机械原理赵著课后习题答案工业

力由方案，设计者1简易冲a的初拟 1在轴入转A 轮A上冲头2与凸轮3构将 压的目的。否能实现设计意图？并提出修改方解1取比例尺 l绘制其机构运动简图bbn3pl4ph1，

图0，FF故：n

43、与机5和运动B、C、D组成图3提出修改方案（图。可以在机构能运动，应增加机构的加一个活动构件和一个低副，或者用一个高副去代替一个低副，其修改方案很多， 给出了其中两种方案图1c 图2试画出图示平面机构的运动简图，并计算其解：n3，pl4，phF0，n3 ph图图解：n4，pl5，phF1，n3 ph机构的自由度。3其中的化 低副。机构中的原动件用圆箭头表1 n7，pl10，phF0，n3 phC1，E、复合铰链22 n8，pl11，phF1，n3 ph1，局部自由3 n9，pl12，phF2，n3 ph4试计算图示精压机解：n10，pl15，ph 解：n11，pl17，ph F

3 F

6 3 php)F 3 )F ( 121( 2)0 （其中FCK、均为复合铰链5图示为一内燃机的机构简图，试计算其自由度，并分析组成此机构的基本杆组。又 为原动件，试问组成此机构的基本杆组是否与前者有所不同。解1计算此机构的自由度 n

)F 2102取构件BA 此机构 级机3 此机构 级机

1试求图示各机构在图示位置时全部瞬心位置（用符 ，中2a 10m

，试用瞬165时，点C的速度v =165时，构件3

线上速度最小的一

E的位置及其速度的大小；。3）当

角之值（有两个解 时解1以选定的比例 l作机构运动简图P的位置（ 因p13为构3的绝对速度瞬心w3B u2 6 78.25r(ad/v0 uC 2. /3定出构 3C 线上速度最小的点E的位 线上速度之 P31点的距离最近， P13CB 线的垂线交于点E，由0 uE 2. 5. 035( /C4定出 =0时机构的两个位置（作于图C处，量出C 2

已知各构件的长3、在图示的机构中 7m 11a/图转动，图示位置时 E的速和加速度2的角速度及角加速度 m )a0lm1 作机构运动简图（图根据速度2 C /)s/ 作其速度多边形。 .( （ 根据速度影像原理，作bec顺序一致得点e，由图得

~BCE0 v 62.0 （顺时针 3v（逆时针根据速

33/045

22(5m3 C / 作加速度多边形（。（ 根据加速度影像原理e作 c~ ，且字母顺序一致得点e，由图得 0. /s2 a a . s2（逆时针 C在4示的摇块机构 已mlBA3 ，CA10m mB m a110=rsd/在等角速度回转度和加速度，以及构件2的角速度和角加速度。1 m/ 作机构运动简图（

1＝45时，点D和点E的2速度分 C点为重合点 v vC

C

C

C2C方 大

?以v作速度多边形（图b再根据速度影像原理，bd作 bC2DBCB ，ed v0. D 45.0. /s)v0 E 5 17( / 5 /s)（顺时针3加速度分 /评 任课教根 aC Ca2 Ca2B aC Ca2C Ca2C方 A大

Bw2l

?

w2

? 2 C2C 0

2CC 2CC以a作加速度多边形（图可得 66.2 /s2aaE /s2aE. . 8.36(rad/s2)（顺时针C a25 为固定齿条，齿轮3的齿数为齿轮4的2倍，知原 ，1以等1解 转，试 E 的速度影像E解1以l作机构运动简图（2速度分析（图ADCFCD两 C v作其速度多边b处，由图 pe / 取齿轮3与齿轮4啮合点速度影像原来 求出k点，然后分别ec、为圆心，以kc 为半径作圆得圆g3及圆g4。求得vEvpe齿轮3的速度影像是齿轮4的速度影像是g 1=0m=0m3=m m 1=50、220方程解析法 2的角位移2及角速度2、角加速度23v3和加速度3。l

s3 ( 1l 2l s3分别用i和j点积上式两端，有lnis

lisn

e ( el1isn1)/l2 2locs ( 2）速度分 a对时间一次求导， wletlw v

( (式d）用点积，消去w，求得 lwisn( f 将式（ 3）速度分

t求一次导 l

2 1

(ja[lwn2islw2sin]l ，求2点积 )lw2]ocs ( ( (063 r(ad/2 r(ad/s25.－ (m/0.－2 m(/s 在图示双滑块机构两，路互相垂直，其速度为1为主动件 s/ 向右向 50m 2 2中点的速度vC的大小和方1分析 l xAl2

ie2e

lBAcos

x

2速度

wisn

vl

wisn l

2

v当A m/sx，C m/ BAw 2120w20.2309rads（逆时针）yC28.86ms v ms03 8在图示机构中，已 =45，10=0rsda/，方向为逆时针方向，l40=m 60。求构件2的角速度和构件3的速度解，建立坐标 ，并标示出各杆矢量如图所示机构矢1

