機(jī)械原理答案

1、第二章平 面 機(jī) 構(gòu) 的 結(jié) 構(gòu) 分 析題2-1圖a所示為一簡(jiǎn)易沖床的初擬設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)者的思路是：動(dòng)力由齒輪 1輸入，使 軸A連續(xù)回轉(zhuǎn)；而固裝在軸 A上的凸輪2與杠桿3組成的凸輪機(jī)構(gòu)使沖頭4上下運(yùn)動(dòng)，以 達(dá)到?jīng)_壓的目的。試?yán)L出其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（各尺寸由圖上量?。?，分析是否能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖，并提出修改方案。解：1）取比例尺,繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。（圖2）要分析是否能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖，首先要計(jì)的自由度。盡管此機(jī)構(gòu)有4個(gè)活動(dòng)件，但齒輪2是固裝在軸A上,只能作為一個(gè)活動(dòng)件，故Pi 3 Ph 1a)2-1a）算機(jī)構(gòu)1和凸輪n 3原動(dòng)件數(shù)不等于自由度數(shù)，此簡(jiǎn)易沖床不能運(yùn)動(dòng)，即不能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖。分析：因構(gòu)件3、4與

2、機(jī)架5和運(yùn)動(dòng)副B C D組成不能運(yùn)動(dòng)的剛性桁架。故需增加構(gòu)件的自由度。3）提出修改方案：可以在機(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，或用一個(gè)高副來(lái)代替一個(gè)低副。（1）在構(gòu)件3、4之間加一連桿及一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副（圖2-1b） o（2）在構(gòu)件3、4之間加一滑塊及一個(gè)移動(dòng)副（圖2-1c） o 在構(gòu)件3、4之間加一滾子（局部自由度）及一個(gè)平面高副（圖2-1d） o5X1(a)6(b)1(c)(d)題2-1適當(dāng)位置上添加一個(gè)構(gòu)件（相當(dāng)于增加討論：增加機(jī)構(gòu)自由度的方法一般是在3個(gè)自由度）和1個(gè)低副（相當(dāng)于引入2個(gè)約束），如圖2-1（ b）（c）所示，這樣就相當(dāng)于給機(jī)構(gòu)增加了一個(gè)自由度。用一個(gè)高副代替一個(gè)低畐

3、U也可以增加機(jī)構(gòu)自由度，如圖2-1（ d）所示。題2-2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0連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。在齒輪5上開(kāi)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(guò)偏心輪1'、連桿2、滑桿3使C軸上下移動(dòng)。最后通過(guò) 在擺桿4的叉槽中的滑塊7和鉸鏈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(jiǎn)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&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、4與滾子&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。故解法一：n 7 pi 9ph 2解法二：n 8 pi 10 ph 2 局部自由度F 1題2-3如圖a所示為一新型偏心輪滑閥式真空泵。其偏心輪 1繞固定軸A轉(zhuǎn)動(dòng)，與外環(huán)2 固連在一起的滑閥3在可繞固定軸心C轉(zhuǎn)動(dòng)的圓柱4中滑動(dòng)。當(dāng)偏心輪1按圖示方向連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可將設(shè)備中的空氣按圖示空氣流動(dòng)方向從一'閥5中排出，從而形成真空。由于外環(huán) 2與泵腔6有一小間隙，故可抽含有微小塵埃的氣體。試?yán)L制其機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)題2-4 簡(jiǎn)圖，并計(jì)算

5、其自由度。解：1）取比例尺，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。（如圖題2-3所示）2）n 3 p 4 ph 0題2-4使繪制圖a所示仿人手型機(jī)械手的食指機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（以手指8作為相對(duì)固定的機(jī)架），并計(jì)算其自由度。解：1）取比例尺,繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。（如圖2-4所示）2） n 7 pi 10 ph 0題2-5圖a所示是為高位截肢的人所設(shè)計(jì)的一種假肢膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)能保持人行走的 穩(wěn)定性。若以頸骨1為機(jī)架，試?yán)L制其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖和計(jì)算其自由”度，并作出大腿彎曲90度時(shí)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。*解：1）取比例尺,繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。大腿彎曲90度時(shí)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)題2-5圖如虛線所示。（如圖2-5所示）2) n 5 p 7

6、 ph 0的嚙合高副所提供的約束數(shù)目是否相同？為什么?解：a）PiPh 1b）解法一:PiPh2解法二：n 7PiPh虛約束町b)題2-6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處為鉸接在一起的兩個(gè)滑塊）；圖c 為一精壓機(jī)機(jī)構(gòu)。并問(wèn)在圖d所示機(jī)構(gòu)中，齒輪3與5和齒條7與齒輪5局部自由度虛約束Pc）解法一:解法二:n 11Pi17PhPh2pi Ph3n2 102 局部自由度F 0d) n 6 Pi 7 Ph 3己被約束，故齒輪3與齒輪5的嚙合為高副（因兩齒輪中心距 束，故應(yīng)為單側(cè)接觸）將提供1個(gè)約束。齒條7與齒輪5的嚙合為高副（因中心距未

7、被約 應(yīng)為雙側(cè)接觸）將提供2個(gè)約束。題2-7試?yán)L制圖a所示凸輪驅(qū)動(dòng)式四缸活塞空氣壓縮機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。并計(jì)算其機(jī)構(gòu)的自由度（圖中凸輪1原動(dòng)件，當(dāng)其轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，分別推動(dòng)裝于四個(gè)活塞上 A B C D處的滾子，使活塞在相應(yīng)得氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。圖上 AB=BC=CD=AD解：1）取比例尺,繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。（如圖2-7（b）所示）2）此機(jī)構(gòu)由1個(gè)凸輪、4個(gè)滾子、4個(gè)連桿、4個(gè)活塞和機(jī)架組成。凸輪與 4個(gè)滾子 組成高副，4個(gè)連桿、4個(gè)滾子和4個(gè)活塞分別在A、B、C、D處組成三副復(fù)合鉸鏈。4個(gè) 活塞與4個(gè)缸（機(jī)架）均組成移動(dòng)副。解法一：虛約束：因?yàn)锳B BC CD AD，4和5，6和7、8和9為不影響機(jī)構(gòu)傳遞

