《習(xí)題及解答》word版

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1、 第二章習(xí)題及解答 2-1 如題圖2-1所示為一小型沖床，試?yán)L制其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度。 （a） （b） 題圖2-1 解： 1)分析 該小型沖床由菱形構(gòu)件1、滑塊2、撥叉3和圓盤4、連桿5、沖頭6等構(gòu)件組成，其中菱形構(gòu)件1為原動(dòng)件，繞固定點(diǎn)A作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)鉸鏈B與滑塊2聯(lián)接，滑塊2與撥叉3構(gòu)成移動(dòng)副，撥叉3與圓盤4固定在一起為同一個(gè)構(gòu)件且繞C軸轉(zhuǎn)動(dòng)，圓盤通過(guò)鉸鏈與連桿5聯(lián)接，連桿帶動(dòng)沖頭6做往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)沖裁運(yùn)動(dòng)。 2)繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 選定比例尺后繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖（b）所示。 3)自由度計(jì)算 其中 n=

2、5，PL=7, PH=0, F=3n-2PL-PH=3×5-2×7=1 故該機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)。 2-2 如題圖2-2所示為一齒輪齒條式活塞泵，試?yán)L制其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度。 （a） （b） 題圖2-2 解： 1)分析 該活塞泵由飛輪曲柄1、連桿2、扇形齒輪3、齒條活塞4等構(gòu)件組成，其中飛輪曲柄1為原動(dòng)件，繞固定點(diǎn)A作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)鉸鏈B與連桿2聯(lián)接，連桿2通過(guò)鉸鏈與扇形齒輪3聯(lián)接，扇形齒輪3通過(guò)高副接觸驅(qū)動(dòng)齒條活塞4作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，活塞與機(jī)架之間構(gòu)成移動(dòng)副。 2) 繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 選定比例尺后

3、繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖（b）所示。 3)自由度計(jì)算 其中 n=4，PL=5, PH=1 F=3n-2PL-PH=3×4-2×5-1=1 故該機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)。 2-3 如圖2-3所示為一簡(jiǎn)易沖床的初步設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)者的意圖是電動(dòng)機(jī)通過(guò)一級(jí)齒輪1和2減速后帶動(dòng)凸輪3旋轉(zhuǎn)，然后通過(guò)擺桿4帶動(dòng)沖頭實(shí)現(xiàn)上下往復(fù)沖壓運(yùn)動(dòng)。試根據(jù)機(jī)構(gòu)自由度分析該方案的合理性，并提出修改后的新方案。 題圖2-3 解： 1)分析 2)繪制其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖(圖2-3 b) 選定比例尺后繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖（b）所示。 3)計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度并分析其是否能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖 由圖b可知，

4、故 因此，此簡(jiǎn)易沖床根本不能運(yùn)動(dòng)，需增加機(jī)構(gòu)的自由度。 4)提出兩種修改方案 為了使機(jī)構(gòu)能運(yùn)動(dòng)，應(yīng)增加機(jī)構(gòu)的自由度。方法可以是：在機(jī)構(gòu)的適當(dāng)位置，增加一個(gè)活動(dòng)構(gòu)件和一個(gè)低副，或者用一個(gè)高副去代替一個(gè)低副，其修改方案很多，圖c圖d給出其中的兩種方案。 新方案中： 新方案的機(jī)構(gòu)自由度： 改進(jìn)后的方案具有確定的運(yùn)動(dòng)。 2-4 如題圖2-4所示為一小型壓力機(jī)，試?yán)L制其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度。 （a） （b） 題圖2-4 解： 1)分析 該壓力機(jī)由齒輪1、偏心輪1’、連桿2、導(dǎo)桿3

5、、叉形連桿4、齒輪5、滾子6、滑塊7、沖頭8所組成，其中齒輪1與偏心輪1’固定連接組成一個(gè)構(gòu)件，且為原動(dòng)件，偏心輪1’與連桿2通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接，連桿通過(guò)鉸鏈推動(dòng)導(dǎo)桿移動(dòng)，導(dǎo)桿的另外一端與連桿4構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副，連桿4的中部有一個(gè)滾子6，齒輪5的端面加工有一個(gè)凹槽，形成一個(gè)端面槽形凸輪，滾子6嵌入凸輪槽中，叉形連桿4另外一端與滑塊7構(gòu)成移動(dòng)副，滑塊7通過(guò)鉸鏈與沖頭聯(lián)接，驅(qū)動(dòng)沖頭滑塊作往復(fù)上下沖壓運(yùn)動(dòng)。 2)作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 選定比例尺后繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖（b）所示。 3)計(jì)算該機(jī)構(gòu)的自由度 故該機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)。 2-5 如題圖2-5所示為一人體義腿膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，若以脛骨1為機(jī)架，

6、試?yán)L制其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度。 （a） （b） 題圖2-5 解： 1)分析 該機(jī)構(gòu)所有構(gòu)件均為桿狀，且都是通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)接， 2)繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 選定比例尺后繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖（b）所示。 3)計(jì)算自由度 故該機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)。 2-6　計(jì)算圖2-6所示壓榨機(jī)機(jī)的機(jī)構(gòu)自由度。 （a） （b） 題圖2-6 解： 該機(jī)構(gòu)中存在結(jié)構(gòu)對(duì)稱部分，構(gòu)件4、5、6和構(gòu)件8、9、10。如果去掉一個(gè)對(duì)稱部分，機(jī)構(gòu)仍能夠正常工作，故可將構(gòu)件

7、8、9、10上轉(zhuǎn)動(dòng)副G、H、I、D處帶來(lái)約束視為虛約束；構(gòu)件7與構(gòu)件11在左右兩邊同時(shí)形成導(dǎo)路平行的移動(dòng)副，只有其中一個(gè)起作用，另一個(gè)是虛約束；構(gòu)件4、5、6在E點(diǎn)處形成復(fù)合鉸鏈。機(jī)構(gòu)中沒(méi)有局部自由度和高副。 去掉機(jī)構(gòu)中的虛約束，則得到圖(b)中實(shí)線所示的八桿機(jī)構(gòu)，其中活動(dòng)構(gòu)件數(shù)為，機(jī)構(gòu)中低副數(shù)，于是求得機(jī)構(gòu)的自由度為： 故該機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)。 2-7 計(jì)算題圖2-7所示測(cè)量?jī)x表機(jī)構(gòu)的自由度。 題圖2-7 解： 1)分析 該機(jī)構(gòu)包括6個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，其中導(dǎo)桿與扇形齒輪固聯(lián)在一起組成構(gòu)件5，齒輪與指針固聯(lián)在一起組成構(gòu)件6。 2)計(jì)算自由度 活動(dòng)構(gòu)件數(shù)為，機(jī)構(gòu)中低副數(shù)，

8、高副數(shù)于是求得機(jī)構(gòu)的自由度為： 故該機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)。 2-8 如題圖2-8所示為一物料輸送機(jī)構(gòu)，試?yán)L制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度。 （a） （b） 題圖2-8 解 1）分析 該機(jī)構(gòu)中共包含有8個(gè)構(gòu)件，且所有構(gòu)件均通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接，其中曲柄為原動(dòng)件。 2）繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 選定比例尺后繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖2-8（b）所示。 3)計(jì)算自由度 活動(dòng)構(gòu)件數(shù)為，機(jī)構(gòu)中低副數(shù)，高副數(shù)于是求得機(jī)構(gòu)的自由度為： 故該機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)。 2-9 如題圖2-8所示為一

