西南交大第三學(xué)期機(jī)械原理B主觀題作業(yè)

1、機(jī)械原理B主觀題作業(yè)二、主觀題(共7道小題) 3. 齒輪的定傳動(dòng)比傳動(dòng)條件是什么？ 答：不論兩齒廓在何位置接觸，過(guò)接觸點(diǎn)所作的齒廓公法線必須與兩齒輪的連心線相交于一固定點(diǎn)。4. 計(jì)算圖72所示大減速比減速器的傳動(dòng)比 。答：將輪系分為兩個(gè)周轉(zhuǎn)輪系 齒輪A、B、E和系桿C組成的行星輪系； 齒輪A、E、F、G和系桿C組成的差動(dòng)輪系。因?yàn)?，所?將代入上式，最后得5. 圖74中， ，為輪系的輸入運(yùn)動(dòng)，C為輪系的運(yùn)動(dòng)輸出構(gòu)件。已知確定轉(zhuǎn)速的大小和轉(zhuǎn)向。答：該輪系是由定軸輪系（-）和周轉(zhuǎn)輪系（2-3-4-4-5）組成的混合輪系。對(duì)定軸輪系（-），有即對(duì)周轉(zhuǎn)輪系（2-3-4-4-5），有將，代入上式，最后得

2、，其中“-”表示齒輪5的轉(zhuǎn)向與 相同，方向“”，如下圖所示。6. 在圖83中凸輪為半徑為R的圓盤(pán)，凸輪為主動(dòng)件。（1）寫(xiě)出機(jī)構(gòu)的壓力角a與凸輪從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)的角度d之間的關(guān)系；（2）討論如果a a，應(yīng)采用什么改進(jìn)設(shè)計(jì)的措施？答：（1） 當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)任意角 時(shí)，其壓力角a如下圖所示。由圖中幾何關(guān)系有所以機(jī)構(gòu)的壓力角 a與凸輪轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系為（2） 如果，則應(yīng)減小偏距e，增大圓盤(pán)半徑R和滾子半徑rr。（3）7. 機(jī)械系統(tǒng)的等效驅(qū)動(dòng)力矩和等效阻力矩的變化如圖9-2所示。等效構(gòu)件的平均角速度為 。求該系統(tǒng)的最大盈虧功。答：由下圖中的幾何關(guān)系可以求出各個(gè)盈、虧功的值如下其中“+”表示盈功，“”表示虧功。畫(huà)

3、出示功圖，如下圖(b)，先畫(huà)出一條水平線，從點(diǎn)a開(kāi)始，盈功向上畫(huà),虧功向下畫(huà)。示功圖中的最低點(diǎn)對(duì)應(yīng) ，最高點(diǎn)對(duì)應(yīng)。圖 (b)可以看出，點(diǎn)b最高，則在該點(diǎn)系統(tǒng)的角速度最大；點(diǎn)c最低，系統(tǒng)的角速度最小。則的積分下限和上限應(yīng)為下圖(a)中的點(diǎn)b和點(diǎn)c。8. 在下列情況下選擇機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案（1） 將一構(gòu)件的單向回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€(gè)構(gòu)件的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，并有急回作用。（2） 將一構(gòu)件的單向回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€(gè)構(gòu)件的單向直線運(yùn)動(dòng)，并且能反行程自鎖。（3） 將一構(gòu)件的單向回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€(gè)構(gòu)件的往復(fù)間歇直線運(yùn)動(dòng)。（4） 將一構(gòu)件的單向回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€(gè)構(gòu)件的單向回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并且a. 兩軸平行，但轉(zhuǎn)向相反；b

4、. 兩軸平行，轉(zhuǎn)向相同；c. 兩軸垂直相交；兩軸空間垂直交錯(cuò)。答：（1）偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（2）滿足反行程自鎖條件的螺旋機(jī)構(gòu)（3）具有遠(yuǎn)休止角或近休止角的凸輪機(jī)構(gòu)（4）a.外嚙合圓柱齒輪機(jī)構(gòu) b. 內(nèi)嚙合圓柱齒輪機(jī)構(gòu) c.圓錐齒輪機(jī)構(gòu) d. 蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)9. 計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度。如有局部自由度、復(fù)合鉸鏈和虛約束請(qǐng)予以指出。答：C處的滾子為局部自由度，構(gòu)件1于構(gòu)件2、構(gòu)件3與構(gòu)件2之間形成兩對(duì)高副，但是，每對(duì)高副的法線都是重合的，所以，每對(duì)高副中有一個(gè)高副為虛約束。二、主觀題(共4道小題) 3. 定軸輪系中的各齒輪軸心線位置定軸輪系中的各齒輪軸心線位置 相對(duì)于機(jī)架都是固定的 ；周轉(zhuǎn)輪系中至少有一

