機械原理試題及答案

平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析題2-1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)使沖頭4上下運動，以達到?jīng)_壓的目的。試繪出其機構(gòu)運動簡圖（各尺寸由圖上量取），分析是否能實現(xiàn)設(shè)計意圖，并提出修改方案。解：1)取比例尺,繪制機構(gòu)運動簡圖。(圖2-1a)2)要分析是否能實現(xiàn)設(shè)計意圖,首先要計算機構(gòu)的自由度。盡管此機構(gòu)有4個活動件，但齒輪1和凸輪2是固裝在軸A上，只能作為一個活動件，故原動件數(shù)不等于自由度數(shù)，此簡易沖床不能運動，即不能實現(xiàn)設(shè)計意圖。分析：因構(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。故需增加構(gòu)件的自由度。3)提出修改方案：可以在機構(gòu)的適當位置增加一個活動構(gòu)件和一個低副，或用一個高副來代替一個低副。(1)在構(gòu)件3、4之間加一連桿及一個轉(zhuǎn)動副(圖2-1b)。(2)在構(gòu)件3、4之間加一滑塊及一個移動副(圖2-1c)。(3)在構(gòu)件3、4之間加一滾子(局部自由度)及一個平面高副(圖2-1d)。討論：增加機構(gòu)自由度的方法一般是在適當位置上添加一個構(gòu)件（相當于增加3個自由度）和1個低副（相當于引入2個約束），如圖2-1（b）（c）所示，這樣就相當于給機構(gòu)增加了一個自由度。用一個高副代替一個低副也可以增加機構(gòu)自由度，如圖2-1（d）所示。題2-2圖a所示為一小型壓力機。圖上，齒輪1與偏心輪1’為同一構(gòu)件，繞固定軸心O連續(xù)轉(zhuǎn)動。在齒輪5上開有凸輪輪凹槽，擺桿4上的滾子6嵌在凹槽中，從而使擺桿4繞C軸上下擺動。同時，又通過偏心輪1’、連桿2、滑桿3使C軸上下移動。最后通過在擺桿4的叉槽中的滑塊7和鉸鏈G使沖頭8實現(xiàn)沖壓運動。試繪制其機構(gòu)運動簡圖，并計算自由度。解：分析機構(gòu)的組成：此機構(gòu)由偏心輪1’（與齒輪1固結(jié)）、連桿2、滑桿3、擺桿4、齒輪5、滾子6、滑塊7、沖頭8和機架9組成。偏心輪1’與機架9、連桿2與滑桿3、滑桿3與擺桿4、擺桿4與滾子6、齒輪5與機架9、滑塊7與沖頭8均組成轉(zhuǎn)動副，滑桿3與機架9、擺桿4與滑塊7、沖頭8與機架9均組成移動副，齒輪1與齒輪5、凸輪(槽)5與滾子6組成高副。故解法一：解法二：局部自由度題2-3如圖a所示為一新型偏心輪滑閥式真空泵。其偏心輪1繞固定軸A轉(zhuǎn)動，與外環(huán)2固連在一起的滑閥3在可繞固定軸心C轉(zhuǎn)動的圓柱4中滑動。當偏心輪1按圖示方向連續(xù)轉(zhuǎn)動時，可將設(shè)備中的空氣按圖示空氣流動方向從閥5中排出，從而形成真空。由于外環(huán)2與泵腔6有一小間隙，故可抽含有微小塵埃的氣體。試繪制其機構(gòu)的運動簡圖，并計算其自由度。解：1)取比例尺,繪制機構(gòu)運動簡圖。(如圖題2-3所示)2)題2-4使繪制圖a所示仿人手型機械手的食指機構(gòu)的機構(gòu)運動簡圖（以手指8作為相對固定的機架），并計算其自由度。解：1)取比例尺,繪制機構(gòu)運動簡圖。(如圖2-4所示)2)題2-5圖a所示是為高位截肢的人所設(shè)計的一種假肢膝關(guān)節(jié)機構(gòu)，該機構(gòu)能保持人行走的穩(wěn)定性。若以頸骨1為機架，試繪制其機構(gòu)運動簡圖和計算其自由度，并作出大腿彎曲90度時的機構(gòu)運動簡圖。解：1)取比例尺,繪制機構(gòu)運動簡圖。大腿彎曲90度時的機構(gòu)運動簡圖如虛線所示。(如圖2-5所示)2)題2-6試計算如圖所示各機構(gòu)的自由度。圖a、d為齒輪-連桿組合機構(gòu)；圖b為凸輪-連桿組合機構(gòu)（圖中在D處為鉸接在一起的兩個滑塊）；圖c為一精壓機機構(gòu)。并問在圖d所示機構(gòu)中，齒輪3與5和齒條7與齒輪5的嚙合高副所提供的約束數(shù)目是否相同？為什么？解：a)b)解法一：解法二：虛約束局部自由度c)解法一：解法二：虛約束局部自由度d)齒輪3與齒輪5的嚙合為高副（因兩齒輪中心距己被約束，故應(yīng)為單側(cè)接觸）將提供1個約束。齒條7與齒輪5的嚙合為高副（因中心距未被約束，故應(yīng)為雙側(cè)接觸）將提供2個約束。題2-7試繪制圖a所示凸輪驅(qū)動式四缸活塞空氣壓縮機的機構(gòu)運動簡圖。并計算其機構(gòu)的自由度（圖中凸輪1原動件，當其轉(zhuǎn)動時，分別推動裝于四個活塞上A、B、C、D處的滾子，使活塞在相應(yīng)得氣缸內(nèi)往復(fù)運動。圖上AB=BC=CD=AD）。解：1)取比例尺,繪制機構(gòu)運動簡圖。(如圖2-7(b)所示)2)此機構(gòu)由1個凸輪、4個滾子、4個連桿、4個活塞和機架組成。凸輪與4個滾子組成高副，4個連桿、4個滾子和4個活塞分別在A、B、C、D處組成三副復(fù)合鉸鏈。4個活塞與4個缸（機架）均組成移動副。解法一：虛約束：因為，4和5，6和7、8和9為不影響機構(gòu)傳遞運動的重復(fù)部分，與連桿10、11、12、13所帶入的約束為虛約束。機構(gòu)可簡化為圖2-7（b）重復(fù)部分中的構(gòu)件數(shù)低副數(shù)高副數(shù)局部自由度局部自由度解法二：如圖2-7（b）局部自由度題2-8圖示為一剎車機構(gòu)。剎車時，操作桿1向右拉，通過構(gòu)件2、3、4、5、6使兩閘瓦剎住車輪。試計算機構(gòu)的自由度，并就剎車過程說明此機構(gòu)自由度的變化情況。（注：車輪不屬于剎車機構(gòu)中的構(gòu)件。）解：1)未剎車時，剎車機構(gòu)的自由度2)閘瓦G、J之一剎緊車輪時，剎車機構(gòu)的自由度3)閘瓦G、J同時剎緊車輪時，剎車機構(gòu)的自由度題2-9試確定圖示各機構(gòu)的公共約束m和族別虛約束p″，并人說明如何來消除或減少共族別虛約束。解：(a)楔形滑塊機構(gòu)的楔形塊1、2相對機架只能在該平面的x、y方向移動，而其余方向的相對獨立運動都被約束，故公共約束數(shù),為4族平面機構(gòu)。將移動副改為圓柱下刨，可減少虛約束。(b)由于齒輪1、2只能在平行平面內(nèi)運動，故為公共約束數(shù),為3族平面機構(gòu)。將直齒輪改為鼓形齒輪，可消除虛約束。(c)由于凸輪機構(gòu)中各構(gòu)件只能在平行平面內(nèi)運動，故為的3族平面機構(gòu)。將平面高副改為空間高副，可消除虛約束。題2-10圖示為以內(nèi)燃機的機構(gòu)運動簡圖，試計算自由度，并分析組成此機構(gòu)的基本桿組。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不同。解：1)計算此機構(gòu)的自由度2)取構(gòu)件AB為原動件時機構(gòu)的基本桿組圖2-10（b）所示。此機構(gòu)為二級機構(gòu)。3)取構(gòu)件GE為原動件時機構(gòu)的基本桿組圖2-10（c）所示。此機構(gòu)為三級機構(gòu)。題2-11圖a所示為一收放式折疊支架機構(gòu)。該支架中的件1和5分別用木螺釘聯(lián)接于固定臺板1`和活動臺板5`上，兩者在D處鉸接，使活動臺板能相對于固定臺板轉(zhuǎn)動。又通過件1、2、3、4組成的鉸鏈四桿機構(gòu)及連桿3上E點處銷子與件5上的連桿曲線槽組成的銷槽聯(lián)接使活動臺板實現(xiàn)收放動作。在圖示位置時，雖在活動臺板上放有較重的重物，活動臺板也不會自動收起，必須沿箭頭方向推動件2，使鉸鏈B、D重合時，活動臺板才可收起（如圖中雙點劃線所示）?，F(xiàn)已知機構(gòu)尺寸lAB=lAD=90mm,lBC=lCD=25mm，試繪制機構(gòu)的運動簡圖，并計算其自由度。解：1)取比例尺,繪制機構(gòu)運動簡圖。(如圖2-11所示)2)E處為銷槽副，銷槽兩接觸點公法線重合，只能算作一個高副。平面機構(gòu)的運動分析題3-1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直接標注在圖上)解：題3-2在圖示在齒輪-連桿機構(gòu)中,試用瞬心法求齒輪1與齒輪3的傳動比w1/w3.解：1）計算此機構(gòu)所有瞬心的數(shù)目2）為求傳動比需求出如下三個瞬心、、如圖3-2所示。