某工业大学机械原理及机械行业零件管理分析

1、机械原理习习题选解解武秀东2007年年6月教材：普通高等教教育“十五”国家级级规划教教材机械原理（第七版）西北工业大大学机械械原理及及机械零零件教研研室 编孙桓 陈作作模 葛葛文杰 主编高等教育出出版社本教材第四四版曾获获全国第第二届高高等学校校优秀教教材优秀秀奖本教材第五五版曾获获教育部部科技进进步奖二二等奖第二章 机构的的结构分分析A12345题2-11图2-11. 图示示为一简简易冲床床的初拟拟设计方方案。设设计者的的思路是是：动力力由齿轮轮1输入入，使轴轴A连续续回转；而固装装在轴AA上的凸凸轮2与与杠杆33组成的的凸轮机机构使冲冲头4上上下运动动，以达达到冲压压的目的的。试绘绘出其机

2、机构运动动简图（各各尺寸由由图上量量取），分分析是否否能实现现设计意意图，并并提出修修改方案案（要求求用机A12345题2-11图解 = 1 * GB2 分析：绘绘制机构构运动简简图沿着运动传传递的路路线，根根据各个个活动构构件参与与构成运运动副的的情况（两两构件组组成的运运动副的的类型，取取决于两两构件之之间的相相对运动动关系），确确定表示示各个构构件的符符号，再再将各个个构件符符号连接接起来，就就得到机机构运动动简图（或或机构示示意图）。构件2：与与机架55构成转转动副AA；与构构件3构构成凸轮轮高副。所所以构件件2的符符号为图图a)。构件3：与与构件22构成凸凸轮高副副；与机机架5构构成

3、转动动副；与与机架44构成转转动副。所所以构件件3的符符号为图图b)。图d)构件4：与与机架33构成转转动副；与机架架5构成成移动副副。所以以构件44的符号号为图cc)或图图d)。图d)图b)图a)图c)图b)图a)图c)将这些构件件符号依依次连接接起来，就就得到机机构运动动简图，如如题2-11答答图a)或b)所示。题2-11答图A1，2345a)A1，2345b)L= 1 mm/mm机构运动简简图，如题2-11答图A1，2345a)A1，2345b)L= 1 mm/mm = 2 * GB2 分析：是是否能实实现设计计意图在机构的结结构分析析中判断断该方案案否能实实现设计计意图，应应该从以以下

4、两点点考虑： = 1 * GB3 机构自自由度是是否大于于零； = 2 * GB3 机构原原动件的的数目是是否等于于机构自自由度的的数目。因因此，必必须计算算该机构构的自由由度F=3n-(2ppL+pH)=33-(244+1)=0。因为机构的的自由度度为 F=33n-(2pLL+pH)=333-(24+11)=00可知，该机机构不能能运动，不不能实现现设计意意图。 = 3 * GB2 分析修改改方案因为原动件件的数目目为1，所所以修改改的思路路为：将将机构的的自由度度由0变变为1。因因此，修修改方案案应有22种。方案1：给给机构增增加1个个构件（增增加3个个独立运运动）和和1个低低副（增增加2

5、个个约束），使使机构自自由度增增加1，即即由0变变为1。如如题2-11答答图c)、d)、e)所示示。方案2：将将机构中中的1个个低副（22个约束束）替换换为1个个高副（11个约束束），使使机构中中的约束束数减少少1个，从从而使机机构自由由度增加加1，即即由0变变为1。如如题2-11答答图f)所示。修改方案如如题2-11答答图c)、d)、e)、ff)所示示。AA1，2345e)A1，23454c)A1，23454d)A1，2345f)题2-11答图题2-16图ABCD齿轮a)ABCFKDEILJMc)ABCD1234567d)ABCDEFb)2-16. 试计计算图示示各机构构的自由由度。图图a、

6、dd为齿轮轮连杆组组合机构构；图bb为凸轮轮连杆组组合机构构（图中中在D处处为铰接接在一起起的两个个滑块）；题2-16图ABCD齿轮a)ABCFKDEILJMc)ABCD1234567d)ABCDEFb)解a) 分分析：AA为复合合铰链，不不存在局局部自由由度和虚虚约束。F=3n-(2pL+pH)=34-(255+1)=1或F=3nn-(2pL+pH-p)-F=344-(255+1-0)-0=11b) 分分析：BB、E为为局部自自由度。F=3n-(2ppL+pH)=335-(266+2)=1或F=3nn-(2pL+pH-p)-F=377-(288+2-0)-2=11注意：该机机构在DD处虽存存

