第三章部分题解参考
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?
习题3-5图
习题3-5解图(a)
习题3-5解图(b)
习题3-5解图(c)
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:
F3n2P5P4 33241 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,即结构组成原理上有错误。 解决方法:①增加一个构件和一个低副,如习题3-5解图(b)所示。其自由度为:
F3n2P5P4 34251 1②将一个低副改为高副,如习题3-5解图(c)所示。其自由度为:
F3n2P5P4 33232 13-6 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。
习题3-6(a)图
习题3-6(d)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。
自由度计算:
F3n2P5P4332401
- 1解(b) F3n2P5P4352701
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
F3n2P5P431021402
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
F3n2P5P431221702
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(31)n(21)P5(3-1)3(21)51
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) F3n2P5P4332303
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。
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)
v3vP131lP13P14(←)
解(b)
v3vP131lP13P14(↓)
- 3∴ b≥dca2181712
结论:12≤b≤30时机构有曲柄存在,DC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 lABlAB0.017.80.078 m78 mm
lBClBC0.01111.51.115 m1115 mm
6-14 设计一曲柄摇杆机构。已知摇杆长度l4100摆角450,行程速比系数K1.25。试根据min mm,≥40o的条件确定其余三杆的尺寸。 解 180K11.25118020 K11.251lABlAB0.00214.50.028 m28 mm lBClBC0.00273.30.1466 m146.6 mm
min32.42
不满足min≥40o传力条件,重新设计
lABlAB0.00216.90.0338 m33.8 mm lBClBC0.00254.30.1086 m108.6 mm
min40.16
满足min≥40o传力条件
6-15 设计一导杆机构。已知机架长度l1100 mm,行程速比系数K1.4,试用图解法求曲柄的长度。 解 180K11.4118030 K11.41lABlAB10.00212.940.02588 m25.88 mm
6-16 设计一曲柄滑块机构。已知滑块的行程s50 mm,偏距e10 mm。行程速比系数K1.4。试用作图法求出曲柄和连杆的长度。
- 787-13 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rb40mm,滚子半径rk10mm;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-等减速规律运动,从动
60,试绘制从件行程h32mm;凸轮在一个循环中的转角为:t150,s30,h120,s动件位移线图和凸轮的廓线。 解
7-14 将7-13题改为滚子偏置移动从动件。偏距e20mm,试绘制其凸轮的廓线。 解
7-15 如图7-33所示凸轮机构。试用作图法在图上标出凸轮与滚子从动件从C点接触到D点接触时凸轮的转角CD,并标出在D点接触时从动件的压力角D和位移sD。
- 1011
③许用应力计算:
N160n1Lh609601(53008)6.9108N260n2Lh603201(53008)2.3108
P164 图8-34:YN10.88,YN20.92 P165 图8-35:ZN10.98,ZN20.94
P164 表8-8: SFmin1.25,SHmin1.0(失效概率≤1/100) P162 图8-32(c):Flim1220 MPa,Flim2270 MPa P163 图8-33(c):Hlim1550 MPa,Hlim2620 MPa
YST2.0
Y2202P162 式8-27:[F1]Flim1STYN10.88309.76 MPa
SFmin1.25[F2]Flim2YSTSFminYN227020.92397.44 MPa 1.25P162 式8-28:[H1][H2]Hlim1SHminZN1ZN25500.98539 MPa 16200.94582.8 MPa 1Hlim2SHmin[H]{[H1],[H2]}min582.8 MPa
④验算齿轮的接触疲劳强度:
P160 表8-7: ZE189.8 MPa P161 图8-31:ZH2.5 P160 式8-26:Z4341.710.87 3500KT1(u1)3
b2uZZZP160 式8-25:HEHa189.82.50.875001.5899.48(31)3 460 MPa
150603H<[H] 齿面接触疲劳强度足够
⑤验算齿轮的弯曲疲劳强度:
P157 图8-28:YFa12.64,YFa22.26 P158 图8-29:YSa11.6,YSa21.78
0.750.75P158 式8-23:Y0.250.250.69
1.71P158 式8-22:F12000KT120001.5899.48YFa1YSa1Y2.641.60.6962.65 MPa d1b1m756532000KT120001.5899.48YFa2YSa2Y2.261.780.6964.63 MPa d1b2m75603F2F1<[F1] 齿轮1齿根弯曲疲劳强度足够
F2<[F2] 齿轮2齿根弯曲疲劳强度足够
第十章部分题解参考
10-4 在图10-23所示的轮系中,已知各轮齿数,3为单头右旋蜗杆,求传动比i15。 解 i15 zzzzzzzn1306030234534590 n5z1z2z3z4z1z3z420130- 13∵ i12i14Hi24n1z299n99→n21(↓) n2z1199n1z5z410010010000101n1→n4(↑) n4z1z5101110110000n2nHz141→nH(n2n4)
n4nHz22∴ nH(n2n4)(i1Hn11980000 nH121n1101n1n1 )299100001980000