3）傳動比計算公式為：題3-3在圖a所示的四桿機構(gòu)中，lAB=60mm，lCD=90mm，lAD=lBC=120mm，ω2=10rad/s，試用瞬心法求：當φ=165°時，點C的速度Vc；當φ=165°時，構(gòu)件3的BC線上速度最小的一點E的位置及速度的大?。划擵c=0時，φ角之值（有兩個解）解：1)以選定比例尺,繪制機構(gòu)運動簡圖。(圖3-3)2）求VC，定出瞬心P13的位置。如圖3-3（a）3）定出構(gòu)件3的BC線上速度最小的點E的位置。因為BC線上速度最小的點必與P13點的距離最近，所以過P13點引BC線延長線的垂線交于E點。如圖3-3（a）4）當時，P13與C點重合，即AB與BC共線有兩個位置。作出的兩個位置。量得題3-4在圖示的各機構(gòu)中，設(shè)已知各構(gòu)件的尺寸、原動件1以等角速度ω1順時針方向轉(zhuǎn)動。試用圖解法求機構(gòu)在圖示位置時構(gòu)件3上C點的速度及加速度。解：a)速度方程：加速度方程：b)速度方程：加速度方程：b)速度方程：加速度方程：題3-5在圖示機構(gòu)中，已知各構(gòu)件的尺寸及原動件1的角速度ω1（為常數(shù)），試以圖解法求φ1=90°時，構(gòu)件3的角速度ω3及角加速度α3（比例尺如圖）。（應(yīng)先寫出有關(guān)的速度、加速度矢量方程，再作圖求解。）解：1)速度分析：圖3-5（b）速度方程：速度多邊形如圖3-5(b)轉(zhuǎn)向逆時針加速度分析：圖3-5（c）轉(zhuǎn)向順時針。題3-6在圖示的搖塊機構(gòu)中，已知lAB=30mm，lAC=100mm，lBD=50mm，lDE=40mm。曲柄以等角速度ω1=10rad/s回轉(zhuǎn)，試用圖解法求機構(gòu)在φ1=45°位置時，點D和點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)選定比例尺,繪制機構(gòu)運動簡圖。(圖3-6(a))2）速度分析：圖3-6（b）速度方程由速度影像法求出VE速度多邊形如圖3-6(b)（順時針）3）加速度分析：圖3-6（c）由加速度影像法求出aE加速度多邊形如圖3-6(c)（順時針）題3-7在圖示的機構(gòu)中，已知lAE=70mm，lAB=40mm，lEF=60mm，lDE=35mm，lCD=75mm，lBC=50mm，原動件1以等角速度ω1=10rad/s回轉(zhuǎn)，試以圖解法求點C在φ1=50°時的速度Vc和加速度ac。解：1)速度分析：以F為重合點(F1、F5、、F4)有速度方程：以比例尺速度多邊形如圖3-7(b)，由速度影像法求出VB、VD2)加速度分析：以比例尺有加速度方程：由加速度影像法求出aB、aD題3-8在圖示的凸輪機構(gòu)中，已知凸掄1以等角速度轉(zhuǎn)動，凸輪為一偏心圓，其半徑，試用圖解法求構(gòu)件2的角速度與角加速度。解：1)高副低代，以選定比例尺,繪制機構(gòu)運動簡圖。(圖3-8)2)速度分析：圖3-6（b）取B4、、B2為重合點。速度方程：速度多邊形如圖3-8(b)轉(zhuǎn)向逆時針3）加速度分析：圖3-8（c）轉(zhuǎn)向順時針。題3-9在圖a所示的牛頭刨床機構(gòu)中，h=800mm，h1=360mm，h2=120mm，lAB=200mm，lCD=960mm，lDE=160mm，設(shè)曲柄以等角速度ω1=5rad/s逆時針方向回轉(zhuǎn)，試用圖解法求機構(gòu)在φ1=135°位置時，刨頭上點C的速度Vc。解：選定比例尺,繪制機構(gòu)運動簡圖。(圖3-9(a))解法一：速度分析：先確定構(gòu)件3的絕對瞬心P36，利用瞬心多邊形，如圖3-9（b）由構(gòu)件3、5、6組成的三角形中，瞬心P36、P35、P56必在一條直線上，由構(gòu)件3、4、6組成的三角形中，瞬心P36、P34、P46也必在一條直線上，二直線的交點即為絕對瞬心P36。速度方程方向垂直AB。VB3的方向垂直BG（BP36），VB3B2的方向平行BD。速度多邊形如圖3-9(c)速度方程解法二：確定構(gòu)件3的絕對瞬心P36后，再確定有關(guān)瞬心P16、P12、P23、P13、P15，利用瞬心多邊形，如圖3-9（d）由構(gòu)件1、2、3組成的三角形中，瞬心P12、P23、P13必在一條直線上，由構(gòu)件1、3、6組成的三角形中，瞬心P36、P16、P13也必在一條直線上，二直線的交點即為瞬心P13。利用瞬心多邊形，如圖3-9（e）由構(gòu)件1、3、5組成的三角形中，瞬心P15、P13、P35必在一條直線上，由構(gòu)件1、5、6組成的三角形中，瞬心P56、P16、P15也必在一條直線上，二直線的交點即為瞬心P15。如圖3-9(a)P15為構(gòu)件1、5的瞬時等速重合點題3-10在圖示的齒輪-連桿組合機構(gòu)中，MM為固定齒條，齒輪3的齒數(shù)為齒輪4的2倍，設(shè)已知原動件1以等角速度ω1順時針方向回轉(zhuǎn)，試以圖解法求機構(gòu)在圖示位置時，E點的速度VE以及齒輪3、4的速度影像。解：1)選定比例尺繪制機構(gòu)運動簡圖。(圖3-10(a))2）速度分析：此齒輪-連桿機構(gòu)可看成ABCD及DCEF兩個機構(gòu)串聯(lián)而成。則速度方程：以比例尺作速度多邊形，如圖3-10(b)取齒輪3與齒輪4的嚙合點為K，根據(jù)速度影像原理，在速度圖(b)中作，求出k點，以c為圓心，以ck為半徑作圓g3即為齒輪3的速度影像。同理，以e為圓心，以ek為半徑作圓g4即為齒輪4的速度影像。題3-11如圖a所示的擺動式飛剪機用于剪切連續(xù)運動中的鋼帶。設(shè)機構(gòu)的尺寸為lAB=130mm，lBC=340mm，lCD=800mm。試確定剪床相對鋼帶的安裝高度H（兩切刀E及E`應(yīng)同時開始剪切鋼帶5）；若鋼帶5以速度V5=0.5m/s送進時，求曲柄1的角速度ω1應(yīng)為多少才能同步剪切？解：1)選定比例尺,繪制機構(gòu)運動簡圖。(圖3-11)兩切刀E和E’同時剪切鋼帶時,E和E’重合,由機構(gòu)運動簡圖可得2)速度分析：速度方程：由速度影像3）VE必須與V5同步才能剪切鋼帶。加速度方程：題3-12圖a所示為一汽車雨刷機構(gòu)。其構(gòu)件1繞固定軸心A轉(zhuǎn)動，齒條2與構(gòu)件1在B點處鉸接，并與繞固定軸心D轉(zhuǎn)動的齒輪3嚙合（滾子5用來保證兩者始終嚙合），固聯(lián)于輪3的雨刷3作往復(fù)擺動。設(shè)機構(gòu)的尺寸為lAB=18mm，；輪3的分度圓半徑r3=lCD=12mm，原動件1以等角速度ω1=1rad/s順時針回轉(zhuǎn)，試以圖解法確定雨刷的擺程角和圖示位置時雨刷的角速度。解：1)選定比例尺,繪制機構(gòu)運動簡圖。(圖3-12)在圖中作出齒條2和齒輪3嚙合擺動時占據(jù)的兩個極限位置C′和C″，可得擺程角2）速度分析：圖3-12（b）速度方程：以比例尺作速度多邊形，如圖3-12(b)轉(zhuǎn)向逆時針3）加速度分析：以比例尺作加速度多邊形如圖3-12(c)轉(zhuǎn)向順時針。題3-13圖a所示為一可傾斜卸料的升降臺機構(gòu)。此升降機有兩個液壓缸1、4，設(shè)已知機構(gòu)的尺寸為。若兩活塞的相對移動速度分別為，試求當兩活塞的相對移動位移分別為時（以升降臺位于水平且DE與CF重合時為起始位置），工件重心S處的速度及加速度和工件的角速度及角加速度。解：1）選定比例尺,繪制機構(gòu)運動簡圖。(圖3-13)此時2）速度分析：取作速度多邊形，如圖3-13（b）由速度影像法，求得d、g，再根據(jù)繼續(xù)作圖求得，再由速度影像法求得：（逆時針）2)加速度分析（解題思路）根據(jù)作圖求得，再由加速度影像法根據(jù)作圖求得，再由加速度影像法求得：，第四章平面機構(gòu)的力分析題4-1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G3=21N，連桿質(zhì)量G2=25N，JS2=0.0425kg·m2，連桿質(zhì)心S2至曲柄銷B的距離lBS2=lBC/3。試確定在圖示位置時活塞的慣性力以及連桿的總慣性力。解：1)選定比例尺,繪制機構(gòu)運動簡圖。(圖4-1(a))2）運動分析：以比例尺作速度多邊形，如圖4-1(b)以比例尺作加速度多邊形如圖4-1(c)3)確定慣性力活塞3：方向與相反。連桿2：方向與相反。