機械原理習(xí)題集答案

本文格式為Word版，下載可任意編輯——機械原理習(xí)題集答案班級機制04-1姓名：李虎學(xué)號20230554機械原理

平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

1、如圖a所示為一簡易沖床的初擬設(shè)計方案，設(shè)計者的思路是：動力由齒輪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組成的凸輪機構(gòu)將使沖頭4上下運動以達到?jīng)_壓的目的。試?yán)L出其機構(gòu)運動簡圖（各尺寸由圖上量?。?，分析其是否能實現(xiàn)設(shè)計意圖？并提出修改方案。

解1）取比例尺?l繪制其機構(gòu)運動簡圖（圖b）。

2）分析其是否能實現(xiàn)設(shè)計意圖。

圖a）由圖b可知，n?3，pl?4，ph?1，p??0，F(xiàn)??0故：F?3n?(2pl?ph?p?)?F??3?3?(2?4?1?0)?0?0

因此，此簡單沖床根本不能運動（即由構(gòu)件3、4與機架5和運動副B、C、D組成不能運動的剛性桁架），故需要增加機構(gòu)的自由度。

圖b）

3）提出修改方案（圖c）。

為了使此機構(gòu)能運動，應(yīng)增加機構(gòu)的自由度（其方法是：可以在機構(gòu)的適當(dāng)位置增加一個活動構(gòu)件和一個低副，或者用一個高副去代替一個低副，其修改方案好多，圖c給出了其中兩種方案）。

評語任課教師日期1

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圖c1）圖c2）

2、試畫出圖示平面機構(gòu)的運動簡圖，并計算其自由度。

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?1

3、計算圖示平面機構(gòu)的自由度。將其中的高副化為低副。機構(gòu)中的原動件用圓弧箭頭表示。

3－1

評語任課教師日期2

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解3－1：n?7，pl?10，ph?0，F(xiàn)?3n?2pl?ph?1，C、E復(fù)合鉸鏈。

3－2

解3－2：n?8，pl?11，ph?1，F(xiàn)?3n?2pl?ph?1，局部自由度

3－3解3－3：n?9，pl?12，ph?2，F(xiàn)?3n?2pl?ph?1

評語任課教師日期3

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4、試計算圖示精壓機的自由度

解：n?10，pl?15，ph?0解：n?11，pl?17，ph?0

p??2pl??p?h?3n??2?5?0?3?3?1p??2pl??p?h?3n??2?10?3?6?2

F??0F??0

F?3n?(2pl?ph?p?)?F?F?3n?(2pl?ph?p?)?F?

?3?10?(2?15?0?1)?0?1?3?11?(2?17?0?2)?0?1

（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)燃機的機構(gòu)簡圖，試計算其自由度，并分析組成此機構(gòu)的基本桿組。又如在該機構(gòu)中改選EG為原動件，試問組成此機構(gòu)的基本桿組是否與前者有所不同。

解1）計算此機構(gòu)的自由度

評語任課教師日期4

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F?3n?(2pl?ph?p?)?F??3?7?2?10?1

2）取構(gòu)件AB為原動件時機構(gòu)的基本桿組圖為

此機構(gòu)為Ⅱ級機構(gòu)

3）取構(gòu)件EG為原動件時此機構(gòu)的基本桿組圖為

此機構(gòu)為Ⅲ級機構(gòu)

平面機構(gòu)的運動分析

1、試求圖示各機構(gòu)在圖示位置時全部瞬心的位置（用符號Pij直接標(biāo)注在圖上）。

評語任課教師日期5

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用j點積上式的兩端，求得：

2a2??[l1w12sin?1?l2w2sin?2]l2cos?2?(h)

用e2點積（g），可求得：

2a3??[l1w12cos(?1??2)?l2w2]cos?2?(i)

?150?351.063－2.169－25.109－0.867－6.652220?18.3162.69020.1740.3897.502?2w2a2v3a3

(?)(rad/s)(rad/s2)(m/s)(m/s2)?lAB=500mm，圖示位置時xA=250mm。求構(gòu)件2的角速度和構(gòu)件2中點C的速度vC的大小和方向。

