机械原理课后习题_答案.ppt

第2章平面机构的结构分析 2 5 绘制简易冲床机构运动简图 并计算自由度 解 自由度 F 3n 2PL PH 3 5 2 7 1 2 6 绘制液压泵机构的运动简图 并计算自由度 解 自由度 F 3n 2PL PH 3 3 2 4 1 第2章平面机构的结构分析 2 7 计算自由度 指出所有的复合铰链 局部自由度和虚约束 判定运动是否确定 解 自由度 a F 3n 2PL PH 3 3 2 4 1 确定b F 3n 2PL PH 3 6 2 8 2 不确定c F 3n 2PL PH 3 4 2 5 1 1 确定d F 3n 2PL PH 3 4 2 5 1 1 确定 复合铰链 虚约束 局部自由度 a b c d 第2章平面机构的结构分析 2 8 计算自由度 确定机构所含杆组的数目与级别 确定机构级别 画出瞬时替代机构 解 自由度 a F 3n 2PL PH 3 7 2 10 1 级b F 3n 2PL PH 3 6 2 8 1 1 级 第2章平面机构的结构分析 2 9 如图所示一简易冲床的初步设计方案 解 自由度 F 3n 2PL PH 3 3 2 4 1 0 机构不能动 增加一个构件一个低副 移动副比转动副结构复杂 第2章平面机构的结构分析 第3章平面连杆机构 3 11 已知铰链四杆机构各杆长l1 28 l2 52 l3 50 l4 72mm 试求 1 取杆4为机架 该机构的极位夹角 杆3的最大摆角 最小传动角 min和行程速比系数K 2 当取杆1为机架 将演化成何种机构 这时C D是整转副还是摆动副 3 当取杆3为机架 将演化成何种机构 这时A B是整转副还是摆动副解 1 28 72 52 50且l1 28 曲柄摇杆机构 19 71 min 51 23 23 K 1 236 第3章平面连杆机构 3 11 已知铰链四杆机构各杆长l1 28 l2 52 l3 50 l4 72mm 试求 2 当取杆1为机架 将演化成何种机构 这时C D是整转副还是摆动副 3 当取杆3为机架 将演化成何种机构 这时A B是整转副还是摆动副解 2 杆1为最短杆 双曲柄机构 C D摆动副 3 杆3不与最短杆1相联 双摇杆机构 A B整转副 第3章平面连杆机构 3 12 偏置曲柄滑块机构 已知 曲柄l1 20 连杆l2 70 偏距e 10mm求 1 曲柄为原动件 滑块行程H 极位夹角 机构最大压力角 2 滑块为原动件 机构死点位置 设计步骤 任取一点A 作偏距线e 以A为圆心 l2 l1和l1 l2为半径作圆 交圆弧于C1 C2点 H C1C2 40 5 25 C B A e 压力角 作用在从动件上的驱动力F与力作用点绝对速度间所夹锐角 第3章平面连杆机构 3 13 求各机构全部瞬心 图a b c K 4 4 1 2 6 图d K 3 3 1 2 3 P14 P23 P34 P34 P13 P14 P12 P24 P23 P34 P12 P13 P12 P23 P24 P12 P13 P23 P14 P13 P24 第3章平面连杆机构 3 14 已知四杆机构各杆长lAB 60 lCD 90 lAD lBC 120mm 2 10rad s 试用瞬心法求 1 165 时 点C的速度VC 2 当VC 0时 的值 设计步骤 作 165 时四杆机构位置图 p相对瞬心lPA 96 lPD 216 CDP 42 LPA 2 lPD 4 4 4 44 VC lCD 4 400mm s 60 120 90 120且lAB 60 曲柄摇杆机构 VC 0瞬心在A点 即AB BC的两共线位置 拉直共线 26 重叠共线47 180 227 A D 2 C B D A C2 B1 C1 B2 因lBC lAB lAB 60 故C1在B1和B2的圆弧上 第3章平面连杆机构 3 16 已知缝纫机踏板机构各杆长lAD 350 lCD 175mm 踏板能在水平位置上下各15 摆动 求 曲柄AB和连杆BC的长度 解题思路 lAD lCD CD摆角已知 A D C1和C2点可确定 从而lAB lBC lBC lAB可求得 最后确定lAB和lBC 