（順時針）總慣性力：(圖4-1(a))題4-2機械效益Δ是衡量機構(gòu)力放大程度的一個重要指標，其定義為在不考慮摩擦的條件下機構(gòu)的輸出力（力矩）與輸入力（力矩）之比值，即Δ=。試求圖示各機構(gòu)在圖示位置時的機械效益。圖a所示為一鉚釘機，圖b為一小型壓力機，圖c為一剪刀。計算所需各尺寸從圖中量取。（a）(b)(c)解：(a)作鉚釘機的機構(gòu)運動簡圖及受力圖見4-2（a）由構(gòu)件3的力平衡條件有：由構(gòu)件1的力平衡條件有：按上面兩式作力的多邊形見圖4-2（b）得（b）作壓力機的機構(gòu)運動簡圖及受力圖見4-2（c）由滑塊5的力平衡條件有：由構(gòu)件2的力平衡條件有：其中按上面兩式作力的多邊形見圖4-2（d）得(c)對A點取矩時有其中a、b為Fr、Fd兩力距離A點的力臂。題4-3圖a所示導(dǎo)軌副為由拖板1與導(dǎo)軌2組成的復(fù)合移動副，拖板的運動方向垂直于紙面；圖b所示為由轉(zhuǎn)動軸1與軸承2組成的復(fù)合轉(zhuǎn)動副，軸1繞其軸線轉(zhuǎn)動?，F(xiàn)已知各運動副的尺寸如圖所示，并設(shè)G為外加總載荷，各接觸面間的摩擦系數(shù)均為f。試分別求導(dǎo)軌副的當量摩擦系數(shù)fv和轉(zhuǎn)動副的摩擦圓半徑ρ。解：1）求圖a所示導(dǎo)軌副的當量摩擦系數(shù)，把重量G分解為G左，G右，，2）求圖b所示轉(zhuǎn)動副的摩擦圓半徑支反力，假設(shè)支撐的左右兩端均只在下半周上近似均勻接觸。對于左端其當量摩擦系數(shù)，摩擦力摩擦力矩對于右端其當量摩擦系數(shù)，摩擦力摩擦力矩摩擦圓半徑題4-4圖示為一錐面徑向推力軸承。已知其幾何尺寸如圖所示，設(shè)軸1上受鉛直總載荷G，軸承中的滑動摩擦系數(shù)為f。試求軸1上所受的摩擦力矩Mf（分別一新軸端和跑合軸端來加以分析）。解：此處為槽面接觸，槽面半角為。當量摩擦系數(shù)代入平軸端軸承的摩擦力矩公式得若為新軸端軸承，則若為跑合軸端軸承，則題4-5圖示為一曲柄滑塊機構(gòu)的三個位置，F(xiàn)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：圖a和圖b連桿為受壓，圖c連桿為受拉.，各相對角速度和運動副總反力方向如下圖題4-6圖示為一擺動推桿盤形凸輪機構(gòu)，凸輪1沿逆時針方向回轉(zhuǎn)，F(xiàn)為作用在推桿2上的外載荷，試確定在各運動副中總反力（FR31，F(xiàn)R12及FR32）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:1)取構(gòu)件2為受力體，如圖4-6。由構(gòu)件2的力平衡條件有：三力匯交可得和2)取構(gòu)件1為受力體，題4-9在圖a所示的正切機構(gòu)中，已知h=500mm，l=100mm，ω1=10rad/s（為常數(shù)），構(gòu)件3的重量G3=10N，質(zhì)心在其軸線上，生產(chǎn)阻力Fr=100N，其余構(gòu)件的重力、慣性力及所有構(gòu)件的摩擦力均略去不計。試求當φ1=60°時，需加在構(gòu)件1上的平衡力矩Mb。提示：構(gòu)件3受力傾斜后，構(gòu)件3、4將在C1、C2兩點接觸。解:1)選定比例尺繪制機構(gòu)運動簡圖。2）運動分析：以比例尺，作速度多邊形和加速度多邊形如圖4-1(c)，如圖4-9（a）(b)3)確定構(gòu)件3上的慣性力4)動態(tài)靜力分析：以構(gòu)件組2,3為分離體，如圖4-9(c),由有以作力多邊形如圖4-9(d)得以構(gòu)件1為分離體，如圖4-9(e)，有順時針方向。題4-10在圖a所示的雙缸V形發(fā)動機中，已知各構(gòu)件的尺寸如圖（該圖系按比例尺μ1=0.005m/mm準確作出的）及各作用力如下：F3=200N，F(xiàn)5=300N，F(xiàn)＇I2=50N，F(xiàn)＇I4=80N，方向如圖所示；又知曲柄以等角速度ω1轉(zhuǎn)動，試以圖解法求在圖示位置時需加于曲柄1上的平衡力偶矩Mb。解:應(yīng)用虛位移原理求解，即利用當機構(gòu)處于平衡狀態(tài)時，其上作用的所有外力（包括慣性力）瞬時功率應(yīng)等于零的原理來求解，可以不需要解出各運動副中的反力，使求解簡化。1)以比例尺作速度多邊形如圖4-10圖4-102）求平衡力偶矩：由，順時針方向。第五章機械的效率和自鎖(1)題5-1解:（1）根據(jù)己知條件，摩擦圓半徑計算可得圖5-1所示位置（2）考慮摩擦?xí)r，運動副中的反力如圖5-1所示。（3）構(gòu)件1的平衡條件為：構(gòu)件3的平衡條件為：按上式作力多邊形如圖5-1所示，有（4）（5）機械效率：題5-2解:（1）根據(jù)己知條件，摩擦圓半徑作出各運動副中的總反力的方位如圖5-2所示。（2）以推桿為研究對象的平衡方程式如下：（3）以凸輪為研究對象的平衡方程式如下：（4）聯(lián)立以上方程解得討論：由于效率計算公式可知，φ1，φ2減小，L增大，則效率增大，由于θ是變化的，瞬時效率也是變化的。題5-3解:該系統(tǒng)的總效率為電動機所需的功率為題5-4解：此傳動屬混聯(lián)。第一種情況：PA=5kW,PB=1kW輸入功率傳動總效率電動機所需的功率第二種情況：PA=1kW,PB=5kW輸入功率傳動總效率電動機所需的功率題5-5解：此題是判斷機構(gòu)的自鎖條件，因為該機構(gòu)簡單，故可選用多種方法進行求解。解法一：根據(jù)反行程時的條件來確定。反行程時（楔塊3退出）取楔塊3為分離體，其受工件1、1′和夾具2作用的總反力FR13和FR23以及支持力F′。各力方向如圖5-5（a）、(b)所示，根據(jù)楔塊3的平衡條件，作力矢量三角形如圖5-5（c）所示。由正弦定理可得當時，于是此機構(gòu)反行程的效率為令，可得自鎖條件為：。解法二：根據(jù)反行程時生產(chǎn)阻力小于或等于零的條件來確定。根據(jù)楔塊3的力矢量三角形如圖5-5（c），由正弦定理可得若楔塊不自動松脫，則應(yīng)使即得自鎖條件為：解法三：根據(jù)運動副的自鎖條件來確定。由于工件被夾緊后F′力就被撤消，故楔塊3的受力如圖5-5(b)所示，楔塊3就如同受到FR23（此時為驅(qū)動力）作用而沿水平面移動的滑塊。故只要FR23作用在摩擦角φ之內(nèi)，楔塊3即發(fā)生自鎖。即，由此可得自鎖條件為：。討論：本題的關(guān)鍵是要弄清反行程時FR23為驅(qū)動力。用三種方法來解，可以了解求解這類問題的不同途徑。第六章機械的平衡題6-1圖示為一鋼制圓盤，盤厚b=50mm，位置Ⅰ處有一直徑φ=50mm的通孔，位置Ⅱ處是一質(zhì)量m2=0.5kg的重塊。為了使圓盤平衡，你在圓盤上r=200mm處制一通孔。試求此孔德直徑與位置。（鋼的密度=7.8g/cm3）解：解法一：先確定圓盤的各偏心質(zhì)量大小設(shè)平衡孔質(zhì)量根據(jù)靜平衡條件由在位置相反方向挖一通孔解法二：由質(zhì)徑積矢量方程式，取作質(zhì)徑積矢量多邊形如圖6-1（b）平衡孔質(zhì)量量得題6-2在圖示的轉(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mbⅠ及mbⅡ的回轉(zhuǎn)半徑均為50cm，試求mbⅠ及mbⅡ的大小和方位。解：解法一：先確定圓盤的各偏心質(zhì)量在兩平衡基面上大小根據(jù)動平衡條件同理解法二：根據(jù)動平衡條件由質(zhì)徑積矢量方程式，取作質(zhì)徑積矢量多邊形如圖6-2（b）題6-3圖示為一滾筒，在軸上裝有帶輪?，F(xiàn)已測知帶輪有一偏心質(zhì)量m1=1kg；另外，根據(jù)該滾筒的結(jié)構(gòu)，知其具有兩個偏心質(zhì)量m2=3kg，m3=4kg，各偏心質(zhì)量的位置如圖所示（長度單位為mm）。若將平衡基面選在滾筒的端面，兩平衡基面中平衡質(zhì)量的回轉(zhuǎn)半徑均取為400mm，試求兩平衡質(zhì)量的大小及方位。若將平衡基面Ⅱ改選為帶輪中截面，其他條件不變，；兩平衡質(zhì)量的大小及方位作何改變？解：(1)以滾筒兩端面為平衡基面時，其動平衡條件為以，作質(zhì)徑積矢量多邊形，如圖6-3（a），(b)，則，，（2）以滾輪中截面為平衡基面Ⅱ時，其動平衡條件為以，作質(zhì)徑積矢量多邊形，如圖6-3（c），(d)，則，題6-4如圖所示為一個一般機器轉(zhuǎn)子，已知轉(zhuǎn)子的重量為15kg。