解：取坐標(biāo)系oxy并標(biāo)出各桿矢量如下圖。1）位置分析機構(gòu)矢量封閉方程為：

7、在圖示雙滑塊機構(gòu)中，兩導(dǎo)路相互垂直，滑塊1為主動件，其速度為100mm/s，方向向右，

lOC?xA?lAC

lABi?1le?xA?ABei?222?2?180???1

xC??lABlcos?2?xA?ABcos?222

lAByC??sin?22

評語任課教師日期11

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2）速度分析

?C?xlABlw2sin?2?vA?ABw2sin?222?C?50mm/s當(dāng)vA?100mm/s，xl?C??ABw2cos?2y2?C?28.86m/s，?2?120?，w2?0.2309rad/s（逆時針）y22?C?CvC?x?y?57.74mm/s像右下方偏30?。

8、在圖示機構(gòu)中，已知?1=45，?1=100rad/s，方向為逆時針方向，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)示出各桿矢量如下圖：

1．位置分析機構(gòu)矢量封閉方程

??l1?sD?lDBl1ei?1?sC?lDBei(???)

l1cos?1?lDBcos??sC??

l1sin?1?lDBsin??2．速度分析消去lDB，求導(dǎo)，w2?0

vC?l1w1[cos?1cot??sin?1]??1195.4mm/s

平面連桿機構(gòu)及其設(shè)計

評語任課教師日期12

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1、在圖示鉸鏈四桿機構(gòu)中，已知：lBC=50mm，lCD=35mm，lAD=30mm，AD為機架，1）若此機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu)，且AB為曲柄，求lAB的最大值；2）若此機構(gòu)為雙曲柄機構(gòu)，求lAB的范圍；

3）若此機構(gòu)為雙搖桿機構(gòu)，求lAB的范圍。

解：1）AB為最短桿lAB?lBC?lCD?lADlABmax?15mm

2）AD為最短桿，若lAB?lBC

lAD?lBC?lCD?lABlAB?45mm若lAB?lBClAD?lAB?lBC?lCD

lAB?55mm

3)lAB為最短桿

lAB?lBC?lCD?lAD，lAB?15mm

lAB?lADlAD?lBC?lAB?lCDlAB?45mmlAB為最短桿lAD?lAB?lBC?lCDlAB?55mm由四桿裝配條件lAB?lAD?lBC?lCD?115mm

2、在圖示的鉸鏈四桿機構(gòu)中，各桿的長度為a=28mm，b=52mm，c=50mm，d=72mm。試問此為何種機構(gòu)？請用作圖法求出此機構(gòu)的極位夾角?，桿CD的最大擺角?，機構(gòu)的最小傳動角?min和行程速度比系數(shù)K。

解1）作出機構(gòu)的兩個極位，由圖中量得??18.6?

.6???702）求行程速比系數(shù)

K?180????1.23

180???3）作出此機構(gòu)傳動角最小的位置，量得

?min????22.7?

此機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu)

評語任課教師日期13

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3、現(xiàn)欲設(shè)計一鉸鏈四桿機構(gòu)，已知其搖桿CD的長lCD=75mm，行程速比系數(shù)K=1.5，機架AD的長度為lAD=100mm，又知搖桿的一個極限位置與機架間的夾角為?＝45，試求其曲柄的長度lAB和連

○

桿的長lBC。（有兩個解）

解：先計算??180??K?16.36?

180??K并取?l作圖，可得兩個解

1lAB??l(AC2?AC1)/2?2(84.5?35)/2?49.5mm○

lBC??l(AC2?AC1)/2?2(84.5?35)/2?119.5mm

2lAB??l(AC1?AC2)/2?2(35?13)/2?22mm○

lBC??l(AC1?AC2)/2?2(35?13)/2?48mm

4、如下圖為一已知的曲柄搖桿機構(gòu)，現(xiàn)要求用一連桿將搖桿CD和滑塊連接起來，使搖桿的三個已知位置C1D、C2D、C3D和滑塊的三個位置F1、F2、F3相對應(yīng)（圖示尺寸系按比例尺繪出），試以作圖法確定此連桿的長度及其與搖桿CD鉸接點E的位置。（作圖求解時，應(yīng)保存全部作圖線。

?l=5mm/mm）。

解

評語任課教師日期14

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（轉(zhuǎn)至位置2作圖）

故lEF??lE2F2?5?26?130mm

5、圖a所示為一鉸鏈四桿機構(gòu)，其連桿上一點E的三個位置E1、E2、E3位于給定直線上?，F(xiàn)指定E1、E2、E3和固定鉸鏈中心A、D的位置如圖b所示，并指定長度lCD=95mm，lEC=70mm。用作圖法設(shè)計這一機構(gòu)，并簡要說明設(shè)計的方法和步驟。

