機(jī)械原理課后習(xí)題答案部分

...wd......wd......wd...第二章2-1何謂構(gòu)件?何謂運(yùn)動(dòng)副及運(yùn)動(dòng)副元素?運(yùn)動(dòng)副是如何進(jìn)展分類的?答：參考教材5~7頁(yè)。2-2機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖有何用處?它能表示出原機(jī)構(gòu)哪些方面的特征?答：機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖可以表示機(jī)構(gòu)的組成和運(yùn)動(dòng)傳遞情況，可進(jìn)展運(yùn)動(dòng)分析，也可用來(lái)進(jìn)展動(dòng)力分析。2-3機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是什么?當(dāng)機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)少于或多于機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)將發(fā)生什么情況?答：參考教材12~13頁(yè)。2-5在計(jì)算平面機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，應(yīng)注意哪些事項(xiàng)?答：參考教材15~17頁(yè)。2-6在圖2-22所示的機(jī)構(gòu)中，在鉸鏈C、B、D處，被連接的兩構(gòu)件上連接點(diǎn)的軌跡都是重合的，那么能說(shuō)該機(jī)構(gòu)有三個(gè)虛約束嗎?為什么?答：不能，因?yàn)樵阢q鏈C、B、D中任何一處，被連接的兩構(gòu)件上連接點(diǎn)的軌跡重合是由于其他兩處的作用，所以只能算一處。2-7何謂機(jī)構(gòu)的組成原理?何謂基本桿組?它具有什么特性?如何確定基本桿組的級(jí)別及機(jī)構(gòu)的級(jí)別?答：參考教材18~19頁(yè)。2-8為何要對(duì)平面高副機(jī)構(gòu)進(jìn)展“高副低代"?“高副低代〞應(yīng)滿足的條件是什么?答：參考教材20~21頁(yè)。2-11如以下列圖為一簡(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)將使沖頭上下運(yùn)動(dòng)以到達(dá)沖壓目的。試?yán)L出其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，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〕取比例尺繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。2〕分析其是否可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖。F=3n-(2Pl+Ph–p’)-F’=3×3-(2×4+1-0)-0=0此簡(jiǎn)易沖床不能運(yùn)動(dòng),無(wú)法實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖。3〕修改方案。為了使此機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，應(yīng)增加一個(gè)自由度。方法是：增加一個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，一個(gè)低副。修改方案很多，現(xiàn)提供兩種。※2-13圖示為一新型偏心輪滑閻式真空泵。其偏心輪1繞固定軸心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)偏心輪按圖示方向連續(xù)回轉(zhuǎn)時(shí)可將設(shè)備中的空氣吸入，并將空氣從閥5中排出，從而形成真空。(1)試?yán)L制其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖；(2)計(jì)算其自由度。解：(1)取比例尺作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如以下列圖。(2)F=3n-(2p1+ph-p’)-F’=3×4-(2×4+0-0)-1=12-14解：1〕繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖F=3n-(2Pl+Ph–p’)-F’=3×5-(2×7+0-0)-0=1彎曲90o時(shí)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖※2-15試?yán)L制所示仿人手型機(jī)械手的食指機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖(以手掌8作為相對(duì)固定的機(jī)架)，井計(jì)算自由度。