机械原理习题及答案36138

第二章第二章 平面机构的结构分析平面机构的结构分析 2 1 绘制图示机构的运动简图 1 2 3 A B C a 进油口 出油口 4 a AB C 1 2 3 4 解 大腿 小腿 2 1 3 4 5 6 b A C B F E D B 解 A B C D G O1 O2 1 1 2 3 9 5 6 6 7 8 A B C D E F G H 解 2 2 3 计算图示机构的自由度 并指出复合铰链 局部自由度和虚约束 A B C D E a A B D C E b A B C D E c A B C D E F G H K I J 1 2 3 4 5 6 7 CHDGEF d e f A B C D E F I J H G 1 2 3 4 5 6 7 O g 解 解 a C 处为复合铰链 7 n ph 0 pl 10 自由度 323 72 1001 Wlh Fnpp b B 处为局部自由度 应消除 3n ph 2 pl 2 自由度 323 32 3 1 21 Wlh Fnpp c B D 处为局部自由度 应消除 3n ph 2 pl 2 自由度 323 32 3 1 21 Wlh Fnpp d CH 或 DG J 处为虚约束 B 处为局部自由度 应消除 6n ph 1 pl 8 自由度 323 62 811 Wlh Fnpp 3 e 由于采用对称结构 其中一边的双联齿轮构成虚约束 在连接的轴颈处 外壳与支架 处的连接构成一个虚约束转动副 双联齿轮与外壳一边构成虚约束 其中的一边为复合 铰链 其中4n ph 2 pl 4 自由度 323 42 422 Wlh Fnpp f 其中 8n ph 0 pl 11 自由度 323 82 11 02 Wlh Fnpp g 当未刹车时 6n ph 0 pl 8 刹车机构自由度为 323 62 802 Wlh Fnpp 当闸瓦之一刹紧车轮时 5n ph 0 pl 7 刹车机构自由度为 323 52 701 Wlh Fnpp 当两个闸瓦同时刹紧车轮时 4n ph 0 pl 6 刹车机构自由度为 323 42 602 Wlh Fnpp 2 3 判断图示机构是否有确定的运动 若否 提出修改方案 a 1 2 3 4 b 1 2 3 4 5 6 分析 a 要分析其运动是否实现设计意图 就要计算机构自由度 不难求出该机构自由度 为零 即机构不能动 要想使该机构具有确定的运动 就要设法使其再增加一个自由度 b 该机构的自由度不难求出为 3 即机构要想运动就需要 3 个原动件 在一个原动件的 作用下 无法使机构具有确定的运动 就要设法消除两个自由度 解 a 机构自由度 323 32 4 10 Wlh Fnpp 该机构不能运动 修改措施 1 在构件 2 3 之间加一连杆及一个转动副 图 a 1 所示 2 在构件 2 3 之间加一滑块及一个移动副 图 a 2 所示 3 在构件 2 3 之间加一局部自由度滚子及一个平面高副 图 a 3 所示 4 在构件 2 4 之间加一滑块及一个移动副 图 a 4 所示 4 a 1 1 2 3 4 5 a 2 1 2 3 4 5 1 2 3 4 a 3 1 2 3 4 a 4 5 修改措施还可以提出几种 如杠杆 2 可利用凸轮轮廓与推杆 3 接触推动 3 杆等 b 机构自由度 323 52 603 Wlh Fnpp 在滑块的输入下机构无法具 有确定的运动 修改措施 1 构件 3 4 5 改为一个构件 并消除连接处的转动副 图 b 1 所示 2 构件 2 3 4 改为一个构件 并消除连接处的转动副 图 b 2 所示 3 将构件 4 5 和构件 2 3 分别改为一个构件 并消除连接处的转动副 图 b 3 所示 b 1 1 2 3 4 5 6 b 2 1 2 3 4 5 6 b 3 1 2 3 4 5 6 5 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 试确定图示各机构在图示位置的瞬心位置 解 瞬心的位置直接在题图上标出 P14 P12 P23 P24 P34 P13 A B C D 1 2 3 4 P14A P12 B P23 P24 34 P P13 C a b c d 2 2 2 3 3 1 1 4 4 4 3 A A B C C B P14 34 P P14 12 P 34 P P13 P23 P24 vM M P12 P23 P13 P24 图 3 1 3 2 在图示四杆机构中 AB l 60mm CD l 90mm AD l BC l 120mm 2 10rad s 试用瞬 心法求 1 当 45 时 点C的速度 C