機(jī)械原理第八版答案與解析

機(jī) 械 原 理第八版西北工業(yè)大學(xué)平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析1、如圖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)將使沖頭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?。?，分析其是否能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖？并提出修改方案。解1）取比例尺l繪制其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（圖b）。2）分析其是否能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖。圖a）由圖b可知，n3，pl4，ph1，p0，F(xiàn)0故：F3n(2plphp)F33(2410)00因此，此簡(jiǎn)單沖床根本不能運(yùn)動(dòng)（即由構(gòu)件3、4與機(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），故需要增加機(jī)構(gòu)的自由度。圖 b）3）提出修改方案（圖 c）。為了使此機(jī)構(gòu)能運(yùn)動(dòng)，應(yīng)增加機(jī)構(gòu)的自由度 （其方法是：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，或者用一個(gè)高副去代替一個(gè)低副，其修改方案很多，圖 c給出了其中兩種方案）。圖c1） 圖c2）2、試畫出圖示平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并計(jì)算其自由度。圖a）解：n 3，pl 4，ph 0，F(xiàn) 3n 2pl ph 1圖b）解：n 4，pl 5，ph 1，F(xiàn) 3n 2pl ph 13、計(jì)算圖示平面機(jī)構(gòu)的自由度。將其中的高副化為低副。機(jī)構(gòu)中的原動(dòng)件用圓弧箭頭表示。3－1解3－1：n7，pl10，ph0，F(xiàn)3n2plph1，C、E復(fù)合鉸鏈。3－2解3－2：n8，pl11，ph1，F(xiàn)3n2plph1，局部自由度3－3解3－3：n9，pl12，ph2，F(xiàn)3n2plph14、試計(jì)算圖示精壓機(jī)的自由度解：n10，pl15，ph0解：n11，pl17，ph0（其中E、D及H均為復(fù)合鉸鏈）（其中C、F、K均為復(fù)合鉸鏈）5、圖示為一內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖，試計(jì)算其自由度，并分析組成此機(jī)構(gòu)的基本桿組。又如在該機(jī)構(gòu)中改選EG為原動(dòng)件，試問組成此機(jī)構(gòu)的基本桿組是否與前者有所不同。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)的基本桿組圖為此機(jī)構(gòu)為 Ⅱ 級(jí)機(jī)構(gòu)3）取構(gòu)件 EG為原動(dòng)件時(shí)此機(jī)構(gòu)的基本桿組圖為此機(jī)構(gòu)為 Ⅲ 級(jí)機(jī)構(gòu)平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析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)Pij直接標(biāo)注在圖上）。2、在圖a所示的四桿機(jī)構(gòu)中，lAB=60mm，lCD=90mm，lAD=lBC=120mm，2=10rad/s，試用瞬心法求：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的位置及其速度的大??；3）當(dāng)vC=0時(shí)，角之值（有兩個(gè)解）。解1）以選定的比例尺l作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（圖b）。b)2）求vC，定出瞬心 P13的位置（圖 b）因p13為構(gòu)件

3的絕對(duì)速度瞬心，則有：3）定出構(gòu)件

3的

BC

線上速度最小的點(diǎn)

E的位置因

BC

線上速度最小之點(diǎn)必與

P13點(diǎn)的距離最近，故從

P13引

BC

線的垂線交于點(diǎn)