9、擬人食指機(jī)械手，試?yán)L制該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度。 （a） （b） 題圖2-9 解： 1)分析 該機(jī)構(gòu)共有8個(gè)構(gòu)件，其中手掌體為機(jī)架，活塞A作直線移動(dòng)，為原動(dòng)件，其余運(yùn)動(dòng)副均為轉(zhuǎn)動(dòng)副。 2）繪制運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 選定比例尺后繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖2-9（b）所示。 3）自由度計(jì)算 機(jī)構(gòu)中活動(dòng)構(gòu)件數(shù)： 故該機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)。 2-9 如題圖2-9所示為某一機(jī)械中制動(dòng)器的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，工作中當(dāng)活塞桿1被向右拉時(shí)，通過(guò)各構(gòu)件傳遞運(yùn)動(dòng)迫使擺桿4、6作相向擺動(dòng)，制動(dòng)塊壓緊制動(dòng)輪實(shí)現(xiàn)制動(dòng)；當(dāng)活

10、塞桿1被向左拉時(shí)，迫使構(gòu)件4、6作反相擺動(dòng)，此時(shí)制動(dòng)塊與制動(dòng)輪脫離接觸，不起制動(dòng)作用。試分析該機(jī)構(gòu)由不制動(dòng)狀態(tài)過(guò)渡到制動(dòng)狀態(tài)時(shí)機(jī)構(gòu)自由度變化情況。 解： 1）分析工作過(guò)程 制動(dòng)過(guò)程中閘瓦經(jīng)歷了不接觸制動(dòng)輪，到單邊閘瓦接觸制動(dòng)輪，再到兩側(cè)閘瓦全部壓緊制動(dòng)輪三種情況。閘瓦接觸到制動(dòng)輪之后，擺桿停止擺動(dòng)，此時(shí)的擺桿可認(rèn)為變成了機(jī)架的一部分，因此，制動(dòng)過(guò)程中機(jī)構(gòu)的構(gòu)件數(shù)目會(huì)發(fā)生變化。 1)未剎車時(shí)，剎車機(jī)構(gòu)的自由度 2)閘瓦之一剎緊車輪時(shí)，剎車機(jī)構(gòu)的自由度 3) 閘瓦同時(shí)剎緊車輪時(shí)，剎車機(jī)構(gòu)的自由度 2-10題4-３圖為外科手術(shù)用剪刀。其中彈簧的作用是保持剪

11、刀口張開(kāi)，并且便于醫(yī)生單手操作。忽略彈簧，并以構(gòu)件1為機(jī)架，分析機(jī)構(gòu)的工作原理，畫出該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。 （a） （b） 題圖2-10 解： 1）工作原理分析 若以構(gòu)件1為機(jī)架，則該手術(shù)用剪刀由機(jī)架１、原動(dòng)件２、從動(dòng)件３、４組成，共４個(gè)構(gòu)件。屬于平面四桿機(jī)構(gòu)。當(dāng)用手握住剪刀，即構(gòu)件１(固定鉗口)不動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)構(gòu)件２，使構(gòu)件２繞構(gòu)件１轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，通過(guò)構(gòu)件３帶動(dòng)構(gòu)件４(活動(dòng)鉗口)也沿構(gòu)件１(固定鉗口)上下移動(dòng)，從而使剪刀的刀口張開(kāi)或閉合。 2）繪制運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 選定比例尺后繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖2-10（b）所示。 3）自由度計(jì)算

12、 2-11 如題圖2-11所示為一內(nèi)燃機(jī)簡(jiǎn)圖，試計(jì)算該機(jī)構(gòu)的自由度，并確定該機(jī)構(gòu)的級(jí)別，若選構(gòu)件5為原動(dòng)件，該機(jī)構(gòu)又是幾級(jí)機(jī)構(gòu)。 （a） （b） （c） 題圖2-11 解： 1)計(jì)算此機(jī)構(gòu)的自由度 2)取構(gòu)件為原動(dòng)件時(shí)，機(jī)構(gòu)的基本桿組圖如圖b所示，此機(jī)構(gòu)為Ⅱ級(jí)機(jī)構(gòu)。 3)取構(gòu)件為原動(dòng)件時(shí)，機(jī)構(gòu)的基本桿組圖如圖c所示，此機(jī)構(gòu)為Ⅲ級(jí)機(jī)構(gòu)。 第5章 思考題 5-1 齒輪傳動(dòng)要?jiǎng)蛩佟⑦B續(xù)、平穩(wěn)地進(jìn)行必須滿足哪些條件? 答 齒輪傳動(dòng)要均勻、平

13、穩(wěn)地進(jìn)行，必須滿足齒廓嚙合基本定律．即i12=ω1/ω2=O2P／O1P，其中P為連心線O1P2與公法線的交點(diǎn)。 齒輪傳動(dòng)要連續(xù)、平穩(wěn)地進(jìn)行，必須滿足重合度ε≥l，同時(shí)滿足一對(duì)齒輪的正確嚙合條件。 5-2漸開(kāi)線具有哪些重要的性質(zhì)?漸開(kāi)線齒輪傳動(dòng)具有哪些優(yōu)點(diǎn)? 答：參考教材。 5-3具有標(biāo)準(zhǔn)中心距的標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)具有哪些特點(diǎn)? 答 若兩齒輪傳動(dòng)的中心距剛好等于兩齒輪節(jié)圓半徑之和，則稱此中心距為標(biāo)準(zhǔn)中心距．按此中心距安裝齒輪傳動(dòng)稱為標(biāo)準(zhǔn)安裝。 （1)兩齒輪的分度圓將分別與各自的節(jié)圓重合。 (2)輪齒的齒側(cè)間隙為零。 (3)頂隙剛好為標(biāo)準(zhǔn)頂隙，即c=c*m=O.25m。 5-4何謂重

14、合度?重合度的大小與齒數(shù)z、模數(shù)m、壓力角α、齒頂高系數(shù)ha*、頂隙系數(shù)c*及中心距a之間有何關(guān)系? 答 通常把一對(duì)齒輪的實(shí)際嚙合線長(zhǎng)度與齒輪的法向齒距pb的比值εα。稱為齒輪傳動(dòng)的重合度。重合度的表達(dá)式為： εα=[z1(tanαal—tanα’)±z2(tanαa2-tanα’)/2π 由重合度的計(jì)算公式可見(jiàn)，重合度εα與模數(shù)m無(wú)關(guān)．隨著齒數(shù)z的增多而加大，對(duì)于按標(biāo)準(zhǔn)中心距安裝的標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)，當(dāng)兩輪的齒數(shù)趨于無(wú)窮大時(shí)的極限重合度εα=1.981 此外重合度還隨嚙合角α’的減小和齒頂高系數(shù)ha*的增大而增大。重合度與中心距a有關(guān)(涉及嚙合角α’)，與壓力角α、頂隙系數(shù)c*無(wú)關(guān)

15、。 5-5 齒輪齒條嚙合傳動(dòng)有何特點(diǎn)?為什么說(shuō)無(wú)論齒條是否為標(biāo)準(zhǔn)安裝，嚙合線的位置都不會(huì)改變? 答 由于不論齒條在任何位置，其齒廓總與原始位置的齒廓平行．而嚙合線垂直于齒廓，因此，不論齒輪與齒條是否按標(biāo)準(zhǔn)安裝，其嚙合線的位置總是不變的，節(jié)點(diǎn)位置確定，齒輪的節(jié)圓確定；當(dāng)齒輪與齒條按標(biāo)準(zhǔn)安裝時(shí)，齒輪的分度圓應(yīng)與齒條的分度線相切。這時(shí)齒輪的節(jié)圓與其分度圓重合，齒條的常節(jié)線也與其分度線重合。因此，傳動(dòng)嚙合角α’等于分度圓壓力角α，也等于齒條的齒形角α。 5-6節(jié)圓與分度圓、嚙合角與壓力角有什么區(qū)別? 答 節(jié)圓是兩輪嚙合傳動(dòng)時(shí)在節(jié)點(diǎn)處相切的一對(duì)圓。只有當(dāng)一對(duì)齒輪嚙合傳動(dòng)時(shí)有了節(jié)點(diǎn)才有節(jié)圓，