解：〔1)取比倒尺肌作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖；〔2)計(jì)算自由度2-17計(jì)算如以下列圖各機(jī)構(gòu)的自由度。〔a〕F=3n-(2Pl+Ph–p’)-F’=3×4-(2×5+1-0)-0=1〔A處為復(fù)合鉸鏈〕〔b〕F=3n-(2Pl+Ph–p’)-F’=3×7-(2×8+2-0)-2=1〔2、4處存在局部自由度〕〔c〕p’=(2Pl’+Ph’)-3n’=2×10+0-3×6=2,F=3n-(2Pl+Ph–p’)-F’=3×11-(2×17+0-2)-0=1〔C、F、K處存在復(fù)合鉸鏈，重復(fù)局部引入虛約束〕※2-21圖示為一收放式折疊支架機(jī)構(gòu)。該支架中的件1和5分別用木螺釘連接于固定臺(tái)板1’和括動(dòng)臺(tái)板5’上．兩者在D處鉸接，使活動(dòng)臺(tái)板能相對(duì)于固定臺(tái)極轉(zhuǎn)動(dòng)。又通過(guò)件1，2，3，4組成的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)及連桿3上E點(diǎn)處的銷子與件5上的連桿曲線槽組成的銷槽連接使活動(dòng)臺(tái)板實(shí)現(xiàn)收放動(dòng)作。在圖示位置時(shí)，雖在活動(dòng)臺(tái)板上放有較重的重物．活動(dòng)臺(tái)板也不會(huì)自動(dòng)收起，必須沿箭頭方向推動(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)?，F(xiàn)機(jī)構(gòu)尺寸lAB=lAD=90mm；lBC=lCD=25mm，其余尺寸見(jiàn)圖。試?yán)L制該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并計(jì)算其自由度。解：F=3n-(2p1+pb-p’)-F’=3×5-(2×6+1-0)-1=12-23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。有如在該機(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有所不同。解：1〕計(jì)算自由度F=3n-(2Pl+Ph–p’)-F’=3×7-(2×10+0-0)-0=12〕拆組=2\*ROMAN=2\*ROMANII級(jí)組=2\*ROMANII級(jí)組3〕EG為原動(dòng)件，拆組=3\*ROMAN=3\*ROMANIII級(jí)組=2\*ROMANII級(jí)組2-24試計(jì)算如以下列圖平面高副機(jī)構(gòu)的自由度,并在高副低代后分析組成該機(jī)構(gòu)的基本桿組。1、解：1〕計(jì)算自由度F=3n-(2Pl+Ph–p’)-F’=3×5-(2×6+1-0)-1=12〕從構(gòu)造上去除局部自由度、虛約束、多余的移動(dòng)副、轉(zhuǎn)動(dòng)副〔如圖2所示〕3〕高副低代〔如圖3所示〕4〕拆組〔如圖4所示〕2、解：1〕計(jì)算自由度F=3n-(2Pl+Ph–p’)-F’=3×-(2×9+1-0)-1=12〕從構(gòu)造上去除局部自由度、虛約束、多余的移動(dòng)副、轉(zhuǎn)動(dòng)副〔如圖b所示〕3〕高副低代〔如圖c所示〕4〕拆組〔如圖d所示〕第三章3—1何謂速度瞬心?相對(duì)瞬心與絕對(duì)瞬心有何異同點(diǎn)?答：參考教材30~31頁(yè)。3—2何謂三心定理?何種情況下的瞬心需用三心定理來(lái)確定?答：參考教材31頁(yè)?！?-3機(jī)構(gòu)中，設(shè)構(gòu)件的尺寸及點(diǎn)B的速度vB(即速度矢量pb)，試作出各機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí)的速度多邊形?！?-4試判斷在圖示的兩機(jī)構(gòu)中．B點(diǎn)足否都存在哥氏加速度又在何位置哥氏加速度為零?怍出相應(yīng)的機(jī)構(gòu)位置圖。并思考以下問(wèn)題。(1)什么條件下存在氏加速度?(2)根椐上一條．請(qǐng)檢查一下所有哥氏加速度為零的位置是否已全部找出。(3)圖(a)中，akB2B3=2ω2vB2B3對(duì)嗎?為什么。解：〔1)圖(a)存在哥氏加速度，圖(b)不存在。(2)由于akB2B3==2ω2vB2B3故ω3，vB2B3中只要有一項(xiàng)為零，那么哥氏加速度為零。圖(a)中B點(diǎn)到達(dá)最高和最低點(diǎn)時(shí)構(gòu)件1，3．4重合，此時(shí)vB2B3=0，當(dāng)構(gòu)件1與構(gòu)件3相互垂直．即_f=；點(diǎn)到達(dá)最左及最右位置時(shí)ω2=ω3=0．故在此四個(gè)位置無(wú)哥氏加速度。圖(b)中無(wú)論在什么位置都有ω2=ω3=0，故該機(jī)構(gòu)在任何位置哥矢加速度都為零。(3)對(duì)。因?yàn)棣?≡ω2。