E，由圖可得：4）定出vC=0時(shí)機(jī)構(gòu)的兩個(gè)位置（作于圖C處），量出2226.6c)3、在圖示的機(jī)構(gòu)中，設(shè)已知各構(gòu)件的長(zhǎng)度lAD＝85mm，lAB=25mm，lCD=45mm，lBC=70mm，原動(dòng)件以等角速度1=10rad/s轉(zhuǎn)動(dòng)，試用圖解法求圖示位置時(shí)點(diǎn)E的速度vE和加速度aE以及構(gòu)件2的角速度2及角加速度2。a)μ=0.002m/mml解1）以l=0.002m/mm作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（圖a）2）速度分析根據(jù)速度矢量方程：vCvBvCBa=0.005(m/s2)/mm以v＝0.005(m/s)/mm作其速度多邊形（圖b）。b)（繼續(xù)完善速度多邊形圖，并求vE及2）。根據(jù)速度影像原理，作bce~BCE，且字母順序一致得點(diǎn)e，由圖得：（順時(shí)針）（逆時(shí)針）3）加速度分析根據(jù)加速度矢量方程：以a=0.005(m/s2)/mm作加速度多邊形（圖c）。（繼續(xù)完善加速度多邊形圖，并求aE及2）。根據(jù)加速度影像原理，作bce~BCE，且字母順序一致得點(diǎn)e，由圖得：a2aCBtlBCan2C/lBC0.0527.5/0.0719.6(rad/s2)（逆時(shí)針）4、在圖示的搖塊機(jī)構(gòu)中，已知lAB=30mm，lAC=100mm，lBD=50mm，lDE=40mm，曲柄以1=10rad/s等角速度回轉(zhuǎn)，試用圖解法求機(jī)構(gòu)在1＝45時(shí)，點(diǎn)D和點(diǎn)E的速度和加速度，以及構(gòu)件的角速度和角加速度。解1）以l=0.002m/mm作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（圖a）。2）速度分析v=0.005(m/s)/mm選C點(diǎn)為重合點(diǎn)，有：以v作速度多邊形（圖b）再根據(jù)速度影像原理，作bdbC2BDBC，bde~BDE，求得點(diǎn)d及e，由圖可得w2vbc1lBC0.00548.5/0.1222(rad/s)（順時(shí)針）3）加速度分析a=0.04(m/s2)/mm根據(jù)其中：aCn2Bw22lBC220.1220.49以a作加速度多邊形（圖c），由圖可得：aat/lCBanC/0.1220.0425.5/0.1228.36(rad/s2)（順時(shí)針）2C2B225、在圖示的齒輪-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)針方向回轉(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及齒輪3、4的速度影像。解1）以l作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（圖a）2）速度分析（圖b）此齒輪－連桿機(jī)構(gòu)可看作為ABCD及DCEF兩個(gè)機(jī)構(gòu)串連而成，則可寫出取v作其速度多邊形于圖b處，由圖得取齒輪3與齒輪4嚙合點(diǎn)為K，根據(jù)速度影像原來，在速度圖圖b中，作dck~DCK求出k點(diǎn)，然后分別以c、e為圓心，以ck、ek為半徑作圓得圓g3及圓g4。求得vvpeE齒輪3的速度影像是g3齒輪4的速度影像是g46、在圖示的機(jī)構(gòu)中，已知原動(dòng)件1以等速度1=10rad/s逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，lAB=100mm，lBC=300mm，e=30mm。當(dāng)1=50、220時(shí)，試用矢量方程解析法求構(gòu)件2的角位移2及角速度2、角加速度2和構(gòu)件3的速度v3和加速度3。解取坐標(biāo)系 xAy，并標(biāo)出各桿矢量及方位角如圖所示：1）位置分析 機(jī)構(gòu)矢量封閉方程i和jl1cos1l2cos2s3()分別用點(diǎn)積上式兩端，有l(wèi)1sinl2sine12故得：2arcsin[(el1sin1)/l2]2）速度分析式a對(duì)時(shí)間一次求導(dǎo)，得lwetlwetvi(d)1112223上式兩端用j點(diǎn)積，求得：w2l1w1cos1/l2cos2(e)式d）用e2點(diǎn)積，消去w2，求得v3l1w1sin(12)/cos2(f)3）加速度分析將式（d）對(duì)時(shí)間t求一次導(dǎo)，得：用j點(diǎn)積上式的兩端，求得：用e2點(diǎn)積（g），可求得：351.06318.316－2.1692.690－25.10920.174－0.8670.389－6.6527.5027、在圖示雙滑塊機(jī)構(gòu)中，兩導(dǎo)路互相垂直，滑塊1為主動(dòng)件，其速度為100mm/s，方向向右，lAB=500mm，圖示位置時(shí)xA=250mm。求構(gòu)件2的角速度和構(gòu)件2中點(diǎn)C的速度vC的大小和方向。解：取坐標(biāo)系oxy并標(biāo)出各桿矢量如圖所示。1）位置分析機(jī)構(gòu)矢量封閉方程為：2）速度分析xClABw2sin2vAlABw2sin222當(dāng)vA100mm/s，xC50mm/slAByCw2cos222120，w20.2309rad/s（逆時(shí)針）yC28.86m/s，vCxC2yC257.74mm/s像右下方偏30。8、在圖示機(jī)構(gòu)中，已知1=45，1=100rad/s，方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，lAB=40mm，=60。求構(gòu)件2的角速度和構(gòu)件3的速度。解，建立坐標(biāo)系A(chǔ)xy，并標(biāo)示出各桿矢量如圖所示：1．位置分析 機(jī)構(gòu)矢量封閉方程2．速度分析 消去lDB，求導(dǎo)， w2 0平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)1、在圖示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，已知：

