机械原理习题集全答案.pdf

；平面机构的结构分析 1、如图 a 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（各尺寸由图上量取），分析其是否能实现设计意图并提出修改方案。解 1）取比例尺l绘制其机构运动简图（图 b）。2）分析其是否能实现设计意图。图 a）由图 b 可知，3n，4lp，1hp，0 p，0F 故：00)0142(33)2(3FpppnFhl 因此，此简单冲床根本不能运动（即由构件 3、4 与机架 5 和运动副 B、C、D 组成不能运动的刚性桁架），故需要增加机构的自由度。图 b）3）提出修改方案（图 c）。为了使此机构能运动，应增加机构的自由度（其方法是：可以在机构的适当位置增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，图 c给出了其中两种方案）。图 c1）图 c2）&2、试画出图示平面机构的运动简图，并计算其自由度。图 a）解：3n，4lp，0hp，123hlppnF 图 b）解：4n，5lp，1hp，123hlppnF|3、计算图示平面机构的自由度。将其中的高副化为低副。机构中的原动件用圆弧 箭头表示。31 解 31：7n，10lp，0hp，123hlppnF，C、E 复合铰链。)32 解 32：8n，11lp，1hp，123hlppnF，局部自由度 】33 解 33：9n，12lp，2hp，123hlppnF 4、试计算图示精压机的自由度 解：10n，15lp，0hp 解：11n，17lp，0hp 13305232nppphl 26310232nppphl 0F 0F FpppnFhl)2(3 FpppnFhl)2(3 10)10152(103 10)20172(113（其中 E、D 及 H 均为复合铰链）（其中 C、F、K 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。又如在该机构中改选 EG 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 110273)2(3FpppnFhl 2）取构件 AB 为原动件时 机构的基本杆组图为 此机构为 级机构 3）取构件 EG 为原动件时 此机构的基本杆组图为 此机构为 级机构 平面机构的运动分析 1、试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置（用符号ijP直接标注在图上）。$2、在图 a 所示的四杆机构中，ABl=60mm，CDl=90mm，ADl=BCl=120mm，2=10rad/s，试用瞬心法求：1）当=165时，点 C 的速度Cv；2）当=165时，构件 3 的 BC 线上速度最小的一点 E 的位置及其速度的大小；3）当Cv=0 时，角之值（有两个解）。解 1）以选定的比例尺l作机构运动简图（图 b）。（b)2）求Cv，定出瞬心13P的位置（图 b）因13p为构件 3 的绝对速度瞬心，则有：（)/(56.278003.0/06.010132313sradBPulwlvwlABBPB)/(4.056.252003.0313smwCPuvlC 3）定出构件 3 的 BC 线上速度最小的点 E 的位置 因 BC 线上速度最小之点必与13P点的距离最近，故从13P引 BC 线的垂线交于点 E，由图可得：)/(357.056.25.46003.0313smwEPuvlE 4）定出Cv=0 时机构的两个位置（作于 图 C 处），量出&4.261 6.2262 c)3、在图示的机构中，设已知各构件的长度ADl85 mm，ABl=25mm，CDl=45mm，BCl=70mm，原动件以等角速度1=10rad/s转动，试用图解法求图示位置时点E的速度Ev和加速度Ea以及构件 2 的角速度2及角加速度2。a)l=mm 解 1）以l=mm 作机构运动简图（图 a）2）速度分析 根据速度矢量方程：CBBCvvv 以v(m/s)/mm 作其速度多边形（图 b）。b)a=(m/s2)/mm)（继续完善速度多边形图，并求Ev及2）。根据速度影像原理，作BCEbce，且字母 顺序一致得点 e，由图得：)(31.062005.0smpevvE)(25.207.0/5.31005.02smlbcwBCv（顺时针）)(27.3045.0/33005.03smlpcwCOv（逆时针）（3）加速度分析 根据加速度矢量方程：tCBnCBBtCnCCaaaaaa 以a=(m/s2)/mm 作加速度多边形（图 c）。