3-5在圖示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，，曲柄以等角速度回轉(zhuǎn)，試用圖解法求機(jī)構(gòu)在位置時(shí)，點(diǎn)D、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〕以選定的比例尺作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖速度分析根據(jù)速度影像原理，作求得點(diǎn)d，連接pd。根據(jù)速度影像原理，作求得點(diǎn)e，連接pe，由圖可知加速度分析根據(jù)速度影像原理作求得點(diǎn)，連接。根據(jù)速度影像原理，作求得點(diǎn)，連接，由圖可知3-6在圖示機(jī)構(gòu)中，設(shè)各構(gòu)件的尺寸，原動(dòng)件1以等角速度順時(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)速度和加速度〔比例尺任選〕?！瞐〕〔b〕〔c〕3-7在圖示機(jī)構(gòu)中，，曲柄以等角速度回轉(zhuǎn)，試用圖解法求機(jī)構(gòu)在位置時(shí)，C點(diǎn)的速度和加速度。解：〔1〕以選定的比例尺作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。速度分析vd用速度影響法求〔2〕速度分析〔3〕加速度分析ad用加速度影像法求3-8在圖示凸輪機(jī)構(gòu)中，凸輪1以等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪為一偏心圓，其半徑。試用圖解法求構(gòu)件2的角速度和角加速度。解：〔1〕以選定的比例尺作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖?！?〕速度分析：將機(jī)構(gòu)進(jìn)展高副低代，其替代機(jī)構(gòu)如圖b所示。〔3〕加速度分析其中，3-11試求圖示機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí)的全部瞬心。解：〔a〕總瞬心數(shù)：4×3/2=6對(duì)P13：P12、P23、P13在同一直線上，P14、P34、P13在同一直線上對(duì)P24:P23、P34、P24在同一直線上，P12、P14、P24在同一直線上d)總瞬心數(shù)：4×3/2=6對(duì)P13：P12、P23、P13在同一直線上，P14、P34、P13在同一直線上對(duì)P24:P23、P34、P24在同一直線上，P12、P14、P24在同一直線上※3-12標(biāo)出圖示的齒輪一連桿組合機(jī)構(gòu)中所有瞬心，并用瞬心法求齒輪1與齒輪3的傳動(dòng)比ω1/ω3。解：1)瞬新的數(shù)目：K=N(N-1)/2=6(6-1)/2=15為求ω1/ω3需求3個(gè)瞬心P16、P36、P13的位置，ω1/ω3=P36P13/P16P13=DK/AK，由構(gòu)件1、3在K點(diǎn)的速度方向一樣，可知ω3與ω1同向。3-13在圖示四桿機(jī)構(gòu)中，，試用瞬心法求：〔1〕當(dāng)時(shí)點(diǎn)C的速度；當(dāng)時(shí)構(gòu)件3的BC線上〔或其延長(zhǎng)線上〕速度最小的一點(diǎn)E的位置及其速度大?。弧?〕當(dāng)時(shí)角之值〔有兩解〕。解：〔1〕以選定的比例尺作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖因P24為構(gòu)件2、4的順心，那么對(duì)P24:P23、P34、P24在同一直線上，P12、P14、P24在同一直線上因構(gòu)件3的BC線上速度最小的點(diǎn)到絕對(duì)瞬心P13的距離最近，故從P13作BC線的垂線交于E點(diǎn)。對(duì)P13：P12、P23、P13在同一直線上，P14、P34、P13在同一直線上，故假設(shè)，那么，假設(shè)，那么P24與P12重合，對(duì)P24:P23、P34、P24在同一直線上，P12、P14、P24在同一直線上假設(shè)，那么A、B、C三點(diǎn)共線。※3-15在圖示的牛頭刨機(jī)構(gòu)中，lAB=200mnl，lCD=960mm，lDE=160mm,h=800mm,h1=360mm,h2=120mm。設(shè)曲柄以等角速度ω1=5rad／s．逆時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)．試以圖解法求機(jī)構(gòu)在φ1=135o位置時(shí)．刨頭點(diǎn)的速度vC?！?-16圖示齒輪一連桿組合機(jī)構(gòu)中，MM為固定齒條，齒輪3的直徑為齒輪4的2倍．設(shè)原動(dòng)件1以等角速度ω1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)以μl作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如(a)所示。(2)速度分析：此齒輪連桿機(jī)構(gòu)可看作，ABCD受DCEF兩個(gè)機(jī)構(gòu)串聯(lián)而成，那么可寫(xiě)出：vC=vB+vCB，vE=vC+vEC以μv作速度多邊形如圖(b)所示．