机械原理答案

机械原理答案上下运动，以达到冲压的目的。试绘出其机构运动简图(各尺寸由图上量取)，分动件，故n=3p=3p=1lh原动件数不等于自由度数，此简易冲床不能运动，即不能333444522525651111444333555222666111111一般是在适当位置上添加一个构件(相当于增加3个自由度)和1个低副(相当于引入2个约束)，如图2-1(b)(c)所示，这样就相当于给机构增加了一个自由度。用一个高副代替一个低副也可以增加机构自由度，如图2-1(d)所示。解法一：n=7p=9p=2lh解法二：n=8p=10p=2局部自由度F,=1lh2)n=3p=4p=0lh使绘制图a所示仿人手型机械手的食指机构的机构运动简图(以手指8作为相对固定的机架)，并计算其自由度。2)n=7p=10p=0lh题2-5线所示。(如图2-5所示)2)n=5p=7p=0lhD处为铰接在一起的两个滑块)；图c为一精压机机p=5lp=6lp=1hp=2h解法二：n=7p=8p=2虚约束p=0局部自由度F=2lhcnp=7p=0lhlhlhd)n=6p=7p=3lh其机构的自由度(图中凸轮1原动件，当其转动时，分别推动装于四个活塞上A、B、C、D处的滚子，使活塞在相应得气缸内往复运动。图上AB=BC=CD=AD)。(b)重复部分中的构件数n=10低副数p=17高副数p=3局部自由度lhF=3局部自由度F=4局部自由度F=1车过程说明此机构自由度的变化情况。(注：车轮不属于刹车机构中的构p=p=3i50iFnip514=2将直齿轮改为鼓形齿轮，可消除虚约0iFnipF改为空间高副，可消除0i2)取构件AB为原动件时机构的基本杆组图2-10(b)所示。此机构为二级机3)取构件GE为原动件时机构的基本杆组图2-10(c)所示。此机构为三级机上的连杆曲线槽组成的销槽联接使活动台板实现收放动作。在图示位置时，虽在活动台板上放有较重的重物，活动台板也不会自动收起，必须沿箭头方向推动件2，所示)。现已知机构尺寸l=l=90mm,l=l=25mm，试绘制ABADBCCD平面机构的运动分析题3-1试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置(用符号P直接标注在图上)2)为求传动比需求出如下三个瞬心P、P、P如图3-2所示。1316361331613ABCDADBCVc2)求V，定出瞬心P的位置。如图3-3(a)C13因为BC线上速度最小的点必与P点的距离最近，所以过P点引BC线延长线的1313vC13C12BDBDa)速度方程：v=v+v=v+vC3BC3BC2C2C3b)速度方程：v=v+vB3B2B3B2b)速度方程：v=v+vB3B2B3B23D2AD2A 4 4的角速度ω3及角加速度α3(比例尺如图)。(应先写出有关的速度、加速度矢量B3B2B3B2=Bvpb35 BDl=lAB==lAB=0.03=0.002mF4F1F5F1F5F1BD题3-6在图示的摇块机构中，已知l=30mm，l=100mm，l=50mm，l=40mm。曲柄ABACBDDE3-6(a))lAB15mm2)速度分析：图3-6(b)速度方程v=v+v=v+vCBC2BC3C2C3像法求出V速度多边形如图E=vB=0.3=0.005(顺时针)CBc3)加速度分析：图3-6(c)apb75mm由加速度影像法求出a加速度多边形如图3-6(c)E(顺时针)题3-7在图示的机构中，已知l=70mm，l=40mm，l=60mm，l=35mm，l=75mm，AEABEFDECDBCF4F5FF4F5F1F5F1BDBDF4F4=lAB=0.12=0.001m1ABAD1的角速度与角加速度a。2BBAB4BB2B4B2B4CCBA3D42ppp′3)加速度分析：图3-8(c)BDl12ABl=960mm，lDE=160mm，设曲柄以等角速度ω=5rad/s逆时针方向回转，试用图解CD119(a))lAB12mm2)速度分析：速度分析：先确定构件3的绝对瞬心P，利用瞬心多边形，如图3-9(b)。