（继续完善加速度多边形图，并求Ea及2）。根据加速度影像原理，作BCEecb，且字母顺序一致得点e，由图得：)/(5.37005.02smepaaE)/(6.1907.0/5.2705.0/222sradlCnlaaBCaBCtCB（逆时针）：4、在图示的摇块机构中，已知ABl=30mm，ACl=100mm，BDl=50mm，DEl=40mm，曲柄以1=10rad/s 等角速度回转，试用图解法求机构在145时，点 D 和点 E 的速度和加速度，以及构件 2 的角速度和角加速度。解 1）以l=mm 作机构运动简图（图 a）。;2）速度分析v=(m/s)/mm 选 C 点为重合点，有：?0/132322？大小？方向ABCCCBCBClwBCBCABvvvvv 以v作速度多边形（图 b）再根据速度影像原理，50 220)(2 )/(2sradw )/(22srada )/(3smv )/(23sma 7、在图示双滑块机构中，两导路互相垂直，滑块 1 为主动件，其速度为 100mm/s，方向向右，ABl=500mm，图示位置时Ax=250mm。求构件 2 的角速度和构件 2 中点 C 的速度Cv的大小和方向。解：取坐标系 oxy 并标出各杆矢量如图所示。1）位置分析 机构矢量封闭方程为：ACAOClxl 121802221iABAiABelxel 222sin2cos2cos2ABCABAABClylxlx 2）速度分析 222222cos2sin2sin2wlywlvwlxABCABAABC 当smmvA/100，smmxC/50 1202，sradw/2309.02（逆时针）smyC/86.28，smmyxvCCC/74.5722 像右下方偏30。8、在图示机构中，已知1=45，1=100rad/s，方向为逆时针方向，ABl=40mm，=60。求构件 2 的角速度和构件 3 的速度。解，建立坐标系 Axy，并标示出各杆矢量如图所示：|1位置分析 机构矢量封闭方程 DBDlsl1)(11iDBCielsel sinsincoscos1111DBCDBllsll 2速度分析 消去DBl，求导，02w smmwlvC/4.1195sincotcos1111 !平面连杆机构及其设计 1、在图示铰链四杆机构中，已知：BCl=50mm，CDl=35mm，ADl=30mm，AD为机架，1）若此机构为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，求ABl的最大值；2）若此机构为双曲柄机构，求ABl的范围；3）若此机构为双摇杆机构，求ABl的范围。解：1）AB 为最短杆 ADCDBCABllll mmlAB15max 2）AD为最短杆，若BCABll ABCDBCADllll mmlAB45 若BCABll CDBCABADllll mmlAB55 3)ABl为最短杆/ADCDBCABllll，mmlAB15 ADABll CDABBCADllll mmlAB45 ABl为最短杆 CDBCABADllll mmlAB55 由四杆装配条件 mmllllCDBCADAB115 2、在图示的铰链四杆机构中，各杆的长度为 a=28mm，b=52mm，c=50mm，d=72mm。试问此为何种机构请用作图法求出此机构的极位夹角，杆CD的最大摆角，机构的最小传动角min和行程速度比系数K。解 1）作出机构的两个 极位，由图中量得！6.18 6.70 2）求行程速比系数 23.1180180K 3）作出此机构传动 角最小的位置，量得 7.22min 此机构为 曲柄摇杆机构%3、现欲设计一铰链四杆机构，已知其摇杆CD的长CDl=75mm，行程速比系数K=，机架AD的长度为ADl=100mm，又知摇杆的一个极限位置与机架间的夹角为45，试求其曲柄的长度ABl和连杆的长BCl。（有两个解）解：先计算36.16180180KK 并取l作图，可得两个解 1 mmACACllAB5.492/)355.84(22/)(12 mmACACllBC5.1192/)355.84(22/)(12 ！2 mmACACllAB222/)1335(22/)(21 mmACACllBC482/)1335(22/)(21 4、如图所示为一已知的曲柄摇杆机构，现要求用一连杆将摇杆CD和滑块连接起来，使摇杆的三个已知位置DC1、DC2、DC3和滑块的三个位置1F、2F、3F相对应（图示尺寸系按比例尺绘出），试以作图法确定此连杆的长度及其与摇杆CD铰接点 E的位置。