sD

Cl1cos1lDBcossCCl1nis1BlDsin消 2速度分 BlD，求导，w2vC1l isn1

1若此机构为曲柄摇杆机构，且 为曲柄，求lBA的最大值2若此机构为双曲柄机构， 3若此机构为双摇杆机构， lAB的范围BA 解 为最短lBAlBClCDlDAlBAamx1m5mDA 为最短杆，若lABll l lCD lAB lDAlABlBC3)lABlBAlBClCDlAD，lABlAB B lBA为最短 C 55由四杆装配条件l lADlBClCD示的铰链四杆机构中

b=

试问此为何种机构？请用作图法求出此机构的极位夹角 的最小传动角mni和行程速度比系数K。1

2求行程速K180

13作出此机角最小的位置ni 22曲柄杆构3欲 长的lC7 mK.5 的长度为 =100摇杆的一个极限位置与机架间的夹角 45＝○，试求其曲柄的长度 和连杆的长 两个解180解：先计算 180并取l作图，可得两

AC1) (4 35) 5 AC2)/22(3513)/2 ) 1) 已知的曲柄摇杆4连杆将摇杆CD和滑块连使摇三个已知位 此连 例尺绘2、3D和滑块的三个位F1F2F3 铰接点5lm/m解评 任课教 日（转至位2作图故lE l 30 a所示为一铰链四杆机构，其连杆上一点E的三个位置E1、E2、E3位于给定直线 E1E2E3和固定铰链中心AD lCE70=mm。用作图法设计这一机构，并简要说明设计的方法和步骤。 解：，lCD为半径作弧 E1，E2，E3为圆心，lCE为半径交弧评 任课教 日CDCD 2CD 3代表3 位置时占据的位置ADC2使D反转12，C2C1，得DA2ADC3使D反转31， C1，得 作为机架C 连架杆，按已知两连架杆对立三个位置确定B机构凸 其设轮机凸推杆1、 0＝π/2杆5mm求 a/度和规律的度四角解

度max 应max推规vmax(amax(s/运hw/ 0.05100 /~/a00速2hw/.00/4hw2/.2800~/ h2/2h2w2/200加度2hw/.00/2hw2/.2120/ m 3试以作图法设计一偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构的凸轮轮廓曲线。已知凸轮 δ数系置偏件m， 角径r1 m。推杆运动规律为 0=○～150○，推杆等速0;

15=0○～180○，推杆远休1030=0○～360○时，推杆近

解杆在推程段及回程段运动规律的位移方程为： s / 0回2：等加速 0 )2/ 取1lm/ 作图如下计算各分点得位移 °s0... °s0...s.25 00

试以作图法设计一摆动滚子推杆盘形凸轮机构的凸轮轮廓曲线，已知AlOm m。逆时针方向等速转动 º时 m

=25○；转过一周中的其余角度时解摆动推杆在推程及回程中的角位移方1推程： (0 082程： m[1 /0)sin( /0)/2 ，(0取1lm/ 作图如下°0°°.16..2 凸轮机 3m1m 1m点，试在图上标

O5m,4=m m。EF为凸轮与滚子的两1 E点接触到F点接触凸轮所转过的角度F 点接触时的从动件压力角F3 E点接触到F点接触从动件的位移s（图a）和图4）画出凸轮理论轮廓曲线，并求基圆半径r05找出出现最大压力角max的机构位置，并标出max机构齿 其设a渐开线1 z20=,=,m º,h1*,1其齿a分度圆及齿顶圆上的曲率半径、 及齿顶圆压力角齿顶圆齿 sa及基 sa=0)时，齿顶圆半径ra又应为多少？1求、a、aa a

20a

8

7675.r1 20gt 36 75 19t.g 2 sa、 ra a )m88 56aa b

(aniv os

2

3求 a

时 )

sinva0.093444由渐开线函数表查得： ra 解 b f

cosa(z2h*2c*a

db2 c*

z .411ocsaocs z41z24时，根圆大于基 1= 设将直径相同的两圆棒分别放在该轮直径方向相对的齿槽中，分度圆上，试 1）圆棒的半圆棒外顶点之间的距离（即棒跨距 l 2

m/2m2/

(ard

gt4. l r

1p4有一对渐开线标准直齿圆柱齿轮啮合，已 z1 z2 mm5m＝ 齿20际啮合 作用角及B12的长度；２）绘出一对齿和两对齿的啮合区图（选适当的长度比例尺仿上图5-19作图，上 ）B1B2 oc oc 4 osc

