機(jī)械原理習(xí)題及答案

第二章平面機(jī)構(gòu)的構(gòu)造分析2-1繪制圖示機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖。2-3計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度，并指出復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束。解：(a)C處為復(fù)合鉸鏈。ph=0，pl=10。自由度。(b)B處為局部自由度，應(yīng)消除。，ph=2，pl=2自由度。(c)B、D處為局部自由度，應(yīng)消除。，ph=2，pl=2。自由度。(d)CH或DG、J處為虛約束，B處為局部自由度，應(yīng)消除。，ph=1，pl=8。自由度。(e)由于采用對(duì)稱構(gòu)造，其中一邊的雙聯(lián)齒輪構(gòu)成虛約束，在連接的軸頸處，外殼與支架處的連接構(gòu)成一種虛約束轉(zhuǎn)動(dòng)副,雙聯(lián)齒輪與外殼一邊構(gòu)成虛約束。其中的一邊為復(fù)合鉸鏈。其中，ph=2，pl=4。自由度。(f)其中，，ph=0，pl=11。自由度。(g)=1*GB3①當(dāng)未剎車時(shí)，，ph=0，pl=8，剎車機(jī)構(gòu)自由度為②當(dāng)閘瓦之一剎緊車輪時(shí)，，ph=0，pl=7，剎車機(jī)構(gòu)自由度為③當(dāng)兩個(gè)閘瓦同步剎緊車輪時(shí)，，ph=0，pl=6，剎車機(jī)構(gòu)自由度為2-3判斷圖示機(jī)構(gòu)與否有確定的運(yùn)動(dòng)，若否，提出修改方案。分析(a)要分析其運(yùn)動(dòng)與否實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖，就要計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度，不難求出該機(jī)構(gòu)自由度為零，即機(jī)構(gòu)不能動(dòng)。要想使該機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)，就要設(shè)法使其再增長一種自由度。（b）該機(jī)構(gòu)的自由度不難求出為3，即機(jī)構(gòu)要想運(yùn)動(dòng)就需要3個(gè)原動(dòng)件，在一種原動(dòng)件的作用下，無法使機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)，就要設(shè)法消除兩個(gè)自由度。解：（a）機(jī)構(gòu)自由度。該機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng)。修改措施：（1）在構(gòu)件2、3之間加一連桿及一種轉(zhuǎn)動(dòng)副（圖a-1所示）；（2）在構(gòu)件2、3之間加一滑塊及一種移動(dòng)副（圖a-2所示）；（3）在構(gòu)件2、3之間加一局部自由度滾子及一種平面高副（圖a-3所示）。（4）在構(gòu)件2、4之間加一滑塊及一種移動(dòng)副（圖a-4所示）修改措施還可以提出幾種，如杠桿2可運(yùn)用凸輪輪廓與推桿3接觸推進(jìn)3桿等。（b）機(jī)構(gòu)自由度。在滑塊的輸入下機(jī)構(gòu)無法具有確定的運(yùn)動(dòng)。修改措施（1）構(gòu)件3、4、5改為一種構(gòu)件，并消除連接處的轉(zhuǎn)動(dòng)副（圖b-1所示）；（2）構(gòu)件2、3、4改為一種構(gòu)件，并消除連接處的轉(zhuǎn)動(dòng)副（圖b-2所示）；（3）將構(gòu)件4、5和構(gòu)件2、3分別改為一種構(gòu)件，并消除連接處的轉(zhuǎn)動(dòng)副（圖

b-3所示）。

第三章平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析3-1試確定圖示各機(jī)構(gòu)在圖示位置的瞬心位置。解：瞬心的位置直接在題圖上標(biāo)出。圖3-13-2在圖示四桿機(jī)構(gòu)中，=60mm，=90mm，==120mm，=10rad/s，試用瞬心法求：(1)當(dāng)=45°時(shí)，點(diǎn)C的速度；(2)當(dāng)=165°時(shí)，構(gòu)件3的線上(或其延長線上)速度最小的一點(diǎn)E的位置及其速度大小；(3)當(dāng)=0時(shí)，角之值(有兩個(gè)解)。解：以選定的比例尺作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖如圖3-2所示。（1）定瞬心P13的位置，求vc。（2）如圖（b）所示，定出構(gòu)件2的BC線上速度最小的一點(diǎn)E位置及速度的大小。由于BC線上速度最小之點(diǎn)必與P24點(diǎn)的距離近來，故從P24點(diǎn)引BC線的垂線交于點(diǎn)E，由圖可知（3）定出的兩個(gè)位置見圖（c）所示，量出，。第五章機(jī)械效率5-6圖示為一顎式破碎機(jī)在破碎礦石時(shí)要礦石不至被向上擠出，試問角應(yīng)滿足什么條件?經(jīng)分析你可得出什么結(jié)論?題5-6圖題5-6解圖