（作图求解时，应保留全部作图线。l=5mm/mm）。解 （转至位置 2 作图）;故mmFEllEF13026522 (5、图 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位于给定直线上。现指定 E1、E2、E3和固定铰链中心 A、D 的位置如图 b 所示，并指定长度CDl=95mm，ECl=70mm。用作图法设计这一机构，并简要说明设计的方法和步骤。解：以 D 为圆心，CDl为半径作弧，分别以1E，2E，3E为圆心，ECl为半径交弧1C，2C，3C，1DC，2DC，3DC代表点 E 在 1，2，3 位置时占据的位置，2ADC使 D 反转12，12CC，得2DA 3ADC使 D 反转13，13CC，得3DA CD 作为机架，DA、CE 连架杆，按已知两连架杆对立三个位置确定 B。$。￥凸轮机构及其设计 1、在直动推杆盘形凸轮机构中，已知凸轮的推程运动角0/2，推杆的行程h=50mm。试求：当凸轮的角速度=10rad/s 时，等速、等加等减速、余弦加速度和正弦加速度四种常用运动规律的速度最大值maxv和加速度最大值maxa及所对应的凸轮转角。|解 推杆运动规律 maxv(m/s)maxa(m/s2)等速运动 318.02/1005.0/0hw/2/0 0a 0 等加速等减速 637.0/20hw 4/105.8/4202hw 4/0】余弦加速度 5.02/0hw 4/102/2022hw 0 正弦加速度 637.0/20hw 4/）732.12/2202hw 8/2、已知一偏置尖顶推杆盘形凸轮机构如图所示，试用作图法求其推杆的位移曲线。解 以同一比例尺l=1mm/mm 作推杆的位移线图如下所示 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。已知凸轮以等角速度逆时针回转，偏距e=10mm，从动件方向偏置系数=1，基圆半径0r=30mm，滚子半径rr=10mm。推杆运动规律为：凸轮转角=0150，推杆等速上升 16mm；=150180，推杆远休；=180300 时，推杆等加速等减速回程 16mm;=300360时，推杆近休。解 推杆在推程段及回程段运动规律的位移方程为：!1）推程：0/hs ，)1500(2）回程：等加速段202/2hhs ，)600(等减速段2020/)(2hs ，)12060(取l=1mm/mm 作图如下：计算各分点得位移值如下：、总转角 0 15 30 45 60 75 90）105 120 135 150 165s 0 8 16 16 180 195 210 225 240，255 270 285 300 315 330 360s。16 14 8 2|0 0 0 0 4、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OAl=55mm，0r=25mm，ABl=50mm，rr=8mm。凸轮逆时针方向等速转动，要求当凸轮转过 180 时，推杆以余弦加速度运动向上摆动m=25；转过一周中的其余角度时，推杆以正弦加速度运动摆回到原位置。解 摆动推杆在推程及回程中的角位移方程为 1）推程：2/)/cos(1 0m ，)1800(2）回程：2/)/2sin()/(1 00m ，)1800(取l=1mm/mm 作图如下：总转角 0 15,30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 0 ;180 195 210 225 240 255 270 285？300 315 330 360 25&,5、在图示两个凸轮机构中，凸轮均为偏心轮，转向如图。已知参数为R=30mm,OAl=10mm,e=15mm,Tr5mm,OBl=50mm,BCl=40mm。E、F 为凸轮与滚子的两个接触点，试在图上标出：1）从 E 点接触到 F 点接触凸轮所转过的角度；2）F 点接触时的从动件压力角F；3）由 E 点接触到 F 点接触从动件的位移 s（图 a）和（图 b）。4）画出凸轮理论轮廓曲线，并求基圆半径0r；5）找出出现最大压力角max的机构位置，并标出max。