5、個(gè)齒輪的軸心線位置周轉(zhuǎn)輪系中至少有一個(gè)齒輪的軸心線位置 相對(duì)于機(jī)架不固定 。 4. 在圖71中，已知蝸桿的轉(zhuǎn)速， 。（1）寫(xiě)出，的表達(dá)式；（2）確定的大小和轉(zhuǎn)向。答：（1）。由于蝸桿1和齒輪6的軸心線既不平行，也不重合，所以轉(zhuǎn)向關(guān)系必須用通過(guò)劃箭頭來(lái)表示；，“+”表示齒輪2和齒輪6的轉(zhuǎn)向相同；齒輪5和齒輪6為內(nèi)嚙合，轉(zhuǎn)向相同。（2）因?yàn)?. 機(jī)械的周期性變速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)條件是什么？ 答：在速度變化的一個(gè)周期內(nèi)盈功相加之和與虧功相加之和相等。或，在速度變化的一個(gè)周期內(nèi)，等效驅(qū)動(dòng)力（矩）所做的功與等效阻力（矩）所做的功在數(shù)值上相等。 6. 已知某機(jī)械穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的等效驅(qū)動(dòng)力矩和等效阻力矩如圖10-1所示

6、。機(jī)械的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為Je= 1kg·m2，等效驅(qū)動(dòng)力矩為Md =30 Nm，機(jī)械穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)等效構(gòu)件的角速度0= 25 rad/s，試確定（1）等效構(gòu)件的穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)規(guī)律 ；（2）速度不均勻系數(shù)；（3）最大盈虧功Wmax ；（4）若要求= 0.05，系統(tǒng)是否滿足要求？如果不滿足，求飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JF。答：（1）因?yàn)?所以 又因?yàn)?則 即等效構(gòu)件的穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)規(guī)律為化簡(jiǎn)得（2）計(jì)算各個(gè)盈、虧功即所以 即所以 所以速度不均勻系數(shù)為（3）、最大盈虧功為（4）、若要求= 0.05，系統(tǒng)不能滿足要求。飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 根據(jù)題圖畫(huà)出系統(tǒng)動(dòng)能的變化示意圖，如下圖所示。從該圖中可知，在 處系統(tǒng)的角速度

7、最大，在處系統(tǒng)的角速度最小。二、主觀題(共4道小題) 3. 自由度為2的周轉(zhuǎn)輪系被稱為自由度為2的周轉(zhuǎn)輪系被稱為 差動(dòng) 輪系；自由度為1的周轉(zhuǎn)輪系被稱為自由度為1的周轉(zhuǎn)輪系被稱為行星 輪系。 4. 在題8-1圖所示的機(jī)構(gòu)中，以構(gòu)件1為主動(dòng)件機(jī)構(gòu)是否會(huì)出現(xiàn)死點(diǎn)位置？以構(gòu)件3為主動(dòng)件，機(jī)構(gòu)是否會(huì)出現(xiàn)死點(diǎn)位置？畫(huà)出機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置，并標(biāo)明機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件是哪一個(gè)構(gòu)件。 答：在圖示機(jī)構(gòu)中，當(dāng)以構(gòu)件1為主動(dòng)件時(shí)，機(jī)構(gòu)不會(huì)出現(xiàn)死點(diǎn)位置；當(dāng)以構(gòu)件3為主動(dòng)件時(shí)，機(jī)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)死點(diǎn)位置，其死點(diǎn)位置分別如下圖示。5. 對(duì)周期性速度波動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)的原理和方法是什么？ 答：可在機(jī)械中安裝一個(gè)具有很大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的回轉(zhuǎn)構(gòu)件 飛輪，以調(diào)