其質(zhì)心至兩平衡基面Ⅰ及Ⅱ的距離分別l1=100mm，l2=200mm，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n=3000r/min，試確定在兩個平衡基面Ⅰ及Ⅱ內(nèi)的需用不平衡質(zhì)徑積。當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速提高到6000r/min時，許用不平衡質(zhì)徑積又各為多少？解：（1）根據(jù)一般機器的要求，可取轉(zhuǎn)子的平衡精度等級為G6.3，對應(yīng)平衡精度A=6.3mm/s(2)可求得兩平衡基面Ⅰ及Ⅱ中的許用不平衡質(zhì)徑積為(3)可求得兩平衡基面Ⅰ及Ⅱ中的許用不平衡質(zhì)徑積為題6-5在圖示的曲柄滑塊機構(gòu)中，已知各構(gòu)件的尺寸為lAB=100mm，lBC=400mm；連桿2的質(zhì)量m2=12kg，質(zhì)心在S2處，lBS2=lBC/3；滑塊3的質(zhì)量m3=20kg，質(zhì)心在C點處；曲柄1的質(zhì)心與A點重合。今欲利用平衡質(zhì)量法對該機構(gòu)進行平衡，試問若對機構(gòu)進行完全平衡和只平衡掉滑塊3處往復(fù)慣性力的50%的部分平衡，各需加多大的平衡質(zhì)量（取lBC=lAC=50mm），及平衡質(zhì)量各應(yīng)加在什么地方？解：（1）完全平衡需兩個平衡質(zhì)量，各加在連桿上C′點和曲柄上C″點處。平衡質(zhì)量的大小為（2）部分平衡需一個平衡質(zhì)量，應(yīng)加曲柄延長線上C″點處。平衡質(zhì)量的大小為故平衡質(zhì)量為第七章機械的運轉(zhuǎn)及其速度波動的調(diào)節(jié)題7-1如圖所示為一機床工作臺的傳動系統(tǒng)，設(shè)已知各齒輪的齒數(shù)，齒輪3的分度圓半徑r3，各齒輪的轉(zhuǎn)動慣量J1、J2、J2`、J3，因為齒輪1直接裝在電動機軸上，故J1中包含了電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量，工作臺和被加工零件的重量之和為G。當取齒輪1為等效構(gòu)件時，試求該機械系統(tǒng)的等效轉(zhuǎn)動慣量Je。解：根據(jù)等效轉(zhuǎn)動慣量的等效原則，有題7-2已知某機械穩(wěn)定運轉(zhuǎn)時其主軸的角速度ωs=100rad/s，機械的等效轉(zhuǎn)動慣量Je=0.5Kg·m2，制動器的最大制動力矩Mr=20N·m（該制動器與機械主軸直接相聯(lián)，并取主軸為等效構(gòu)件）。設(shè)要求制動時間不超過3s，試檢驗該制動器是否能滿足工作要求。解：因此機械系統(tǒng)的等效轉(zhuǎn)動慣量Je及等效力矩Me均為常數(shù)，故可利用力矩形式的機械運動方程式其中：由于所以該制動器滿足工作要求。題7-3圖a所示為一導(dǎo)桿機構(gòu)，設(shè)已知lAB=150mm，lAC=300mm，lCD=550mm，質(zhì)量為m1=5kg（質(zhì)心S1在A點），m2=3kg（質(zhì)心S2在B點），m3=10kg（質(zhì)心S3在lCD/2處），繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動慣量為JS1=0.05kg·m2，JS2=0.002kg·m2，JS3=0.2kg·m2，力矩M1=1000N·m，F(xiàn)3=5000N。若取構(gòu)件3為等效構(gòu)件，試求φ1=45°時，機構(gòu)的等效轉(zhuǎn)動慣量Je3及等效力矩Me3。解：由機構(gòu)運動簡圖和速度多邊形如圖可得故以構(gòu)件3為等效構(gòu)件時，該機構(gòu)的等效轉(zhuǎn)動慣量為等效力矩為題7-4在圖a所示的刨床機構(gòu)中，已知空程和工作行程中消耗于克服阻抗力的恒功率分別為P1=367.7W和P2=3677W，曲柄的平均轉(zhuǎn)速n=100r/min，空程中曲柄的轉(zhuǎn)角φ1=120°。當機構(gòu)的運轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)δ=0.05時，試確定電動機所需的平均功率，并分別計算在以下兩種情況中的飛輪轉(zhuǎn)動慣量JF（略去各構(gòu)件的重量和轉(zhuǎn)動慣量）：1）飛輪裝在曲柄軸上；2）飛輪裝在電動機軸上，電動機的額定轉(zhuǎn)速nn=1440r/min。電動機通過減速器驅(qū)動曲柄。為簡化計算減速器的轉(zhuǎn)動慣量忽略不計。解：（1）根據(jù)在一個運動循環(huán)內(nèi)，驅(qū)動功與阻抗功應(yīng)相等?？傻茫?）最大盈虧功為（3）求飛輪轉(zhuǎn)動慣量當飛輪裝在曲柄軸上時，飛輪的轉(zhuǎn)動慣量為當飛輪裝在電機軸上時，飛輪的轉(zhuǎn)動慣量為討論：由此可見，飛輪安裝在高速軸（即電機軸）上的轉(zhuǎn)動慣量要比安裝在低速軸（即曲柄軸）上的轉(zhuǎn)動慣量小得多。題7-5某內(nèi)燃機的曲柄輸出力矩Md隨曲柄轉(zhuǎn)角的變化曲線如圖a所示，其運動周期，曲柄的平均轉(zhuǎn)速，當用該內(nèi)燃機驅(qū)動一阻力為常數(shù)的機械時如果要求運轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)，試求：曲軸最大轉(zhuǎn)速和相應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角位置；裝在曲軸上的飛輪轉(zhuǎn)動慣量（不計其余構(gòu)件的轉(zhuǎn)動慣量）。解:1)確定阻抗力矩因一個運動循環(huán)內(nèi)驅(qū)動功應(yīng)等于阻抗功，有解得2)求和作其系統(tǒng)的能量指示圖（圖b），由圖b知，在c處機構(gòu)出現(xiàn)能量最大值，即時，故這時3)求裝在曲軸上的飛輪轉(zhuǎn)動慣量故題7-6圖a所示為某機械系統(tǒng)的等效驅(qū)動力矩及等效阻抗力矩對轉(zhuǎn)角的變化曲線，為其變化的周期轉(zhuǎn)角。設(shè)己知各下尺面積為，，，，，，，而單位面積所代表的功為，試求系統(tǒng)的最大盈虧功。又如設(shè)己知其等效構(gòu)件的平均轉(zhuǎn)速為。等效轉(zhuǎn)動慣量為。試求該系統(tǒng)的最大轉(zhuǎn)速及最小轉(zhuǎn)速，并指出最大轉(zhuǎn)束及最小轉(zhuǎn)速出現(xiàn)的位置。解：1）求作此系統(tǒng)的能量指示圖（圖b），由圖b知：此機械系統(tǒng)的動能最小及最大值分別出現(xiàn)在b及e的位置，即系統(tǒng)在及處，分別有及。2)求運轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)設(shè)求和第8章課后習(xí)題參考答案8-l鉸鏈四桿機構(gòu)中，轉(zhuǎn)動副成為周轉(zhuǎn)副的條件是什么?在下圖所示四桿機構(gòu)ABCD中哪些運動副為周轉(zhuǎn)副?當其桿AB與AD重合時，該機構(gòu)在運動上有何特點?并用作圖法求出桿3上E點的連桿曲線。答：轉(zhuǎn)動副成為周轉(zhuǎn)副的條件是：（1）最短桿與最長桿的長度之和小于或等于其他兩桿長度之和；（2）機構(gòu)中最短桿上的兩個轉(zhuǎn)動副均為周轉(zhuǎn)副。圖示ABCD四桿機構(gòu)中C、D為周轉(zhuǎn)副。當其桿AB與AD重合時，桿BE與CD也重合因此機構(gòu)處于死點位置。8-2曲柄搖桿機構(gòu)中，當以曲柄為原動件時，機構(gòu)是否一定存在急回運動，且一定無死點?為什么?答：機構(gòu)不一定存在急回運動，但一定無死點，因為：（1）當極位夾角等于零時，就不存在急回運動如圖所示，（2）原動件能做連續(xù)回轉(zhuǎn)運動，所以一定無死點。8-3四桿機構(gòu)中的極位和死點有何異同?8-4圖a為偏心輪式容積泵；圖b為由四個四桿機構(gòu)組成的轉(zhuǎn)動翼板式容積泵。試繪出兩種泵的機構(gòu)運動簡圖，并說明它們?yōu)楹畏N四桿機構(gòu)，為什么?解機構(gòu)運動簡圖如右圖所示，ABCD是雙曲柄機構(gòu)。因為主動圓盤AB繞固定軸A作整周轉(zhuǎn)動，而各翼板CD繞固定軸D轉(zhuǎn)動，所以A、D為周轉(zhuǎn)副，桿AB、CD都是曲柄。8-5試畫出圖示兩種機構(gòu)的機構(gòu)運動簡圖，并說明它們各為何種機構(gòu)。圖a曲柄搖桿機構(gòu)圖b為導(dǎo)桿機構(gòu)。