设计步骤 取一点A 并定D点 以D为圆心 作圆 根据CD摆角15 定C1 C2点 量取lAC1 lAC2lAB lBC 430lBC lAB 348 lAB 41lBC 389 15 15 第4章凸轮机构 4 6 已知凸轮机构 R 40mm a2 20mm e 15 rr 20mm 试用反转法求从动件的位移曲线s 并比较 起始点 第4章凸轮机构 4 7 已知偏心圆盘凸轮 R 30mm lOA 10 求 1 行程h 基圆半径r0 2 最大压力角 max数值和位置 解 1 条件不够 e 10 标注改为A 而非O 尖顶从动件 h 基圆半径r0 R lOA 20 平底从动件 h 2lOA 20 基圆半径r0 R lOA 20 2 最大压力角 max数值和位置 尖顶从动件 sin max lOA e R 0 667 max 41 80平底从动件 max 0 n v e R lOA和R lOA对应从动件最高位置和最低位置 R lOA e对应最大压力角 第4章凸轮机构 4 9 已知 偏距e 10mm 基圆半径r0 40mm 滚子半径rr 10mm 从动件运动规律 0 1500时 从动件等速上升h 30mm 求 分别用图解法和解析法作直动滚子从动件盘形凸轮机构凸轮的轮廓曲线解 1 图解法略 2 解析法 x x rrcos y y rrsin x s0 s sin ecos y s0 s cos esin dx d ds d e sin s0 s cos dy d ds d e cos s0 s sin 理论廓线 实际廓线 ds d 30 150 180 11 46 第4章凸轮机构 4 9 已知 偏距e 10mm 基圆半径r0 40mm 滚子半径rr 10mm 从动件运动规律 0 1500时 从动件等速上升h 30mm 求 分别用图解法和解析法作直动滚子从动件盘形凸轮机构凸轮的轮廓曲线解 2 解析法 理论廓线 实际廓线 第5章齿轮机构 5 30 已知 基圆半径rb 50mm 求 1 当渐开线的展角 k 100时 渐开线的压力角 k 向径rk和曲率半径 k 2 当rk 65mm 渐开线的压力角 k数值和展角 k 解 1 k 10 3 14 180 0 174 查表 k 42027 rk rb cos k 50 cos42027 67 76mm k rksin k 67 76 sin42027 45 73mm 2 cos k rb rk 50 65 0 769 k 39 740 k tg k k 0 138 O A B k k vk rk k k rb 第5章齿轮机构 5 33 已知 标准渐开线外齿轮 齿数z 18 模数m 10mm 分度圆压力角 200 求 1 齿顶圆及基圆上的齿厚sa sb和齿槽宽ea eb 2 齿顶圆上齿廓的曲率半径 a 解 1 齿顶圆齿厚 6 8mm分度圆半径r mz 2 10 18 2 90mm分度圆齿厚s m 2 15 7mm齿顶圆半径ra r ha m 90 10 100mm基圆半径rb rcos 90cos200 84 57mm齿顶圆压力角 32 250 2 齿顶圆上齿廓的曲率半径 a rasin a 100 sin32 250 53 36mm cos 2 arccos 2 a a a a a a mzinv s inv r r r s s r r inv inv r r r s s b b b a b a a a a a 基圆齿厚 17 27mm 齿槽宽 ea 2 ra z sa 28 1mm 齿槽宽 eb 2 rb z sb 12 25mm inv200 0 0148Inv32015 0 0681 第5章齿轮机构 5 35 已知 无侧隙安装的标准渐开线外啮合传动 z1 19 z2 42 m 5mm 200 求 实际啮合线的长度B1B2 基圆齿距pb和重合度 a 解 实际啮合线B1B2 PB1 PB2 24 12mmPB1 B1N1 PN1 rb1tg a1 rb1tg z1mcos tg a1 tg 2 11 42mmPB2 B2N2 PN2 rb2tg a2 rb2tg z2mcos