16、對(duì)于一個(gè)單一的齒輪來(lái)說(shuō)是不存在節(jié)圓的，而且兩齒輪節(jié)圓的大小是隨兩齒輪中心距的變化而變化的。而齒輪的分度圓是一個(gè)大小完全確定的圓，不論這個(gè)齒輪是否與另一齒輪嚙合，也不論兩輪的中心距如何變化，每個(gè)齒輪都有一個(gè)唯一的、大小完全確定的分度圓。 嚙合角是指兩輪傳動(dòng)時(shí)其節(jié)點(diǎn)處的速度矢量與嚙合線之間所夾的銳角，壓力角是指單個(gè)齒輪漸開(kāi)線上某一點(diǎn)的速度方向與該點(diǎn)法線方向所夾的角。根據(jù)定義可知，嚙合角就是節(jié)圓的壓力角。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪．當(dāng)其按標(biāo)準(zhǔn)中心距安裝時(shí)．由于節(jié)圓與分度圓重合，故其嚙合角等于分度圓壓力角。 5-7．試問(wèn)當(dāng)漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的齒根圓與基圓重合時(shí)，其齒數(shù)應(yīng)為多少?又當(dāng)齒數(shù)大于以上求得的齒數(shù)時(shí)，試問(wèn)基圓

17、與齒根圓哪個(gè)大? 答：， ， 由有，當(dāng)基圓與齒根圓重合時(shí)，當(dāng)時(shí)，齒根圓大于基圓。 5-8何謂根切?它有何危害，如何避免? 答 用展成法加工齒輪時(shí)，若刀具的齒頂線或齒頂圓與嚙合線的交點(diǎn)超過(guò)了被切齒輪的嚙合極限點(diǎn)時(shí)，則刀具的齒頂將切人輪齒的根部，破壞已切制好的漸開(kāi)線齒廓，這種現(xiàn)象叫根切現(xiàn)象。根切將使齒根彎曲強(qiáng)度降低，重合度減小，應(yīng)盡量避免。 欲使被切齒輪不產(chǎn)生根切，刀具的齒頂線不得超過(guò)N1點(diǎn)，即 ha*≤N1Q=PN1sinα=γ1 sinα=(mzsin2α)/2 得： 加工標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪時(shí)，ha*=1, α=20o不發(fā)生根切的最少齒數(shù)

18、 Zmin=17 采用變位齒輪等可以避免根切。 5-9齒輪為什么要進(jìn)行變位修正?齒輪正變位后和變位前比較，參數(shù)z、m、α、ha、hf、d、da、df、db、s、e作何變化? 答 漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)齒輪與變位齒輪的基本參數(shù)m，α，ha*，c*相同均為標(biāo)準(zhǔn)值，標(biāo)準(zhǔn)齒論傳動(dòng)雖然具有設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單、互換性較好等一系列優(yōu)點(diǎn)，但隨著機(jī)械工業(yè)的發(fā)展，也暴露出許多不足之處，比如：在一對(duì)相互嚙合的標(biāo)準(zhǔn)齒輪中，由于小齒輪齒廓漸開(kāi)線的曲率半徑較小。齒根厚度也軟薄，而且參與嚙合的次數(shù)又較多，因而強(qiáng)度較低，容易損壞，從而影響整個(gè)齒輪傳動(dòng)的承載能力；標(biāo)準(zhǔn)齒輪不適用于中心距不等于標(biāo)準(zhǔn)中心距的場(chǎng)合，

19、當(dāng)中心距小于標(biāo)準(zhǔn)中心距時(shí)．根本無(wú)法安裝。當(dāng)中心距大于標(biāo)準(zhǔn)中心距時(shí)。雖然可以安裝，但將產(chǎn)生較大的齒側(cè)間隙。而且其重合度也將隨之降低，影響傳動(dòng)的平穩(wěn)性；當(dāng)采用范成法切制漸開(kāi)線齒輪時(shí)，如果被加被加工的標(biāo)準(zhǔn)齒輪的齒數(shù)過(guò)少，則其齒廓會(huì)發(fā)生根切現(xiàn)象，將降低輪齒的抗彎強(qiáng)度’而且還可能使齒輪傳動(dòng)的重合度降低等，為了改善和解決標(biāo)準(zhǔn)齒輪存在的上述不足，就必須突破標(biāo)準(zhǔn)齒輪的限制，對(duì)齒輪進(jìn)行必要的修正．即變位修正。 比較齒輪正變位后和變位前，參數(shù)z．m，α，d,ha，hf不變; da，df， s增大，e減小。 5-10變位齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)步驟如何? 答 根據(jù)所給定原始數(shù)據(jù)的不同，變位齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)方法也不相同，

20、概括起來(lái)有以下三種情況。 （1)當(dāng)給定的原始數(shù)據(jù)為z1，z2，m，α及ha*時(shí)的設(shè)計(jì)步驟 1)選定傳動(dòng)的類型，若z1+z2<2zmin，則必須采用正傳動(dòng)。否則．也可以考慮選用其他類型的傳動(dòng)。 2)選定兩輪的變位系數(shù)．齒輪傳動(dòng)的質(zhì)量主要取決于變位系數(shù)的選擇，保證不發(fā)生根切，即所選擇的變位系數(shù)x不應(yīng)小于xmin；保證齒頂有一定的厚度，一般齒頂厚不小于O.4m；保證重合度不小于許用值；保證傳動(dòng)時(shí)不發(fā)生干涉現(xiàn)象。 3)根據(jù)變位齒輪的傳動(dòng)計(jì)算公式計(jì)算出兩輪的幾何尺寸。 (2)當(dāng)給定的原始數(shù)據(jù)為z1，z2，m，α,α`及ha*時(shí)的設(shè)汁步驟， 1)先求出嚙合角α’：cosα’=(a/

21、a`)cosα; 2)算出兩輪的變位系數(shù)之和： 3)按z1+z2的值，分別選定x1和x2； 4)根據(jù)變位齒輪的傳動(dòng)計(jì)算公式計(jì)算出兩輪的幾何尺寸。 (3)當(dāng)給定的原始數(shù)據(jù)為i, m,α’及ha*時(shí)的設(shè)計(jì)步驟 1)確定齒輪的齒數(shù)。由于 所以 z2=iz1 2)其余按(2)中的步驟進(jìn)行。 5-11為什么斜齒輪的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)要規(guī)定在法面上，而其幾何尺寸卻要按端面來(lái)計(jì)算? 答 由于斜齒輪的齒面為一漸開(kāi)螺旋面．故其端面齒形和垂直于螺旋線方向的法面齒形是不相同的。因而斜齒輪的端面參數(shù)與法面參數(shù)也不相同。由于在制造斜齒輪時(shí)，常用齒條形刀具或

22、盤狀銑刀切齒，在切齒時(shí)刀具是沿著齒輪的螺旋線方向進(jìn)刀的，因此必須按齒輪的法面參數(shù)來(lái)選擇刀具，故斜齒輪法面上的參數(shù)(模數(shù)、壓力角、齒頂高系數(shù)、頂隙系數(shù)等)應(yīng)與刀具的參數(shù)相同，且為標(biāo)準(zhǔn)值。 在計(jì)算斜齒輪的主要幾何尺寸時(shí)需要按端面考慮，原因是：端面參數(shù)代表齒輪的實(shí)際大小，法面是假想的。 5-12斜齒輪傳動(dòng)具有哪些優(yōu)點(diǎn)? 什么是斜齒輪的當(dāng)量齒輪?為什么要提出當(dāng)量齒輪的概念?可用哪些方法來(lái)調(diào)整斜齒輪傳動(dòng)的中心距? 答：參考教材。 5-13平行軸和交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng)有哪些異同點(diǎn)? 答 相同點(diǎn)：平行軸斜齒輪傳動(dòng)和交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng)，其輪齒的齒向均相對(duì)于齒輪的軸線傾斜了一個(gè)角度，稱為螺旋角，就單個(gè)齒輪

