的距离L，并画出节点P的位置）解：加工的是正变位齿轮，由于z不为整数，加工的结果所有的轮齿都切掉。加工的是负变位齿轮。节线中线中线节线1012 齿轮与齿条无侧隙啮合如图，试在图上：(1) 画出实际啮合线； (2) 画出齿条节线； (3) 画出齿轮节圆； (4) 画出啮合角a ； (5) 画出齿轮、齿条齿廓实际工作段； (6) 若以该齿条为刀具范成加工齿轮，标出该齿轮的变位量xm，并说明是正变位，还是负变位；(7) 判断这样加工出来的齿轮是否产生根切？并说明理由；(8) 画出被加工齿轮齿廓的渐开线起始圆rq。解： 节线中线(6) 正变位(7) 这样加工出来的齿轮不会发生根切，因为刀具的齿顶

16、线没有超过极限啮合点N1。1013渐开线标准直齿圆柱齿轮与齿条标准安装，齿条主动，齿轮的z1=20，m=10mm，a=20，ha*=1，c*=0.25，齿条比例尺为l=1mm/mm ，试画出：(1) 齿轮节圆（r1）、齿条节线（用“节线1”表示）(2) 理论啮合线和实际啮合线；(3) 用图示量出的线段计算ea；(4) 若齿条为加工该齿轮的刀具，从图示位置向轮心靠近4mm，画出加工时的节圆（R1）、刀具中线、刀具节线（用“节线2”表示）及啮合角a，并判断是否产生根切，说明理由。解： 刀具中线节线1节线2 中线 会发生根切，因为刀具的齿顶线已超过极限啮合点N1。1014 图示回归轮系中，已知z1=

17、18，z2=41，z3=40，z4=20，a=20, m=4mm， 试问有几种传动方案可供选择？哪一种方案较为合理？列表比较并说明理由（不要求计算各轮几何尺寸）。解：有7种方案可供选择： 其中：3、4方案较为合理。解：1015 如图所示三对齿轮传动，已知z1=12，z2=47，z3=15，z4=45，z5=36，z6=25，两轴中心距a=120mm， a=20，ha*=1，c*=0.25，m=4mm，试确定三对齿轮的传动类型，说明理由并确定各轮的变位系数。负传动零传动，因z317，所以需用高度变位传动正传动（1） 可取： 则：（2） 可取： 则：（3）可取： 则：1016一对渐开线直齿圆柱齿轮

18、，已知m=2mm，z1=z2=10， a=20， ha*=1，c*=0.25，用齿条刀范成加工，求其不发生根切的最小中心距amin。解：查渐开线函数表：1017 一对高度变位齿轮，z1=12，x1=0.5，z2=33，x2=0.5，m=20mm， a=20， ha*= 1，c*=0.25。今将大齿轮2的齿数改为z2=32，而小齿轮仍用原来的，中心距也不变，试确定大齿轮2的变位系数x2。解：将大齿轮齿数改为z2=32后，则有：1018 已知一对渐开线直齿圆柱齿轮，z1=15，x1=0.3128，z2=21，x2=0.1921，m=5mm， a=20， ha*=1，c*=0.25，试：(1) 判断

19、在用齿条形刀具范成加工这两个齿轮时，是否会产生根切现象？(2) 求这对齿轮作无侧隙啮合传动时的中心距a 。解： 不会发生根切现象。查渐开线函数表：1019 某机床上装有一对正常齿标准外啮合直齿圆柱齿轮，且按标准中心距安装，已知m=5mm，z1=z2=60， a=20，后因齿轮磨损，将两轮拆下一起修理。修理后两轮齿顶圆直径均减少4mm，试：(1) 计算修理后齿轮的变位系数x、分度圆直径d、齿顶高ha；(2) 说明修理后齿轮是否发生根切？(3) 若将修理后的齿轮重新安装到原位置，计算节圆上的齿侧间隙jt和顶隙c。解：(1) 齿面磨损后渐开线被破坏，修理后相当于对该齿轮进行负变位加工。(2) 不会发