8、運(yùn)動(dòng)的重復(fù)部分,與連桿10、11、12、13所帶入的約束為虛約束。機(jī)構(gòu)可簡(jiǎn)化為圖2-7 （b）重復(fù)部分中的構(gòu)件數(shù)n 10低副數(shù)pl 17 高副數(shù)ph 3局部自由度F 3局部自由度F 4解法二：如圖2-7（b） 局部自由度 F 1題2-8圖示為一剎車機(jī)構(gòu)。剎車時(shí)，操作桿 1向右拉，通過(guò)構(gòu)件2、3、4、5、6使兩閘瓦剎住車輪。試計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度，并就剎車過(guò)程說(shuō)明此機(jī)構(gòu)自由度的變化情況。（注：車輪不屬于剎車機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件。）解：1）未剎車時(shí)，剎車機(jī)構(gòu)的自由度2）閘瓦G J之一剎緊車輪時(shí)，剎車機(jī)構(gòu)的自由度3）閘瓦G J同時(shí)剎緊車輪時(shí)，剎車機(jī)構(gòu)的自由度題2-9試確定圖示各機(jī)構(gòu)的公共約束m和族別虛約束p，并

9、人說(shuō)明如何來(lái)消除或減少共族別虛約束。解：（a）楔形滑塊機(jī)構(gòu)的楔形塊1、2相對(duì)機(jī)架只 能在該平面的x、y方向移動(dòng)，而其余方向的相對(duì)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)都被約束，故公共約束數(shù) m 4,為4族平面機(jī)構(gòu)。pi p53F。6n ip：6 2 5 33 將移動(dòng)副改為圓柱下刨，可減少虛約束C（b）由于齒輪1、2只能在平行平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，故為公共約束數(shù) m 3,為3族平面機(jī)構(gòu)。Fo 6n ipi 6 2 2 5 1 42 將直齒輪改為鼓形齒輪，可消除虛約束。（C）Fo由于凸輪機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件只能在平行平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，故為 m 3的3族平面機(jī)構(gòu)。6n ip： F 6 3 5 3 4 1 1 2將平面高副改為空間高副，可消除虛約束。題2

10、-10圖示為以內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，試計(jì)算自由度，并分析組成此機(jī)構(gòu)的基本桿組如在該機(jī)構(gòu)中改選EG為原動(dòng)件，試問(wèn)組成此機(jī)構(gòu)的基本桿組是否與前者不同。解：1）計(jì)算此機(jī)構(gòu)的自由度2）取構(gòu)件AB為原動(dòng)件時(shí)機(jī)構(gòu)的基本桿組圖 2-10 （ b）所示。此機(jī)構(gòu)為二級(jí)機(jī)構(gòu)。3）取構(gòu)件GE為原動(dòng)件時(shí)機(jī)構(gòu)的基本桿組圖 2-10 （c）所示。此機(jī)構(gòu)為三級(jí)機(jī)構(gòu)。3D 332口2C2一口4B7口174H71E_A5 F_D416吉66G1*5 rr5(a)(b)(c)圖 2-10現(xiàn)已知機(jī)構(gòu)尺DE動(dòng)件2,使鉸鏈B、D重合時(shí)，活動(dòng)臺(tái)板才可收起（如圖中雙點(diǎn)劃線所示） 一A寸I ab=1 AD=90mm,Bc=l cD=25mm

11、試?yán)L制機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并計(jì)算其自由度。解：1）取比例尺,繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。（如圖2-11所示）圖2-112） E處為銷槽副，銷槽兩接觸點(diǎn)公法線重合，只能算作一個(gè)高副第三章平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析題3-1 試求圖示各機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí)全部瞬心的位置（用符號(hào)R直接標(biāo)注在圖上）解：題3-2在圖示在齒輪-連桿機(jī)構(gòu)中,試用瞬心法求齒輪1與齒輪3的傳動(dòng)比w1/w3.解：1）計(jì)算此機(jī)構(gòu)所有瞬心的數(shù)目3）傳動(dòng)比題3-3在圖a所示的四桿機(jī)構(gòu)中，3計(jì)算公式為:恵只3p6 p3I AB=60mm I cD=90mm I ad=I BC=120mm 2=10rad/s，試用2）為求傳動(dòng)比J 3需求出如下三個(gè)瞬心R6、P36、

12、P13如圖3-2所示瞬心法求:1）當(dāng)© =165°時(shí)，點(diǎn)C的速度Vc；2）當(dāng)© =165°時(shí)，構(gòu)件3的BC線上速度最小的一點(diǎn)E的位置及速度的大小;3）當(dāng)Vc=O時(shí)，©角之值（有兩個(gè)解）解：1）以選定比例尺,繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。（圖3-3 ）2）求VC，定出瞬心Pi3的位置。如圖3-3（a）3）定出構(gòu)件3的BC線上速度最小的點(diǎn)E的位置。因?yàn)锽C線上速度最小的點(diǎn)必與Pi3點(diǎn)的距離最近，所以過(guò)Pi3點(diǎn)引BC線延長(zhǎng)線的垂線交于E點(diǎn)。如圖3-3（a）4）當(dāng)Vc 0時(shí)，P13與C點(diǎn)重合，即AB與BC共線有兩個(gè)位置。作出Vc 0的兩個(gè)位置。量得 !26.42

13、226.6題3-4在圖示的各機(jī)構(gòu)中，設(shè)已知各構(gòu)件的尺寸、原動(dòng)件 1以等角速度3 1順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。試用圖解法求機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí)構(gòu)件3上C點(diǎn)的速度及加速度。134b(b,b)(c)解：a）速度方程：Vc3VbVC3BVC2VC2C3加速度方程：ac3 aCn3aBaC3BtaC3BaC2kraC3C2aC3C2b)速度方程：VB3VB2VB3B2加速度方程：ntaB3aB3aB2aKB3B2raB3B2b)速度方程：VB3VB2VB3B2加速度方程：ntaB3aB3aB2aKB3B2raB3B2題3-5在圖示機(jī)構(gòu)中，已知各構(gòu)件的尺寸及原動(dòng)件1的角速度3 1 （為常數(shù)），試以圖解法求©

