机械原理(第七版)答案.pdf

机械原理作业集 1 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 第二章 平面机构的结构分析第二章 平面机构的结构分析 2 1 试画出唧筒机构的运动简图 并计算其自由度 2 2 试画出缝纫机下针机构的运动简图 并计算其自由度 1 4233 23 043 hl hl ppnF ppn 解 解 1 4233 23 043 hl hl ppnF ppn 机械原理作业集 2 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 2 3 试画出图示机构的运动简图 并计算其自由度 2 4 试画出简易冲床的运动简图 并计算其自由度 解 或 1 4233 23 043 hl hl ppnF ppn 解 1 7253 23 075 hl hl ppnF ppn 机械原理作业集 3 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 2 5 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 而装在轴A上的凸轮 2 与杠杆 3 组成的凸轮机构使冲头 4 上下运动 以达到冲压的目的 试绘出 其机构运动简图 分析是否能实现设计意图 并提出修改方案 解 机构简图如下 机构不能运动 可修改为 0 17253 23 143 hl hl ppnF ppn 或 1 15243 23 154 hl hl ppnF ppn 机械原理作业集 4 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 2 6 计算图示自动送料剪床机构的自由度 并指出其中是否有复合铰链 局部自由度或虚约束 2 7 计算图示机构的自由度 并指出其中是否有复合铰链 局部自由度或虚约束 说明该机构具 有确定运动的条件 机构具有确定运动的条件是 F 原动件数 即取 1 个原动件 HGCFDE A B C DE F GH I J K N A B C D E F G H I J 1 111172123 23 1111712 pFppnF pFppn hl hl 解 1 C为复合铰链 F I为局部自由度 解 1 C F为复合铰链 I为局部自由度 EFGC为虚约束 解 2 C为复合铰链 I为局部自由度 焊死 EFGC为虚约束 去掉 1 111283 23 1118 hl hl ppnF ppn 1 310283 23 3108 hl hl ppnF ppn 1 23122103 23 0231210 pFppnF pFppn hl hl 解 2 C为复合铰链 F I为局部自由度 焊死 机械原理作业集 5 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 1 8 2 3 4 5 6 7 2 8计算图示机构的自由度 并指出其中是否有复合铰链 局部自由度或虚约束 说明该机构 具有确定运动的条件 机构具有确定运动的条件是 F 原动件数 即取 2 个原动件 2 9计算图示机构的自由度 并分析组成此机构的基本杆组 确定机构的级别 机构由 3 个 级杆组组成 为 II 级机构 A B B C 解 1 A B为复合铰链 B 为虚约束 重复部分 2 27263 23 276 hl hl ppnF ppn 1 10273 23 0107 hl hl ppnF ppn 解 A B C D E 1 2 3 4 5 6 7 8 RRPII 级杆组 PRPII 级杆组 RPRII 级杆组 机械原理作业集 6 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 2 10 计算图示机构的自由度 并分析组成此机构的基本杆组 确定机构的级别 如在该机构中 改选EG为原动件 试问划分的基本杆组及机构的级别与前者有何不同 分解为 机构由 3 个 级杆组组成 为 II 级机构 分解为 机构由 1 个 级杆组 1 个 级杆组组成 为 III级机构 3 2 1 4 7 6 5 III级杆组 RRPII 级杆组 解 解 4 2 3 1 5 6 7 8 A C B D E F G H RRPII 级杆组 RRPII 级杆组 RRRII 级杆组 A C B D E F G H 4 2 3 1 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 1 10273 23 0107 hl hl ppnF ppn 机械原理作业集 7 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 2 11 计算图示机构的自由度 将其中的高副用低副代替 并分析机构所含的基本杆组 确定机 构的级别 低代前 低代后 构件 2 3 4 6 为 III 级杆组 机构为 III级机构 2 12 计算图示机构的自由度 将其中的高副用低副代替 并分析机构所含的基本杆组 确定机 构的级别 低代前 低代后 构件 2 3 4 6 为 III 级杆组 机构为 III级 机构 解 解 A 1 15243 23 154 hl hl ppnF ppn 1 15243 23 154 hl hl ppnF ppn 1 07253 23 075 hl hl ppnF ppn A B CD E F G 1 2 3 4 6 5 1 7253 23 075 hl hl ppnF ppn A B CD E 1 2 3 4 5 A B C D E 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 