機(jī)械原理作業(yè)解答(綜合)

1、F=3n-2Pl-Ph =33-24=1,F=3n-2Pl-Ph =37-29-2=1,1-3,1-4,F=3n-2Pl-Ph =34-25-2=1,F=3n-2Pl-Ph =33-24-1=0,F=3n-2Pl-Ph =35-27=1,F=3n-2Pl-Ph =34-25-1=1,局部自由度,虛約束,1-5(a),F=3n-2Pl-Ph =34-25-1=1,F=3n-2Pl-Ph =35-27=1,F=3n-2Pl-Ph =311-217= -1,IF、FC、FJ、FK、KJ和KM組成虛約束,在A點(diǎn)處有復(fù)合鉸鏈,在C點(diǎn)處有局部自由度 在E或F處存在虛約束,F=3n-2Pl-Ph =34-2

2、5-1=1,F=3n-2Pl-Ph =36-28-1=1,在F點(diǎn)處有局部自由度 在M或D處存在虛約束,F=3n-2Pl-Ph =35-26-1=2,F=3n-2Pl-Ph =38-211-1=1,F=3n-2Pl-Ph =36-28-1=1,復(fù)合鉸鏈,局部自由度,1-6(a),F=3n-2Pl-Ph =38-210-2=2,F=3n-2Pl-Ph =36-28-1=1,1-6(b),1-7(a),P24,P13,P13,P24,2-5,P13,P13,P24,在圖示的四桿機(jī)構(gòu)中，lAB= 60mm，lCD=90mm，lAD=lBC=120mm，w2 =10rad/s，試用瞬心法求： 1) 當(dāng)j

3、=165時(shí)，點(diǎn)C的速度； 2) 當(dāng)j=165時(shí)，構(gòu)件3的線上（或其延長線上）速度最小的一點(diǎn)E的位置及其速度的大小； 3) 當(dāng)vC=0時(shí)，j角之值（有兩個(gè)角）。,P24,P13,ml =2mm/mm,E,3) 當(dāng)vC=0時(shí)，j角之值（有兩個(gè)角）。,P24,解：,p,(c ),e,(f),1-9 圖示為一焊接用夾具.利用這個(gè)夾具把兩塊要焊接的工件及預(yù)先夾妥，以便焊接。圖中2為夾具體，3為楔塊。試確定其自鎖條件（即當(dāng)夾緊后，楔塊3不會自動松脫出來的條件。,解：1）運(yùn)動上總支反力的確定,2）作力矢量圖 矢量方程：R23+R13 +R13 +F=0,R23 /sin(90-j )=F /sin(a -

4、2j),R230=F /sina,R23 =F sin(90-j ) /sin(a - 2j),h= R230 / R23 = sin(a - 2j )/ sin(90-j ) sina,a 2j,(a-j) j,a 2j,如圖所示，電動機(jī)通過V帶傳動及圓錐、圓柱齒輪傳動帶動工作機(jī)A及B。設(shè)每對齒輪的效率h1=0.97（包括軸承的效率在內(nèi)），帶傳動的效率h2=0.92 ，工作機(jī)A、B的功率分別為PA=5kw、 PB=1kw，效率分別為hA=0.8 、 hB=0.5 ，試求電動機(jī)所需的功率。,解：能量損失過程分析,h1A = h1 hA,h1B = h1 hB,h,h = h2 h1 h,F=5

5、500N ，v=1.2m/s ，平帶傳動的效率h1=0.95（包括軸承的效率在內(nèi)），每對齒輪的效率h2=0.97 （包括軸承的效率在內(nèi)），運(yùn)輸帶傳動的效率h3=0.92。,解：運(yùn)輸帶所需功率為：N帶= Fv = 6.6kw,h = h1 h22 h3 = 0.822,N電 = N帶 /h = 8.03kw,能量損失過程為,2-2 已知各桿長：a=25，b=90，c=75，d=100。試求： 若桿AB是機(jī)構(gòu)的主動件，AD為機(jī)架，機(jī)構(gòu)是什么類型的機(jī)構(gòu)？ 若桿BC是機(jī)構(gòu)的主動件，AB為機(jī)架，機(jī)構(gòu)是什么類型的機(jī)構(gòu)？ 若桿BC是機(jī)構(gòu)的主動件，CD為機(jī)架，機(jī)構(gòu)是什么類型的機(jī)構(gòu)？,解：因?yàn)椋篴+d=125b