14、1=90°時(shí)，構(gòu)件3的角速度3 3及角加速度a 3 （比例尺如圖）。（應(yīng)先寫出有關(guān)的速度、加速度矢量方程，再作圖求解。）解：1）速度分析：圖3-5 （b）速度方程： VB3VB2VB3B2Vb0.15pb 350.0042m/m速度多邊形如圖3-5(b)VB3B2vb2b30.0042 37.570.158msVB33HDvPbal BD0.0042 27.780.001 52.22.235%轉(zhuǎn)向逆時(shí)針2)加速度分析:圖3-5(c)aB2aPbEEtaB33 lBDan ba0.0428 120.001 52.29.84乂2轉(zhuǎn)向順時(shí)針。題3-6在圖示的搖塊機(jī)構(gòu)中，已知I AB=30m

15、m I AC=100mr，i l BD=50mm I DE=40mm 曲柄以等角速 度3仁10rad/s回轉(zhuǎn)，試用圖解法求機(jī)構(gòu)在©仁45°位置時(shí)，點(diǎn)D和點(diǎn)E的速度和加速度，以及構(gòu)件2的角速度和角加速度。解: 1)選定比例尺，i搭 晉0-002mmm繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。(圖3-6 (a)2)速度分析：圖3-6 (b)速度方程 Vc2 Vb Vc2B Vc3 Vc2C3v 話03 °-005m>mmVcB3l bcvbC2l Bc0.005 49.52 10.002 61.53 s(順時(shí)針)3)加速度分析：圖3-6 (c)aB2Pb75 0.04m%由加速度影像法

16、求出aE加速度多邊形如圖3-6 (c)(順時(shí)針)由速度影像法求出Ve速度多邊形如圖3-6 (b)題 3-7 在圖示的機(jī)構(gòu)中，已知 I AE=70mm l AB=40mm l EF=60mm l D=35mm l cD=75mm l BC=50mm原動(dòng)件1以等角速度3仁10rad/s回轉(zhuǎn)，試以圖解法求點(diǎn)C在© 1=50°時(shí)的速度Vc和加速度ac O解：1)速度分析：以F為重合點(diǎn)(F1、F5、F4)有速度方程：Vf4 Vf5 Vf1 Vf5F1以比例尺V 0.03m smm速度多邊形如圖3-7 (b)，由速度影像法求出Vb、Vd事 I I 11 I I2)加速度分析：以比例尺a

17、 0.6mmmntkr有加速度方程：aF4aF 4aF4aF1 aF5F1 aF 5F1 由加速度影像法求出aB、aD題3-8在圖示的凸輪機(jī)構(gòu)中，已知凸掄1以等角速度i lOrad.s轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪為一偏心圓，其半徑R 25mm,l AB 15mm,l AD 50mm, 190，試用圖解法求構(gòu)件2的角速度2與角加速度2 o解:1)高副低代，以選定比例尺，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。(圖3-8 )2)速度分析：圖3-6 (b)VB4v B11! AB 10 0.0150.15m/s取為重合點(diǎn)速度方程:VB2VB4 v B2B4速度多邊形如圖3-8(b)VB2l BDv pb2l BD0.117542.290.

18、00125轉(zhuǎn)向逆時(shí)針32D3k'(c)311b4'圖3-8aB2a b2 b22I BDI BD3)加速度分析：圖3-8 (c) 轉(zhuǎn)向順時(shí)針。0.04 120.00125 41題 3-9 在圖 a 所示的牛頭刨床機(jī)構(gòu)中，h=800mmh1=360mmh2=120mml AE=200mml cD=960mm IDE=160mm設(shè)曲柄以等角速度3 1=5rad/s逆時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)，試用圖解法求機(jī)構(gòu)在© 1=135° 位置時(shí)，刨頭上點(diǎn)C的速度Vc。9.36 打2解：選定比例尺,i舟b晉 0-1mmm繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。(圖3-9 (a)速度分析：先確定構(gòu)件解法一：3的

19、絕對(duì)瞬心 甩，利用瞬心多邊形，如圖3-9 (b)由構(gòu)件3、5、6組成的三角形中，瞬心 、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P36O速度方程VB3VB2VB3B2v 話 20 0.05msmmvB2 vB1 1l AB 5 0.21 m s 方向垂直 ABVB3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 VcVb3 Vcb3VcvTc 1.24呎% E111/6 K 24 DF341100c _tT(c)P5 - - -一 -3*64(a)1GP56圖

20、3-9(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Pl6、Pl2、P23、Pl3、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、際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、Pl6、P13也必在一條直線上，二直線的交點(diǎn)即為瞬心Pl3o利用瞬心多邊形，如圖3-9 (e)由構(gòu)件1、3、5組成的三角形中，瞬心Pi5、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F56、Pi6、P15也必在一條直線上， 二直線的交點(diǎn)即為瞬心P15o如圖3-9 (a) P 15為構(gòu)件1、5的瞬時(shí)等速重合點(diǎn)題3-10在圖示

21、的齒輪-連桿組合機(jī)構(gòu)中，MM為固定齒條，齒輪3的齒數(shù)為齒輪4的2 倍,設(shè)已知原動(dòng)件1以等角速度1順時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)，試以圖解法求機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí)，E點(diǎn)的速度VE以及齒輪3、4的速度影像。解：1)選定比例尺i繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。(圖3-10 (a)2)速度分析：此齒輪-連桿機(jī)構(gòu)可看成ABCD DCEF兩個(gè)機(jī)構(gòu)串聯(lián)而成。則速度方程：VCVBVCBVEVCVEC為半題剪切定剪E'應(yīng)以比例尺v作速度多邊形，如圖3-10 (b)Ve v pe取齒輪3與齒輪4的嚙合點(diǎn)為K,根據(jù)速度影像原理，在速度圖(b)中作 dcks DCK，求出k點(diǎn)，以c為圓心，以ck為半徑作圓g3即為齒輪3的速度影 理fek s

