機(jī)械原理例題

2-1：計(jì)算圖示包裝機(jī)送紙機(jī)構(gòu)的自由度。分析：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)：復(fù)合鉸鏈：局部自由度：2個(gè)虛約束:1處去掉局部自由度和虛約束后：復(fù)合鉸鏈第2章例題2-2：計(jì)算內(nèi)燃機(jī)的自由度。21569107834961745102第2章例題3-1：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，已知2，求vC、vD

。解：利用瞬心P24---構(gòu)件2和4的等速重合點(diǎn)。P24視為構(gòu)件2上的點(diǎn)，則有：P24視為構(gòu)件4上的點(diǎn)，即：vP24利用瞬心P13---構(gòu)件1和3的等速重合點(diǎn)。構(gòu)件1為機(jī)架，則vP13=0，

P13為構(gòu)件3的瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)中心，則有3vD第3章例題vC┓vBvCBvC3-2：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)瞬時(shí)位置如圖，已知：φ1，ω1=C，各桿尺寸，求：vE、aE、ω2、ω3、2、3。1234解：速度分析1、確定求解點(diǎn)的順序CE2、列矢量方程大小方向⊥AB⊥BC⊥CDpb1φ13、矢量方程圖解步驟選取取速度極點(diǎn)p按式作圖圖式校核23⊥BC⊥CDc第3章例題vBvCBvC1234pbcω1φ1ω2ω3ABCDE??????evEBvECvE多邊形pbec稱為該機(jī)構(gòu)的速度多邊形（速度圖）⊥CE┓第3章例題11234φ123ABCDEvBvCBvCpbcevEBvECvE4、速度多邊形（速度圖）的特性：極點(diǎn)p代表機(jī)構(gòu)上所有絕對(duì)速度為零的點(diǎn)；線段、、代表機(jī)構(gòu)上同名點(diǎn)的絕對(duì)速度vB、vC、vE

。

除p外，任兩點(diǎn)間的線段代表相對(duì)速度，如vCB由作圖可知，Δbce∽ΔBCE，稱Δbce為構(gòu)件ΔBCE的速度影象。應(yīng)用：已知一構(gòu)件上兩點(diǎn)的速度時(shí)，可方便地求出該構(gòu)件上其它任意第三點(diǎn)的速度。注意：影象原理只能應(yīng)用于同一構(gòu)件；字母繞行順序應(yīng)相同。（a,d)第3章例題11234φ123ABCDE加速度分析1、矢量方程大小方向CD⊥CD?BACB⊥BC?2、矢量方程圖解選取取加速度極點(diǎn)p'按式作圖圖式校核b'c'c''c'''p'┓┓23第3章例題11234φ123ABCDEb''p'b'c'c''e'極點(diǎn)p'代表機(jī)構(gòu)上所有絕對(duì)加速度為零的點(diǎn)；線段、、代表機(jī)構(gòu)上同名點(diǎn)的絕對(duì)加速度aB、aC、aE

。

除p'外，兩個(gè)帶'點(diǎn)間的線段代表相對(duì)加速度，如aCB注意：由切向加速度求角加速度?？梢宰C明，Δb'c'e'∽ΔBCE，稱Δb'c'e'為構(gòu)件ΔBCE的加速度影象。注意：影象原理只能應(yīng)用于同一構(gòu)件上字母繞行順序應(yīng)相同。（a',d')23┓┓3、加速度圖的特性：第3章例題11234φ123ABCDE大小方向?BAEB⊥BE?23b'c'c''b''┓┓e''?大小方向EC?⊥CE??e'''┓e'p'┓可以證明，Δb'c'e'∽ΔBCE第3章例題3-3：組成移動(dòng)副的兩構(gòu)件上重合點(diǎn)的速度與加速度基本理論絕對(duì)運(yùn)動(dòng)=相對(duì)運(yùn)動(dòng)+牽連運(yùn)動(dòng)23B注意

