机械原理-课后习题答案第七版

《机械原理》作业题解

第二章

机构的结构分析

2-8如图所示为一简易冲床的初拟设计方案。设计者的思路是：动力

由齿轮1输入，使轴A连续回转；而固装在轴A上的凸轮2与杠杆3组成

的凸轮机构将使冲头4上下运动以达到冲压的目的。试绘出其机构运动简

图，分析其是否能实现设计意图？并提出修改方案。

2-9如图所示为一小型压力机n图中齿轮1与偏心轮厂为同一构

件，绕固定轴心。连续转动。在齿轮5上开有凸轮凹槽，摆杆4上的滚子6

嵌在凹槽中，从而使摆杆4绕C轴上下摆动；同时又通过偏心轮广、连杆2、

滑杆3使C轴上下移动。最后通过在摆杆4的叉槽中的滑块7和铁链G使

冲头8实现冲压运动。试绘制其机构运动简图，并计算其自由度。

IIIIII

2-10如图所示为一新型偏心轮滑阀式真空泵°其偏心轮I绕固定

轴心A转动，与外环2固连在一起的滑阀3在可绕固定轴心C转动的圆柱4

中滑动。当偏心轮1按图示方向连续回转时，可将设备中的空气吸入，并将

空气从阀5中排出，从而形成真空。试绘制其机构运动简图，并计算其自由

题2-10图

2-13试计算如图所示各机构的自由度。图a、d为齿轮一连杆组合机

构；图b为凸轮-连杆组合机构（图中在D处为较接在一起的两个滑块）；图

c为一精压机机构。并问在图d所示机构中，齿轮3、5和齿条7与齿轮5的

啮合高副所提供的约束数目是否相同？

b)

F=3n—(2p+p-pf)-Ff

F=3n-(2p+p-pf)-Fflh

=3x7-x8+2—勿一2

=3^4-(2^5+\-0)-0

=1(2

=1

pf==2x3+0_3x2=0

ft

2p+p-3nr

O

N

II

9+

Xz

z

IodX

7++,9

Z—s

2-14图示为一刹车机构。刹车时操作杆1向右拉，通过由构件2、

3、4、5、6使两闸瓦刹住车轮C试计算机构的自由度，并就刹车过程说明此

机构自由度的变化情况C

”,

F

(1)未刹车时

n=6,pi=8,〃行0,F=2

题2-14图

(2)刹紧一边时(3)刹紧两边时

n=5,2/=7,2〃=0，1?=1n=4,Pi=6,〃/产0,F=0

《机械原理》作业题解

人4人:--4、、厂

弟一早

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。

a)

P23

2

12

题3・1试求图示各机构在图示位置时全

部瞬心。

题3・1试求图示各机构在图示位置时全

部瞬心。

A

题3・2在图示的齿轮■连杆组合机构中,

试用瞬心法求齿轮1和3的传动比皿/gO

解：

1.绘刎构运动简图

2.求瞬心尸13

题3・4

•在图示的四杆机构中，/AB=60mm,/CD=90mm,〃D=，BC=120mm,

32=10rad/s,试用瞬心法求：

•1）当卬=165时，点C的速度气;

•2）当卬=165时，构件3的BC线上（或其延长线上）速度最

小的一\点£

的位置及其速度的大小；

•3）当？c=0时，卬角之值（有两个解）。

出______________

力》,V/////

1

题3・4解

取.作机构运动简图；并求出各瞬心山=2

如图所示。

1)当叩二165时，点C

V=C0'PP|1=C0'PPN

P2421224I41424/利用瞬心「24

PP48.5

—CO—CO1224=4.47(radIs)

=10X

42Pp108.5「P34

1424

y=3./=4.47x0.09=0.40(tnIs)

C4CD3

解法2：RP?34

15

利用瞬心尸13尸2424D

P14

瞬心马3为构尸12

件

3的绝对瞬心,

V

33=/PC

p逮=,13

=3/

78.2

=10X0.06

1313

题3・4解

2）当卬二165时，构件3的BC线上（或其延长线上）

速度最小的

一点E的位置及其速度的大小

瞬心尸13为构件3的绝对瞬心，构件3上各点在该位置的运

岁尸］3白勺

转动，则距尸13越近的点，速度越小，过作BC线的垂线尸13万

J_BC,垂

足E点即为所求的E

=2x34.3=68.6.、尸34

(mm)

