侯玉英机械原理习题集答案.doc

1-2. 图示为冲床刀架机构，当偏心轮1绕固定中心A转动时，构件2绕活动中心C摆动，同时带动刀架3上下移动。B点为偏心轮的几何中心，构件4为机架。试绘制该机构的机构运动简图，并计算其自由度。解：1-3图示油泵机构中，1为曲柄，2为活塞杆，3为转块，4为泵体。试绘制该机构的机构运动简图，并计算其自由度。解： 1-5计算图a与b所示机构的自由度（若有复合铰链，局部自由度或虚约束应明确指出）。a）解：滚子D为局部自由度，E、F之一为虚约束。 F=3n2PLPh=34251=1b）解：A处为复合铰链 F=3n2PLPh=35261=21-6计算图a与图b所示机构的自由度（若有复合铰链，局部自由度或虚约束应明确指出）a）解：滚子C为局部自由度，E处为复合铰链。 F=3n2PLPh=382111=1。b）解：齿轮I、J之一为虚约束，A处为复合铰链 F=3n2PLPh=382102=2。1-7计算图a与图b所示机构的自由度（若有复合铰链，局部自由度或虚约束应明确指出），并判断机构的运动是否确定，图中画有箭头的构件为原动件。a）解：A、B、C处为复合铰链 F=3n2PLPh=37283=2。b）解：滚子E为局部自由度，滑块H、I之一为虚约束 F=3n2PLPh=36281=1，有确定运动。1-9图示为一焊接用的楔形夹具，利用这个夹具把两块要焊接的工件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：此自锁条件可以根据得的条件来确定。取楔块3为分离体，其反行程所受各总反力的方向如图所示。根据其力平衡条件作力多边形，由此可得：且则反行程的效率为令，即当时，此夹具处于自锁状态。故此楔形夹具的自锁条件为：第二章 平面连杆机构及其设计2-3试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置（用符号直接标注在图上）。 2-4图示的四杆机构简图中，各杆长度为a=30mm，b=60mm，c=75mm，d=80mm，试求机构的最大传动角和最小传动角、最大压力角和最小压力角、行程速比系数。（分别用解析法和图解法求解）按比例作题解图a，分别量取B2C2D=41.7，B1C1D=108.6，得最大传动角71.4，最小传动角41.7；最大压力角为9041.7=48.3，最小压力角为9071.4=18.6。按比例作题解图b ，量取极位夹角：=C1AB2=17.6行程速比系数： 2-9 设计一曲柄摇杆机构，已知机构的摇杆DC长度为150mm，摇杆的两极限位置的夹角为45，行程速比系数K=1.5，机架长度取90mm。（用图解法求解，1=4mm/mm）解答：1）计算极位夹角：2）定比例尺1=4mm/mm，按给定的摇杆长度150mm及摆角45，画出摇杆的两极限位置DC1和DC2，见题解图。3）过C1和C2点作与C1C2连线夹角为（9036）=54的直线，两线相交于O点。4）以O点为圆心，OC2为半径作圆，此圆是相交另一个铰链中心所在的圆。5）以D点圆心，机架长度为半径作圆交上圆地A1和A2两点。任取其中一点作为曲柄的转动中心（如取A1）。6）量取A1C1和A1C2长度，计算曲柄和连杆长度a、b：2-11设计一刨床的主传动机构（题图为其机构示意图）。已知：主动曲柄绕轴心A作等速回转，从动件滑枕作往复移动，刨头行程E1E2=300mm，行程速比系数K=2，其他如图所示。（要点：a.拟定该连杆机构的运动简图；b.确定该机构的几何尺寸。）解题要点分析：按所给条件进行分析，应为导杆机构。解:1）计算极位夹角2）如题解图所示，过A点作地基面垂线交于D点，以D点为顶点，以AD为角平分线作3）计算导杆长度4）过A点作AB1垂直于C1D交于B1点，在摆杆B1处装一滑块。再连接C1E1得一导杆机构，题解图所示E1C1AB便是所求的曲柄连杆机构的运动简图5）确定机构的几何尺寸第三章 凸轮机构及其设计3-4欲设计如题2图所示的直动推杆盘形凸轮机构，要求在凸轮转角为090时，推杆以余弦加速度运动规律上升h=20mm，且取r25mm，e=l0mm，=5mm。试求：（1）选定凸轮的转向1，并简要说明选定的原因；（2）用反转法给出当凸轮转角=0 90时凸轮的工作廓线（画图的分度要求15）；（3）在图上标注出45时凸轮机构的压力角。 