河南科技大学机械原理作业答案1-8-A4 （2）

机械原理作业集 - 1 - 班 级 成 绩姓 名 任课教师学 号 批改日期第一章 绪论 1 1 试说明机器与机构的特征、区别和联系。 解：机器具有如下三个特征： 1、 人造的实物组合体 2、 各部分具有确定的相对运动 3、 代替或减轻人类劳动，完成有用功或实现能量的转换 机构则具有机器的前两个特征。 机器与机构的区别：研究的重点不同： 机构：实现运动的转换和力的传递； 机器：完成能量的转换或作有益的机械功。 机器与机构的联系：机器由机构组成，一部机器包含不同的机构；不同的机器可能包含相同的机构。 1 2 试举出两个机器实例，并说明其组成、功能。 解：车床：由原动部 分（电动机） +传动系统（齿轮箱） +执行部分（刀架、卡盘等），其主要功能为切削，代替人作功。 汽车：由原动部分（发动机） +传动系统（变速箱） +执行部分（车轮等），其主要功能为行走、运输，代替人作功。 机械原理作业集 - 2 - 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 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。 1423323043hlhlppnFppn ，解： 解： 1423323043hlhlppnFppn ， 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 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 1423323043=hlhlppnFppn ，解： 1725323075=hlhlppnFppn ， 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 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： 01725323143hlhlppnFppn ，或 11524323154hlhlppnFppn ， 机械原理作业集 - 5 - 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 ABCDEFG HIJKNA B CDEFGHIJ1111172123231111712pFppnFpFppnhlhl ，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 ）。 1111283231118hlhlppnFppn ，1310283233108hlhlppnFppn ，123122103230231210pFppnFpFppnhlhl ，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 - 6 - 班 级 成 绩姓 名 任课教师学 号 批改日期182345672 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。 ABBC解 1： A、 B 为复合铰链， B为虚约束（重复部分）。 22726323276hlhlppnFppn ，110273230107hlhlppnFppn ，解： ABCDE12345678RRP II 级杆组 PRP II 级杆组 RPR II 级杆组 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 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。 3214 765III 级杆组 RRP II 级杆组 解： 解： 42315 678ACBDEFGHRRP II 级杆组 RRP II 级杆组 RRR II 级杆组 ACBDEFGH423156781234567110273230107hlhlppnFppn ， 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 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： A11524323154hlhlppnFppn ，11524323154hlhlppnFppn ，10725323075hlhlppnFppn ，ABCDEFG1234651725323075hlhlppnFppn ，ABCDE12345ABCDE12345123456 机械原理作业集 - 9 - 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。 ABCDEFGHIJ KABCDEFGHIJ K解： 1111283231118hlhlppnFppn ，113293230139hlhlppnFppn ，DECBFGHIJKARRP II 级杆组 RRR II 级杆组 RRR II 级杆组 RRR II 级杆组 机械原理作业集 - 10 - 班 级 成 绩姓 名 任课教师学 号 批改日期第三章 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 ) 。 A CB123)(f23P13P12P)(eAB321C4MMv 12P34P24P23P13P14PABC12D34 )(a14P2412 PP 、23P1334 PP、)(bAB C12 3423P14P1312 PP、24P34P)(c3ABC12414P23P12P34P13P24P)(dCA B123424P 14P13p12P23P34P 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 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。 E12 34ABCD124P34P23P14P12Pmmml 002.01B2B1C2C2271 165262 3075.1171412241221 = PP PP解： sr a dPP PP /548.21075.117 30 1241214122 =smCPv C /40.0002.0985.78548.2)1( 242 =smCPEv E /36.0002.062.70548.2)2( 242 =如图所示：对应有两个极限位置三点共线、时当 ,0)3( CBAv C =AB1C1D 1=227 AB2C2D 2=26 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 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 Bv ，试用相对运动图解法求 C 点的速度 vC（在 pb 的基础上作速度多 边形并列出有关速度矢量方程）。 