機械原理答案-7

1、第二章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析題2-1圖a所示為一簡易沖床的初擬設(shè)計方案。設(shè)計者的思路是：動力由齒輪1輸入，使軸A連續(xù)回轉(zhuǎn)；而固裝在軸A上的凸輪2與杠桿3組成的凸輪機構(gòu)使沖頭4上下運動，以達到?jīng)_ 壓的目的。試繪出其機構(gòu)運動簡圖（各尺寸由圖上量?。?，分析是否能實現(xiàn)設(shè)計意圖，并提出 修改方案。解：1）取比例尺,繪制機構(gòu)運動簡圖。（圖2-1a）2）要分析是否能實現(xiàn)設(shè)計意圖，首先要計算機構(gòu)的自由度。盡管此機構(gòu)有 4個活動件，但 齒輪1和凸輪2是固裝在軸A上，只能作為一個活動件，故 n = 3Pl = 3 ph 1原動件數(shù)不等于自由度數(shù)，此簡易沖床不能運動，即不能實現(xiàn)設(shè)計意圖。I-分析：因構(gòu)件3、4與機架5和

2、運動副B、C、D組成不能運動的剛性桁架。故需增加構(gòu)件 的自由度。3）提出修改方案：可以在機構(gòu)的適當位置增加一個活動構(gòu)件和一個低副，或用一個高副來 代替一個低副 在構(gòu)件3、4之間加一連桿及一個轉(zhuǎn)動副（圖2-1b）（2）在構(gòu)件3、4之間加一滑塊及一個移動副（圖2-1c） 在構(gòu)件3、4之間加一滾子（局部自由度）及一個平面高副（圖2-1d）4討論：增加機構(gòu)自由度的方法般是在適當位置上添加一個構(gòu)件（相當于增加 3個自由度）和1個低副（相當于引入2個約束），如圖2-1 （b） （c）所示，這樣就相當于給機構(gòu)增加了一個自由度。用一個高副代替一個低副也可 以增加機構(gòu)自由度，如圖2-1 （ d）所示。題2-2圖

3、a所示為一小型壓力機。圖上，齒輪 1與偏心輪1為同一構(gòu)件，繞固定軸心 0 連續(xù)轉(zhuǎn)動。在齒輪5上開有凸輪輪凹槽，擺桿 4上的滾子6嵌在凹槽中，從而使擺桿4繞C 軸上下擺動。同時，又通過偏心輪 1、連桿2、滑桿3使C軸上下移動。最后通過在擺桿 4 的叉槽中的滑塊7和鉸鏈G使沖頭8實現(xiàn)沖壓運動。試繪制其機構(gòu)運動簡圖，并計算自由度。解：分析機構(gòu)的組成：此機構(gòu)由偏心輪1（與齒輪1固結(jié)）、連桿2、滑桿3、擺桿4、齒輪5、滾子6、滑塊7、 沖頭8和機架9組成。偏心輪1與機架9、連桿2與滑桿3、滑桿3與擺桿4、擺桿4與滾 子6、齒輪5與機架9、滑塊7與沖頭8均組成轉(zhuǎn)動副，滑桿3與機架9、擺桿4與滑塊7、 沖頭

4、8與機架9均組成移動副，齒輪1與齒輪5、凸輪（槽）5與滾子6組成高副。故解法一：n=7 pi =9ph = 2解法二：n=8 pi =10 ph =2 局部自由度 r-1題2-3如圖a所示為一新型偏心輪滑閥式真空泵。其偏心輪1繞固定軸A轉(zhuǎn)動，與外環(huán)2固連在一起的滑閥3在可繞固定軸心C轉(zhuǎn)動的圓柱4中滑動。當偏心輪1按圖示方向連續(xù)轉(zhuǎn)動時，可將設(shè)備中的空氣按圖示空氣流動方向從閥5中排出，從而形成真空。由于外環(huán) 2與泵腔6有一小間隙，故可抽含有微小塵埃的氣體。試繪制其機構(gòu)的運動簡圖，并計算其自由度。解：1）取比例尺,繪制機構(gòu)運動簡圖。（如圖題2-3所示）2） n =3 Pi =4 Ph =0題2-4使