20、生根切现象。(3) 1020已知一对渐开线标准直齿圆柱齿轮，z1=20， z2=80， m=5mm， a=20， ha*=1，c*=0.25，安装中心距a =255mm，试问：(1) 此传动存在什么问题？(2) 若将标准齿轮改为变位齿轮，为何种传动类型？(3) 若按x1/x2=z2/z1分配变位系数，则计算齿轮1的齿顶圆半径ra1。解：(1) 存在问题：有侧隙、不是标准顶隙、重合度降低等。 (2 ) 正传动 (3 ) 1021 已知一对渐开线直齿圆柱齿轮传动，安装中心距a =155mm，传动比i12=8/7 , m=10mm， a=20， ha*=1，c*=0.25，试设计这对齿轮传动（确定齿

21、数、传动类型、变位系数，计算几何尺寸，验算齿顶厚sa sa=0.4m和重合度 ）。解：可能的传动方案如下：比较而言，方案1较为合理。现按方案1进行设计。取1022某工厂仓库现存有四个标准直齿圆柱齿轮，它们的基本参数为：齿轮1 z1=19，m=3mm， a=20， ha*=1，c*=0.25齿轮2 z2=21，m=3mm， a=20， ha*=1，c*=0.25齿轮3 z3=81，m=3mm， a=20， ha*=1，c*=0.25齿轮4 z4=79，m=3mm， a=20， ha*=1，c*=0.25现要修配一对外啮合齿轮传动，其中心距a=150mm，要求传动比i=40.1，问(1) 在这四个

22、齿轮中能否选出一对满足要求？为什么？(2) 尽量利用现有齿轮提出最佳修配方案(可另加工一齿轮)，并作简要说明。解：(1)不能选出一对满足要求的齿轮。(2) 用z3=81的齿轮，再加工一个z=20的齿轮： 满足传动比要求，但 须用负传动，不是最佳方案。用z4=79的齿轮，再加工一个z=20的齿轮： 满足传动比要求，且 须用正传动，为最佳方案。1023在图示回归轮系中，已知直齿圆柱齿轮，z1=15，z2=32，z3=30，z4=20，m=2mm，中心距a=50mm，问：(1) 轮1、2与轮3、4应选什么传动类型最好？为什么？(2) 若1、2轮改为斜齿轮传动来凑中心距，当齿数不变，模数不变时，斜齿轮

23、的螺旋角应为多少？(3) 斜齿轮1的当量齿数是多少？(4) 若已知该对斜齿圆柱齿轮的参数为：an=20，han*=1，cn*=0.25，齿宽b=30mm，试计算该对齿轮的重合度eg。 解：(1) 齿轮1、2用正传动齿轮3、4用高度变位齿轮传动或标准齿轮传动 (2) (3)(4) 1024已知一阿基米德单头蜗杆与蜗轮啮合传动，其参数为：z2=40，d2=280mm，q=9， a=20，ha*=1。试求：(1) 蜗杆的轴面模数mx1和蜗轮的端面模数mt2；(2) 蜗杆的齿距px1和导程l；(3) 蜗杆的分度圆直径d1；(4) 两轮的中心距a及传动比i12。解：(1) (2) (3) (4) 102

24、5 在图示的各蜗杆传动中，蜗杆均为主动，试确定图示蜗杆、蜗轮的转向或螺旋线的方向。蜗轮为 右 旋蜗轮转向为 逆 时针蜗轮为 左 旋蜗轮转向为 逆 时针蜗杆为 右 旋蜗轮为 右 旋蜗杆为 右 旋蜗杆转向标在图上蜗杆为 左 旋蜗杆转向为 顺 时针蜗轮为 右 旋蜗轮转向为 顺 时针1026 已知一对等顶隙直齿圆锥齿轮，z1=15，z2=30，m=5mm，ha*=1，c*=0.2，=90，试确定这对圆锥齿轮的几何尺寸。将各参数尺寸名称和几何尺寸计算式及其结果填入下表：将各部分尺寸标注在下图上。da1d1df 11027 试比较各种类型的齿轮机构的特点。(同向)第十一章 齿轮系及其设计111如图所示为一