23、而言．平行軸斜齒輪傳動(dòng)仍然是斜齒輪傳動(dòng)；兩者的正確嚙合條件共同點(diǎn)是兩輪的法面模數(shù)及法面壓力角應(yīng)分別相等。 不同點(diǎn)：平行軸斜齒輪傳動(dòng)的兩個(gè)齒輪的軸線是平行的，即常見(jiàn)的斜齒輪傳動(dòng)，而交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng)其軸線之間不是平行的，而是交錯(cuò)的。兩者的正確嚙合條件不同點(diǎn)是一對(duì)斜齒輪傳動(dòng)的兩輪的螺旋角對(duì)于外嚙合，應(yīng)大小相等，方向相反，對(duì)于內(nèi)嚙合，應(yīng)大小相等，方向相同，而一對(duì)交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng)，由于在交錯(cuò)軸斜內(nèi)輪傳動(dòng)中兩輪的螺旋角未必相等，所以兩輪的端面模數(shù)和端面壓力角也未必相等‘ 5-14何謂蝸桿傳動(dòng)的中間平面?蝸桿傳動(dòng)的正確嚙合條件是什么? 答：參考教材。 5-15蝸桿傳動(dòng)可用作增速傳動(dòng)嗎? 答 蝸

24、桿傳動(dòng)中，當(dāng)蝸桿的導(dǎo)程角”小于嚙合輪齒間的當(dāng)量摩擦角φ時(shí)，傳動(dòng)就具有自鎖性：具有自鎖性的蝸桿蝸輪傳動(dòng)，只能由蝸桿帶動(dòng)蝸輪．而不能由蝸輪帶動(dòng)蝸軒，即不能用蝸輪作為主動(dòng)件，也就不能作為增速傳動(dòng)。：否則．當(dāng)蝸桿的導(dǎo)程角γ；大于嚙合輪齒間的當(dāng)量摩擦角φ時(shí)?？梢杂梦佪喿鳛樵瓌?dòng)件，可以作為增速傳動(dòng)。 5-16 以前蝸桿傳動(dòng)的蝸桿頭數(shù)為1～4頭，而現(xiàn)在發(fā)展為1～10頭，試說(shuō)明為什么有這種發(fā)展變化? 答: 最近又有一種新的動(dòng)向，由于蝸桿傳動(dòng)特別平穩(wěn)，噪聲極小，故目前在要求傳動(dòng)平穩(wěn)性高和噪聲低的地方，即使傳動(dòng)比i不大(i≥4～5)，也有采用蝸桿傳動(dòng)的。為了適應(yīng)這種情況，蝸桿的頭數(shù)由以前的l～4增加到1～1

25、0。 5-17試確定圖10-3a所示傳動(dòng)中蝸輪的轉(zhuǎn)向，及圖b所示傳動(dòng)中蝸桿和蝸輪的螺旋線的旋向。 答：圖a所示蝸桿為右旋蝸桿，現(xiàn)用右手，讓四指沿蝸桿圓周速度方向，則右手大拇指的相反方向，即為蝸輪在節(jié)點(diǎn)P處的圓周速度方向，故蝸輪將沿逆時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)。 在圖b中，根據(jù)所給蝸輪及蝸桿的轉(zhuǎn)向，即要求蝸輪在節(jié)點(diǎn)P處的圓周速度方向垂直于圖面并指向里，故蝸桿沿軸向相對(duì)于蝸輪的運(yùn)動(dòng)方向則垂直于圖面并指向外，而要四指沿蝸桿轉(zhuǎn)向(順時(shí)針?lè)较?，而大拇指沿蝸桿軸向運(yùn)動(dòng)方向(垂直于圖面指向外)，只有右手才能適應(yīng)，故為右旋蝸桿，而蝸輪的旋向始終與蝸桿的一致，即也為右旋。 5-18什么是直齒錐齒輪的背錐和當(dāng)量齒

26、輪?一對(duì)錐齒輪大端的模數(shù)和壓力角分別相等是否是其能正確嚙合的充要條件? 5-19、C`、C``為由同一基圓上所生成的幾條漸開(kāi)線。試證明其任意兩條漸開(kāi)線(不論是同向的還是反向的)沿公法線方向?qū)?yīng)兩點(diǎn)之間的距離處處相等。 證：根據(jù)漸開(kāi)線的特性可知， 所以：原式得證。 5-20測(cè)量齒輪公法線長(zhǎng)度是檢驗(yàn)漸開(kāi)線齒輪精度的常用方法之一。試回答下列問(wèn)題：(1)希望測(cè)量用卡尺的卡腳與齒廓的切點(diǎn)(測(cè)點(diǎn))在齒輪的分度圓附近，跨測(cè)齒數(shù)應(yīng)為多少?(2)當(dāng)跨測(cè)齒數(shù)為k時(shí)，對(duì)于漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)齒輪其公法線的長(zhǎng)度Lk應(yīng)為多少?(3)在測(cè)定一個(gè)模數(shù)未知的齒輪的模數(shù)時(shí)，為什么常用跨測(cè)k個(gè)齒和(k-1)個(gè)

27、齒的公法線長(zhǎng)度差來(lái)確定? 答?: a)設(shè)卡尺兩卡腳與齒廓的切點(diǎn)a、b剛好在分度圓上(圖10-1)，則∠aOb=2α，α為分度圓壓力角。 齒輪的半齒距角為180°／z，設(shè)在∠aOb角范圍內(nèi)包含的齒數(shù)為k，則 (2k-1)×180°／z=2α 故 k=zα／180°+0.5 按上式所求得的跨測(cè)齒數(shù)一般不為整數(shù)，而跨測(cè)齒數(shù)必須取整。若向大取整，則實(shí)際測(cè)點(diǎn)向齒廓齒頂移動(dòng)，反之則向齒根移動(dòng)。 b)由圖10-1可明顯看出，公法線長(zhǎng)度包含著(k-1)個(gè)基圓齒距和一個(gè)基圓齒厚，故 由上式可見(jiàn)Lk-L(k-1)恰等于一個(gè)基圓齒距，而在齒輪

28、加工中，基圓齒距pb的誤差是很小的，故只要齒輪的壓力角已知，即可由此很準(zhǔn)確地確定出模數(shù)m來(lái)，而與齒輪是否變位，齒頂高系數(shù)的大小和齒頂高是否削減，齒厚是否減薄，齒頂圓直徑偏差大小等無(wú)關(guān)。 計(jì)算題 5-1．一漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)齒輪，z=26，m=3 mm，ha*=1，α=20。，求齒廓曲線在齒頂圓的壓力角αa, 齒頂圓直徑da, 分度圓曲率半徑ρ和齒頂圓曲率半徑ρa(bǔ)。 ． 解：， ， 5-2.已知一標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，齒數(shù)Z=35，模數(shù)m=4，求此齒輪的分度圓直徑，齒頂圓直徑，齒根圓直徑，基圓直徑，齒頂圓壓力角、齒根圓壓力角、齒厚和齒

29、槽寬？ 解： mm mm 5-3已知一對(duì)漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)外嚙合圓柱齒輪傳動(dòng)的模數(shù)m=5 mm，壓力角α=20。，中心距a=350 mm，傳動(dòng)比i12=9／5，試求兩輪的齒數(shù)、分度圓直徑、齒頂圓直徑、基圓直徑以及分度圓上的齒厚和齒槽寬。 解：因?yàn)?，所以有，，? 分度圓直徑：， 齒頂圓直徑：， 基圓直徑：， 齒厚：，齒槽寬： 5-4設(shè)有一對(duì)外嚙合齒輪的z1=30，z2=40，m=20 mm，α=20。，ha*=1。試求當(dāng)a’=725 mm時(shí)，兩輪的嚙合角α’。又當(dāng)嚙合角α’=22。30，時(shí)，試求其中心距a’。 解：（1）.