6、+c=165，而： 最短桿為連架桿。所以，此機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)； 最短桿為機(jī)架。所以，此機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)； 最短桿為連桿。所以，此機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)。,g = arccos(e+rsinq)/l,2-3,2-4 在圖示的四桿機(jī)構(gòu)簡圖中，各桿長度為：a=30mm，b=60mm，c=75mm，d=80mm。試求機(jī)構(gòu)的最小傳動角和最大壓力角、行程速比系數(shù)。,q = 20 k = (180+q )/ (180- q ) = 1.25,q,解：,2-4 試求機(jī)構(gòu)的最小傳動角和最大壓力角。,解：,= 41,2-9 設(shè)計(jì)一曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，已知搖桿DC長度為150mm，搖桿的兩極限位置的夾角為45，行程速比系數(shù)k

7、=1.5，機(jī)架長度取90mm。,o,因?yàn)椋?即： LAB= 32mm LBC= 144mm,ml= 4mm/mm,如圖所示，已知滑塊和搖桿的對應(yīng)位置分別是：s1=36mm，s12=8mm， s23=9mm， j12=25， j23=35， 搖桿第位置在鉛垂方向上，滑塊的鉸鏈取在B點(diǎn)，偏距為28mm，試確定曲柄和連桿的長度。,解：,B2,B3,LAB= AC1 ml =,ml= 0.5mm/mm,LBC= B1C1 ml =,試設(shè)計(jì)如圖所示的六桿機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)當(dāng)原動件1自y軸順時(shí)針轉(zhuǎn)過j = 60時(shí)，構(gòu)件3順時(shí)針轉(zhuǎn)過f12 = 45恰與x軸重合。此時(shí)滑塊6自E1移動到E2 ，位移s12 = 20m

8、m。試確定鉸鏈B及C的位置。,B1,F2,F1,E2,C2,B2,3-4 欲設(shè)計(jì)圖示的直動滾子從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，要求在凸輪轉(zhuǎn)角為090時(shí)，推桿以余旋加速度運(yùn)動規(guī)律上升h=20，且取r=25mm，e=10mm，rr=5mm。試求： 1）選定凸輪的轉(zhuǎn)向，并簡要說明選定的原因； 2）用反轉(zhuǎn)法畫出當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)角d = 090時(shí)凸輪的工作廓線； 3）在圖上標(biāo)出d =45時(shí)凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角。,解：選兩個(gè)圖的比例尺均為ml=1mm/mm,3-6(a) 根據(jù)圖示已知條件作出從動件與凸輪在B點(diǎn)接觸時(shí)的壓力角a和從動件的位移sB。,3-7 圖示的凸輪為偏心圓盤。圓心為O，半徑為R=30mm，偏心距LOA=10mm，

9、滾子半徑rr=10mm，偏距e=10mm。試求： 1）推桿的行程和凸輪的基圓半徑rb； 2）推程運(yùn)動角d0、遠(yuǎn)休止角ds、回程運(yùn)動角d0和近休止角ds ； 3）最大壓力角amax的數(shù)值及發(fā)生的位置； 4）從B點(diǎn)接觸到C點(diǎn)接觸凸輪所轉(zhuǎn)過的角度j0和推桿的位移s； 5）C點(diǎn)接觸時(shí)凸輪機(jī)構(gòu)的壓力aC。,理論廓線,基圓,3）最大壓力角amax的數(shù)值及發(fā)生的位置；,amax,4）從B點(diǎn)接觸到C點(diǎn)接觸凸輪所轉(zhuǎn)過的角度j0和推桿的位移s； 5）C點(diǎn)接觸時(shí)凸輪機(jī)構(gòu)的壓力aC。,j,4-5 已知一對外嚙合正常標(biāo)準(zhǔn)直齒輪傳動，其模數(shù)m=5mm ，壓力角 a =20 ，中心距a=350mm，傳動比 i12 = 9/

10、5，試求兩輪齒數(shù)z1 和z2 ，分度圓直徑d1和d2，齒頂圓直徑da1和da2 ，齒根圓直徑df1和df2；全齒高h(yuǎn)及分度圓齒厚s及齒槽寬e。,解： 因?yàn)椋?a=m(z1 + z2 )/2=350mm 和i12=z2/ z1 =9/5； 所以：z1 =50， z2 =90 d1 =mz1=250mm, d2 =450mm; da1 = d1 + 2h*a m=260mm, da2 =460mm; df1 = d1 2(h*a + c* )m =237.5mm , df2 = 537.5mm h = (2h*a + c* )m =11.25mm，s=e=mp/2=7.85mm,4-6 設(shè)一對外嚙