組成移動(dòng)副的兩構(gòu)件例8、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)瞬時(shí)位置如圖，已知各桿尺寸，1=C，求3、3。ABC12341當(dāng)牽連構(gòu)件作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)或平面運(yùn)動(dòng)時(shí)必須考慮哥氏加速度第3章例題ABC12341解：速度分析大小方向⊥ABω1lAB?//BC?⊥BCb2⊥ABb33p也可以以B2為動(dòng)點(diǎn)，B3為動(dòng)坐標(biāo)系:?⊥BC?//BC1lAB⊥AB列方程時(shí)，應(yīng)盡量使？分布在方程的兩端。┓第3章例題ABC12341pb2b33=2大小方向BABC⊥BC//BC??⊥BC哥氏加速度的方向判斷：將繞B點(diǎn)沿2（牽連角速度）轉(zhuǎn)90ob2'k'b3'b3''p'3=290o加速度分析┓┓第3章例題ABCDE112345求：vE

、aE解1、求解順序BCE2、速度分析⊥AB1lAB？⊥BC？⊥CDpbc？⊥EC？//DEevEvBvCvEC34┓┓第3章例題7-4：ABCDE112345求：vE

、aE3、加速度分析BCE？？⊥CDb？⊥EC？//DEvEC3cevEvBvC4⊥BCBACDECb'c'p'e''e'p┓┓┓┓第3章例題7-5：ABCDE123451求：v5

、a5解1、求解順序BCD2D4ω1lAB⊥AB？⊥BC？//ACpvBbcvCvCB影象原理求得dd2vD?//CD?//DEvD4D2vD4=v5d4290o2、速度分析第3章例題ABCDE12345ω1求：v5

