重庆科技学院机械原理部分课后习题答案

【题21】图示为一简易冲床的初拟设计方案。设计者的思路是动力由齿轮1输入，使轴A连续回转，而固定装在轴A上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构，将使冲头4上下运动以达到冲压的目的。试绘制其机构运动简图，分析其是否能实现设计意图，并提出修改方案。关于我国金融分业经营和混业经营的分析00143HLFPPPN000142323HLFPPPNF（1）绘制机构运动简图并计算自由度【题21】12345BADCE（2）修改方案一【题21】123645BADCEF（2）修改方案二【题21】123456BADCEF图示为一小型压力机。图中齿轮1与偏心轮1为同一构件，绕固定轴心O连续转动。在齿轮5上开有凸轮凹槽，摆杆4上的滚子6嵌在凹槽中，从而使摆杆4绕C轴上下摆动；同时又通过偏心轮1、连杆2、滑杆3使C轴上下移动；最后通过在摆杆4的叉槽中的滑块7和铰链G使冲头8实现冲压运动。试绘制其机构运动简图，并计算其自由度。【题21】OABCDEFGIHHHH123489567D处为局部自由度102108HLFPPPN11021028323HLFPPPNF（1）绘制机构运动简图（2）计算自由度【题21】【题213】图示为一新型偏心轮滑阀式真空泵。其偏心轮1绕固定轴心A转动，与外环2固连在一起的滑阀3在可绕固定轴心C转动的圆柱4中滑动。当偏心轮1按图示方向连续回转时，可将设备中的空气吸入，并将空气从阀5中排出，从而形成真空。试绘制其机构运动简图，并计算其自由度。ABCD124600043HLFPPPN10042323HLFPPPNF（1）绘制机构运动简图（2）计算自由度【题213】A为复合铰链LH45100NPPPF1001524323HLFPPPNF【题216（A）】计算图示齿轮连杆组合机构的自由度。B、C两处为局部自由度，构件3和5分别与机架8虽各有两处接触，但分别只能算一个移动副20287HLFPPPN1202827323HLFPPPNF计算图示凸轮连杆组合机构（图中D处为铰链在一起的两个滑块）的自由度。【题216（B）】K、F、C三处为复合铰链，M、J等2个构件为不影响机构运动传递的重复部分102017211323HLFPPPNF00171122304232042HLFPPNNPPPPPNHLHL计算图示精压机构的自由度。【题216（C）】A、B、C三处为复合铰链，齿轮5与齿条7在齿的两侧均保持接触，且接触点的公法线方向彼此不重合，为两个高副1003726323HLFPPPNF00376HLFPPPN计算图示齿轮连杆组合机构的自由度。齿轮3、5和齿条7与齿轮5的啮合高副所提供的约束数目是否相同，为什么【题216（D）】ABCD12435678EFGHHHHJI1001027323HLFPPPNF000107HLFPPPN【题23】图示为一内燃机的机构简图，试计算其自由度，并分析组成此机构的基本杆组。如果在该机构中改选EGGGG为原动件，试问组成此机构的基本杆组是否与前有所不同。（1）计算自由度ABCD124358EFJ67GHHHHI（2）以AB杆为原动件时机构的基本杆组分析【题23】ABCD124358EFJ67GHHHHI（2）以AB杆为原动件时机构的基本杆组分析【题23】ABCD124358EFJ67GHHHHI以构件AB为原动件时机构的基本杆组如上图所示此机构为机构（2）以AB杆为原动件时机构的基本杆组分析【题23】ABCD12435678EFGHHHHJI（3）以EG杆为原动件时机构的基本杆组分析【题23】ABCD12435678EFGHHHHJI（3）以EG杆为原动件时机构的基本杆组分析【题23】ABCD12435678EFGHHHHJI（3）以EG杆为原动件时机构的基本杆组分析【题23】ABCD12435678EFGHHHHJI以构件EG为原动件时机构的基本杆组如上图所示此机构为机构（3）以EG杆为原动件时机构的基本杆组分析【题23】（1）计算自由度C处为局部自由度，构件5机架6虽有两处接触，但只能算一个移动副10165HLFPPPN101625323HLFPPPNFA1NNBCEFDF23456G【题24（A）】试计算图示平面高副机构的自由度，并在高副低代后分析组成该机构的基本杆组。A1BCEFDF23456G（2）高副低代【题24（A）】A1BCEFD23456G此机构为机构（3）基本杆组的分析【题24（A）】A1BCDEFGHHHHIJD2345678NN（1）计算自由度F处为局部自由度，构件3与机架8虽有两处接触，但只算一个移动副10197HLFPPPN101927323HLFPPPNF试计算图示平面高副机构的自由度，并在高副低代后分析组成该机构的基本杆组。