評語任課教師日期15

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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E在1，2，3位置時占據(jù)的位置，

ADC2使D反轉(zhuǎn)?12，C2?C1，得DA2ADC3使D反轉(zhuǎn)?13，C3?C1，得DA3

CD作為機架，DA、CE連架桿，按已知兩連架桿對立三個位置確定B。

凸輪機構(gòu)及其設(shè)計

1、在直動推桿盤形凸輪機構(gòu)中，已知凸輪的推程運動角?0＝π/2，推桿的行程h=50mm。試求：當(dāng)凸輪的角速度?=10rad/s時，等速、等加等減速、余弦加速度和正弦加速度四種常用運動規(guī)律的速度最大值vmax和加速度最大值amax及所對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角?。

評語任課教師日期16

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解

推桿運動規(guī)律vmax(m/s)?amax(m/s2)a??0???4hw2/?02?8.105?00.05?10等速hw/?0??0.3180~?/2運動?/2等加速等減速余弦加速度正弦加速度2hw/?0?0.637?/40~?/4?hw/2?0?0.5?/4?2hw2/2?02?1002hw/?0?0.637?/42?hw2/?02?12.732?/82、已知一偏置尖頂推桿盤形凸輪機構(gòu)如下圖，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)計一偏置直動滾子推桿盤形凸輪機構(gòu)的凸輪輪廓曲線。已知凸輪以等角速度逆時針回轉(zhuǎn)，偏距e=10mm，從動件方向偏置系數(shù)δ=－1，基圓半徑r0=30mm，滾子半徑rr=10mm。推桿運動規(guī)律為：凸輪轉(zhuǎn)角?=0～150，推桿等速上升16mm；?=150～180，推桿遠休；?=180～

○

○

○

○

○

300

○

時，推桿等加速等減速回程16mm;?=300～360時，推桿近休。解推桿在推程段及回程段運動規(guī)律的位移方程為：

○

○

1）推程：s?h?/?0，(0????150?)

2?2，(0????60?)2）回程：等加速段s?h?2h?/?0

評語任課教師日期17

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???)2/?0?2，(60????120?)等減速段s?2h(?0取?l=1mm/mm作圖如下：

計算各分點得位移值如下：

總轉(zhuǎn)角δ∑sδ∑s

4、試以作圖法設(shè)計一搖擺滾子推桿盤形凸輪機構(gòu)的凸輪輪廓曲線，已知lOA=55mm，r0=25mm，

0°015°1.630°3.245°4.860°6.475°890°105°120°135°150°165°9.611.212.814.41616180°195°210°225°240°255°270°285°300°315°330°360°1615.51411.584.520.50000lAB=50mm，rr=8mm。凸輪逆時針方向等速轉(zhuǎn)動，要求當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過180o時，推桿以余弦加速度運動向

上搖擺?m=25○；轉(zhuǎn)過一周中的其余角度時，推桿以正弦加速度運動擺回到原位置。

解搖擺推桿在推程及回程中的角位移方程為

1）推程：???m[1?cos(??/?0)]/2，(0????180?)

?)?sin(2??/?0?)/2?]，(0????180?)2）回程：???m[1?(?/?0取?l=1mm/mm作圖如下：

評語任課教師日期18

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總轉(zhuǎn)角δ∑φ°0°15°30°45°60°75°90°105°120°135°150°165°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°5、在圖示兩個凸輪機構(gòu)中，凸輪均為偏心輪，轉(zhuǎn)向如圖。已知參數(shù)為R=30mm,lOA=10mm,2524.9024.2822.7320.1116.5712.58.434.892.270.720.09e=15mm,rT＝5mm,lOB=50mm,lBC=40mm。E、F為凸輪與滾子的兩個接觸點，試在圖上標(biāo)出：

1）從E點接觸到F點接觸凸輪所轉(zhuǎn)過的角度?；2）F點接觸時的從動件壓力角?F；

3）由E點接觸到F點接觸從動件的位移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的機構(gòu)位置，并標(biāo)出?max。