由圖得vE=μvpem/S齒輪3與齒輪4的嚙合點(diǎn)為k，根據(jù)速度影像原理，作△dck∽△DCK求得k點(diǎn)。然后分別以c，e為圓心，以ck、ek為半徑作圓得圓g3和圓g4。圓g3代表齒輪3的速度影像，圓g4代表齒輪4的速度影像。※3-19圖示為一汽車雨刷機(jī)構(gòu)。其構(gòu)件l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)保征兩者始終嚙合)，固連于輪3上的雨刷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=12mm，原動(dòng)件1以等角速度ω=lrad/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)雨刷的角速度和角加速度。解：(1)以μl作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖(a)。在圖作出齒條2與齒輪3嚙合擺動(dòng)時(shí)占據(jù)的兩個(gè)極限位置C’，C〞可知擺程角φ如以下列圖：(2)速度分析：將構(gòu)件6擴(kuò)大到B點(diǎn)，以B為重合點(diǎn)，有vB6=vB2+vB6B2大小?ω1lAB?方向┴BD┴AB∥BCvB2=ωllAB=0.018m／s以μv作速度多邊形圖(b)，有ω2=ω6=vB6/lBD=μvpb6/μlBD=0.059rad/s(逆時(shí)針)vB2B6=μvb2b6=0.01845rn／s(3)加速度分析：aB5=anB6+atB6=anB2+akB6B2+arB6B2大小ω26lBD?ω12lAB2ω2vB6B2?方向B-D┴BDB-A┴BC∥BC其中，anB2=ω12lAB=0.08m/s2，anB6=ω62lBD=0.00018m／s2，akB2B6=2ω6vB2B6=0.00217m／s2．以μa作速度多邊形圖(c)。有α6=atB6/lBD=μab6``r`/lBD=1,71rad／s2(順時(shí)針)※圖示為一縫紉機(jī)針頭及其挑線器機(jī)構(gòu)，設(shè)機(jī)構(gòu)的尺寸lAB=32mm，lBC=100mm，，lBE=28mm，lFG=90mm，原動(dòng)件1以等角速度ω1=5rad/s逆時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)．試用圖解法求機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí)縫紉機(jī)針頭和挑線器擺桿FG上點(diǎn)G的速度及加速度。解：〔1〕以μl作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖(a)所示。(2)速度分析：vC2=vB2+vC2B2大小?ωlAB?方向//AC┴AB┴BC以μv作速度多邊形圖如圖(b)，再根據(jù)速度影像原理；作△b2c2e2∽△BCE求得e2，即e1。由圖得ω2=vC2B2/lBC=μac2b2/lBC=0.44rad／s(逆時(shí)針)以E為重合點(diǎn)vE5=vE4+vE5E4大小?√?方向┴EF√//EF繼續(xù)作圖求得vE5，再根據(jù)速度影像原理，求得vG=μvpg=0.077m/sω5=μvpg／lFG=0.86rad／s(逆時(shí)針)vE5E4=μve5e4=0.165rn／s(3)加速度分析：aC2=anB2+anC2B2+atC2B2大小?ω12lABω22lBC?方向//ACB-AC-B┴BC其中anB2=ω12lAB=0.8m／s2，anC2B2=ωanC2B2=0.02m／S2以μa=0,01(m／s2)／mm作加速度多邊形圖c，利用加速度影像求得e’2。再利用重合點(diǎn)E建設(shè)方程anE5十a(chǎn)tE5=aE4+akE5E4+arE5E4繼續(xù)作圖。矢量p’d5就代表aE5。利用加速度影像得g’。aG=μap’g’=0.53m／S2第四章平面機(jī)構(gòu)的力分析※4-10圖示為一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的三個(gè)位置，P為作用在活塞上的力，轉(zhuǎn)動(dòng)副A及B上所畫(huà)的虛線小圓為摩擦圓，試決定在此三個(gè)位置時(shí)，作用在連桿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〕。※4-14在圖示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，設(shè)=0.1m,=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,=0.0425kgm2,連桿質(zhì)心c2至曲柄銷B的距離=/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：以作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖〔圖a〕運(yùn)動(dòng)分析，以和作其速度圖〔圖b〕及加速圖〔圖c〕。