【题24（B）】A1BCDEFGHHHHIJD2345678（2）高副低代【题24（B）】A1BCDEFGHHHHIJ2345678此机构为机构（3）基本杆组的分析【题24（B）】【题3（A）】试求图示机构在图示位置时全部瞬心的位置。A1234BCP12P23P24P34P14P13【题3（B）】AP121234P34BCP23P14P13P24试求图示机构在图示位置时全部瞬心的位置。【题3（D）】1234P14P23P12P1324P34ABCMVM试求图示机构在图示位置时全部瞬心的位置。【题34】在图示的齿轮连杆组合机构中，试用瞬心法求齿轮1与3的传动比1/3123456ABCDEF解欲求齿轮1与齿轮3的传动比，需求出P13欲P13，需求出P16、P36、P12、P23由P14、P24、P12共线可得P12即为高副接触点由P25、P56、P26可得P26位于P25和P56的连线上由P36、P26、P23共线可得P23即为高副接触点123456【题34】【题34】123456ABCDEFP36P16P12P23P13LPPV1316113LPPV133633131316133631P【题314】图示曲柄摇块机构中，已知LAB30M，LAC10M，LBD50M，LDE40M，曲柄以等角速度10RAD/S回转。试用图解法求机构在45位置时，D点和E点的速度和加速度，以及构件2的角速度和角加速度。解（1）取L01M/作机构运动简图，如图所示，从图中量得LBC123MABCDE1423111【题314】（2）对构件2上C点的速度进行分析取V05M/SM作速度多边形图BCBCABLCCBCBCABVVVVV方向大小03232221ABCDE142311PC3B2C2【题314】根据速度影像原理，求D点和E点的速度作B2DC2BDC，B2DEBDE分别求得D和EABCDE142311PC3B2C2DE【题314】M/S2260514050PDVVDM/S173045305PEVVEM/S1020502DBVVDBRAD/S210501032DBDBLVM/S1730453053232CVVC求D点和E点的速度和构件2的角速度，从速度多变形图中量得PC3B2C2DE，MM453MM2MM453MM514232CDBPEPD【题314】（3）对构件2上C点的加速度进行分析取A03M/S2/M作加速度多边形图BCBCBCABVLLRCKCCBCNBCBCCBCABAAAAAAA方向大小20323232222322221ABCDE1423112212M/S3ABBLA222M/S4920BCNBCLA232232M/S690CKCVA的方向把VC2C3沿2的方向转90KCA32PC3B2NC2K【题314】根据加速度影像原理，求D点和E点的加速度ABCDE142311EDBDEEDBDCBCDDB和分别求得，作222PC3B2NC2KDE【题314】求D点和E点的加速度和构件2的角加速度，从加速度多边形图量得PC3B2NC2KDEMM453MM49MM682CNEPDP，2M/S626830DPAAD2M/S8324930EPAAE222M/S03514530CNAABC232M/S4181012303512BCLABC图示为一焊接用楔形夹具，利用这个夹具把要焊接的工件1和1预先夹妥，以便焊接。图中2为夹具，3为楔块，若已知各接触面间的摩擦角均为,试确定此夹具的自锁条件（即当夹紧后，楔块3不会自动松脱出来的条件）。【4章和5章课后作业】1123F【第4章和5章补充题3】解（1）求驱动力的表达式确定此夹具的自锁条件即确定其反行程时的自锁条件。该夹具反行程时为楔块3向右运动对机构进行受力分析，如图所示，由图可知反行程时FR23为驱动力作出力多变形，如图所示。1123F3FFR13FR23902FFR23FR13【第4章和5章补充题3】（2）确定夹具自锁条件反行程时驱动力FR23的表达式当0（不考虑摩擦力）时，理想驱动力的表达式为机构反行程时的效率为令0，则机构的自锁条件为2SIN90SIN23FFRSIN230FFRCOSSIN2SIN23230RRF2902FFR23FR13FFR2SINCOS23【题712】某内燃机的曲柄输出力矩MD随曲柄转角的变化曲线如图所示，其运动周期为，曲柄的平均转速NM620R/MIN。当用该内燃机驱动一阻抗力为常数的机械时，如果要求其运转不均匀系数01。试求（1）曲轴最大转速NMAX和相应的曲柄转角位置；（2）安装在曲轴上的飞轮转动惯量JF（不计其余构件的转动惯量）。