6 机械原理作业集 8 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 2 13 计算图示机构的自由度 将其中的高副用低副代替 并分析机构所含的基本杆组 确定机 构的级别 低代前 低代后 划分杆组如下 机构由 4 个 级杆组组成 为 II 级机构 A B C D E F G H I J K A B C D E F G H I J K 解 1 111283 23 1118 hl hl ppnF ppn 1 13293 23 0139 hl hl ppnF ppn D E C B F G H I J K A RRPII 级杆组 RRRII 级杆组 RRRII 级杆组 RRRII 级杆组 机械原理作业集 9 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 第三章第三章 平面机构的运动分析平面机构的运动分析 3 1 试求下列各机构在图示位置时全部瞬心的位置 用符号Pij直接标注在图上 RRRII 级杆组 A C B 1 2 3 f 23 P 13 P 12 P e A B 3 2 1 C 4 M M v 12 P 34 P 24 P 23 P 13 P 14 P A B C 1 2 D 3 4 a 14 P 2412 PP 23 P 1334 PP b A B C 1 2 3 4 23 P 14 P 1312 PP 24 P 34 P c 3 A B C 1 2 4 14 P 23 P 12 P 34 P 13 P 24 P d C A B1 2 3 4 24 P 14 P 13 p 12 P 23 P 34 P 机械原理作业集 10 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 3 2 在图示的四杆机构中 已知lAB 60mm lCD 90mm lAD lBC 120mm 1 10rad s 试用瞬心 法求 1 当 165 时 点C的速度vC 2 当 165 时 构件 2 的BC线 或其延长线 上速度最小的点E的位置及速度的大小 3 当vC 0 时 角之值 有两个解 并做出相应的机构位置图 E 1 2 3 4 A B C D 1 24 P 34 P 23 P 14 P 12 P mm m l 002 0 1 B 2 B 1 C 2 C 227 1 165 26 2 30 75 117 1412 2412 2 1 PP PP 解 srad PP PP 548 2 10 75 117 30 1 2412 1412 2 smCPvC 40 0 002 0 985 78548 2 1 242 smCPEvE 36 0 002 0 62 70548 2 2 242 如图所示 对应有两个极限位置三点共线 时当 0 3 CBAvC AB1C1D 1 227 AB2C2D 2 26 机械原理作业集 11 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 3 3 在图示的齿轮 连杆组合机构中 试用速度瞬心法求齿轮 1 与齿轮 3 的传动比 3 4 下列图示机构中 已知 试用相对运动图解法求C点的速度vC 在的基础上作速度 B vpb 多边形并列出有关速度矢量方程 用速度影像原理求得c点 p b c d B D A 1 C 4 3 6 2 5 16 P 36 P 12 P 23 P 13 P 3 1 a E B A C D B B B B v v v v F B B B B v v v v b E BA C D FG 1613 3613 3 1 PP PP b p c d e 解 EBBEvvv DBBDvvv 方向 大小 EF AB EB DF AB DB CDDCEECvvvvv 方向 大小 CE CD vC pcv 解 DBBDvvv 大小 方向 ED AB DB vC pcv 机械原理作业集 12 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 3 5 在图示干草压缩机中 已知 1 5rad s lAB 150mm lBC 600mm lCE 300mm lCD 460mm lEF 600mm xD 600mm yD 500mm yF 600mm 1 30 求活塞 5 的速度v5和加速度a5 矢量方程及必要的分析计算 解 速度分析 方向 CD AB CB 大小 1lAB vB 1lAB 5 0 15 0 75m s 利用速度影像原理求得e点 方向水平 FE 大小 2 加速度分析 方向C D CD B AC B BC 大小 32lCD 12lAB 22lSC 222 1 75 3 15 0 5smla ABB 222 2 95 0 6 0 26 1 smla BC n CB 222 4 03 1 6 031 1 smla FE n FE 222 3 73 1 46 0 94 1 smla CD n C 利用加速度影像原理求得e 点 FE n FEEFaaaa 方向水平 F E FE 大小 42lEF 2 5 71 0 1 01 7smfpaa aF mm m l 02 0 B C A1 1 1 E 3 4 D F 6 5 2 D x yD yF CBBC vvv 2 1 CB CE cb ce FEEF vvv smpfv vF 292 0 02 0 6 14 srad l v BC CB 26 1 10600 02 0 88 37 3 2 srad l v CD CD 94 1 10460 02 0 63 44 3 3 srad