由圖c得〔逆時(shí)針〕確定慣性力活塞3：連桿2：〔順時(shí)針〕連桿總慣性力：〔將及示于圖a上〕第五章機(jī)械的效率和自鎖※5-6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)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5-7如以下列圖，電動(dòng)機(jī)通過(guò)V帶傳動(dòng)及圓錐、圓柱齒輪傳動(dòng)帶開(kāi)工作機(jī)A及B。設(shè)每對(duì)齒輪的效率η1=0.97(包括軸承的效率在內(nèi))，帶傳動(dòng)的效率3=0.92，工作機(jī)A、B的功率分別為PA=5kW、PB=1kW，效率分別為A=0.8、B=0.5，試求電動(dòng)機(jī)所需的功率。解：帶傳動(dòng)、圓錐齒輪傳動(dòng)、圓柱齒輪傳動(dòng)、工作機(jī)A串聯(lián)帶傳動(dòng)、圓錐齒輪傳動(dòng)、圓柱齒輪傳動(dòng)、工作機(jī)B串聯(lián)，故所以電機(jī)所需功率為※5-8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(lái)的條件〕。解：此自鎖條件可以根據(jù)得的條件來(lái)確定。取楔塊3為別離體，其反行程所受各總反力的方向如以下列圖。根據(jù)其力平衡條件作力多邊形，由此可得：且那么反行程的效率為令，，即當(dāng)時(shí)，此夾具處于自鎖狀態(tài)。故此楔形夾具的自鎖條件為：第六章機(jī)械的平衡6-7在圖示轉(zhuǎn)子中，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,方位如以下列圖。假設(shè)置于平衡基面Ⅰ及Ⅱ中的平衡質(zhì)量mbI及mbII的回轉(zhuǎn)半徑均50cm，試求mbI及mbII的大小和方位(l12=l23=l34)。解：1)計(jì)算各不同回轉(zhuǎn)平面內(nèi)，偏心質(zhì)量產(chǎn)生的離心慣性力。2)將慣性力向兩平衡基面分解。3)分別考慮平衡基面I和平衡基面II的平衡。平衡基面=1\*ROMANI平衡基面=1\*ROMANI機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)7-7圖示為一機(jī)床工作臺(tái)的傳動(dòng)系統(tǒng)。設(shè)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，齒輪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)，求該機(jī)械系統(tǒng)的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Je。解：求等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量※7-9某機(jī)械穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)其主軸的角速度ω1=100rad/s,機(jī)械的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Je=0.5kgm2，制動(dòng)器的最大制動(dòng)力矩Mr=20Nm〔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Me均為常數(shù)，故可利用力矩形式的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式，其中，，，將其作定積分得，得故該制動(dòng)器滿足工作要求7-12某內(nèi)燃機(jī)曲柄軸上的驅(qū)動(dòng)力矩隨曲柄轉(zhuǎn)角的變化曲線如以下列圖，其運(yùn)動(dòng)周期，曲柄的平均轉(zhuǎn)速為nm=620r/min。假設(shè)用該內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)一阻抗力為常數(shù)的機(jī)械，要求機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的不均勻系數(shù)δ=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ψmax；〔2)裝在曲柄軸上的飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。解：確定阻抗力矩：確定nmax和max：聯(lián)立求解，得作出能量變化圖，當(dāng)=b時(shí)，n=nmax。確定轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：第八章連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)8-7如以下列圖四桿機(jī)構(gòu)中，各桿長(zhǎng)度a=240mm，b=600mm，c=400mm，d=500mm。