8-6如圖所示，設(shè)己知四桿機構(gòu)各構(gòu)件的長度為，,。試問:1)當取桿4為機架時，是否有曲柄存在?2)若各桿長度不變，能否以選不同桿為機架的辦法獲得雙曲柄機構(gòu)和雙搖桿機構(gòu)?如何獲得?3)若a、b﹑c三桿的長度不變，取桿4為機架，要獲得曲柄搖桿機構(gòu),d的取值范圍為何值?:解(1)因a+b=240+600=840≤900=400+500=c+d且最短桿1為連架軒．故當取桿4為機架時，有曲柄存在。(2)、能。要使此此機構(gòu)成為雙曲柄機構(gòu)，則應(yīng)取1桿為機架；兩使此機構(gòu)成為雙搖桿機構(gòu)，則應(yīng)取桿3為機架。(3)要獲得曲柄搖桿機構(gòu),d的取值范圍應(yīng)為440~760mm。8-7圖示為一偏置曲柄滑塊機構(gòu)，試求桿AB為曲柄的條件。若偏距e=0，則桿AB為曲柄的條件是什么?解(1)如果桿AB能通過其垂直于滑塊導(dǎo)路的兩位置時，則轉(zhuǎn)動副A為周轉(zhuǎn)副，故桿AB為曲柄的條件是AB+e≤BC。(2)若偏距e=0,則桿AB為曲柄的條件是AB≤BC8-8在圖所示的鉸鏈四桿機構(gòu)中，各桿的長度為，，，，試求:1)當取桿4為機架時，該機構(gòu)的極位夾角、桿3的最大擺角、最小傳動角和行程速比系數(shù)K;2)當取桿1為機架時，將演化成何種類型的機構(gòu)?為什么?并說明這時C、D兩個轉(zhuǎn)動副是周轉(zhuǎn)副還是擺轉(zhuǎn)副;3)當取桿3為機架時，又將演化成何種機構(gòu)?這時A、B兩個轉(zhuǎn)動副是否仍為周轉(zhuǎn)副?解(1)怍出機構(gòu)的兩個極位，如圖,并由圖中量得：θ=18.6o,φ=70.6o,γmin=22.7o(2)①由l1+l4≤l2+l3可知圖示鉸鏈四桿機構(gòu)各桿長度符合桿長條件；?、谧疃虠Ul為機架時，該機構(gòu)將演化成雙曲柄機構(gòu)；③最短桿1參與構(gòu)成的轉(zhuǎn)動副A、B都是周轉(zhuǎn)副而C、D為擺轉(zhuǎn)副；（3）當取桿3為機架時，最短桿變?yōu)檫B桿，又將演化成雙搖桿機構(gòu)，此時A、B仍為周轉(zhuǎn)副。8-9在圖示的連桿機構(gòu)中，已知各構(gòu)件的尺寸為構(gòu)件AB為原動件，沿順時針方向勻速回轉(zhuǎn)，試確定:1)四桿機構(gòu)ABCD的類型;2)該四桿機構(gòu)的最小傳動角；3)滑塊F的行程速比系數(shù)K。解（1)由lAD+lBC<lAB+lCD且最短桿AD為機架可知，圖中四桿ABCD為雙曲柄機構(gòu)；(2)作出四桿機構(gòu)ABCD傳動角最小時的位置。見圖并量得γmin=12o(3)作出滑塊F的上、下兩個極位及原動件AB與之對應(yīng)的兩個極位，并量得θ=47o。求出滑塊F的行程速比系數(shù)為8-10試說明對心曲柄滑塊機構(gòu)當以曲柄為主動件時，其傳動角在何處最大?何處最小?解在曲柄與導(dǎo)軌共線的兩位置之一傳動角最大，γmax=90o；在曲柄與機架共線的兩位置之一傳動角最小，γmin=arcos(LAB/lBC)。8-11正弦機構(gòu)(圖8一15b)和導(dǎo)桿機構(gòu)(圖8—22a)中，當以曲柄為主動件時，最小傳動角γmin為多少?傳動角按什么規(guī)律變化?解γmin=90o；傳動角恒定不變。8-12圖示為偏置導(dǎo)桿機構(gòu)，試作出其在圖示位置時的傳動角以及機構(gòu)的最小傳動角及其出現(xiàn)的位置，并確定機構(gòu)為回轉(zhuǎn)導(dǎo)桿機構(gòu)的條件。解傳動角以及機構(gòu)最小傳動角及其出現(xiàn)的位置如下圖所示。機構(gòu)為回轉(zhuǎn)導(dǎo)桿機構(gòu)的條件:AB≤AC8-13如圖8—57所示，當按給定的行程速度變化系數(shù)K設(shè)計曲柄搖桿機構(gòu)時，試證明若將固定鉸鏈A的中心取在FG弧段上將不滿足運動連續(xù)性要求。答因這時機構(gòu)的兩極位DC1,DC2將分別在兩個不連通的可行域內(nèi)。8-14圖示為一實驗用小電爐的爐門裝置，關(guān)閉時為位置E1，開啟時為位置E2。試設(shè)計一個四桿機構(gòu)來操作爐門的啟閉(各有關(guān)尺寸見圖)。(開啟時，爐門應(yīng)向外開啟，爐門與爐體不得發(fā)生干涉。而關(guān)閉時，爐門應(yīng)有一個自動壓向爐體的趨勢(圖中S為爐門質(zhì)心位置)。B、C為兩活動鉸鏈所在位置。解(1)作出B2C2的位置；用作圖法求出A及D的位置，并作出機構(gòu)在E2位置的運動簡圖，見下圖，并從圖中量得lAB==μl.AB=95mmlAD=μl.AD=335mmlCD=μl.CD=290mm(2)用怍圖法在爐門上求得B及C點位置，并作出機構(gòu)在位置的運動圖(保留作圖線)。作圖時將位置E1轉(zhuǎn)至位置E2，見圖并量得lAB=μl.AB=92.5mmlBC=μlBC=l27.5rnmlCD=μl.CD=262.5mn8-15圖示為公共汽車車門啟閉機構(gòu)。已知車門上鉸鏈C沿水平直線移動，鉸鏈B繞固定鉸鏈A轉(zhuǎn)動，車門關(guān)閉位置與開啟位置夾角為a=115o，AB1//C1C2，lBC=400mm，1C1C2=550mm,試求構(gòu)件AB8-16圖示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F聯(lián)接起來，使搖桿的三個已知位置、、和滑塊的三個位置、、相對應(yīng)(圖示尺寸系按比例繪出)。試確定此連桿的長度及其與搖桿CD鉸接點的位置。解由題意知，本題實際是為按兩連架汗(搖桿與滑塊)的預(yù)定對應(yīng)位置設(shè)計四扦機構(gòu)的同題。具體作圖過程如下圖所示。連桿的長度為lEF=μlE2F2=l30mm8-17圖示為某儀表中采用的搖桿滑塊機構(gòu)，若已知滑塊和搖桿的對應(yīng)位置為S1=36mm，S12=8mm，S23=9mm;φ12=25o，φ23=35o，搖桿的第Ⅱ位置在鉛垂方向上?；瑝K上鉸鏈點取在B點，偏距e=28mm,試確定曲柄和連桿長度。解本題屬于按兩連架軒預(yù)定的對應(yīng)位置設(shè)計四桿機構(gòu)問題。此問題可用反轉(zhuǎn)法求解。曲柄長度22.2mm，連桿長度52.2mm．見圖中標注。8-18試設(shè)計圖示的六桿機構(gòu)。該機構(gòu)當原動件l自y軸順時針轉(zhuǎn)過φ12=60o時，構(gòu)件3順時針轉(zhuǎn)過ψ=45o恰與x軸重合。此時，滑塊6自E1點移動到E2點，位移s12=20mm。試確定鉸鏈B及C的位置。解由題意知，所要設(shè)計的六桿機構(gòu)ABCDEF是由鉸鏈四桿機構(gòu)ABCD和搖桿滑塊機構(gòu)CDE串聯(lián)所組成，故此設(shè)計問題，可分解為兩個四桿機構(gòu)的設(shè)計問題。對于搖桿滑塊機構(gòu)CDE的設(shè)計，就是確定活動鉸鏈C的位置，可用反轉(zhuǎn)法設(shè)汁，具體作法如下圖所示。對于鉸鏈四扦機構(gòu)ABCD的設(shè)計．就是確定活動鉸鏈B的位置，也可用反轉(zhuǎn)法設(shè)計，具體作法如下圖所示。8-19現(xiàn)欲設(shè)計一四桿機構(gòu)翻書器。如圖所示，當踩動腳踏板時，連桿上的肘點自M，移至M：就可翻過一頁書?，F(xiàn)已知固定鉸鏈A、D的位置，連架桿AB的長度及三個位置以及描點M的三個位置。試設(shè)計該四桿機構(gòu)(壓重用以保證每次翻書時只翻過一頁)解：作圖，并量得：AB=36mm,AD=47mm,CD=5mm,BC=10mm,BM=36mm,CM=44mm8-20現(xiàn)需設(shè)計一鉸鏈四桿機構(gòu)，用以啟閉汽車前燈的遮避窗門。圖示為該門(即連桿上的標線)在運動過程中的五個位置，其參數(shù)如表8—3所示。試用解析法設(shè)計該四桿機構(gòu)(其位置必須限定在圖示長方形的有效空間內(nèi))。8-21圖示為一用推拉纜操作的長桿夾持器，用一四桿機構(gòu)ABCD來實現(xiàn)夾持動作。設(shè)已知兩連架桿上標線的對應(yīng)角度如圖所示，試確定該四桿機構(gòu)各桿的長度。解：取AD為機架，并以適當比例尺作機架AD及AB桿與DE桿的三對對應(yīng)位置。此機構(gòu)設(shè)計簡要步驟如圖（保留作圖線），機構(gòu)各桿長度為：8-22圖示為一汽車引擎油門控制裝置。