齿轮机构及其设计 1、设有一渐开线标准齿轮z=20,m=8mm,=20,*ah=1,试求：1）其齿廓曲线在分度圆及齿顶圆上的曲率半径、a 及齿顶圆压力角a；2）齿顶圆齿厚as及基圆齿厚bs；3）若齿顶变尖(as=0)时，齿顶圆半径ar又应为多少 解 1）求、a、a%mmtgtgrrrammtgtgarmmaddmmhzmdmmmzdabaababbaa75.453.1931175.753.1931)88/175.75(cos)/(cos36.2720175.7536.15020cos160cos176)1220(8)2(16020811*2）求 as、bs mminvinvamzsasmminvinvminvainvarrrssbaaaa05.14)2020828(20cos)(cos56.5)203.1931(17680882)(2 3）求当as=0 时ar 093444.020)(2invarsainvinvaainvrrrssaaaaa 由渐开线函数表查得：5.2835aa mmarraba32.925.2835cos/175.75cos/、2、试问渐开线标准齿轮的齿根圆与基圆重合时，其齿数z应为多少，又当齿数大于以上求得的齿数时，基圆与齿根圆哪个大 解 )22(cos*chzmdazmdafb 由bfdd有）45.4120cos1)25.01(2cos1)(2*achza 当齿根圆与基圆重合时，45.41 z 当42z时，根圆大于基圆。3、一个标准直齿圆柱齿轮的模数m=5mm，压力角=20，齿数z=18。如图所示，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，圆棒与两侧齿廓正好切于分度圆上，试求 1）圆棒的半径pr；2）两圆棒外顶点之间的距离（即棒跨距）l。解：)(22/2/21radzmzmKOP 51802zKOP（mmtgrNKNPrbp33.4)2025(tan mmrrlpb98.10125sin2?4、有一对渐开线标准直齿圆柱齿轮啮合，已知1z19，2z42，m5mm。1）试求当20时，这对齿轮的实际啮合线 B1B2的长、作用弧、作用角及重合度；）绘出一对齿和两对齿的啮合区图（选适当的长度比例尺仿课本上图 5-19 作图，不用画出啮合齿廓），并按图上尺寸计算重合度。解：1）求21BB及a 6431121920cos19arccos2cosarccos*111aahzaza 9126124220cos42arccos2cosarccos*222aahzaza )()(cos2221121tgatgaztgatgazamBBaa )209126()206431(1920cos252tgtgztgtg mm103.24 63.120cos5103.24cos21mamBBa 2）如图示#5、已知一对外啮合变位齿轮传动，21zz=12,m=10mm,=20,*ah=1,a=130mm,试设计这对齿轮传动，并验算重合度及齿顶厚（as应大于，取21xx）。解 1）确定传动类型#130120)1212(210)(221azzma 故此传动应为 正 传动。2）确定两轮变位系数 0529)20cos130120arccos()cosarccos(aaaa 249.1202)200529)(1212(2)(2121tginvinvtgainvaainvzzxx 取294.017/)1217(1/)(6245.0minmin*min21zzzhxxxxa 3）计算几何尺寸 尺寸名称 几何尺寸计算 中心距变动系数 0.1/)(maay 齿顶高变动系数 249.021yxx 齿顶高 mmmxhhhaaa755.13)(*21）齿根高 mmmxchhhaff255.6)(*21 分度圆直径 mmmzdd120121 齿顶圆直径 mmhdddaaa51.14721121 齿根圆直径 mmhdddfff49.10721121 基圆直径 mmadddbb763.112cos121 分度圆齿厚 254.20)22(21mxtgass 4）检验重合度和齿顶厚 840)arccos(1121abaaddaa 0298.12)()(2211tgtgztgtgza 5.225.0059.6)(111121minvinvdddsssaaaaa?故可用。6、现利用一齿条型刀具（齿条插刀或齿轮滚刀）按范成法加工渐开线齿轮，齿条刀具的基本参数为：m=4mm,=20,*ah=1,*c=,又设刀具移动的速度为 V刀=s，试就下表所列几种加工情况，求出表列各个项目的值，并表明刀具分度线与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）。切制齿轮情况 要求计算的项目：图形表示 1、加工 z=15的标准齿轮。