机械原理习题答案新.doc

第二章 机构的结构分析21.计算下列各机构的自由度。注意分析其中的虚约束、局部自由度合复合铰链等。题图c所示机构，导路、。该机构可有多种实际用途，可用于椭圆仪，准确的直线轨迹产生器，或作为压缩机或机动马达等。题图d为一大功率液压动力机。其中，且、处于滑块移动轴线的对称位置。答c)为轨迹重合虚约束，可认为杆或滑块之一构成虚约束。;d)对称的上部分或下部分构成虚约束。.22试计算下列机构的自由度,如有局部自由度、虚约束或复合铰链，请指出。 e）答案：a)注意其中的、点并不是复合铰链。b)C）其中点为复合铰链，分别由2、构件在点构成复合铰。d)或者其中、处的磙子具有局部自由度。2-3试计算如图所示各平面高副机构的自由度,如有局部自由度、虚约束或复合铰链，请指出。第三章 平面连杆机构及其分析与设计31试求题图所示各机构在图示位置时全部瞬心的位置答案：瞬心P12在A点 瞬心P23、 P24均在B点瞬心P34在C点 P14、 P13均在垂直导路的无瞬心P23、 P13均在B点 穷远处瞬心P14、 P24均在D点 3-5在图示的齿轮-连杆组合机构中，试用瞬心法求齿轮1与齿轮3的传动比。 答案：此题关键是找到相对瞬心133-6在图示凸轮机构中，已知，凸轮，凸轮以角速度逆时针方向转动。试用瞬心法求从动件2的角速度。 答案：找到，构件的相对瞬心12 即有：12现在的关键是求出的值。设为x， 则(222x2)1/2(222x2)1/2，80xP12AOP12BC 则有：x(222x2)1/2(222x2)1/2/(80x)求解出x37.4 由式可得：214.675rad/m第六章-题图-所示的盘形转子中，有个不平衡质量，它们的大小及其质心到回转轴的距离分别为：m1=10kg，r1=100mm，m2=8kg，r2=150mm，m3=7kg，r3=200mm，m4=5kg，r4=100mm试对该转子进行平衡设计 答案：各质径积的大小分别为：m1r1=1000kgmm m2r2=1200kgmmm3r3=1400kgmm m4r4=500kgmm现取：作出质径积的向量多边形，以平衡质径积mere构成封闭的向量多边形从上面的向量多边形中可知：平衡质径积大小mere4020=800kg/mm，方向与x向成60o角欲平衡有种方法：在mere方向配质量，若在re100mm，则me8kg；可在mere反方向挖去一块，使其径积为800kg/mm6-3题图-所示为一均匀圆盘转子，工艺要求在圆盘上钻个圆孔，圆孔直径及孔心到转轴O的距离分别为：d1=40mm，r1=120mm，d2=60mm，r2=100mm，d3=50mm，r3=110mm，d4=70mm，r4=90mm，方位如图试对该转子进行平衡设计 设单位面积的质量为，其个孔的质径比分别为：m1r1=(d1/2) 2120=48000 ； m2r2=(d2/2)2100=90000m3r3=(d3/2)2110=68750 ；m4r4=(d4/2)290=108450现取：作向量多边形：从向量图中可知：mere=43=86000若在半径re=100mm且与x轴正向成46o的位置上挖圆孔的直径d5=（3440）1/2mm即可平衡6-4 在图示的转子中，已知各偏心质量m1=10kg，m2=15kg，m3=20kg，m4=10kg；它们的回转半径分别为r1=300mm，r2=r4=150mm，r3=100mm，又知各偏心质量所在的回转平面间的距离为l1=l2=l3=200mm，各偏心质量间的方位角为，。若置于平衡基面I及II中的平衡质量mI和mII的回转半径均为400mm，试求mI及mII的大小和方位。-题图-所示曲柄摇杆机构中，已知各构件：l1=75mm，l2=300mm，l3=150mm；各杆的质量为m1=03kg，m2=06kg ，m3=09kg，其质心位置lAS1=25mm，lBS2=100mm，lBS3=100mm） 试用质量静替代法将各杆质量替代到A，B，C，D四点；） 若在曲柄，摇杆上加平衡质量me1及me3使机构惯性力平衡，当取平衡质量的回转半径为re1=re3=75mm时，me1，me3各为多少？