TMAXCOAB20MDMNM2030130【题712】解（1）求等效阻力矩MR由一个工作循环中驱动功等于阻抗功有COAB200MDMNM/9/613/1800DMDMRRM2018132120620921MN6700RM【题712】（2）作等效阻力矩变化规律曲线，如图中虚线所示，分别与OA、BC交于点D和E。由图可求得点D和E的横坐标分别为COAB20MDDEMR70/6MNM125/2167/1081087D216125E【题712】（3）求各相应位置之间的盈亏功MN32412256700108767001087211087010870DMDMWRODCOAB20MDDEMR70/6MNM125/2167/1081/21691/216【题712】MN216612567020216162121612510872161251087DABERDDESDMMW（3）求各相应位置之间的盈亏功COAB20MDDEMR70/6MNM125/2167/1081/21691/216【题712】MN64815925670216916702169121216125216125DMDMWREC（3）求各相应位置之间的盈亏功COAB20MDDEMR70/6MNM125/2167/1081/21691/216【题712】ODECWODWDEWECMAX（4）作出系统的能量指示图，如图所示（5）求曲轴最大转速和相应的曲柄转角位置由图可知在E处机构出现能量最大值，即E处的转速为最大值NMAX，由此可得216125MAXEMMNNNMIMAXMINMAX22MINMAXMINMAXNNMMR/MIN16232010162021MAXMNN【题712】（6）求安装在曲轴上的飞轮转动惯量JF由能量指示图可知WMAXWDE6125/21622222MAXFMKG1201601431661259090MNWJODECWODWDEWECWMAX【第7章补充题1】一机器作稳定运动，其中一个运动循环中的等效阻力矩MR的变化规律如图所示，等效驱动力矩MD为常数。机器的等效转动惯量JE1KGM2，在运动循环开始时，等效构件的角速度20RAD/S，试求（1）等效驱动力矩MD；（2）等效构件的MAX与MIN；并指出其出现的位置；确定运转速度不均匀系数；（3）最大盈亏功WMAX（4）若要求运转速度不均匀系数01，则应在等效构件上加多大转动惯量的飞轮MNM2MR3/2100【第7章补充题1】解（1）求等效驱动力矩MD由一个工作循环中驱动功等于阻抗功有（2）作等效驱动力矩变化规律曲线，如图中虚线所示。2020DMDMRD21002MMN25DMMNM2MR253/2100【第7章补充题1】MN25025000DMDMWRMN537210225232323DMDMWRMN512022522322323DMDMWR（3）求各相应位置之间的盈亏功【第7章补充题1】（4）作出系统的能量指示图，如图所示OW0W3/2W3/2WMAX3/22【第7章补充题1】（5）求等效构件的MAX与MIN及其位置和运转速度不均匀系由图可知在和3/2处为能量的最大值和最小值，故等效构件的MAX和MIN分别出现在和3/2处220MAX0001125NM22DREEWMMDJJ33222203MIN000211125NM22DREEWWMMDJJRAD/S623MAXRAD/S917MINMAXMINMAXMINMAXMINM236179027523617922【第7章补充题1】（6）求等效构件上所加飞轮的转动惯量JF由能量指示图可知WMAX3752MAXF22375173KGM20750EMWJJRAD/S752029176232MINMAXMOW0W3/2W3/22WMAX3/2【题86】如图所示，设已知四杆机构各构件的长度为A240M，B60M，C40M，D50M。试问（1）当取杆4为机架时，是否有曲柄存在（2）若各杆长度不变，能否采用选不同杆为机架的办法获得双曲柄机构和双摇杆机构如何获得（3）若A、B、C三杆的长度不变，取杆4为机架，要获得曲柄摇杆机构，D的取值范围应为何值解（1）因A为最短杆，B为最长杆，AB84090CD且最短杆1为连架杆，故当取杆4为机架时有曲柄存在。（2）由（1）可知，该四杆机构满足杆长条件，因此能够采用选不同杆为机架的办法获得双曲柄机构和双摇杆机构。要获得双曲柄机构，应取最短杆1为机架；要获得双摇杆机构应取最短杆1的对边杆3为机架。（3）要获得曲柄摇杆机构应满足杆长条件，且最短杆为连架杆。因1、2、3三杆长度不变，由此可知，杆1为最短杆，杆3为中间杆。