mmmzr302/1542/mmrr30 mmrL30 min/6366.0210603rrvnp 2、加工 z=15的齿轮，要求刚好不根切。mmmzr302/1542/1176.017)1517(1)(minmin*minzzzhxxa mmrr30 mmxmrL471.3041176.030 min/6366.0210603rrvnp 3、如果 v 及 L的值与情况 1相同，而轮坯的 转 速 却 为n=mn。mmnvrrn242/10603，124/242/2mrz 5.1/)(mrLx（正变位）mmL30 mmrr24 4、如果 v 及 L的值与情况 1相同，而轮坯的 转 速 却 为n=min。mmnvrrn362/10603 18/2mrz mmL30$5.14/)3630(/)(mrLx mmrr36 7、图示回归轮系中，已知 z1=20,z2=48,2,1m=2mm,z3=18,z4=36,4,3m=；各轮的压力角=20,*ah=1,*c=。试问有几种传动方案可供选择哪一种方案较合理 解：mmzzma68)(2211212】5.67)(2433434zzma 3412aa，3421 zz，3443 zz 1 1，2 标准（等变位）3，4 正传动 2 3，4 标准（等变位）1，2 正传动 3 1，2 和 3，4 正传动，2143xxxx 4 1，2 和 3，4 负传动，4321xxxx 5 1，2 负传动，3，4 负传动 方案1，3 较佳 8、在某牛头刨床中，有一对外啮合渐开线直齿圆柱齿轮传动。已知：Z1=17,Z2=118,m=5mm,=20,*ah=1,*c=,a，=。现已发现小齿轮严重磨损，拟将其报废，大齿轮 磨损较轻（沿齿厚方向两侧总的磨损量为），拟修复使用，并要求新设计小齿轮的齿顶厚尽可能大些，问应如何设计这一对齿轮 解 1）确定传动类型 mmzzma5.337)11817(25)(221，因aa 故应采用等移距变位传动 2）确定变位系数 206.0205275.0221tgmtgsxx!故206.01x，206.02x 3）几何尺寸计算 小齿轮 大齿轮 mmmzd8517511 mmmzd590118522 mmmxhhaa03.65)206.01()(1*1#mmmxhhaa97.35)206.01()(2*2 mmmxchhaf22.55)206.025.01()(1*1 mmmxchhaf28.75)206.025.01()(2*2 mmhddaa06.9703.62852111 mmhddaa94.59797.325902222 mmhddff56.7422.52852111 mmhddff44.57528.725902222 mmddb87.7920cos85cos11 mmddb42.55420cos590cos22 61.8)20206.022(5)22(11tgtgxms 1.7)20206.022(5)22(22tgtgxms 1.7)20206.022(5)22(11tgtgxme 61.8)20206.022(5)22(22tgtgxme mmmesp71.155111 mmmesp71.155222|9、设已知一对斜齿轮传动，z1=20,z2=40,nm=8mm,n=20,*anh=1,*nc=,B=30mm,并初取=15，试求该传动的中心距 a(a 值应圆整为个位数为 0 或 5，并相应重算螺旋角)、几何尺寸、当量齿数和重合度。解 1）计算中心距 a 初取15，则466.24815cos2)4020(8)(cos221zzman 取mma250，则7351162502)4020(8arccos2)(arccos21 azzmn 2）计算几何尺寸及当量齿数 尺寸名称 小齿轮 大齿轮 分度圆直径 mmzmdn67.166cos/11 mmd33.3332 齿顶圆直径 mmhddaa67.182211 33.3492ad 齿根圆直径 mmhddff67.146211 33.3132fd 基圆直径 mmddtb85.155cos11 mmdb69.3112 齿顶高、齿根高 mmmhhnaa8*mmmchhnaa10)(*法面及端面齿厚】mmmsnt09.13)cos2/(法面及端面齿距 mmmpnn14.25 mmppnt19.26cos 当量齿数 61.22cos311zzv 61.22cos322zzv 3）计算重合度 945420)735116cos/20()cos/(tgarctgtgarctgnt 946231)67.182/84.155arccos()/arccos(211 abatdd 330526)33.349/69.311arccos()/arccos(222 abatdd 59.12)945420330526(40)945420946231(202)()(2211 tgtgtgtgtgtgztgtgztt 332.08/735116sin30/sin nmB 92.1332.059.1 10、设计一铣床进给系统中带动工作台转动的阿基米德蜗杆传动。