机械原理课后作业全部答案课件

1、作业作业作业1.21.3(高副低代，拆杆组)1.4 (a) (b) (c) (d)1.5a) F=3x4-2x5-1=1b) F=3x5-2x6-2=1 F=3x7-2x8-2-2=1c) F=3x9-2x13=1d) F=3x6-2x8-1=1e) F=3x6-2x8=2作业2-12-22-32-4习题解答 2.1 2.1 试求图示各机构在图示位置时全部瞬心。试求图示各机构在图示位置时全部瞬心。 2.2 2.2 在图示机构中，已知各构件尺寸为在图示机构中，已知各构件尺寸为l lABAB = =180mm , 180mm , l lBCBC = =180mm , 180mm , l lBDBD

2、 = =180mm ,180mm , l lCDCD = =180mm ,180mm , l lAE AE = =120mm ,120mm , =30=30, , 构件构件ABAB上点上点E E的速度为的速度为 v vE E = =150 mm /s ,150 mm /s ,试求该位置时试求该位置时C C、D D两点的速度及连杆两点的速度及连杆2 2的角速度的角速度2 2 。 )(024点为绝对瞬心即点速度解：CPvCCsmmllvlvvApAEEAppD/2251801201501313131sradlllvlllvBCABAEEBCABBCp/25. 1120150/12122.3 2.3

3、 在图示的摆动导杆机构中，已知在图示的摆动导杆机构中，已知l lABAB = =30mm , 30mm , l lACAC = =100mm , 100mm , l lBDBD = =50mm ,50mm , l lDEDE = =40mm ,40mm ,1 1=45=45, ,曲柄曲柄1 1以等角速度以等角速度1 1=10 =10 rad/srad/s沿逆时针方向回转。求沿逆时针方向回转。求D D点和点和E E点的速度和加点的速度和加速度及构件速度及构件3 3的角速度和角加速度（用相对运动图解法）。的角速度和角加速度（用相对运动图解法）。 2323BBBBvvv大小 ？ 1lAB ？方向 C

4、B AB BCmmsmsmlvvABB/01. 030/3 . 0/3 . 003. 01012smpdvvD/146. 05765.1401. 0smpevvE/166. 06 .1601. 0逆时针sradlvCDD/2073. 0146. 03smbbvvBB/1724. 024.1701. 03223mmsmbpasmlaBaABB22222212/1 . 030/3/303. 010rBBkBBBtBnBaaaaa2323233大小 已知 ？ 已知 已知 ？方向 BC CB BA BC BC22233/49. 0123. 02smlaBCnB223323/68. 01724. 022

5、2smvaBBkBBmmanpanB9 . 41 . 0/49. 0/33mmakbakBB8 . 61 . 0/68. 0/232顺时针2332333/49. 8123. 0/044. 1/044. 144.101 . 0sradlasmbnaBCtBatB2/685. 085. 61 . 0smdpaaD2/78. 08 . 71 . 0smepaaE2.4 2.4 在图示机构中，已知在图示机构中，已知lAB = =50mm , lBC = =200mm , xD = =120mm , 原动件的位置原动件的位置1=30, 角速度角速度1=10 rad/s ，角加速度，角加速度1=0，试求机

6、构在该位置时构件，试求机构在该位置时构件5的速度和加速度，以及构件的速度和加速度，以及构件2的角速的角速度和角加速度。度和角加速度。 42DDCB求影象法求求解题步骤：先求mmsmsmlvvABB/022. 06 .22/5 . 0/5 . 005. 0101CBBcvvv大小 ？ 1lAB ？方向 水平 AB CD2424DDDDvvv大小 ？ 影象法 ？方向 铅垂 pd2 BCsmpdvvvD/23. 046.10022. 0445sradlbclvBCvBCCB/17. 22 . 073.19022. 02tCBnCBBCaaaa大小 ？ 12lAB 22lBC ？方向 水平 BA CB

7、 CBrDDkDDDDaaaa242424大小 ？ 影象法 22vD4D2 ？方向 铅垂 pd2 BC BCmmsmsmlaaABB22221/22. 06 .22/5/505. 010mmabnsmlaanCBBCnCB27. 422. 0/94. 0/94. 02 . 017. 222222mmakbsmvaakDDDDkDD36. 522. 0/18. 1/18. 135.12022. 017. 22224224224顺时针222/935.112 . 0/85.1022. 0/sradlcnlaBCaBCtCB2445/287. 394.1422. 0sraddpaaaD2pd2dp2.