22、FEK，以e為圓心，以ek徑作圓g4即為齒輪4的速度影像。 3-11如圖a所示的擺動(dòng)式飛剪機(jī)用于 連續(xù)運(yùn)動(dòng)中的鋼帶。設(shè)機(jī)構(gòu)的尺寸為 l AB=130mm l BC=340mm l cD=800mm 試確 床相對(duì)鋼帶的安裝高度H (兩切刀E及 同時(shí)開(kāi)始剪切鋼帶5);若鋼帶5以速度V5=O.5m/s送進(jìn)時(shí)，求曲柄1的角速度3 i應(yīng)為多少才能同步剪切？解：1）選定比例尺, i 0.01mmm 繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。（圖3-11 ）兩切刀E和E'同時(shí)剪切鋼帶時(shí),E和E重合,由機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖可得H 708.9mm 2）速度分析：速度方程：Vc VbVCB由速度影像pec s DCEVev pe3） V

23、E必須與V5同步才能剪切鋼帶。Vb1pb vpb Vepb V5l ABl ABpe l abpe l ab加速度方程：aB3naB3taB3aB2kaB3B2raB3B2題3-12圖a所示為一汽車雨刷機(jī)構(gòu)。其構(gòu)件1繞固定軸心A轉(zhuǎn)動(dòng)，齒條2與構(gòu)件1在B點(diǎn)處鉸接，并與繞固定軸心 D轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪3嚙合（滾子5用來(lái)保證兩者始終嚙合），固聯(lián) 于輪3的雨刷3作往復(fù)擺動(dòng)。設(shè)機(jī)構(gòu)的尺寸為lAB=18mm；輪3的分度圓半徑r3=lc=12mm 原動(dòng)件1以等角速度3 1=1rad/s順時(shí)針回轉(zhuǎn)，試以圖解法確定雨刷的擺程角和圖示位置時(shí) 雨刷的角速度。解：1）選定比例尺,i 0.001mmm繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。（圖3-

24、12 ）在圖中作出齒條2和齒輪3嚙合擺動(dòng)時(shí)占據(jù)的兩個(gè)極限位置 C和C',可得擺程角2）速度分析：圖 3-12 （b） Vb2,ab 0.018m s速度方程：VB3 Vb2Vb3B2以比例尺v作速度多邊形，如圖3-12 （b）VB33匚vb2b3 0.01845加速度分析:naB2naB321Iab0.018m s2普0-059rad s轉(zhuǎn)向逆時(shí)針VB3B2；Ibd 0.00018 m s2k B3B223VB3B20.00217m s2以比例尺taB33l Bda作加速度多邊形如圖3-12 （c）ab3b3iBD 1711s2轉(zhuǎn)向順時(shí)針。題3-13圖a所示為一可傾斜卸料的升降臺(tái)機(jī)構(gòu)。

25、此升降機(jī)有兩個(gè)液壓缸1、4,設(shè)已知機(jī)構(gòu)的尺寸為Ibc Icd Icg Ifh Ief 750mm，lu 2000mm，nm 500mm。若兩活塞的相對(duì)移動(dòng)速度分別為v21 0.05m s常數(shù)和v540.03m s常數(shù)，試求當(dāng)兩活塞的相對(duì)移動(dòng)位移分別為S21 350mm和S54260mm時(shí)（以升降臺(tái)位于水平且 DE與 CF重合時(shí)為起始位置），工解：1）選定比例尺，i件重心S處的速度及加速度和工件的角速度及角加速度。°.°5mmm繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。（圖3-13 ）此時(shí)v 0.002匹mm由速度影像法2）速度分析：取VB2VB1VB2B1作速度多邊形，如圖3-13 （b）VgVd

26、 Vb2，求得d、g，再根據(jù)ViVdVIDVE VIE繼續(xù)作圖求得Vi ，再由速度影像法求得:PS0.041%l ID0.015raS (逆時(shí)針)B4(a)I7E1Ar25Hh4圖 3-13(b)2）加速度分析（解題思路）根據(jù)aB2naB2taB2naB1taB1ka B2B1a B2B1作圖求得aB ，再由加速度影像法根據(jù)aH 43gntaH 4G aH 4GntkaH 5 aH 5 aH 4H 5raH 4H 5作圖求得aH5，再由加速度影像法求得：astaiDl ID第四章平面機(jī)構(gòu)的力分析n1=1500r/min （為常數(shù)），m,連桿質(zhì)心S2至曲柄銷b題4-1在圖示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，設(shè)已

27、知 I ab= 0.1m, l bc= 0.33m, 活塞及其附件的重量 G=21N連桿質(zhì)量G=25N，Js2=0.0425kg 的距離l BS2=l B（/3。試確定在圖示位置時(shí)活塞的慣性力以及連桿的總慣性力。解：1）選定比例尺, I 0.005mmm 繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。（圖4-1（a）2)運(yùn)動(dòng)分析：以比例尺v作速度多邊形，如圖4-1 (b)以比例尺a作加速度多邊形如圖4-1(C)活塞 3: Fem3aS3連桿2:Fi 32m2aS23)確定慣性力G3gac 3767(N)方向與pc相反。%S25357(N)方向與ps2相反。2218.8(Nm)(順時(shí)針)總慣性力：F12F12 5357(N

28、)FI2 ”bB5' 1f S22 04CAn1丨 一 nM I2J S2(b)圖4-11 h2b(c)Mi0.04(m)(圖 4-1(a)I 2題4-2 機(jī)械效益是衡量機(jī)構(gòu)力放大程度的一個(gè)重要指標(biāo)，其定義為在不考慮摩擦的條件下機(jī)構(gòu)的輸出力(力矩)與輸入力(力矩)之比值，即 =Mr/Md Fr/Fd。試求圖示各機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí)的機(jī)械效益圖a所示為一鉚釘機(jī)，圖b為一小型壓力機(jī)，圖c為一剪刀。計(jì)算所需各尺寸從圖中量取。(a)(b)(c)解：(a)作鉚釘機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及受力圖見(jiàn)4-2 (a)由構(gòu)件3的力平衡條件有：Fr F R43F R230>«!*ilk由構(gòu)件1的力平衡條