30、求嚙合角α （2）.當(dāng)時(shí)，中心距 5-5已知一對(duì)外嚙合變位齒輪傳動(dòng)的Z1=Z2=12，m=10 mm，α=20。，ha*=1，a’=130 mm，試設(shè)計(jì)這對(duì)齒輪(取x1=x2)o 解：（1）.確定傳動(dòng)類型： 故此傳動(dòng)比應(yīng)為正傳動(dòng)。 （2）.確定兩輪變位系數(shù) 計(jì)算幾何尺寸 5-6圖示為一漸開(kāi)線齒廓齒輪的一個(gè)輪齒，試證明其在任意的圓

31、周上的齒厚的表達(dá)式如下： Si=sri/r -2 ri(invαi-invα) 式中，s為分度圓齒厚。 證明：∵∠BOB-2∠BOC=(s/r)-2()=(s/r)-2() ∴ 5-7在圖中，已知基圓半徑rb=50 mm，現(xiàn)需求： 1)當(dāng)rK=65 mm時(shí)，漸開(kāi)線的展角θK、漸開(kāi)線的壓力角αK和曲率半徑ρK。 2)當(dāng)θK=5。時(shí)，漸開(kāi)線的壓力角αK及向徑rK的值。 解：（1), , , （2)∵ ∴, 5-8．圖示為一漸開(kāi)線變位齒輪，其m=5 mm，α=200，z=24，變位系

32、數(shù)x=0.05。當(dāng)用跨棒距來(lái)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，要求測(cè)量棒2正好在分度圓處與齒廓相切。試求所需的測(cè)量棒半徑rp，以及兩測(cè)量棒外側(cè)之間的跨棒距L。 提示" rp=．NC—NB，L=2(OC+rp)。 5-9．一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪，已知：m=4mm，α=20°，z1=25，Z2=35，ha*=l, C*=0.25，安裝中心距比標(biāo)準(zhǔn)中心距大2 mm。試求： (1)中心距a` (2)嚙合角α`； (3)有無(wú)齒側(cè)間隙? (4)徑向間隙c； (5)實(shí)際嚙合線長(zhǎng)度B1B2。 解：1），， 2） ， 3）有， 4) 5）

33、 5-10已知一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)外嚙合直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的α=20。、m=5 mm、z1=19、z2=42，試求其重合度ε。。問(wèn)當(dāng)有一對(duì)輪齒在節(jié)點(diǎn)P處嚙合時(shí)，是否還有其他輪齒也處于嚙合狀態(tài)；又當(dāng)一對(duì)輪齒在B1點(diǎn)處嚙合時(shí)，情況又如何? 解：（1） （2), （3) 5-11．巳知一對(duì)外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪．按標(biāo)準(zhǔn)中心距安裝，齒輪的齒數(shù)z1=19，z2=42．模數(shù)m=5mm，分度圓壓力角α=20°，齒頂高系數(shù)ha *=1。 (1)作示意圖算出理論嚙合線，實(shí)際嚙合線； (2計(jì)算重合度； (3)說(shuō)明重合度的物理意義，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果，注

34、明單對(duì)齒嚙合區(qū)和雙對(duì)齒嚙合區(qū)。 解： 5-12．有一對(duì)外嚙合漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪 Z1=19、Z2=52、α=20。、m=5 mm、ha*=1，試 1)按標(biāo)準(zhǔn)中心距安裝時(shí)，這對(duì)齒輪傳動(dòng)的重合度εα; 2)保證這對(duì)齒輪能連續(xù)傳動(dòng)，其容許的最大中心距a’ 。 解：1）兩輪的分度圓半徑、齒頂圓半徑，齒頂圓壓力角分別為 又因兩齒輪按標(biāo)準(zhǔn)中心距安裝，故。于是，由式（10-18）可得 2）保證這對(duì)齒輪能連續(xù)傳動(dòng)，必須要求其重合度，即

35、 故得嚙合角為 于是，由式（10-15）即可得這對(duì)齒輪傳動(dòng)的中心距為 即為保證這對(duì)齒輪能連續(xù)傳動(dòng)，其最大中心距為181.02 5-13有一對(duì)外嚙合漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。已知Z1=17，Z2=118，m=5 mm，α=20。，ha*=l，a，=337.5 mm?，F(xiàn)發(fā)現(xiàn)小齒輪已嚴(yán)重磨損，擬將其報(bào)廢。大齒輪磨損較輕(沿分度圓齒厚兩側(cè)的磨損量為0.75 mm)，擬修復(fù)使用，并要求所設(shè)計(jì)的小齒輪的齒頂厚盡可能大些，問(wèn)應(yīng)如何設(shè)計(jì)這一對(duì)齒輪? 解：, 5-14．在

36、某設(shè)備中有一對(duì)直齒圓柱齒輪，已知Z1=26，i12=5，m=3 mm， =20。，ha* =1，齒寬B=50 mm。在技術(shù)改造中，為了改善齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)性，降低噪聲，要求在不改變中心距和傳動(dòng)比的條件下，將直齒輪改為斜齒輪，試確定斜齒輪的Z1`、Z2`、mn、β，并計(jì)算其重合度ε。 解：原直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的中心距為 （2分） 改為斜齒輪傳動(dòng)后，為了不增加齒輪的幾何尺寸，取斜齒輪的法面模數(shù)，在不改變中心距和傳動(dòng)比的條件下，則有 當(dāng)取時(shí)，由上式可求得。為了限制，可

37、取。為維持中心距不變，故重新精確計(jì)算螺旋角為 （2分） 為了計(jì)算斜齒輪傳動(dòng)的總重合度，先分別計(jì)算端面重合度和軸面重合度。其中 由于 （2分） 所以 設(shè)齒寬為B=50,則 于是得 （2分） 5-15．在一機(jī)床的主軸箱中有一直齒圓柱漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)齒輪，發(fā)現(xiàn)該齒輪已經(jīng)損壞，需要重做一個(gè)齒輪更換，試確定這個(gè)齒輪的模數(shù)。經(jīng)測(cè)量，其壓力角α=20。，齒數(shù)z=40，齒頂圓直徑da=83.82 mm，跨5齒的公法線長(zhǎng)度L5=27.512 mm，跨6齒的公

38、法線長(zhǎng)度L6=33.426 mm。 解： 5-16．設(shè)已知一對(duì)斜齒輪傳動(dòng)的z1=20，z2=40，mn=8 mm，β=15。(初選值)，B=30 mm，ha*=1。試求a(應(yīng)圓整，并精確重算p)、r及zv1、及zv2。 解：（1）計(jì)算中心距取 （2）. （3）. 計(jì)算重合度 （4）. 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) 5-17已知一對(duì)直齒錐齒輪的z1=15，z2=30，m=5 mm，ha*=1，ε=900。試確定這對(duì)錐齒輪的幾何尺寸 解：小齒輪

39、 大齒輪 5-18． 一蝸輪的齒數(shù)z2=40，d2=200 mm，與一單頭蝸桿嚙合，試求： 1)蝸輪端面模數(shù)mt2及蝸桿軸面模數(shù)mx1； 2)蝸桿的軸面齒距px1及導(dǎo)程l； 3)兩輪的中心距a0； 。 4)蝸桿的導(dǎo)程角γ，、蝸輪的螺旋角β2及兩者輪齒的旋向。 解：（1) 確定傳動(dòng)類型 ， 因,故采用等移距變位傳動(dòng) （2）確定變位系數(shù) 由題意知 故 ,