25、手摇提升装置，各轮齿数为z1=20，z2=50，z2=20，z3=30，z3=1，z4=40，z4=18，z5=52，试求传动比i15，并指出当提升重物时手柄的转向。解：此轮系为空间定轴轮系。答：提升重物时，手柄的转向如箭头所示112 在图示轮系中，已知：蜗杆为单头且右旋，转速n1=1440r/min，转动方向如图示，其余各轮齿数为：z2=40，z2=20，z3=30，z3=18，z4=54，试：(1) 说明轮系属于何种类型；(2) 计算齿轮4的转速n4；(3) 在图中标出齿轮4的转动方向。n4 解：(1) 此轮系为空间定轴轮系 (2) (3) 齿轮4的转动方向如箭头所示。 游丝n4113 如

26、图所示为一千分表的示意图，已知各轮齿数如图，模数m=0.11mm（为非标准模数）。若要测量杆1每移动0.001mm时，指针尖端刚好移动一个刻度（s=1.5mm）。问指针的长度R等于多少？（图中齿轮5和游丝的作用是使各工作齿轮始终保持单侧接触，以消除齿侧间隙对测量精度的影响）。 解： 114在如图所示的轮系中，设已知各轮齿数为：z1、z2、z2、z3、z3和z4，试求其传动比i1H。 解：此轮系为一行星轮系115 图示门座式起重机的旋转机构中，已知电动机的转速n=1440r/min，各传动齿轮的齿数为z1=1(右旋)，z2=40，z3=15，z4=180。求该起重机机房平台H的转速nH。 解：此

27、轮系为空间混合轮系116图示为手动起重葫芦，已知z1=z2=10，z2=20，z3=40，传动总效率h=0.9。为提升重G=10kN的重物，求必须施加于链轮A上的圆周力F。 解：此轮系为一行星轮系f320 答：要提升10kN的重物，必须施加于链轮A上的 圆周力F为308.64N。117 图示轮系中，已知各轮齿数为：z160，z2z2 z3z420，z5100试求传动比i41(在解题前应先思考下列问题：图示轮系为何种轮系，其自由度F等于多少？要求这种轮系的传动比，至少必须列出几个计算式？) 解：该轮系属于3K-H行星轮系 轮系的自由度F为 该轮系的传动比为：要求这种轮系的传动比，至少必须列出2个

28、计算式。118图示轮系中，z1=z3=25，z5=100，z2=z4=z6=20，试区分哪些构件组成定轴轮系？哪些构件组成周转轮系？哪个构件是系杆H？传动比i16=? 解：构件1、2 、3、4、5组成周转轮系，构件5是系杆； 构件5和6组成定轴轮系。119 如图（a）、（b）所示为两个不同结构的锥齿轮周转轮系，已知z1=20，z2=24，z2=30，z3=40，n1=200r/min，n3=100r/min。求两轮系的nH等于多少？ （通过对本题的计算，请进一步思考下列问题：转化轮系传动比的“”号确定错误会带来什么结果？在周转轮系中用画箭头的方法确定的是构件的什么转向？试计算n1H=n1nH，n3H=n3nH的值，并进而说明题中n1与n3以及n1H与n3H之间的转向关系）。解：（1)图（a）与n1反向，与n3同向。（2)图（b）与n1同向，与n3反向。（3）答：由图（a）、图（b）的计算结果可知：转化轮系传动比前的“”号直接影响计算结果的正确与否； 在周转轮系中用画箭头的方法确定的是构件的相对（系杆H的）转向，即在转化轮