29、件有：F R21 F R41 F d0按上面兩式作力的多邊形見(jiàn)圖4-2(b)得(b)作壓力機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及受力圖見(jiàn)4-2 (c)V由滑塊5的力平衡條件有：G F R65F R450由構(gòu)件2的力平衡條件有：F R42 F R32 F R120 其中 F R42 F R54按上面兩式作力的多邊形見(jiàn)圖4-2 (d)得ba其中a、b為Fr、Fd兩力距離A點(diǎn)的力臂。G/Ft圖4-2211八床10FdD O3625R5234R4/ F3B £3 -0R23一£k5 "4544Ea)2213M FRC 樂(lè)032 用 LITR445G2(c)對(duì)A點(diǎn)取矩時(shí)有Fr aFd b題4-

30、3 圖a所示導(dǎo)軌副為由拖板1與導(dǎo)軌2組成的復(fù)合移動(dòng)副，拖板的運(yùn)動(dòng)方向垂直于紙面；圖b所示為由轉(zhuǎn)動(dòng)軸1與軸承2組成的復(fù)合轉(zhuǎn)動(dòng)副，軸1繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)?，F(xiàn)已知各運(yùn)動(dòng)副的尺寸如圖所示，并設(shè) G為外加總載荷，各接觸面間的摩擦系數(shù)均為 f。試分別求導(dǎo)軌副的當(dāng)量摩擦系數(shù)fv和轉(zhuǎn)動(dòng)副的摩擦圓半徑p。G 左-lGl1 l2l11 1 1 2fvGF f左F f右f J/sin1 1 l 22) 求支反假設(shè) 勻接觸。摩擦Aba)圖b所示轉(zhuǎn)動(dòng)副的摩擦圓半徑力Fr左片G，F(xiàn)r右片Gl1 l2l1 l2支撐的左右兩端均只在下半周上近似均對(duì)于左端其當(dāng)量摩擦系數(shù)fV左2 f ，摩擦力F佐fv右G左力矩M佐Fv左e r cos

31、45對(duì)于右端其當(dāng)量摩擦系數(shù)fV右f 2 ，摩擦力F佑fv右G右摩擦力矩M佑Fv右 r解：1)求圖a所示導(dǎo)軌副的當(dāng)量摩擦系數(shù)fv，把重量G分解為G左, G右摩擦圓半徑題4-4圖示為一錐面徑向推力軸承。已知其幾何尺寸如圖所示，設(shè)軸1上受鉛直總載荷G,軸承中的滑動(dòng)摩擦系數(shù)為f。試求軸1上所受的摩擦力矩M（分別一新軸端和跑合軸端來(lái)加以分析）解：此處為槽面接觸，槽面半角為。當(dāng)量摩擦代入平軸端軸承的摩擦力矩公式得若為新軸端軸承，則3fvGR3 r 2 r若為跑合軸端軸承，則 Mf2題4-5圖示為一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的三個(gè)位置，F(xiàn)為作用在系數(shù)f V活塞上的力，轉(zhuǎn)動(dòng)AB上的作用力副A及B上所畫的虛線小圓為摩擦圓，試

32、決定在三個(gè)位置時(shí)，作用在連桿的真實(shí)方向（各構(gòu)件的重量及慣性力略去不計(jì)）解：圖a和圖b連桿為受壓，圖c連桿為受拉.，各相對(duì)角速度和運(yùn)動(dòng)副總反力方向如下圖題4-6 圖示為一擺動(dòng)推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪 1沿逆時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)，F(xiàn)為作用在推桿2上的外載荷，試確定在各運(yùn)動(dòng)副中總反力（FR31， FR12及FR32）的方位（不考慮構(gòu)件的重量及慣性力，圖中虛線小圓為摩擦圓，運(yùn)動(dòng)副B處摩擦角為© =10°）。解：1）取構(gòu)件2為受力體，如圖4-6。由構(gòu)件2的力平衡條件有：P F R12 F R320 三力匯交可得 Fr32和Fr122）取構(gòu)件1為受力體，F(xiàn) R21 F R12 F R31題4-9

33、在圖a所示的正切機(jī)構(gòu)中，已知 h=500mm l=100mm，3 1=10rad/s （為常數(shù)），構(gòu)件3的重量G=10N,質(zhì)心在其軸線上，生產(chǎn)阻力 Fr=100N,其余構(gòu)件的重力、慣性力及所有構(gòu)件的摩擦力均略去不計(jì)。試求當(dāng)© 1=60°時(shí)，需加在構(gòu)件1上的平衡力矩M。提示：構(gòu)件3受力傾斜后，構(gòu)件3、4將在C、C2兩點(diǎn)接觸。2）運(yùn)動(dòng)分析：以比例尺解：1）選定比例尺i繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。作速度多邊形和加速度多邊形如圖4-1 （c），如圖4-9 （a）(b)Pk,11b3,b 2(a)P'(e)cFR43- F R43 G e FR12F3F R12 F rbi /(b)圖

34、4-9bFra(d)3)確定構(gòu)件3上的慣性力動(dòng)態(tài)靜力分析:4）以構(gòu)件組2,3為分離體，如圖F I 3 G3 F R43 F R430以得 F R21 F R12以構(gòu)件1為分離體，如圖4-9（e），有4-9(c),由P 2 N mmPea 38NF R211 ABMb作力多邊形如圖4-9（d）F R41FR21M b Fr21Iab 22.04N m順時(shí)針?lè)较?。題4-10在圖a所示的雙缸V形發(fā)動(dòng)機(jī)中，已知各構(gòu)件的尺寸如圖（該圖系按比例尺卩1=0.005m/mm準(zhǔn)確作出的）及各作用力如下：F3=200N, F5=300N, Fz i2=50N, Fz m=80N,方向如圖所示；又知曲柄以等角速度1