試求：〔1)取桿4為機(jī)架，是否有曲柄存在〔2)假設(shè)各桿長(zhǎng)度不變，能否以選不同桿為機(jī)架的方法獲得雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)如何獲得〔3)假設(shè)a、b、c三桿的長(zhǎng)度不變，取桿4為機(jī)架，要獲得曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，d的取值范圍應(yīng)為何值解：〔1)取桿4為機(jī)架，有曲柄存在。因?yàn)閘min+lmax=a+b=240+600=840<c+d=400+500=900，且最短桿為連架桿。假設(shè)各桿長(zhǎng)度不變，可以不同桿為機(jī)架的方法獲得雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)。要使此機(jī)構(gòu)成為雙曲柄機(jī)構(gòu)，應(yīng)取桿1為機(jī)架；要使此機(jī)構(gòu)成為雙搖桿機(jī)構(gòu)，應(yīng)取桿3為機(jī)架。假設(shè)a、b、c三桿的長(zhǎng)度不變，取桿4為機(jī)架，要獲得曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，d的取值范圍：假設(shè)d不是最長(zhǎng)桿，那么b為最長(zhǎng)桿(d<600)，有：a+b=240+600=840，c+d=400+d，那么440≤d<600假設(shè)d為最長(zhǎng)桿(d≥600)，有：a+d=240+d，b+c=600+400，那么600≤d≤760，那么440≤d≤7608-9在圖示四桿機(jī)構(gòu)中，各桿長(zhǎng)度l1=28mm，l2=52mm，l3=52mm，l4=72mm。試求：〔1)取桿4為機(jī)架，機(jī)構(gòu)的極位夾角、桿3的最大擺角、最小傳動(dòng)角和行程速比系數(shù)K;〔2)取桿1為機(jī)架，將演化為何種類型機(jī)構(gòu)為什么并說(shuō)明這時(shí)C、D兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副是周轉(zhuǎn)副還是擺轉(zhuǎn)副；〔3)取桿3為機(jī)架，將演化為何種類型機(jī)構(gòu)這時(shí)A、B兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副是否仍為周轉(zhuǎn)副解：〔1〕求機(jī)構(gòu)的極位夾角：行程速比系數(shù)求桿3的最大擺角：求最小傳動(dòng)角：〔2)取桿1為機(jī)架將演化雙曲柄機(jī)構(gòu)，因滿足桿長(zhǎng)關(guān)系，且機(jī)架為最短桿。C、D兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副是擺轉(zhuǎn)副?！?)取桿3為機(jī)架，將演化為雙搖桿機(jī)構(gòu)。這時(shí)A、B兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副仍為周轉(zhuǎn)副。8-10在圖示連桿機(jī)構(gòu)中，各桿長(zhǎng)度lAB=160mm，lBC=260mm，lCD=200mm，lAD=80mm，構(gòu)件AB為原動(dòng)件，沿順時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，試求：〔1)四桿機(jī)構(gòu)ABCD的類型；〔2)該四桿機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角；〔3)滑塊F的行程速比系數(shù)K。解：〔1)四桿機(jī)構(gòu)ABCD的類型：由于，即，而最短桿為機(jī)架，故四桿機(jī)構(gòu)ABCD為雙曲柄機(jī)構(gòu)。該四桿機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角：出現(xiàn)在主動(dòng)曲柄與機(jī)架共線處，故滑塊F的行程速比系數(shù)K：，量得極位夾角為44o，故8-17圖示為一的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，現(xiàn)要求用一連桿將搖桿CD和滑塊聯(lián)接起來(lái)，使搖桿的三個(gè)位置C1D、C2D、C3D和滑塊的三個(gè)位置F1、F2、F3相對(duì)應(yīng)。試確定連桿長(zhǎng)度及其與搖桿CD鉸鏈點(diǎn)的位置。解：1)以搖桿第二位置作為基準(zhǔn)位置、分別量取第一、第三位置到其之間的夾角。2)連接DF1、DF3，并根據(jù)反轉(zhuǎn)法原理，將其分別繞D點(diǎn)反轉(zhuǎn)12、32角，得到點(diǎn)F1’、F3’。3)分別連接F1’F2、F2F3’，并作其中垂線交于一點(diǎn)，即為鉸鏈點(diǎn)E2。4)C2、D、E2在同一構(gòu)件上，連接E2F2，即為連桿長(zhǎng)度。8-19設(shè)計(jì)圖示六桿機(jī)構(gòu)。