由构6件3、5、6组成的三角形中，瞬心P、P、P必在一条直线上，由构件3、4、6363556组成的三角形中，瞬心P、P、P也必在一条直线上，二直线的交点即为绝对瞬3634466速度方程v=v+vB3B2B3B2vvl.2=1msBBB1=vB=1=0.05V的方向垂直BG(BP)，V的方向平行BD。速度多边形如图3-9(c)B336B3B2速度方程v=v+vCB3CB3确定构件3的绝对瞬心P后，再确定有关瞬心P、P、P、P、P，利用瞬361612231315心多边形，如图3-9(d)由构件1、2、3组成的三角形中，瞬心P、P、P必在122313一条直线上，由构件1、3、6组成的三角形中，瞬心P、P、P也必在一条直线361613上，二直线的交点即为瞬心P。利用瞬心多边形，如图3-9(e)由构件1、3、5组成的三角形中，瞬心P、P、P必在一条直线上，由构件1、5、6组成的三角形中，瞬心P、P、P也必1335561615在一条直线上，二直线的交点即为瞬心P。aP构件1、5的瞬时等速重合点1ElgABBCgABBCCD5同步剪切1v=v+vCBCBv=v+vECECv=peEv=peEVvdck∽DCK，求出k点，以c为圆心，以ck为半径作圆g即为齿轮3的3速度影像。同理fek∽FEK，以e为圆心，以ek为半径作圆g即为齿轮4的速455Fkeb16DM21CpcAMK44l=130mm，l=340mm，l=800mm。试确定剪床相对钢动lmmv=v+vCBCBv=peEVCB3)V必须与V同步才能剪切钢带。=vB=pbV=pb.vE=pb.v5E1llpe.lpe.lABABABABaakarB3B3B3B2B3B2B3B2AB3CD12)速度分析：图3-12(b)v=l=0.018msB3B2B3B2vBDl21ω12ACCp D3 3)加速度分析：1B3BD1B3B23B3B23lBDs2BdlaBCCDCGFHEFIJEI542154解：1)选定比例尺,=0.05m绘制机构运动解：1)选定比例尺,=0.05m绘制机构运动2ms)速度分析：取=0.002vmm作速度多边形，如图3-13(b)由速度影像法v=v=v，求得d、g，再根据v=v+v=v+vIDIDEIEIIDdsSeSg81AbpAbph5C2E263F63BHG图3-132图3-13cncnaanatanat+ak+arB2B2B2B1B1B2B1B2B1BarH4GH4GH4GH5H5H4H5H4H5作图求得a，再由加速度影像法求得：a，a=aDH5S8lID第四章平面机构的力分析题4-1在图示的曲柄滑块机构中，设已知l=，l=，n=1500r/min(为常数)，活ABBC132S22距离l=l/3。试确定在图示位置时活塞的惯性力以及连杆的总惯性力。BS2BC2)运动分析：以比例尺作速度多边形，如图4-1(b)vaI3S3gCI3S3gCI2S2gS22mI2I2I2bp bp C2S132An132An1 c题4-2机械效益Δ是衡量机构力放大程度的一个重要指标，其定义为在不考虑摩擦的条件下机构的输出力(力矩)与输入力(力矩)之比值，即Δ=M/M=F/F。试求图示各机构在图示rdrd尺寸从图中量取。(a)(b)(c)rRr按上面两式作力的多边形见图4-2(b)得(b)作压力机的机构运动简图及受力图见4-2(c)按上面两式作力的多边形见图4-2(d)得3FtB1B1B36B3644E45FR1=b=b其中a、b为F、F两力距离A点的力臂。=GFrdt解：1)求图a所示导轨副的当量摩擦系数f，把重量G分解为G，GV左右左l+l右l+lvf左f右l+lG=l2G，G=l1G，fG=左l+l右l+lvf左f右l+l121212支反力F=l2G，支反力F=l2G，Rl+l12F=1GRl+l12周lvGf左v左对于右端其当量摩擦系数fV右~f"2，摩擦力Ff右=fv右G右摩擦力矩M=FrGf矩M(分别一新轴f端和跑合轴端来加以分析)。