、a5？⊥BC？//ACp'影象原理求得d'?//CD?//DEω23、加速度分析CBBAb'c''c'd2'22vD4D2⊥CDk'aD4=a5d4'┓┓α2第3章例題搖塊機(jī)構(gòu)如圖，已知各桿尺寸，1=C，求3、3。ABC123速度分析11lAB⊥AB？⊥BC？？0？//BC？？pb2vBvC2B2vC2C3=vC2c2(c3)┓4第3章例題7-6：搖塊機(jī)構(gòu)如圖，已知各桿尺寸，1=C，求3、3。ABC1231加速度分析E(c3)構(gòu)件2上速度為零的點(diǎn)F的位置？e2b2pvBvC2B2vC2C3=vC2c2vE┓(f)F4第3章例題4-1：已知機(jī)構(gòu)尺寸，工作阻力Q，摩擦圓半徑，摩擦角φ，求各運(yùn)動(dòng)副反力及驅(qū)動(dòng)力F。1234解：確定各構(gòu)件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)構(gòu)件2為二力桿，受壓。分析各構(gòu)件的受力構(gòu)件3受三個(gè)力：構(gòu)件1受三個(gè)力：？？大小方向大小方向？？第4章例題已知機(jī)構(gòu)尺寸，工作阻力Q，摩擦圓半徑，摩擦角φ，求各運(yùn)動(dòng)副反力及驅(qū)動(dòng)力F。1234小結(jié)受力分析步驟確定不計(jì)摩擦?xí)r反力的方向；確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向；確定反力的方向（與相對(duì)運(yùn)動(dòng)相反）；根據(jù)構(gòu)件力平衡條件作出反力方向線。若驅(qū)動(dòng)力不是F，而是驅(qū)動(dòng)力矩M，如何求？第4章例題4-2：斜面壓機(jī)。求：正行程F與G的關(guān)系解：構(gòu)件１：構(gòu)件2：第4章例題4-3：雙滑塊機(jī)構(gòu)，已知φ、ρ、G，求滑塊2等速上升時(shí)，機(jī)構(gòu)所需的水平驅(qū)動(dòng)力F。┏解：確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向取構(gòu)件3為分離體構(gòu)件3為二力桿，受壓。取構(gòu)件2為分離體大小方向？？取構(gòu)件4為分離體大小方向？？第4章例題4-4：123已知凸輪機(jī)構(gòu)尺寸如圖，工作阻力Q，、φ，求原動(dòng)件1上的平衡力矩Mb。解：確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)分析構(gòu)件2的受力：大小方向？？分析凸輪1的受力：平面高副中一般既有滑動(dòng)摩擦又有滾動(dòng)摩擦，滾動(dòng)摩擦力較小，所以只考慮滑動(dòng)摩擦力。總反力FR12的方向與法向反力偏斜一摩擦角；偏斜的方向應(yīng)與V21的方向成（90°+φ）。第4章例題第5章例題5-1：如圖為一輸送輥道的傳動(dòng)簡(jiǎn)圖。已知：柱=0.95，錐=0.92（均已包括軸承效率），試求總效率。解：1234567891011125-2：偏心夾具12求：自鎖時(shí)，H=？3自鎖條件即已知：S、e、r0、β、第5章例題5-3：破碎機(jī)原理簡(jiǎn)圖如圖。設(shè)要破碎的料塊為球形，其重量可忽略不計(jì)。料塊與顎板間的摩擦系數(shù)為f。求料塊被夾緊又不會(huì)向上滑脫的顎板夾角應(yīng)為多大？解1：分析構(gòu)件2的受力要使構(gòu)件2不滑脫，應(yīng)使：第5章例題5-3：破碎機(jī)原理簡(jiǎn)圖如圖。設(shè)要破碎的料塊為球形，其重量可忽略不計(jì)。料塊與顎板間的摩擦系數(shù)為f。求料塊被夾緊又不會(huì)向上滑脫的顎板夾角應(yīng)為多大？解2：分析構(gòu)件2的受力自鎖條件：R12是使構(gòu)件2向上的驅(qū)動(dòng)力，若R12作用在反力R32的摩擦角內(nèi)，即可自鎖。第5章例題5-4斜面壓機(jī)。求：正行程效率、反行程自鎖條件。解：1、正行程F與G的關(guān)系。構(gòu)件１：構(gòu)件2：第5章例題2、正行程效率３、反行程自鎖條件反行程，G為驅(qū)動(dòng)力，F(xiàn)為阻力，－，則：反行程自鎖條件。第5章例題第6章例題6-1：三根曲軸中，已知：試判斷哪根曲軸達(dá)到靜平衡？哪根達(dá)到動(dòng)平衡？靜平衡動(dòng)不平衡靜平衡動(dòng)不平衡靜平衡動(dòng)平衡6-2：圖示轉(zhuǎn)子有兩個(gè)不平衡質(zhì)量mA=30g、mB=60g、rA=rB=100mm，位置如圖?，F(xiàn)已選定平衡基面I、II，試確定在兩平衡基面上需增加的平衡質(zhì)徑積mbIrbI和mbIIrbII的大小與方位。解：I面II面方向與x方向成225。方向與rB相反。第6章例題第7章例題7-1、內(nèi)燃機(jī)推動(dòng)發(fā)電機(jī)的機(jī)組中，已知構(gòu)件的尺寸、位置，G2、G3、z5

、z6、z7、z8、J5、J6、J7、J8、J9、J1A、JS2、m2、m3，驅(qū)動(dòng)力F3、阻力矩M8，求以構(gòu)件1為等效構(gòu)件時(shí)的Je和Me。解：1、速度分析BCA2、求Je帶入即可求得JeBCA第7章例題2、求M第7章例題7-2：設(shè)已知某機(jī)器穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)主軸的角速度=120rad/s

，如取主軸為等效構(gòu)件，機(jī)器的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Je=1kgm2，機(jī)器在主軸上裝有制動(dòng)器，要求在停車時(shí)制動(dòng)時(shí)間不超過3s，試求該制動(dòng)器的制動(dòng)力矩Mr應(yīng)不低于多少？解：機(jī)器穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)=120rad/s，停車時(shí)為零，則：運(yùn)動(dòng)方程式：第7章例題7-3：在電機(jī)驅(qū)動(dòng)剪床的機(jī)組中，阻力矩Mr變化曲線如圖，驅(qū)動(dòng)力矩Md=常數(shù)，n=1500r/min，[]=0.05，Jv、JC忽略不計(jì)，求安裝在電機(jī)軸上的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JF。解：1、求Md由變速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)條件，得：2、求E3、作功能增量指示圖4、確定Wmax5、求JF第7章例題7-4：