mBS2=20006/300=04kg mCS2=10006/300=02kg答案：）m1用，两点替代 m2用B，C两点替代mAS1=5003/75=02kg mBS1=2503/75=01kgm3用C，D两点替代mCS3=10009/150=06kg mDS3=5009/150=03kgmA=mAS1=02kgmB= mBS1mBS25kgmC= mCS2mCS38kgmD=mDS2=03kg2)me1re1=mBlAB me1=0575/75=05kgme3re3=mClCD me3=08150/75=16kg-在题图-所示曲柄滑块机构中，已知各杆长度：lAB=100mm，lBC=300mm；曲柄和连杆的质心S1，S2的位置分别为lAS1=100mm=lAS2，滑块的质量m3=04kg，试求曲柄滑块机构惯性完全平衡时的曲柄质量m1和连杆质量m2的大小 答案：m2lBC=m3lBS2 m2=m3lBS2/lBC=0133kgmB=m2+m3=0533kgm1lAB=mBlAS1 m1=0533kg第八章81已知图所示铰链四杆机构ABCD中，lBC=50mm，lCD=35mm，lAD=30mm，取为机架）如果该机构能成为曲柄摇杆机构，且AB是曲柄，求lAB的取值范围；）如果该机构能成为双曲柄杆构，求lAB的取值范围；）如果该机构能成为双摇杆机构，求lAB的取值范围答案：1）该机为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，则AB应为最短杆。其中已知BC杆为最长杆50。 lAB+lBClAD+lCD lAB152）该机构欲成为双曲柄机构，同样应满足曲柄存在的条件，且应以最短杆为机架。现AD为机架，则只能最短杆即为AD，则最长杆可能为BC杆，也可能是AB杆。） 若AB杆为最长杆：lAD+lABlBC+lCDlAB55 即lAB） 若杆为最长杆：lAB+lBClAB+lCDlAB45 即lAB若该机构为双曲柄机构，则杆杆长的取值范围为：45lAB50） 欲使该机构为双摇杆机构，则最短杆与最长杆之和应大于另外二杆之和。现在的关键是谁是最短、最长杆？1) 若AB杆最短，则最长杆为BC：lAB+lBClCD+lADlAB152）若AD杆最短，BC杆最长：lAD+lABlBC+lCD lAB45 AB杆最长：lAD+lABlBC+lCD lAB55 lABlAD+lCD+lBC lAB115 综上分析：AB杆的取值为： 15lAB45 或者 55lAB1158-3已知两连架杆的三组对应位置如题图所示为：160o，130o，290o，250o，3120o，380o，若取机架长度lAD=100mm，lCD=100mm，试用图解法计算此铰链四杆机构各杆长度。假定连架杆CD与机架夹角1，2，3正好定的连线与机架所成形的角。现假象把连架杆固定在第一位置，转动机架AD，使AD分别与AD的固定位置分别成1，2，3，从而可找到另一连架杆C2D，C3D位置。即转化为已知连杆的三位置而设计铰链四杆机构，A是不用设计，其值只有C1,C2,C的转动中心B1（作C1C2，C2C2的垂线）连接CB1C1D，即得铰链四杆机构。8-4.如图2-31所示的铰链四杆机构。设已知其摇杆CD的长度为 75mm，行程时间比系数K=1.5，机架AD的长度为80mm,又已知摇杆的一个极限位置与机架的夹角45o，试求其曲柄的长度lAB和连杆的长度lBC。答案：选尺寸比例画出机架AD，即极限位置的CD极位夹角=(k-1)/(k+1)180=36此题有2组解，因为CD位置既可认为最近极限位置。又可按最远极限位置来设计。1CD为最近极限位置，则最远极限位置在C2D则有 lAB+lBC=AC2 lBClAB=AC2 即可求lAB，lBC亦可用作用在AC2上截去AC，剩余段的一半即为lAB,AF即代表lBC。 2CD为最远极限位置，则最近极限位置在C1D。则有 lAB+lBC=AC2 lBClAB=AC2 即可求lAB，lBC（亦可用作图法，同上）。8-5设计一曲柄摇杆机构，已知其摇杆CD的长度，摇杆两极限位置间的夹角，行程速比系数，若曲柄的长度，试用图解法求连杆的长度和机架的长度。 8-6设计一偏置曲柄滑块机构，已知滑块的行程速比系数，滑块的冲程，导路的偏距，试用图解法求曲柄长度和连杆长度。第九章 凸轮机构9-1题图所示为凸轮机构的起始位置，试用反转法直接在图上标出：）凸轮按方向转过45o时从动件的位移；）凸轮按方向转过45o时凸轮机构的压力角答案：a）假想凸轮固定，从动件及其导路顺时针旋转，在偏距圆上顺时针方向转过45ob）假想凸轮固定，机架OA顺时针转过45o，找出摆杆的位置来确定摆杆的角位移9-3题图所示的对心滚子从动件盘形凸轮机构中，凸轮的实际轮廓为一圆，圆心在A点，半径40mm，凸轮转动方向如图所示，lOA25mm，滚子半径rrmm，试问：）凸轮的理论曲线为何种曲线？）凸轮的基圆半径rb？）用反转法作出当凸轮沿方向从图示位置转过90o时凸轮机构的压力角？ 3-8答案：）理论轮廓曲线为：以点为圆心，半径为Rrr的圆）此时所求的基圆半径为理论轮廓曲线的rb rbrrmm3）此时从动件的位移如图红线所示（黑线有误）升程hrrrbmm4） 即从动件导路沿方向转过90o到B此时压力角如图中所示maxsin-1 (OA/(Rrr)o实际轮廓曲线不变，滚子半径rr为，此时从动件的运动规律不变因为从动件的运动规律与轮廓曲线一一对应9-4在图示偏置滚子直动从动件盘形凸轮机构中，凸轮1的工作轮廓为圆，其圆心和半径分别为C和R，凸轮1沿逆时针方向转动，推动从动件往复移动。