要求 i12=,m=5mm,=20,*ah=1,*c=,求蜗轮蜗杆传动的基本参数(z1、z2、q、1、2)、几何尺寸(d1、d2、da1、da2)和中心距 a。解 1）确定基本参数 选取 z1=2（因为当5.305.1412i时，一般推荐21z。）4125.201122ziz 查表确定mmd501，计算105/50/1mdq 638111)50/25()/(11 arctgdmzarctg 63811112 2）计算几何尺寸 mmd501，mmmzd20522 mmhddaa60211 mmhddaa215222 mmhddff38211 mmhddff193222 3）中心距 a=mmzzma5.127)4110(25)(221 11、在图示的各蜗轮蜗杆传动中，蜗杆均为主动，试确定图示蜗杆、蜗轮的转向或螺旋线的旋向。轮系及其设计￥1、如图所示为一手摇提升装置，其中各轮齿数均已知，试求传动比 i15,指出当提升重物时手柄的转向（在图中用箭头标出）。解 此轮系为 空间定轴轮系 78.5771811520524030504321543215zzzzzzzzi ;2、在图示输送带的行星减速器中，已知：z1=10,z2=32,z3=74,z4=72,z2，=30 及电动机的转速为 1450r/min，求输出轴的转速 n4。解：123H 行星轮系；3224H 行星轮系；1224H 差动轮系；这两个轮系是独立的)1(31113zznnniHHH )2(2432443zzzznnniHHH 3111zziH/243241zzzziH 312432144111zzzzzziiiHH min/29.64rn 与1n转向相同。3、图示为纺织机中的差动轮系，设 z1=30,z2=25,z3=z4=24,z5=18,z6=121,n1=48200r/min,nH=316r/min,求 n6=解 此差动轮系的转化轮系的传动比为：￥6.51824301212425)1(5316426116zzzzzznnnniHHH HHnnnin)(161166 当)min(200481rn 时，则：)min(29.29514.268316)316200(6.51316)31648(6.516rn 6n转向与1n及Hn转向相同。4、图示为建筑用铰车的行星齿轮减速器。已知：z1=z3=17,z2=z4=39,z5=18,z7=152，n1=1450r/min。当制动器 B 制动，A 放松时，鼓轮 H 回转（当制动器 B 放松、A制动时，鼓轮 H 静止，齿轮 7 空转），求 nH=。解：当制动器 B 制动时，A 放松时，整个轮系 为一行星轮系，轮 7 为固定中心轮，鼓轮 H 为系杆，此行星轮系传动比为：5317421171)1(11ZZZZZZiiHH 44.4518171715239391 91.3144.45145011HHinn Hn与1n转向相同。5、如图所示为一装配用电动螺丝刀齿轮减速部分的传动简图。已知各轮齿数为z1=z4=7，z3=z6=39,n1=3000r/min,试求螺丝刀的转速。解：此轮系为一个复合轮系，在 123H1行星轮系中：7391111313111ZZiiHH 在 456H2行星轮系中 7391114646422ZZiiHH 18.43)7391(2411212HHHiii，故)min(5.6918.4330002211rinnHH，其转向与1n转向相同。