8、5 图示为机构的运动简图及相应的速度图和加速度图。 （1）在图示的速度、加速度多边形中注明各矢量所表示的相应的速度、加速度矢量。 （2）以给出的速度和加速度矢量为已知条件，用相对运动矢量法写出求构件上D点的速度和加速度矢量方程。 （3）在给出的速度和加速度图中，给出构件2上D点的速度矢量和加速度矢量和加速度矢量作业3-13-23-33-4*3-7习题解答习题解答 3.1 图示楔形机构中，已知=60，有效阻力Fr=1000N，各接触面的摩擦系数f =0.15。试求所需的驱动力Fd。NFFFFFFFrrr7 .145194.42sin53.98sin1000)2sin()90sin()90sin(

9、)2sin(0212123212为分离体：以构件NFFFFFFFddd66.143047.81sin06.77sin7 .1451)90sin()2180sin()90sin()2180sin(0121213121为分离体：以构件53. 815. 0arctanarctanf3.2 3.2 在图示机构中，已知在图示机构中，已知F F5 5 =1000N=1000N，l lABAB=100 mm=100 mm，l lBCBC = l = lCDCD =2 l =2 lABAB，l lCECE = l = lEDED= l= lDFDF，试求各运动副反力和平衡力矩，试求各运动副反力和平衡力矩M M

10、b b。 NFF141445cos/534NaccdFFb5003535. 0141443mmNlFMABbb500001005003.3 在图示曲柄滑块机构中，已知各构件的尺寸、转动副轴颈半径r及当量摩擦系数fv，滑块与导路的摩擦系数f。而作用在滑块3上的驱动力为Fd。试求在图示位置时，需要作用在曲柄上沿xx方向的平衡力Fb（不计重力和惯性力）。 032343FFFd为示力体以构件014121bFFF为示力体以构件3.4 在图示机构中，已知：x=250mm，y=200mm，lAS2=128mm，Fd为驱动力，Fr=200N为有效阻力，m1= m3=2.75kg，m2=4.59kg，Js2=0

11、.012kgmm2，滑块3以等速v=5m/s向上移动，试确定作用在各构件上的惯性力。 sradlvsmabvvvvABBAvBABAAB/9 .1923 . 0/3685. 6/3685. 62速度分析：2222222a2222/8 .10856.3056. 3/4 .18195.5056. 3/9 .50323 . 0/3 .112/112.331.5556. 3 b56. 340/5 .142/5 .42123 . 01 .212smspasmabasradlasmnasmlaaaaaaSaAABtBAatBAABnBAtBAnBAAB加速度分析：mmhmmNJMNamFNamFSiSSA

12、A008. 0499/21. 421. 4351012. 04998 .10859. 48 .4984 .18175. 222222122力分析：mmNabFrF/1020/200/取力的比例尺：0032433221212FFGGFFFFrStn杆组为分离体、以NGFFGFFMSttSB6 .1653201509 .4512049932015012001503201200222122122为分离体以构件00141121FFGFFFAd为分离体以构件NFd12953.7 图示为一楔块夹紧机构，其作用是在驱动力Fd的作用下，使楔块1夹紧工件2。各摩擦面间的摩擦系数均为f。试求：1）设Fd已知，求夹

13、紧力Fr；2）夹紧后撤掉Fd，求滑块不会自行退出的几何条件。200FF)cos()2sin()90sin()2sin(0)(1d0d12123121得即令：为支持力，上式令为分离体以构件dddddFFFFFFFFFcos)2sin()90sin(cos)2sin()90sin()90sin()2sin(0)(12121213121drddddFFFFFFFFFFF：为驱动力为分离体以构件本章考点绘制平面连杆机构运动简图，并确定该机构类型；根据机构中给定的各杆长度(或尺寸范围)来确定属于何种铰链四杆机构；根据机构中给定的各杆长度判定机构有无急回特性和死点位置，确定行程速比系数K和最小传动角；已知

