机械原理作业解答(综合)ppt课件

.,F=3n-2Pl-Ph=33-24=1,F=3n-2Pl-Ph=37-29-2=1,1-3,1-4,.,F=3n-2Pl-Ph=34-25-2=1,F=3n-2Pl-Ph=33-24-1=0,.,F=3n-2Pl-Ph=35-27=1,F=3n-2Pl-Ph=34-25-1=1,局部自由度,虚约束,1-5(a),.,F=3n-2Pl-Ph=34-25-1=1,F=3n-2Pl-Ph=35-27=1,F=3n-2Pl-Ph=311-217=-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=34-25-1=1,F=3n-2Pl-Ph=36-28-1=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=35-26-1=2,F=3n-2Pl-Ph=38-211-1=1,F=3n-2Pl-Ph=36-28-1=1,复合铰链,局部自由度,1-6(a),.,F=3n-2Pl-Ph=38-210-2=2,F=3n-2Pl-Ph=36-28-1=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+R13+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,a2j,(a-j)j,a2j,.,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=125b+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=20k=(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：,B2,B3,LAB=AC1ml=,ml=0.5mm/mm,LBC=B1C1ml=,.,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,E2,C2,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090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=090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d0和近休止角ds；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=d12(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r1和r2；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acosa=acosa=arccos(acosa/a)/=24.87;r1=rb1/cosa=mz1cosa/2cosa=310.72mm，r2=414.30mm(2)a=22.5时a=acosa/cosa711.98mm,r1=rb1/cosa=305.13mm，r2=406.85mmra1=mz1/2+h*am=320mm,rf2=mz2/2-(h*a+c*)m=375mm;c=a-ra1-rf2=16.98mm因为：r1/r2=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/z1z2z3z4z5=(-1)3z2z4z6/z1z2z4=-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=(n1nH)/(n3nH)=-z3/z1当n3-40r/min时，有nH=20r/min当nH0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=(n1nH)/(n3nH)=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=(n5nH)/(n7nH)=-z7/z5=-1/3因为：n1=n7，n4=n5所以有：(5n1/17nH)/(n1nH)=-1/3(5i1H/171)/(i1H1)=-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)iH24=(n2nH)/(n4nH)=-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=(n1n4)/(n3n4)=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d0.05，求安装在电动机轴上的飞轮的转动惯量Jf。,解：因为Md20p=4005p+8015p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