2 2 zos os 12 osc

42

52

1

评 任B124. 103.1 2如图一 z1 m1=m,m ○ ax x21） am(zz 10 12)120a 故此传动应 传动2确定两轮a

s

1)2( 1()20 x x2 1 x取x h(* z)/z11 1)/ 0 计3几何

ni ani ni尺寸名几何尺寸中心距变 ( )/m齿顶高变 1xx2 y0齿顶h h 75 齿根h h h(*c .55f f 分度圆直d 1d 20齿顶圆直d1 d2a2 齿根圆直 1 d2f2 基圆直 d 63分度圆齿 (2xgta)m 检4重合度和 a

a a 1za

2

)1sa1s

m故可a刀 刀具的基本参数为：m =20○,h* c* 又设刀具移动的速度为a刀 下表所列几种加工情况 轮坯的相对位置关系（以L表示轮坯中心到刀具分度线的距离切制齿轮要求计算图形表nni

=z15r标准齿轮 0Lr0n p06366ri/mn =z15的齿切 215 30 z)(.15) ni ni 30 n 0. p v及L的值与情况1相同7 L 1023v/nn 42 1 5（正变位 r 4如果vL的值与情1相同 5 36nr2/mLx(r )/ 36果坯a 428=, ,2= ,z138=, 346=, 3,54.= 各轮的压力角20=○,h*=1,c0*.=25。试问有几种传动方案可供选择？哪 a

2

评 任课教 z).67 z1z234，3zz4112

标准（等变位4标准（等变位2

正传动 4x1x 负传动x 41 方案1，3较佳对外啮合渐开 8a,m= ○,h*=1,*a,，=7. 新7使用a1( 5(17118)337.5mm，因aa故应采用等移距变位( 2确定变位 x s

0 2t gt x10.206x2几3尺寸小齿dmz1d90 *x (h*x a .1(0206)5.60m3.1(0206)5.397 *x.f 15.52 *xf . d 85 6. 3. 94 5. 7. 44d1b85 87d2b5d920 42 (x2tg 5(2006. 2 (x2tg 5(2006. 2 (x2tg 5(2006. 2 (x2tg 5(2006. 2 .157m 2 .15 se设知一对斜齿轮传 ， 4 =

h*

,m30.25,1= ○，试求该传动的中心a(a 值应圆整为个位数为0或5，并相应重算螺旋角β)、几何尺寸、当量齿数和重合度。1计算中心距初取15，则a mn(z 2 40)248z) 2os

0 ，则

1 2计算几何尺寸及当

尺寸名小齿大齿分度圆直径d2齿顶圆直d1a22 齿根圆直d1f267f 基圆直 tdb2齿顶高、 aa*m nh(*c*)m1m0 法面及端57tsmn(/ 09法面及端14tp 19当量齿z1v.223z2v 3.223计算重合度 n

/ 135 445

1bsa

.15584./182.31169./349

25

20t

1 的作台0带 铣床 1a,m5= = c*q 1、2)a 何尺寸1、d2、da1a2)和中心距a。11（ 30 5时，一般推荐z12 2查表确定d10 (d/)1car 2/ 138 18362计算几何50 d 05 a1d21 ha6m0m a22d2 ha25m f1d f22d hf3中心距

1.5m2( 2)1022及其轮 知，试求传动比i51,当提为

z

z4 1 30

3

在2示输送带的行星器中， z1, z2=,z734=,z4=, 机ni速为1450r ，求输出轴的转速n4。H32 解 行星轮系2’2 H4 行星轮2’21 H4－ iHn1

iH

4zi zz1z3 i 1z24z44i

1z24z 4iHi1Hn.4629ri/m

n1转向相设系，示3轮的纺织 1,, 4,5, 6=1, H=6r 求差动轮系的转化轮系的传动比iHn1 z25

.561

61

(3

in6i

6)n148~200(rmin时 n ( 14 6 .5

.5轮齿星行4建为示 z1=3=, z2=4=,158=,n，1=50r 。当制A器B制动，放松时，鼓轮H回转（当制动器B放松、A制动时，鼓轮H静止轮7空转）nH=？解：当制动器B制动时，A放松时，整个为一行星轮系，轮7为固定中心轮，鼓轮H为系杆，此行星轮系传动比 iH Z1)12Z4 13 39

