机械原理作业解答(综合)

F 3n 2Pl Ph 3 3 2 4 1 F 3n 2Pl Ph 3 7 2 9 2 1 1 3 1 4 F 3n 2Pl Ph 3 4 2 5 2 1 F 3n 2Pl Ph 3 3 2 4 1 0 F 3n 2Pl Ph 3 5 2 7 1 F 3n 2Pl Ph 3 4 2 5 1 1 局部自由度 虚约束 1 5 a F 3n 2Pl Ph 3 4 2 5 1 1 F 3n 2Pl Ph 3 5 2 7 1 F 3n 2Pl Ph 3 11 2 17 1 IF FC FJ FK KJ和KM组成虚约束 在A点处有复合铰链 在C点处有局部自由度在E或F处存在虚约束 F 3n 2Pl Ph 3 4 2 5 1 1 F 3n 2Pl Ph 3 6 2 8 1 1 在F点处有局部自由度在M或D处存在虚约束 F 3n 2Pl Ph 3 5 2 6 1 2 F 3n 2Pl Ph 3 8 2 11 1 1 F 3n 2Pl Ph 3 6 2 8 1 1 复合铰链 局部自由度 1 6 a F 3n 2Pl Ph 3 8 2 10 2 2 F 3n 2Pl Ph 3 6 2 8 1 1 1 6 b 1 7 a P24 P13 P13 P24 2 5 P13 P13 P24 在图示的四杆机构中 lAB 60mm lCD 90mm lAD lBC 120mm w2 10rad s 试用瞬心法求 1 当j 165 时 点C的速度 2 当j 165 时 构件3的线上 或其延长线上 速度最小的一点E的位置及其速度的大小 3 当vC 0时 j角之值 有两个角 P24 P13 ml 2mm mm E 3 当vC 0时 j角之值 有两个角 P24 解 p c e f 1 9图示为一焊接用夹具 利用这个夹具把两块要焊接的工件及预先夹妥 以便焊接 图中2为夹具体 3为楔块 试确定其自锁条件 即当夹紧后 楔块3不会自动松脱出来的条件 解 1 运动上总支反力的确定 2 作力矢量图矢量方程 R23 R13 R1 3 F 0 R23 sin 90 j F sin a 2j R230 F sina R23 Fsin 90 j sin a 2j h R230 R23 sin a 2j sin 90 j sina a 2j a j j a 2j 如图所示 电动机通过V带传动及圆锥 圆柱齿轮传动带动工作机A及B 设每对齿轮的效率h1 0 97 包括轴承的效率在内 带传动的效率h2 0 92 工作机A B的功率分别为PA 5kw PB 1kw 效率分别为hA 0 8 hB 0 5 试求电动机所需的功率 解 能量损失过程分析 h1A h1hA h1B h1hB h h h2h1h F 5500N v 1 2m s 平带传动的效率h1 0 95 包括轴承的效率在内 每对齿轮的效率h2 0 97 包括轴承的效率在内 运输带传动的效率h3 0 92 解 运输带所需功率为 N带 Fv 6 6kw h h1h22h3 0 822 N电 N带 h 8 03kw 能量损失过程为 2 2已知各杆长 a 25 b 90 c 75 d 100 试求 若杆AB是机构的主动件 AD为机架 机构是什么类型的机构 若杆BC是机构的主动件 AB为机架 机构是什么类型的机构 若杆BC是机构的主动件 CD为机架 机构是什么类型的机构 解 因为 a d 125 b c 165 而 最短杆为连架杆 所以 此机构为曲柄摇杆机构 最短杆为机架 所以 此机构为双曲柄机构 最短杆为连杆 所以 此机构为双摇杆机构 g arccos e rsinq l 2 3 2 4在图示的四杆机构简图中 各杆长度为 a 30mm b 60mm c 75mm d 80mm 试求机构的最小传动角和最大压力角 行程速比系数 q 20 k 180 q 180 q 1 25 q 解 2 4试求机构的最小传动角和最大压力角 解 41 2 9设计一曲柄摇杆机构 已知摇杆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 o 因为 即 LAB 32mmLBC 144mm ml 4mm mm 如图所示 已知滑块和摇杆的对应位置分别是 s1 36mm s12 8mm s23 9mm j12 25 j23 35 摇杆第 位置在铅垂方向上 滑块的铰链取在B点 偏距为28mm 试确定曲柄和连杆的长度 解 B 2 B 3 LAB AC1 ml ml 0 5mm mm LBC B1C1 ml 试设计如图所示的六杆机构 该机构当原动件1自y轴顺时针转过j 