用速度影像原理求得 c 点， pbcdBD A1C4362516P36P12P23P13P31)(aEBACDBvFBv)(bEBACDF G1613361331 PP PP=b pcde解： EBBE vvv += DBBD vvv +=方向 大小 EF AB EB DF AB DB？ ？ ？ ？ CDDCEEC vvvvv +=+=方向 大小 CE CD？ ？ ？ ？ vC pcv =解： DBBD vvv +=大小 方向 ED AB DB？ ？ vC pcv = 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 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 CD CD BA CB BC 大小 32lCD ? 12lAB 22lSC ? +- 2221 /75.315.05 smla ABB = 2222 /95.06.026.1 smla BCnCB =2224 /03.16.031.1 smla FEnFE = 2223 /73.146.094.1 smla CDnC =利用加速度影像原理求得 e点， FEnFEEF aaaa += 方向 水平 FE FE 大小 ？ 42l EF ？ mmml 02.0 =BCA 111E34DF652Dxy D yF CBBC vvv +=21= CBCEcbceFEEF vvv +=smpfv vF /292.002.06.14 =sr a dlvBCCB /26.110600 02.088.37 32 =sr a dlvCDCD /94.110460 02.063.44 33 =sr a dlvFEFE /31.1106 0 0 02.022.39 34 =（ ） （ ） （ ） CBnCBBCnC aaaaa +=+21=CBCEbcecmmsmv /02.0 =cbpefpbccceff 机械原理作业集 - 14 - 班 级 成 绩姓 名 任课教师学 号 批改日期25 /71.01.01.7 smfpaa aF = 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 m2； (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。 AB145CD)(a1X2X3X2Q2Mmmsma2/1.02q）、（ 321 xxx bpc)(b2mpbcc c)(c 机械原理作业集 - 15 - 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3Cv和加速度3Ca。 （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 , k BBa 23)(c1A13B4C2)(d2CAB1134BDAC1 1 342l)(aBA23134Ck BBa 2323223 2 BBk BB va =23223 2 BBk BB va =)(bC4A 11B 23k BBa 23v1bp3c3b2bap1bk3b3b2b 3c2323 BBBB vvv +=vC pcv 33 =r BBk BBBBnB aaaaa 23232 33 +=+ 机械原理作业集 - 16 - 班 级 成 绩姓 名 任课教师学 号 批改日期方向 BD BD BA BC BC 大小 ? ? 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 ? BA CB CB CB CB 大小 ? ? 0 ? 利用加速度影像原理求得 e点 , 1bp2c3c2bemmml 002.0mmsmv /006.0mmsma2/03.014EABDC 1 452390aC cpa 33 =32322 CCCBCBC vvvvv +=+=smccv vCC /17.0006.017.282332 =smlv ABB /3.003.010 1 =smcbv vBC /25.006.01.41222 =smpev ve /177.0006.051.29 =（ ） r CCk CCCBCn BCBC aaaaaaa 32323 222 +=+=2221 /303.010 smla ABB =22222 /496.0002.0622 smla CBBC 232232 /68.0017.0222 smva CCk CC 2/84.203.066.94 smepa aE 222 /02.8002.062 03.015.33 sr a dlaCBBC （ ） 2c1b 2bkpe2c322 /20 0 2.0620 0 6.01.41 = = sr a dlvBCBC 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 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 C BA CD 大小 ? 1lAB ? 2加速度分 析 方向 BC CB BA CD CD 大小 ? ? 4 B14CD312)( 32 BB 、k BBa 2323BBvl2323 BBBB vvv vB pbv 33 r BBk BBBBnB aaaaa 2323233 aB bba 233 233 CBBlv （ ） ） CBBla 33 （ ） ） p1b3b2bvp1b2bk3b3ba 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 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 vD和加速度 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 BC BA AB AB 大小 ? ? 方向 ? DB 大小 ? 