14、活动活动铰链中心的位置设计四杆机构，以实现二个(或三个)预定的连杆位置；已知固定固定铰链中心的位置设计四杆机构，以实现二个(或三个)预定的连杆位置；已知固定铰链中心的位置设计平面四杆机构，以实现预定的两连架杆二对(或三对)对应位置；按行程速比系数K设计四杆机构；设计由n个四杆机构组成的多杆机构。作业4-14-24-34-54-104-114-144-184.1 在铰链四杆机构ABCD中，若AB、BC、CD三杆的长度分别为：a=120mm ，b=280mm , c=360mm，机架AD的长度d为变量。试求； (1) 当此机构为曲柄摇杆机构时，d的取值范围； (2) 当此机构为双摇杆机构时 , d

15、的取值范围； (3) 当此机构为双曲柄机构时 , d的取值范围。解：520200280360120360280120) 1 (ddd得76052020040280360120360280120280120360)2(ddddd得400280120360)3(dd得4.2 4.3 如图所示为转动翼板式油泵，由四个四杆机构组成，主动盘绕固定轴A转动，试画出其中一个四杆机构的运动简图(画图时按图上尺寸，并选取比例尺l = 0.0005 m / mm，即按图上尺寸放大一倍)，并说明它们是哪一种四杆机构。 4.5 在图所示的铰链四杆机构中，各杆的长度为l1=28 mm，l2=52mm，l3=50mm，l

16、4=72 mm，试求： 1) 当取杆4为机架时，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为机架时，将演化成何种类型的机构?为什么?并说明这时C、D两个转动副是周转副还是摆转副； 3) 当取杆3为机架时，又将演化成何种机构?这时A、B两个转动副是否仍为周转副? 1）极位夹角=18.562度，最大摆角=70.558度最小传动角min=180-157.266=22.734度，k=1.232） 是双曲柄机构，C、D两个转动副是摆转副3） 是双摇杆机构，A、B两个转动副是周转副 4.104.10 图示为脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构。铰链中心A、B在铅垂线上，要求踏

17、板DC在水平位置上下各摆动10，且l DC=500mm，l AD=1000mm 。试求曲柄AB和连杆BC的长度l AB和l BC，并画出机构的死点位置。 LAB=8.682x10=86.2mmLBC=111.466x10=1114.66mm死点位置4.114.11 图示为一实验用小电炉的炉门装置，在关闭时为位置图示为一实验用小电炉的炉门装置，在关闭时为位置E El l，开启时为位置，开启时为位置E E2 2，试设计一四杆，试设计一四杆机构来操作炉门的启闭机构来操作炉门的启闭( (各有关尺寸见图各有关尺寸见图) )。在开启时炉门应向外开启，炉门与炉体不得发生干。在开启时炉门应向外开启，炉门与炉体

18、不得发生干涉。而在关闭时，炉门应有一个自动压向炉体的趋势涉。而在关闭时，炉门应有一个自动压向炉体的趋势( (图中图中S S为炉门质心位置为炉门质心位置) )。B B、C C为两活动为两活动铰链所在位置铰链所在位置。 4.144.14 图示为一用于控制装置的摇杆滑块机构，图示为一用于控制装置的摇杆滑块机构，若已知摇杆与滑块的对应位置为：若已知摇杆与滑块的对应位置为：1 1=60=60、s s1 1=80 mm, =80 mm, 2 2 = 90= 90、s s2 2 = 60mm= 60mm，3 3=120=120、s s3 3 = 40mm= 40mm。偏距。偏距e =20mme =20mm。

19、试设计该机构。试设计该机构。 LAB=38.86mmLBC=53.56mm4.184.18 试设计一铰链四杆机构，已知摇杆CD的行程速度变化系数K=1.5，其长度lCD=75mm，摇杆右边的一个极限位置与机架之间的夹角=1=45，如图所示。机架的长度lAD=100mm。试求曲柄AB和连杆BC的长度lAB 和lBC 。3615 . 115 . 118011180kk当取C时：mmlllmmlllACCABCACCAAB15.120)8 .705 .169()(35.49)8 .705 .169()(21212121当取C”时：mmlllmmlllCAACBCCAACAB3 .48)8 .258