5、繪制圖a所示仿人手型機械手的食指機構(gòu)的機構(gòu)運動簡圖（以手指8作為相對固定的機架），并計算其自由度。解：1）取比例尺,繪制機構(gòu)運動簡圖。（如圖2-4所示）2） n = 7Pi =10 Ph =0lfjFjf Jb 0 / -題2-5圖a所示是為高位截肢的人所設(shè)計的一種假肢膝關(guān)節(jié)機構(gòu)，該機構(gòu)能保持人2 _ .1./7- I題2-5行走的穩(wěn)定性。若以頸骨1為機架,試繪制其機構(gòu)運動簡圖和計算其自由度，并作出大腿彎曲90度時的機構(gòu)運動簡圖。解：1）取比例尺,繪制機構(gòu)運動簡圖。大腿彎曲90度時的機構(gòu)運動簡圖如虛線所示。（如圖2-5所示）2） n = 5 pi =7 ph = 0題2-6試計算如圖所示各機構(gòu)

6、的自由度。 圖a、d為齒輪-連桿組合機構(gòu)；圖b為凸輪-連桿組 合機構(gòu)（圖中在D處為鉸接在一起的兩個滑塊）；圖c為一精壓機機構(gòu)。并問在圖d所示機構(gòu)中，齒輪3與5和齒條7與齒輪5的嚙合高副所提供的約束數(shù)目是否相同？為什么?解：a）n = 4pl = 5Ph =1b）解法:n = 5Pi =6Ph = 2解法二：n =7pl=8Ph = 2虛約束局部自由度F僅2c）解法:n - 5Pi =7Ph = 0解法二：n 胡1Pi=17Ph = 0虛約束 p =2口 ph-3n =2 10 0-3 6A B C D處的滾子,d） n = 6 pi = 7ph = 3齒輪3與齒輪5的嚙合為高副（因兩齒輪中故應(yīng)

7、為單側(cè)接觸）將提供1個約束。齒條7與齒輪5的嚙合為高副（因中心距未雙側(cè)接觸）將提供2個約束題2-7試繪制圖a所示凸輪驅(qū)動式四缸活塞空氣壓縮機的機構(gòu)運動簡圖。并計算其機構(gòu)的自由度（圖中凸輪1原動件，當其轉(zhuǎn)動時，分別推動裝于四個活塞上使活塞在相應(yīng)得氣缸內(nèi)往復運動。圖上 AB=BC=CD=AD解：1）取比例尺,繪制機構(gòu)運動簡圖。（如圖2-7（b）所示）2）此機構(gòu)由1個凸輪、4個滾子、4個連桿、4個活塞和機架組成。凸輪與4個滾子組成高副，4個連桿、4個滾子和4個活塞分別在A B C D處組成三副復合鉸鏈。4個活塞與4 個缸（機架）均組成移動副。解法虛約束:因為AB二BC =CD二AD，4和5, 6和7

8、、8和9為不影響機構(gòu)傳遞運動的重復部分，與連桿10、11、12、13所帶入的約束為虛約束。機構(gòu)可簡化為圖2-7 （b）重復部分中的構(gòu)件數(shù)n =10低副數(shù)p=17 高副數(shù)卩廠3 局部自由度F”=3局部自由度F4解法二：如圖2-7（ b）局部自由度 F1題2-8圖示為一剎車機構(gòu)。剎車時，操作桿1向右拉，通過構(gòu)件2、3、4、5、6使兩閘瓦剎a)住車輪。試計算機構(gòu)的自由度，并就剎車過程說明此機構(gòu)自由度的變化情況。（注：車輪不屬于剎車機構(gòu)中的構(gòu)件。）解：1）未剎車時，剎車機構(gòu)的自由度2）閘瓦G J之一剎緊車輪時，剎車機構(gòu)的自由度3）閘瓦G J同時剎緊車輪時，剎車機構(gòu)的自由度題2-9試確定圖示各機構(gòu)的公共