11、合正常標(biāo)準(zhǔn)直齒輪的齒數(shù)z1 = 30， z2 = 40，m=20mm，a =20。齒頂高系數(shù)h*a=1，徑向間隙系數(shù)c*=0.25。試求當(dāng)中心距a=725mm時(shí)，兩輪的嚙合角a 。又當(dāng)a =22.5時(shí)，試求其中心距a ；節(jié)圓半徑r 1和r 2 ；頂隙c。在這兩種情況下其節(jié)圓半徑的比值是否相等？為什么？,解： (1) a =725mm時(shí) acosa = acosa =arccos(acosa/a )/=24.87; r1=rb1 /cosa=mz1 cosa/2cosa=310.72mm， r2 =414.30mm (2) a =22.5時(shí) a =acosa/cosa 711.98mm, r1=

12、rb1 /cosa= 305.13mm， r2= 406.85mm ra1 = mz1/2+ h*a m=320mm, rf2 =mz2/2-(h*a + c*)m=375mm; c =a - ra1 - rf2 =16.98mm 因?yàn)椋簉1 / r2 = 414.30/310.73 =406.85/305.13=1.33； 在這兩種情況下，節(jié)圓半徑的比值相等，故傳動比不變。這是因?yàn)闈u開線齒輪具有可分性。,4-7 已知一對外嚙合正常標(biāo)準(zhǔn)直齒輪的參數(shù)為：z1 = 19， z2 = 42，m=5mm，a =20。試求出兩輪的標(biāo)準(zhǔn)中心距a；基圓半徑rb1和rb2 ；齒頂圓半徑ra1和ra2 ；齒頂圓

13、壓力角aa1和aa2 ；基圓齒距pb1和pb2。并準(zhǔn)確繪制出這對齒輪傳動的理論嚙合線N1N2 （設(shè)主動輪1順時(shí)針轉(zhuǎn)動），實(shí)際嚙合線B1B2 ；節(jié)圓和嚙合角。求重合度ea（可由圖中量出的長度計(jì)算ea ），并畫出單齒及雙齒嚙合區(qū)。說明這對齒輪能否連續(xù)傳動？為什么？（取ml=0.002m/mm）,解： 計(jì)算a 、rb1和rb2 、 ra1和ra2 、 aa1和aa2 、 pb1和pb2 。 a=m(z1 + z2 )/2= 152.5mm; r1 =mz1 /2= 47.5mm, r2 =105mm; rb1 = r1 cosa= 44.64mm, rb2 = 98.67mm; ra1 = r1 +

14、 h*a m= 52.5mm, ra2 = 110mm; aa1 = arccos rb1 / ra1 =31.76 ,aa2 =26.23; pb2 = pb1 = pcosa = mpcosa = 14.75mm。,2. 求重合度ea ea = B1B2 /pb =(tanaa1 - tana)+ (tanaa1 -tana)/2p =1.63,4-3 圖示為單聯(lián)滑移齒輪機(jī)構(gòu)，已知各輪基本參數(shù)m=3mm，a =20 ， h*a=1，及z1 = 18， z2 = 30， z3 = 27。試問共有集中類型設(shè)計(jì)方案可供選擇，哪個(gè)方案較好？,解： 因?yàn)椋?a12=m(z1 + z2 )/2=72m

15、m ， a13=m(z1 + z3 )/2=67.5mm 選取a= a12 ，輪1、2組成標(biāo)準(zhǔn)齒輪機(jī)構(gòu)，輪1、3組成正傳動； 選取a = a12 ，輪1、2組成等高變位傳動，輪1、3組成正傳動； 選取a = a13 ，輪1、2組成負(fù)傳動，輪1、3組成標(biāo)準(zhǔn)齒輪機(jī)構(gòu)； 選取a = a13 ，輪1、2組成負(fù)傳動，輪1、3組成等高變位傳動； 選取a13 a ，輪1、2組成負(fù)傳動，輪1、3組成負(fù)傳動；,由于正傳動有明顯優(yōu)點(diǎn)，而等高度變位可以改善小齒輪傳動特性，所以方案2和4最好，方案1和3次之。,5-2 圖示輪系中，已知輪1轉(zhuǎn)向如圖所示， n1=405r/min。各輪齒數(shù)為： z1= z2= z4 =

16、20， z2= z3= z5 = 30， z4= z6 = 60，試求： 1）i16；2） n6的大小及其轉(zhuǎn)動方向。,解：此輪系為定軸輪系。,i16 = w1 / w6= n1 / n6 = (-1)3z2 z3 z4 z5 z6 / z1 z2 z3 z4 z5 = (-1)3z2 z4 z6 / z1 z2 z4 = -13.5 所以： n6 = -30r/min,5-3 圖示輪系中，已知輪1轉(zhuǎn)向如圖所示 。各輪齒數(shù)為： z1= 20， z2= 40， z3= 15 ， z4= 60，z5 = z6 = 18 ， z7= 1， z8= 40， z9= 20。若n1=1000r/min，齒輪

