《機(jī)械原理》第八版課后習(xí)題答案

1、第2章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析(P29)2-12：圖a所示為一小型壓力機(jī)。圖上，齒輪1與偏心輪1為同一構(gòu)件，繞固定軸心。連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。在齒輪5上開有凸輪輪凹槽， 擺桿4上的滾子6嵌在凹槽中，從而使擺桿4繞C軸上下擺動(dòng)。同時(shí)，又通過偏心輪1、連桿2、滑桿3使C軸上下移動(dòng)。最后通過在擺桿4的叉槽中的滑塊7和錢鏈G使沖頭8實(shí)現(xiàn)沖壓運(yùn)動(dòng)。試?yán)L制其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖，并計(jì) 算自由度。解：分析機(jī)構(gòu)的組成：此機(jī)構(gòu)由偏心輪1(與齒輪1固結(jié))、連桿2、滑桿3、擺桿4、齒輪5、滾子6、滑塊 7、沖頭8和機(jī)架9組成。偏心輪1與機(jī)架9、連桿2與滑桿3、滑桿3與擺桿4、擺桿4與 滾子6、齒輪5與機(jī)架9、滑塊7與沖頭8均組成轉(zhuǎn)動(dòng)副，滑桿3與

2、機(jī)架9、擺桿4與滑塊7、沖頭8與機(jī)架9均組成移動(dòng)副，齒輪 1與齒輪5、凸輪(槽)5與滾子6組成高副。故解率-：n 7 Pl 9ph 2F 3n 2 pl ph 3 7 2 9 2 1解法二：n 8pl10ph2局部自由度F 1F 3n (2plphp)F38 2 102 1 1ft -L J 9孰7Q乙 yI fx )3a)（P30） 2-17 ：試計(jì)算如圖所示各機(jī)構(gòu)的自由度。圖 a、d為齒輪-連桿組合機(jī)構(gòu)；圖 b為凸輪- 連桿組合機(jī)構(gòu)（圖中在 D處為錢接在一起的兩個(gè)滑塊）；圖c為一精壓機(jī)機(jī)構(gòu)。并問在圖 d 所示機(jī)構(gòu)中，齒輪3與5和齒條7與齒輪5的嚙合高副所提供的約束數(shù)目是否相同？為什么？解：

3、 a) n4Pl 5 ph1F3n 2 plph342 511a)b) n 5Pl6ph2F 3n 2 plph 3 5 2 6 2 1F 3n 2 plph 3 5 2 6 2 1，有1個(gè)移動(dòng)副和1個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副）c) n 5pl7 ph 0F 3n 2pl phd) n 6 pl 7F 3n 2pl ph(C可看做是轉(zhuǎn)塊和導(dǎo)塊齒輪3與齒輪5的嚙合為高副（因兩齒輪中心距己被約束，故應(yīng)為單側(cè)接觸）將提供 個(gè)約束。束。2個(gè)約第3章平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析（P50） 3-8:在圖示的凸輪機(jī)構(gòu)中,已知凸掄 1以等角速度 110 rad/s轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪為一偏心圓，其半徑R 25mm,1AB15mm,1AD 50mm

4、, 1 90，試用圖解法求構(gòu)件 2的角速齒條7與齒輪5的嚙合為高副（因中心距未被約束，故應(yīng)為雙側(cè)接觸）將提供2 2vB2B42 2.29 0.16 0.732m s2度2與角加速度 2 。解：1）高副低代，以選定比例尺，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。（圖3-8 ）2）速度分析：圖3-6(b)vB4 vB1 11AB100.0150.15m/s取B4、B2為重合點(diǎn)。速度方程：vB2vB2B4速度多邊形如圖3-8（b）vB2V pb2 0.005 23.5 0.1175msVB2B4Vb4b20.00532 0.16msvB22日vPb2 l BD0.11750.001252.29 4轉(zhuǎn)向逆時(shí)針b23 23)