此裝置由四桿機構(gòu)ABCD、平行四邊形機構(gòu)DEFG及油門裝置所組成，由繞O軸轉(zhuǎn)動的油門踏板OI驅(qū)動可實現(xiàn)油門踏板與油門的協(xié)調(diào)配合動作。當油門踏板的轉(zhuǎn)角分別為0o、5o、15o及20o時，桿MAB相對應(yīng)的轉(zhuǎn)角分別為0o、32o、52o及63o(逆時針方向)，與之相應(yīng)油門開啟程度為0o(關(guān)閉)、14o、44o及60o(全開)四個狀態(tài)?，F(xiàn)設(shè)lAD=120mm，試以作圖法設(shè)計此四桿機構(gòu)ABCD，并確定桿AB及CD的安裝角度β1及β2的大小(當踏板轉(zhuǎn)20o時，AM與OA重合，DE與AD重合)。解：（1）由平行四邊形機構(gòu)特征知桿CD的轉(zhuǎn)角與油門開啟角相同，故四桿機構(gòu)ABCD兩連架桿AB及CD的三對對應(yīng)角α12=32o,φ12=14o;α13=52o,φ13=44o,α14=63o,φ14=60o；且均為逆時針方向；（2）取相應(yīng)比例尺作出機架AD如圖所示；取BB為歸并點，按點歸并法設(shè)計此四桿機構(gòu)（保留全部作圖線），并量得：lAB=μl.AB=92mm,lAD=μl.AD=120mm,lBC=μl.BC=180mm,lCD=μl.CD=34mm;β1=92o,β2=102o8-23如圖所示，現(xiàn)欲設(shè)計一鉸鏈四桿機構(gòu)，設(shè)已知搖桿CD的長行程速比系數(shù)K=1.5，機架AD的長度為，搖桿的一個極限位置與機架間的夾角為，試求曲柄的長度和連桿的長度（有兩組解）。解：先計算再以相應(yīng)比例尺μl.作圖可得兩個解：(1)lAB=μl.(AC2-AC1)/2=49.5mm,lBC=μl.(AC2+AC1)/2=119.5mm(2)lAB=μl.(AC1-AC2)/2=22mm,lBC=μl.(AC2+AC1)/2=48mm8-24如圖所示，設(shè)已知破碎機的行程速度變化系數(shù)K=1.2，顎板長度lCD=300mm顎板擺角φ=35o，曲柄長度lAD=80mm。求連桿的長度，并驗算最小傳動角γmin是否在允許的范圍內(nèi)。解：先計算取相應(yīng)比例尺μl作出搖桿CD的兩極限位置C1D及C2D和固定鉸鏈A所在圓s1(保留作圖線)。-如圖所示，以C2為圓心、2AB為半徑作圓，同時以F為圓心2FC2為半徑作圓，兩圓交于點E，作C2E的延長線與圓s1的交點，即為鉸鏈A的位置。由圖知：lBC=μl.AC1+lAB=310mmγmin=γ``=45o>40o8-25圖示為一牛頭刨床的主傳動機構(gòu)，已知lAB=75mm，lDE=100mm，行程速度變化系數(shù)K=2，刨頭5的行程H=300mm。要求在整個行程中，推動刨頭5有較小的壓力角，試設(shè)計此機構(gòu)。解先算導(dǎo)桿的擺角取相應(yīng)比例尺μl作圖，由圖可得導(dǎo)桿機構(gòu)導(dǎo)桿和機架的長度為：LCD=μl.CD=300mm,lAC=μl.AC=150mm;導(dǎo)桿端點D的行程D1D2=E1E2=H/μl為了使推動刨頭5在整行程中有較小壓力角，刨頭導(dǎo)路的位置h成為H=lCD(1+cos(φ/2))/2=300[(1+cos(60/2))/2=279.9mm點津本題屬于按行程速比系數(shù)K設(shè)計四桿機構(gòu)問題，需要注意的是：①導(dǎo)桿CD的最大擺角與機構(gòu)極位夾角相等：②因H=300mm，且要求在整個行中刨頭運動壓力角較小。所以取CD1=CD2=300mm,則D1D2=H=300mm。8-26某裝配線需設(shè)計一輸送工件的四桿機構(gòu)，要求將工件從傳遞帶C1經(jīng)圖示中間位置輸送到傳送帶C2上。給定工件的三個方位為：M1(204，-30)，θ21=0o；M2(144，80)，θ22=22o；M3(34，100)，θ23=68o。初步預(yù)選兩個固定鉸鏈的位置為A(0，0)、D(34，一83)。試用解析法設(shè)計此四桿機構(gòu)。解由題可知,本題屬于按預(yù)定的連桿位置用解析法設(shè)汁四桿機構(gòu)問題，N=3，并已預(yù)選xA,yA和xD,yD坐標值，具體計算過程略。8-27如圖所示，設(shè)要求四桿機構(gòu)兩連架桿的三組對應(yīng)位置分別為:，，，，，。試以解析法設(shè)計此四桿機構(gòu)。解：（1）將α,φ的三組對應(yīng)值帶入式（8-17）（初選α0=φ0=0）Cos(α+α0)=p0cos(φ+φ0)+p1cos[(φ+φ0)-(α+α0)]+p2得解之得（計算到小數(shù)點后四位）p0=1.5815,p1=-1.2637,p2=1.0233（2）如圖所示，求各桿的相對長度，得n=c/a=p0=1.5815,l=-n/p=1.2515（3）求各桿的長度：得d=80.00a=d/l=80/1.2515=63.923mmb=ma=1.5831ⅹ63.923=101.197mmc=na=1.5851ⅹ63.923=101.094mm8-28試用解析法設(shè)計一曲柄滑塊機構(gòu)，設(shè)已知滑塊的行程速度變化系數(shù)K=1．5，滑塊的沖程H=50mm，偏距e=20mm。并求其最大壓力角αmax。解：計算并取相應(yīng)比例尺μl根據(jù)滑塊的行程H作出極位及作θ圓，作偏距線，兩者的交點即鉸鏈所在的位置，由圖可得：lAB=μl.(AC2-AC1)/2=17mm,lBC=μl.(AC2+AC1)/2=36mm8-29試用解析法設(shè)計一四桿機構(gòu)，使其兩連架桿的轉(zhuǎn)角關(guān)系能實現(xiàn)期望函數(shù)y=^，l≤z≤10。8-30如圖所示，已知四桿機構(gòu)。ABCD的尺寸比例及其連桿上E點的軌跡曲線，試按下列兩種情況設(shè)計一具有雙停歇運動的多桿機構(gòu)：1)從動件搖桿輸出角為45o：2)從動件滑塊輸出行程為5倍曲柄長度。8-31請結(jié)合下列實際設(shè)計問題，選擇自己感興趣的題目，并通過需求背景調(diào)查進一步明確設(shè)計目標和技術(shù)要求，應(yīng)用本章或后幾章所學(xué)知識完成相應(yīng)設(shè)計并編寫設(shè)計報告。1)結(jié)合自己身邊學(xué)習(xí)和生活的需要，設(shè)計一折疊式床頭小桌或晾衣架，或一收藏式床頭書架或臉盆架或電腦架等；2)設(shè)計一能幫助截癱病人獨自從輪椅轉(zhuǎn)入床上或四肢癱瘓已失去活動能力的病人能自理用餐或自動翻書進行閱讀的機械；3)設(shè)計適合老、中、青不同年齡段使用并針對不同職業(yè)活動性質(zhì)(如坐辦公室人員運動少的特點)的健身機械；4)設(shè)計幫助運動員網(wǎng)球或乒乓球訓(xùn)練的標準發(fā)球機或步兵步行耐力訓(xùn)練，或空軍飛行員體驗混戰(zhàn)演習(xí)訓(xùn)練(即給可能的飛行員各方位加一個重力)，或宇航員失重訓(xùn)練(即能運載一人并提供一個重力加速度)的模擬訓(xùn)練機械；5)設(shè)計放置在超市外投幣式的具有安全、有趣或難以想像的運動的小孩“坐椅”或能使兩位、四位游客產(chǎn)生毛骨悚然的顫動感覺的輕便“急動”坐車。第9章課后參考答案9-1何謂凸輪機構(gòu)傳動中的剛性沖擊和柔性沖擊?試補全圖示各段一、一、一曲線，并指出哪些地方有剛性沖擊，哪些地方有柔性沖擊？答凸輪機構(gòu)傳動中的剛性沖擊是指理論上無窮大的慣性力瞬問作用到構(gòu)件上，使構(gòu)件產(chǎn)生強烈的沖擊；而柔性沖擊是指理論上有限大的慣性力瞬間作用到構(gòu)件上，使構(gòu)件產(chǎn)生的沖擊。s-δ,v-δ,a-δ曲線見圖。在圖9-1中B，C處有剛性沖擊，在0，A，D，E處有柔性沖擊。9—2何謂凸輪工作廓線的變尖現(xiàn)象和推桿運動的失真現(xiàn)象?它對凸輪機構(gòu)的工作有何影響?如何加以避免?題9-1圖答題9-1圖9—3力封閉與幾何封閉凸輪機構(gòu)的許用壓力角的確定是否一樣?為什么?答力封閉與幾何封閉凸輪機溝的許用壓力角的確定是不一樣的。因為在回程階段-對于力封閉的凸輪饑構(gòu)，由于這時使推桿運動的不是凸輪對推桿的作用力F，而是推桿所受的封閉力．其不存在自鎖的同題，故允許采用較大的壓力角。但為使推稈與凸輪之間的作用力不致過大。也需限定較大的許用壓力角。而對于幾何形狀封閉的凸輪機構(gòu)，則需要考慮自鎖的問題。許用壓力角相對就小一些。