17、9的模數(shù)m=3mm，試求齒條10的速度v10及其移動方向。,解：,i18 = n1 / n8 = z2 z4 z6 z8 / z1 z3 z5 z7 = 320 所以： n8 = 25/8(r/min) 而： n9 = n8 = 25/8(r/min) r9 = mz9 /2 = 30mm 所以： v10 = r9 * w9 = 30*n9p/30 = 9.81 mm/s,5-4 在圖示滾齒機(jī)的傳動系統(tǒng)中，設(shè)各輪齒數(shù)為：z1= 15，z2= 28，z3= 15 ，z4= 35，z9= 40，若北切齒輪為64個(gè)齒，試求傳動比i57。,解：因?yàn)椋篿13= 1 即：,= 1,i57 = n5 / n

18、7 = z7 / z5 = 1.28,5-7 圖示輪系種，已知各輪齒數(shù)為：輪1轉(zhuǎn)數(shù)為n1= 140r/min， z1= 40， z2= 20 .求： 1）輪3齒數(shù)； 2）當(dāng)n3 =-40r/min時(shí)，系桿H的轉(zhuǎn)速nH的大小及方向； 3）當(dāng)nH = 0時(shí)，齒輪3的轉(zhuǎn)速n3 。,解：因?yàn)椋?a12= a23 所以：(z1 + z2)=(z3 - z1) 所以： z3 =80 又： iH13 = (n1 nH )/ (n3 nH ) = - z3 / z1 當(dāng)n3 -40r/min時(shí)，有nH = 20r/min 當(dāng)nH 0時(shí)，有n3 = -70r/min,5-8 圖示為錐齒輪組成的周轉(zhuǎn)輪系。已知各輪

19、齒數(shù)為： z1= z2=17， z2= 30， z3 = 45 ，若輪1轉(zhuǎn)速n1 =200r/min， 試求系桿轉(zhuǎn)速nH。,解：該輪系為一行星輪系。,iH13 = (n1 nH )/ (n3 nH ) = z2 z3 / z1 z2 = 1.5 而： n3 = 0 所以： nH = 80(r/min),5-7 圖示輪系中，已知各輪齒數(shù)為：z1= 20，z2= 34，z3= 18，z4= 36，z5= 78，z6 = z7 = 26，試求傳動比i1H ：,解：5-6-7-H組成差動輪系，1-2-3-4組成定軸輪系。,i14 = n1/ n4 = (-1)2 z2 z4 / z1 z3 = 17/

20、5 n4 = 5n1/17 iH57 = (n5 nH )/ (n7 nH ) = - z7 /z5 = -1/3 因?yàn)椋?n1 = n7 ，n4 = n5 所以有： (5n1/17 nH )/ (n1 nH ) = -1/3 (5i1H/17 1 )/ (i1H 1 ) = -3 i1H = 17/8 = 2.125,5-10 圖示輪系中，已知各輪齒數(shù)為：z1= z2= 20，z2= z3= 40，z4= 100，z5= z6 = z7 = 30，試求傳動比i17：,解：2-3-4-H組成行星輪系， 1-2， 5-6-7組成定軸輪系。,i12 = n1/ n2 = - z2 / z1 = -

21、2 n2 = -n1/2 (1) i57 = n5/ n7 = - z7 / z5= -1 (2) iH24 = (n2 nH )/ (n4 nH ) = - z4 /z2 = -5 (3) 聯(lián)立求解有： i17 = 12,5-8 圖示輪系中，已知各輪齒數(shù)為： z1= z2= 25， z2= z3= z5= 20， z4= 100 ， 試求：傳動比i15。,解：1-2-4-2-3組成行星輪系，4-5組成定軸輪系。,i413 = (n1 n4 )/ (n3 n4 ) = z2 z3 / z1 z2 = 16/25 而： n3 = 0 又： n4 / n5 = - z5 / z4 i15 = -9/125 =-0.072,6-4. 在電動機(jī)驅(qū)動剪床的機(jī)械系統(tǒng)中，已知電動機(jī)的轉(zhuǎn)速為1500r/min，折算到電動機(jī)軸上的等效力矩Mr=Mr (j)，如圖所示。其循環(huán)周期為20p。設(shè)驅(qū)動力矩為常數(shù)，機(jī)械系統(tǒng)中各轉(zhuǎn)動構(gòu)件的轉(zhuǎn)動慣量忽略不計(jì)。試求： 1) 驅(qū)動力矩Md，并將其以圖線表示在M-j圖上； 2) 作功能指示圖，求最大贏虧功Wmax； 3) 要求系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻字?jǐn)?shù)d0.05，求安裝在電動機(jī)軸上的飛輪的轉(zhuǎn)動慣量Jf 。,解： 因?yàn)镸d 20p = 400 5p+ 80 15p 所以：Md