20、.70()(5 .22)8 .258 .70()(21212121 作业作业5-15-25-3 5-45-75.1 5.1 如图所示，如图所示，B B0 0点为从动件尖顶离凸轮轴心点为从动件尖顶离凸轮轴心OO最近的位置，最近的位置，BB点为凸轮从该位置逆点为凸轮从该位置逆时针方向转过时针方向转过9090后，从动件尖顶上升后，从动件尖顶上升s s时的位置。用图解法求凸轮轮廓上与时的位置。用图解法求凸轮轮廓上与BB点对应点对应的的B B点时，应采用图示中的哪一种作法点时，应采用图示中的哪一种作法? ? 并指出其它各作法的错误所在。并指出其它各作法的错误所在。错误错误错误错误错误错误正确正确5.2

21、5.2 在图中所示的三个凸轮机构中，已知在图中所示的三个凸轮机构中，已知R R40 mm40 mm，a a20 mm 20 mm ，e e15 mm15 mm，r r r r20mm20mm。试用反转法求从动件的位移曲线。试用反转法求从动件的位移曲线s ss ()s ()，并比较之。，并比较之。( (要求选用同一比例尺，要求选用同一比例尺，画在同一坐标系中，均以从动件最低位置为起始点画在同一坐标系中，均以从动件最低位置为起始点) )。 5.3 5.3 如图所示的两种凸轮机构均为偏心圆盘。圆心为如图所示的两种凸轮机构均为偏心圆盘。圆心为OO，半径为，半径为R R30mm30mm，偏心距，偏心距l

22、 lOAOA=10mm=10mm，偏距，偏距e e10mm10mm。试求：。试求： (1) (1) 这两种凸轮机构从动件的行程这两种凸轮机构从动件的行程h h和凸轮的基圆半径和凸轮的基圆半径r r 0 0 ； (2) (2) 这两种凸轮机构的最大压力角这两种凸轮机构的最大压力角maxmax的数值及发生的位置的数值及发生的位置( (均在图上标出均在图上标出) )。2010300OAlRr529.25max0max202040h2010300eRr5.4 在如图所示上标出下列凸轮机构各凸轮从图示位置转过45 后从动件的位移s及轮廓上相应接触点的压力角。5.7 试以作图法设计一偏置直动滚子从动件盘形

23、凸轮机构凸轮的轮廓曲线。凸轮以等角速度顺时针回转，从动件初始位置如图所示，已知偏距e = l0 mm , 基圆半径r 040mm , 滚子半径r r10mm 。从动件运动规律为：凸轮转角= 0150时，从动件等速上升h = 30 mm；=150180时,从动件远休止；= 180300时从动件等加速等减速回程30 mm ；=300360时从动件近休止。 作业作业6-16-26-36-46-56-76-96-12*6.1 在图中，已知基圆半径r b = 50 mm，现需求：1) 当r k = 65 mm时，渐开线的展角k 、渐开线的压力角k和曲率半径k 。2) 当k =20时，渐开线的压力角k及向

24、径r k的值。 8782. 71375. 0)180/7151.39(7151.39tantan7151.39)65/50arccos()/arccos() 1radrrkkkkbkmmrrkbkkkkkk73.7916.51cos/50cos/16.5120tan)2时查表当解解：6.26.2 当压力角= 20的正常齿制渐开线标准外直齿轮，当渐开线标准齿轮的齿根圆与基圆重合时，其齿数z应为多少 ? 又当齿数大于以上求得的齿数时，试问基圆与齿根圆哪个大 ?解解：时齿根圆大于基圆因为齿数为整数时得当得令4245.4120cos15 . 225. 120cos45.4120cos15 . 225.