fv=fsina代入平轴端轴承的摩擦力矩公式得轴端轴承，则M=3fGR3-r3fvR2-r2若为跑合轴端轴承，则M=fGR+rfv2推杆2上的外载荷，试确定在各运动副中总反力(F，F及F)的方位(不考虑R31R12R32F和FRR121GNF=100N，其余构件的重3r力、惯性力及所有构件的摩擦力均略去不计。试求当φ=60°时，需加在构件11b12解:1)选定比例尺绘制机构运动简图。lva4-9(a)(b)kpbBB2B2bFI3GC1FC′edRb3,b2RAA4hLFrbb1RFI31 pcBCC331322311R得F=F=ea=38NP以构件1为分离体，如图4-9(e)，有FlM=0F=F135I2I4向如图所示；又知曲柄以等角速度ω转动，试以图解法求在图示位置时需加于曲1b解:应用虚位移原理求解，即利用当机构处于平衡状态时，其上作用的所有外力(包括惯性力)瞬时功率应等于零的原理来求解，可以不需要解出各运动副中的v2)求平衡力偶矩：由xPvcosa=0，iii章机械的效率和自锁(1)v(2)考虑摩擦时，运动副中的反力如图5-1所示。 (5)机械效率：解:(1)根据己知条件，摩擦圆半径p=df2v212(2)以推杆为研究对象的平衡方程式如下：(3)以凸轮为研究对象的平衡方程式如下：(4)联立以上方程解得12123第一种情况：P=5kW,P=1kWAB21AxPx传动总效率n=rxP=0.63dAB21AxPx传动总效率n=rxP=0.462dPP21AW电ABP21P21A电AB：此题是判断机构的自锁条件，因为该机构简单，故可选用多种方法进行求解。总反力F和F以及支持力F′。各力方向如图5-5(a)、(b)所示，根据楔块3R13R23的平衡条件，作力矢量三角形如图5-5(c)所示。由正弦定理可得FRFR23F'αFR13φ为φφFR23v313α1FR13φF'2-5n=FR320=sin(a20)FsinaFR13FR2390°+φF'行程时生产阻力小于或等于零的条件来确定。F就如同受到F(此时为驱动力)作用而沿水平面移动的滑块。故只要F作用在摩R23R23讨论：本题的关键是要弄清反行程时F为驱动力。用三种方法来解，可以了R232与位置。(钢的密度y=cm3)db4件mr+mr+mr=0bbb在位置9相反方向挖一通孔bWmmbb2341243面的距离为l=l=l=30cm，各偏心质量的方位角如图。若置于平衡基面Ⅰ及Ⅱ中122334的平衡质量m及m的回转半径均为50cm，试求m及m的大小和方位。bbbⅠbⅡ小题6-3图示为一滚筒，在轴上装有带轮。现已测知带轮有一偏心质量m=1kg；另1外，根据该滚筒的结构，知其具有两个偏心质量m=3kg，m=4kg，各偏心质量的位23置如图所示(长度单位为mm)。若将平衡基面选在滚筒的端面，两平衡基面中平衡选为带轮中截面，其他条件不变，；两平衡质量的大小及方位作何改变m=bWm=bⅡWWrbⅠ=1.65kg，rbWrbⅡ=0.95kg，rbbⅠgb2及Ⅱ内的需用不平衡质径积。当转子转速提少器的要求，可取转子的平衡精度等级为，可求得两平衡基面Ⅰ及Ⅱ中的许用不平衡质径积为可求得两平衡基面Ⅰ及Ⅱ中的许用不平衡质径积为题6-5在图示的曲柄滑块机构中，已知各构件的尺寸为l=100mm，l=400mm；连杆ABBC222BS2BC3该机构进行平衡，试问若对机构进行完全平衡和只需加多大的平衡质量(取l=l=50mm)，及平衡质量各应加在什么地方BCAC(2)部分平衡需一个平衡质量，应加曲柄延长线上C″点处。调节3122`3故J中包含了电动机转子的转动惯量，工作台和被加工零件的重量之和为G。当取1Je题7-2已知某机械稳定运转时其主轴的角速度ω=100rad/s，机械的等效转动惯量sJ=Jemr轴为等效构件)。设要求制动时间不超过3s，试检验该制动器是否能满足工作要解：因此机械系统的等效转动惯量J及等效力矩M均为常数，故可利用力矩形式的ee机械运动方程式M=Jeedt由于t=2.5s3s所以该制动器满足工作要求。l=150mm，l=300mm，l=550mm，质量为m=5kgABACCD1 122mkgSl处)，绕质心的转动惯33