v 2 当 165 时 构件3的BC线上 或其延长线上 速度最小的一点E的位置及其速度 大小 3 当 C v 0时 角之值 有两个解 1 1 45 P13 B C A D 1 2 3 4 a 1 165 1 A B E C D P24 1 2 3 4 b 6 1 1 2 A D B2 B1 C2 C1 c P13 P13 解 以选定的比例尺0 005 l m mm 作机构运动简图如图 3 2 所示 1 定瞬心 P13的位置 求vc 1313 31 6 07rad APDP lls 3 0 547 cl vCDm s 2 如图 b 所示 定出构件 2 的 BC 线上速度最小的一点 E 位置及速度的大小 因为 BC 线上速度最小之点必与 P24点的距离最近 故从 P24点引 BC 线的垂线交于点 E 由图可知 24 21 7 31rad s ABBP ll 24 2 0 189 EEP vlm s 3 定出0 c v 的两个位置见图 c 所示 量出 1 160 42 2 313 43 第五章第五章 机械效率机械效率 5 6 图示为一颚式破碎机在破碎矿石时要矿石不至被向上挤出 试问a角应满足什么条件 经 分析你可得出什么结论 1 2 3 4 4 1 2 3 4 4 Q FR FR 题 5 6 图 题 5 6 解图 解 设矿石的重量为 Q 矿石与鄂板间的摩擦因数为 f 则摩擦角为 arctan f 矿石有向上被挤出的趋势时 其受力如图所示 由力平衡条件知 7 2sin0 2 R FQ 即 2sin 2 R FQ 0 sinsin 22 R R F F 当0 时 即0 2 矿石将被挤出 即自锁条件为2 第六章第六章 平面连杆机构平面连杆机构 6 3 在图示铰链四杆机构中 各杆长度分别为 AB l 28mm BC l 52mm CD l 50mm AD l 72mm 1 若取AD为机架 求该机构的极位夹角 杆CD的最大摆角 和最小传动角 min 2 若取AB为机架 该机构将演化成何种类型的机构 为什么 请说明这时C D两 个转动副是周转副还是摆转副 A B C D A B C D C1 B1 B2 C2 B C C B 1 2 3 4 题6 3 题6 3解图 解 1 作出机构的两个极位 如图所示 并由图中量得 19 71 23 51 所以 min 23 2 由 1423 llll 可知 所示的铰链四杆机构各杆长度符合杆长条件 当取最短 杆1为机架时 该机构将演化成双曲柄机构 最短杆1参与构成的转动副A B都是周转副 而C D为摆转副 6 4 在图示的连杆机构中 已知各构件的尺寸为 AB l 160mm BC l 260mm CD l 200mm AD l 80mm 并已知构件AB为原动件 沿顺时针方向匀速回转 试确定 8 1 四杆机构ABCD的类型 2 该四杆机构的最小传动角 min 3 滑块F的行程速比系数K 解 1 由 ADBCABCD llll 且最短杆AD为机架可知 题中的四杆机构ABCD为双曲柄机 构 2 作出四杆机构ABCD传动角最小时的位置 如题6 4解图所示 并量得61 13 所以 min 13 3 作出滑块F的上 下两个极位及原动件AB与之对应的两个极位 并量得44 求出滑块F的行程速比系数为 18018044 1 65 18018044 K 行程速比系数为1 65K A B C D E F 90 B A E F C D B1 B2 C1C2 E1 E2 F1 F2 B C C 题6 4 题6 4解图 6 8 如图示 设已知破碎机的行程速比系数K 1 2 颚板长度 CD l 300mm 颚板摆角 35 曲柄长度 AB l 80mm 求连杆的长度 并检验最小传动角 min 是否符合要求 9 A B C D A B1 B2 C1C2 D B B C C E F s1 题6 8图 题6 8解图 解 先计算极位夹角 11 2 1 18018016 36 11 2 1 K K 取相应比例尺 1作出摇杆CD的两极限位置C1D和C2D和固定铰链A所在圆s1 保留作图线 如图 题6 8解图 所示 以C2为圆心 2AB为半径作圆 同时以F为圆心 2FC2为半径作 圆 两圆交于点E 作C2E的延长线与圆s1的交点 即为铰链A的位置 由图知 1 310 BClAB lAClmm min 4540 第八章第八章 齿轮机构齿轮机构 8 5 已知一对渐开线外啮合标准直齿圆柱齿轮机构 20 h 1 m 4mm 1 z 18 2 z 41 试求 1 标准安装时的重合度 2 用作图法画出理论啮合线 21N N 在其上标出实际啮合线段 21B B 并标出单齿 啮合区和双齿啮合区 