25、 120cos25. 120cos212121212121zzmmzmzrrzmmzmzrrmmzrmzrfbfbfb6.36.3 已知一正常齿制标准直齿圆柱齿轮= 20、m =5 mm、z = 40 ，试分别求出分度圆、基圆、齿顶圆上渐开线齿廓的曲率半径和压力角。 解解：6.46.4 在一机床的主轴箱中有一直齿圆柱渐开线标准齿轮，经测量其压力角= 20，齿数z = 40 ，齿顶圆直径d a = 84 mm 。现发现该齿轮已经损，需重做一个齿轮代换，试确定这个齿轮的模数。 解解：22408422zdmmmzdaa6.56.5 已知一对外啮合标准直齿轮传动，其齿数z 1 = 24、z 2 = 1

26、10，模数m =3 mm，压力角= 20，正常齿制。试求：1) 两齿轮的分度圆直径d 1、d 2 ；2) 两齿轮的齿顶圆直径d a1 、d a2 ；3) 齿高h ；4) 标准中心距a ; 5) 若实际中心距a= 204 mm，试求两轮的节圆直径d 1、d 2。 解解：mmddmmddaazzmamhmddmddmzdmzdaa925.3342 .22cos20cos330coscos075.732 .22cos20cos72coscos2 .22)20420cos201arccos()cosarccos()5201)11024(3)()475. 6325. 225. 2)33366330278

27、32722)2330110372243) 12211212121221122116.76.7 一对外啮合标准直齿轮，已知两齿轮的齿数z 1 =23、z 2 = 67，模数m =3 mm，压力角= 20，正常齿制。试求：1) 正确安装时的中心距a 、啮合角及重合度，并绘出单齿及双齿啮合区；2) 实际中心距a=136 mm时的啮合角和重合度。解解：696. 1)20tan1531.24(tan67)20tan1724.30(tan2321)tan(tan)tan(tan211531.24)26720cos67arccos()2(cosarccos()arccos(1724.30)22320cos2

28、3arccos()2(cosarccos()arccos(20135)6723(3)() 122112222211111212121aaabaabazzzmmzddzmmzddmmzzma375. 1)127.21tan1531.24(tan67)127.21tan1724.30(tan2321)tan(tan)tan(tan21127.2113620cos135arccoscosarccos135)6723(3)()22211212121aazzaammzzma6.96.9 某对平行轴斜齿轮传动的齿数z 1 =20、z 2 =37，模数m n =3 mm，压力角= 20，齿宽B1 = 50

29、mm、B2 = 45 mm , 螺旋角=15，正常齿制。试求：1) 两齿轮的齿顶圆直径d a1 、d a2 ；2) 标准中心距a ；3）总重合度 ；4）当量齿数z v 1 、z v 2 。 解解：mmzzmamddmddzmdzmdnnanann516.8815cos/ )3720(3cos/ )()2916.1202117.6832117.622916.11415cos/373cos/117.6215cos/203cos/) 121212122112211055.4115cos/37cos/192.2215cos/20cos/)433223311zzzzvv554. 1)647.20tan2

30、1.27(tan37)647.20tan423.31(tan2021)tan(tan)tan(tan2121.27)32916.114647.20cos916.114arccos()2cosarccos()arccos(423.31)32117.62647.20cos117.62arccos()2cosarccos()arccos(647.2015cos20tanarctancostanarctan) 322112222211111tattatabatntabatntzzmddddmdddd79. 2236. 1554. 1236. 1315sin45sinnmb6.12 6.12 在图中所示

31、机构中，所有齿轮均为直齿圆柱齿轮，模数均为在图中所示机构中，所有齿轮均为直齿圆柱齿轮，模数均为2 mm 2 mm ，z z 1 1 =15 =15 、z z 2 2 =32=32、z z 3 3 =20 =20、z z 4 4 =30 =30 ，要求轮，要求轮1 1与轮与轮4 4同轴线。试问：同轴线。试问： 1) 1) 齿轮齿轮1 1、2 2与齿轮与齿轮3 3、4 4应选什么传动类型最好应选什么传动类型最好 ? ? 为什么为什么 ? ? 2) 2) 若齿轮若齿轮1 1、2 2改为斜齿轮传动来凑中心距，当齿数不变，模数不变时，斜齿轮的螺改为斜齿轮传动来凑中心距，当齿数不变，模数不变时，斜齿轮的螺