解：設(shè)礦石的重量為Q，礦石與鄂板間的摩擦因數(shù)為f，則摩擦角為礦石有向上被擠出的趨勢時(shí)，其受力如圖所示，由力平衡條件知：即當(dāng)時(shí)，即，礦石將被擠出，即自鎖條件為。第六章平面連桿機(jī)構(gòu)6—3在圖示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，各桿長度分別為=28mm，=52mm，=50mm，=72mm。(1)若取為機(jī)架，求該機(jī)構(gòu)的極位夾角，桿的最大擺角和最小傳動(dòng)角；(2)若取為機(jī)架，該機(jī)構(gòu)將演化成何種類型的機(jī)構(gòu)?為何?請(qǐng)闡明這時(shí)、兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副是周轉(zhuǎn)副還是擺轉(zhuǎn)副?題6-3題6-3解圖解：（1）作出機(jī)構(gòu)的兩個(gè)極位，如圖所示，并由圖中量得，，，因此。（2）①由可知，所示的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)各桿長度符合桿長條件；②當(dāng)取最短桿1為機(jī)架時(shí)，該機(jī)構(gòu)將演化成雙曲柄機(jī)構(gòu)；③最短桿1參與構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)副A，B都是周轉(zhuǎn)副，而C，D為擺轉(zhuǎn)副。6—4在圖示的連桿機(jī)構(gòu)中，已知各構(gòu)件的尺寸為=160mm，=260mm，=200mm，=80mm；并已知構(gòu)件為原動(dòng)件，沿順時(shí)針方向勻速回轉(zhuǎn)，試確定：(1)四桿機(jī)構(gòu)的類型；(2)該四桿機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角；(3)滑塊的行程速比系數(shù)。解：（1）由且最短桿AD為機(jī)架可知，題中的四桿機(jī)構(gòu)ABCD為雙曲柄機(jī)構(gòu)。（2）作出四桿機(jī)構(gòu)ABCD傳動(dòng)角最小時(shí)的位置，如題6-4解圖所示，并量得，，因此，。（3）作出滑塊F的上、下兩個(gè)極位及原動(dòng)件AB與之對(duì)應(yīng)的兩個(gè)極位，并量得，求出滑塊F的行程速比系數(shù)為行程速比系數(shù)為。

題6-4題6-4解圖

6—8如圖示，設(shè)已知破碎機(jī)的行程速比系數(shù)=1.2，顎板長度=300mm，顎板擺角，曲柄長度=80mm，求連桿的長度，并檢查最小傳動(dòng)角與否符合規(guī)定。題6-8圖題6-8解圖解：先計(jì)算極位夾角：取對(duì)應(yīng)比例尺μ1作出搖桿CD的兩極限位置C1D和C2D和固定鉸鏈A所在圓s1（保留作圖線）。如圖（題6-8解圖）所示，以C2為圓心，2AB為半徑作圓，同步以F為圓心，2FC2為半徑作圓，兩圓交于點(diǎn)E，作C2E的延長線與圓s1的交點(diǎn)，即為鉸鏈A的位置。由圖知：第八章齒輪機(jī)構(gòu)8-5已知一對(duì)漸開線外嚙合原則直齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)，=20°，=1，=4mm，=18，=41。試求：(1)原則安裝時(shí)的重疊度；(2)用作圖法畫出理論嚙合線，在其上標(biāo)出實(shí)際嚙合線段，并標(biāo)出單齒嚙合區(qū)和雙齒嚙合區(qū)，以及節(jié)點(diǎn)的位置。解：（1）求重疊度：其實(shí)際嚙合線長度：題8-5解圖（2）理論嚙合曲線和實(shí)際嚙合曲線以及嚙合區(qū)如圖題8-5解圖所示。8-8某牛頭刨床中，有一對(duì)漸開線外嚙合原則齒輪傳動(dòng)，已知=17，=118，=5mm，=1，=337.5mm。檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)小齒輪嚴(yán)重磨損，必須報(bào)廢。大齒輪磨損較輕，沿分度圓齒厚共需磨0.75mm，可獲得光滑的新齒面，擬將大齒輪修理后使用，仍用本來的箱體，試設(shè)計(jì)這對(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）確定兩輪變位系數(shù)，由題意知故（3）計(jì)算幾何尺寸（單位：mm），如下表尺寸名稱小齒輪大齒輪分度圓直徑齒頂高齒根高齒頂圓直徑齒根圓基圓直徑分度圓齒厚分度圓齒槽厚周節(jié)8-13一對(duì)漸開線原則平行軸外嚙合斜齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)，其齒數(shù)=23，=53，=6mm，=20°，=1，=0.25，=236mm，=25mm，試求：(1)分度圓螺旋角；(2)當(dāng)量齒數(shù)和；(3)重疊度。解：（1）計(jì)算分度圓螺旋角β：（2）當(dāng)量齒數(shù)：（3）計(jì)算重疊度：因此齒輪傳動(dòng)的重疊度為1.94。第九章輪系9—1圖示為一手搖提高裝置，其中各輪齒數(shù)均為已知，試求傳動(dòng)比，并指出當(dāng)提高重物時(shí)手柄的轉(zhuǎn)向。題9-1圖解：9—2圖示輪系中，已知各輪齒數(shù)為=60，=20，=20，=20，=20，=100，試求傳動(dòng)比。解：為求解傳動(dòng)比，可以將該輪系劃分為由齒輪1、2、2′、5和行星架H所構(gòu)成的行星輪系，得由得，（1）由齒輪2′，3，4，5和行星架H所構(gòu)成得行星輪系，得（2）由（1）和（2）式得傳動(dòng)比為。9—5在圖示的電動(dòng)三爪卡盤傳動(dòng)輪系中，設(shè)已知各輪齒數(shù)為：=6，==25，=57，=56，試求傳動(dòng)比。解