9—4一滾子推桿盤形凸輪機構(gòu)，在使用中發(fā)現(xiàn)推桿滾子的直徑偏小，欲改用較大的滾子？問是否可行?為什么?答不可行。因為滾子半徑增大后。凸輪的理論廓線改變了．推桿的運動規(guī)律也勢必發(fā)生變化。9—5一對心直動推桿盤形凸輪機構(gòu)，在使用中發(fā)現(xiàn)推程壓力角稍偏大，擬采用推桿偏置的辦法來改善，問是否可行?為什么?答不可行。因為推桿偏置的大小、方向的改變會直接影響推桿的運動規(guī)律．而原凸輪機構(gòu)推桿的運動規(guī)律應(yīng)該是不允許擅自改動的。9-6在圖示機構(gòu)中，哪個是正偏置?哪個是負偏置?根據(jù)式(9-24)說明偏置方向?qū)ν馆啓C構(gòu)壓力角有何影響?答由凸輪的回轉(zhuǎn)中心作推桿軸線的垂線．得垂足點，若凸輪在垂足點的速度沿推桿的推程方向．剛凸輪機構(gòu)為正偏置．反之為負偏置。由此可知．在圖示機溝中，兩個均為正偏置。由可知．在其他條件不變的情況下。若為正偏置(e前取減號)．由于推程時(ds/dδ)為正．式中分子ds/dδ-e<ds/dδ,故壓力角α減小。而回程時,由于ds／dδ為負,式中分子為|(ds／dδ)-e|=|(ds／dδ)|+|e|>ds／dδ。故壓力角增大。負偏置時剛相反，即正偏置會使推程壓力角減小，回程壓力角增大；負偏置會使推程壓力角增大，回程壓力角減小。9—7試標出題9—6a圖在圖示位置時凸輪機構(gòu)的壓力角，凸輪從圖示位置轉(zhuǎn)過90o后推桿的位移；并標出題9—6b圖推桿從圖示位置升高位移s時，凸輪的轉(zhuǎn)角和凸輪機構(gòu)的壓力角。解如圖(a)所示，用直線連接圓盤凸輪圓心A和滾子中心B，則直線AB與推桿導(dǎo)路之間所夾的銳角為圖示位置時凸輪機構(gòu)的壓力角。以A為圓心,AB為半徑作圓,得凸輪的理論廓線圓。連接A與凸輪的轉(zhuǎn)動中心O并延長，交于凸輪的理論廓線于C點。以O(shè)為圓心．以O(shè)C為半徑作圓得凸輪的基圓。以O(shè)為圓心,以O(shè)點到推桿導(dǎo)路的距離OD為半徑作圓得推桿的偏距圓；。延長推桿導(dǎo)路線交基圓于G-點，以直線連接OG。過O點作OG的垂線，交基圓于E點。過E點在偏距圓的下側(cè)作切線．切點為H點．交理論廓線于F點，則線段EF的長即為凸輪從圖示位置轉(zhuǎn)過90后推桿的位移s。方法同前，在圖(b)中分別作出凸輪的理論廓線、基圓、推桿的偏距圓。延長推桿導(dǎo)路線交基圓于G點，以直線連接OG。以O(shè)為圓心，以滾子中心升高s后滾子的轉(zhuǎn)動中心K到O點的距離OK為半徑作圓弧，交理論廓線于F點。過F點作偏距圓的切線，交基圓于E點，切點為H。則∠GOE為推桿從圖示位置升高位移s時-凸輪的轉(zhuǎn)角，∠AFH為此時凸輪機構(gòu)的壓力角。(a)(b)9—8在圖示凸輪機構(gòu)中，圓弧底擺動推桿與凸輪在B點接觸。當凸輪從圖示位置逆時針轉(zhuǎn)過90。時，試用圖解法標出：1)推桿在凸輪上的接觸點；2)擺桿位移角的大??；3)凸輪機構(gòu)的壓力角。解如圖所示，以O(shè)為圓心，以O(shè)點到推桿轉(zhuǎn)動中心A的距離AO為半徑作圓，得推桿轉(zhuǎn)動中心反轉(zhuǎn)位置圓。過O點怍OA的垂線，交推桿轉(zhuǎn)動中心反轉(zhuǎn)位置圓于D點。以O(shè)`為圓心．以O(shè)`點到推桿圓弧圓心C的距離CO’為半徑作圓．得凸輪的理論廓線。以O(shè)為圓心，作圓內(nèi)切于凸輪的理論廓線圓，得凸輪的基圓。以D為圓心，以AC為半徑作圓弧，交凸輪的理論廓線于E點，交凸輪的圓于G點。用直線連接EO’，交凸輪的實際廓線于F點，此即為推桿在凸輪上的接觸點；而∠GDE即為擺桿的位移角；過E點并垂直于DE的直線與直線EF間所夾的銳角即為此時凸輪機構(gòu)的壓力角。9—9已知凸輪角速度為1．5rad／s，凸輪轉(zhuǎn)角時，推桿等速上升16mm;時推桿遠休，時推桿下降16mm;時推桿近休。試選擇合適的推桿推程運動規(guī)律，以實現(xiàn)其最大加速度值最小，并畫出其運動線圖。解推桿在推程及回程段運動規(guī)律的位移方程為：(1)推程：s=hδ／δ00o≤δ≤150o(2)回程：等加速段s=h一2hδ2／δ`020o≤δ≤60o等減速段s=2h(δ’一δ)2／δ0`260o≤δ≤120o計算各分點的位移值如表9．3：根據(jù)表9-3可作所求圖如下圖：9—10設(shè)計一凸輪機構(gòu)，凸輪轉(zhuǎn)動一周時間為2s。凸輪的推程運動角為60o，回程運動角為150。，近休止運動角為150o。推桿的行程為15mm。試選擇合適的推桿升程和回程的運動規(guī)律，使得其最大速度值最小，并畫出運動線圖。9一11試設(shè)計一對心直動滾子推桿盤形凸輪機構(gòu)，滾子半徑r，=10mm，凸輪以等角速度逆時針回轉(zhuǎn)。凸輪轉(zhuǎn)角δ=0o～120o時，推桿等速上升20mm；δ=120o～180o時，推桿遠休止；δ=180o～270o時，推桿等加速等減速下降20mm；δ=270o～：360o時，推桿近休止。要求推程的最大壓力角α。?！?0o，試選取合適的基圓半徑，并繪制凸輪的廓線。問此凸輪機構(gòu)是否有缺陷，應(yīng)如何補救。9一12試設(shè)計一個對心平底直動推桿盤形凸輪機構(gòu)凸輪的輪廓曲線。設(shè)已知凸輪基圓半徑rn=30mm，推桿平底與導(dǎo)軌的中心線垂直，凸輪順時針方向等速轉(zhuǎn)動。當凸輪轉(zhuǎn)過120~1~r推桿以余弦加速度運動上升20。。，再轉(zhuǎn)過150o時，推桿又以余弦加速度運動回到原位，凸輪轉(zhuǎn)過其余90o時，推桿靜止不動。問這種凸輪機構(gòu)壓力角的變化規(guī)律如何?是否也存在自鎖問題?若有，應(yīng)如何避免?解推桿在推程及回程運動規(guī)律的位移方程為（1)推程S=h[1-cos(πδ/δ0)]/2：0o≤δ≤120o（2）回程．S=h[1+cos(πδ/δ0`)]/20o≤δ≤150o計算各分點的位移值如表9-4l：根據(jù)表9-4可作所求圖如下圖：這種凸輪機構(gòu)的壓力角為一定值，它恒等于平底與導(dǎo)路所夾銳角的余角．與其他因素?zé)o關(guān)。這種凸輪機構(gòu)也會是存在自鎖問題，為了避免自鎖．在設(shè)計時應(yīng)該在結(jié)構(gòu)許可的條件下，盡可能取較大的推桿導(dǎo)路導(dǎo)軌的長度。并盡可能減小推gan9的懸臂尺寸。9一13一擺動滾子推桿盤形凸輪機構(gòu)(參看圖9—23)，已知lOA=60mmr0=25mm，lAB=50mm，rr=8mm。凸輪順時針方向等速轉(zhuǎn)動，要求當凸輪轉(zhuǎn)過180o時，推桿以余弦加速度運動向上擺動25o；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。試以作圖法設(shè)計凸輪的工作廓線。解推扦在推程及回程段運動規(guī)律的位移方程為(1)推程：s=Φ[1-cos(πδ/δ0)/20o≤δ≤180o(2)回程：s=Φ[1-(δ/δ`0)十sin(2πδ/δ`0)]/(2π)oo≤δ≤180o計算各分點的位移值如表9．5：根據(jù)表9。5作圖如圖所示9—14試設(shè)計偏置直動滾子推桿盤形凸輪機構(gòu)凸輪的理論輪廓曲線和工作廓線。已知凸輪軸置于推桿軸線右側(cè)，偏距e=20mm，基圓半徑r。=50mm，滾子半徑r，=10mm。凸輪以等角速度沿順時針方向回轉(zhuǎn)，在凸輪轉(zhuǎn)過角占，：120。的過程中，推桿按正弦加速度運動規(guī)律上升矗=50mm；凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)過炙=30。時，推桿保持不動；其后，凸輪再回轉(zhuǎn)角度如=60時，推桿又按余弦加速度運動規(guī)律下降至起始位置；凸輪轉(zhuǎn)過一周的其余角度時，推桿又靜止不動。解(1)汁算推桿的位移并對凸輪轉(zhuǎn)角求導(dǎo)：當凸輪轉(zhuǎn)角δ在o≤δ≤2π／3過程中，推桿按正弦加速度運動規(guī)律上升h=50rnm。則可得0≤δ≤2π/30≤δ≤2π/3當凸輪轉(zhuǎn)角占在2π／3≤δ≤5π／6過程中，推桿遠休。S=50，2π／3≤δ≤5π／6ds/dδ=0，2π/3≤δ≤5π／6當凸輪轉(zhuǎn)角δ在5π/6≤δ≤7π／6過程中，推桿又按余弦加速度運動規(guī)律下降至起始位置。