7、在轨迹迹重合的的问题，但但由于DD处相铰铰接的双双滑块为为一个级杆组组，未引引入约束束，故机机构不存存在虚约约束。如如果将相相铰接的的双滑块块改为相相固联的的十字滑滑块，则则该机构构就存在在一个虚虚约束。c) 分分析：该该机构存存在重复复结构部部分，故故存在虚虚约束。实实际上，从从传递运运动的独独立性来来看，有有机构AABCDDE就可可以了，而而其余部部分为重重复部分分，则引引入了虚虚约束。F=3n-(2pL+pH)=35-(277+0)=1或F=3nn-(2pL+pH-p)-F=311-(2117+0-2)-0=11d) 分分析：AA、B、CC为复合合铰链；D处高副副的数目目为2。不存存在局

8、部部自由度度和虚约约束。 F=33n-(2pL+pH)=36-(277+3)=1或F=3nn-(2pL+pH-p)-F=366-(277+3-0)-0=11齿轮3与55的中心心距受到到约束，轮轮齿两侧侧齿廓只只有一侧侧接触，另另一侧存存在间隙隙，故齿齿轮高副副提供一一个约束束。齿条7与齿齿轮5的中心心距没有有受到约约束，两两齿轮的的中心可可以彼此此靠近，使使轮齿两两侧齿廓廓均接触触，因轮轮齿两侧侧接触点点处的法法线方向向并不重重合，故故齿轮高高副提供供两个约约束。第三章 平面机机构的运运动分析析BAC1M234vMd)ABC1234a)BAC1M234vMd)ABC1234a)AB1AB123

9、4c)ABC1234b)题3-3图解a)通过运动副副直接相相联的两两构件的的瞬心：ABC1234a)P12P23P34P14P13P24P12在AA点，PP23ABC1234a)P12P23P34P14P13P24不通过运动动副直接接相联的的两构件件的瞬心心位置，借借助三心心定理来来确定：对于构件11、2、33，P113必在在P122及P233的连线线上，而而对于构构件1、44、3，PP13又必必在P114及PP34的连连线上，因因上述两两线平行行，故上上述两线线的交点点在无穷穷远处，即即为P113在垂垂直于BBC的无无穷远处处。对于构件22、3、44，P224必在在P233及P344的连线线

10、上，而而对于构构件2、11、4，PP24又必必在P112及PP14的连连线上，故故上述两两线的交交点B即即为瞬心心P244。ABABC1234b)P12P232P34P142P13P24通过运动副副直接相相联的两两构件的的瞬心：P12在AA点，PP23在垂垂直于移移动副导导路方向向的无穷穷远处， P344在B点点，P114在垂垂直于移移动副导导路方向向的无穷穷远处。不通过运动动副直接接相联的的两构件件的瞬心心位置，借借助三心心定理来来确定：对于构件11、2、33，P113必在在P122及P233的连线线上，而而对于构构件1、44、3，PP13又必必在P114及PP34的连连线上，故故上述两两线

11、的交交点即为为P133。同理，可求求得瞬心心P244。c)通过运动副副直接相相联的两两构件的的瞬心：P12在垂垂直于移移动副导导路方向向的无穷穷远处，PP23在AA点，PP34在BB点，PP14在垂垂直于移移动副导导路方向向的无穷穷远处。AB1234c)P12P14P34P23P13AB1234c)P12P14P34P23P13P24对于构件11、2、33，P113必在在由P112和PP23确定定的直线线上，而而对于构构件1、44、3，PP13又必必在由PP14和PP34确定定的直线线上，故故上述两两直线的的交点即即为P113。对于构件22、3、44，P224必在在由P223和PP34确定定的

12、直线线上，而而对于构构件2、11、4，PP24又必必在由PP12及PP14确定定的直线线上（两两个无穷穷远点确确定的直直线），故故上述两两线的交交点即为为P244，即PP24在直直线ABB上的无无穷远处处。d)通过运动副副直接相相联的两两构件的的瞬心：P12必在在过A点点的公法法线上，同同时P112必在在垂直于于vM的直线线上，故故上述两两线的交交点即为为P122。P233在B点点。P334在垂垂直于移移动副导导路方向向的无穷穷远处。PP14在CC点。BAC1M234vMd)P12P23P14P34BAC1M234vMd)P12P23P14P34P13P24对于构件11、2、33，P113必在