已知驅(qū)動(dòng)力矩為常數(shù)，阻力矩如圖所示，主軸的平均角速度為：ωm=251/s,不均勻系數(shù)δ＝0.05，求主軸飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J。解：1)求Md

,

在一個(gè)循環(huán)內(nèi)，Md和Mr所作的功相等，于是：作代表Md的直線如圖。2)求△Wmax各陰影三角形的面積分別為：三個(gè)三角形面積之和0～π/4π/4～3π/4 3π/4～9π/8 9π/8～11π/811π/8～13π/813π/8～15π/815π/8～2π 10π/16-10π/815π/16-5π/810π/16-5π/85π/16區(qū)間面積

10MrMd作能量指示圖2πφkN-mπ3π/20書上例題自學(xué)△Wmax10π/1610π/16=10π/87-5：圖a)所示機(jī)構(gòu)中，i12=2，作用在齒輪2上的阻力矩Mr2()變化規(guī)律如圖b)所示，作用在齒輪1上的驅(qū)動(dòng)力矩Md1為常數(shù)，n2=100rpm，齒輪2的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J2=20kgm2，齒輪1的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量忽略不計(jì)，試求：1、若[]=0.03，應(yīng)安裝在O2軸上的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JF2；2、若將飛輪裝在O1軸上，則其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JF1應(yīng)為多少？第7章例題解：1、求Md2、求Wmax3、求JF24、求JF1第7章例題8-1已知曲柄（搖桿）滑塊機(jī)構(gòu)，AB桿上AE線與滑塊的三組對(duì)應(yīng)位置，試設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)。

第八章例題8-2已知機(jī)架AD的長(zhǎng)度、曲柄AB的長(zhǎng)度以及曲柄與連桿的三個(gè)位置。試設(shè)計(jì)該鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。√√？√ACBD第八章例題8-3設(shè)計(jì)一曲柄（搖桿）滑塊機(jī)構(gòu)。已知從動(dòng)滑塊的兩位置C1、C2，固定鉸鏈A及連桿的兩位置C1P、C2P，并要求AB2處于鉛垂位置，試求lAB和lBC。ABC√√？B2在此線上第八章例題8-4

已知曲柄AB的長(zhǎng)度以及AB與滑塊上一點(diǎn)E的三組對(duì)應(yīng)位置。試設(shè)計(jì)該曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。√√ABC？第八章例題8-5

已知連桿BC上BC連線的兩個(gè)位置如圖示，對(duì)應(yīng)CD桿的兩個(gè)極限位置，且要求CD桿在第一個(gè)位置的傳動(dòng)角=60?。試設(shè)計(jì)該四桿機(jī)構(gòu)?！?？？？12E2aB1B2=60?DACBDC2┏AC1θ第八章例題8-6設(shè)計(jì)如圖六桿機(jī)構(gòu)，已知AB為曲柄，搖桿的行程速比系數(shù)K=1，滑塊行程為H，D點(diǎn)及搖桿兩極限位置Ⅰ、Ⅱ如圖，lCE=lCD，且AD平行于F1F2，試求各桿尺寸。ACBDEFDⅡA√？√？？？ⅠG1G2E1┏B2B1C2C1F2F1F2H第八章例題8-7：設(shè)計(jì)一四桿機(jī)構(gòu)滿足連架桿三組對(duì)應(yīng)位置：θ11θ31θ13θ33現(xiàn)選α0=φ0=0，帶入方程得：解得:P0=1.533,P1=-1.0628,P2=0.7805各桿相對(duì)長(zhǎng)度為：B1C1ADB2C2B3C3θ12θ32θ11θ31θ12θ32θ13θ3345°50°90°80°135°110°解：n=3，有無(wú)窮多解，可選擇兩個(gè)參數(shù)為已知。第八章例題選定構(gòu)件a的長(zhǎng)度之后，可求得其余桿的絕對(duì)長(zhǎng)度。所以：b=a=1.783a,c=am=1.533a,d=an=1.442a,如選a=1000mm，則b=1783mm，c=1533mm，d=1442mm各桿長(zhǎng)度按比例增大或縮小均可滿足θ1i~θ3i的對(duì)應(yīng)關(guān)系l第八章例題第9章例題9-1：圖示凸輪機(jī)構(gòu)中，從動(dòng)件的起始上升點(diǎn)為C0點(diǎn)，試標(biāo)出從C0點(diǎn)到C點(diǎn)時(shí)，凸輪轉(zhuǎn)過的角度δ及從動(dòng)件位移s?；鶊A？位移？第9章例題9-2：圖示凸輪機(jī)構(gòu)中，試標(biāo)出圖示位置從動(dòng)件位移s1；當(dāng)凸輪由圖示位置轉(zhuǎn)過60時(shí)，從動(dòng)件的位移s2。╋理論廓線第9章例題9-3：圖示凸輪機(jī)構(gòu)中，試標(biāo)出圖示位置從動(dòng)件位移s；推程運(yùn)動(dòng)角δ0及升程h和最高位置的壓力角