當(dāng)機(jī)構(gòu)原動(dòng)件1自y軸順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)12=60o時(shí)，構(gòu)件3順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)12=45o恰與x軸重合。此時(shí)滑塊6自E1移到E2，位移s12=20mm。試確定鉸鏈B、C位置。解：1)選取比例尺作出機(jī)構(gòu)的鉸鏈點(diǎn)及滑塊、連架桿位置。2)取第一位置為基準(zhǔn)位置，根據(jù)反轉(zhuǎn)法原理，連接DE2，并繞D點(diǎn)反轉(zhuǎn)ψ12角，得到點(diǎn)E2’。3)作E1E2’的垂直平分線c12，其與DC1軸的交點(diǎn)即為C1。4)連接DC1E1，即為所求。5)取第一位置為基準(zhǔn)位置，根據(jù)反轉(zhuǎn)法原理，連接AC2，并繞A點(diǎn)反轉(zhuǎn)12角，得到點(diǎn)C2’。6)作C1C2’的垂直平分線b12，其與y軸的交點(diǎn)即為B1。7)連接AB1C1DE1，即為所求?！?-24現(xiàn)欲設(shè)計(jì)一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，其搖桿的長(zhǎng)=75mm，行程速比系數(shù)=1.5，機(jī)架的長(zhǎng)度為=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)度和連桿的長(zhǎng)?！灿袃蓚€(gè)解〕解：先計(jì)算并取作圖，可得兩個(gè)解eq\o\ac(○,1)eq\o\ac(○,2)8-25如以下列圖，設(shè)破碎機(jī)的行程速比系數(shù)K=1.2，鄂板長(zhǎng)度lCD=300mm，鄂板擺角=35o，曲柄長(zhǎng)度lAB=80mm。求連桿的長(zhǎng)度，并驗(yàn)算最小傳動(dòng)角min是否在允許范圍內(nèi)。解：1〕作出搖桿CD的兩極限位置DC1及DC2和固定鉸鏈A所在的圓s1。以C2為圓心，2AB為半徑作圓，同時(shí)以F為圓心，F(xiàn)C2為半徑作圓，兩圓交于點(diǎn)E，作C2E的延長(zhǎng)線與圓s1的交點(diǎn)，即為鉸鏈A的位置。由圖知lBC=lAC1+lAB=230+80=310mm，min=''=45°>40°解法二：出現(xiàn)在主動(dòng)曲柄與機(jī)架共線處第九章凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)9-7試標(biāo)出a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(guò)90后推桿的位移；標(biāo)出圖b推桿從圖示位置升高位移s時(shí)，凸輪的轉(zhuǎn)角和凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角。解：1)=1\*GB3①a圖在圖示位置時(shí)凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角：凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角——在不計(jì)摩擦的情況下，從動(dòng)件所受正壓力方向與力作用點(diǎn)的速度方向之間所夾的銳角。從動(dòng)件所受正壓力方向——滾子中心與凸輪幾何中心的連線。力作用點(diǎn)的速度方向——沿移動(dòng)副導(dǎo)路方向。=2\*GB3②凸輪從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)90o后推桿的位移：圖示位置推桿的位移量S0應(yīng)是沿推桿的導(dǎo)路方向(與偏距圓相切)從基圓開(kāi)場(chǎng)向外量取。凸輪從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)90o后推桿的位移等于推桿從圖示位置反轉(zhuǎn)90o后的位移。推桿從圖示位置反轉(zhuǎn)90o后的導(dǎo)路方向仍于與偏距圓相切。其位移量S1仍是沿推桿的導(dǎo)路方向從基圓開(kāi)場(chǎng)向外量取。凸輪從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)90o后推桿的位移：S=S1-S0。2)應(yīng)用反轉(zhuǎn)法求出推桿從圖示位置升高位移s時(shí)，滾子中心在反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中占據(jù)的位置。由于滾子中心所在的推桿導(dǎo)路始終與偏距圓相切，過(guò)滾子中心作偏距圓切線，該切線即是推桿反轉(zhuǎn)后的位置。9-8在圖示凸輪機(jī)構(gòu)中，圓弧底擺動(dòng)推桿與凸輪在B點(diǎn)接觸。當(dāng)凸輪從圖示位置逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)90時(shí)，試用圖解法標(biāo)出：〔1〕推桿在凸輪上的接觸點(diǎn)；〔2〕擺桿位移角的大小；〔3〕凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角。