点O

万点距C点距离为四・

CE

VB1

CO3==。

E

PBPE.114尸23

13/13/

题3・4解

3）当心=0时，叩角之值（有两个解）？

V=3•/

C4CDPP

=

当34=0时，Vc0，1224

而3=3

42pp

当P24P24重合1424

0V二0E

时尸34

PP=O=3=0

12244CC

则必然是杆2和3

4

杆3P236

共线的位置，有

两

共线位置：32।巾P

里线②拉直共线位P24

①置置

II

题3・5

•在图示的各机构中，设已知各构件的尺寸及点B的

速度，试作出

其在图示位置时的速度多边形。

D

a)b)

题3・5解

a)解:顺序vB>v

(1)求秘。和加

V二V+v

CBCB

V=V+

V

DBDB

(2)求我

V=V+V=V+V

ECECDED

题3・5解

勿解：顺序v—y

CEF

(1)求配

VB

V=V+V

CBCB

(2)求相：用速度影像法

(3)求羽尸

V=V+V

FEFEbg______________/(〃，d,g)

⑻(f)

题3・8b）解

在图示各机构中，设已知各构件的尺寸，原动件以等角

速度31顺时针方

向转动；试以图解法求机构在图示位置时构件3上c点的

速度及加速度。

［解］,I\

CD取.作机构运动简,J1mc

图；|iAB\mm/3

（2）速度分析24

取B为重合点：B（B1,B2,

BB（BhB2,B3）

B3）

V（=v）—>v—>V

BlB1B3C3

1）求为21co

A

V=V=3/b）

B2B11AB

2）求>B3pS）

力2（仇）

=

V+v（妇（。3）

B3万句：_LBD大小：?V

B1BB

23）求PC3:用速

度影像法C3

B

2

A〃

C

7D

9

取产仍\作速度图

1\mm

3

题3・8b）解（续）

［解］

(1)取口/乍机构运动简

图；

4

（2）速度分析）一〃T2

（3）加速度分析。（=〃

1）求〃B2B2BlB3C3

BB（B］,B2,B3）

一、2方向:B—A1CO

a—coz

B2B1BA1AB1

1A

2）求〃B3b）

kr

ntP0

aB3=0+a=a+a+a

B3DB3DB2B3B2B3B2「）

2（1

方向：B—D±BDB—A(①)⑹

大小:70//CD

09*PW

09

（心）

2

,、一，/,=口〃‘c'=Q=3

3）求处3：用加速度影像法

C3a3B21

A

题3・8c)解

在图示各机构中，设已知各构件的尺寸，原动件以等角

速度31顺时针方

向转动；试以图解法求机构在图示位置时构件3上c点的

速度及加速度。

［解］,I\C

C1）取P作机构运动简图，；心2

AB\mml23

（2）速度分析力1CGID

取B为重合点：B（BbB2,B3）„

V(=v)—>v—>V

B2B1B3C3P⑷4

1)求为2（C3）

V=V=3/

BlB11AB

2）求为33）求，C3：用速度影像

=RPC

pc"pbV3DCb2（b…）

方向：

BD

大小:

取

题3・8c）解（续1）

［解］C

（3）加速度分

23

析CO

〃（=〃）­

B2B1B3C3A11D

1）求〃B2B

4

a—a—ip⑷

a=co/

B2B1B\A1AB方向:BTA

2）求〃B3（o）

aB3=。+aa+a+a

B3DB3DB2B3B2B3B2

方向：B-D_LBDB—Ao//CD

大小：N?No?修仇）（仇）

k

其中〃=2cov=0（*/v=0）

B3B2/2B3B2B3B2

12\

aBI\mI

取k=s

作加速度图

/ss\

题3・8c）解（续2）

［解］

（3）加速度分劣2（=〃）­〃一〃，

上匚B183c3

析〃A

1）求“B2氐

2）求〃B3A「/

nt

谆=a+a+«2

B3DB3DB32

方向：B—D上BD//CD

9*

大小：N---/—

取四产北,mls

pb\\/作加速度图

\mm

3）求生3：用加速度影像法

作Nb'c"'〜^BCD

33

b,2（b'i）

krpWC,3

题3・10解

在图示的摇块机构中，已矢口，AB=30mm,，AC=100mm,，BD=50mm,

，DE=40mm,31=10rad/s,试用图解法求机构在q)i=45°位置时,

点D和

E的速度和加速度；以及构件2的角速度和角加速度。

=/+/-/•I•cosl35

ABACABAB

=an22DE

JU+100-30x100xcosl35=123(mm)

(2)速度分析

取C为重合点：C(C,C)V^V-P—-3

23BC2DE2

题3.10解(续)

B

［解】0

(1)取|Ji作机构运动简「321co

图；

(2)速度分析4

取C为重合点：C(C2,C3)

v-^v一①

BC2DE2

E

1)求为C1

v=3/=10x0.03=0.3//、PQ)

(mis)

B1AB

2)求》C2

V=V+V=V+V

C2BC2BC3C2c3

方向：±AB±BC0〃BC

大小：N?0?