。┗╋┗第9章例題9-4：圖示凸輪機(jī)構(gòu)中，試標(biāo)出凸輪從圖示位置轉(zhuǎn)過60后從動(dòng)件的角位移φ和壓力角。┗第9章例題9-5：圖示凸輪機(jī)構(gòu)中，從動(dòng)件的起始上升點(diǎn)為C0點(diǎn)，試標(biāo)出從C0點(diǎn)到C點(diǎn)時(shí)，凸輪轉(zhuǎn)過的角度δ及從動(dòng)件位移φ，并求出擺桿在C0位置的壓力角。┗第9章例題9-6：圖示凸輪機(jī)構(gòu)中，試標(biāo)出圖示位置從動(dòng)件位移s；從動(dòng)件從起始位置到圖示位置凸輪的轉(zhuǎn)角δ；╋圖示位置壓力角。第9章例題9-7：已知：R=20，0A=e=10求：r0、αmax、h、δ0ωe45?nn-9-8：ω45?-nnr045?畫出由圖示位置轉(zhuǎn)過45o后凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角。第9章例題

9-9ω45?nn┗第9章例題

第9章例題

eδnn-9-10δ-nnr0δδδ╳第10章例題10-1:漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪與齒條標(biāo)準(zhǔn)安裝，齒條主動(dòng)，齒輪的z1=20，m=10mm，=20，，試畫出：1）齒輪節(jié)圓（r'1）、齒條節(jié)線（用“節(jié)線1”表示）2）理論嚙合線和實(shí)際嚙合線3）用圖示量出的線段計(jì)算4）若齒條為加工該齒輪的刀具，從圖示位置向輪心靠近4mm，畫出加工時(shí)的節(jié)圓（R'1）、刀具中線、刀具節(jié)線（用“節(jié)線2”表示）及嚙合角'，并判斷是否產(chǎn)生根切，說明理由。中線節(jié)線1┗中線4mm節(jié)線24mm根切z1=20，m=10mm，=20主動(dòng)第10章例題10-2:齒輪與齒條無(wú)側(cè)隙嚙合如圖，試：1）畫出實(shí)際嚙合線B1B22）雙線畫出齒輪、齒條的實(shí)際齒廓工作段3）若以該齒條為刀具用范成法加工齒輪，標(biāo)出該齒輪的變位量xm，并說明是正變位，還是負(fù)變位；4）判斷這樣加工出來的齒輪是否產(chǎn)生根切，說明理由；5）畫出被加工齒輪齒廓的漸開線起始圓rq。中線┗不根切┗節(jié)線嚙合線正變位齒頂線沒有超過N1點(diǎn)第10章例題10-3:圖示一對(duì)漸開線齒廓G1、G2嚙合于K點(diǎn)，試在圖上作出：1）齒廓1為主動(dòng)時(shí)，兩齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向；2）節(jié)點(diǎn)P、節(jié)圓、嚙合角3）嚙合極限點(diǎn)N1、N2和實(shí)際嚙合線段B1B2；4）齒廓G1上與齒廓G2上點(diǎn)a2相共軛的點(diǎn)a1，并用雙線表示齒廓G1上的齒廓實(shí)際工作段；5）比較齒廓G1上Ka1