l v FE FE 31 1 10600 02 0 22 39 3 4 CB n CBBC n C aaaaa 2 1 CB CE bc ec mm sm v 02 0 c b p e f p b c c c e f f 机械原理作业集 13 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 3 6 已知铰链四杆机构的位置及尺寸如图 a 所示 现已作出其速度多边形图 b 和加速度多 边形 c 试在图中求出 1 构件 1 2 3 上速度为vx的点X1 X2 X3的位置 2 构件 2 上速度为零的点M2的位置 并在加速度多边形图 c 上找出点m 2 3 构件 2 上加速度为零的点Q2的位置 并在速度多边形图 b 上找出点q2 A B 1 45 C D a 1 X 2 X 3 X 2 Q 2 M mm sm a 2 1 0 2 q 321 xxxb p c b 2 m p b c c c c 机械原理作业集 14 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 3 7 在下列图示的各机构中 是否存在哥氏加速度 在有哥氏加速度的机构图上标出 的方向 并写出其大小的表达式 存在 存在 不存在不存在 3 8 在图示的机构中 已知各杆的尺寸 1 常数 试用图解法求机构在图示位置构件 3 上C点 的速度和加速度 3C v 3C a 画出机构的速度 加速度多边形 标出全部影像点 并列出必要的矢量方程式及计算式 矢量方程及必要的分析计算 解 方向 BD AB BC 大小 1lAB 利用速度影像原理求得c3点 方向B D BDB A BC BC 大小 k k k k B B B BB B B B a a a a 23 c 1 A 1 3 B 4 C 2 d 2 C A B 1 1 3 4 B DA C 1 1 3 4 2 l a B A 2 3 1 3 4 C k BBa23 23223 2 BB k BB va 23223 2 BB k BB va b C 4 A 1 1 B2 3 k BBa23 v 1 b p 3 c 3 b2 b a p 1 b k 3 b 3 b 2 b 3 c 2323BBBB vvv vC pcv 33 r BB k BBBB n B aaaaa 2323233 aC cpa 33 机械原理作业集 15 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 利用加速度影像原理求得c3 点 3 9 在图示曲柄摇块机构中 已知lAB 30mm lAC 100mm lDE 40mm lBD 50mm 1 45 等 角速度 1 10rad s 求点E的速度vE和加速度aE以及构件 3 的角速度 3和角加速度 3 矢量方程及必要的分析计算 解 1 速度分析 方向 AB CB CB 大小 1lAB 0 利用速度影像原理求得e点 方向 B AC B CB CB CB 大小 0 利用加速度影像原理求得e 点 1 b p 2 c 3 c 2 b e mm m l 002 0 mm sm v 006 0 mm sm a 2 03 0 1 4 E A B D C 1 45 2 3 90 32322CCCBCBCvvvvv smccv vCC 17 0006 017 28 2332 smlv ABB 3 003 0 10 1 smcbv vBC 25 0006 01 41 222 smpev ve 177 0006 051 29 r CC k CCCBC n BCBC aaaaaaa 32323222 222 1 303 010smla ABB 222 22 496 0 002 0 622smla CBBC 2 32232 68 0017 0222smva CC k CC 2 84 2 03 0 66 94smepa aE 22 2 02 8 002 0 62 03 0 15 33 srad l a CB BC 2 c 1 b 2 b k p e 2 c 3 2 2 2 002 0 62 006 0 1 41 srad l v BC BC 机械原理作业集 16 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 3 10 已知图示机构的位置及尺寸 1 常数 用相对运动图解法求构件 3 的角速度 3和加角速度 3 画出机构的速度 加速度多边形 并列出必要的矢量方程式及计算式 矢量方程及必要的分析计算 解 1 速度分析 方向B CB A CD 大小 1lAB 2 加速度分析 方向B C CBB A CD CD 大小 4 B 1 4 C D 3 1 2 32 BB k BB a 23 23BB v l 2323BBBB vvv vB pbv 33 r BB k BBBB n B aaaaa 2323233 aB bba 233 2 3 3 CB B l v CB B l a 3 3 p 1 b 3 b 2 b v p 1 b 2 b k 3 b 3 b a 机械原理作业集 17 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 3 11 已知图示机构的位置及尺寸 1 常数 求构件 2 上D点的速度v v v vD和加速度a a a aD 画出机构的速度 加速度多边形 并列出必要的矢量方程式及计算式 矢量方程及必要的分析计算 解 1 速度分析 方向 BC AB AB 大小 方向 DB 大小 2 加速度分析 方向 BCB A AB AB 大小 方向 D B 大小 0 1212BBBB vvv vB