lBC

=50mm，lCD=35mm，lAD

=30mm，

AD為機(jī)架，1）若此機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，且

AB為曲柄，求

lAB的最大值；2）若此機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)，求

lAB的范圍；3）若此機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)，求解：1）AB為最短桿

lAB的范圍。2）AD

為最短桿，若

lAB

lBC若lAB

lBC

lAD

lAB

lBC

lCD3)lAB為最短桿lAB

lBC

lCD

lAD

，lAB

15mmlAB為最短桿

lAD

lAB

lBC

lCD

lAB

55mm由四桿裝配條件

lAB

lAD

lBC

lCD

115mm2、在圖示的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，各桿的長(zhǎng)度為a=28mm，b=52mm，c=50mm，d=72mm。試問此為何種機(jī)構(gòu)？請(qǐng)用作圖法求出此機(jī)構(gòu)的極位夾角，桿CD的最大擺角，機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角min和行程速度比系數(shù)K。解1）作出機(jī)構(gòu)的兩個(gè)極位，由圖中量得2）求行程速比系數(shù)3）作出此機(jī)構(gòu)傳動(dòng)角最小的位置，量得此機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)3、現(xiàn)欲設(shè)計(jì)一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，已知其搖桿CD的長(zhǎng)lCD=75mm，行程速比系數(shù)K=1.5，機(jī)架AD的長(zhǎng)度為lAD=100mm，又知搖桿的一個(gè)極限位置與機(jī)架間的夾角為＝45○，試求其曲柄的長(zhǎng)度lAB和連桿的長(zhǎng)lBC。（有兩個(gè)解）180K16.36解：先計(jì)算K180并取l作圖，可得兩個(gè)解4、如圖所示為一已知的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，現(xiàn)要求用一連桿將搖桿CD和滑塊連接起來，使搖桿的三個(gè)已知位置C1D、C2D、C3D和滑塊的三個(gè)位置F1、F2、F3相對(duì)應(yīng)（圖示尺寸系按比例尺繪出），試以作圖法確定此連桿的長(zhǎng)度及其與搖桿CD鉸接點(diǎn)E的位置。（作圖求解時(shí)，應(yīng)保留全部作圖線。l=5mm/mm）。解（轉(zhuǎn)至位置2作圖）故lEFlE2F2526130mm5、圖a所示為一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，其連桿上一點(diǎn)E的三個(gè)位置E、E、E位于給定直線上?，F(xiàn)指定E、1231E2、E3和固定鉸鏈中心A、D的位置如圖b所示，并指定長(zhǎng)度lCD=95mm，lEC=70mm。用作圖法設(shè)計(jì)這一機(jī)構(gòu)，并簡(jiǎn)要說明設(shè)計(jì)的方法和步驟。解：以D為圓心，lCD為半徑作弧，分別以E1，E2，E3為圓心，lEC為半徑交弧C1，C2，C3，DC1，DC2，DC3代表點(diǎn)E在1，2，3位置時(shí)占據(jù)的位置，ADC2使D反轉(zhuǎn)12，C2C1，得DA2ADC3使D反轉(zhuǎn)13，C3C1，得DA3CD作為機(jī)架，DA、CE連架桿，按已知兩連架桿對(duì)立三個(gè)位置確定B。凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)1、在直動(dòng)推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)中，已知凸輪的推程運(yùn)動(dòng)角

0＝π/2，推桿的行程

h=50mm。試求：當(dāng)凸輪的角速度

=10rad/s

時(shí)，等速、等加等減速、余弦加速度和正弦加速度四種常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律的速度最大值