:6、在图示的复合轮系中，设已知 n1=3549r/min，又各轮齿数为 z1=36,z2=60,z3=23，z4=49,z4，=69,z5=31,z6=131,z7=94,z8=36,z9=167,试求行星架 H 的转速 nH（大小及转向）解：此轮系是一个复合轮系 在 12（3）4 定轴轮系中 551.323364960314214ZZZZi（转向见图）在 4567 行星轮系中 899.2691311114676474ZZii 在 789H 行星轮系中 777.29416711179797ZZiiHH-777.2899.2551.3774141HHiiii 587.28 故min)/(15.124587.28/354911rinnHH，其转向与轮 4 转向相同 7、在图示的轮系中，设各轮的模数均相同，且为标准传动，若已知其齿数 z1=z2，=z3，=z6，=20,z2=z4=z6=z7=40,试问：1）2）当把齿轮 1 作为原动件时，该机构是 否具有确定的运动 2）齿轮 3、5 的齿数应如何确定 3）当齿轮 1 的转速 n1=980r/min 时，齿 轮 3 及齿轮 5 的运动情况各如何 解 1、计算机构自由度 7n，71p，8hp，2 p，0F。（)6(6及 7 引入虚约束，结构重复）】因此机构（有、无）确定的相对运动（删去不需要的）。2、确定齿数 根据同轴条件，可得：802040202213ZZZZ 100402202435ZZZ 3、计算齿轮 3、5 的转速 1）图示轮系为 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）在 12（2）35 差动 轮系中，有如下计算式、82020804021325351513ZZZZnnnni (a)3）在 345 定轴 轮系中，有如下计算式 520100355353ZZnni （b）4）联立式（a）及（b），得 min)/(2049/9804915rnn min)/(100205553rnn 故3n=100（r/min），与1n 反 向；5n=20（r/min），与1n 同 向。】其他常用机构 1、图示为微调的螺旋机构，构件 1 与机架 3 组成螺旋副 A，其导程 pA=，右旋。构件 2 与机架 3 组成移动副 C，2 与 1 还组成螺旋副 B。现要求当构件 1 转一圈时，构件 2向右移动，问螺旋副 B 的导程 pB为多少右旋还是左旋 解：mmPB3 右旋 2、某自动机床的工作台要求有六个工位，转台停歇时进行工艺动作，其中最长的一个工序为 30 秒钟。现拟采用一槽轮机构来完成间歇转位工作。设已知槽轮机构的中心距 L=300mm，圆销半径 r=25mm，槽轮齿顶厚 b=，试绘出其机构简图，并计算槽轮机构主动轮的转速。解 1）根据题设工作需要应采用 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L作其机构简图如图。拨盘圆销转臂的臂长 mmZLR1506sin300sin 槽轮的外径 mmZLS81.2596cos300cos 槽深 mmZZLh13525)16cos6(sin300)1cos(sin 锁止弧半径 mmbrRr5.1125.1225150 3）计算拨盘的转速$设当拨盘转一周时，槽轮的运动时间为 td，静止时间为 tj静止的时间应取为 tj 30 s。本槽轮机构的运动系数 k=(Z-2)/2Z=1/3 停歇系数 k，=1-k=tj/t,由此可得拨盘转一周所需时间为 )(45)1(30)1(31skttj 故拨盘的转速 min)/(3460451601rtn 机械运动方案的拟定|1、试分析下列机构的组合方式，并画出其组合方式框图。如果是组合机构，请同时说明。1-2-3凸轮机构1-24-3差动轮系124复合式1-2-5凸轮机构1-2-3-4-5连杆机构复合式1w2v4v 1-2-3-4凸轮机构3-4-5-6-7-8凸轮机构138v串联式 1-2-3-4四杆机构槽轮机构1w2w5w串联式%2、在图示的齿轮-连杆组合机构中，齿轮 a 与曲柄 1 固联，齿轮 b 和 c 分别活套在轴 C 和 D 上，试证明齿轮 c 的角速度c与曲柄 1、连杆 2、摇杆 3 的角速度1、2、3 之间的关系为 c=3(rb+rc)/rc-2(ra+rb)/rc+1ra/rc 证明：1）由 c-b-3 组成的行星轮系中有&bccbrrwwww33 得)(3awrrwrrrwbcbccbc 2）由 a-b-2 组成的行星轮系中有 bababrrwwwwwwww21222 得)(12bwrrwrrrwbababb 3）联立式（a）、(b)可得 123wrrwrrrwrrrwcacabccbc *【平面机构的力分析 1、在图示的曲柄滑块机构中，设已知ABl=,BCl=,n1=1500r/min（为常数），活塞及其附件的重量 Q1=21N，连杆重量 Q2=25N,2cJ=,连杆质心 c2至曲柄销 B 的距离2Bcl=BCl/3。试确定在图示位置的活塞的惯性力以及连杆的总惯性力。