pbv 22 222DBBD vvv 12 vD pdv r BB k BBBB aaaa 121212 aB bpa 22 0 12 222DB n DBBD aaaa aD dpa v 1 b 2 b d p A 1 B 2 1 3 D 4 90 1 C l C p 1 b k 2 b d a 机械原理作业集 18 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 3 12 已知图示机构的位置及尺寸 1 常数 试用相对运动图解法求图示位置 1 构件 5 上F点的速度vF 在的基础上作速度多边形并列出有关矢量方程式及计算式 pb 2 构件 5 上F点的加速度aF 写出求解思路并列出有关矢量方程式及计算式 3 大小的表达式 在机构图上标出其方向 k k k k D D D DD D D D a a a a 45 矢量方程及必要的分析计算 解 1 速度分析 方向 AC AB CB 大小 利用速度影像原理求得d2 d4 点 方向 DE ED 大小 利用速度影像原理求得f点 2 加速度分析 方向 ACB AB C CB 大小 利用加速度影像原理求得d2 d4 点 方向D E DE DE DE 大小 利用加速度影像原理求得f 点 l A 1 B 2 1 3 D 4 C 1 5 F 6 E p b c 2 d 4 d 5 d f e v 45DD v k DD a 45 4 k DD a 45 CBBCvvv 2 1 2 BC BD bc bd 4545DDDD vvv 2 5 ED EF pd pf vF pfv CB n CBBCaaaa r DD k DDDD n Daaaaa4545455 aF fpa 45445 2 DD k DD va 机械原理作业集 19 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 3 13 在图示的齿轮 连杆组合机构中 为固定齿条 齿轮 3 的齿数为齿轮 4 的 2 倍 设已知 原动件 1 以等角速度 1顺时针方向回转 试用图解法求机构在图示位置时 E点的速度vE以及齿 轮 3 4 的速度影像 矢量方程及必要的分析计算 解 CBBCvvv 方向 CD AB BC 大小 1lAB 由速度影像原理求出h pch DCH EH H Evvv 方向 EF EH 大小 vE pev p b v cd h e 3 g 4 g l 2 A B 1 1 C D MM E F 3 4 5 6 C D H E 机械原理作业集 20 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 3 14 在图示机构中 已知 1 45 构件 1 以等角速度 1 100rad s逆时针方向转动 lAB 400mm 60 求构件 2 的角速度 2和构件 3 的速度v3 用解析法 解 建立图示直角坐标系及封闭式矢量图形 321 ssl 分别用单位矢量点积上式两端j i 分别将以上两式对时间t求导 A B 2 13 4 1 C 1 2 x x x x y y y y l l l l1 1 1 1 s s s s2 2 2 2 s s s s3 3 3 3 32211 coscosssl 0sinsin 2211 sl 360 2 3211 360cos cosssl 0 360sin sin 211 sl 32 111 360cos sin ssl 0 360sin cos2 111 sl 111 32sin 360cos lss 111 2cos 360sin ls 1 cos 3 s 2 s 360cos 360sin 1 0 1l1 1 sin 360sin cos 1 11 2 ls sm lvs 54 119 60360cot 45cos45 sin1004 360cot cos sin 11113 3 0 60360 2 2 dt d 机械原理作业集 21 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 第四章第四章 平面机构的力分析平面机构的力分析 4 1 图示为一机床的矩形 V形导轨副 拖板 1 与导轨 2 组成复合移动副 已知拖板 1 的移动方 向垂直纸面 重心在S处 几何尺寸如图所示 各接触面间的摩擦系数为f 试求导轨副的当量摩 擦系数 V f 解 4 2 在图示楔块机构中 已知 600 Q 1000N 各接触面间的摩擦系数f 0 15 Q为生产 阻力 试求所需的驱动力F 画出力矢量多边形 用正弦定理求解 解 摩擦角 构件 2 构件 1 作力矢量多边形如图 由正弦定理 有 得 A 1 l 2 l 2 S G 1 2 1 F 2 F F Q 1 3 32R F 2 21R F 12R F 31R F 13 v 23 v 21 v 32R F 2 90 31R F F 21R F 12R F Q 90 90 2180 sin sin sin 21 1 21 2 21 1 21 2 21 21 1 2 21 21 2 1 21 21 2 1 21 1 2 ll l ll l ff ll l ll l fGF ll Gl fF ll Glf F ll Gl F ll Gl F V f f f 23853 8 15 0 tantan 11 f N QF FF FF FQ RR R R 1430 6542sin 65102sin 1000 2sin 2sin 90sin 2180sin 90sin 2sin 1221 21 12 0 3212 RR FFQ 0 3121 FFF RR 机械原理作业集 22 