13、在P122及P233的连线线上，而而对于构构件1、44、3，PP13又必必在P114及PP34的连连线上，故故上述两两线的交交点即为为P133。同理，可求求得瞬心心P244。3-6. 在图示示的四杆杆机构中中，LL=3 (mm/mm)，lABB=600 mmm，lCDD=900 mmm，lADD=lBCC=1220 mmm，2=100 raad/ss，=1655，试试用瞬心心法求： = 1 * GB2 点C的速速度vCC； = 2 * GB2 构件3的的BC线线上（或或其延长长线上）速速度最小小的一点点E的位位置及其其速度的的大小；2ABCD1234E2ABCD1234EP12P23P34P1

14、4P24P132ABCD1234134ABCD2c)ABCD2341d)题3-6图vEvC解 = 1 * GB2 各瞬心心如图bb所示（PP12在AA点，PP23在BB点，PP34在CC点，PP14在DD点，PP13在直直线ABB与CDD的交点点，P224在直直线ADD与BCC的交点点）。P24A=3.221cmm=322.1 mm， APP13=559.55 mmm。因为构件22、4在在P244处速度度相同，2L P244A=4L(P24A+AD)，即 4=2P24A/(P24A+AD)故vC=4lCD=2lCDP24A/(P24A+AD)=900100322.1/(32.1+40)=400

15、0.669 mmm/ss=0.4m/s = 2 * GB2 构件33的BCC线上（或或其延长长线上）速速度最小小的一点点E，应应该距PP13最近近。如图图b所示示，过PP13作直直线BCC的垂线线，垂足足就是点点E。PP13E=47.5 mmm3=vBB/L(AB+AP133)= 2lAB/L(AB+AP133)vE=33L P133E=2lAB PP13E /(AAB+AAP133)=1106047.5/(200+599.5)=3558.449 mmm/ss=0.3588 m/s = 3 * GB2 由vCC=4lCD=2lCDP24A/(P24A+AD)可知，欲欲使vC=0，必必须有PP2

16、4A=0，即即直线BBC通过过点A。此时时，杆AAB与BC重叠叠或拉直直共线。当当杆ABB与BC重叠叠共线时时（图cc），=2266；当当杆ABB与BC拉直直共线时时（图dd），=27。3-12. 在图图示各机机构中，设设已知各各构件的的尺寸，原原动件11以等角角速度1顺时针针方向转转动，试试以图解解法求机机构在图图示位置置时构件件3上点点C的速速度及加加速度（比比例尺任任选）。a)a)b)c)1AB324C1ABCD11234ABCD11234题3-12图解11AB3211AB324Cpc2bc3pckcb32= 方向 BC AB BC大小 0 ？ 1lAB ？取v=vvB/，作速速度图。可

17、可知：vC3=v（方向为为矢量）；vC3C22=v（方向为为矢量）；vC3BB=v _ c33b=0，2=33=vC3BB/lBCC=0。= 方向 BC BA BC大小 0 00 ？ lAB 0 ？取=/，作作加速度度图。ABCD11234b3ABCD11234b3c3pdb2bpdbc323(b)方法一 = 方向 BD AB CD大小 ？ 1lAB ？取v=vvB2/，作速速度图及及速度影影像。可可知：代代表，vvB3=00，vCC3=00；代表，vvB3BB2=v；3=2=0。 = 方向 BDD BD BBA CD大小 0 ？ lAB 0 ？取=/，作作加速度度图及加加速度影影像。可可知：

18、代代表，=。方法二 = =（）方向 CD ？ CD AB BC CD大小 ？ ？ ？ 11lAB ？ ？ABCD11234bcpd32c3pdb2c2因为BCABCD11234bcpd32c3pdb2c2= （）方向 CD AB BC或CD大小 ？ 1lAB ？取v=vvB2/，作速速度图。可可知：代代表，vvC3=00；3=2=0；代表表（）。因 =方向 ？ AB BC大小 ？ 1lAB 2lBC=00继续作速度度图，得得c2点（c2与b2重合），代表，vC3C2=v。=（）方向 CCD CD ？ CD BA CBB BC CD大小 0 ？ ？ 0 ？ lAB lBC=00 ？ 0 ？因为B

19、CCD，所所以BC和CD一致致，因此此可以把把和合并成成一个矢矢量，即即=（）方向 CCD CDD BA CBB BBC或CD大小 0 ？ llAB lBC=00 00 ？取=/，作作加速度度图。可可知：代代表，=。ABCD11234ABCD11234p db3 b2c3pdDBAb2b3b3,c3anB3=23lBD=21l2AB /lBD= aB2 lAB /lBD方向 BD AB BC大小 ？ 1lAB ？取v=vvB2/，作速速度图及及速度影影像。可可知：代代表，vvB3=v=v=1lAB；代表，vB3BB2=0；3=2= vB33/lBD=1lAB /lBD；代表，vC3=v； =