9、約束m和族別虛約束p，并人說明如何來消除或減少共族別虛約束解：（a）楔形滑塊機構(gòu)的楔形塊1、2相對機架只 能在該平面的x、y方向移動，而其余方向的相對獨立運動都被約束，故公共約束數(shù) m = 4,為4族平面機構(gòu)?？诙5 = 3F0 = 6n Ipi =6 2 -5 3 = -3 將移動副改為圓柱下刨，可減少虛約束。（b）由于齒輪1、2只能在平行平面內(nèi)運動，故為公共約束數(shù) m = 3,為3族平面機構(gòu)。F。=6n-ipi=6 2 -2 5 -1 4 =-2 將直齒輪改為鼓形齒輪，可消除虛約束（c） 由于凸輪機構(gòu)中各構(gòu)件只能在平行平面內(nèi)運動，故為m=3的3族平面機構(gòu)。F0 =6nipF、6 3-5

10、3 -4 1 -2將平面高副改為空間高副，可消除虛約束。題2-10圖示為以內(nèi)燃機的機構(gòu)運動簡圖， 試計算自由度，并分析組成此機構(gòu)的基本桿組。 如在該機構(gòu)中改選EG為原動件，試問組成此機構(gòu)的基本桿組是否與前者不同。解：1）計算此機構(gòu)的自由度2）取構(gòu)件AB為原動件時機構(gòu)的基本桿組圖2-10 （b）所示。此機構(gòu)為二級機構(gòu)。3）取構(gòu)件GE為原動件時機構(gòu)的基本桿組圖2-10（ c）所示。此機構(gòu)為三級機構(gòu)。題2-11圖a所示為一收放式折疊支架機構(gòu)。該支架中的件1和5分別用木螺釘聯(lián)接于固定臺板1和活動臺板5 上,兩者在D處鉸接，使活動臺板能相對于固定臺板轉(zhuǎn)動。 又通過件1、2、3、4組成的鉸鏈四桿機構(gòu)及連桿

11、3上E點處銷子與件5上的連桿曲線槽組成的銷槽聯(lián)接使活動臺板實現(xiàn)收放動作。在圖示位置時，雖在活動臺板上放有較重的重物，活動臺板也不會自 動收起，必須沿箭頭方向推動件 2,使鉸鏈B、D重合時，活動臺板才可收起（如圖中雙點劃線所示）?，F(xiàn)已知機構(gòu)尺寸I ae=I AD=90mm,Bc=l cD=25mm試繪制機 構(gòu)的運動簡圖，并計算其自由度。解：1）取比例尺,繪制機構(gòu)運動簡圖。（如圖2-11所示）2） E處為銷槽副，銷槽兩接觸點公法線重合，只能算作一個高副第三章平面機構(gòu)的運動分析題3-1 試求圖示各機構(gòu)在圖示位置時全部瞬心的位置（用符號Pj直接標注在圖上）解：題3-2在圖示在齒輪-連桿機構(gòu)中,試用瞬心

12、法求齒輪1與齒輪3的傳動比w1/w3.解：1）計算此機構(gòu)所有瞬心的數(shù)目2）為求傳動比1臨3需求出如下三個瞬心P6、P36、P3如圖3-2所示。3）傳動比Y3計算公式為:3P6P13題 3-3 在圖 a 所示的四桿機構(gòu)中，I AB=60mm I c=90mm l ad=I BC=120mm 3 2=10rad/s，試用瞬心法求:1）當 =165時，點C的速度Vc；2）當 =165時，構(gòu)件3的BC線上速度最小的一點E的位置及速度的大??；3）當Vc=0時，角之值（有兩個解）解：1）以選定比例尺，繪制機構(gòu)運動簡圖。（圖3-3 ）2）求VC,定出瞬心P13的位置。如圖3-3 （a）3）定出構(gòu)件3的BC線

13、上速度最小的點E的位置。因為BC線上速度最小的點必與P13點的距離最近，所以過P13點引BC線延長線的垂線交于 E點。如圖3-3 （a）4）當vc =0時，皿與C點重合，即AB與BC共線有兩個位置。作出vc =0的兩個位置。量得 1= 26.42 =226.6題3-4在圖示的各機構(gòu)中，設(shè)已知各構(gòu)件的尺寸、原動件 1以等角速度3 1順時針方向轉(zhuǎn)動。3 4(c)；3 二 VBVC3BtaC3 二aB - 2二 Vb2VB3B2taB3 二aB2VB3B2taB3 二aB2解：a）速度方程：Vcb）速度方程：Vb3b）速度方程：Vb3加速度方程： aC3 加速度方程：a；3加速度方程：aB33上C點