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 4 3 图示曲柄滑块机构中 设已知机构尺寸 图中虚线圆为摩擦圆 滑块与导路的摩擦角为 驱动力为F 阻力矩为M 试在下列各机构位置简图中画出各运动副中反力方向 必须注明力矢 量的脚标 13 2 4 MF 23R F 32R F 34 v 43R F 23 21 12R F 21R F 14 41R F 1 3 2 4 M F 43R F 32R F 23R F 34 v 23 21 12R F 21R F 14 41R F 1 3 2 4 M F 43R F 32R F 23R F 23 41R F 12R F 21R F 21 14 34 v 1 3 2 4 M F 43R F 32R F 34 v 23 23R F 21R F 21 12R F 41R F 14 机械原理作业集 23 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 4 4 图示为一摆动从动件盘形凸轮机构 凸轮 1 沿逆时针方向回转 Q为作用在摆杆 2 上的外载 荷 试确定各运动副中的总反力 FR31 FR12 FR32 的方位 图中虚线圆为摩擦圆 摩擦角为 解 4 5 图示偏心圆盘凸机构中 已知各构件的尺寸 作用在从动件上的生产阻力Q 凸轮的惯性力 Fi1 运动副B的摩擦角为 凸轮以等角速度 1逆时针方向回转 试求 1 各运动副中的反力 2 需加在凸轮轴上的平衡力矩M1 在图上画出各运动副反力 注明脚标 并列出力平衡方程式 画 出力矢量多边形 已知力大小按图示长度画 解 构件 2 大小 方向 构件 1 将Fi1与FR21合成 A B Q C 1 M 13 1 2 3 32R F 21R F 12R F 41R F 23 21 v 1 B A C Q 3 2 1 M 13 1i F 21R F 12R F 21 v 32R F 21R F 12R F 32R F 31R F R F h 0 3212 RR FFQ hFM FF FFF R RR RiR 311 31 211 机械原理作业集 24 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 4 6 在图示机构中 已知驱动力为F 工作阻力矩为Mr 若不计各构件的重量及惯性力 试在机 构图中画出各构件的受力 图中虚线圆为摩擦圆 摩擦角为 解 4 7 在图示机构中 已知原动件 1 在驱动力矩Md的作用下等速转动 1如图所示 作用在从动 件 2 上的生产阻力为Q 图中虚线圆为摩擦圆 运动副C的摩擦角为 试在图上画出各运动副 反力 注明脚标 写出构件 2 的力平衡方程式 并画出力矢量多边形 解 构件 2 三力汇交 大小 方向 构件 1 大小 方向 A B F C 1 M 1 1 2 3 F 1 2 3 r M 13 31R F 12R F 21R F 21 v 23 32R F Q 2 1 B 3 1 d M A 4 C 21R F 31R F 12R F 21 23 v 32R F Q 32R F 12R F 0 3212 RR FFQ 0 3121 RR FF 机械原理作业集 25 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 第五章第五章 机械的效率和自锁机械的效率和自锁 5 1 在图示斜面机构中 设已知摩擦面间的摩擦系数f 0 2 求在Q力作用下 反行程 机构的 临界自锁条件和在此条件下正行程 在F力作用下 的效率 解 1 反行程 自锁条件 即 或 2 正行程 令 将 11 31 代入 则 45 F Q 1 2 21R F 12 v 90 90 F 21R F Q 0 21 R FQF cos sin sin cos sin cos sin cos sin 90sin 0 0 Q Q FQ FQ FQ 31 11 tan 1 f 0 cos sin sin cos sin cos sin cos 0 0 Q Q FQ FQ 5667 0 cos sin QF 令 0 F 31 11 tan 1 f 机械原理作业集 26 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 5 2 图示为一焊接用的楔形夹具 利用这个夹具把两块要焊的工件 1 及 1 预先夹妥 以便焊接 图中 2 为夹具体 3 为楔块 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 解 1 以 3 为研究对象 去掉F 反行程受力如图 a FR23作用在摩擦角内 则自锁 即有 解 2 如图 a 若自锁 则有 解 3 以 3 为研究对象 反行程受力如图 b 由 平衡条件 2 1 1 3F 23R F 13R F 3 32 v 31 v 2 23R F 13R F F a 2 b 0 1323 RR FFF cos 2sin 2sin 90sin 23 23 R R FF FF 自锁 有 0 F 2 sin sin 1323 RR FF 而由 有 0 y F cos cos cos cos 2313 1323 RR RR FF FF 代入 有 2 tan tan 1323RR FF 机械原理作业集 27 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 5 3 在图示夹紧机构中 虚线圆为摩擦圆 为摩擦角 试 1 求出在图示位置欲产生Q 400N的法向预紧力 需要加在手柄上的力F为多少 2 判断当力F去掉后 该机构是否自锁 为什么 解 1 