評語任課教師日期19

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齒輪機構(gòu)及其設(shè)計

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，齒頂圓半徑ra?又應(yīng)為多少？

評語任課教師日期20

班級機制04-1姓名：李虎學(xué)號20230554機械原理

方案○1，○3較佳

8、在某牛頭刨床中，有一對外嚙合漸開線直齒圓柱齒輪傳動。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)計小齒輪的齒頂厚盡可能大些，問應(yīng)如何設(shè)計這一對齒輪？

解1）確定傳動類型

a?m5(z1?z2)?(17?118)?337.5mm，因a??a故應(yīng)采用等移距變位傳動22?s0.75??0.206

2mtg?2?5tg20?2）確定變位系數(shù)

x1??x2?故x1?0.206，x2??0.2063）幾何尺寸計算

小齒輪大齒輪d1?mz1?5?17?85mm*ha1?(ha?x1)md2?mz2?5?118?590mm?(1?0.206)?5?6.03mm*hf1?(ha?c*?x1)m*ha2?(ha?x2)m?(1?0.206)?5?3.97mm*hf2?(ha?c*?x2)m?(1?0.25?0.206)?5?5.22mmda1?d1?2ha1?85?2?6.03?97.06mmdf1?d1?2hf1?85?2?5.22?74.56mm?(1?0.25?0.206)?5?7.28mmda2?d2?2ha2?590?2?3.97?597.94mmdf2?d2?2hf2?590?2?7.28?575.44mmdb1?d1cos??85cos20??79.87mmdb2?d2cos??590cos20??554.42mms1?m(?2x1tg?)2?5(?2?0.206tg20?)?8.612??s2?m(?2x2tg?)2?5(?2?0.206tg20?)?7.12??

評語任課教師日期26

班級機制04-1姓名：李虎學(xué)號20230554機械原理

e1?m(?2x1tg?)2?5(?2?0.206tg20?)?7.12??e2?m(?2x2tg?)2?5(?2?0.206tg20?)?8.612??p1?s1?e1??m?5??15.71mm

p2?s2?e2??m?5??15.71mm**9、設(shè)已知一對斜齒輪傳動，z1=20,z2=40,mn=8mm,?n=20,han=1,cn=0.25,

○

B=30mm,并初取β=15，試求該傳動的中心距a(a值應(yīng)圓整為個位數(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）計算中心距a初取??15?，則a?○

mn8(20?40)(z1?z2)??248.466

2cos?2cos15?取a?250mm，則??arccosmn(z1?z2)8(20?40)?arccos?16?15?37??

2a2?250小齒輪大齒輪2）計算幾何尺寸及當(dāng)量齒數(shù)尺寸名稱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）計算重合度??

d1?mnz1/cos??166.67mmda1?d1?2ha?182.67mmdf1?d1?2hf?146.67mmd2?333.33mmda2?349.33df2?313.33db1?d1cos?t?155.85mm*ha?hamn?8mmdb2?311.69mm*ha?(ha?c*)mn?10mmsn??mn/2?12.57mmpn??mn?25.14mmzv1?z1cos3??22.61st??mn/(2cos?)?13.09mmpt?pncos??26.19mmzv2?z2cos3??22.61?t?arctg(tg?n/cos?)?arctg(tg20?/cos16?15?37??)?20?45?49???at1?arccos(db1/da2)?arccos(155.84/182.67)?31?26?49???at2?arccos(db2/da2)?arccos(311.69/349.33)?26?50?33??

評語任課教師日期27

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???z1(tg??1?tg?t)?z2(tg??2?tg?t)2?

20(tg31?26?49???tg20?45?49??)?40(tg26?50?33???tg20?45?49??)??1.592????Bsin?/?mn?30sin16?15?37??/8??0.332?????????1.59?0.332?1.92

10、設(shè)計一銑床進給系統(tǒng)中帶動工作臺轉(zhuǎn)動的阿基米德蝸桿傳動。要求i12=20.5,m=5mm,α=20,

**ha=1,c=0.2,求蝸輪蝸桿傳動的基本參數(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（由于當(dāng)i12?14.5~30.5時，一般推薦z1?2。）

z2?i12z1?20.5?2?41

查表確定d1?50mm，計算q?d1/m?50/5?10

?1?arctg(mz/d1)?arctg(5?2/50)?11?18?36???2??1?11?18?36??