vmax

和加速度最大值

amax

及所對(duì)應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角

。解推桿運(yùn)動(dòng)vmax(m/s)amax(m/s2)規(guī)律等速運(yùn)動(dòng)等加速等減速余弦加速度正弦加速度2、已知一偏置尖頂推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)如圖所示，試用作圖法求其推桿的位移曲線。解以同一比例尺l=1mm/mm作推桿的位移線圖如下所示3、試以作圖法設(shè)計(jì)一偏置直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)的凸輪輪廓曲線。已知凸輪以等角速度逆時(shí)針回轉(zhuǎn)，偏距e=10mm，從動(dòng)件方向偏置系數(shù)δ=－1，基圓半徑r0=30mm，滾子半徑rr=10mm。推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律為：凸輪轉(zhuǎn)角=0○～150○，推桿等速上升16mm；=150○～180○，推桿遠(yuǎn)休；=180○～300○時(shí)，推桿等加速等減速回程16mm;=300○～360○時(shí)，推桿近休。解推桿在推程段及回程段運(yùn)動(dòng)規(guī)律的位移方程為：1）推程：sh/0，(0150)2）回程：等加速段sh2h2/02，(060)等減速段s2h(0)2/02，(60120)取l=1mm/mm作圖如下：計(jì)算各分點(diǎn)得位移值如下：總轉(zhuǎn)角0°15°30°45°60°75°90°105°120°135°150°165°δ∑s01.63.24.86.489.611.212.814.41616δ∑180°195°210°225°240°255°270°285°300°315°330°360°s1615.51411.584.520.500004、試以作圖法設(shè)計(jì)一擺動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)的凸輪輪廓曲線，已知lOA=55mm，r0=25mm，lAB=50mm，rr=8mm。凸輪逆時(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)m=25○；轉(zhuǎn)過一周中的其余角度時(shí)，推桿以正弦加速度運(yùn)動(dòng)擺回到原位置。解擺動(dòng)推桿在推程及回程中的角位移方程為1）推程：m[1cos(/0)]/2，(0180)2）回程：m[1(/0)sin(2/0)/2]，(0180)取l=1mm/mm作圖如下：總轉(zhuǎn)0°15°30°45°60°75°90°105°120°135°150°165°角δ∑φ°00.431.673.666.259.2612.515.7418.7521.3423.3224.57δ∑180°195°210°225°240°255°270°285°300°315°330°360°φ°2524.9024.2822.7320.1116.5712.58.434.892.270.720.095、在圖示兩個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)中，凸輪均為偏心輪，轉(zhuǎn)向如圖。已知參數(shù)為R=30mm,lOA=10mm,e=15mm,rT＝5mm,lOB=50mm,lBC=40mm。E、F為凸輪與滾子的兩個(gè)接觸點(diǎn)，試在圖上標(biāo)出：1）從E點(diǎn)接觸到F點(diǎn)接觸凸輪所轉(zhuǎn)過的角度；2）F點(diǎn)接觸時(shí)的從動(dòng)件壓力角F；3）由E點(diǎn)接觸到F點(diǎn)接觸從動(dòng)件的位移s（圖a）和（圖b）。4）畫出凸輪理論輪廓曲線，并求基圓半徑r0；5）找出出現(xiàn)最大壓力角max的機(jī)構(gòu)位置，并標(biāo)出max。齒輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)1、設(shè)有一漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪z=20,m=8mm,=20o,ha=1,*試求：1）其齒廓曲線在分度圓及齒頂圓上的曲率半徑、a及齒頂圓壓力角a；2）齒頂圓齒厚sa及基圓齒厚sb；3）若齒頂變尖(sa=0)時(shí)，齒頂圓半徑ra又應(yīng)為多少？解1）求、a、a2）求sa、sb3）求當(dāng)sa=0時(shí)ra由漸開線函數(shù)表查得： aa 3528.52、試問漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的齒根圓與基圓重合時(shí)，其齒數(shù) z應(yīng)為多少，又當(dāng)齒數(shù)大于以上求得的齒數(shù)時(shí)，基圓與齒根圓哪個(gè)大？解由df db有當(dāng)齒根圓與基圓重合時(shí)， z 41.45當(dāng)z 42時(shí)，根圓大于基圓。3、一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的模數(shù)m=5mm，壓力角=20o，齒數(shù)z=18。如圖所示，設(shè)將直徑相同的兩圓棒分別放在該輪直徑方向相對(duì)的齒槽中，圓棒與兩側(cè)齒廓正好切于分度圓上，試求1）圓棒的半徑rp；2）兩圓棒外頂點(diǎn)之間的距離（即棒跨距）l。解：1m/2(rad)KOPmz/22z24、有一對(duì)漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪嚙合，已知z119，z242，m＝5mm。1）試求當(dāng)20°時(shí)，這對(duì)齒輪的實(shí)際嚙合線B1B2的長(zhǎng)、作用弧、作用角及重合度；２）繪出一對(duì)齒和兩對(duì)齒的嚙合區(qū)圖（選適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度比例尺仿課本上圖5-19作圖，不用畫出嚙合齒廓），并按圖上尺寸計(jì)算重合度。