机械原理期末考试绝版(第二版).ppt

3 3图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 s 3 4题图3 4所示为摆动滚子从动件盘形凸轮机构 凸轮为一半径为R的偏心圆盘 圆盘的转动中心在O点 几何中心在C点 凸轮转向如图所示 试在图上作出从动件的初始位置 并在图上标出图示位置时凸轮转过的转角 和从动件摆过的摆角 B B0 A C B max 解 1 作出从动件的初始位置 2 从动件摆过的摆角 3 凸轮转过的转角 4 从动件最大摆角 3 5 图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 lOA 25mm 滚子半径rr mm 试问 凸轮的理论曲线为何种曲线 凸轮的基圆半径rb 在图上标出图示位置从动件的位移s 并计算从动件的升距h 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 并计算推程中的最大压力角 max 若凸轮实际廓线不变 而将滚子半径改为15mm 从动件的运动规律有无变化 O A h s Bo 解 理论轮廓曲线为 以 点为圆心 半径为R rr的圆 此时所求的基圆半径为理论轮廓曲线的rb rb rr mm3 从动件的位移 如图所示 升程h rr rb mm4 从动件导路沿 方向转过90o到B 压力角 如图中所示 高福低代后机构为曲柄滑块机构 当曲柄转到与机架垂直时 有最大压力角 5 实际轮廓曲线不变 滚子半径rr为 时 从动件的运动规律改变 因为构件ABo的长度改变为55mm O A Bo B1 s 问题 若将对心从动件改为偏置从动件 当凸轮和从动件在图示B0 B1点接触时 凸轮的转角 例在图3 19所示的凸轮机构中 从动件的起始上升点均为C点 1 试在图上标注出从C点接触到D点接触时 凸轮转过的角度 及从动件走过的位移 2 标出在D点接触时凸轮机构的压力角 解 3 以上两种中心距情况下的两对节圆半径的比值相等 等于传动比 解 故两对齿轮传动不能都采用标准齿轮传动方案一 a a121 2齿轮采用零传动 2 3采用负变位传动方案二 a a231 2齿轮采用正传动 2 3采用零传动 合理方案三 1 2齿轮采用正传动 2 3采用负传动 例用标淮齿条刀具 m 5mm 20o c 0 25 ha 1 切制一对渐开线直齿圆柱齿轮 已知齿数比为i 4 Z1 20 安装中心距a 255mm 试求 1 两轮的节圆半径r1 r2 和啮合角 2 两轮的分度圆半径和基圆半径 3 小齿轮齿廓上最大曲率半径和最小压力角 4 该对齿轮应选何种类型的变位齿轮传动 5 如将该对齿轮采用齿数 模数 压力角完全相同的斜齿轮传动 试计算该对斜齿轮的螺旋角 解 该对齿轮应选正变位齿轮传动 a mn z1 z2 2cos 5 8题图5 8所示轮系中 已知各轮齿数为 zl 60 z2 20 z2 20 z3 20 z4 20 z5 100 试求传动比i41 解 该轮系为3K轮系 1 2 2 3 4 构成差动轮系 1 2 2 5 构成行星轮系 代入上式即可得i41 5 10在图所示轮系中 设已知各轮齿数为 z1 z2 z2 z3 z3 和z4 试求其传动比i1H 解 该轮系为行星轮系 5 13在题图5 13所示双螺旋桨飞机的减速器中 已知z1 26 z2 20 z4 30 z5 18 n1 15000r min 求螺旋桨P Q的转速nP nQ及转向 5 14图示轮系中 已知z1 22 z2 33 z3 z5 1 若1 2 3均为正确安装的标准齿轮传动 求z3的齿数为多少 2 求传动比i15 解 1 由同心条件得 z3 2z2 z1 88 构成差动轮系 有 构成定轴轮系 n5 nH n3 n3 5 15图示传动装置中 已知各轮齿数为 z1 20 z2 40 z3 30 z1 60 z5 30 z5 20 z4 44 z3 40 为右旋三头螺杆 为蜗轮 z7 63 试问 当轴 以na 60r min的转速按图示方向转动时 蜗轮 的转速n7为多少 转向如何 解 构成定轴轮系 构成定轴轮系 3 4 5 构成差动轮系 n3 n3 40r min n5 n5 120r min 即蜗杆的转速n6 13 33r min转向与nA的转向相反蜗杆为右旋 头数为 即z6 用右手定则判定蜗轮 的转向为顺时针 n7 40 63 r min 例图示为一种大速比减速器的示意图 动力由齿轮1输入 H输出 已知各轮齿数为 z1 12 z2 5l z3 76 z2 49 z4 12 z3 73 1 试求传动比i1H 2 若将齿轮2的齿数改为52 则传动比i1H又为多少 解 1 2 3构成定轴轮系 2 4 3 构成差动轮系 n2 n2 n3 n3 5 17图示的轮系中 已知各轮齿数为z1 32 z2 34 z2 36 z3 64 z4 32 z5 17 z6 24 若轴A按图示方向以1250r mim的转速回特 轴B按图示方向以600r min的转速回特 试确定轴C的转速大小及转向 解 1 2 2 3 4构成差动轮系 4 5 6构成定轴轮系 代入即可求n3 26 47 5 18图所示的变速器 已知z1 z1 z6 28 z3 z5 z3 80 z2 z4 z7 26 当鼓轮A B C分别被制动时 