機械原理課后習題-答案

第2章平面機構(jīgòu)的結構分析2-5：繪制簡易(jiǎnyì)沖床機構運動簡圖，并計算自由度；解：自由度：F=3n-2PL-PH=3*5-2*7=1；精品資料2-6：繪制(huìzhì)液壓泵機構的運動簡圖，并計算自由度；解：自由度：F=3n-2PL-PH=3*3-2*4=1；

第2章平面(píngmiàn)機構的結構分析精品資料2-7：計算自由度，指出(zhǐchū)所有的復合鉸鏈、局部自由度和虛約束，判定運動是否確定；解：自由度： a)F=3n-2PL-PH=3*3-2*4=1；確定 b)F=3n-2PL-PH=3*6-2*8=2；不確定 c)F=3n-2PL-PH=3*4-2*5-1=1；確定 d)F=3n-2PL-PH=3*4-2*5-1=1；確定復合(fùhé)鉸鏈虛約束局部自由度a) b)c)d)第2章平面機構的結構分析精品資料2-8：計算(jìsuàn)自由度；確定機構所含桿組的數(shù)目與級別；確定機構級別。畫出瞬時替代機構；解：自由度： a)F=3n-2PL-PH=3*7-2*10=1；Ⅱ級 b)F=3n-2PL-PH=3*6-2*8-1=1；Ⅲ級第2章平面(píngmiàn)機構的結構分析精品資料2-9：如圖所示一簡易沖床的初步設計方案(fāngàn)，解：自由度：F=3n-2PL-PH=3*3-2*4-1=0；機構不能動；增加一個構件一個低副；移動(yídòng)副比轉動副結構復雜第2章平面機構的結構分析精品資料第3章平面(píngmiàn)連桿機構3-11：已知鉸鏈四桿機構各桿長l1=28，l2=52，l3=50，l4=72mm，試求：(1)取桿4為機架，該機構的極位夾角θ、桿3的最大擺角φ、最小傳動角γmin和行程速比系數(shù)K；(2)當取桿1為機架，將演化成何種機構？這時C、D是整轉副還是(háishi)擺動副；(3)當取桿3為機架，將演化成何種機構？這時A、B是整轉副還是(háishi)擺動副解：(1)28+72≤52+50且l1=28；曲柄搖桿機構；θ=19；φ=71；γmin={51，23}=23；K=1.236；BCDA1234DAC2B1C1B2精品資料第3章平面(píngmiàn)連桿機構3-11：已知鉸鏈四桿機構各桿長l1=28，l2=52，l3=50，l4=72mm，試求：(2)當取桿1為機架，將演化成何種機構？這時C、D是整轉副還是擺動(bǎidòng)副；(3)當取桿3為機架，將演化成何種機構？這時A、B是整轉副還是擺動(bǎidòng)副解：(2)桿1為最短桿；雙曲柄機構；C、D擺動(bǎidòng)副；(3)桿3不與最短桿1相聯(lián)；雙搖桿機構；A、B整轉副；BCDA1234精品資料第3章平面(píngmiàn)連桿機構3-12：偏置曲柄滑塊機構。已知：曲柄l1=20，連桿l2=70，偏距e=10mm求：1)曲柄為原動件，滑塊行程H，極位夾角θ，機構最大壓力角；2)滑塊為原動件，機構死點位置；設計(shèjì)步驟：①任取一點A，作偏距線e；②以A為圓心，l2-l1和l1+l2為半徑作圓；交圓弧于C1，C2點；③H=C1C2=40；④θ=5°；⑤α=25°CBAeHeC1AθC2αα壓力角：作用在從動件上的驅動力F與力作用點絕對速度間所夾銳角。FF精品資料第3章平面(píngmiàn)連桿機構3-13：求各機構(jīgòu)全部瞬心。圖a,b,c：K=4*(4-1)/2=6；圖d：K=3*(3-1)/2=3P14P23P34P34，P13P14P12，P24P23P34→∞P12P13P12P23→∞P24→∞P12，P13P23→∞P14，P13P24→∞精品資料第3章平面(píngmiàn)連桿機構3-14：已知四桿機構各桿長lAB=60，lCD=90，lAD=lBC=120mm，ω2=10rad/s。試用瞬心法(xīnfǎ)求：(1)φ=165°時，點C的速度VC；(2)當VC=0時，φ的值。