解：1）求B1B2及a2）如圖示5、已知一對(duì)外嚙合變位齒輪傳動(dòng)，z1z2=12,m=10mm,=20○,ha*=1,a=130mm,試設(shè)計(jì)這對(duì)齒輪傳動(dòng)，并驗(yàn)算重合度及齒頂厚（sa應(yīng)大于0.25m，取x1x2）。解1）確定傳動(dòng)類型故此傳動(dòng)應(yīng)為正傳動(dòng)。2）確定兩輪變位系數(shù)取xx1x20.6245xmin*(zmin)/zmin1(1712)/170.294haz3）計(jì)算幾何尺寸尺寸名稱幾何尺寸計(jì)算中心距變動(dòng)系數(shù)齒頂高變動(dòng)系數(shù)齒頂高齒根高分度圓直徑齒頂圓直徑齒根圓直徑基圓直徑分度圓齒厚4）檢驗(yàn)重合度和齒頂厚故可用。6、現(xiàn)利用一齒條型刀具（齒條插刀或齒輪滾刀）按范成法加工漸開線齒輪，齒條刀具的基本參數(shù)為：m=4mm,=20○,ha*=1,c*=0.25,又設(shè)刀具移動(dòng)的速度為V刀=0.002m/s，試就下表所列幾種加工情況，求出表列各個(gè)項(xiàng)目的值，并表明刀具分度線與輪坯的相對(duì)位置關(guān)系（以L表示輪坯中心到刀具分度線的距離）。切制齒輪情況要求計(jì)算的項(xiàng)目圖形表示1、加工z=15的標(biāo)準(zhǔn)齒輪。2、加工z=15的齒輪，要求剛好不根切。3、如果v及L的值x (L r)/m 1.5（正變位）與情況1相同，而輪坯的轉(zhuǎn)速卻為n=0.7958r/mn。4、如果v及L的值與情況1相同，而輪坯的轉(zhuǎn)速卻為n=0.5305r/min。7、圖示回歸輪系中，已知z=20,z=48,m1,2=2mm,z=18,z=36,m3,4=2.5mm；各輪的壓力1234角=20○,ha*=1,c*=0.25。試問有幾種傳動(dòng)方案可供選擇？哪一種方案較合理？解：a12m12(z1z2)68mm2a12a34，z1z234，z3z434○1，2標(biāo)準(zhǔn)（等變位）3，4正傳動(dòng)1○3，4標(biāo)準(zhǔn)（等變位）1，2正傳動(dòng)231，2和3，4正傳動(dòng)，xx4xx2○3141，2和3，4負(fù)傳動(dòng)，xx2xx4○1351，2負(fù)傳動(dòng)，3，4負(fù)傳動(dòng)○方案○1，○3較佳8、在某牛頭刨床中，有一對(duì)外嚙合漸開線直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。已知： Z1=17,Z2=118,m=5mm,=20○, ha*=1,c*=0.25,a，=337.5mm?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)小齒輪嚴(yán)重磨損，擬將其報(bào)廢，大齒輪磨損較輕 （沿齒厚方向兩側(cè)總的磨損量為 0.75mm），擬修復(fù)使用，并要求新設(shè)計(jì)小齒輪的齒頂厚盡可能大些，問應(yīng)如何設(shè)計(jì)這一對(duì)齒輪？解1）確定傳動(dòng)類型a m(z1 z2) 5(17118)337.5mm，因aa故應(yīng)采用等移距變位傳動(dòng)2 22）確定變位系數(shù)故x1 0.206，x2 0.2063）幾何尺寸計(jì)算小齒輪 大齒輪9、設(shè)已知一對(duì)斜齒輪傳動(dòng)，z1=20,z2=40,mn=8mm,n=20○,han*=1,cn*=0.25,B=30mm,并初取β=15○，試求該傳動(dòng)的中心距a(a值應(yīng)圓整為個(gè)位數(shù)為0或5，并相應(yīng)重算螺旋角)、幾何尺寸、當(dāng)量齒數(shù)和重合度。解1）計(jì)算中心距a15，則amn(z1z2)8(2040)初取2cos248.4662cos15取a250mm，則mn(z1z2)8(2040)161537arccosarccos2502a22）計(jì)算幾何尺寸及當(dāng)量齒數(shù)尺寸名稱小齒輪大齒輪分度圓直徑齒頂圓直徑齒根圓直徑基圓直徑齒頂高、齒根高法面及端面齒厚法面及端面齒距當(dāng)量齒數(shù)3）計(jì)算重合度10、設(shè)計(jì)一銑床進(jìn)給系統(tǒng)中帶動(dòng)工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的阿基米德蝸桿傳動(dòng)。要求○i12=20.5,m=5mm,α=20,ha*=1,c*=0.2,求蝸輪蝸桿傳動(dòng)的基本參數(shù)(z1、z2、q、γ1、β2)、幾何尺寸(d1、d2、da1、da2)和中心距a。解1）確定基本參數(shù)選取z1=2（因?yàn)楫?dāng)i1214.5~30.5時(shí)，一般推薦z12。）查表確定d150mm，計(jì)算qd1/m50/5102）計(jì)算幾何尺寸d150mm，d2mz2205mm3）中心距 a=11、在圖示的各蝸輪蝸桿傳動(dòng)中，蝸桿均為主動(dòng)，試確定圖示蝸桿、蝸輪的轉(zhuǎn)向或螺旋線的旋向。輪系及其設(shè)計(jì)1、如圖所示為一手搖提升裝置，其中各輪齒數(shù)均已知，試求傳動(dòng)比 i15,指出當(dāng)提升重物時(shí)手柄的轉(zhuǎn)向（在圖中用箭頭標(biāo)出）。解此輪系為空間定軸輪系2、在圖示輸送帶的行星減速器中，已知：，z1=10,z2=32,z3=74,z4=72,z2=30及電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為1450r/min，求輸出軸的轉(zhuǎn)速n4。解：1－2－3－H行星輪系；3－2－2’－4－H行星輪系；1－2―2’－4－H差動(dòng)輪系；這兩個(gè)輪系是獨(dú)立的n46.29r/min與n1轉(zhuǎn)向相同。3、圖示為紡織機(jī)中的差動(dòng)輪系，設(shè) z1=30,z2=25,z3=z4=24,z5=18,z6=121,n1=48～200r/min,nH=316r/min, 求n6=？解此差動(dòng)輪系的轉(zhuǎn)化輪系的傳動(dòng)比為：當(dāng)n1