tg a2 tg 2 12 7mm基圆齿距pb pcos mcos 14 76mm 重合度 B1B2 pb 24 12 14 76 1 63 N1 N2 O1 rb1 rb2 O2 P a2 a1 B2 ra2 ra1 B1 第5章齿轮机构 5 37 已知 一对渐开线齿轮的基圆半径rb1 30mm rb2 40mm 分度圆压力角 200 求 1 如果a 80mm r1 r2 2 如果a 85mm r1 r2 3 两种情况下的两对节圆半径之比是否相等 为什么 解 r1 rb1 cos 31 93mm r2 rb2 cos 42 57mm a r1 r2 74 5mm 1 a cos acos arccos acos a 28 960r1 rb1 cos 34 29mm r2 rb2 cos 45 72mm 2 a cos acos arccos acos a 34 510r1 rb1 cos 36 41mm r2 rb2 cos 48 54mm 3 相等 等于传动比 渐开线齿轮传动具有可分性 第5章齿轮机构 5 39 已知 一对标准齿轮z1 z2 20 m 5mm 200 ha 1 c 0 25 为了提高强度 将齿轮改为正变位齿轮 问 1 若取x1 x2 0 2 a 104mm 该对齿轮能否正常工作 节圆侧隙c 2 若取a 104mm 那么在无侧隙传动时两轮的x1和x2 解 1 a z1 z2 m 2 100mm 无侧隙中心距 a cos acos a acos cos 101 83mm 104mm有侧隙 不能正常工作 实际啮合角 arccos acos a 25022 rb1 rb2 0 5 mzcos 46 98mm r 1 r 2 rb cos 52mm e 2 r z s 9 90mm节圆侧隙c e s 3 46mm 2 0 022 22040 第5章齿轮机构 5 41 已知 一对斜齿轮传动 150 初选值 b 30mm z1 20 z2 40 mn 8mm n 200 han 1 求 重合度 中心距a 取整数 及两轮的当量齿数zv1 zv2 解 1 中心距a mn z1 z2 2 cos 248 47248mmcos mn z1 z2 2 a 0 968 14 5302 重合度 t a 1 56 0 3 1 86端面重合度 t z1 tg a1 tg z2 tg a2 tg 2 1 56tan t tan n cos 0 38 t 20 8r1 mnz1 2 cos 82 64mm r2 mnz2 2 cos 165 29mmrb1 r1cos t 77 25mm rb2 r2cos t 154 52mmra1 r1 han mn 90 64m ra2 r2 han mn 173 29mm a1 arccos rb1 ra1 31 540 a2 arccos rb2 ra2 26 910轴向重合度 a bsin mn 0 33 当量齿数zv1 z1 cos3 22 zv2 z2 cos3 44 1 第5章齿轮机构 5 43 已知 蜗杆传动z1 2 z2 46 d2 368mm 求 1 蜗杆的轴面模数及蜗轮的端面模数 2 蜗杆的直径系数及导程角 3 两轮的中心距 解 1 mx1 mt2 d2 z2 8mm 2 查表5 9 d1 80mm 蜗杆直径系数q d1 m 10 导程角tan 1 mz1 d1 0 2 1 11 310 3 中心距a d1 d2 2 80 368 2 224mm 第5章齿轮机构 5 44 已知 等顶隙圆锥齿轮传动 z1 16 z2 6 m 14mm 200 ha 1 c 0 2 900 计算这对圆锥齿轮的几何尺寸及重合度 1 几何尺寸分度圆锥角 1 arctanz1 z2 69 440 2 90 1 20 560 齿顶高ha1 ha2 ha m 14mm 齿根高hf1 hf2 ha c m 16 8mm 分度圆直径d1 mz1 224mm d2 mz2 84mm 齿顶圆直径da1 d1 2ha1cos 1 233 83mm da2 d2 2ha2cos 2 110 