5、加速度分析：圖3-8 (c)naB2taB2aB4K aB2B4r aB2B4naB4naB1211AB102 0.0 1 5 1.5m s2naB2122喘2.292圖3-8(c)0.00125 41 0.269m s2k aB2B4aBzab2b20.04 12iBD0.00125 419.36 %2轉(zhuǎn)向順時(shí)針。(P51) 3-11 :試求圖示各機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí)全部瞬心的位置，并給出連桿上 E點(diǎn)的速度方向。(E點(diǎn)的速度方向：找到固連E點(diǎn)構(gòu)件的絕對(duì)瞬心位置，連接該絕對(duì)瞬心和 E點(diǎn)，過E點(diǎn)做垂(b)(p)(P51) 3-15:在圖所示的牛頭刨床機(jī)構(gòu)中，h=800mm , hi=360mm ,

6、h2=120mm, Iab =200mm ,Icd =960mm , Ide =160mm ,設(shè)曲柄以等角速度3 i=5rad/s逆時(shí)針方向回轉(zhuǎn)， 試用圖解法求機(jī)構(gòu)在()i=135 位置時(shí)，刨頭上點(diǎn) C的速度vC。解：選定比例尺， ll ABAB 0.001m么m繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。如圖12mm(a)解法一：速度分析：先確定構(gòu)件3的絕對(duì)瞬心P36,利用瞬心多邊形，如圖(b)由構(gòu)件3、5、6組成的三角形中，瞬心 P36、P35、P56必在一條直線上，由構(gòu)件3、4、6組成的三角形中,瞬心P36、P34、P46也必在一條直線上，二直線的交點(diǎn)即為絕對(duì)瞬心P36。速度方程Vb3Vb2VB3B2v Vb 2

7、0 0.05msmmVB2VB11l AB5 0.2 1m/s方向垂直AB。VB3的方向垂直 BG ( BP36), VB3B2的方向平行 BD。速度多邊形如圖3-9 (c)速度方程 VVB3 VCB3VCV pc 1.24(d)1(e)解法確定構(gòu)件3的絕對(duì)瞬心P36后，再確定有關(guān)瞬心P16、P12、P23、P13、Pl5,利用瞬心多邊形，如圖3-9 (d)由構(gòu)件1、2、3組成的三角形中，瞬心P12、P23、P13必在一條直線上，由構(gòu)件1、3、6組成的三角形中，瞬心P36、P16、P13也必在一條直線上，二直線的交點(diǎn)即為瞬心P13。利用瞬心多邊形，如圖 3-9 (e)由卞件1、3、5組成的三角

8、形中，瞬心P15、P13、P35必在一條直線上，由構(gòu)件 1、5、6組成的三角形中，瞬心P56、P16、P15也必在一條直線上，二直線的交點(diǎn)即為瞬心P15。如圖3-9 (a) P15為構(gòu)件1、5的瞬時(shí)等速重合點(diǎn)vC vP151 甌 i1.24ms第8章連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)(P160) 8-7:8-6 如圖，B|tlu_240i!inL b_6()0iiim. c_400iniu. (l_500irik u： 1)取 桿4作機(jī)架時(shí)，是否有曲柄存在？ %)能杳選不同桿為機(jī)架得到雙 曲柄機(jī)構(gòu)、雙搖桿機(jī)構(gòu)？ 3)若前b. i三桿的長度不變，取桿4為 機(jī)架，要獲得曲柄搖桿機(jī)構(gòu)t 口的取值范圍應(yīng)為何值？解：且L

9、m 口為連架桿BM二有曲柄，1為曲柄2)為機(jī)漿，得到雙曲柄機(jī)構(gòu)X .4Ab_77713為機(jī)架，得到雙搖桿機(jī)構(gòu)3)若4為最短桿，則不可能成為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，故不可能短桿，即(IE40,還須滿足桿長條件rr +。4 廣 + d n d n + 門-r = 2404 600 40。= 440若4為最長桿 KJ fl + rffi + rf + *-) = 600 + 400 240 二 7(S0結(jié)論：440三d三60wjhj第9章凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)（P190） 9-7:試標(biāo)出題96a圖在圖示位置時(shí)凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角， 凸輪從圖示位置轉(zhuǎn)過90o后 推桿的位移；并標(biāo)出題9-6b圖推桿從圖示位置升高位移s時(shí)，凸