48~200(rmin)時(shí)，則：n6轉(zhuǎn)向與n1及nH轉(zhuǎn)向相同。4、圖示為建筑用鉸車的行星齒輪減速器。已知：z1=z3=17,z2=z4=39,z5=18,z7=152，n1=1450r/min。當(dāng)制動(dòng)器B制動(dòng)，A放松時(shí)，鼓輪H回轉(zhuǎn)（當(dāng)制動(dòng)器B放松、A制動(dòng)時(shí)，鼓輪H靜止，齒輪7空轉(zhuǎn)），求nH=？解：當(dāng)制動(dòng)器B制動(dòng)時(shí)，A放松時(shí)，整個(gè)輪系為一行星輪系，輪7為固定中心輪，鼓輪H為系桿，此行星輪系傳動(dòng)比為：nH與n1轉(zhuǎn)向相同。5、如圖所示為一裝配用電動(dòng)螺絲刀齒輪減速部分的傳動(dòng)簡(jiǎn)圖。已知各輪齒數(shù)為 z1=z4=7，z3=z6=39,n1=3000r/min,試求螺絲刀的轉(zhuǎn)速。解：此輪系為一個(gè)復(fù)合輪系，在1－2－3－H1行星輪系中：在4－5－6－H2行星輪系中i1H2i1H1i4H2(139)243.18，7故nni1H300043.1869.5(rmin)，其轉(zhuǎn)向與n1轉(zhuǎn)向相同。H2126、在圖示的復(fù)合輪系中，設(shè)已知，n1=3549r/min，又各輪齒數(shù)為z1=36,z2=60,z3=23，z4=49,z4=69,z5=31,z6=131,z7=94,z8=36,z9=167,試求行星架H的轉(zhuǎn)速nH（大小及轉(zhuǎn)向）？解：此輪系是一個(gè)復(fù)合輪系在1－2（3）－4定軸輪系中i14Z2Z46049（轉(zhuǎn)向見圖）Z1Z3363.55123在4’－5－6－7行星輪系中在7－8－9－H行星輪系中故nHn1i1H3549/28.587124.15(r/min)，其轉(zhuǎn)向與輪4轉(zhuǎn)向相同7、在圖示的輪系中，設(shè)各輪的模數(shù)均相同，且為標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)，若已知其齒數(shù)，，，z1=z2=z3=z6=20,z2=z4=z6=z7=40,試問：1）當(dāng)把齒輪1作為原動(dòng)件時(shí)，該機(jī)構(gòu)是否具有確定的運(yùn)動(dòng)？2）齒輪3、5的齒數(shù)應(yīng)如何確定？3）當(dāng)齒輪1的轉(zhuǎn)速 n1=980r/min時(shí)，齒輪3及齒輪5的運(yùn)動(dòng)情況各如何？解1、計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度n 7，p1 7，ph 8，p 2，F(xiàn) 0。（6(6)及7引入虛約束，結(jié)構(gòu)重復(fù)）因此機(jī)構(gòu)（有、無）確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)（刪去不需要的）。2、確定齒數(shù)根據(jù)同軸條件，可得： Z3 Z1 Z2 Z2 20 40 20 803、計(jì)算齒輪3、5的轉(zhuǎn)速1）圖示輪系為封閉式輪系，在作運(yùn)動(dòng)分析時(shí)應(yīng)劃分為如下兩部分來計(jì)算。2）在1－2（2’）－3－5差動(dòng)輪系中，有如下計(jì)算式i135n1n5Z2Z340808(a)n3n5Z1Z220203）在3’－4－5定軸輪系中，有如下計(jì)算式i35n3Z5100（b）n5Z35204）聯(lián)立式（a）及（b），得故n3=－100（r/min），與n1反向；n5=20（r/min），與n1同向。其他常用機(jī)構(gòu)1、圖示為微調(diào)的螺旋機(jī)構(gòu)，構(gòu)件1與機(jī)架3組成螺旋副A，其導(dǎo)程pA=2.8mm，右旋。構(gòu)件2與機(jī)架3組成移動(dòng)副C，2與1還組成螺旋副B?