40、 （3）幾何尺寸計(jì)算 小齒輪 大齒輪 第六章 齒輪系及其設(shè)計(jì)習(xí)題解答 6.1 在圖示的手搖提升裝置中，已知各輪齒數(shù)為，，， ，。試求傳動(dòng)比并指出提升重物時(shí)手柄的轉(zhuǎn)向。 解： 方向：從左往右看為順時(shí)針?lè)较颉? 題 6.1 圖 題 6.2 圖 6.2 在圖示輪系中，各輪齒數(shù)為，，，，，。試求：（1）傳動(dòng)比i14；（2）如要變更i14的符號(hào)，可采取什么措施？ 解： （1） 由于該輪系為空間定軸輪系，其方向只能用畫箭頭的方法判斷

41、，又輪4的軸線與輪1平行，通過(guò)畫箭頭判斷輪4和輪1的轉(zhuǎn)向相反，故在傳動(dòng)比前加“—” （2）如要變更i14的符號(hào)，可將齒輪3和4變?yōu)閮?nèi)嚙合齒輪，或在3、4間加一個(gè)惰輪。 6.3 在圖示的機(jī)械式鐘表機(jī)構(gòu)中，E為擒縱輪，N為發(fā)條盤，S、M、及H分別為秒針、分針和時(shí)針。已知：，，，，，，， ，，，，，求秒針和分針的傳動(dòng)比和分針與時(shí)針的傳動(dòng)比。 解： 該輪系為平面定軸輪系，故有 題 6.3 圖

42、 題 6.4 圖 6.4 圖示為一滾齒機(jī)工作臺(tái)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，工作臺(tái)與蝸輪5固聯(lián)。已知：，，，蝸桿，旋向如圖所示，若要加工一個(gè)齒數(shù)的齒輪， 試求掛輪組齒數(shù)比。 解：該輪系為空間定軸輪系，故有 又 聯(lián)立解得： 6.5 在圖示輪系中，已知，，， ，，，（右旋蝸桿 ），，，齒輪的模數(shù)mm，若（方向如圖所示），求齒條6的線速度的大小和方向。 解：該輪系為空間定軸輪系，故有 齒條6的線速度為 方向：水平向右。 題 6.5 圖

43、 題 6.6 圖 6.6 圖中所示輪系中，已知各輪齒數(shù)為：， 已知齒輪1、4、5、7為同軸線，試求該輪系的傳動(dòng)比。 解：由于齒輪1、4、5、7為同軸線，有 則 同理 又該輪系為空間定軸輪系，故有 6.7 圖示(ａ)、（ｂ）為兩個(gè)不同結(jié)構(gòu)的錐齒輪周轉(zhuǎn)輪系，已知，，，， ，。求兩輪系的等于多少？ 題 6.7 圖 解：在圖（a）所示差動(dòng)輪系1、2—2/、3中 解得 方向與輪1的方向相反。 在圖（b）所示差動(dòng)

44、輪系1、2—2/、3中 解得 方向與輪1的方向相同。 6.8 在圖示輪系中，已知，，，各輪均為標(biāo)準(zhǔn)齒輪，且模數(shù)相等。試求（1）齒輪4的齒數(shù)，（2）傳動(dòng)比的大小及行星架的轉(zhuǎn)向。 解：在行星輪系1、2—3、4中，根據(jù)同心條件有 解得 行星架H的方向與輪1的方向相同。 題 6.8 圖 題 6.9 圖 6.

45、9 在如圖所示輪系中，已知，，，，齒輪1的轉(zhuǎn)速，求的大小和方向。 解：在行星輪系1、2—3、4中， 有 方向與輪1的方向相同。 6.10 如圖所示為一用于自動(dòng)化照明燈具上的周轉(zhuǎn)輪系。已知：，，，，輸入軸轉(zhuǎn)速，求箱體的轉(zhuǎn)速。 解： 在行星輪系1、2—2/—3—4、5、箱體H中， 有 方向與輪1的方向相同。 題 6.10 圖 題 6.11 圖

46、 6.11 在圖示的變速器中，已知：，，，當(dāng)鼓輪A、B、C分別被剎住時(shí)，求傳動(dòng)比 解: 剎住鼓輪A時(shí)，1、2、3（H）組成定軸輪系。有 剎住鼓輪B時(shí)，1/、4、5、H組成行星輪系。有 剎住鼓輪3時(shí)，該輪系由差動(dòng)輪系1/、4、5、H和行星輪系3/、7、6、5（行星架）組成。 在差動(dòng)輪系1/、4、5、H中，有 在行星輪系3/、7、6、5中，有 又 聯(lián)立求解得 6.12 在圖示輪系中，已知，，，，（右旋蝸桿 ），又已知齒輪1的

47、轉(zhuǎn)速為，蝸桿5的轉(zhuǎn)速為方向如圖所示，求構(gòu)件H的轉(zhuǎn)速。 解：該輪系是由定軸輪系1、2；差動(dòng)輪系2/、3—3/、4、H和定軸輪系4/、5組成。 在定軸輪系1、2中 方向：箭頭向上 在定軸輪系4/、5中 方向：箭頭向上 在差動(dòng)輪系2/、3—3/、4、H中， 解得： 方向：箭頭向上 題 6.12 圖 題 6.13 圖 6.13 在如圖所示輪系中，已知各輪齒數(shù)，，，，，，，齒輪均為標(biāo)準(zhǔn)齒輪，標(biāo)準(zhǔn)安裝，主動(dòng)輪

48、1轉(zhuǎn)向如圖所示，試求i16并標(biāo)出輪2、5、6的轉(zhuǎn)向。 解：該輪系是由定軸輪系1、2；行星輪系2/、3、4、5（行星架）和定軸輪系5、6組成。 根據(jù)同心條件： 在定軸輪系1、2中 蝸輪2的方向：箭頭向上 在行星輪系2/、3、4、5中， 在定軸輪系5、6中 齒輪5的方向：箭頭向上，齒輪6的方向：箭頭向左。 6.14 在圖示輪系中，已知：，，，，，方向如圖所示。試求的大小和方向。 解：該輪系是由行星輪系2、1—7、6、A和行星輪系3、4、5、B組成。 在行星輪系2、1—7、6、A中，

49、 方向：箭頭向上 在行星輪系3、4、5、B中， 方向：箭頭向上 題 6.14 圖 6.15 圖示的減速裝置中，齒輪1裝在電動(dòng)機(jī)的軸上，已知各輪的齒數(shù)：，，，，又電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。求軸B的轉(zhuǎn)速及其回轉(zhuǎn)方向。 解：該輪系是由周轉(zhuǎn)輪系1、2、3、4和周轉(zhuǎn)輪系4、5、H組成。 在周轉(zhuǎn)輪系1、2、3、4中 在周轉(zhuǎn)輪系4、5、H中 又 聯(lián)立求得： 的轉(zhuǎn)向與的轉(zhuǎn)向相同。 題 6.15 圖 題 6.16 圖

50、 6.16 在圖示電動(dòng)三爪卡盤傳動(dòng)輪系中，已知各齒輪的齒數(shù)為：，，，，試求傳動(dòng)比。 解：該輪系中包含有行星輪系1、2、3、H；差動(dòng)輪系1、2—2/、4、H和行星輪系3、2—2/、4、H。其中只有兩個(gè)輪系起獨(dú)立作用。 在行星輪系1、2、3、H中， 在行星輪系3、2—2/、4、H中， 聯(lián)立以上兩式求解： 6.17 在圖示自行車?yán)锍瘫淼臋C(jī)構(gòu)中，C為車輪軸。已知各齒輪的齒數(shù)為，、，，，及。當(dāng)車輪轉(zhuǎn)一圈時(shí)，指針P轉(zhuǎn)過(guò)多少圈？ 解：該輪系是由定軸輪系1、2；行星輪系5、4/—4、3、2（行星架）。 在定軸輪系1、2中 在行星輪系5、4

51、/—4、3、2中， 題 6.17 圖 題 6.18 圖 6.18 在圖示輪系中，已知各齒輪的齒數(shù)為：，，，，，又若，求：當(dāng)分別將輪3或輪6剎住時(shí)，構(gòu)件H的轉(zhuǎn)速。 解：剎住輪3時(shí)，1、2、3、H組成一行星輪系。有 構(gòu)件H的方向與相反。 剎住輪6時(shí)，該輪系由差動(dòng)輪系1、2、3、H和行星輪系4、5、6、3（行星架）組成。 在差動(dòng)輪系1、2、3、H中 在行星輪系4、5、6、3（行星架）中 聯(lián)立解得 構(gòu)件H的方向與相同。 8.1 圖8.