14、的速度及加速度。VC2VC2C3nt _krC 3B aC3B = aC2 aC3C2aC3C2KaB3B2raB3B2KaB3B2raB3B2b(b,b)題3-5在圖示機構(gòu)中，已知各構(gòu)件的尺寸及原動件1的角速度3 1 （為常數(shù)），試以圖解法求 1=90時，構(gòu)件3的角速度3 3及角加速度a 3 （比例尺如圖）（應(yīng)先寫出有關(guān)的速度、加速度矢量方程，再作圖求解。解：1）速度分析：圖3-5 (b)速度方程：Vb3二Vb2VB3B2Vbpb 霽 0.042msmm速度多邊形如圖3-5（b）Vb3B2 = tb2b3 =0.0042 漢 37.57 =0.158%Vb3%pb30.0042 27.781

15、 BDl BD0.001 52.2二 2.235轉(zhuǎn)向逆時針2）加速度分析：圖3-5( c)aB2m=15 = 0.0428 p b 35a；3Jn b30.0428 12Ibd 叫BD0.001 52.29.84乂2轉(zhuǎn)向順時針。題3-6在圖示的搖塊機構(gòu)中，已知I AB=30mm lAc=100mm l BD=50mm l DE=40mm曲柄以等角速度3仁10rad/s回轉(zhuǎn)，試用圖解法求機構(gòu)在 1=45位置時，點D和點E的速度和加速度，以及構(gòu)件2的角速度和角加速度。解：1)選定比例尺,二登=0.002mmm繪制機構(gòu)運動簡圖。(圖3-6 (a)AB 152)速度分析：圖3-6 (b)速度方程 Vc

16、2=Vb+VC2B=VC3+VC2C3= - 0.005m mmpb 60/ mm由速度影像法求出VE速度多邊形如圖3-6 （b）（順時針）忙2 _ 0.005 49.5 二 21Ibc - 0.002 61.53 一 s3）加速度分析：圖3-6 （ c）由加速度影像法求出aE加速度多邊形如圖3-6 （c）題3-7在圖示的機構(gòu)中，已知（順時針）l AE=70mm l AE=40mm l EF=60mm l DE=35mm l cD=75mryi l BC=50mryi原動件1以等角速度3仁10rad/s回轉(zhuǎn)，試以圖解法求點 C在 1=50時的速度Vc和加速度ac。解：1）速度分析: 以F為重合

17、點（Fl、F5、F4）有速度方程：Vf4 =Vf5 =VfVF5F1以比例尺Pv=0.03m%m速度多邊形如圖3-7 （b），由速度影像法求出 V VD2）加速度分析：以比例尺 =0.6m s mm、ntkr有加速度方程：aF 4-aF 4aF 4二aF1aF5F1aF 5F 1由加速度影像法求出aB、aD題3-8在圖示的凸輪機構(gòu)中，已知凸掄1以等角速度=10rad S轉(zhuǎn)動，凸輪為一偏心圓，其半徑R=25mm,lAB 5mm,lAD = 50mm1 = 90，試用圖解法求構(gòu)件2的角速度匕與角加速 度一：込。解：1）高副低代，以選定比例尺，繪制機構(gòu)運動簡圖。（圖3-8 ）2）速度分析：圖3-6（

18、 b）Vb4 二 Vb1 二 1Iab = 108taiD1 ID第四章平面機構(gòu)的力分析題4-1在圖示的曲柄滑塊機構(gòu)中，設(shè)已知l AE=0.1m,1 BC=0.33m, n1=1500r/min (為常數(shù))，活塞及其附件的重量 G=21N連桿質(zhì)量G2=25N, Js2=0.0425kg m，連桿質(zhì)心S至曲柄銷B的距離| BS=| bc/3。試確定在圖示位置時活塞的慣性力以及連桿的總慣性力。解：1)選定比例尺, 已=0.005爭：口繪制機構(gòu)運動簡圖。(圖4-1(a)2)運動分析：以比例尺 作速度多邊形，如圖4-1 (b)以比例尺作加速度多邊形如圖4-1 (c)3)確定慣性力活塞 3: F|3 -