以及节点P的位置 解 1 求重合度 1 1 1 cos18cos20 arccosarccos32 25 2182 1 a z zh 10 2 2 2 cos41cos20 arccosarccos26 36 2412 1 a z zh 其实际啮合线 12 B B长度 1 623pb pb pb 0 62pb 0 62pb 0 38pb P B2 N2 B1 N1 rb1 rb2 ra2 ra1 O1 O2 题 8 5 解图 121122 cos tantan tantan 2 4 cos20 18 tan32 25tan20 41 tan26 36tan20 2 19 17 m B Bzz mm 12 19 17 1 623 cos4 cos20 B B m 2 理论啮合曲线和实际啮合曲线以及啮合区如图题8 5解图所示 8 8 某牛头刨床中 有一对渐开线外啮合标准齿轮传动 已知 1 z 17 2 z 118 m 5mm h 1 337 5mm 检修时发现小齿轮严重磨损 必须报废 大齿轮磨损较轻 沿分度圆齿厚共需磨0 75mm 可获得光滑的新齿面 拟将大齿轮修理后 使用 仍用原来的箱体 试设计这对齿轮 解 1 确定传动类型 11 12 5 17 118 337 5 22 m azzmm 因aa 故应采用等移距变位传动 2 确定两轮变位系数 由题意知 12 0 91 0 25 2tan2 5tan20 s xx m 故 12 0 25 0 25xx 3 计算几何尺寸 单位 mm 如下表 尺寸名称小齿轮大齿轮 分度圆直径 11 5 1785dmz 22 5 118590dmz 齿顶高 11 1 0 25 5 6 25 aa hhx m 22 1 0 25 5 3 75 aa hhx m 齿根高 11 1 0 250 25 55 fa hhcx m 12 1 0 250 25 57 5 fa hhcx m 齿顶圆直径 111 2852 6 25 97 5 aa ddh 222 25902 3 75 597 5 aa ddh 齿根圆 111 2852 5 75 ff ddh 222 25902 7 5 575 ff ddh 基圆直径 11cos 85cos2079 87 b dd 22cos 590cos20554 42 b dd 分度圆齿厚 11 22tan 5 22 0 25tan20 8 76 smx 22 22tan 5 22 0 25tan20 6 94 smx 分度圆齿槽厚 11 22tan 5 22 0 25tan20 6 94 emx 12 22tan 5 22 0 25tan20 8 76 emx 周节 111 15 7psem 222 15 7psem 8 13 一对渐开线标准平行轴外啮合斜齿圆柱齿轮机构 其齿数 1 z 23 2 z 53 n m 6mm n 20 an h 1 n c 0 25 a 236mm B 25mm 试求 1 分度圆螺旋角 2 当量齿数 1v z和 2v z 3 重合度 r 12 解 1 计算分度圆螺旋角 12 6 2353 arccosarccos14 57 40 22 236 n m zz a 2 当量齿数 12vv zz 3 11 cos 23 8 v zz 3 22 cos 54 86 v zz 3 计算重合度 tantan20 arctanarctan20 38 36 coscos14 57 40 n t 11 1 11 cos cos arccosarccos30 18 51 cos 2 bnt t anann dm z dm zh m 22 2 22 cos cos arccosarccos25 27 40 cos 2 bnt t anann dm z dm zh m 1122 1 tantan tantan 2 1 23 tan30 18 51tan20 38 36 53 tan25 27 40tan20 38 36 2 1 6 attatt zz sin25sin14 57 40 0 34 6 n B m 1 60 341 94 所以齿轮传动的重合度为1 94 第九章第九章 轮系轮系 9 1 图示为一手摇提升装置 其中各轮齿数均为已知 试求传动比 15 i 并指出当提升重 物时手柄的转向 13 1 20z 2 50z 2 15z 3 30z 3 1z 4 40z 4 18z 5 52z 题9 1图 解 5432 15 1 234 52 40 30 50 577 8 20 15 1 18 z z z z i z z z z 9 2 图示轮系中 已知各轮齿数为 1 z 60 2 z 20 2 z 20 3 z