52、1（b）所示的螺旋機(jī)構(gòu)中，若螺桿1上的兩段螺紋均為右旋螺紋，A段的導(dǎo)程為，B段的導(dǎo)程為，試求當(dāng)手輪按圖示方向轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，螺母2相對(duì)于導(dǎo)軌3移動(dòng)的距離大小。又若將A段螺紋旋向改為左旋，而B(niǎo)段的旋向及其他參數(shù)不變，則結(jié)果又如何？ 答：0.25mm。1.75mm。 8.2 若雙萬(wàn)向聯(lián)軸器連接既不平行也不相交的兩軸轉(zhuǎn)動(dòng)，而且要使主、從動(dòng)軸角速度相等，問(wèn)需要滿足什么條件？ 答：雙萬(wàn)向鉸鏈機(jī)構(gòu)在安裝時(shí)必須符合下面三個(gè)條件： 1）主動(dòng)軸、從動(dòng)軸及中間軸應(yīng)三軸共面； 2）主動(dòng)軸、從動(dòng)軸的軸線與中間軸的軸線之間的夾角應(yīng)相等，即應(yīng)滿足； 3）中間軸兩端的叉面應(yīng)位于同一平面內(nèi)。 8.3 在圖8.8

53、所示的單萬(wàn)向聯(lián)軸器中，軸1以等速轉(zhuǎn)動(dòng)，軸3變速轉(zhuǎn)動(dòng)，其最高轉(zhuǎn)速為，試求： 1）軸3的最低轉(zhuǎn)速； 2）在軸1一轉(zhuǎn)中，為何值時(shí)兩軸轉(zhuǎn)速相等； 3）軸3處于最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速時(shí)，軸1的叉面處于什么位置？ 答：1）。2）。 3） 8.4 如何求非圓齒輪節(jié)曲線，非圓齒輪機(jī)構(gòu)的基本關(guān)系式是如何表達(dá)的？ 答：要使非圓齒輪的傳動(dòng)能夠?qū)崿F(xiàn)（也就是保證兩輪節(jié)線為純滾動(dòng)接觸），必須滿足以下兩個(gè)條件： 1）兩非圓齒輪在任何瞬間的瞬時(shí)曲率半徑之和均應(yīng)等于兩輪固定回轉(zhuǎn)中心距S，即 和為兩輪節(jié)線的瞬時(shí)曲率半徑。 2）相互滾過(guò)的兩段節(jié)曲線

54、的弧長(zhǎng)應(yīng)處處相等，即 和為兩輪的轉(zhuǎn)角。 8.5 何謂廣義機(jī)構(gòu)？它與傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)有什么區(qū)別？ 答：廣義機(jī)構(gòu)是一種利用液、氣、聲、光、電、磁等工作介質(zhì)或工作原理的新型機(jī)構(gòu)，能將動(dòng)力源能與原動(dòng)件、執(zhí)行件融為一體，構(gòu)件能與運(yùn)動(dòng)副融為一體。廣義機(jī)構(gòu)比傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)更簡(jiǎn)便地實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力交換，并且還可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)較難完成的運(yùn)動(dòng)，其構(gòu)件不再局限于剛性構(gòu)件，故種類繁多。 8.6 液、氣動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要特點(diǎn)是什么？ 答：液、氣動(dòng)機(jī)構(gòu)是以具有壓力的液體、氣體作為工作介質(zhì)，來(lái)實(shí)現(xiàn)能量傳遞與運(yùn)動(dòng)變換的機(jī)構(gòu)。 液動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要特點(diǎn)： 1）易無(wú)級(jí)調(diào)速，

55、調(diào)速范圍大； 2）體積小，質(zhì)量輕，輸出功率大； 3）工作平穩(wěn)，易于實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)、制動(dòng)、換向等動(dòng)作； 4）控制方便； 5）易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)； 6）由于液壓元件自潤(rùn)滑，磨損小，工作壽命長(zhǎng)； 7）液壓元件易于標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、系列化。 8）由于油液的壓縮性及泄漏性影響，傳動(dòng)不準(zhǔn)確； 9）由于液體對(duì)溫度敏感，不宜在變溫或低溫下工作； 10）由于效率低，不宜作遠(yuǎn)距離傳動(dòng)； 11）制造精度要求高。 氣動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要特點(diǎn)： 1）工作介質(zhì)為空氣，易于獲取和排放，不污染環(huán)境； 2）空氣粘度小，故壓力損失小，易于遠(yuǎn)距離輸送和集中供氣； 3）比液壓傳動(dòng)響應(yīng)快，動(dòng)作迅速； 4）適于惡劣的工

56、作環(huán)境下工作； 5） 易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)； 6）易于標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、系列化。 8.7 電磁機(jī)構(gòu)一般可以實(shí)現(xiàn)哪些運(yùn)動(dòng)？ 答：電磁機(jī)構(gòu)是通過(guò)電與磁的相互作用產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力控制和調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)、振動(dòng)和定位等。 8.8 光電機(jī)構(gòu)的工作原理是什么？ 答：光電機(jī)構(gòu)通常由光學(xué)傳感器與各種機(jī)電機(jī)構(gòu)組合，利用光的特性（如：光電耦合、光化學(xué)耦合等）進(jìn)行工作的機(jī)構(gòu)。 思考題及習(xí)題解答 9-1 常用的組合機(jī)構(gòu)有哪幾種？它們各有何特點(diǎn)？ 組合機(jī)構(gòu)按其組成的結(jié)構(gòu)形式可分為串聯(lián)式、并聯(lián)式、封閉式和裝載式四種基本類型。串聯(lián)式組合機(jī)構(gòu)是由基本機(jī)構(gòu)串聯(lián)而成。它的前一個(gè)基本機(jī)構(gòu)的輸出構(gòu)件是后一個(gè)基本機(jī)構(gòu)的

57、原動(dòng)件。并聯(lián)式組合機(jī)構(gòu)是由n個(gè)自由度為1的基本機(jī)構(gòu)的輸出件與一個(gè)自由度為n的基本機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)輸入構(gòu)件分別固聯(lián)而成。封閉式組合機(jī)構(gòu)是利用自由度為1的基本機(jī)構(gòu)去封閉一個(gè)多自由度的基本機(jī)構(gòu)而成。裝載式組合機(jī)構(gòu)則是將基本機(jī)構(gòu)裝載于另一基本機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)構(gòu)件上而成。 9-2 在圖示的聯(lián)動(dòng)凸輪組合機(jī)構(gòu)中（尺寸和位置如圖所示），它是由兩組徑向凸輪機(jī)構(gòu)組合而成。在此機(jī)構(gòu)中，利用凸輪A及B的協(xié)調(diào)配合，控制E點(diǎn)X及Y方向的運(yùn)動(dòng)，使其準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)預(yù)定的軌跡 （“R”字形）。試說(shuō)明該機(jī)構(gòu)中的凸輪A和凸輪B的輪廓線設(shè)計(jì)的方法和步驟。 答：設(shè)計(jì)這種機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)首先根據(jù)所要求的軌跡，算出兩個(gè)凸輪的推桿位移與凸輪轉(zhuǎn)角的關(guān)系及，如圖