19、 -m3aS3-ac =3767(N)方向與pc相反。連桿 2： F132 = -m2aS2 二一aS2 =5357（N） 方向與ps2相反。MI2 二-Js22 =218.8(N m) (順時針)1 h2MI二 0.04(m)(圖 4-1(a)I 2BFI 2 /4 0F2.04S2bC、An1A n(b)c-S2總慣性力：FI2 =FI2 =5357(N)4 c 圖4-1b(c)題4-2機械效益是衡量機構(gòu)力放大程度的一個重要指標，其定義為在不考慮摩擦的條件下機構(gòu)的輸出力（力矩）與輸入力（力矩）之比值，即 = M r/Md=Fr/Fd。試求圖示各機構(gòu)在圖示位置時的機械效益。圖 a所示為一鉚釘

20、機，圖b為一小型壓力機，圖c為一剪刀。計算所需各尺寸從圖中量取。(a)(b)(c)解：（a）作鉚釘機的機構(gòu)運動簡圖及受力圖見4-2 （a）1-9-lr由構(gòu)件3的力平衡條件有：FrF R43 F R23由構(gòu)件1的力平衡條件有：F R21 F R41 F d按上面兩式作力的多邊形見圖4-2（ b）得（b）作壓力機的機構(gòu)運動簡圖及受力圖見4-2(c)由滑塊5的力平衡條件有：G F R65 F R4 0由構(gòu)件2的力平衡條件有：F R42 F R32 F R12 = 0 其中 F R42二F R54按上面兩式作力的多邊形見圖4-2（d）得FR36FR416EFR424FR45/5FR32 2 亠C FR

21、12 AFF65B廠1FR16FR32FR42FR45、FFr1FR12圖4-2G/ (c)(d)(c) 對A點取矩時有 Fr = Fd ba其中a、b為Fr、Fd兩力距離A點的力臂。也=G / Ft題4-3圖a所示導軌副為由拖板1與導軌2組成的復合移動副，拖板的運動方向垂直于紙面;圖b所示為由轉(zhuǎn)動軸1與軸承2組成的復合轉(zhuǎn)動副，軸1繞其軸線轉(zhuǎn)動。現(xiàn)已知各運動副的尺寸如圖所示，并設(shè)G為外加總載荷，各接觸面間的摩擦系數(shù)均為 f。試分別求導軌副的當量摩擦系數(shù)fv和轉(zhuǎn)動副的摩擦圓半徑P。解:11二Ff左 Ff右*si n，1111 1 2hhJnza)1 1 2G 池G2）求圖b所示轉(zhuǎn)動副的摩擦圓半徑

22、均仃h)勻接觸。支反力Fr左=11 1211 12假設(shè)支撐的左右兩端均只在下半周上近似對于左端其當量摩擦系數(shù)fv左、二2 2 f ，摩擦力F摩擦力矩M佐二Fv左e r cos45對于右端其當量摩擦系數(shù)fv右、仃2，摩擦力Ff右1）求圖a所示導軌副的當量摩擦系數(shù)fv，把重量G分解為G左，G右摩擦力矩M佑二Fv右r摩擦圓半徑M佐 M f右題4-4圖示為一錐面徑向推力軸承。已知其幾何尺寸如圖所示，設(shè)軸1上受鉛直總載荷G,軸承中的滑動摩擦系數(shù)為f。試求軸1上所受的摩擦力矩M（分別一新軸端和跑合軸端來加以 分析）。:.代入平軸端軸承的摩擦解：此處為槽面接觸，槽面半角為。當量摩擦系數(shù)fv二 力矩公式得若為

23、新軸端軸承，則若為跑合軸端軸承，則題4-5圖示為一曲柄滑塊機構(gòu)的三個位置，F(xiàn)為作用在活塞上的力，轉(zhuǎn)動副A及B上所畫的虛線小圓為摩擦圓，試決定在三個位置時，作用在連桿AB上的作用力的真實方向（各構(gòu)件的重量及慣性力略去不計） 解：圖a和圖b連桿為受壓，圖c連桿為受拉.，各相對角速度和運動副總反力方向如下圖題4-6圖示為一擺動推桿盤形凸輪機構(gòu)，凸輪1沿逆時針方向回轉(zhuǎn)，F(xiàn)為作用在推桿2上的外載荷，試確定在各運動副中總反力（FR31， FR12及FR32）的方位（不考慮構(gòu)件的重量及慣性力， 圖中虛線小圓為摩擦圓，運動副 B處摩擦角為 =10）。解：1）取構(gòu)件2為受力體，如圖4-6。由構(gòu)件2的力平衡條件有