，F(xiàn)要求當(dāng)構(gòu)件1轉(zhuǎn)一圈時(shí)，構(gòu)件2向右移動(dòng)0.2mm，問螺旋副B的導(dǎo)程pB為多少？右旋還是左旋？解：PB3mm右旋2、某自動(dòng)機(jī)床的工作臺(tái)要求有六個(gè)工位，轉(zhuǎn)臺(tái)停歇時(shí)進(jìn)行工藝動(dòng)作，其中最長(zhǎng)的一個(gè)工序?yàn)?0秒鐘?，F(xiàn)擬采用一槽輪機(jī)構(gòu)來完成間歇轉(zhuǎn)位工作。設(shè)已知槽輪機(jī)構(gòu)的中心距L=300mm，圓銷半徑r=25mm，槽輪齒頂厚b=12.5mm，試?yán)L出其機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖，并計(jì)算槽輪機(jī)構(gòu)主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速。解1）根據(jù)題設(shè)工作需要應(yīng)采用單銷六槽的槽輪機(jī)構(gòu)。2）計(jì)算槽輪機(jī)構(gòu)的幾何尺寸，并以比例尺μL作其機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖。撥盤圓銷轉(zhuǎn)臂的臂長(zhǎng)RLsin300sin150mmZ6槽輪的外徑SLcos300cos259.81mmZ6槽深hL(sincos1)300(sin6cos1)25135mmZZ6鎖止弧半徑rRrb1502512.5112.5mm3）計(jì)算撥盤的轉(zhuǎn)速設(shè)當(dāng)撥盤轉(zhuǎn)一周時(shí)，槽輪的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為td，靜止時(shí)間為tj靜止的時(shí)間應(yīng)取為tj＝30s。本槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù)，=1-k=tj/t,由此可得撥盤轉(zhuǎn)一周所需時(shí)間為k=(Z-2)/2Z=1/3停歇系數(shù)k故撥盤的轉(zhuǎn)速機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的擬定1、試分析下列機(jī)構(gòu)的組合方式，并畫出其組合方式框圖。如果是組合機(jī)構(gòu)，請(qǐng)同時(shí)說明。2、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ωc與曲柄1、連桿2、搖桿3的角速度ω1、ω2、ω3之間的關(guān)系為c=ω3(rb+rc)/rc-ω2(ra+rb)/rc+ω1ra/rc證明：1）由c-b-3組成的行星輪系中有得wcrbrcw3rbwb(a)rcrc2）由a-b-2組成的行星輪系中有得wbrbraw2raw1(b)rbrb3）聯(lián)立式（a）、(b)可得平面機(jī)構(gòu)的力分析1、在圖示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，設(shè)已知lAB=0.1m,lBC=0.33m,n1=1500r/min（為常數(shù)），活塞及其附件的重量Q1=21N，連桿重量Q2=25N,Jc2=0.0425kgm2,連桿質(zhì)心c2至曲柄銷B的距離lBc2=lBC/3。試確定在圖示位置的活塞的慣性力以及連桿的總慣性力。解1）以l作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（圖a）2）運(yùn)動(dòng)分析，以v和a作其速度圖（圖b）及加速圖（圖c）。由圖c得a2aCBtanc75225000(rad/s2)（逆時(shí)針）lBClBC0.333）確定慣性力活塞3：PI3m3acQ3ac2118003853.2(N)g9.81連桿2：PI2Q2ac2252122.55409(N)g9.81MI2Jc2ac20.04255000212.5(Nm)（順時(shí)針）連桿總慣性力：PI2PI25409(N)（將