当杆4为中间杆时，首先杆4的长度D应满足240D60，同时还应满足2406040D，由此可知40D60当杆4为最长杆时，首先杆4的长度D应满足60D1240，同时还应满足240D4060，由此可知60D760综上可知获得曲柄摇杆机构，D的取值范围40D760【题86】【题8】图示铰链四杆机构中，各杆长度L128M，L252M，L350M，L472M，试求（1）当取杆4为机架时，该机构的极位夹角、杆3的最大摆角、最小传动角和行程速度变化系数K（2）当取杆1为机架时，将演化成何种类型的机构为什么并说明这时C、D两个转动副是周转副还是摆转副；（3）当取杆3为机架时，又将演化成何种机构这时A、B两个转动副是否仍为周转副MIN解（1）作出机构的两个极位，极位夹角和最大摆角如图所示A1DCBC2C1B1B2234【题8】953780722508072ARCOS2ARCOS222222222ACADDCADADC391924722502472ARCOS2ARCOS2221212121ACADDCADADC5618391953712ADCADC23156181805618180180180K【题8】737950722805072ARCOS2ARCOS22222222DCAAADDAC567017973912DACDAC17950722245072ARCOS2ARCOS2221212121DCAAADDAC【题8】作出主动曲柄与机架共线的两位置，两位置的传动角如图所示A1DCB234BBCC【题8】271550522105052ARCOS2ARCOS22222DCCBBCB73220651,7322MIN0651,27157180MIN,180MINMIN06515052245052ARCOS2ARCOS22222DCCBDBDCB【题8】（2）由题意知杆1为最短杆，杆4为最长杆，且L1L4L2L3，当取最短杆1为机架，该机构将演化成双曲柄机构。该机构满足杆长条件，故有周转副存在且位于最短杆上，而C、D两转动副不位于最短杆1上，故为摆转副。（3）由（2）知，该机构满足杆长条件，当取杆3为机架，杆3位于最短杆1的对边，该机构将演化成双摇杆机构。该机构满足杆长条件，故有周转副存在且位于最短杆上，而A、B两转动副位于最短杆1上，故为周转副。【题8】【题823】如图所示，现欲设计一铰链四杆机构，设已知摇杆CD的长度LCD75M，行程速度变化系数K15，机架AD的长度LCD10M，摇杆的一个极限位置与机架间的夹角45。试求曲柄的长度LAB和连杆的长度LBC（有两组解）。B1C1C2C2B2B2B1AD4解180（K1）/（K1）36，根据作出摇杆的另一极限位置，该极限位置有两处，如图所示的DC2、DC2。【题823】解当摇杆的另一极限位置位于DC2时，则AC1为折叠共线，AC2为拉直共线MM847045COS75102751045COS22222111DCADDCADACLLLLL47845SIN847075ARCSINSINARCSIN1111ADCLLDACACDC4712364782112ACDACDAC73164712SIN7510ARCSINSINARCSIN222DACLLADCDCAD【题823】MM481697316SIN8150SIN10SINSIN222ADCALLDAACMM32492847048169212ACACABLLLMM161202847048169212ACACBCLLL815073164712180180222ADCDACADC【题823】解当摇杆的另一极限位置位于DC2时，则AC2为折叠共线，AC1为拉直共线2716373161801801802222ADCCDADCMM82527163SIN264SIN100SINSIN222ADCALLDAAC264271634712180180222ADCDACADCMM52228258470221ACACABLLLMM324828258470221ACACBCLLL【题823】【题97（A）】试标出图示位置凸轮机构压力角，从图示位置转过90后推杆位移SOABCDEFGHHHH【题97（A）】（1）圆盘凸轮圆心A与滚子中心B之间的连线与推杆道路之间所夹的锐角为图示位置凸轮机构的压力角。（2）以A为圆心，AB为半径画圆得凸轮的理论轮廓线。（3）连接凸轮圆心A与凸轮转动中心O并延长，交凸轮的理论轮廓线于C点，以O为圆心，O为半径画圆得凸轮的基圆。（4）以为圆心，以到推杆导路间的距离OD为半径画圆得推杆的偏距圆。（5）延长推杆导路线交基圆于E点，连接OE，过O点作OE的垂线，沿凸轮反转方向交基圆于F点，过F点作偏距圆的下侧切线切于G点，交理论轮廓线于HHHH点，则线段HHHH即为凸轮从图示位置转过90后推杆的位移S。【题97（A）】【题97（B）】试标出推杆从图示位置升高位移S时，凸轮的转角和凸轮机构的压力角【题97（B）】OABCDEFGHHHHIS【题97（B）】（1）方法与A图相同，分别作出凸轮的理论轮廓线、基圆、推杆的偏距圆。