2）計算幾何尺寸

d1?50mm，d2?mz2?205mm

da1?d1?2ha?60mmda2?d2?2ha?215mmdf1?d1?2hf?38mmdf2?d2?2hf?193mm

3）中心距a=

a?m5(z1?z2)?(10?41)?127.5mm2211、在圖示的各蝸輪蝸桿傳動中，蝸桿均為主動，試確定圖示蝸桿、蝸輪的轉(zhuǎn)向或螺旋線的旋向。

評語任課教師日期28

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輪系及其設(shè)計

1、如下圖為一手搖提升裝置，其中各輪齒數(shù)均已知，試求傳動比i15,指出當(dāng)提升重物時手柄的轉(zhuǎn)向（在圖中用箭頭標(biāo)出）。

解此輪系為空間定軸輪系

i15??z2z3z4z5z1z2?z3?z4?50?30?40?52

20?15?1?18?577.78

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及電動機的轉(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差動輪系；這兩個輪系是獨立的

Hi13?，

n1?nHz??1?nHz3n4?nHz2?z3??nHz4z2z1z3(1)

Hi43?(2)

i1H?1?

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i4H?1?z2?z3z4z2i41?i4Hi1Hz2?z3z4z2?z11?z31?n4?6.29r/min與n1轉(zhuǎn)向一致。

3、圖示為紡織機中的差動輪系，設(shè)z1=30,z2=25,z3=z4=24,z5=18,z6=121,n1=48～200r/min,nH=316r/min,求n6=？

解此差動輪系的轉(zhuǎn)化輪系的傳動比為：

Hi16?zzzn1?nH25?24?121?(?1)246??5.6

n6?nHz1z3z530?24?181(n1?n6)?nHHi16n6?當(dāng)n1?48~200(rmin)時，則：

n6?11?(48?316)?316~?(200?316)?316?268.14~295.29(rmin)5.65.6n6轉(zhuǎn)向與n1及nH轉(zhuǎn)向一致。

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)制動器B制動，A放松時，鼓輪H回轉(zhuǎn)（當(dāng)制動器B放松、A制動時，鼓輪H靜止，齒輪7空轉(zhuǎn)），求nH=？

解：當(dāng)制動器B制動時，A放松時，整個輪系為一行星輪系，輪7為固定中心輪，鼓輪H為系輪系傳動比為：

Hi1H?1?i17?1?(?1)1桿，此行星

Z2Z4Z7

Z1Z3Z5?1?39?39?152?45.44

17?17?18nH?n1i1H?145045.44?31.91nH與n1轉(zhuǎn)向一致。

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5、如下圖為一裝配用電動螺絲刀齒輪減速部分的傳動簡圖。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：此輪系為一個復(fù)合輪系，在1－2－3－H1行星輪系中：

H1i1H1?1?i13?1?Z339?1?Z17在4－5－6－H2行星輪系中

H2i4H2?1?i46?1?Z639?1?Z47i1H2?i1H1?i4H2?(1?392)?43.18，7故nH2?n1i1H2?300043.18?69.5(rmin)，其轉(zhuǎn)向與n1轉(zhuǎn)向一致。

6、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：此輪系是一個復(fù)合輪系在1－2（3）－4定軸輪系中i14?在4’－5－6－7行星輪系中

7i4?7?1?i4?6?1?，

Z2Z460?49??3.551（轉(zhuǎn)向見圖）Z1Z336?23Z6131?1??2.899Z4?69在7－8－9－H行星輪系中

Hi7H?1?i79?1?Z9167?1??2.777Z794i1H?i14?i4?7?i7H?3.551?2.899?2.777

?28.587

故nH?n1i1H?3549/28.587?124.15(r/min)，其轉(zhuǎn)向與輪4轉(zhuǎn)向一致

7、在圖示的輪系中，設(shè)各輪的模數(shù)均一致，且為標(biāo)準(zhǔn)傳動，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作為原動件時，該機構(gòu)是否具有確定的運動？

2）齒輪3、5的齒數(shù)應(yīng)如何確定？

評語任課教師日期31

，

，

，

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3）當(dāng)齒輪1的轉(zhuǎn)速n1=980r/min時，齒輪3及齒輪5的運動狀況各如何？

解1、計算機構(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)）

因此機構(gòu)（有、無）確定的相對運動（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?80Z5?Z3??2Z4?20?2?40?100