則可得5π／6≤δ≤7π／65π／6≤δ≤7π／6當凸輪轉(zhuǎn)角δ在7π/6≤δ≤2π過程中，推桿近休。S=07π／6≤δ≤2πds/dδ=07π≤δ≤2π(2)計算凸輪的理論廓線和實際廓線：i本題的計算簡圖如圖（a)所示。選取坐標系如圖(b)所示，由圖（b)可知，凸輪理論廓線上B點(即滾子中心)的直角坐標為:x=(s0+s)cosδ-esinδy=(s0+s)sinδ+ecosδ式中：s0=(r02-e2)1/2=(502-202)1/2=45.826mm由圖(b)可知凸輪實際廓線的方程即B’點的坐標方程式為ix`=x-rrcosθY`=y-rrsinθ因為dy/dδ=(ds/dδ-e)sinδ+(s0+s)cosδdx/dδ=(ds/dδ-e)cosδ-(s0-s)sinδ所以故x`=x-10cosθy`=y-10sinθ由上述公式可得理論輪廓曲線和工作廓線的直角坐標．計算結(jié)果如表9．6凸輪廓線如下圖昕示。9—15圖示為一旅行用輕便剃須刀，圖a為工作位置，圖b為正在收起的位置(整個刀夾可以收入外殼中)。在刀夾上有兩個推桿A、B，各有一個銷A’、B’，分別插入外殼里面的兩個內(nèi)凸輪槽中。按圖a所示箭頭方向旋轉(zhuǎn)旋鈕套時(在旋鈕套中部有兩個長槽，推桿上的銷從中穿過，使兩推桿只能在旋鈕套中移動，而不能相對于旋鈕套轉(zhuǎn)動)，刀夾一方面跟著旋鈕套旋轉(zhuǎn)，并同時從外殼中逐漸伸出，再旋轉(zhuǎn)至水平位置(工作位置)。按圖b所示箭頭方向旋轉(zhuǎn)旋鈕套時，刀夾也一方面跟著旋鈕套旋轉(zhuǎn)，并先沿逆時針方向轉(zhuǎn)過900成垂直位置，再逐漸全部縮回外殼中。要求設(shè)計外殼中的兩凸輪槽(展開圖)，使該剃須刀能完成上述動作，設(shè)計中所需各尺寸可從圖中量取，全部動作在旋鈕套轉(zhuǎn)過2π角的過程中完成。解由題意知。兩推桿相差180o布置，所以它們各自對應(yīng)的凸輪槽應(yīng)為等距線。當兩銷予都到達推桿B的最高位置時．推桿B不再升高．而推軒A繼續(xù)升高，此段推桿B對應(yīng)的凸輪槽應(yīng)為水平的，而推桿A對應(yīng)的凸輪槽不變。為了安裝方便．將推桿A．B所對應(yīng)的凸輪槽與端部連通。為了保證能同時將A,B推桿以及旋鈕套從外殼中取出．將凸輪槽適當向水平方向伸展。據(jù)此沒計凸輪槽展開圖如圖所示。圖中．第l位置為兩推桿最下位置時情況：第4位置為推桿B不再上升而推桿A繼續(xù)上升的情況；第5位置為題圖中的工作位置。第6，7位置是裝拆時的位置。第11章課后參考答案11-1在給定輪系主動輪的轉(zhuǎn)向后，可用什么方法來確定定軸輪系從動輪的轉(zhuǎn)向？周轉(zhuǎn)輪系中主、從動件的轉(zhuǎn)向關(guān)系又用什么方法來確定?答：參考教材216~218頁。11-2如何劃分一個復(fù)合輪系的定軸輪系部分和各基本周轉(zhuǎn)輪系部分?在圖示的輪系中，既然構(gòu)件5作為行星架被劃歸在周轉(zhuǎn)輪系部分中，在計算周轉(zhuǎn)輪系部分的傳動比時，是否應(yīng)把齒輪5的齒數(shù),Z5計入?答：劃分一個復(fù)合輪系的定軸輪系部分和各基本周轉(zhuǎn)輪系部分關(guān)鍵是要把其中的周轉(zhuǎn)輪系部分劃出來，周轉(zhuǎn)輪糸的特點是具有行星輪和行星架，所以要先找到輪系中的行星輪，然后找出行星架。每一行星架，連同行星架上的行星輪和與行星輪相嚙合的太陽輪就組成一個基本周轉(zhuǎn)輪糸。在一個復(fù)合輪系中可能包括有幾個基本周轉(zhuǎn)輪系（一般每一個行星架就對應(yīng)一個基本周轉(zhuǎn)輪系)，當將這些周轉(zhuǎn)輪一一找出之后．剩下的便是定軸輪糸部分了。在圖示的輪系中．雖然構(gòu)件5作為行星架被劃歸在周轉(zhuǎn)輪系部分中，但在計算周轉(zhuǎn)輪系部分的傳動比時．不應(yīng)把齒輪5的齒數(shù)計入。11-3在計算行星輪系的傳動比時，式imH=1-iHmn只有在什么情況下才是正確的?答在行星輪系，設(shè)固定輪為n,即ωn=0時,imH=1-iHmn公式才是正確的。11-4在計算周轉(zhuǎn)輪系的傳動比時，式iHmn=(nm-nH)／(nn-nH)中的iHmn是什么傳動比，如何確定其大小和“±”號?答:iHmn是在根據(jù)相對運動原理，設(shè)給原周轉(zhuǎn)輪系加上一個公共角速度“-ωH”。使之繞行星架的固定軸線回轉(zhuǎn)，這時各構(gòu)件之間的相對運動仍將保持不變，而行星架的角速度為0，即行星架“靜止不動”了．于是周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)化成了定軸輪系，這個轉(zhuǎn)化輪系的傳動比，其大小可以用iHmn=(nm-nH)／(nn-nH)中的iHmn公式計算；方向由“±”號確定，但注意，它由在轉(zhuǎn)化輪系中m.n兩輪的轉(zhuǎn)向關(guān)系來確定。11-5用轉(zhuǎn)化輪系法計算行星輪系效率的理論基礎(chǔ)是什么?為什么說當行星輪系為高速時，用它來計算行星輪系的效率會帶來較大的誤差?答:用轉(zhuǎn)化輪系法計算行星輪系效率的理論基礎(chǔ)是行星輪系的轉(zhuǎn)化輪系和原行星輪系的差別，僅在于給整個行星輪系附加了一個公共角速度“-ωH”。經(jīng)過這樣的轉(zhuǎn)化之后，各構(gòu)件之間的相對運動沒有改變，而輪系各運動副中的作用力(當不考慮構(gòu)件回轉(zhuǎn)的離心慣性力時)以及摩擦因數(shù)也不會改變。因而行星輪系與其轉(zhuǎn)化輪系中的摩擦損失功率PHf應(yīng)相等。用轉(zhuǎn)化輪系法計算行星輪系效率沒有考慮由于加工、安裝和使用情況等的不同，以及還有一些影響因素如攪油損失、行星輪在公轉(zhuǎn)中的離心慣性力等，因此理論計算的結(jié)果并不能完全正確地反映傳動裝置的實際效率。11-6何謂正號機構(gòu)、負號機構(gòu)?各有何特點?各適用于什么場合?答:行星輪系的轉(zhuǎn)化輪系中當傳動比iH1n>o，稱為正號機構(gòu)；當傳動比iH1n<o，稱為負號機構(gòu)。正號機構(gòu)效率隨著liH1l的增大而降低，其效率可能出現(xiàn)負值而發(fā)生自鎖，其主要用于傳遞運動，如用在傳動比大而對效率要求不高的輔助裝置中；負號機構(gòu)由于在任何情況下都不會出現(xiàn)自鎖，效率較高，主要用于動力傳動。11-7何謂封閉功率流?在什么情況下才會出現(xiàn)?有何危害?答:在選用封閉式行星輪系時，如其型式及有關(guān)參數(shù)選擇不當，可能會形成有一部分功率只在輪系內(nèi)部循環(huán)，而不能向外輸出的情況，即形成所謂的封閉功率流。當iaⅢ和ibⅢ異號，且liaⅢl>libⅢl時，出現(xiàn)封閉功率流。這種封閉的功率流將增大摩擦功率損失，使輪系的效率和強度降低，對于傳動極為不刊。11-8在確定行星輪系各輪齒數(shù)時，必須滿足哪些條件，為什么?答設(shè)計行星輪系時，各輪齒數(shù)的選擇應(yīng)滿足四個條件；對于不同的輪系，這四個條件具體表達式不盡相同，下面以內(nèi)齒輪3固定，各輪均為標準齒輪的2K—H型輪系為例加以說明。(1)保證實現(xiàn)給定的傳動比：z3=(i1H-1)z1(2)滿足同心條件(即保證兩太陽輪和系桿的軸線重合):Z3=z1+2z2(3)滿足k個行星輪均布安裝(即滿足裝配條件)：N=(z3+z1)/k(n為整數(shù))(4)滿足鄰接條件（即保證相鄰行星輪不致相互碰撞)：(z1+z2)sin(180o/k)>z2+2ha11-9在行星輪系中采用均載裝置的目的何在?采用均載裝置后會不會影響該輪系的傳動比?答在行星輪系中，常把某些構(gòu)件作成可以浮動的．在輪系運轉(zhuǎn)中，如各行星輪受力不均勻。這些構(gòu)件能在一定的范圍內(nèi)自由浮動，以達到自動調(diào)節(jié)各行星輪載荷的目的。采用均載裝置后不會影響該輪系的傳動比。11-10何謂少齒差行星傳動?擺線針輪傳動的齒數(shù)差是多少?在諧波傳動中柔輪與剛輪的齒數(shù)差如何確定?答少齒差行星傳動是指在行星輪系中．當行星輪1與內(nèi)齒輪2的齒數(shù)差△z=z2-z1=1～4時．就稱為少齒差行星傳動；擺線針輪傳動的齒數(shù)差是1；在諧波傳動中柔輪與剛輪的齒距相同．但齒數(shù)不等，剛輪與柔輪的齒數(shù)差通常等于波數(shù)n，即zr-zs=n011-11圖示為一手搖提升裝置，其中各輪齒數(shù)均為已知，試求傳動比i1