24、：P F R12 F R3 0三力匯交可得Fr32和Fr!22）取構(gòu)件1為受力體，F(xiàn)R21 = -FR12 = -FR31題4-9在圖a所示的正切機構(gòu)中，已知 h=500mm l=100mm1=10rad/s （為常數(shù)），構(gòu)件3 的重量G=10N,質(zhì)心在其軸線上，生產(chǎn)阻力 Fr=100N,其余構(gòu)件的重力、慣性力及所有構(gòu)件 的摩擦力均略去不計。試求當 1=60時，需加在構(gòu)件1上的平衡力矩M。提示：構(gòu)件3受 力傾斜后，構(gòu)件3、4將在G、C2兩點接觸。解：1）選定比例尺繪制機構(gòu)運動簡圖。2）運動分析：以比例尺，”a作速度多邊形和加速度多邊形如圖4-1 （c），如圖4-9 （a） （b）pkFl33G

25、FR43G FR43GFr (C)F|3bFrb3,b 2(a)PFr41A、FR4夕 FR43FR21e 亠cG7FR12b(b)(e)Na(d)圖4-93）確定構(gòu)件3上的慣性力4）動態(tài)靜力分析:以構(gòu)件組2,3為分離體,F R12 F r - F I3 G3 F如圖4-9（c）,由v F=0 有R43 - F R43 =0 以 JP = 2 N mm 作力多邊形如圖4-9（d） 得 FR21 二 Fr12 =ea = 38N以構(gòu)件1為分離體，如圖4-9（e），有FR21IAb -Mb =0 FR41 = FR21Mb = Fr21I AB = 22.04N m順時針方向。題4-10在圖a所示

26、的雙缸V形發(fā)動機中，已知各構(gòu)件的尺寸如圖（該圖系按比例尺卩1=0.005 m/mn準確作出的）及各作用力如下：F3=200N, Fs=300N, Fz I2=50N, Fz i4=80N,方向如圖所示； 又知曲柄以等角速度CD 1轉(zhuǎn)動，試以圖解法求在圖示位置時需加于曲柄 1上的平衡力偶矩M。解：應(yīng)用虛位移原理求解，即利用當機構(gòu)處于平衡狀態(tài)時，其上作用的所有外力（包括慣性力）瞬時功率應(yīng)等于零的原理來求解，可以不需要解出各運動副中的反力，使求解簡化。1）以比例尺作速度多邊形如圖4-10圖 4-102）求平衡力偶矩：由RViCOS =0，順時針方向。第五章 機械的效率和自鎖（1）題5-1解：（1）根

27、據(jù)己知條件，摩擦圓半徑匸二fvr = 0.2 0.01 = 0.002m二arctanf =8.53計算可得圖5-1所示位置:=45.671： =14.33（2）考慮摩擦時，運動副中的反力如圖5-1所示（3）構(gòu)件1的平衡條件為：Mi = Fr2i Iab si n2：、(4) F3FR23Sin 90 - 一： 一M1 cos 一：cos(Iab sina+2P)cosF 30M1 cos :Iab sin :-構(gòu)件3的平衡條件為：Fr23 - Fr43 F0按上式作力多邊形如圖5-1所示，有（5）機械效率:題5-2解：（1）根據(jù)己知條件，摩擦圓半徑 ：? = dfv = arctan什 =

28、arctan f22作出各運動副中的總反力的方位如圖 5-2所示。（2）以推桿為研究對象的平衡方程式如下：（3）以凸輪為研究對象的平衡方程式如下：（4）聯(lián)立以上方程解得討論：由于效率計算公式可知， 1, 2減小，L增大，則效率增大，由于B是變化的，瞬時 效率也是變化的。題5-3解：該系統(tǒng)的總效率為；1 ； 3 =0.95 0.972 0.92 =0.822電動機所需的功率為N =%( =5501.10/0828.029題5-4 解：此傳動屬混聯(lián)。第一種情況：PA = 5 kW, P b = 1 kW輸入功率Pa 二= 7.27kW= 2.31kWy傳動總效率二Pd _0.63電動機所需的功率