35、轉(zhuǎn)動(dòng)，試以圖解法求在圖示位置時(shí)需加于曲柄 1上的平衡力偶矩M。解：應(yīng)用虛位移原理求解，即利用當(dāng)機(jī)構(gòu)處于平衡狀態(tài)時(shí)，其上作用的所有外力（包括慣性力）瞬時(shí)功率應(yīng)等于零的原理來(lái)求解， 可以不需要解出各運(yùn)動(dòng)副中的反力， 使求解簡(jiǎn)化。1）以比例尺v作速度多邊形如圖4-10圖 4-102）求平衡力偶矩：由Pivi cos i 0 ,順時(shí)針?lè)较颉５谖逭聶C(jī)械的效率和自鎖（1）題5-1解：（1）根據(jù)己知條件，摩擦圓半徑fvr 0.20.010.002marctan f 8.53計(jì)算可得圖5-1所示位置45.6714.33(2) 考慮摩擦?xí)r，運(yùn)動(dòng)副中的反力如圖5-1所示(3) 構(gòu)件1的平衡條件為：Mi Fr2i

36、IabSin2構(gòu)件3的平衡條件為：F R23 F R43 F 30按上式作力多邊形如圖5-1所示，有M1 cosM 1 cosF 30F3FR23 sin 90cosIab Sin 2cosIab sin(5)機(jī)械效率:題5-2解：(1)根據(jù)己知條件，摩擦圓半徑d2fvarcta n 仏arctan f?5-2所示。作出各運(yùn)動(dòng)副中的總反力的方位如圖(2)以推桿為研究對(duì)象的平衡方程式如下：(3)以凸輪為研究對(duì)象的平衡方程式如下：(4) 聯(lián)立以上方程解得討論：由于效率計(jì)算公式可知，©1 ,© 2減小，L增大，則效率增大，由于B是變化的，瞬時(shí) 效率也是變化的題5-3解:該系統(tǒng)的總

37、效率為1 : 30.95 0.9720.920.822電動(dòng)機(jī)所需的功率為Pv5500 1.2 10 3/ 0.8228.029傳動(dòng)總效率解:第一種情況:輸入功率PA21 APd0.63第二種情況:輸入功率PA傳動(dòng)總效率PrPd0.462題5-4此傳動(dòng)屬混聯(lián)。Pa = 5 kW, P B = 1 kW7.27kWPb21 A電動(dòng)機(jī)所需的功率P電Pa = 1 kW, P B = 5 kW1.44kWPbPb2 12 A電動(dòng)機(jī)所需的功率P 電2.31kWPa Pb 9.53kW11.55kWPA PB 12.99kW題5-5解：此題是判斷機(jī)構(gòu)的自鎖條件，因?yàn)樵摍C(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，故可選用多種方法進(jìn)行求解。解法

38、一：根據(jù)反行程時(shí)0的條件來(lái)確定。反行程時(shí)(楔塊3退出)取楔塊3為分離體，其受工件1、1和夾具2作用的總反力Fr13和Fr23以及支持力F'。各力方向如圖5-5 （a）、（b）所示，根據(jù)楔塊3的平衡條件，作力矢量三角形如圖5-5 （c）所示。由正弦定理可得F cossin0 時(shí)，F(xiàn) r230FsinF R23(a)(b)(c)圖5-5于是此機(jī)構(gòu)反行程的效率為F R320sin 2F R32sin令0，可得自鎖條件為：2解法二：根據(jù)反行程時(shí)生產(chǎn)阻力小于或等于零的條件來(lái)確定。根據(jù)楔塊3的力矢量三角形如圖5-5（c），由正弦定理可得F Fr23 Sin 2 cos若楔塊不自動(dòng)松脫，則應(yīng)使F 0

39、即得自鎖條件為：2解法三：根據(jù)運(yùn)動(dòng)副的自鎖條件來(lái)確定。由于工件被夾緊后F'力就被撤消，故楔塊3的受力如圖5-5（b）所示，楔塊3就如同受到Fr23 （此時(shí)為驅(qū)動(dòng)力）作用而沿水平面移動(dòng)的滑塊。故只要Fr23作用在摩擦角©之內(nèi)，楔塊3即發(fā)生自鎖。即，由此可得自鎖條件為：2。討論：本題的關(guān)鍵是要弄清反行程時(shí)FR23為驅(qū)動(dòng)力。用三種方法來(lái)解，可以了解求解這類冋題的不同途徑。第六章機(jī)械的平衡題6-1圖示為一鋼制圓盤，盤厚 b=50mm位置I處有一直徑© =50mm勺通孔，位置U處是一質(zhì)量m=0.5kg的重塊。為了使圓盤平衡，你在圓盤上 r=200mm處制一通孔。試求此孔德直徑

40、與位置。（鋼的密度 =7.8g/cm3）解：解法一：先確定圓盤的各偏心質(zhì)量大小d 2設(shè)平衡孔質(zhì)量 mb d b根據(jù)靜平衡4*mb 口 m2r2 mbrb 0由 rb 200mmmmOii 200mm條件mb 0.54kgdj4mb 42.2mmV b在位置b相反方向挖一通孔解法二：由質(zhì)徑積矢量方程式，取W 2kgm 作質(zhì)徑積矢量多邊形如圖6-1 ( b)mm平衡孔質(zhì)量 mbWWyr 0.54kg 量得 b 72.6題6-2在圖示的轉(zhuǎn)子中，已知各偏心質(zhì)量 m=10kg，m=15kg，m=20kg，m=10kg，它們的回轉(zhuǎn)半徑分別為r i=40cm，r2=r4=30cm r 3=20cm又知各偏心