60 时 构件3顺时针转过f12 45 恰与x轴重合 此时滑块6自E1移动到E2 位移s12 20mm 试确定铰链B及C的位置 B1 F2 F1 E 2 C 2 B2 3 4欲设计图示的直动滚子从动件盘形凸轮机构 要求在凸轮转角为0 90 时 推杆以余旋加速度运动规律上升h 20 且取r 25mm e 10mm rr 5mm 试求 1 选定凸轮的转向 并简要说明选定的原因 2 用反转法画出当凸轮转角d 0 90 时凸轮的工作廓线 3 在图上标出d 45 时凸轮机构的压力角 解 选两个图的比例尺均为ml 1mm mm 3 6 a 根据图示已知条件作出从动件与凸轮在B点接触时的压力角a和从动件的位移sB 3 7图示的凸轮为偏心圆盘 圆心为O 半径为R 30mm 偏心距LOA 10mm 滚子半径rr 10mm 偏距e 10mm 试求 1 推杆的行程和凸轮的基圆半径rb 2 推程运动角d0 远休止角ds 回程运动角d 0和近休止角d s 3 最大压力角amax的数值及发生的位置 4 从B点接触到C点接触凸轮所转过的角度j0和推杆的位移s 5 C点接触时凸轮机构的压力aC 理论廓线 基圆 3 最大压力角amax的数值及发生的位置 amax 4 从B点接触到C点接触凸轮所转过的角度j0和推杆的位移s 5 C点接触时凸轮机构的压力aC j 4 5已知一对外啮合正常标准直齿轮传动 其模数m 5mm 压力角a 20 中心距a 350mm 传动比i12 9 5 试求两轮齿数z1和z2 分度圆直径d1和d2 齿顶圆直径da1和da2 齿根圆直径df1和df2 全齿高h及分度圆齿厚s及齿槽宽e 解 因为 a m z1 z2 2 350mm和i12 z2 z1 9 5 所以 z1 50 z2 90d1 mz1 250mm d2 450mm da1 d1 2h am 260mm da2 460mm df1 d1 2 h a c m 237 5mm df2 537 5mmh 2h a c m 11 25mm s e mp 2 7 85mm 4 6设一对外啮合正常标准直齿轮的齿数z1 30 z2 40 m 20mm a 20 齿顶高系数h a 1 径向间隙系数c 0 25 试求当中心距a 725mm时 两轮的啮合角a 又当a 22 5 时 试求其中心距a 节圆半径r 1和r 2 顶隙c 在这两种情况下其节圆半径的比值是否相等 为什么 解 1 a 725mm时a cosa acosa arccos acosa a 24 87 r 1 rb1 cosa mz1cosa 2cosa 310 72mm r 2 414 30mm 2 a 22 5时a acosa cosa 711 98mm r 1 rb1 cosa 305 13mm r 2 406 85mmra1 mz1 2 h am 320mm rf2 mz2 2 h a c m 375mm c a ra1 rf2 16 98mm因为 r 1 r 2 414 30 310 73 406 85 305 13 1 33 在这两种情况下 节圆半径的比值相等 故传动比不变 这是因为渐开线齿轮具有可分性 4 7已知一对外啮合正常标准直齿轮的参数为 z1 19 z2 42 m 5mm a 20 试求出两轮的标准中心距a 基圆半径rb1和rb2 齿顶圆半径ra1和ra2 齿顶圆压力角aa1和aa2 基圆齿距pb1和pb2 并准确绘制出这对齿轮传动的理论啮合线N1N2 设主动轮1顺时针转动 实际啮合线B1B2 节圆和啮合角 求重合度ea 可由图中量出的长度计算ea 并画出单齿及双齿啮合区 说明这对齿轮能否连续传动 为什么 取ml 0 002m mm 解 计算a rb1和rb2 ra1和ra2 aa1和aa2 pb1和pb2 a m z1 z2 2 152 5mm r1 mz1 2 47 5mm r2 105mm rb1 r1cosa 44 64mm rb2 98 67mm ra1 r1 h am 52 5mm ra2 110mm aa1 arccosrb1 ra1 31 76 aa2 26 23 pb2 pb1 pcosa mpcosa 14 75mm 2 求重合度eaea B1B2 pb tanaa1 tana tanaa1 tana 2p 1 63 4 3图示为单联滑移齿轮机构 已知各轮基本参数m 3mm a 20 h a 1 及z1 18 z2 30 z3 27 试问共有集中类型设计方案可供选择 哪个方案较好 解 因为 a12 m z1 z2 2 72mm a13 m