設計步驟：①作φ=165°時四桿機構位置圖；p相對瞬心lPA=96，lPD=216，∠CDP=42°LPA*ω2=lPD*ω4；ω4=4.44；VC=lCD*ω4=400mm/s②60+120≤90+120且lAB=60；曲柄搖桿機構；③VC=0瞬心在A點；即AB、BC的兩共線位置；拉直共線Φ=26°；重疊共線47+180=227°ADφω2CBADCBPDAC2B1C1B2因lBC-lAB=lAB=60，故C1在B1和B2的圓弧上；精品資料第3章平面(píngmiàn)連桿機構3-16：已知縫紉機踏板機構各桿長lAD=350，lCD=175mm。踏板能在水平(shuǐpíng)位置上下各15°擺動，求：曲柄AB和連桿BC的長度。解題思路：lAD,lCD,CD擺角已知；A、D、C1和C2點可確定； 從而lAB+lBC,lBC-lAB可求得,最后確定lAB和lBC；設計步驟：①取一點A，并定D點；②以D為圓心，作圓；根據(jù)CD擺角15°定C1，C2點；③量取lAC1,lAC2lAB+lBC=430lBC-lAB=348ADCBADB1C1B2C2lAB=41lBC=38915°15°精品資料第4章凸輪(tūlún)機構4-6：已知凸輪機構，R=40mm，a2=20mm，e=15，rr=20mm，試用(shìyòng)反轉法求從動件的位移曲線s-δ，并比較。起始點精品資料第4章凸輪(tūlún)機構4-7：已知偏心圓盤凸輪，R=30mm，lOA=10，求(1)行程h，基圓半徑r0；(2)最大壓力角αmax數(shù)值和位置。解：(1)條件不夠：e=10，標注(biāozhù)改為A，而非O；尖頂從動件：h=，基圓半徑r0=R-lOA=20；平底從動件：h=2lOA=20，基圓半徑r0=R-lOA=20；(2)最大壓力角αmax數(shù)值和位置。尖頂從動件：sinαmax=(lOA+e)/R=0.667，αmax=41.80 平底從動件：αmax=0；nveR+lOA和R-lOA對應從動件最高位置和最低位置RlOA+e對應最大壓力角精品資料第4章凸輪(tūlún)機構4-9：已知，偏距e=10mm，基圓半徑r0=40mm，滾子(ɡǔnzǐ)半徑rr=10mm，從動件運動規(guī)律：δ=0~1500時，從動件等速上升h=30mm。求：分別用圖解法和解析法作直動滾子(ɡǔnzǐ)從動件盤形凸輪機構凸輪的輪廓曲線解：(1)圖解法略(2)解析法x’=x-rrcosθy’=y-rrsinθx=(s0+s)sinδ+ecosδy=(s0+s)cosδ-esinδdx/dδ=(ds/dδ-e)sinδ+(s0+s)cosδdy/dδ=(ds/dδ-e)cosδ-(s0+s)sinδ理論廓線實際廓線ds/dδ=30/(π150/180)=11.46δ0306090120150s0612182430dx/dδ38.739.526.61.46-30.1-58.8dy/dδ1.46-21.1-43.2-56.7-55.1-35.6sinθ10.880.520.03-0.48-0.86cosθ00.470.8510.880.52x103148.956.749.325.7y38.733.716.7-10-40-64.5x’1026.340.446.740.520.5y’28.724.911.5-10.3-35.2-55.9精品資料第4章凸輪(tūlún)機構4-9：已知，偏距e=10mm，基圓半徑r0=40mm，滾子半徑rr=10mm，從動件運動規(guī)律：δ=0~1500時，從動件等速上升h=30mm。求：分別用圖解法和解析(jiěxī)法作直動滾子從動件盤形凸輪機構凸輪的輪廓曲線解：(2)解析(jiěxī)法δ0306090120150x103148.956.749.325.7y38.733.716.7-10-40-64.5x’1026.340.446.740.520.5y’28.724.911.5-10.3-35.2-55.9理論廓線實際廓線精品資料第5章齒輪(chǐlún)機構5-30：已知，基圓半徑rb=50mm。