PI3

及PI2

示于圖

a上）2、圖示為一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的三個(gè)位置，為摩擦圓，試決定在此三個(gè)位置時(shí)，作用在連桿

P為作用在活塞上的力，轉(zhuǎn)動(dòng)副 A及B上所畫的虛線小圓AB上的作用力的真實(shí)方向（各構(gòu)件的重量及慣性力略去不計(jì)）。解1）判斷連桿 2承受拉力還是壓力（如圖）；2）確定ω21、ω23的方向（如圖）；3）判斷總反力應(yīng)切于 A、B處摩擦圓的上方還是下方（如圖）；4）作出總反力（如圖）。3、圖示為一擺動(dòng)推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪 1沿逆時(shí)針方向回轉(zhuǎn) ,Q為作用在推桿 2上的外載荷，試確定各運(yùn)動(dòng)副中總反力(R31、R12、R32)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φ=10○）。解○各接觸面摩擦系數(shù)f=0.15。如Q為有效阻4、在圖示楔塊機(jī)構(gòu)中，已知：γ=β=60,Q=1000N,力，試求所需的驅(qū)動(dòng)力F。解：設(shè)2有向右運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向如圖所示，分別取1，2對(duì)象：作力的多邊形，由圖可得：機(jī)械的平衡1、在圖 a所示的盤形轉(zhuǎn)子中，有四個(gè)偏心質(zhì)量位于同一回轉(zhuǎn)平面內(nèi)，其大小及回轉(zhuǎn)半徑分別為m1=5kg，m2=7kg，m3=8kg，m4=10kg，r1=r4=10cm，r2=20cm，r3=15cm，方位如圖 a所示。又設(shè)平衡質(zhì)量mb的回轉(zhuǎn)半徑 rb=15cm。試求平衡質(zhì)量 mb的大小及方位。解 根據(jù)靜平衡條件有以 w作質(zhì)徑積多邊形圖 b，故得2、在圖a所示的轉(zhuǎn)子中，已知各偏心質(zhì)量m1=10kg,m2=15kg,m3=20kg,m4=10kg,它們的回轉(zhuǎn)半徑分別為r1=40cm,r2=r4=30cm,r3=20cm,又知各偏心質(zhì)量所在的回轉(zhuǎn)平面間的距離為l12=l23=l34=30cm,各偏心質(zhì)量的方位角如圖。若置于平衡基面I及II中的平衡質(zhì)量mb1及mbⅡ的回轉(zhuǎn)半徑均為50cm，試求mbⅠ及mbⅡ的大小和方位。解根據(jù)動(dòng)平衡條件有以w作質(zhì)徑積多邊形圖b和圖c，由圖得平衡基面 I平衡基面 П機(jī)器的機(jī)械效率1、圖示為一帶式運(yùn)輸機(jī)，由電動(dòng)機(jī)1經(jīng)帶傳動(dòng)及一個(gè)兩級(jí)齒輪減速器，帶動(dòng)運(yùn)輸帶8。設(shè)已知運(yùn)輸帶8所需的曳引力P=5500N，運(yùn)送速度u=1.2m/s。帶傳動(dòng)（包括軸承）的效率η1=0.95,每對(duì)齒輪（包括其軸承）的效率η2=0.97,運(yùn)輸帶8的機(jī)械效率η3=0.9。試求該系統(tǒng)的總效率及電動(dòng)機(jī)所需的功率。解該系統(tǒng)的總效率為電動(dòng)機(jī)所需的功率為2、圖示為一焊接用的楔形夾具，利用這個(gè)夾具把兩塊要焊接的工件1及1’預(yù)先夾妥,以便焊接。圖中2為夾具體，3為楔塊，試確定此夾具的自鎖條件（即當(dāng)夾緊后，楔塊3不會(huì)自動(dòng)松脫出來的條件）。解：此自鎖條件可以根據(jù)得0的條件來確定。取楔塊3為分離體，其反行程所受各總反力的方向如圖所示。根據(jù)其力平衡條件作力多邊形，由此可得：且(R23)0Psin則反行程的效率為(R23)0R23sin(2)sincos令0，sin(2)0，即當(dāng)20時(shí)，此夾具處于自鎖狀態(tài)。故此楔形夾具的自鎖條件為：203、在圖a所示的緩沖器中，若已知各楔塊接觸面間的摩擦系數(shù)f及彈簧的壓力Q，試求當(dāng)楔塊2、3被等速推開及等速恢復(fù)原位時(shí)力P的大小，該機(jī)構(gòu)的效率以及此緩沖器正、反行程均不至發(fā)生自