58、（b）所示，然后就可按一般凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法分別設(shè)計(jì)出兩凸輪的輪廓曲線。 題9-2解答圖 聯(lián)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu) 9-3 在圖示的凸輪—連桿組合機(jī)構(gòu)中（尺寸和位置如圖所示），擬使C點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡 為圖示為abca曲線。試說(shuō)明該機(jī)構(gòu)中的凸輪1和凸輪2的輪廓線設(shè)計(jì)的方法和步驟。 答：首先應(yīng)根據(jù)所要求的軌跡算出兩個(gè)凸輪的推桿位移與凸輪轉(zhuǎn)角的關(guān)系，然后就可按一般凸輪的設(shè)計(jì)方法分別設(shè)計(jì)出兩凸輪的輪廓曲線。 9-4 在圖示的齒輪—連桿組合機(jī)構(gòu)中，齒輪a與曲柄1固聯(lián)，齒輪b和c分別活套在 軸C和D上，試證明齒輪c的角速度與曲柄1、連桿2、搖桿3

59、的角速度、、之間的關(guān)系為 題9-3圖 題9-4圖 證明：1）由b-c-3組成的行星輪系中有 得 （1） 2）由a-b-2組成的行星輪系中有 (因?yàn)? 得 （2） 3）聯(lián)立式（1）、（2），可得 9-5 在圖示的機(jī)構(gòu)中，曲柄1為主動(dòng)件，內(nèi)齒輪5為輸出構(gòu)件。已知齒輪2，5的齒數(shù)為分別為、，曲柄長(zhǎng)度為，連桿長(zhǎng)度為。試寫出輸出構(gòu)

60、件齒輪5的角速度與主動(dòng)件曲柄1的角速度之間的關(guān)系。 題9-5圖 答：1）對(duì)由1-2-3-4組成的機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析有 得 ， （1） 2）由1-2-5組成的行星輪系中有 得 （2） 3）聯(lián)立式（1）、（2），可得 式中。 答：，式中。 9-6圖示刻字、成形機(jī)構(gòu)為一凸輪—連桿機(jī)構(gòu)，試分析該組合機(jī)構(gòu)的組合方式，并指出其基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)和附加機(jī)構(gòu)。若工作要求從動(dòng)件上點(diǎn)M實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)軌跡，試設(shè)計(jì)該

61、組合機(jī)構(gòu)。 題9-6圖 分析：構(gòu)件4上M點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡實(shí)際上是兩凸輪機(jī)構(gòu)推桿運(yùn)動(dòng)的合成，根據(jù)機(jī)構(gòu)組合方式的定義，應(yīng)屬于并聯(lián)式組合。設(shè)計(jì)該機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵是凸輪廓線的設(shè)計(jì)。解決的方法是將M點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)分解為兩推桿的單獨(dú)運(yùn)動(dòng)。 它是由自由度為2的四桿四移動(dòng)副機(jī)構(gòu)(由構(gòu)件2，3，4和機(jī)架組成，稱為十字滑塊機(jī)構(gòu))作為基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)，兩個(gè)自由度為l的凸輪機(jī)構(gòu)(分別由槽凸輪l和桿件2、槽凸輪1、和桿件3及機(jī)架組成)作為附加機(jī)構(gòu)，經(jīng)并聯(lián)組合而形成的凸輪—連桿組合機(jī)構(gòu)。槽凸輪l和1‘固結(jié)在同一轉(zhuǎn)軸上，它們是一個(gè)構(gòu)件。當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其上的曲線凹槽1，1’將通過(guò)滾子推動(dòng)

62、從動(dòng)桿2和3分別在X和Y方向上移動(dòng)，從而使與桿2和桿3組成移動(dòng)副的十字滑塊4上的M點(diǎn)描繪出一條復(fù)雜的軌跡。 解 該組合機(jī)構(gòu)是由兩個(gè)直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)和自由度為2的四桿四移動(dòng)副機(jī)構(gòu)組合而成。其中，四桿四移動(dòng)副機(jī)構(gòu)為基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)，兩個(gè)自由度為1的凸輪機(jī)構(gòu)為附加機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)的組合方式為并聯(lián)式組合。 這類組合機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路如下：首先根據(jù)結(jié)構(gòu)空間及要求實(shí)現(xiàn)的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)軌跡的范圍，確定基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)的尺寸及凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心的位置；然后根據(jù)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)軌跡，求出桿2及桿3的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；最后根據(jù)求出的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)兩個(gè)凸輪的廓線。具體設(shè)計(jì)步驟如下： （1）根據(jù)生產(chǎn)工藝要求和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，擬定出M點(diǎn)描繪給定軌跡

63、的運(yùn)行路線，如題9-6解答圖中箭頭方向所示。然后根據(jù)工作要求和軌跡各段的變化情況，不均勻地標(biāo)出0，1，2，各分點(diǎn)。 （2）作直角坐標(biāo)系和。坐標(biāo)，分別代表兩凸輪從動(dòng)件的位移，坐標(biāo)代表凸輪轉(zhuǎn)角。將凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周的轉(zhuǎn)角分為n等分，等分?jǐn)?shù)應(yīng)等于軌跡上的分點(diǎn)數(shù)。 （3）由軌跡上各分點(diǎn)分別作和垂線，再由兩個(gè)坐標(biāo)軸線的相應(yīng)分點(diǎn)分別作其本身的垂線，兩組垂線分別相交于點(diǎn)和。 （4）用光滑曲線分別連接上述兩組交點(diǎn)，即得兩凸輪從動(dòng)件的位移線圖和。 （5）根據(jù)位移線圖，利用反轉(zhuǎn)法原理繪制兩個(gè)凸輪的理論廓線，而槽凸輪的實(shí)際廓線，即為一系列滾子圓的內(nèi)、外包絡(luò)線。 注：從動(dòng)件復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)軌跡采用凸輪—連桿機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)較

64、為簡(jiǎn)單方便。 題9-6解答圖 9-7 試提出一機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)方案，使機(jī)構(gòu)中某構(gòu)件實(shí)現(xiàn)如圖所示的軌跡。 題9-7圖 分析 所要求的軌跡較為特殊，若用簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)時(shí)難以實(shí)現(xiàn)的，而用凸輪—連桿機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)軌跡較為簡(jiǎn)單方便。 解 提出機(jī)構(gòu)原理圖如解答圖所示。 設(shè)計(jì)時(shí)，連桿機(jī)構(gòu)的尺寸可按動(dòng)點(diǎn)移動(dòng)范圍大小和結(jié)構(gòu)需要選取。基本機(jī)構(gòu)決定之后，就可以根據(jù)給定的動(dòng)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡畫凸輪輪廓，其主要過(guò)程如下： （1）沿著給定的軌跡，循著一定的運(yùn)動(dòng)方向，標(biāo)出許多點(diǎn)（通常要12個(gè)以上）。如果對(duì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度

65、有所要求，則在點(diǎn)的分布上加以考慮。例如某段軌跡要求勻速運(yùn)動(dòng)，則使點(diǎn)之間距離近似均等；要求加速運(yùn)動(dòng)，則點(diǎn)的分布應(yīng)由密漸稀等。 （2）將基本機(jī)構(gòu)的C點(diǎn)沿軌跡逐點(diǎn)移動(dòng)，求得3，6桿上B，D點(diǎn)在其圓弧軌跡上的對(duì)應(yīng)位置以及F，G點(diǎn)在各自圓弧軌跡線上的對(duì)應(yīng)位置。這實(shí)際上就確定了擺桿3，6各自的運(yùn)動(dòng)規(guī)律（圖上以第三點(diǎn)為例，求出，）。 （3）分別畫1，2凸輪的輪廓曲線。把基圓按軌跡上分點(diǎn)數(shù)目等分，然后按滾子擺動(dòng)推桿凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法畫B輪輪廓曲線。 注 這里只是簡(jiǎn)單給個(gè)例子，事實(shí)上設(shè)計(jì)要經(jīng)過(guò)大量的調(diào)查、分析、比較等一系列過(guò)程才能設(shè)計(jì)出較為可行的方案。 題9-7解答圖 圖4-5 焊接箱體