作AOA’=90o，并使AO=A’O，那么A’為推桿擺動(dòng)中心在反轉(zhuǎn)過(guò)程中占據(jù)的位置。作出凸輪的理論廓線和凸輪的基圓。以A’為圓心，A到滾子中心的距離為半徑作圓弧，交理論廓線于C’點(diǎn)，以C’為圓心，r為半徑作圓弧交凸輪實(shí)際廓線于B’點(diǎn)。那么B’點(diǎn)為所求。作出凸輪的理論廓線和凸輪的基圓。以A’為圓心，A到滾子中心的距離為半徑作圓弧，分別交基圓和理論廓線于C、C’點(diǎn)，那么C’A’C為所求的位移角。過(guò)C’作公法線O’C’，過(guò)C’作A’C’的垂線，那么兩線的夾角為所求的壓力角。9-9凸輪角速度為，凸輪轉(zhuǎn)角時(shí)推桿上升16mm；時(shí)推桿遠(yuǎn)休止；時(shí)推桿下降16mm；時(shí)推桿近休止。試選擇選擇適宜的推桿推程運(yùn)動(dòng)規(guī)律以實(shí)現(xiàn)其最大加速度值最小并畫(huà)出其運(yùn)動(dòng)曲線。解：采用等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律，可使推桿推程階段最大加速度最小。其運(yùn)動(dòng)線圖如下：第十章齒輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)※10-27試問(wèn)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)，基圓與齒根圓哪個(gè)大解：，由有當(dāng)齒根圓與基圓重合時(shí)，；當(dāng)時(shí)，根圓大于基圓?！?0-31一對(duì)外嚙合變位齒輪傳動(dòng)，=12,=10mm,=20○,=1,=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〔應(yīng)大于0.25m，取〕。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〔3〕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?！?0-32某牛頭刨床中有一對(duì)外嚙合漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。：Z1=17,Z2=118,m=5mm,=20○,=1,=0.25,a，=337.5mm。現(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(wèn)應(yīng)如何設(shè)計(jì)這一對(duì)齒輪解：〔1〕確定傳動(dòng)類型：，因故應(yīng)采用等移距變位傳動(dòng)2〕確定變位系數(shù)，故，幾何尺寸計(jì)算小齒輪大齒輪※10-35設(shè)一對(duì)斜齒輪傳動(dòng)，z1=20,z2=40,=8mm,=20○,=1,=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β)、幾何尺寸、當(dāng)量齒數(shù)和重合度。解：〔1〕計(jì)算中心距a：初取，那么取，那么2〕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：第十一章齒輪系及其設(shè)計(jì)11-11圖示為一手搖提升裝置，其中各輪齒數(shù)均為，試求傳動(dòng)比i15并指出提升重物時(shí)手柄的轉(zhuǎn)向。※11-14圖示為一裝配用電動(dòng)螺絲刀的傳動(dòng)簡(jiǎn)圖。各輪齒數(shù)。假設(shè)，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：，故，其轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)向一樣。11-16如圖a、b所示為兩個(gè)不同構(gòu)造的錐齒輪周轉(zhuǎn)輪系，z1=20,z2=24,z2‘=30，z3=40，，，試求兩輪系的nH。解：1)圖a：畫(huà)箭頭表示的是構(gòu)件在轉(zhuǎn)化輪系中的轉(zhuǎn)向關(guān)系，而不是在周轉(zhuǎn)輪系中的轉(zhuǎn)向關(guān)系。圖b：畫(huà)箭頭表示的是構(gòu)件在轉(zhuǎn)化輪系中的轉(zhuǎn)向關(guān)系，而不是在周轉(zhuǎn)輪系中的轉(zhuǎn)向關(guān)系。假設(shè)轉(zhuǎn)化輪系傳動(dòng)比的“〞判斷錯(cuò)誤，不僅會(huì)影響到周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比的大小，還會(huì)影響到周轉(zhuǎn)輪系中構(gòu)件的轉(zhuǎn)向。11-17在圖示的電動(dòng)三爪卡盤(pán)傳動(dòng)輪系中，設(shè)各齒輪齒數(shù)為。試求傳動(dòng)比i14。解：※11-19圖示為紡織機(jī)中的差動(dòng)輪系，設(shè)z1=30