20、方向 BBD BD BBA BC大小 llBD ？ lAB 0 ？取=/，作作加速度度图及加加速度影影像。可可知：代代表，=。第四章 平面机机构的力力分析OABMFa)123OABMFb)123OABMFc)123题4-13图4-13 图示示为一曲曲柄滑块块机构的的a)、b)、c)三个个位置，FF为作用用在活塞塞上的力力，转动动副A及及B上所所画的虚虚线小OABMFa)123OABMFb)123OABMFc)123题4-13图OABMFd)123FR12FR32OABMFe)12OABMFd)123FR12FR32OABMFe)123FR12FR32OABMFf)123FR12FR32题4-1

21、3答图分析因为曲柄OOA上MM与方向相相反，所所以曲柄柄OA为为从动件件，滑块块为原动动件，FF为驱动动力，MM为工作作阻力。连连杆ABB为二力力构件。在图a)中中，连杆杆AB受受压，FFR122和FR322共线，方方向向内内。OABB减小，21为顺时针方向，所以FR12切于A处摩擦圆下方。ABO增大，23为顺时针方向，所以FR32切于B处摩擦圆上方。故FR12和FR32作用线应同时切于A处摩擦圆的下方和B处摩擦圆的上方（如图d所示）。在图b)中中，连杆杆AB受受压，FFR122和FR322共线，方方向向内内。OABB减小，21为顺时针方向，所以FR12切于A处摩擦圆下方。ABO减小，23为逆

22、时针方向，所以FR32切于B处摩擦圆下方。故FR12和FR32作用线应同时切于A处摩擦圆的下方和B处摩擦圆的下方（如图e所示）。在图c)中中，连杆杆AB受受拉，FFR122和FR322共线，方方向向外外。OABB增大，21为顺时针方向，所以FR12切于A处摩擦圆上方。ABO减小，23为顺时针方向，所以FR32切于B处摩擦圆下方。故FR12和FR32作用线应同时切于A处摩擦圆的上方和B处摩擦圆的下方（如图f所示）。4-14 图示示为一摆摆动推杆杆盘形凸凸轮机构构，凸轮轮1沿逆逆时针方方向回转转，F为作用用在推杆杆2上的的外载荷荷，试确确定各运运动副中中总反力力（FR311、FR122及FR322

23、）的方方位（不不考虑构构件的重重量及惯惯性力，图图中虚线线小圆为为摩擦圆圆，运动动副B处处摩擦角角如图所所示）。解 各运运动副中中总反力力（FR311、FR122及FR322）的方方位如题4-14答答图所示示。AABC1F1M23题4-14图1F1M23ABFR12FR32FR31b)C题4-14答图分析对于原动件件凸轮1，FR211向下，vv12向左左，所以以FR211应指向向右下方方且与vv12成（900）角。而而FR122是FR211的反作作用力，作作用线如如答图所所示。FFR311与FR211平行，大大小相等等，方向向相反，因因1为逆时时针方向向，所以以FR311应切与与A处摩摩擦圆左

24、左侧，如如答图所所示。对于推杆22，仅受受F、FR122、FR322作用，三三力应汇汇交。根根据力的的平衡关关系，FFR322应指向向下方。因因23为顺顺时针方方向，所所以FR322应切于于C处摩擦擦圆左侧侧，如答答图所示示。第六章 机械的的平衡6-2 动动平衡的的构件一一定是静静平衡的的，反之之亦然，对对吗？为为什么？在图示示的两根根曲轴中中，设各各曲拐的的偏心质质径积均均相等，且且各曲拐拐均在同同一轴平平面上。试试说明两两者各处处于何种种平衡状状态？a)b)题6-2图解 “静静平衡的的构件一一定是动动平衡的的”这一说说法不正正确。因因为达到到静平衡衡的构件件仅满足足了静平平衡条件件，即各各

25、偏心质质量（包包括平衡衡质量）产产生的惯惯性力的的矢量和和为零，而而这些惯惯性力所所构成的的力矩矢矢量和不不一定为a)b)题6-2图图a)中，满满足和，所以以处于动动平衡状状态。图b)中，仅仅满足，但但，所以以处于静静平衡状状态。1501501501502001100m3m2m1m3m2m1r1=250r2=300r3=200315题6-8图6-8 图图示为一滚滚筒，在在轴上装装有带轮轮。现已已测知带带轮有一一偏心质质量m11=1；另外外，根据据该滚筒筒的结构构，知其其具有两两个偏心心质量mm2=3，m3=4，各各偏心质质量的方方位如图图所示（长长度单位位为）。若若将平衡衡基面选选在滚筒筒的两