8、節(jié)周期性速度波動(dòng)。飛輪實(shí)質(zhì)上相當(dāng)于一個(gè)能量存儲(chǔ)器。由于其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大，當(dāng)機(jī)械出現(xiàn)盈功時(shí)，飛輪可以動(dòng)能的形式將多余能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，而使主軸角速度上升的幅度減?。环粗?，當(dāng)機(jī)械出現(xiàn)虧功時(shí)，飛輪釋放出所儲(chǔ)存的能量，以彌補(bǔ)能量的不足，從而使主軸角速度下降的幅度減小。6. 設(shè)計(jì)一個(gè)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，如圖44所示。已知搖桿CD的長(zhǎng)度 ，機(jī)架AD的長(zhǎng)度，搖桿的一個(gè)極限位置與機(jī)架之間的夾角, 構(gòu)件AB單向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。試按下列情況確定構(gòu)件AB和BC的桿長(zhǎng)，以及搖桿的擺角。（1） 程速比系數(shù)K=1;（2） 行程速比系數(shù)K=1.5。答：（1）、當(dāng)行程速比系數(shù)K=1時(shí)，機(jī)構(gòu)的極位夾角為即機(jī)構(gòu)沒(méi)有急回特性，固定鉸鏈點(diǎn)應(yīng)在活動(dòng)鉸鏈

9、點(diǎn)的兩個(gè)極限位置C1、C2的連線上，從而可確定活動(dòng)鉸鏈點(diǎn)的另一個(gè)極限位置。選定比例尺，作圖，如下圖（a）所示。 直接由圖中量取，所以構(gòu)件AB的長(zhǎng)為 構(gòu)件BC的長(zhǎng)為搖桿的擺角 搖桿的擺角 （2）、當(dāng)行程速比系數(shù)K=1.5時(shí)，機(jī)構(gòu)的極位夾角為即機(jī)構(gòu)具有急回特性，過(guò)固定鉸鏈點(diǎn)作一條與已知直線成的直線再與活動(dòng)鉸鏈點(diǎn)的軌跡圓相交，交點(diǎn)就是活動(dòng)鉸鏈點(diǎn)的另一個(gè)極限位置。選定比例尺，作圖，如下圖（b）所示。 由圖（b）可知，有兩個(gè)交點(diǎn)，即有兩組解。直接由圖中量取，。故有解一： 構(gòu)件AB的長(zhǎng)為 構(gòu)件BC的長(zhǎng)為 搖桿的擺角 解二： 構(gòu)件AB的長(zhǎng)為 構(gòu)件BC的長(zhǎng)為 搖桿的擺角 一、主觀題(共8道小題) 1. 機(jī)構(gòu)是

10、機(jī)構(gòu)是具有確定運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)鏈，其中有一個(gè)構(gòu)件為機(jī)架。 2. 機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)與機(jī)構(gòu)的壓力角/傳動(dòng)角的關(guān)系是什么？ 答：當(dāng)機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)時(shí)，其壓力角為90度或其傳動(dòng)角為零度。 3. 利用移動(dòng)副的自鎖條件推出：螺旋副中以軸向載荷Q為主動(dòng)力時(shí)（即：反行程），螺旋副的自鎖條件為式。 答：如下圖所示，當(dāng)反程時(shí)，載荷為主動(dòng)力，為阻力。由移動(dòng)副自鎖的條件，反程驅(qū)動(dòng)力與接觸面法線n-n的夾角 必須小于或等于斜面與滑塊之間的摩擦角c，即4. 剛性轉(zhuǎn)子的靜平衡和動(dòng)平衡條件和方法分別是什么？ 答：剛性轉(zhuǎn)子靜平衡條件為轉(zhuǎn)子上各偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力之和為零?？刹捎迷谵D(zhuǎn)子上加減配重的方法。剛性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡條件為其各偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力之和和慣性力矩之和分別為零。方法：在兩個(gè)平衡面上加減配重。 5. 機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是什么? 答：機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)目應(yīng)等于機(jī)構(gòu)的自由度的數(shù)目。 6. 當(dāng)極位夾角不等于零 時(shí)，一個(gè)機(jī)構(gòu)具有急回運(yùn)動(dòng)特性。 7. 剛性沖擊產(chǎn)生的原因是 速度有突變 ；而柔性沖擊產(chǎn)生的原因是加速度有突變 。 8. 補(bǔ)