以构件 1 为研究对象 有 受力如图 量得 2 由图可知 FR21作用在摩擦圆内 故自锁 mm N F 10 F Q Q 2 3 31R F 21R F 21R F 31R F F 21R F 反 正 1 0 3121 RR FFF NF140 机械原理作业集 28 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 5 4 在图示的缓冲器中 若已知各楔块接触面间的摩擦系数f及弹簧的压力Q 试求当楔块 2 3 被等速推开和等速恢复原位时力F的大小 该机构的效率以及此缓冲器正反行程不至发生自锁的 条件 解 1 在F作用下 楔块 2 3 被等速推开 正行程 受力如图 构件 1 构件 2 2 在Q作用下 楔块 2 3复原位 反行程 F QQ 1 2 4 3 n n n n nn n n 24 v 34 v 21 v 31 v 21R F 12R F 31R F 13R F 24R F 34R F 42R F 43R F 31R F F 42R F 12R F 21R F Q 2 0 3121 RR FFF 2sin sin 2sin sin 21 21 FF FF R R 0 4212 RR FFQ 2sin cos 2sin 90sin 12 12 QF QF R R tan tan cot cot tan tan 0 0 2112 F F QcF QcF FF RR 令0 正行程不自锁的条件为 令 代入上式 得 cot cot tan tan cot cot 0 0 F F QF QF 令 0 反行程不自锁的条件为 90 900 0tan 90正反行程均不自锁的条件为 机械原理作业集 29 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 5 5 图示矩形螺纹千斤顶中 已知螺纹大径d 24mm 小径d1 20mm 螺距p 4mm 顶头环形摩 擦面A的外径D 30mm 内径d0 15mm 手柄长度l 300mm 所有摩擦系数均为f 0 1 求该千斤 顶的效率 又若F 100N 求能举起的重量Q为若干 解 环形摩擦面的摩擦力矩为 螺杆上升所需力矩 克服Q所需总力矩 71 5 tan 1 f 8133123 3 0578 0 2 4 tan 1 2 dd d p Q Q dD dD fQM 1667 1 1530 1530 3 2 1 0 3 2 22 33 2 0 2 3 0 3 1 螺纹升角 Q Q dd Q d M 7466 1 71 5 3123 3 tan 22 tan 2 1 2 2 N FlM Q M M QQ d M QQQMMM 3 10297 9133 2 300100 9133 2 9133 2 2185 0 6366 0 tan 2 9133 2 7466 1 1667 1 0 2 0 21 机械原理作业集 30 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 5 6 图示为一带式运输机 由电动机 1 经带传动及一个两级齿轮减速器带动运输带 8 设已知运 输带 8 所需的曳引力F 5500N 运送速度v 1 2m s 带传动 包括轴承 的效率 1 0 95 每对齿 轮 包括轴承 的效率 2 0 97 运输带 8 的机械效率 3 0 92 试求该系统的总效率 及电动机所 需的功率 解 该系统的总效率为 电动机所需的功率 5 7 如图所示 电机通过带传动及圆锥 圆柱齿轮传动带动工作机A和B 设每对齿轮 包括轴 承 的效率 1 0 97 带传动 包括轴承 的效率 2 0 92 工作机A B的功率分别为PA 5KW PB 1KW 效率分别为 A 0 8 B 0 5 试求传动系统总效率及电动机所需的功率 解 1 输入功率 解 2 8224 0 92 0 97 0 95 0 2 3 2 21 kW Fv P026 8 8224 0 102 15500 3 BA PPP 电 kW P P A A A 22 7 92 0 97 0 8 0 5 2 2 2 1 kW P P B B B 31 2 92 0 97 0 5 0 1 2 2 2 1 kWPPP BA 53 9 31 2 22 7 电 6296 0 53 9 15 电 P PP BA kW PP P PP PP BA B B A A BA 53 9 629 0 15 629 0 92 0 97 0 7057 0 7057 0 97 0 5 0 1 97 0 8 0 5 15 21 11 电 机械原理作业集 31 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 第六章第六章 机械的平衡机械的平衡 6 1 图示为一钢制圆盘 盘厚b 50mm 位置 处有一直径 50mm的通孔 位置 处是一质量 m2 0 5kg的重块 为了使圆盘平衡 在r 200mm制一通孔 试求此孔的直径与位置 钢的密度 7 8g cm3 解 1 孔的位置 解 2 图解法作图 量得 6 2 图示曲轴结构中 m1 m2 m3 m4 r1 r2 r3 r4 l12 l23 l34 各曲拐的位置如图 试判断该曲 轴是否达到静平衡 是否达到动平衡 为什么 解 静平衡 m2 m3产生的惯性力矩与m1 m4产生的惯性力矩不在同一平面内 故该轴动不平衡 1 m 2 m 3 m 4 m 1 r 2 r 3 r 4 r 12 l 23 l 34 l mmr100 mmr200 135 210 W W b W 0b mm cmkg W 5 0 cmkgWWW cmkg WWW cmkg WWW cmkgrmW cmkgrmW