3、計算齒輪3、5的轉(zhuǎn)速

1）圖示輪系為封閉式輪系，在作運動分析時應(yīng)劃分為如下兩部分來計算。2）在1－2（2’）－3－5差動輪系中，有如下計算式

5i13?n1?n5ZZ40?80??23????8(a)

n3?n5Z1Z2?20?203）在3’－4－5定軸輪系中，有如下計算式

i3?5?n3Z100??5????5（b）n5Z3204）聯(lián)立式（a）及（b），得

n5?n149?980/49?20(r/min)n3??5n5??5?20??100(r/min)

故n3=－100（r/min），與n1反向；n5=20（r/min），與n1同向。

其他常用機構(gòu)

1、圖示為微調(diào)的螺旋機構(gòu)，構(gòu)件1與機架3組成螺旋副A，其導(dǎo)程pA=2.8mm，右旋。構(gòu)件2與

機架3組成移動副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，構(gòu)件2向右移動0.2mm，問螺旋副B的導(dǎo)程pB為多少？右旋還是左旋？

解：

PB?3mm右旋

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2、某自動機床的工作臺要求有六個工位，轉(zhuǎn)臺停即刻進行工藝動作，其中最長的一個工序為30秒鐘?，F(xiàn)擬采用一槽輪機構(gòu)來完成間歇轉(zhuǎn)位工作。設(shè)已知槽輪機構(gòu)的中心距L=300mm，圓銷半徑r=25mm，槽輪齒頂厚b=12.5mm，試?yán)L出其機構(gòu)簡圖，并計算槽輪機構(gòu)主動輪的轉(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構(gòu)。2）計算槽輪機構(gòu)的幾何尺寸，并以比例尺μL作其機構(gòu)簡圖如圖。撥盤圓銷轉(zhuǎn)臂的臂長R?Lsin槽輪的外徑S?Lcos槽深h?L(sin?Z?300sin?300cos?66?150mm?259.81mm

?Z??ZZ66鎖止弧半徑r??R?r?b?150?25?12.5?112.5mm

?cos??1)???300(sin??cos??1)?25?135mm

3）計算撥盤的轉(zhuǎn)速

設(shè)當(dāng)撥盤轉(zhuǎn)一周時，槽輪的運動時間為td，靜止時間為tj靜止的時間應(yīng)取為tj＝30s。

本槽輪機構(gòu)的運動系數(shù)k=(Z-2)/2Z=1/3停頓系數(shù)k=1-k=tj/t,由此可得撥盤轉(zhuǎn)一周所需時間為

，

t?tj(1?k)?30(1?13)?45(s)故撥盤的轉(zhuǎn)速

114n??60??60?(r/min)

t453

評語任課教師日期33

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機械運動方案的擬定

1、試分析以下機構(gòu)的組合方式，并畫出其組合方式框圖。假使是組合機構(gòu)，請同時說明。

復(fù)合式1-2-3凸輪機構(gòu)?2復(fù)合式1-2-5凸輪機構(gòu)w1v2?11-2'–4-3差動輪系?41-2-3-4-5連桿機構(gòu)v4

?11-2-3-4凸輪機構(gòu)?3串聯(lián)式3-4-5-6-7-8凸輪機構(gòu)v8w11-2-3-4四桿機構(gòu)w2槽輪機構(gòu)w5

串聯(lián)式2、在圖示的齒輪-連桿組合機構(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

ωc=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

評語任課教師日期34

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wb?w3r??c

wc?w3rb得wc?rb?rcrw3?bwbrcrc(a)

2）由a-b-2組成的行星輪系中有

wb?w2wb?w2r???a

wa?w2w1?w2rb得wb?rb?rarw2?aw1rbrb(b)

3）聯(lián)立式（a）、(b)可得

wc?

rb?rcr?rrw3?baw2?aw1rcrcrc平面機構(gòu)的力分析

1、在圖示的曲柄滑塊機構(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作機構(gòu)運動簡圖（圖a）

2）運動分析，以?v和?a作其速度圖（圖b）及加速圖（圖c）。由圖c得

評語任課教師日期35

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ac??ap?c??75?24?1800(m/s2)??75?28.3?2122.5(m/s2)ac2??ap?c2taCB?n?c?75?22a2??a??5000(rad/s2)（逆時針）

lBClBC0.333）確定慣性力

活塞3：PI3?m3ac?Q321ac??1800?3853.2(N)g9.81連桿2：PI2?Q225ac2??2122.5?5409(N)g9.81MI2?Jc2ac2?0.0425?5000?212.5(Nm)（順時針）