26、端端面上，两两平衡基基面中平平衡质量量的回转转半径均均取为4400，试求1501501501502001100m3m2m1m3m2m1r1=250r2=300r3=200315题6-8图解： = 1 * GB2 平衡基面面选在滚滚筒的两两端面上上，将偏心心质量mm1、m2、m3分解到到平衡基基面、上m1=m1（15002000）/11100=0.331822 m11=mm1m1=11.31182m2=mm2（1500）/11100=0.440911 m22=mm2m2=22.59909m3=mm3（110001500）/11100=3.445455 m33=mm3m3=00.54455根据力的

27、平平衡条件件，分别别由FFx=00及Fyy=0得得对平衡基面面有：（mb1）x=miricossi/rb11=m1r1coss2700m2r2coss90m3r3coss3155/rb11 =（00.31182）2550ccos22700.4409113000ccos9903.4454552000ccos3315/4400 =1.222144（mb1）y=mirisinni/rb11=m1r1sinn2700m2r2sinn90m3r3sinn3155/rb11 =（00.31182）2550ssin22700.4409113000ssin9903.4454552000ssin3315/440

28、0 =0.71557故平衡基面面上的平平衡质量量为mb1=（mb1）2x（mb1）2y1/22=（1.222144）2（0.71557）21/22=1.41556方位角为b1=aarcttan（mb1）y/（mb1）x= arcctann（0.771577）/（1.22114）=1149.63111（如如答图a所示）对平衡基面面有：（mb2）x=miricossi/rb22=m1r1coss2700m2r2coss90m3r3coss3155/rb22 =1.3318222550ccos22702.5590993000ccos9900.5545552000ccos3315/4400 =0.11

29、9299（mb2）y=mirisinni/rb22=m1r1sinn2700m2r2sinn90m3r3sinn3155/rb22 =1.3318222550ssin22702.5590993000ssin9900.5545552000ssin3315/4400 =0.992644故平衡基面面上的平平衡质量量为mb2=（mb2）2x（mb2）2y1/22=（0.119299）2（0.992644）21/22=0.94663方位角为mb1b1m1m2m3mb2b2mb1b1m2m1m3m1m2m3mb2b2a)b)c)d)题6-8答图b2=amb1b1m1m2m3mb2b2mb1b1m2m1m3

30、m1m2m3mb2b2a)b)c)d)题6-8答图 = 2 * GB2 将平衡基基面改选在在带轮宽宽度的中中截面上上，其他他条件不不变将偏心质量量m1、m2、m3分解到到平衡基基面、上m1=mm1（0）/（1100015002000）=0 m1=mm1m1=11m2=mm2（150015002000）/（1100015002000）=1.003455 m2=mm2m2=1.996555m3=mm3（11100150015002000）/（1100015002000）=3.558622 m3=mm3m3=0.441388根据力的平平衡条件件，分别别由FFx=00及Fyy=0得得对平衡基面面有：（

31、mb1）x=miricossi/rb11=m1r1coss2700m2r2coss90m3r3coss3155/rb11 =（0）2550ccos22701.0034553000ccos9903.5586222000ccos3315/4400 =1.226799（mb1）y=mirisinni/rb11=m1r1sinn2700m2r2sinn90m3r3sinn3155/rb11 =（0）2550ssin22701.0034553000ssin9903.5586222000ssin3315/4400 =0.49220故平衡基面面上的平平衡质量量为mb1=（mb1）2x（mb1）2y1/22=

32、（1.226799）2（0.49220）21/22=1.36000方位角为b1=aarcttan（mb1）y/（mb1）x= arcctann（0.49920）/（1.26779）=1558.779166（如答图c所示）对平衡基面面有：（mb2）x=miricossi/rb22=m1r1coss2700m2r2coss90m3r3coss3155/rb22 =12250coss27001.9965553000ccos9900.4413882000ccos3315/4400 =0.114633（mb2）y=mirisinni/rb22=m1r1sinn2700m2r2sinn90m3r3sinn

33、3155/rb22 =12250sinn27001.9965553000ssin9900.4413882000ssin3315/4400 =0.70028故平衡基面面上的平平衡质量量为mb2=（mb2）2x（mb2）2y1/22=（0.114633）2（0.70028）21/22=0.71779方位角为b2=aarcttan（mb2）y/（mb2）x= arcctann（0.70028）/（0.14663）=2258.24008 （如答图d所示）第七章 机械的的运转及及其速度度波动的的调节7-7 如如图所示示为一机机床工作作台的传传动系统统。设已已知各齿齿轮的齿齿数，齿齿轮3的的分度圆圆半径r