kgbm bybxb by bx 904 1041 1025 3 41 10 5 010707 0 65 7 30sin 45sin 25 3 866 0 10707 0 65 7 210cos45cos 10205 0 65 7 10765 0 765 0 108 7 4 5 2 2222 2 1 3 2 2 1 kg r W m b b 5452 0 20 904 10 66 72 25 3 41 10 tan tan 11 0 bx by b W W cm b m r b 1095 2 8 75 5452 0 孔 66 252 0 bb 0 b WWW cmkgW Wb 75 10 5 21 kg r W m b b 5375 0 20 75 10 66 252 0 bb 0 i F 0 i M 机械原理作业集 32 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 6 3 图示一曲轴 已知两个不平衡质量 位置如图 试判断该轴是否静mmm 2121 rr 平衡 是否动平衡 若不平衡 求下列两种情况下在两个平衡基面 I II 上需加的平衡质径积 和的大小和方位 bb rm bb rm 解 静平衡 动不平衡 若 两者构成一力偶与mr产生的力偶相平衡 方位如图 解 静平衡 动不平衡 若 两者构成一力偶与mr产生的力偶相平衡 1 m 2 m llll 1 r 2 r b m b m b r b r 1 m 2 m llll 1 r 2 r b m b m b r b r bII bII bI bI rmrm 0 rm 0 M lmrlrm22 bIbI 2 bIIbIIbIbI mr rmrm 21 rrr 0 rm 0 M bII bII bI bI rmrm lmrlrm24 bIbI mrrmrm bIIbIIbIbI 机械原理作业集 33 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 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 400mm r2 r4 300mm r3 200mm 又已知各偏心质量所在的回转平面的距离为 l12 l23 l34 300mm 各偏心质量的方位角如图所示 若置于平衡基面 及 中的平衡质量mb 及mb 的回转半径分别为 500mm 试求mb 及mb 的小和方位 解 1 解 2 图解法 1 m 2 m 3 m 4 m 1 m 2 m 3 m 4 m 12 l 23 l 34 l 1 r 2 r 3 r 4 r 120 240 30 300 1 W 2 W 3 W b W b b 2 W 3 W 4 W b W mm cmkg W 10 0 3 1332020 3 1 3 1 3003015 3 2 3 2 4004010 4 333 222 111 W cmkgrmW cmkgrmW cmkgrmW cmkgrmW cmkgrmW cmkgrmW W 3003010 7 266 3 20202 3 2 150 3 3015 3 1 0 444 333 222 1 cmkgWWWW xb 35 283 300cos240cos120cos 321 cmkgWWWW yb 87 2860sin60sin60sin 321 cmkgWWWW xb 14 318 30cos60cos60cos 432 cmkgWWWW yb 84 210 30sin60sin60sin 432 817 5 35 283 87 28 tan tan69 5 50 82 284 50 82 28487 2835 283 11 2222 xb yb b b b ybxbb W W kg W m cmkgWWW cmkgWWW ybxbb 66 38184 21014 318 2222 kg W m b b 63 7 50 47 14653 33 14 318 84 210 tan tan 11 xb yb b W W 机械原理作业集 34 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 6 5 图示带有刀架盘 A 的机床主轴需要作动平衡试验 现校正平面取 两回转面 但所用 的动平衡机只能测量在两支承范围内的校正平面的不平衡量 现测得平面 内应加质径积为 m1r1 1gm m3r3 1 2gm 方向如图所示 能否在 两回转面内校正 如何校正 1000 700 A 1 r 3 r 1 m 3 m 机械原理作业集 35 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 6 6 高速水泵的凸轮轴系由三个互相错开 1200的偏心轮所组成 每一偏心轮的质量为 0 4kg 其 偏心距为12 7mm 设在平衡面A和B处各装一个平衡质量mA和mB使之平衡 其回转半径为 10mm 其它尺寸如图所示 单位 mm 求mA和mB的大小和位置 A C DEB 757540 230 DE C CA W DA W EA W bA W CA CB W DB W EB W bB W CB mm mmkg W 1 0 机械原理作业集 36 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 6 7 图示为一滚筒 在轴上装有带轮 现已测知带轮有一偏心质量m1 1kg 另外 根据该滚筒 的结构 知其具有两个偏心质量m2 3kg m3 4kg 各偏心质量的位置如图所示 长度单位为mm 若将平衡基面选在滚筒的端面 两平衡基面中平衡质量的回转半径均取为 