41、質(zhì)量所在的回轉(zhuǎn)平面的距離為112=123=134=30cm各偏心質(zhì)量的方位角如圖。若置于平衡基面I及U中的平衡質(zhì)量mi及m"的回轉(zhuǎn)半徑均為50cm試求mi及m”的大小和方位。解：解法一：先確定圓盤的各偏心質(zhì)量在兩平衡基面上大小根據(jù)動(dòng)平衡條件同理解法二：根據(jù)動(dòng)平衡條件由質(zhì)徑積矢量方程式，取 W 10空衛(wèi)卬 作質(zhì)徑積矢量多邊形如圖6-2 (b)mm題6-3圖示為一滾筒，在軸上裝有帶輪。現(xiàn)已測(cè)知帶輪有一偏心質(zhì)量m=1kg;另外，根據(jù)該滾筒的結(jié)構(gòu)，知其具有兩個(gè)偏心質(zhì)量 m=3kg，m=4kg，各偏心質(zhì)量的位置如圖所示(長(zhǎng) 度單位為mr)若將平衡基面選在滾筒的端面，兩平衡基面中平衡質(zhì)量的回轉(zhuǎn)半

42、徑均取為 400mm試求兩平衡質(zhì)量的大小及方位。若將平衡基面”改選為帶輪中截面，其他條件不變，；兩平衡質(zhì)量的大小及方位作何改變？解：(1)以滾筒兩端面為平衡基面時(shí)，其動(dòng)平衡條件為以W 2 kg cm/mm，作質(zhì)徑積矢量多邊形，如圖6-3 (a)，(b)，貝Umb i1.65kg ，bi138mbnbn 102(2)以滾輪中截面為平衡基面U時(shí)，其動(dòng)平衡條件為以w 2 kg cm'mm，作質(zhì)徑積矢量多邊形，如圖 6-3 (c), (d)，則mibnwWbn rb 2 1440 °.7kg，bn102題6-4如圖所示為一個(gè)一般機(jī)器轉(zhuǎn)子，已知轉(zhuǎn)子的重量為15kg。其質(zhì)心至兩平衡基面I

43、及n的距離分別I 1=100mm 12=200mm轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速 及n內(nèi)的需用不平衡質(zhì)徑積。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速提高到 6000r/min時(shí)，許用不平衡質(zhì)徑積又各為多少？解：(1)根據(jù)一般機(jī)器的要求，可取轉(zhuǎn)子的平衡精級(jí)為G6.3，對(duì)應(yīng)平衡精度 A = 6.3 mm/s(2) n 3000r min可求得兩平衡基面I及n中的許用不平衡質(zhì)徑積為(3) n 6000r min2歹60628.32 rad s可求得兩平衡基面I及n中的許用不平衡質(zhì)徑積為題6-5在圖示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，已知各構(gòu)件的尺寸為l AB=100mryi l BC=400mm連桿2的質(zhì)量m=12kg，質(zhì)心在S2處，l bs2=I b(/3 ;滑

44、塊3的質(zhì)量m=20kg，質(zhì)心在C點(diǎn)處；曲柄1 的質(zhì)心與A點(diǎn)重合。今欲利用平衡質(zhì)量法對(duì)該機(jī)構(gòu)進(jìn)行平衡，試問(wèn)若對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行完全平衡 和只平衡掉滑塊3處往復(fù)慣性力的50%勺部分平衡，各:需加多大的平衡質(zhì)量(取l bc=I A(=50mm,及平衡質(zhì)量各應(yīng)加在什么地方？解：(1)完全平衡需兩個(gè)平衡質(zhì)量，各加在連桿上C點(diǎn)和曲柄上C'點(diǎn)處。平衡質(zhì)量的大小為(2)部分平衡需一個(gè)平衡質(zhì)量，應(yīng)加曲柄延長(zhǎng)線上C點(diǎn)處平衡質(zhì)量的大小為故平衡質(zhì)量為第七章 機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)題7-1如圖所示為一機(jī)床工作臺(tái)的傳動(dòng)系統(tǒng)，設(shè)已知各齒輪的齒數(shù)，齒輪3的分度圓半徑r3，各齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J1、J2、J2、J3，因?yàn)辇X輪

45、1直接裝在電動(dòng)機(jī)軸上，故J1中包含了電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，工作臺(tái)和被加工零件的重量之和為G當(dāng)取齒輪1為等效構(gòu)件時(shí),試求該機(jī)械系統(tǒng)的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J e。解：根據(jù)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的等效原則，有題7-2已知某機(jī)械穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)其主軸的角速度3s=100rad/s，機(jī)械的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Je=0.5Kg甫，制動(dòng)器的最大制動(dòng)力矩 M=20Nm（該制動(dòng)器與機(jī)械主軸直接相聯(lián)，并取主軸為等效構(gòu)件）。設(shè)要求制動(dòng)時(shí)間不超過(guò)3s，試檢驗(yàn)該制動(dòng)器是否能滿足工作要求解：因此機(jī)械系統(tǒng)的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Je及等效力矩M均為常數(shù)，故可利用力矩形式的機(jī)械運(yùn)一d2動(dòng)方程式 Me Je其中：Me M r 20N m 0.5kg mdt由于t 2.

46、5s 3s所以該制動(dòng)器滿足工作要求。題7-3圖a所示為一導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，設(shè)已知l AB=150mml AC=300m，l CD=550m，質(zhì)量為 m=5kg （質(zhì)心 S 在 A點(diǎn)）， m=3kg（質(zhì)心 S在 B 點(diǎn)），m=10kg（質(zhì)心 S3在 l cc/2 處）， 心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 Js1=0.05kg m，Js2=0.002kg m，2Js3=0.2kg m,力矩 M=1000N m F3=5000N 若取構(gòu)為等效構(gòu)件，試求© 1=45°時(shí)，機(jī)構(gòu)的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 等效力矩M3。解：由機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖和速度多邊形如圖可得故以構(gòu)件3為等效構(gòu)件時(shí)，該機(jī)構(gòu)的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 等效力矩為題7-4

47、在圖a所示的刨床機(jī)構(gòu)中，已知空程和工作行 程中消耗于克服阻抗力的恒功率分別為 R=367.7W和R=3677Vy曲柄的平均轉(zhuǎn)速 n=100r/min，空程中曲柄 的轉(zhuǎn)角© 1=120°。當(dāng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)S =0.05 時(shí)，試確定電動(dòng)機(jī)所需的平均功率，并分別計(jì)算在以 下兩種情況中的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jf （略去各構(gòu)件的重量 和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量）：1）飛輪裝在曲柄軸上;2）飛輪裝在電動(dòng)機(jī)軸上，電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速nn=1440r/min。電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器驅(qū)動(dòng)曲柄。為簡(jiǎn)化計(jì)算減速器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量忽略不計(jì)。解：（1）根據(jù)在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)，驅(qū)動(dòng)功與阻抗功應(yīng)相等?？傻茫?）最大盈虧功為（3）求飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)