已知：，偏距，滚子半径，试回答：1）绘出凸轮的理论轮廓；2）凸轮基圆半径从动件行程3）推程运动角回程运动角远休止角近休止角 4）凸轮机构的最大压力角最小压力角又分别在工作轮廓上哪点出现？ 第10章 齿轮机构10-1、如图所示，画出渐开线直齿圆柱齿轮传动的基圆和主动齿轮的回转方向（标有箭头者），试在图上画出啮合线。10-2、渐开线主动齿轮1逆时针方向转动，已知两轮的齿顶圆、齿根圆、基圆以及中心矩如图所示，试在图上画出：1）理论啮合线N1N2；2）啮合开始点B2及啮合终止点B1,标出实际啮合线；3）啮合角，一对节圆，标注出其半径r1、r2。10-3已知一对外啮合渐开线直齿圆柱齿轮，齿数，模数，求：1）当该对齿轮为标准齿轮时，试计算齿轮的分度圆直径、，基圆直径、，齿顶圆直径、，齿根圆直径、，分度圆上齿距、齿厚和齿槽宽。2）当该对齿轮为标准齿轮且为正确安装时的中心距，齿轮1的齿顶压力角，齿顶处齿阔的曲率半径。10-4已知一对外啮合渐开线标准直齿圆柱齿轮，其传动比，模数，压力角，中心距，试求该对齿轮的齿数，分度圆直径、，齿顶圆直径、，基圆直径、。10-5设有一对外啮合直齿圆柱齿轮，模数，压力角齿顶高系数，试求出其标准中心距，当实际中心距时，其啮合角为多少？当取啮合角时，试计算出该对齿轮的实际中心距。第十一章 齿轮系及其设计11-1在题图所示的手摇提升装置中，已知各轮齿数为z120，z250，z315，z430，z640，z718，z851，蜗杆z51为右旋，试求传动比i18并确定提升重物时的转向4-2答案：此轮系为定轴轮系I18n1/n8z4z5z6z8/z1z3z5z750304051/20151187222211-2题图所示为手动起重葫芦，已知z1z210，z220，z340设由链轮至链轮的传动效率为09，为了能提升1000N的重物，求必须加在链轮上的圆周力4-6答案：求出，两轮的转速比，iAB，即i14次轮系为行星轮系，中心轮，行星轮2-2，系杆为i13H（n1n4）(n3n4)(1)1z2z3z1z2即（n1n4）/（n4）20401010i14n1n4yQVQPVP yQrBn4PrAn109100040P1609P 1000401600993086(N )11-3题图所示为一灯具的转动装置，已知：n1195r/min，方向如图所示，各轮齿数为：z160，z2z230，z3z440，z5120求灯具箱体的转速及转向4-7答案：此轮系为周转轮系，灯箱为系杆i15H(n1nH)(n5nH)（）3 z2z3z5z1z2z4 （195nH）(0nH)3040120603040 n1-1.（r/min）灯箱的转速为65r/min，其转向与n1相同4-4在题图所示双螺旋桨飞机的减速器中，已知：z126，z220，z430，z518，n11500r/min,求螺旋桨，的转速nP，nQ及转向答案：此轮系为个行星轮系串联组合而成，（）行星轮系，（）行星轮系现z3z6的齿数未知现按标准齿轮标准安装，用同心条件来求Z32z2z166Z62z5+z466由行星轮系，（）可知：i 13H（n1nP）(n3nP)()1z3/z1 ， 其中n30即(n1nP)/nP66/26 nP42395r/min即n4nP42395r/min由行星轮系，（）可知：i46H(n4nQ)(n6nQ)（）1z6z4，其中n60即(n4nQ)nQ6630 nQ13247r/minnP42395r/min ，转向与n1相同nQ13247r/min，转向与n1相同11-5题图所示轮系中，已知：z122，z233，z3z5）若，均为正确安装的标准齿轮传动，求z3的齿数为多少？）求传动比i15？11-5 11-6答案：）z32z2z188 ，（由同心条件），构成差动轮系，有i13H(n1nH)(n3n4)z3z1，构成定轴轮系。有i35n3n5z5z3 在、式中，n5nH，n3n3。 即有(n1n5)(n3n5)8822 n3n51 i15n1n511-6题图所示的轮系中，已知各轮齿数z132，z234，z236，z364，z432，z517，z624） 若轴按图示方向以1250r/min的转速回转，轴B按图示方向以600r/min的转速回转，试确定轴C的转速大小及方向） 如果使轴B按图示相反方向回转（A轴方向不变），求轴C的转速大小及方向答案：）分析可知：，构成定轴轮系；，构成差动轮系i46n4/n6(-1)2z6/z4 n4z6n6/z43600/4450r/min即nH450r/mini13H(n1nH)/(n3nH)z2z3/z1z2 n3(52nH18n1)/34265(r/min)2)B的方向改变，则n4的转向与n1相反i13Hn1(nH)/n3(nH)z2 z3/z1z2n31056(r/min)即nc1056（r/min）