取Ji产0.005作速度图

mm

题3.10解（续2）

［解］（2）速度分CO2

B

析?v—>co

VV—>V

BC2DE232D

co

i

1）求"B2）求气2A

3）求小和求血0'

用速度影像法4

bdBDIBD50E

作===得d点

beBCI123

2BCn（cA

=Apd=0.005x44.6=0.223（帆/§）

作dels并de=DEJDE=40得点

徒bdBDIBD50

v=|ipe=0.005x32.0=0.16（/n/5）

Ev

3）求32

v|ibe0.005义49.0

C2B2

C02

题3.10解(续3)

［解］

(o2

(3)加速度分BTa-〃，a—a2B

rr-C2DE

析aD

C31co1

1)求〃BA

n2

a=a=3/6

BBA1AB1

22、Cl4

=10x0.03=3(m/s)方向:B-AP&)

2)求〃C2E

a=a

C2BC2BC2BC3C2C3C23“（C’3）

c

方向：BTAC—B±CB

/0_LCB向下〃

大小：779•BCb

9

20N•

22

其中：C2B=(0i=2.0x0.123=0.492(zw/5)

a2BC

r

说2c3=23•V=23*(|1CCk

3C2C32v3j

2

=2x2.0x(0.005x…八、/2

'239.0)=0.78(mis)

取

0.05/例/$I

j"乍加速度图

b'n

题3.10解(续4)

［解］

co2

(3)加速度分,一〃「一一aa一B

析22

D

求他、求做1CD1

1)2)2c2A

3)求〃D和求4)i

用力口速度感像p(C3)Cl

法504

b'd'BDIBD

作===得a点E

b'c'BCI123

2BC0d

=|ip'(T=0.05x52.5=2.63(ml；、p'(c’3)

y

作"ZU。。》并使de'^DEJ,DE40

b

'b'd'BDlBD得"点

250

aE=［ip'e'0.05x56.2=2.81(M/s)kf

f

=c2

4)求&2

erd'

屋0.05x18.0

a2=C2Ba—lBC

题3・11解

在图示的机构中，已知/AE=70mm,/AB=40mm,/EF=60mm,/DE=35

=

mm,，cD=75mm,/Bc50mm,原动柞以等角速度3i=10rad/s回转。

试

以图解法求在卬1=50。时点C的速度气和。

加速度1CF

5

［解］

(1)取.作机构运动简图；pi帆

mm

EF—AE

.DsjnZAFE\4

sin50/\t(\CO1

_\IAED1_1I44)i

x70D1DE

ZAFE=sinIsin50尸sin1sin50f=63.3

'J/I/16

、60/,。

DDDD2

3

ZAEF=180-50—63.3=6(5.7

DBD

IID

QinAA7sin66.7

/tr—JDr

D-一/60x=71.9(mm)

EFDD

sin66.7DAFsin50sin50

sin50

题3.11解（续）

［解］（i）取u/乍机构运动简图；

（2）速度分析

v—>V—>V

7F\F5DCOI

1)求射B和射FlA

E

v=co/=10x0.04=0.4(m/s)

B1AB

V=3/=10X0.072=0.72(a/s)

F11AF

B

2)求打5（=VF4）D

V=V=V+V

F4F5F\F5F1

方向：±FE±AF〃AF

大小：？7?

ml1

pi=0.04

取

mm作速度图

*仇)

题341解（续2）

［解］（2）速度分5

析V

BF1DC

CO4

）求？和2)求/5(=VF4)

1(04

1

3）求射DA01

E

用速度影像法或按以下方法求出:

VF4„16

34==Npf

v4

[EFi3

EF逆时针

B

=0.04x40.226.8(radIsfiD

0.06P

=3/=26.8x0.035=0.94(m/s

4DE

求射b

3)cV=V+

V=v+V

CBDDBf(4)

cF±CBV±CD5

?7?

v=Npc=0.04X17.5=0.700Is)

［解］题341解（续3）5

（3）加速度分析co4

a,a—a(=〃)—a—a(D14

BF1F5F4DCA।

E

1)求〃B和1456

〃F123

2

aB=a=coID

BAiABB

22

=10x0.04=4O/s)方向:BTAA

n2

aFi=a=colAFP

F1A1

—1f)22、，

UJO.()72=7.2O/S)万向：F—Ab

2)求曲5

h(4)

a=a+u+a+a

F5FlF5F1F5F1FAEF4EF4

方向：F-A_LAF向〃AFF—EJ-FE

9

下7.7?