解 1）以l作机构运动简图（图 a）3）?4）运动分析，以v和a作其速度图（图 b）及加速图（图 c）。由图 c 得 )/(180024752smcpaac)/(5.21223.2875222smcpaac)/(500033.0227522sradlcnlaaBCaBCtCB（逆时针）5）确定惯性力 活塞 3：180081.921333ccIagQamP )(2.3853N 连杆 2：5.212281.925222cIagQP )(5409 N 50000425.0222ccIaJM )(5.212Nm（顺时针）连杆总惯性力：22IIPP )(5409 N 54095.212222IIhPMl )(0393.0m（将3IP及2IP示于图 a 上）2、图示为一曲柄滑块机构的三个位置，P 为作用在活塞上的力，转动副 A 及 B 上所画的虚线小圆为摩擦圆，试决定在此三个位置时，作用在连杆 AB 上的作用力的真实方向（各构件的重量及惯性力略去不计）。解 1）判断连杆 2 承受拉力还是压力（如图）；2）确定21、23的方向（如图）；3）判断总反力应切于 A、B 处摩擦圆的上方还是下方（如图）；4）作出总反力（如图）。3、图示为一摆动推杆盘形凸轮机构，凸轮 1 沿逆时针方向回转,Q 为作用在推杆 2上的外载荷，试确定各运动副中总反力(R31、R12、R32)的方位（不考虑构件的重量及惯性力，图中虚线小圆为摩擦圆，运动副 B 处摩擦角为=10）。解 4、在图示楔块机构中，已知：=60,Q=1000N,各接触面摩擦系数 f=。如 Q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 如图所示，分别取 1，2 对象：0021321231RRQRRF 作力的多边形，由图可得：)(1430)2sin()2sin(NQF￥机械的平衡 1、在图 a 所示的盘形转子中，有四个偏心质量位于同一回转平面内，其大小及回转半径分别为 m1=5kg，m2=7kg，m3=8kg，m4=10kg，r1=r4=10cm，r2=20cm，r3=15cm，方位如图 a 所示。又设平衡质量 mb的回转半径 rb=15cm。试求平衡质量 mb的大小及方位。解 根据静平衡条件有 044332211rmrmrmrmrmbb 以w作质径积多边形图 b，故得)(37.515/1.165kgrwmbbwb 7.119b 2、在图 a 所示的转子中，已知各偏心质量 m1=10kg,m2=15kg,m3=20kg,m4=10kg,它们的回转半径分别为 r1=40cm,r2=r4=30cm,r3=20cm,又知各偏心质量所在的回转平面间的距离为 l12=l23=l34=30cm,各偏心质量的方位角如图。若置于平衡基面 I 及 II 中的平衡质量mb1及 mb的回转半径均为 50cm，试求 mb及 mb的大小和方位。解 根据动平衡条件有 03132332211 bbrmrmrmrm 03132223344 bbrmrmrmrm 以w作质径积多边形图 b 和图 c，由图得 平衡基面 I )(6.5502810kgrWmbbwb 6b|平衡基面 )(4.7503710kgrWmbbwb 145b /机器的机械效率 1、图示为一带式运输机，由电动机 1 经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 P=5500N，运送速度 u=s。带传动（包括轴承）的效率1=,每对齿轮（包括其轴承）的效率2=,运输带 8 的机械效率3=。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 822.092.097.095.023221 电动机所需的功率为)(029.8822.0102.155003kwvPN 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件 1 及 1预先夹妥,以便焊接。图中 2 为夹具体，3 为楔块，试确定此夹具的自锁条件（即当夹紧后，楔块 3 不会自动松脱出来的条件）。解：此自锁条件可以根据得0的条件来确定。取楔块 3 为分离体，其反行程所受各总反力的方向如图所示。根据其力平衡条件作力多边形，由此可得：)2sin(cos23 PR 且sin)(023PR 则反行程的效率为cossin)2sin()(23023RR 令0，0)2sin(，即当02时，此夹具处于自锁状态。故此楔形夹具的自锁条件为：02 3、在图 a 所示的缓冲器中，