题2图. 3-5题7图所示为一摆动平底推杆盘形凸轮机构（=0.001m/mm），已知凸轮轮廓是一个偏心圆，其圆心为C，试用图解法求：（1）凸轮从初始位置到达图示位置时的转角及推杆的角位移；（2）推杆的最大角位移及凸轮的推程运动角；（3）凸轮从初始位置回转90时，推杆的角位移3-7图所示的凸轮为偏心圆盘。圆心为O，半径R30mm，偏心距10mm，=10mm，偏距e=10mm。试求（均在图上标注出）：（1）推杆的行程h和凸轮的基圆半径；（2）推程运动角、远休止角、回程运动角和近休止角；（3）最大压力角的数值及发生的位置。第四章 齿轮机构4-3图示回归轮系中，已知z1=20, z2=48, =2mm, z3=18, z4=36, =2.5mm；各轮的压力角=20, =1, =0.25。试问有几种传动方案可供选择？哪一种方案较合理？解：， 1，2标准（等变位） 3，4正传动 3，4标准（等变位） 1，2正传动 1，2和3，4正传动， 1，2和3，4负传动， 1，2负传动，3，4负传动方案，较佳第五章 轮系5-3图示轮系中，已知1轮转向n1如图示。各轮齿数为：Z1=20，Z2=40，Z3=15，Z4=60，Z5=Z6=18，Z7=1（左旋蜗杆）Z8=40，Z9=20。若n1=1000r/min，齿轮9的模数m=3mm，试求齿条10的速度V10及其移动方向（可在图中用箭头标出）。题图解答：1判定轮系类型，确定传动比计算式轮系类型因在轮系运转时，所有齿轮的轴线相对于机架的位置都是固定的，但有轴线相互不平行的空间齿轮传动，故为空间定轴轮系。传动比计算其传动比的大小仍可用式（7-2）计算，但转向只能用画箭头的方法确定。2确定齿条10的速度V10及其移动方向1) 2) n9=n8=n1/i18=1000/320=3.125r/min3) v10 = v9 =n9/60 =m z9n9/60 =3203.125/60 =9.82mm/s4) 齿条10的移动方向朝上：（即v10）分析与思考：当轮系中有空间齿轮机构存在时，其传动比如何计算？其转向如何确定？答：有空间齿轮机构存在的定轴轮系，其传动比的数值仍可用公式（ i 所有从动轮齿数连乘积/所有主动轮齿数连乘积）进行计算。但其转向不能用（1）m来决定，必须在运动简图中用画箭头的方法确定。5-5图示为锥齿轮组成的周转轮系。已知Z1=Z2=17，Z2=30，Z3=45，若1轮转速n1=200r/min，试求系杆转速nH。 解答：1判定轮系类型，确定传动比计算式轮系类型因在一轮系运转时，齿轮2和2的轴线相对于机架的位置不固定，且齿轮3固定不转动，故为行星轮系；传动比公式系杆转速nH须通过行星轮系的转化轮系（假想定轴轮系）传动比公式求得。2确定系杆转速nH1）转化轮系传动比公式：2） nH与n1的转向相反。5-6 已知齿轮1的转速n1=120r/min,而z1=40, z2= 20,求(1) z3 ;(2) 行星架的转速nH=0时齿轮3的转速n3 (大小及方向)。解题要点: 5-6图该轮系为差动轮系( 见例16-4 图) 。(1)求z3。根据同心条件, 轮1和轮2的中心距应等于轮3和轮2的中心距, 对于标准齿轮,因互相啮合的齿轮其模数相同,故r3-r2 =r1+r2r3 =r1+2r2 mz3 = mz 1 + mz 2z 3= z 1 + 2z2 = 40 + 2 20 = 80(2) 当nH =0时,求n3。当nH =0时,即行星架H固定,该轮系成为定轮系。i13 = = - = -80/40= - 2 n3 = = -120/2= - 60r / min齿轮3的转向与齿轮1的转向相反。例16-5 已知轮系中z1= 60, z2= 15, z 2= 20, 各轮模数均相第六章 机械系统动力学分析6-2在图示机构中，滑块3的质量为，曲柄AB长为r，滑块3的速度，为曲柄的角速度。当0180时，阻力F=常数；当180 360时，阻力F0。驱动力矩M为常数。曲柄AB绕A轴的转动惯量为，不计构件2的质量及各运动副中的摩擦。设在0时，曲柄的角速度为一。试求：（1）取曲柄为等效构件时的等效驱动力矩和等效阻力矩；（2）等效转动惯量J；（3）在稳定运转阶段，作用在曲柄上的驱动力矩M；（4）写出机构的运动方程式。解题要点：（1）驱动力矩M作用在等效构件上，且其他构件上无驱动力矩，故有例1图阻力F的等效阻力矩：（0180）（180360）（2）等效转动惯量：（3）稳定运转阶段，作用在曲柄上的驱动力矩M：由M2=F2r，可得M=（4）机构的运动方程式：6-4已知某机械一个稳定运动循环内的等效阻力矩如图所示，等效驱动力矩Md为常数，等效构件的最大及最小角速度分别为：=200r