48、慣量當(dāng)飛輪裝在曲柄軸上時(shí)，飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為當(dāng)飛輪裝在電機(jī)軸上時(shí)，飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為討論：由此可見(jiàn)，飛輪安裝在高速軸（即電機(jī)軸）上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要比安裝在低速軸（即曲柄軸）上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小得多。題7-5某內(nèi)燃機(jī)的曲柄輸出力矩 M隨曲柄轉(zhuǎn)角 的變化曲線如圖a所示，其運(yùn)動(dòng)周期，曲柄的平均轉(zhuǎn)速nm 620 r min，當(dāng)用該內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)一阻力為常數(shù)的機(jī)械時(shí)如果要求運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)0.01，試求：1）曲軸最大轉(zhuǎn)速nmax和相應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角位置max2）裝在曲軸上的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JF（不計(jì)其余構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量）。解：1）確定阻抗力矩因一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)驅(qū)動(dòng)功應(yīng)等于 阻抗功，有解得 Mr 20062116.67N m2）求n m

49、ax 和 max作其系統(tǒng)的能量指示圖（圖b）,由圖b知，在_c處機(jī)構(gòu)出現(xiàn)能量最大值，即C 時(shí)，n nmax 故 max CA UriiiixWmaxAaABc200 11667 6 20 180200 116.67200130180200 116.67200這時(shí) nmax 12nm 1 0、620623.1r min3）求裝在曲軸上的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jf89.08N m故Jf900 Wmax22n900 89.082 26200.0122.113kg m題7-6 圖a所示為某機(jī)械系統(tǒng)的等效驅(qū)動(dòng)力矩 M ed及等效阻抗力矩M er對(duì)轉(zhuǎn)角 的變化曲線，T為其變化的周期轉(zhuǎn)角。設(shè)己知各下尺面積為Aab 2

50、00mm2，他 260mm2，Acd100mm2，Ade190mm2，Aef320mm2，Afg 220mm2，Aga500mm2，而單位面積所代表的功為 a 10 N m mm2，試求系統(tǒng)的最 大盈虧功Wmax。又如設(shè)己知其等效構(gòu)件的平均轉(zhuǎn)速 為nm 1000 n。等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為Je 5kg m2。 試求該系統(tǒng)的最大轉(zhuǎn)速n max及最小轉(zhuǎn)速n min，并指出 最大轉(zhuǎn)束及最小轉(zhuǎn)速出現(xiàn)的位置。解：1）求 Wmax作此系統(tǒng)的能量指示圖（圖b）,由圖b知：此機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)能 最小及最大值分別出現(xiàn)在b及 e的位置，即系統(tǒng)在b及e處，分別有n m ax及n m in。900 Wmax2 2nm設(shè)Jf 09

51、00 Wmax2n2 .nm J e900 筆00.0456100052）求運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)3）求 n max 和 nmin第8章課后習(xí)題參考答案8-l 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，轉(zhuǎn)動(dòng)副成為周轉(zhuǎn)副的條件是什么 ？在下圖所示四桿機(jī)構(gòu) ABCD中哪 些運(yùn)動(dòng)副為周轉(zhuǎn)副？當(dāng)其桿AB與AD重合時(shí)，該機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)上有何特點(diǎn)？并用作圖法求出桿 3上E點(diǎn)的連桿曲線。答：轉(zhuǎn)動(dòng)副成為周轉(zhuǎn)副的條件是：（1）最短桿與最長(zhǎng)桿的長(zhǎng)度之和小于或等于其他兩桿長(zhǎng)度之和；）機(jī)構(gòu)中最短桿上的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副均為周轉(zhuǎn)副。圖示ABCE四桿機(jī)構(gòu)中C D為周轉(zhuǎn)副。當(dāng)其桿AB與AD重合時(shí)，桿BE與CD也重合因此機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置。8-2曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)以曲柄為

52、原動(dòng)件時(shí)，機(jī)構(gòu)是否一定存在急回運(yùn)動(dòng)，且一定無(wú)死點(diǎn)?為什么？答：機(jī)構(gòu)不一定存在急回運(yùn)動(dòng)，但一定無(wú)死點(diǎn)，因?yàn)椋海?）當(dāng)極位夾角等于零時(shí)，就不存在急回運(yùn)動(dòng)如圖所示，（2）原動(dòng)件能做連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所以一定無(wú)死點(diǎn)。8-3 四桿機(jī)構(gòu)中的極位和死點(diǎn)有何異同？8-4圖a為偏心輪式容積泵；圖b為由四個(gè)四桿機(jī)構(gòu)組成的轉(zhuǎn)動(dòng)翼板式容積泵。試?yán)L出兩 種泵的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并說(shuō)明它們?yōu)楹畏N四桿機(jī)構(gòu)，為什么 ？解機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如右圖所示，ABCD是雙曲柄機(jī)構(gòu)。因?yàn)橹鲃?dòng)圓盤AB繞固定軸A作整周轉(zhuǎn)動(dòng)，而各翼板CD繞固定軸D轉(zhuǎn)動(dòng)，所以A D為 周轉(zhuǎn)副，桿AB CD都是曲柄。8-5試畫出圖示兩種機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并說(shuō)明它們各為何種機(jī)構(gòu)。圖a曲柄搖桿機(jī)構(gòu)圖b為導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。8-6如圖所示，設(shè)己知四桿機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的長(zhǎng)度為 a 240mm，b 600 mm , c 400mm，d 500訕。試 問(wèn)：1）當(dāng)取桿4為機(jī)架時(shí)，是否有曲柄存在？2）若各桿長(zhǎng)度不變，能否以選不同桿為機(jī)架的辦法獲得雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)？如何獲得？3）若a、b、c三桿的長(zhǎng)度不變，取