（2）延长推杆导路线交基圆于E点，连接OE。（3）以O为圆心，以滚子中心从B点升高S后滚子的中心F点到O点的距离OF为半径作圆弧，沿凸轮的反转方向交理论轮廓线于G点。（4）过G点作偏距圆的下侧切线，且于HHHH点，交基圆于I点。（5）则EOI为推杆从图示位置升高位移S后凸轮的转角，AGHHHH为此时凸轮机构的压力角。【题914】试设计偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构的理论轮廓线和工作轮廓线。已知凸轮轴置于推杆轴线右侧，偏距E20M，基圆半径R050M，滚子半径R10M。凸轮以等角速度沿顺时针方向回转，在凸轮转过角120过程中，推杆按正弦加速度运动规律上升H50M；凸轮继续转过230时，推杆保持不动；其后，凸轮再回转角度360时，推杆又按余弦加速度运动规律下降至起始位置；凸轮转过一周的其余角度时，推杆又静止不动。【题914】推杆在推程段的位移方程31250SIN30223S推杆在回程段的位移方程251COS303S0351252537546550推杆位移/35/182/9/6/9/180凸轮转角回程50485640225978140推杆位移2/35/94/9/32/9/90凸轮转角推程【题914】5020OB0B1B2B3B4B5B6B7B8B9B10B112C13C1C2C3C4C5C6C7C8C9C10C1C12C0B13【题1023】设有一渐开线标准齿轮，Z26，MMMM3M，HA1，20，求其齿廓曲线在分度圆和齿顶圆上的曲率半径及齿顶圆压力角。解MM392635050MZRMM653620COS39COSRRBMM423139MHRRAA13MM65393R2222BR24942653ARCOSARCOSABRRMM510265342222BAARR【题1026】已知一对渐开线标准外啮合圆柱齿轮传动的模数MMMM5M，压力角20，中心距A350M，传动比I1218，试求两轮的齿数、分度圆直径、齿顶圆直径、基圆直径以及分度圆上的齿厚和齿槽宽。解81/35050121221ZZIZZMA905021ZZMM450905MM250502211MZDMZDMM260512250211MHDDAAMM460512450222HDDAAMM9223420COS250COS11DDBMM8642220COS450COS22DDBMM857514350502211MESES【题1028】已知一对标准外啮合直齿圆柱齿轮传动的20、MMMM5M、Z19、Z242，试求其重合度。问当有一对齿轮在节点P处啮合时，是否还有其他轮齿也处于啮合状态；又当一对轮齿在B1点处啮合时，情况又如何（参看教材图102）A【题1028】2COS50COS50COSAAABAHZZMHMZZRR解6431121920COS19ARCOS2COSARCOS111AAHZZ412612420COS42ARCOS2COSARCOS222AAHZZ631220TAN4126TAN4220TAN6431TAN19TANTANTANTAN2211AAAZZ【题1028】轮齿同时参与啮合的情况如下图所示MM6248679811020COS50502222222222MZHMZRRNBABA【题1028】MM7112913562482222PNNBPBMM9135679810520COS505022222222MZMZRRPNBMM761420COS520COSMPB860761471122BPPB【题1028】因063PB086PBB2PPB，P点位于CD之间，故当一对轮齿在节点P处啮合时，无其他轮齿处于啮合状态。当一对轮齿在B1点处啮合时，另一对轮齿在D点处啮合。【题1029】设有一对外啮合齿轮Z130，Z240，MMMM20M，20，HA1。试求当725M时，两轮的啮合角。又当时，试求其中心距。解032MM70403020505021ZZMA872472520COS70ARCOSCOSARCOSAAMM987152COS20COS70COSCOSAAA【题1034】设已知一对斜齿轮传动的Z120，Z240，MMMMN8M，15（初选值），B30M，1。试求当A（应圆整，并精确重算）、及ZV1、ZV2。解ANH73511625040208ARCOS2ARCOS21AZZMNMM472815COS240208COS221ZZMANMM250A6122735116COS20COS3311ZZV2145735116COS40COS3322ZZV【题1034】MM67182812735116COS2082COS2111NANNAAMHZMHDDMM8515735116COS94520COS208COSCOSCOS111TNTBZM