22mm齿根圆直径df1 d1 2hf1cos 1 212 18mm df2 d2 2hf2cos 2 52 55mm锥距R d1 2sin 1 119 6mm 齿宽b R 3齿根角 f1 f2 arctan hf R 7 990 齿顶角 a1 a2 arctan ha R 6 680分度圆齿厚s m 2 22mm 顶隙c c m 0 25 14 3 75当量齿数zv1 z1 cos 1 45 56 zv2 z2 cos 2 6 41顶锥角 a1 1 f1 77 390 a2 2 f2 28 590根顶锥角 f1 1 f1 61 410 f2 2 f2 12 610 第5章齿轮机构 5 44 已知 等顶隙圆锥齿轮传动 z1 16 z2 6 m 14mm 200 ha 1 c 0 2 900 计算这对圆锥齿轮的几何尺寸及重合度 2 重合度 zV1 tg Va1 tg zV2 tg Va2 tg 2 1 49当量齿数zv1 z1 cos 1 45 56 zv2 z2 cos 2 6 41当量齿轮顶圆直径dva1 mzv1 2ha1 665 84mm dva2 mzv2 2ha2 117 74mm当量齿轮基圆直径dvb1 dv1cos 599 37mm dvb2 dv2cos 84 33mm va1 arccos dvb1 dva1 25 820 va2 arccos dvb2 dva2 44 260 第6章轮系 6 10 已知 z1 1 z2 60 z3 60 z2 30 z3 25 z3 1 z4 30 z4 20 z5 25 z6 70 z7 60 蜗杆1转速n1 1440r min 转向如图所示 求 i16 i17 n6 n7 解 n1 1 2 2 3 3 3 7 5 4 6 4 z1z 2z 3z 4z5 z2z3z4z5z6 i16 1 6 1 30 25 20 60 60 30 70 504 n6 n1 i16 1440 504 2 86r min z1z 2z 3 z2z3z7 i17 1 7 1 30 1 60 60 60 7200 n7 n1 i17 1440 7200 0 2r min 第6章轮系 6 12 已知 z1 15 z2 25 z2 20 z3 60 n1 200r min n3 50r min 求 系杆H转速nH的大小和方向 解 1 n1 n3转向相同时 2 n1 n3转向相反时 H 1 2 2 3 第6章轮系 6 15 图6 30为何种轮系 已知 z1 34 z2 z3 20 z4 74 求 i1H 解 H 1 3 2 4 第6章轮系 6 17 已知 z1 62 z2 z3 z4 18 z2 z3 40 求 i1H 解 1 2 2 3 4 3 H 第6章轮系 6 19 已知 z1 1 右旋 z2 64 z2 30 z3 20 z4 70 z5 30 Z6 20 n1 1280r min n6 300r min 转向如图所示 求 nH的大小和方向 解 n1 1 2 2 3 4 6 5 H 第10章机械的平衡 10 7 已知各不平衡质量和向径 m1 10kg r1 400mm m2 15kg r2 300mm m3 20kg r3 200mm m4 20kg r4 300mm 方向如图所示 且l12 l23 l34 200mm 在对该转子进行平衡设计时 若欲选择T 和T 作为平衡平面 并取加重半径rb rb 500mm 求 平衡质量mb mb 的大小和rb rb 的方向 解 l l12 l23 l34 600mmm2 l12m2 l 5kg m2 2l12m2 l 10kg m3 2l34m3 l 13 3kg m3 l34m3 l 6 67kg 分别在T 和T 两平衡平面内进行静平衡mb 12 6kgmb 5 7kg方向如图示 m4r4 6000 m3 r3 2667 m2 r2 1500 mb rb 6300 mb rb 2848 m2 r2 3000 m1 r1 m3 r3 4000 1333 2667 第11章机械的摩擦与效率 1 图示楔块夹紧机构 各摩擦面的摩擦系数为f 正