32、旋角应为多少旋角应为多少 ? ?3) 3) 斜齿轮斜齿轮1 1、2 2的当量齿数是多少的当量齿数是多少 ? ?4 4）当用范成法（如用滚刀）来加工齿数）当用范成法（如用滚刀）来加工齿数z z 1 1 =15 =15解：解：50)3020(221)(2147)3215(221)(2143342112zzmazzma1）可有三种方案：）可有三种方案：a) 1，2 正传动；正传动；3，4零传动零传动 b) 1，2零传动；零传动； 3，4负传动负传动 c) 1，2正传动；正传动； 3，4负传动负传动 b),C)方案均有负传动降低了传动质量应舍去，采用方案均有负传动降低了传动质量应舍去，采用a)方案方案

33、2）采用斜齿轮，应使）采用斜齿轮，应使a12=a34=5095.19503215cos50cos2)3215(2cos2)(12112zzman3）斜齿轮）斜齿轮1,2的当量齿数的当量齿数53.38cos06.18cos322311zzzzvv4）斜齿轮）斜齿轮1,2均不会根切，因为均不会根切，因为zv17作业作业7-27-37-57-67-127.27.2 在图示某传动装置中，已知：Z1=60，Z2=48，Z2=80，Z3120，Z3=60，Z4=40，蜗杆Z42(右旋)，蜗轮Z5=80，齿轮Z565，模数m5mm, 主动轮1的转速为n1240r/min，转向如图所示。试求齿条6的移动速度v

34、6的大小和方向。 向上smsmmnmznrrvrnnZZZZZZZZnni/276. 1/127660/7565560/260/2min/752 . 3/2402 . 3/2 . 320806040801206048552156154534231251157.37.3 图示为一电动卷扬机的传动简图。已知蜗杆1为单头右旋蜗杆，蜗轮2的齿数Z242，其余各轮齿数为：Z2=18，Z3=78，Z3=18，Z455；卷简5与齿轮4固联，其直径D5=400mm,电动机转速n1=1500r/min,试求：(1) 转筒5的转速n5的大小和重物的移动速度v 。(2) 提升重物时，电动机应该以什么方向旋转？ sm

35、mnDnDnrrvrnnnZZZZZZnni/5660/6973. 240060/60/260/2min/6973. 211.556/150011.556/11.55618551878142) 1 (555521551453423124115(2)电动机的旋转方向7.57.5 在图示周转轮系中，已知各轮齿数为z1 = 60 ，z2 =20 ，z2 =20 ，z3 =20 ，z4=20 ，z5 =100，试求传动比i41 。5 . 1834/420100111382060100201)(111441454542152151HHHHHHiiizziizzzzii7.67.6 在图示轮系中，已知各轮

36、齿数为z1=26，z2=32，z2=22，z3=80，z4=36，又n1=300r/min ，n3=50r/min ，两者转向相反，试求齿轮4的转速n4的大小和方向。 1436402226803214328822263632214231214241zzzznnnnzzzznnnnHHHH7 .15014364050300HHHnnn相同转向与1448 .2241432887 .1507 .150300nnn7.127.12 在图示轮系中，已知各齿轮的齿数为：z1=34，z5=50，z6=18，z7=36，z3=z4，齿轮1的转速为n1=1500r/min ，试求齿轮7的转速n7 min/57.

37、3033618607)(min/607)1742/(1500/174234501)(11767114153151rzznnrinnzzzziiHHHHH作业9-19-29-39-49.3 在图示的盘形转子中，有四个偏心质量位于同一回转平面内，其大小及回转半径分别为m1=5kg ，m2=7kg ，m3=8kg ，m4=6kg ，r1=r4=100mm ，r2=200mm ，r3=150mm ，方位如图所示。又设平衡质量m的回转半径r250mm ，试求平衡质量m的大小及方位。 mmkgWmmkgWmmkgWmmkgWWWWWrmrmrmrmrmrm60010061200150814002007500100500432143214433221141252. 4250/10631063方位如图所示kgrrmmmmkgrm9.4 在图示的转子中，已知各偏心质量m1=10kg ，m2=15kg ，m3=20kg ，m4=10kg ，它们的回转半径分别为r1=300mm ，r2=r4=150mm ，r3=100mm ，又知各偏心