連桿總慣性力：PI?2?PI2?5409(N)

lh2?MI2PI2?212.55409?0.0393(m)

??（將PI3及PI?2示于圖a上）

2、圖示為一曲柄滑塊機構(gòu)的三個位置，P為作用在活塞上的力，轉(zhuǎn)動副A及B上所畫的虛線小圓為摩擦圓，試決定在此三個位置時，作用在連桿AB上的作用力的真實方向（各構(gòu)件的重量及慣性力略去不計）。

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）。

評語任課教師日期36

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3、圖示為一搖擺推桿盤形凸輪機構(gòu)，凸輪1沿逆時針方向回轉(zhuǎn),Q為作用在推桿2上的外載荷，試確定各運動副中總反力(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，運動副B處摩擦角為φ=10）。解

○

4、在圖示楔塊機構(gòu)中，已知：γ=β=60,Q=1000N,各接觸面摩擦系數(shù)f=0.15。如Q為有效阻力，

○

試求所需的驅(qū)動力F。

解：設(shè)2有向右運動的趨勢，相對運動方向如下圖，分別取1，2對象：

F?R31?R12?0Q?R32?R21?0作力的多邊形，由圖可得：

F?Q

sin(????2?)?1430(N)

sin(??2?)

評語任課教師日期37

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機械的平衡

1、在圖a所示的盤形轉(zhuǎn)子中，有四個偏心質(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

?????mbrb?m1r1?m2r2?m3r3?m4r4?0

以?w作質(zhì)徑積多邊形圖b，故得

mb??wwbrb?5?16.1/15?5.37(kg)

?b?119.7?

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)動平衡條件有

?2?1??m1r1?m2r2?m3r3?mb?rb??0

33

評語任課教師日期38

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?2?1??m4r4?m3r3?m2r2?mb?rb??0

33

以?w作質(zhì)徑積多邊形圖b和圖c，由圖得平衡基面I

?mb???w?Wbrb??10?2850?5.6(kg)

?b??6?

平衡基面П

?mb???w?Wbrb??10?3750?7.4(kg)

?b??145?

機器的機械效率

1、圖示為一帶式運輸機，由電動機1經(jīng)帶傳動及一個兩級齒輪減速器，帶動運輸帶8。設(shè)已知運輸帶8所需的曳引力P=5500N，運輸速度u=1.2m/s。帶傳動（包括軸承）的效率η1=0.95,每對齒輪（包括其軸承）的效率η2=0.97,運輸帶8的機械效率η3=0.9。試求該系統(tǒng)的總效率及電動機所需的功率。

評語任課教師日期39

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解該系統(tǒng)的總效率為

2???1?2?3?0.95?0.972?0.92?0.822

電動機所需的功率為

N?P?v??5500?1.2?10?30.822?8.029(kw)

2、圖示為一焊接用的楔形夾具，利用這個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不會自動松脫出來的條件）。解：此自鎖條件可以根據(jù)得???0的條件來確定。取楔塊3為分開體，其反行程所受各總反力的方向如下圖。條件作力多邊形，由此可得：

根據(jù)其力平衡

R23?P?cos?sin(??2?)

且(R23)0?P?sin?

則反行程的效率為???(R23)0R23?sin(??2?)sin?cos?

令???0，sin(??2?)?0，即當(dāng)??2??0時，此夾具處于自鎖狀態(tài)。故此楔形夾具的自鎖條件為：??2??0

3、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)原位時力P的大小，該機構(gòu)的效率以及此緩沖器正、反行程均不至發(fā)生自鎖的條件。

解1、緩沖器在P力作用下楔塊2、3被等速推開（正行程）

1）確定各楔塊間的相對運動方向（如圖a）；

2）確定各楔塊間的總反力的方向；3）分別取楔塊2、1為分開體，有如下兩矢量式

???Q?R12?R42?0???P?R21?R31?0

4）作力多邊形（圖b），由圖可得

P?Qctg(???)P0?Qctg?

??P0P?tg(???)tg?

令η≤0得自鎖條件為???，

評語任課教師日期40

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故不自鎖條件為???。

2、緩沖器在Q力作用下楔塊