机械设计基础部分例题答案解析

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1、题1—5 计算题1—5图所示机构的自由度（若有复合铰链，局部自由度或虚约束应明确指出）,并标出原动件。            题1—5图                                题解1—5图解题分析:图中C处为3杆形成的复合铰链；移动副M与F导路互相平行，其之一为虚约束；图示有6个杆和10个转动副（I、J、G、L及复合铰链K和H）形成虚约束。 解答：1．机构的自由度：  2．选AB杆为原动件。题2-1在图示铰链四杆机构中，已知lBC=100mm，lCD=70mm，lAD=60mm，AD

2、为机架。试问：（1）若此机构为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，求lAB的最大值；（2）若此机构为双曲柄机构，求lAB最小值；（3）若此机构为双摇杆机构，求lAB的取值范围。 解题分析：   根据铰链四杆机构曲柄存在条件进行计算分析。在铰链四杆机构中，若满足杆长条件，以最短杆或最短杆相邻的杆为机架，机构则有曲柄，否则无曲柄；若不满足杆长条件，无论取哪个构件为机架，机构均为无曲柄，即为双摇杆机构。解答：1．因为AD为机架，AB为曲柄，故AB为最短杆，有，则故     2．因为AD为机架，AB及CD均为曲柄，故AD杆

3、必为最短杆，有下列两种情况：若BC为最长杆，则 ，且，则得   若AB为最长杆，则，且，故              得            故        3．如果机构尺寸不满足杆长条件，则机构必为双摇杆机构。若为最短杆,则，故若为最长杆,则，故若既不是最短杆，也不是最长杆，则，故   若要保证机构成立，则应有故当该机构为双摇杆机构时，的取值范围为：题2-6解：因为本题属于设计题，只要步骤正确，答案不唯一。这里给出基本的作图步骤，不给出具体数值答案。作图步骤如下（见图2.18）：图2.18（1）求，；

4、并确定比例尺。（2）作，。（即摇杆的两极限位置）（3）以为底作直角三角形，，。（4）作的外接圆，在圆上取点即可。在图上量取，和机架长度。则曲柄长度，摇杆长度。在得到具体各杆数据之后，代入公式（2—3）和（2-3）′求最小传动角，能满足即可。图2.19 解:作图步骤如下（见图2.19）：（1）求，；并确定比例尺。（2）作，顶角，。（3）作的外接圆，则圆周上任一点都可能成为曲柄中心。（4）作一水平线，于相距，交圆周于点。（5）由图量得，。解得：曲柄长度：连杆长度：5-3解：秒针到分针的传递路线为：6→5→4→3

5、，齿轮3上带着分针，齿轮6上带着秒针，因此有：。分针到时针的传递路线为：9→10→11→12，齿轮9上带着分针，齿轮12上带着时针，因此有：。图5.7　　　　　　题2-4设计一曲柄摇杆机构，已知机构的摇杆DC长度为150mm，摇杆的两极限位置的夹角为45°，行程速比系数K=1.5，机架长度取90mm。（用图解法求解，=4mm/mm）解答：               题解2－4图 　　1．计算极位夹角：2．选定比例尺，按给定的摇杆长度150mm及摆角45°画出摇杆的两极限位置DC1和DC2，见题解2-4图。

6、3．过C1和C2点作与C1C2连线夹角为（90°-36°）=54°的直线相交于O点。4．以O点为圆心，OC2为半径作圆，此圆是机架另一个铰链中心所在的圆。5．以D点为圆心，机架长度为半径作圆交上圆于A1和A2两点。任取其中一点作为曲柄的转动中心（如取A1）。6．量取A1C1和A1C2长度，计算曲柄和连杆长度a、b： 题2-5 设计一摆动导杆机构，已知摆动导杆机构的机架长度d=450mm，行程速比系数K=1.40。(比例尺)解答：作图法：1.计算导杆两极限位置夹角ψ：，2.选定D点，作∠mDn==30°，再作

7、其等分角线DP，见题解2-8图；  adψmnPC1AD3.选定比例尺在分角线上量取,得到曲柄回转中心A；                   4.过A点作导杆任一极限位置的垂直线AC1,             则该线段即为所求曲柄长度=116mm。                  题12-3图示为一标准蜗杆传动，蜗杆主动螺旋线方向为左旋，转矩T1=25000N·mm，模数m=4mm，压力角α=20°，蜗杆头数Z1=2，蜗杆直径系数q=10，蜗轮齿数Z2=54，传动效率η=0.75。试确定：（1）蜗轮2

8、的转向及螺旋线方向；O2O2题12-3图O2O2n2Fr2Ft2Fa2Ft1Fa11Fr1n1题解12-3图Fr1O1n2O2Fr2Fa2Ft2O1n1Fa1Ft1（2）作用在蜗杆、蜗轮上的各力的大小和方向（在图中标出）。    n1n1  解题分析：1.蜗轮的转向n2：根据螺旋副的运动规律,确定蜗轮按逆时针方向转动。2．蜗轮轮齿螺旋线方向：根据蜗杆传动正确啮合条件γ=β，蜗轮的螺旋线方向应为左旋。解答：蜗杆、蜗