34、r3，各齿齿轮的转转动惯量量J1、J2、J2、J3，齿轮轮1直接装装在电动动机轴上上，故JJ1中包含含了电动动机转子子的转动动惯量；工作台台和被加加工零件件的重量量之和为为 G。当当取齿轮轮1为等效效构件时时，求该该机械系系统的等等效转动动惯量JJe（1/2=z2/z1）。z1z2z2z3工作台工件齿条题7-7图解 JJe21=J121（J2J2）22J3z1z2z2z3工作台工件齿条题7-7图即 Jee =J1（J2J2）J3而，所以 JJe =J1（J2J2）J37-12 某内燃燃机的曲曲柄输出出力矩MMd随曲柄柄转角的变化化曲线如如图所示示，其运运动周期期T=，曲曲柄的平平均转速速nm=

35、6220r/minn。当用用该内燃燃机驱动动一阻抗抗力为常常数的机机械时，如如果要求求其运转转不均匀匀系数=0.01。试试求MABC0Md/9/613/18200Nm题7-12图MABC0MMABC0Md/9/613/18200Nm题7-12图MABC0Md/9/613/18200NmMer=Med350/3DEFGs1s2s3a)EFCb)题7-12答图 = 2 * GB2 装在曲柄柄上的飞飞轮转动动惯量JJF（不计计其余构构件的转转动惯量量）。解 选定定曲柄为为等效构构件，所所以 等效驱驱动力矩矩Medd=Md 等效效阻力矩矩Merr=常数数在一个运动动循环内内，驱动动功Wd应等于于阻抗功

36、功Wr，即 Merr= WWr =Wd=(/99)2000/22+(/6)2000+(13/188)2000/22=3550/3所以 MMer=3350/3 NNm画出等效阻阻力矩MMer曲线线，如答答图a)所示示。由得DE=7/1088，由得得FG=91/2116，EEF=DEFG=1111/2216各区间盈亏亏功，即即等效驱驱动力矩矩Medd曲线与与等效阻阻力矩MMed曲线线之间所所围的面面积s1=DDE0面面积=-=-=-3.7781s2=梯形形ABFFE面积积=288.3556s3=FFGC面面积=-=-24.5766作能量指示示图，如如图b)所示示，可知知：在=EE=7/1008=1

37、11.6667处，曲曲柄有最最小转速速nmiin在=FF=1225/2166=1004.1167处，曲曲柄有最最大转速速nmaax由maxx=m(1+/22) mmin=m(1-/22) 知知nmax=nm(1+/22)=6220(1+0.001/22)=6223.11 r/minn最大盈亏功功Wmaxx=s2=61125/2116=889.0085装在曲柄上上的飞轮轮转动惯惯量JF=2.11 kgm2第八章 平面连连杆机构构及其设设计ABCDabcd1234题8-6图8-6 如如图所示示，设已已知四杆杆机构各各构件的的长度aa=2440mmm，b=6000mm，cc=4000mmm，d=50

38、00mm。试试问： = 1 * GB2 当取杆杆4为机机架时，是是否有曲曲柄存在在？ = 2 * GB2 若各杆杆长度不不变，能能否以选选不同杆杆为机架架的办法法获得双双曲柄机机构？如如何获得得？ = 3 * GB2 若a、bb、c三三杆的长长度不变变，取杆杆4为机机架，要要获得曲曲柄摇杆杆机构，dd的取值值范围应ABCDabcd1234题8-6图 解： = 1 * GB2 杆1为为最短杆杆，杆22为最长长杆。因因为 aabcd 满足足杆长条条件，且且最短杆杆1为连连架杆，所所以该机机构有曲曲柄。杆杆1为曲曲柄。 = 2 * GB2 因为机机构满足足杆长条条件，所所以通过过选不同同杆为机机架的

39、办办法获得得双曲柄柄机构。当当以最短短杆为机机架时，获获得双曲曲柄机构构。 = 3 * GB2 欲获得得曲柄摇摇杆机构构，应满满足以下下两个条条件： = 1 * GB3 杆长条条件； = 2 * GB3 杆1为为最短杆杆。关于于d的取取值范围围讨论如如下。 若杆44是最长长杆，则则有 aa+db+c ，故故 db+cc-a=7760 mm 若杆44不是最最长杆，则则有 aa+bc+d ，故故 da+b-c=4440 mmm所以欲获得得曲柄摇摇杆机构构，d的的取值范范围为 4400 mmm d 7600 mmm。8-8 在在图所示示的铰链链四杆机机构中，各各杆的长长度为 l1=288 mmm，l