與齒廓G2上Ka2兩段的長(zhǎng)短，并分析其原因。┗┗齒廓間既有滾動(dòng)又有滑動(dòng)第10章例題10-4:某機(jī)床中有一對(duì)漸開線外嚙合標(biāo)準(zhǔn)圓柱直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，其參數(shù)：檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)小齒輪嚴(yán)重磨損，必須報(bào)廢更換，而大齒輪磨損較輕，擬將其修復(fù)后使用，仍使用原來的箱體并保持原傳動(dòng)比不變，試問：1）設(shè)計(jì)該對(duì)齒輪傳動(dòng)時(shí)，應(yīng)采用什么傳動(dòng)類型，嚙合角為多少？2）新配小齒輪1的參數(shù)應(yīng)如何選擇（不必計(jì)算，只需定性說明），并計(jì)算其分度圓直徑和節(jié)圓直徑。解：1）零傳動(dòng)中的高度變位齒輪傳動(dòng)2）第10章例題10-5:已知一對(duì)外嚙合標(biāo)準(zhǔn)圓柱直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，其參數(shù)：試問：1）此傳動(dòng)存在什么問題？2）若將標(biāo)準(zhǔn)齒輪改為變位齒輪，試說明傳動(dòng)類型；3）若按x1/x2=z2/z1分配變位系數(shù)，則齒輪1的齒頂圓半徑解：1）問題：有側(cè)隙，不是標(biāo)準(zhǔn)頂隙，重合度下降。2）正傳動(dòng)第10章例題10-5:已知一對(duì)外嚙合標(biāo)準(zhǔn)圓柱直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，其參數(shù)：試問：1）此傳動(dòng)存在什么問題？2）若將標(biāo)準(zhǔn)齒輪改為變位齒輪，試說明傳動(dòng)類型；3）若按x1/x2=z2/z1分配變位系數(shù)，則齒輪1的齒頂圓半徑解：第10章例題10-6:如圖所示滑移齒輪變速機(jī)構(gòu)，已知齒輪2的變位系數(shù)經(jīng)計(jì)算為x2=-0.2362，試確定：1）齒輪副1與2，2與3的傳動(dòng)類型；2）齒輪1的變位系數(shù)x1

。解：正傳動(dòng)負(fù)傳動(dòng)10-7:試判斷蝸輪或蝸桿的轉(zhuǎn)（旋）向。§10—10蝸桿傳動(dòng)ω1ω2ω1ω2v2v2第10章例題10-8:設(shè)兩外嚙合齒輪的齒數(shù)為z1=12，z2=15，=20°，m=4mm，試設(shè)計(jì)該對(duì)齒輪，使兩輪剛好沒有根切。解：求x1、x2取求第10章例題10-8:設(shè)兩外嚙合齒輪的齒數(shù)為z1=12，z2=15，=20°，m=4mm，

試設(shè)計(jì)該對(duì)齒輪，使兩輪剛好沒有根切。解：求

a求y求Δy幾何尺寸計(jì)算（略）第10章例題變速箱如圖示，試設(shè)計(jì)這四個(gè)齒輪。解：Ⅰ、設(shè)計(jì)齒輪1、2確定傳動(dòng)類型—等移距變位傳動(dòng)確定變位系數(shù)計(jì)算計(jì)算幾何尺寸、驗(yàn)算（略）10-9第10章例題變速箱如圖示，試設(shè)計(jì)這四個(gè)齒輪。解：Ⅱ、設(shè)計(jì)齒輪3、4確定z3、z4z3=17，z4=22z3=17，z4=23z3=18，z4=22z3=18，z4=23a傳動(dòng)類型i34=z4/z37880