.45

.31nHn1轮减速齿用一 100r 试求螺丝刀的转解：此轮系为一个复合轮3 H1行星轮系中1 i1H1

17Z6 H2行星轮系Z

i

14H

39

).431H 1H 4 30H 69.5(rmin)，其转向与n1转向相同 6示的复合轮系中 i/知1=49r 轮齿数 1,2, 向

4，, 61,7, z8=, 架, 解：此轮系是一个 3 定轴轮系

2

493.551（转向见图7

行星轮系

Z36 i i7 Z6 1312 4 4

H9 行星轮系 i

iH Z9

167

2828.52n .12415(ri/mn)，其转向与轮4转向相，设各轮的示的7系中 z1=z=3z，=z=20,zzz4 试问 1齿轮 2 的齿数应如何确定 1ni/速1=0r 轮3及齿轮5的运动情况各如何？n7p17ph8，p2F0（6(6)及7引入虚约束，结构重复）确定的删去不需要的2确定齿根据同轴条，可 Z Z Z2 20 Z5Z232Z4 3计算齿5 的转1图示轮系 封闭式轮系，在作运动分析时应划分为如下两部分来计算2 1－2（2’）－3－5差 i5 Z2Z340 ) Z 1在3’－4－5定轴

100

bn3n Za 4联立 ）及 ，Z n1 0 n 100(ri/m故n3 100/ i ，与 反向n5 2/ i ，与 同向常用其 1、图示为微调的螺旋机构，构件1与机架3组成螺旋副A，其程= 右， 2与机架3组成移动副C，2与1还组成螺旋副B。求当构件 1转一圈时，构件2向右移20. m，问螺旋副B的导程pB为多少？右旋还是左旋解 B 右工作台要求有23

钟。现拟采用一槽轮机构来完成间歇转位工心距L=0m r=m 解1根据题设工作需要应采 单销六槽的槽轮机构2计算槽轮机构的几何尺寸，并以比例尺μL拨盘圆销转臂的臂 Lisn

50槽轮的外 ocsS

nZ

Z

6

256

35锁止弧半 Rr .53计算拨盘本槽轮机3运/Z2-)Z(=k(/2 k

,tj/由此可得拨盘转一3 t j(1k)30 1)4(53故拨盘的1 n

60 60

(ri/m 案的拟运动机

串联

2在图示的齿轮a1固联，齿在b和cCD上，试证明齿轮c的角速度ωc1连杆ω3之间的关系为

2摇 3的角速度ω1、ω2证明1wbwc

组成的行星轮系wbr

cw

(rc rc 2由2b-组成的行星轮系 b a

wbw2

wbr

aw

(b br r 3联立式（）b()br w cw aw 机构平 力分c lBA0.=,1mlCBi33m1=00r 活塞及其附件的重量Q211=N，连杆重量Q225=NJ0.=0425kgm2,连杆质心c2至曲柄销B的距离lcB2=lCB3/。试确定在图示位置的活塞的惯性力以及连杆的总惯性c1）l作机构运动简图（图运2分析， v和a作其速度图（图b及加速图（图。 c /s2ac7 21. /s2acc 2a CB 500r(ads)（逆时针2

0活塞3：Pm Q3 21 38. 3 9

Q2ag9

21.

9045 MI2Jc0. mN )（顺时针）连杆总惯性力：2PI2 (N PI P（P

示于a上

I I2图示为一曲柄滑块机构的三个位置，PAB上所画的虚线小圆为摩擦圆，试决定在此三个位置时，AB上的作用力的真实；解1判断连杆2承受拉力还是压力（如图2确定ω12、ω32的方向（如图；3判断总反力应切于BA、处摩擦圆的上方还是下方（如图作出总反力（如图推杆盘形凸轮3一摆 1沿逆时针方向回转 为作用在推杆运动副中总的外载荷，试 21=

。4示楔块机构中 1, 各接触面摩擦1 如 为有效阻力，试求所需的驱动力F解：设2有向右运动的趋势，相对运动方向

R21R12作力的多边形，由Q Q

2)143(0isn(的平1a，2g3g4kg，14=c r，2=c r，13 方位如图a所示。又设平衡质量mb的回转半径rb=15

。试求平衡质量mb的大小解据静平 mr mr1b1 以w作质径积多边形，b w

2a的转子中 m1=k, 2=k, 3kg, 4=kg, 2c,=3l=3 各偏心质量的方位角如图 I及II中的平衡质m1b及mbⅡ的回转半径均为 ，试求mbⅠ及mbⅡ的大小和方位 根据动平衡条件 m 2

b m 1 r

3 r 3

以w作质径积多边形图b和图c，由图 b 平衡基 b输机，由电动 1图示为一带式 级齿轮器1动及一个8知 8所需的曳引5=0N 21u包括带。 η.,（解该系统的总效率为

带8的机械效率03.= 95 00 2012电动机所需的功 1 0. 3 2图示为一焊接用的楔形夹具，利用这个夹具把两块要焊接的工 1及1’预先,便焊接。图中2为夹具体为楔块，试确定此夹具的自锁条件（即当夹紧后，块3不会自动松脱出来的条件。解：此自锁条件可以根0的条件 R23 (23)0Pisn则反行程的效率为 )0 令(n0is， 2)0，即当20时，此夹具处于自锁状态。故此楔形夹具的自锁条件：203在 a所示的缓冲器中，