40、22=522 mmm，l33=500 mmm，l44=722 mmm，试求求： = 1 * GB2 当取取杆4为为机架时时，该机机构的极极位夹角角、杆33的最大大摆角、最小小传动角角minn和行程程速比系系数K； = 2 * GB2 当取取杆1为为机架时时，将演演化成何何种类型型的机构构？为什什么？并并说明这这时C、DD两个转转动副是是周转副副还是摆摆转副；ADBC题8-8图C2AB1B2B3B4C1C3C4D题8-8答图min = 3 * GB2 当取取杆3ADBC题8-8图C2AB1B2B3B4C1C3C4D题8-8答图min解： = 1 * GB2 =CC1AC2 =C1ADC2ADC1

41、ADD=arc coss =337.9951C2ADD=arc coss =119.3389 所所以 =18.56 K=1.23 =C1DC2=C1DAC2DAC1DAA= arcc coos =79.7277 C2DA= arcc coos =9.1169所以 =700.566B3C33D=arcccoss =551.0063 B4C4D=arcccoss =1157.2666所以 minn=4=1880B4C4D=22.73 = 2 * GB2 当取取杆1为为机架时时，因为为机构满满足杆长长条件且且杆1为为最短杆杆，所以以将演化化成双曲曲柄机构构，这时时C、DD两个转转动副仍仍是摆转转副。

42、 = 3 * GB2 当取杆33为机架架时，因因为机构构满足杆杆长条件件且最短短杆1为为连杆，所所以将演演化成双双摇杆机机构，这这时A、BB两个转转动副仍仍为周转转副。8-9 在在图示的的连杆机机构中，已已知各构构件的尺尺寸为：lABB=1660 mmm，llBC=2260 mm，llCD=2200 mm，llAD=880 mmm；构构件ABB为原动动件，沿沿顺时针针方向匀匀速回转转，试确确定： = 1 * GB2 四杆杆机构AABCDD的类型型； = 2 * GB2 该四四杆机构构的最小小传动角角minn； = 3 * GB2 滑块块F的行行程速比比系数KK。解： = 1 * GB2 因 l

43、AAD+ lBC=3340 1800）。题9-7答图a)sOABBOsb)OBBBKKKO直线OBB题9-7答图a)sOABBOsb)OBBBKKKOB0OOBBAAB0B0r题9-8答图OOBAr题9-8图9-8 在在图示的的凸轮机机构中，圆圆弧底摆摆动推杆杆与凸轮轮在B点点接触。当当凸轮从从图示位位置逆时时针转过过90时，试试用图解解法标出出： = 1 * GB2 推杆在在凸轮上上的接触B0OOBBAAB0B0r题9-8答图OOBAr题9-8图解： = 1 * GB2 圆弧底摆摆动推杆杆在运动动方面相相当于滚滚子摆动动推杆，滚滚子中心心为B00。作凸凸轮机构构的理论论廓线。将OA反转转90

44、，得A点；以以A为圆心心、ABB0为半径径作圆弧弧，交理理论廓线线于B0点；以以B0为圆心心作滚子子，与凸凸轮实际际廓线切切于B点。B点即为为要求的的推杆在在凸轮上上的接触触点。 = 2 * GB2 以O为圆圆心、OOB0为半径径作圆弧弧，与圆圆弧B0B0交于BB0点；则则=B0 AB0即为要要求的摆摆杆位移移角的大大小。 = 3 * GB2 公法线OOBB0与B0点的速速度方向向之间所所夹锐角角，即为为凸轮机机构的压压力角。B0OOBBB0OOBBAAB0B0r题9-8答图10-255 在机机床的主主轴箱中中有一直直齿圆柱柱渐开线线标准齿齿轮，发发现该齿齿轮已经经损坏，需需要重做做一个齿齿轮

45、更换换，试确确定这个个齿轮的的模数。经经测量，其其压力角角=200，齿数数z=440，齿齿顶圆直直径daa=833.822mm，跨跨5齿的的公法线线长度LL5=277.5112mmm，跨66齿的公公法线长长度L66=333.4226mmm。解：由跨kk个齿的的公法线线长度LLk=(kk-1)pb+sb，知L6- LL5=pb=p coss =mm coos得 mm=(LL6- L5)/( coos)=( 33.4266-277.5112)/ ( coos200)=22.0003mmm参照直齿圆圆柱齿轮轮标准模模数系列列表(GGB/TT13557-119877),确确定m=2 mmm而且，由渐渐