10、輪的轉(zhuǎn)角和凸 輪機(jī)構(gòu)的壓力角。解 如圖（a）所示，用直線連接圓盤凸輪圓心 A和滾子中心B,則直線AB與推 桿導(dǎo)路之間所夾的銳角為圖示位置時(shí)凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角。以A為圓心，AB為半徑作圓，得凸輪的理論廓線圓。連接 A與凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)中心。并延長，交于凸輪 的理論廓線于C點(diǎn)。以。為圓心.以O(shè)C為半徑作圓得凸輪的基圓。以 。為圓 心，以O(shè)點(diǎn)到推桿導(dǎo)路的距離OD為半徑作圓得推桿的偏距圓；。延長推桿導(dǎo)路 線交基圓于G-點(diǎn)，以直線連接OG。過。點(diǎn)作OG的垂線，交基圓于E點(diǎn)。過E 點(diǎn)在偏距圓的下側(cè)作切線.切點(diǎn)為 H點(diǎn).交理論廓線于F點(diǎn)，則線段EF的長即 為凸輪從圖示位置轉(zhuǎn)過90后推桿的位移so方法同前，在圖（b）

11、中分別作出凸輪的理論廓線、基圓、推桿的偏距圓。延 長推桿導(dǎo)路線交基圓于 G點(diǎn)，以直線連接OG。以。為圓心，以滾子中心升高s 后滾子的轉(zhuǎn)動(dòng)中心K到。點(diǎn)的距離OK為半徑作圓弧，交理論廓線于 F點(diǎn)。過 F點(diǎn)作偏距圓的切線，交基圓于 E點(diǎn)，切點(diǎn)為Ho則/GOE為推桿從圖示位置升 高位移s時(shí)-凸輪的轉(zhuǎn)角，/ AFH為此時(shí)凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角。(a)(b)(P190) 9-13:一擺動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu) (參看圖923),已知lOA=60 mmr0=25 mm, lAB=50 mm , rr=8 mm。凸輪順時(shí)針方向等速轉(zhuǎn)動(dòng)，要求當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過180o時(shí)，推桿以余弦加速度運(yùn)動(dòng)向上擺動(dòng) 25a；轉(zhuǎn)過一周中的其余角

12、度時(shí)，推桿以正弦加速 度運(yùn)動(dòng)擺回到原位置。試以作圖法設(shè)計(jì)凸輪的工作廓線。解 推桿在推程及回程段運(yùn)動(dòng)規(guī)律的位移方程為(1)推程：s=1-cas(兀 6/6 0)/20ac 6 0 180a(2)回程：s= 1-( 6/ 6。)十 sin(2兀 6 / 60)/ (2兀)。層 6 180a計(jì)算各分點(diǎn)的位移值如表：總轉(zhuǎn)角/(fl)0153045Feo759010-位移/nun00. 431. 673. 665. 25曳2612.515息轉(zhuǎn)用.(0)120135150165180195Z1022i位移mm18. 752 L 3423. 332-1.57L r25.24. 9024. 2822.；四角/

13、O240255：285300315 ：330UI位移/rnm20, 1116. 578. 43 .4, 89。,725 0根據(jù)表作圖如圖所示解：輪系分析：差動(dòng)輪系20x30200-(-1.6)x(-100)二 15 3X5 r：nun)24x40二124 401.620 30(-100)-200/(-1.6-1 ) =15.385r/minZ2Z3zz2r 1.6% nHnnHiH i13 解：i13H n3 nh丁i13如南所示為曲個(gè)不同結(jié)構(gòu)的帶距輪周轉(zhuǎn)輪系,巴知勺二20金=30、七4仁 200- 100 r/min.求四輪系的等于事少11-16如圖所示為兩個(gè)不同結(jié)構(gòu)的錐齒輪周轉(zhuǎn)輪系，已知Z1 =20, Z2=24, Z2, =30,(a)(b)Z3=40,n1=200 r/min, n3=-100 r/min。求 nH等于多少iH i13IPF77Jn nH24 40 “ 1.620 301.6 (