求：(1)當漸開線的展角θk=100時，漸開線的壓力(yālì)角αk，向徑rk和曲率半徑ρk；(2)當rk=65mm，漸開線的壓力(yālì)角αk數(shù)值和展角θk；解：(1)θk＝10*3.14/180=0.174； 查表αk=42027’ rk=rb/cosαk=50/cos42027’=67.76mm； ρk=rksinαk=67.76*sin42027’=45.73mm；(2)cosαk=rb/rk=50/65=0.769；αk=39.740 θk=tgαk-αk=0.138；OABkαkvkrkθkαkrb精品資料第5章齒輪(chǐlún)機構5-33：已知，標準漸開線外齒輪，齒數(shù)z=18，模數(shù)m=10mm，分度圓壓力(yālì)角α=200。求：(1)齒頂圓及基圓上的齒厚sa，sb和齒槽寬ea，eb；(2)齒頂圓上齒廓的曲率半徑ρa；解：(1)齒頂圓齒厚：=6.8mm分度圓半徑r=mz/2=10*18/2=90mm分度圓齒厚s=πm/2=15.7mm齒頂圓半徑ra=r+ha*m=90+10=100mm基圓半徑rb=rcosα=90cos200=84.57mm齒頂圓壓力(yālì)角=32.250(2)齒頂圓上齒廓的曲率半徑ρa=rasinαa=100*sin32.250=53.36mm)(cos2arccos)(2aaaaaamzinvsinvrrrssrrinvinvrrrssbbbabaaaaa+=+==--=基圓齒厚：=17.27mm齒槽寬：ea=2πra/z-sa=28.1mm齒槽寬：eb=2πrb/z-sb=12.25mminv200=0.0148Inv32015’=0.0681精品資料第5章齒輪(chǐlún)機構5-35：已知，無側隙安裝的標準漸開線外嚙合傳動，z1=19，z2=42，m=5mm，α=200。求：實際嚙合線的長度(chángdù)B1B2，基圓齒距pb和重合度εa；解：實際嚙合線B1B2＝(PB1+PB2)=24.12mmPB1＝B1N1-PN1＝rb1tgαa1-rb1tgα’＝z1mcosα(tgαa1-tgα’)/2=11.42mmPB2＝B2N2-PN2＝rb2tgαa2-rb2tgα’＝z2mcosα(tgαa2-tgα’)/2=12.7mm基圓齒距pb=pcosα=πmcosα=14.76mm；重合度εα=B1B2/pb=24.12/14.76=1.63N1N2O1rb1rb2O2Pα’αa2α’αa1B2ra2ra1B1精品資料第5章齒輪(chǐlún)機構5-37：已知，一對漸開線齒輪的基圓半徑rb1=30mm，rb2=40mm，分度圓壓力角α=200。求：(1)如果a’=80mm，α’=？，r1’，r2’=？；(2)如果a’=85mm，α’=？，r1’，r2’=？；(3)兩種情況下的兩對節(jié)圓半徑之比是否相等(xiāngděng)？為什么？解：r1=rb1/cosα=31.93mm；r2=rb2/cosα=42.57mm；a=r1+r2=74.5mm(1)a’cosα’=acosα；α’=arccos(acosα/a’)=28.960r1’=rb1/cosα’=34.29mm；r2’=rb2/cosα’=45.72mm；(2)a’cosα’=acosα；α’=arccos(acosα/a’)=34.510r1’=rb1/cosα’=36.41mm；r2’=rb2/cosα’=48.54mm；(3)相等(xiāngděng)，等于傳動比，漸開線齒輪傳動具有可分性。精品資料第5章齒輪(chǐlún)機構5-39：已知，一對標準齒輪z1=z2=20，m=5mm，α=200，ha*=1，c*=0.25。為了提高強度，將齒輪改為正變位齒輪。問：(1)若取x1=x2=0.2，a’=104mm，該對齒輪能否(nénɡfǒu)正常工作？節(jié)圓側隙c’；(2)若取a’=104mm，那么在無側隙傳動時兩輪的x1和x2；解：(1)a=(z1+z2)m/2=100mm；