400mm 试求两平衡质 量的大小和方位 解 1 解 2 图解法 150 150 150 1502001100 3 m 2 m 1 m 1 m 2 m 3 m 250 1 r 300 2 r 200 3 r 315 1 W 2 W 3 W b W b b W 3 W 2 W 1 W b mmkgrmW mmkgrmW mmkgrmW 9 690 11 5 9 72 122 11 5 1 54 79 11 5 3 333 222 111 mmkgrmW mmkgrmW mmkgrmW 1 109 11 5 1 27 777 11 5 9 54 329 11 5 14 333 222 111 mmkgWW xb 55 488 45cos 3 cmkgWWWW yb 64 285 45sin 321 69 14931 30 tan414 1 400 93 565 1 22 xb yb b b b ybxbb W W kg W m mmkgWWW mmkgWW xb 14 77 45cos 3 mmkgWWWW yb 58 370 45sin 321 cmkgWWW ybxbb 66 38184 21014 318 2222 kg W m b b 946 0 400 24 25824 78 tan 1 xb yb b W W mm mmkg W 10 机械原理作业集 37 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 第七章第七章 机械的运转及速度波动的调节机械的运转及速度波动的调节 7 1 图示的搬运器机构中 已知 滑块质量m 20kg 其余构件质量忽略不计 lAB lED 100mm lBC lCD lEF 200mm 1 23 3 900 求由作用在滑块 5 上的阻力F5 1KN而换算到构件 1 的轴A 上的等效阻力矩Mr及换算到轴A的滑块质量的等效转动惯量J 7 2 图示车床主轴箱系统中 带轮直径d0 80mm d1 240mm 各齿轮齿数为z1 z2 20 z2 z3 40 各轮转动惯量为J1 J2 0 01kgm2 J2 J3 0 04kgm2 J0 0 02kgm2 J1 0 08kgm2 作用在 主轴 III上的阻力矩M3 60Nm 当取轴 为等效构件时 试求机构的等效转动惯量J和阻力矩的 等效力矩Mr 解 1 E BC A D 5 F 1 23 3 2 3 4 5 6 p f ec b 0 d 1 d 1 2 2 3 3 M 25 0 4040 2020 5 0 40 20 3 80 240 32 21 1 3 2 1 1 2 0 1 1 0 zz zz z z d d 285 0 25 0 04 0 5 0 01 0 04 0 01 0 08 0 302 0 222 2 1 3 3 2 1 2 2211 2 1 0 0 JJJJJJJ Nm MMr 15 25 0 60 1 3 3 机械原理作业集 38 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 7 2 图示为一导杆机构 设已知lAB 150mm lAC 300mm lCD 550mm 质量为m1 5kg 质心S1 在A点 m2 3kg 质心S2在B点 m3 10kg 质心S3在lCD的中点 绕质心的转动惯量为 JS1 0 05kgm2 JS2 0 002kg m2 JS3 0 2kgm2 力矩M1 1000Nm F3 5000N 若取构件 3 为等效构 件 试求 1 45 时 机构的等效转动惯量Je3及等效力矩Me3 mm m l 0075 0 1 A B C 3 F D 1 2 3 3 S 4 1 1 M p 3 s 3 b d 12 bb 机械原理作业集 39 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 7 3 图示的定轴轮系中 已知加于轮 1 和轮 3 上的力矩M1 80Nm M3 100Nm 各轮的转动惯量 J1 0 1kgm2 J2 0 225kgm2 J3 0 4kgm2 各轮的齿数z1 20 z2 30 z3 40 在开始转动的瞬时 轮 1 的角速度等于零 求在运动开始后经过 0 5s时轮 1 的角加速度 1和角速度 1 1 O 2 O 3 O 1 M 3 M 1 2 3 机械原理作业集 40 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 7 4 在图 a 所示的刨床机构中 已知空程和工作行程中消耗于克服阻抗力的恒功率分别为 P1 367 7W和P2 3677W 曲柄的平均转速n 100r min 空程中曲柄的转角为 1 1200 当机构的运 转不均匀系数 0 05 时 试确定电机的平均功率 并分别计算在以下两种情况中的飞轮转动惯量JF 略去各构件的重量和转动惯量 1 飞轮装在曲柄轴上 2 飞轮装在电机轴上 电动机的额定转速nn 1440r min 电动机通过减速器驱动曲柄 为简化计 算 减速器的转动惯量忽略不计 a b A C 1 B 1 D 1 E 2 B 2 D 2 1 P t 1 t 2 t T 1 P 2 P 1 f 2 f P 机械原理作业集 41 班 级成 绩 姓 名任课教师 学 号批改日期 7 5 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 T 曲柄的 平均转速nm 620r min 当用该内燃机驱动一阻杭力为常数的机械时 如果要求运转不均匀系数 0 01 试求 1 曲柄最大转速nmax和相应的曲柄转角位置 max 2 装在曲柄轴上的