0 = 1212 BBBB vvv +=vB pbv 22 =222 DBBD vvv +=12 =vD pdv =r BBk BBBB aaaa 121212 +=aB bpa 22 =0 12 = 222 DBnDBBD aaaa +=aD dpa =v1b2bdpA 1B213D4901ClCp1bk2bda 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 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 pb 的基础上作速 度多边形并列出有关矢量方程式及计算式）； (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) kDDa 45大小的表达式，在机构图上标出其方向。 （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 AC BA BC CB 大小 ? ? 利用加速度影像原理求得 d2(d4)点 方向 DE DE DE DE 大小 ? ? 利用加速度影像原理求得 f 点 lA 1B213D4 C15F6Epbc2d 4d5dfev45DDvk DDa 454k DDa 45CBBC vvv +=212 =BCBDbcbd4545 DDDD vvv +=25= EDEFpdpfvF pfv =CBnCBBC aaaa +=r DDk DDDDnD aaaaa 45454 55 +=+aF fpa =45445 2 DDk DD va = 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 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： CBBC vvv += 方向 CD AB BC 大小 ? 1l AB ? 由速度影像原理求出 h pch DCH EHHE vvv += 方向 EF EH 大小 ? ? vE pev =pbvcdhe3g4gl2AB11 CDM MEF3456CHE 机械原理作业集 - 21 - 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 j、i 点积上式两端 分别将以上两式对时间 t 求导： AB21 341C12xyl1 s2 s3 32211 c o sc o s ssl =+0s ins in 2211 =+ sl 36023211 )360c o s (c o s ssl =+ 0)3 6 0s in (s in 211 sl32111 )3 6 0c o s (s in ssl 0)3 6 0s in (c o s 2111 sl11132 s in)360c o s ( lss 1112 c o s)3 6 0s in ( ls 1cos 3s2s)360cos( )360sin( 10=1l1 1sin )360s in (c o s 1112 lssmlvs/54.11 9)6036 0c o t (45c o s45 s in10 04)36 0c o t (c o s s in 1111330)60360(22 dtd 机械原理作业集 - 22 - 班 级 成 绩姓 名 任课教师学 号 批改日期第四章 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Vf。 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： 1l 2l2SG121F2FFQ1332RF 221RF12RF31RF13v23v21v32RF29031RFF21RF12RFQ90 +90 +2180 +)s in)()s in)(s in211212211212212112,212121,2121212112llllllffllllllfGFllGlfFllGlfFllGlFllGlFVfff+=+=+=+=+=+=23853.815.0t a nt a n 11 = fNQFFFFFFQRRRR14 306542s in6510 2s in10 00)2s in ()2s in ()90s in ()218 0s in ()90s in ()2s in (12212112=+=+=03212 =+ RR FFQ03121 =+ FFF RR 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 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 3 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）。 1 324M F23RF32RF34v43RF232112RF21RF1441RF1324MF43RF32RF23RF34v232112RF21RF1441RF1324MF43RF32RF23RF2341RF12RF21RF211434v1324MF43RF32RF34v2323RF21RF2112RF41RF14 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 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： ABQC1M13123 32RF21RF12RF41RF2321v1BACQ321M131iF 21RF12RF21v32RF21RF12RF32RF31RFRFh03212 =+ RR FFQhFMFFFFFRRRRiR31131211=+= 机械原理作业集 - 25 - 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 ？ AB FC1M1123F123rM1331RF12RF21RF21v2332RF Q21B31dMA4C21RF31RF12RF2123v32RFQ 32RF12RF03212 =+ RR FFQ03121 =+ RR FF 机械原理作业集 - 26 - 班 级 成 绩姓 名 任课教师学 号 批改日期方向 ？ 