無側隙中心距：a’cosα’=acosα；a’=acosα/cosα’=101.83mm＜104mm有側隙(不能正常工作)實際嚙合角：α’=arccos(acosα/a’)=25022’ rb1=rb2=0.5*mzcosα=46.98mm；r’1=r’2=rb/cosα’=52mm；e’=2πr’/z-s’=9.90mm 節(jié)圓側隙c’=e’-s’=3.46mm(2)=0.022α’=22040’-2r’(inv

a’

-inva

)=6.44mmrr’ss’=精品資料第5章齒輪(chǐlún)機構5-41：已知，一對斜齒輪傳動β=150(初選(chūxuǎn)值)，b=30mm，z1=20，z2=40，mn=8mm，αn=200，han*=1。求：重合度ε，中心距a(取整數(shù))及兩輪的當量齒數(shù)zv1，zv2。解：1)中心距a=mn(z1+z2)/2/cosβ’=248.47248mmcosβ=mn(z1+z2)/2/a=0.968β=14.5302)重合度ε=εt+εa=1.56+0.3=1.86端面重合度εt=[z1(tgαa1-tgα’)+z2(tgαa2-tgα’)]/2π=1.56tanαt=tanαn/cosβ=0.38αt=20.8r1=mnz1/2/cosβ=82.64mm；r2=mnz2/2/cosβ=165.29mmrb1=r1cosαt=77.25mm；rb2=r2cosαt=154.52mmra1=r1+han*mn=90.64m；ra2=r2+han*mn=173.29mmαa1=arccos(rb1/ra1)=31.540；αa2=arccos(rb2/ra2)=26.910軸向重合度εa=bsinβ/πmn=0.33)當量齒數(shù)zv1=z1/cos3β=22；zv2=z2/cos3β=44.1精品資料第5章齒輪(chǐlún)機構5-43：已知，蝸桿傳動z1=2，z2=46，d2=368mm。求：(1)蝸桿的軸面模數(shù)及蝸輪的端面模數(shù)；(2)蝸桿的直徑系數(shù)及導程角；(3)兩輪(liǎnɡlún)的中心距；解：(1)mx1=mt2=d2/z2=8mm(2)查表5-9：d1=80mm； 蝸桿直徑系數(shù)q=d1/m=10； 導程角tanγ1=mz1/d1=0.2；γ1=11.310(3)中心距a=(d1+d2)/2=(80+368)/2=224mm；精品資料第5章齒輪(chǐlún)機構5-44：已知，等頂隙圓錐齒輪傳動，z1=16，z2=6，m=14mm，α=200，ha*=1，c*=0.2，∑=900。計算這對圓錐齒輪的幾何尺寸及重合度。1)幾何尺寸分度圓錐角δ1=arctanz1/z2=69.440；δ2=90-δ1=20.560；齒頂高ha1=ha2=ha*m=14mm；齒根高hf1=hf2=(ha*+c*)m=16.8mm；分度圓直徑(zhíjìng)d1=mz1=224mm；d2=mz2=84mm；齒頂圓直徑(zhíjìng)da1=d1+2ha1cosδ1=233.83mm；da2=d2+2ha2cosδ2=110.22mm齒根圓直徑(zhíjìng)df1=d1-2hf1cosδ1=212.18mm；df2=d2-2hf2cosδ2=52.55mm錐距R=d1/2sinδ1=119.6mm；齒寬b≤R/3齒根角θf1=θf2=arctan(hf/R)=7.990；齒頂角θa1=θa2=arctan(ha/R)=6.680分度圓齒厚s=πm/2=22mm；頂隙c=c*m=0.25*14=3.75當量齒數(shù)zv1=z1/cosδ1=45.56；zv2=z2/cosδ2=6.41頂錐角δa1=δ1+θf1=77.390；δa2=δ2+θf2=28.590根頂錐角δf1=δ1-θf1=61.410；δf2=δ2-θf2=12.610精品資料第5章齒輪(chǐlún)機構5-44：已知，等頂隙圓錐齒輪傳動，z1=16，z2=6，m=14mm，α=200，ha*=1，c*=0.2，∑=900。計算這對圓錐齒輪的幾何尺寸及重合(chónghé)度。2)重合(chónghé)度εα=[zV1(tgαVa1-tgα’)+zV2(tgαVa2-tgα’)]/2π=1.49當量齒數(shù)zv1=z1/cosδ1=45.56；zv2=z2/cosδ2=6.41當量齒輪頂圓直徑 dva1=mzv1+2ha1=665.84mm； dva2=mzv2+2ha2=117.74mm當量齒輪基圓直徑dvb1=dv1cosα=599.37mm；dvb2=dv2cosα=84.33mmαva1=arccos(dvb1/dva1)=25.820；αva2=arccos(dvb2/dva2)=44.260精品資料第6章輪系6-10：已知，z1=1，z2=60，z3=60，z2’=30，z3’=25，z3”=1，z4=30，z4’=20，z5=25，z6=70，z7=60，蝸桿1轉速(zhuànsù)n1=1440r/min，轉向如圖所示，求：i16，i17，n6，n7。解：n1122’33’3”754’64z1z’2z’3z’4z5z2z3z4z5z6i16