29、P電二Pa Peb = 9.53kW第二種情況：FA = 1 kW, P b = 5 kW輸入功率= 11.55kW傳動總效率n =Z 冥 p =0.462電動機所需的功率 P電二Pa Peb =12.99kW題5-5解：此題是判斷機構(gòu)的自鎖條件，因為該機構(gòu)簡單，故可選用多種方法進行求解。 解法一：根據(jù)反行程時 - ，由此可得自鎖條件為：乞2,討論：本題的關(guān)鍵是要弄清反行程時 FR23為驅(qū)動力。用三種方法來解，可以了解求解這類 冋題的不同途徑。第六章機械的平衡 題6-1圖示為一鋼制圓盤，盤厚 b=50mm位置I處有一直徑 =50mm勺通孔，位置U處是平衡條件在圓盤上置。(鋼的密度質(zhì)量m=0.5

30、kg的重塊。為了使圓盤平衡，你r=200mm處制一通孔。試求此孔德直徑與位3=7.8g/cm )解：解法一：先確定圓盤的各偏心質(zhì)量大小d2設(shè)平衡孔質(zhì)量mb =吐d b 根據(jù)靜4J幕 42.2mmmi ri m2 a mb rb =0由 J = 200mm. m 0.54kg在位置入相反方向挖一通孔 解法6-1 (b)由質(zhì)徑積矢量方程式，取 % =2型四 作質(zhì)徑積矢量多邊形如圖mm平衡孔質(zhì)量=0.54kg量得= 72.6題6-2在圖示的轉(zhuǎn)子中，已知各偏心質(zhì)量 m=10kg，m=15kg，m=20kg， m=10kg，它們的回轉(zhuǎn)半徑分別為 r1=40cm r2=4=30cm r 3=20cm,又知

31、各偏心質(zhì)量所在的回轉(zhuǎn)平面的距離為I 12=1 23=1 34=30cm各偏心質(zhì)量的方位角如圖。若置于平衡基面I及U中的平衡質(zhì)量m I及Rbn的回轉(zhuǎn)半徑均為 50cm ， 試求 m i及 m “的大小和方位解：解法一：先確定圓盤的各偏心質(zhì)量在兩平衡基面上大小根據(jù)動平衡條件同理 解法根據(jù)動平衡條件由質(zhì)徑積矢量方程式，取 % -10 kg mm 作質(zhì)徑積矢量多邊形如圖6-2 (b)mm題6-3圖示為一滾筒，在軸上裝有帶輪?，F(xiàn)已測知帶輪有一偏心質(zhì)量m=1kg;另外，根據(jù)該滾筒的結(jié)構(gòu)，知其具有兩個偏心質(zhì)量 m=3kg，m=4kg，各偏心質(zhì)量的位置如圖所示(長度單位為mm。若將平衡基面選在滾筒的端面，兩平

32、衡基面中平衡質(zhì)量的回轉(zhuǎn)半徑均取為400mm試求兩平衡質(zhì)量的大小及方位。若將平衡基面U改選為帶輪中截面，其他條件不變，；兩平衡質(zhì)量的大小及方位作何改變？ 解：(1)以滾筒兩端面為平衡基面時，其動平衡條件為以w=2kg cm/mm，作質(zhì)徑積矢量多邊形，如圖6-3 (a)，(b)，則(2)以滾輪中截面為平衡基面U時，其動平衡條件為以=2kg cm/mm，作質(zhì)徑積矢量多邊形，如圖6-3 (c)，(d)，則mb二g =2 144o= 0.7kg，題6-4如圖所示為一個一般機器轉(zhuǎn)子，已知轉(zhuǎn)AF = -102子的重量為15kg。其質(zhì)心至兩平衡基面I及U的距離分別 I i=100mr，2=200mm轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速