求传动比i1H 解 鼓轮 被制动时 H 构成定轴轮系 鼓轮 被制动时1 组成行星轮系 3 h组成差动轮系 鼓轮 被制动时 组成差动轮系 组成行星轮系 i1H n1 nH 3 75 7 1题图所示机构中 已知P5 1000N AB 100mm BC CD 2AB CE ED DF 不计运动副中的摩擦 试用图解法求各运动副中的反力和平衡力矩M1 解 首先分析各构件的受力状态构件2 4为二力杆 受压杆构件三 四为三力构件 三力汇交于一点 P5 R45 R65 P5 R45 R65 0R43 R63 R23 0 R43 R63 R23 P5 R45 R65 0R43 R63 R23 0 P5 R45 R43 R63 R23 若考虑运动副的摩擦 7 5题图7 5所示的曲柄滑块机构中 设已知机构的尺寸 包括轴颈的直径 各轴颈的当量摩擦系数 0 滑块与导路之间的摩擦系数 及驱动力F 回行时力F的方向向右 设从动件1上的阻力矩为Mr 若不计各构件的质量 求 45o 135o 225o和315o时 各运动副中总反力的作用线 R43 例图示为一曲柄滑块机构的三个不同位置 F为作用在滑块上的力 转动副A和B上所画的虚线圆为摩擦圆 试确定在此三个位置时 连杆AB上所受作用力的方向 1 2 3 4 4 3 2 1 例图示为一平压机 巳知作用在构件1上的主动力F 500N 转动副处的圆为摩擦圆 摩擦角的大小示于右侧 要求在图示位置 1 画出各构件上的作用力 画在该简图上 2 用 F 10N mm的比例尺 画出力多边形 求出压紧力Q的大小 R21 F R21 Ro41 0 R21 Ro41 F R41 F R21 R41 0 R23 Q R43 0 R23 R43 Q v3 7 9如题图7 9所示的六杆机构中 已知滑块5的质量m5 20kg lAB lED 100mm lBC lCD lEF 200mm 1 2 3 90 作用在滑块5上的力P 500N 当取曲柄AB为等效构件时 求机构在图示位置的等效转动惯量和力P的等效力矩 解 在图示位置 构件2作瞬时平动 7 10题图7 10所示的轮系中 已知各轮齿数 z1 z2 20 z2 z3 40 J1 J2 0 Olkg m2 J2 J3 0 04kg m2 作用在轴 3上的阻力矩M3 40N m 当取齿轮1为等效构件时 求机构的等效转动惯量和阻力矩M3的等效力矩 解 等效转动惯量 等效阻力矩为 7 15题图7 15所示为某机械以主轴为等效构件时 等效驱动力矩Mrd在一个工作循环中的变化规律 设计主轴转速为n 750r min 等效阻力矩Mrp为常数 许用速度波动系数 0 01 若忽略机械中其余各构件的等效转动惯量 试确定最大盈亏功Amax 并计算装在主轴上的飞轮转动惯量JF 解取主轴为等效构件 1 求等效阻力矩Md一个T内等效驱动力短Md所做功等于等效阻力矩Mr所消耗功 2 求最大盈亏功在图中画出等效阻力矩Md 1062 5N m的直线 它与Md曲线之间所夹的各单元面积所对应的盈功或亏功分别为 Mr 绘出能量指示图最大盈亏功即 Amax 5385 29 3 求飞轮的转动惯量将 Amax代人飞轮转动惯量计算式 可得 f1 f2 f3 例在图示定轴轮系中 已知各轮齿数分别为z1 z2 20 z2 z3 40 各轮对其轮心的转动惯量分别为J1 J2 0 01kg m2 J2 J3 0 04kg m2 作用在轮1上的驱动力矩Md 60N m 作用在轮3上的阻力矩Mr 120N m 设该轮系原来静止 试求在Md和Mr作用下 运转到t 1 5s时 轮1的角速度 1和角加速度 1 解 等效转动惯量 例已知一机械系统的等效力矩Me对转角 的变化曲线如图所示 各块面积为别为f1 340mm2 f2 810mm2 f3 600mm2 f4 9l0mm2 f5 555mm2 f6 470mm2 f7 695mm2 比例尺 M 7000 1o mm 平均转速nm 800r min 运转不均匀系数 0 02 若忽略其它构件的转动质量 求飞轮的转动惯量JF 并指出最大 最小角速度出现的位置 b c d e f g h Amax 解 先求作能量指示图 a a a b f1 340a c f1 f2 470a d f1 f2 f3 130a e f1 f2 f3 f4 780a f f1 f2 f3 f4 f5 225a g f1 f2 f3 f4 f5 f6 695a h f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 0 图中最高点和最低点分别表示机械系统动能最高和最低时的位置 1 求最大盈亏功 Amax Amax 780 340 F SA 1120 7000 0 0174 136833 82 求JF令Jc 0 例如图所示的齿轮传动 z1 20 z2 60 轮1为主动 驱动力矩Md 常数 加在轮2上的阻力矩Mr的变化规律如图所示 两齿轮绕回转中心的转动惯量分别为J1 0 01Kg m2 J2 0 03kg m2 轮1的平均角速度 m 100rad s 若不均匀系数 0 02 试回答 1 画出以构件1为等效构件时的等效阻力矩Mer 图 并求出等效驱动力矩Med 2 求出飞轮转动惯量Jf 并说明飞轮应装在 轴上还是 轴上为好 解 1 等效构件1上的等效阻力矩为Mer