大小：7

其中:=2co-v=23.(|i//)=2义10x(0.04x35.7)=18.56(a/s)

F511F5F\1v15

F222

n=coI=26.8x0.06=43.1{mis)

F4E4EF

题3・11解（续5）

b'

1）求〃B和〃F12）求曲5F，力

3）求出加速度影像法』土=.=生

作P/I

123

4FE

2

a=pp'd'=1x28.2=28.2(TH/s

Da

4)求生

+wk’

+a-0+a+

B0

向

方cB±cBcD

一

小

大/

4v?4?

/5(/‘4)

5F题3・11解(续6)

n’3

34fl

co4pd

Ae」

Eb

1C6

23c

［解］(3)加速度々析人伉)P'

1)求弥和°F12)求〃F53)求〃D

4)求ac"1

+a=a+a+a

CBDCDCD

±CBVC±CD

r

?79*k

222

2

a"(N加)(0.04x7.5)

其CBCBv=1.8(AW/S)

布:0.05

IBCIBC72

2

ancDv(Ade)(0.04x24.0)_12,z/\

—CDv0.075

QC=p，C'二

15（尸4）

题3・14解

在图示的齿轮一连杆组合机构中，ATM为固定齿条，齿轮

3的直径为齿

轮4的2倍，设已知原动件以等角速度31顺时针方向回转。

试以图一解法求

机构在图示位置时，E点的速度VE以及齿轮豫4的速度影

像O

［解］/y

（1）取.作机构运动简

图.

（2）速度分析一

V—>V一？-y

BCE

I2八勺

1）求为/zz/z/r/^c

V=3/

B1AB6D

方向：，BA,指向31方向MM

题3・14解（续）

［解］

C1）取.作机构运动简图;

（2）速度分

析

v—>v

BKEC

1）求>B

D

2）求>c

V=V+V

CBCB

方向：〃AC±±CB

BA\?

大小：2（7§\

vB\\mlh

取日产八/I作速度图

3）求收

K点为两齿轮节圆的切点，是武

齿轮4的相对瞬心；而D点为齿

轮3和

齿条的相对瞬心，因齿条固定

成为本「LV

架，故D点为齿轮3的绝对瞬心

题3.14解(续2)F

［解］5

CD取.作机构运动简图；E4

BVK

(2)速度分73

析""

V

BCKEAC

1）求为2）求心6D

3）耒陛MM

V=V+V或利用速度影

像法

KCKC

方向：±KD沿AC±KC作Abed〜BCD

大小：?yl?A

4）求射E

V=V+v

E

方向：_L

EF大

小：？

XHT

X0

原理》作业题解

■

5-8图示为一带式运输机，由电动机1经平带传动及一个两级齿轮

减速器带动运输带8,设已知运输带8所需的曳引力F=5500N,运送速度

v=1.2ni/so平带传动（包括轴承）的效率小二0.95,每对齿轮（包括其轴

承）的效率为=0,97,运输带8的机械效率外=092（包括其支承和联轴

器）。试求该系统的总效率"及电动机所需的功率。

解：该系统的总效率为：

_22

"="F=095x0.97x0.9=0.804

123

电动机所需的功率为：

p乂12

N=v'=8204(%)=8,204(巾)

n0.804

2

5-9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8c设每对齿轮的效率小=0.97（包括轴承的效率在内），带传动的

）效率为=0.92,工作机A、B的功率分别为PA==5kW、P"lkW,效率分别

为g=0.8、为=0.5,试求电动机所需的功率。

解：此传动属混联系统

输入功率：

,PA5

P==6.25（江）

4r|/0.8

PBJ_JS

1

PB===2（kW）

T|BU.

系统的总效

B2-5+1

2PA+P

ri=ri•r|•=0.92x0.97x=0.63

12,

P+P6.25+2

AB

P+P5+1

电动机所需的功率为:/一,二JL一氯0.63

P

5-9如图所示，电动