33、n=3000r/min ,6000r/min 時，許試確定在兩個平衡基面I及U內(nèi)的需用不平衡質(zhì)徑積。當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速提高到 用不平衡質(zhì)徑積又各為多少？解：(1)根據(jù)一般機器的要求，可取轉(zhuǎn)子的平衡精度等級為G6.3 ,對應(yīng)平衡精度 A = 6.3 mm/s(2) n= 3000r/min國=2兀%。= 3i4.i6rad/s可求得兩平衡基面I及U中的許用不平衡質(zhì)徑積為(3) n= 6000r/minco =鳥兀%。=628.32 rad/s可求得兩平衡基面I及U中的許用不平衡質(zhì)徑積為題6-5在圖示的曲柄滑塊機構(gòu)中，已知各構(gòu)件的尺寸為l AB=100mm l BC=400mm連桿2的質(zhì)量m=12kg，質(zhì)

34、心在 S處，l bs2=I b(/3 ;滑塊3的質(zhì)量m=20kg,質(zhì)心在C點處；曲柄1的質(zhì)心與A點重合。今欲利用平衡質(zhì)量法對該機構(gòu)進行平衡，試問若對機構(gòu)進行完全平衡和只平衡掉滑塊3處往復慣性力的50%勺部分平衡，各需加多大 的平衡質(zhì)量(取l bc=I AC=50mmi,及平衡質(zhì)量各應(yīng)加在什么地方?解：(1)完全平衡需兩個平衡質(zhì)量，各加在連桿上 C點和曲柄上C點處平衡質(zhì)量的大小為(2)部分平衡需一個平衡質(zhì)量，應(yīng)加曲柄延長線上C點處平衡質(zhì)量的大小為故平衡質(zhì)量為第七章機械的運轉(zhuǎn)及其速度波動的調(diào)節(jié)3的分度圓半徑ra，題7-1如圖所示為一機床工作臺的傳動系統(tǒng)，設(shè)已知各齒輪的齒數(shù)，齒輪 各齒輪的轉(zhuǎn)動慣量J

35、1、J2、J?、J3，因為齒輪1直接裝在電動機軸上，故J1中包含了電動機轉(zhuǎn) 子的轉(zhuǎn)動慣量，工作臺和被加工零件的重量之和為 G當取齒輪1為等效構(gòu)件時，試求該機械系統(tǒng)的等效轉(zhuǎn)動慣量Je。解：根據(jù)等效轉(zhuǎn)動慣量的等效原則，有題7-2已知某機械穩(wěn)定運轉(zhuǎn)時其主軸的角速度3 s=100rad/s，機械的等效轉(zhuǎn)動慣量Je=0.5Kg吊，制動器的最大制動力矩 M=20Nm （該制動器與機械主軸直接相聯(lián)，并取主軸為等效 構(gòu)件）。設(shè)要求制動時間不超過3s，試檢驗該制動器是否能滿足工作要求 解：因此機械系統(tǒng)的等效轉(zhuǎn)動慣量 Je及等效力矩M均為常數(shù)，故可利用力矩形式的機械運動方程式 MJe 其中：Me 二-Mr = -

36、20N m = 0.5kg m2dt由于t = 2.5s : 3s 所以該制動器滿足工作要求。 題7-3圖a所示為一導桿機構(gòu)，設(shè)已知lAB=150mmI c=550mm質(zhì)量為 m=5kg（質(zhì)心 S 在 A點），m=3kg點），m=10kg （質(zhì)心S3在l cc/2處），繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)2 2 2Js1=0.05kg m2，Js2=0.002kg m，Js3=0.2kg m，M=1000Nm F3=5000N若取構(gòu)件3為等效構(gòu)件， 時，機構(gòu)的等效轉(zhuǎn)動慣量Je3及等效力矩M3。解：由機構(gòu)運動簡圖和速度多邊形如圖可得故以構(gòu)件3為等效構(gòu)件時，該機構(gòu)的等效轉(zhuǎn)動慣量為/i=10mm/rrirnl AC=300mm ，（質(zhì)心S2在B動慣量為力矩試求 1=45 作行程和 曲柄的=0.05在以下等效力矩為題7-4在圖a所示的刨床機構(gòu)中，已知空程和工 中消耗于克服阻抗力的恒功率分別為R=367.7