第五章 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： 45FQ1221RF 12v9090F21RFQ021 =+ RFQF)c os ()s in (s in)c os (s in)c os ()s in ()c os ()s in ()90s in (00+=+=+QQFQFQFQ=31.11)(ta n 1 = f0)c os (s in)s in ()c os (s in)c os ()s in ()c os (00+=+=QQFQFQ5667.0 =)co s( )sin( += QF令 0F31.11)(ta n 1 = f 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 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： 21 13 F23RF13RF332v31v 223RF13RFF)(a2)(b01323 =+ RR FFFcos)2s in ()2s in ()90s in (2323RRFFFF=+自锁，有： 0F2)(s in)s in ( 1323 RR FF而由： 有： 0yFc os)c os (c os)c os (23131323RRRRFFFF=代入（ *），有： 2ta n)ta n ( 1323 RR FF 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 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。 mmNF 10FQQ2 331RF21RF21RF31RFF21RF (反 ) (正 ) 103121 =+ RR FFFNF 140= 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 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）。 FQ Q1243nnnnn nn n24v 34v21v 31v21RF12RF 31RF13RF24RF 34RF42RF 43RF31RFF42RF12RF21RFQ)(2 03121 =+ RR FFF)(2s in)s in ()(2s in ()s in (2121FFFFRR=04212 =+ RR FFQ)(2s in)c os ()(2s in)(90s in (1212QFQFRR=ta n)ta n ()c ot (c otta n)ta n (002112=FFQcFQcFFF RR令 0正行程不自锁的条件为： 令： 代入上式，得： =c ot)c ot ()ta n (ta nc ot)c ot (00+=+=+=FFQFQF令 0反行程不自锁的条件为： 909000tan+90 正反行程均不自锁的条件为： 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 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 = f8133123.30578.024t an12=+=dddpQQdDdDfQM1 6 67.115301530321.03222332023031=螺纹升角： QQddQdM7466.1)71.53123.3tan (22)tan (2122=+=+=NFlMQMMQQdMQQQMMM3.102979133.23001009133.29133.22185.06366.0t a n29133.27466.11667.102021=+=+= 机械原理作业集 - 31 - 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： 82 24.092.097.095.023221=kWFvP 026.88 2 2 4.0 102.15 5 0 0 3 =BA PPP +=电kWPPAAA22.792.097.08.05 2221=kWPPBBB31.292.097.05.01 2221=kWPPP BA 53.931.222.7 =+=+=电6296.053.9 15 =+=+=电PPP BAkWPPPPPPPBABBAABA53.9629.015629.092.097.07057.07057.097.05.0197.08.05152111=+=+=+=+=电 机械原理作业集 - 32 - 班 级 成 绩姓 名 任课教师学 号 批改日期第六章 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。 1m2m3m4m1r 2r3r 4r12l23l34lmmr 100mmr 200135210WWbW0bmmcmkgW 5.0cmkgWWWcmkgWWWcmkgWWWcmkgrmWcmkgrmWkgbmbybxbbybx904.1041.1025.341.10)5.010707.065.7()30s in (45s in(25.3)866.010707.065.7()210c os45c os(10205.065.710765.0765.0108.745)2(2222213221=+=+=+=+=+=kgrWm bb 5 4 5 2.020904.10 =66.72)25.3 41.10(t a n)(t a n 110 =bxbyb WWcmbmr b 1095.28.75 5452.0 =孔66.2 5 2 0 =+= bb0 =+ bWWWcmkgW Wb 75.105.21 =kgrWm bb 5 3 75.020 75.10 = 66.2 5 2 0 =+= bb 0=iF 0 iM 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 3 图示一曲轴，已知两个不平衡质量 mmm = 21 ， 21 rr ，位置如图，试判断该轴是否静平衡？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 bb rm和 bb rm的大小和方位。 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。 1m2ml l l l 1r 2rbmbmbrbr1m2ml l l l 1r 2rbmbmbrbrbIIbIIbIbI rmrm =0 =rm0Mlmrlrm 22bIbI =2b IIb IIbIbI mrrmrm =21 rrr =0 rm0MbIIbIIbIbI rmrm lmrlrm 24bIbI =mrrmrm = b IIb IIbIbI 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 4 在图示的转子中