=ω1/ω6=1*30*25*2060*60*30*70

==504n6=n1/i16=1440/504=2.86r/minz1z’2z”3z2z3z7i17

=ω1/ω7=1*30*160*60*60

==7200n7=－n1/i17=-1440/7200=-0.2r/min精品資料第6章輪系6-12：已知，z1=15，z2=25，z2’=20，z3=60，n1=200r/min，n3=50r/min。求：系桿H轉速nH的大小和方向。解(1)n1，n3轉向相同(xiānɡtónɡ)時；(2)n1，n3轉向相反時；H122’3精品資料第6章輪系6-15：圖6-30為何種輪系?已知，z1=34，z2=z3=20，z4=74。求：i1H。解：H1324精品資料第6章輪系6-17：已知，z1=62，z2=z3=z4=18，z2’=z3’=40。求：i1H。解：122’343’H精品資料第6章輪系6-19：已知，z1=1，右旋，z2=64，z2’=30，z3=20，z4=70，z5=30，Z6=20，n1=1280r/min，n6=300r/min，轉向(zhuǎnxiàng)如圖所示。求：nH的大小和方向。解：n1122’3465H精品資料第10章機械(jīxiè)的平衡10-7：已知各不平衡質量和向徑，m1=10kg，r1=400mm；m2=15kg，r2=300mm；m3=20kg，r3=200mm；m4=20kg，r4=300mm；方向如圖所示，且l12=l23=l34=200mm，在對該轉子進行平衡設計時，若欲選擇(xuǎnzé)T’和T”作為平衡平面，并取加重半徑rb’=rb”=500mm。求：平衡質量mb’、mb”的大小和rb’、rb”的方向。解：l=l12+l23+l34=600mmm2’=l12m2/l=5kg；m2”=2l12m2/l=10kg；m3’=2l34m3/l=13.3kg；m3”=l34m3/l=6.67kg；分別在T’和T”兩平衡平面內進行靜平衡mb’=12.6kgmb”=5.7kg方向如圖示。T’l34l23l12T”m4m3m2m1m1m4m2m3r1r2r3r49001200600m4r4=6000m3’r3=2667m2’r2=1500mb’rb’=6300mb”rb”=2848m2”r2=3000m1”r1-m3