z1 z3 2 67 5mm选取a a12 轮1 2组成标准齿轮机构 轮1 3组成正传动 选取a a12 轮1 2组成等高变位传动 轮1 3组成正传动 选取a a13 轮1 2组成负传动 轮1 3组成标准齿轮机构 选取a a13 轮1 2组成负传动 轮1 3组成等高变位传动 选取a13a 轮1 2组成负传动 轮1 3组成负传动 由于正传动有明显优点 而等高度变位可以改善小齿轮传动特性 所以方案2和4最好 方案1和3次之 5 2图示轮系中 已知轮1转向如图所示 n1 405r min 各轮齿数为 z1 z2 z4 20 z2 z3 z5 30 z4 z6 60 试求 1 i16 2 n6的大小及其转动方向 解 此轮系为定轴轮系 i16 w1 w6 n1 n6 1 3z2z3z4z5z6 z1z2 z3z4 z5 1 3z2z4z6 z1z2 z4 13 5所以 n6 30r min 5 3图示轮系中 已知轮1转向如图所示 各轮齿数为 z1 20 z2 40 z3 15 z4 60 z5 z6 18 z7 1 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 解 i18 n1 n8 z2z4z6z8 z1z3z5z7 320所以 n8 25 8 r min 而 n9 n8 25 8 r min r9 mz9 2 30mm所以 v10 r9 w9 30 n9p 30 9 81mm s 5 4在图示滚齿机的传动系统中 设各轮齿数为 z1 15 z2 28 z3 15 z4 35 z9 40 若北切齿轮为64个齿 试求传动比i57 解 因为 i13 1即 1 i57 n5 n7 z7 z5 1 28 5 7图示轮系种 已知各轮齿数为 轮1转数为n1 140r min z1 40 z2 20 求 1 轮3齿数 2 当n3 40r min时 系杆H的转速nH的大小及方向 3 当nH 0时 齿轮3的转速n3 解 因为 a12 a23所以 z1 z2 z3 z1 所以 z3 80又 iH13 n1 nH n3 nH z3 z1当n3 40r min时 有nH 20r min当nH 0时 有n3 70r min 5 8图示为锥齿轮组成的周转轮系 已知各轮齿数为 z1 z2 17 z2 30 z3 45 若轮1转速n1 200r min 试求系杆转速nH 解 该轮系为一行星轮系 iH13 n1 nH n3 nH z2z3 z1z2 1 5而 n3 0所以 nH 80 r min 5 7图示轮系中 已知各轮齿数为 z1 20 z2 34 z3 18 z4 36 z5 78 z6 z7 26 试求传动比i1H 解 5 6 7 H组成差动轮系 1 2 3 4组成定轴轮系 i14 n1 n4 1 2z2z4 z1z3 17 5n4 5n1 17iH57 n5 nH n7 nH z7 z5 1 3因为 n1 n7 n4 n5所以有 5n1 17 nH n1 nH 1 3 5i1H 17 1 i1H 1 3i1H 17 8 2 125 5 10图示轮系中 已知各轮齿数为 z1 z2 20 z2 z3 40 z4 100 z5 z6 z7 30 试求传动比i17 解 2 3 4 H组成行星轮系 1 2 5 6 7组成定轴轮系 i12 n1 n2 z2 z1 2n2 n1 2 1 i57 n5 n7 z7 z5 1 2 iH2 4 n2 nH n4 nH z4 z2 5 3 联立求解有 i17 12 5 8图示轮系中 已知各轮齿数为 z1 z2 25 z2 z3 z5 20 z4 100 试求 传动比i15 解 1 2 4 2 3组成行星轮系 4 5组成定轴轮系 i413 n1 n4 n3 n4 z2z3 z1z2 16 25而 n3 0又 n4 n5 z5 z4i15 9 125 0 072 6 4 在电动机驱动剪床的机械系统中 已知电动机的转速为1500r min 折算到电动机轴上的等效力矩Mr Mr j 如图所示 其循环周期为20p 设驱动力矩为常数 机械系统中各转动构件的转动惯量忽略不计 试求 1 驱动力矩Md 并将其以图线表示在M j图上 2 作功能指示图 求最大赢亏功 Wmax 3 要求系统运转不均匀字数d 0 05 求安装在电动机轴上的飞轮的转动惯量Jf 解 因为Md 20p 400 5p 80 15p所以 Md 160 2 功能指示图如图所示 有 Wmax S1 1200p 7 3如图所示 有一盘形回转体 存在四个偏心质量 设所有不平衡质量近似分布