46、开线标标准直齿齿圆柱齿齿轮齿顶顶圆直径径计算公公式daa=m(z+22h*a)得m=da/( zz+2hh*a)=883.882/(40+211)=11.9996mmm因为齿顶圆圆直径dda通常都都有较大大的负偏偏差，参参照直齿齿圆柱齿齿轮标准准模数系系列表(GB/T13357-19887),确定m=2 mmm10-266 已知知一对渐渐开线标标准外啮啮合圆柱柱齿轮传传动的模模数m=5 mmm、压压力角=200、中心心距a=3500 mmm、传动动比i112=99/5，试试求两轮轮的齿数数、分度度圆直径径、齿顶顶圆直径径、基圆圆直径以以及分度度圆上的的齿厚和和齿槽宽宽。解：根据 a=mm（z1

47、1+z2）/22=3550 及及 i112=zz2/z1=9/5 得得：z11=500 zz2=900d1=mzz1=2550 mmm d2=mzz2=4550 mmm hha=h*a m=55 mmmda1=dd1+2hha=2660 mmm dda2=dd2+2hha=4660 mmmdb1=dd1 coos=2334.9923 mm db22=d2 coos=4222.8862 mms=e=mm/2=7.8854 mm10-277 试问问当渐开开线标准准齿轮的的齿根圆圆与基圆圆重合时时，其齿齿数应为为多少？又当齿齿数大于于以上求求得的齿齿数时，试试问基圆圆与齿根根圆哪个个大？解：df=d

48、-2hf=mz-2（hh*a+c*）m db=d coss=mzz coos当df= db时，解解得=41.55422分度圆与齿齿根圆之之间的距距离： r-rf =hf =（hh*a+c*）m分度圆与基基圆之间间的距离离： r-rb =r（1-coss）=mzz（1-coss）/2由此可知，随随着齿数数的增加加，分度度圆与齿齿根圆之之间的距距离不变变，而分分度圆与与基圆之之间的距距离在增增大；当当齿数等等于422时，齿齿根圆与与基圆重重合；当当齿数大大于422时，齿齿根圆大大于基圆圆。10-288 已知知一对标标准外啮啮合直齿齿圆柱齿齿轮传动动的=200、m=5 mmm、zz1=199、z22

49、=422，试求求其重合合度。问当当有一对对轮齿在在节点PP处啮合合时，是是否还有有其他轮轮齿也处处于啮合合状态；又当一一对轮齿齿在B11点啮合合时，情情况又如如何？解：r1=mz11/2=5119/22=477.5 mm r2=mzz2/2=5422/2=1055 mmmra1=rr1+m=52.5 mmm ra22=r2+m=1100 mmma1=aarcccos（rr1coss/ra11）=331.777 a2=aarcccos（rr2coss/ra22）=226.224按标准中心心距安装装时，=。=zz1(taana1-tann)+z2(taana2-tann)/(22)=11.633当

50、有一对轮轮齿在节节点P处处啮合时时，没有有其他轮轮齿也处处于啮合合状态。当有一对轮轮齿在BB1点啮合合时，还还有一对对轮齿也也处于啮啮合状态态。10-299 设有有一对外外啮合齿齿轮的齿齿数z11=300、z22=400，模数数m=220 mmm，压压力角=200，齿顶顶高系数数h*a=1。试试求当中中心距aa=7225 mmm时，两两轮的啮啮合角。又又当=22230时，试试求其中中心距aa。解：标准中中心距aa=m(z1+z2)/22=200(330+440)/2=7700 mm由a ccos=aa coos得=arrccos(aacoss/a)=arrccos(7700coss20/722

51、5)=24.87当=22230时，aa=a coss/ coss=7000coos200/coos222.5=7111.998 mmm第十一章 齿轮轮系及其其设计z1=20z2=50z2=15z3=30z3=1z4=40z4=18z5=52题11-11图11-111 如图图所示为为一手摇摇提升装z1=20z2=50z2=15z3=30z3=1z4=40z4=18z5=52题11-11图解：传动比比i155的大小小i15=5777.788当提升重物物时手柄柄的转向向：从左左向右看看为逆时时针方向向。11-177 在图图示的电电动三爪爪卡盘传传动轮系系中，设设已知各各轮齿数数为：zz1=6、zz2=z2=255、