2022年机械原理习题答案新 .pdf

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1、2计算下列各机构的自由度。注意分析其中的虚约束、局部自由度合复合铰链等。题图所示机构，导路、。该机构可有多种实际用途，可用于椭圆仪，准确的直线轨迹产生器，或作为压缩机或机动马达等。题图为一大功率液压动力机。其中，且、处于滑块移动轴线的对称位置。答c)为轨迹重合虚约束，可认为杆或滑块之一构成虚约束。d)对称的上部分或下部分构成虚约束。. 22试计算下列机构的自由度, 如有局部自由度、虚约束或复合铰链，请指出。e）答案：a)注意其中的、点并不是复合铰链。b)C）其中点为复合铰链，分别由2、构件在点构成复合铰。d)或者其中、处的磙子具有局部自由度。2-3 试计算如图所示各平面高副机构的自由度, 如有

2、局部自由度、虚约束或复合铰链，请指出。第三章 平面连杆机构及其分析与设计31试求题图所示各机构在图示位置时全部瞬心的位置精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 10 页答案：瞬心 P12在 A 点瞬心 P23、 P24均在 B 点瞬心 P34在 C 点 P14、 P13均在垂直导路的无瞬心 P23、 P13均在 B 点穷远处瞬心 P14、 P24均在 D 点 3-5 在图示的齿轮 -连杆组合机构中，试用瞬心法求齿轮1 与齿轮 3 的传动比31/。答案：此题关键是找到相对瞬心133-6 在图示凸轮机构中，已知mmr50，mmlOA

3、22，mmlAC80，901，凸轮，凸轮以角速度srad /101逆时针方向转动。试用瞬心法求从动件2 的角速度2。答案：找到，构件的相对瞬心12即有： 1AP122CP12现在的关键是求出AP12的值。设AP12为x，则OP12(222 x2)1/2精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 10 页BP12 (222x2)1/2，CP1280 x P12AO P12BC 则有： x (222x2)1/2 (222x2)1/2/(80 x) 求解出 x37.4 由式可得： 21AP12CP124.675rad/m 第六章- 题图

4、-所示的盘形转子中，有个不平衡质量，它们的大小及其质心到回转轴的距离分别为：m1=10kg，r1=100mm，m2=8kg，r2=150mm ，m3=7kg，r3=200mm，m4=5kg，r4=100mm试对该转子进行平衡设计答案：各质径积的大小分别为：m1r1=1000kgmm m2r2=1200kgmm m3r3=1400kg mm m4r4=500kgmm 现取：作出质径积的向量多边形，以平衡质径积mere构成封闭的向量多边形从上面的向量多边形中可知：平衡质径积大小mere4020=800kg/mm，方向与 x 向成 60o角欲平衡有种方法：在 mere方向配质量，若在re100mm，

5、则 me8kg；可在 mere反方向挖去一块，使其径积为800kg/mm6-3题图 -所示为一均匀圆盘转子，工艺要求在圆盘上钻个圆孔，圆孔直径及孔心到转轴O 的距离分别为： d1=40mm，r1=120mm，d2=60mm，r2=100mm ，d3=50mm，r3=110mm，d4=70mm，r4=90mm，方位如图试对该转子进行平衡设计设单位面积的质量为，其个孔的质径比分别为：m1r1=(d1/2) 2120=48000； m2r2=(d2/2)2100=90000m3r3=(d3/2)2110=68750；m4r4=(d4/2)290=108450现取：作向量多边形：从向量图中可知：mer

6、e=43 =86000若在半径 re=100mm 且与 x 轴正向成 46o的位置上挖圆孔的直径d5=（3440）1/2mm 即可平衡精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 10 页6-4 在图示的转子中，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=300mm，r2=r4=150mm，r3=100mm，又知各偏心质量所在的回转平面间的距离为l1=l2=l3=200mm，各偏心质量间的方位角为1120，260，390，430。若置于平衡基面I 及 II 中的平衡质量 mI

7、和 mII的回转半径均为400mm，试求 mI及 mII的大小和方位。-题图 -所示曲柄摇杆机构中，已知各构件：l1=75mm，l2=300mm，l3=150mm；各杆的质量为m1=03kg，m2=06kg，m3=09kg，其质心位置lAS1=25mm，lBS2=100mm，lBS3=100mm）试用质量静替代法将各杆质量替代到A，B，C，D 四点；）若在曲柄，摇杆上加平衡质量me1及 me3使机构惯性力平衡，当取平衡质量的回转半径为re1=re3=75mm 时， me1，me3各为多少？答案：） m1用，两点替代m2用 B，C 两点替代mAS1=5003/75=02kg mBS1=2503/

8、75=01kg m3用 C，D 两点替代mCS3=10009/150=06kg mDS3=5009/150=03kg mA=mAS1=02kg mB= mBS1mBS2 5kg mC= mCS2mCS3 8kg mD=mDS2=03kg 2)me1re1=mBlAB me1=0575/75=05kg me3re3=mClCD me3=08150/75=16kg -在题图 -所示曲柄滑块机构中，已知各杆长度：lAB=100mm，lBC=300mm；曲柄和连杆的质心S1，S2的位置分别为lAS1=100mm=lAS2，滑块的质量m3=04kg，试求曲柄滑块机构惯性完全平衡时的曲柄质量 m1和连杆质

9、量m2的大小mBS2=20006/300=04kg mCS2=10006/300=02kg精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 10 页答案： m2lBC=m3lBS2 m2=m3lBS2/lBC=0133kg mB=m2+m3=0533kg m1lAB=mBlAS1 m1=0533kg 第八章81已知图所示铰链四杆机构ABCD 中， lBC=50mm，lCD=35mm，lAD=30mm，取为机架）如果该机构能成为曲柄摇杆机构，且AB 是曲柄，求lAB的取值范围；）如果该机构能成为双曲柄杆构，求lAB的取值范围；）如果该机构能

10、成为双摇杆机构，求lAB的取值范围答案： 1）该机为曲柄摇杆机构，且AB 为曲柄，则AB 应为最短杆。其中已知BC 杆为最长杆50。lAB+lBClAD+lCD lAB15 2）该机构欲成为双曲柄机构，同样应满足曲柄存在的条件，且应以最短杆为机架。现AD 为机架，则只能最短杆即为AD ，则最长杆可能为BC 杆，也可能是AB 杆。）若 AB 杆为最长杆： lAD+lABlBC+lCDlAB55 即 lAB）若杆为最长杆：lAB+lBClAB+lCDlAB45 即 lAB若该机构为双曲柄机构，则杆杆长的取值范围为：45lAB50 ）欲使该机构为双摇杆机构，则最短杆与最长杆之和应大于另外二杆之和。现

11、在的关键是谁是最短、最长杆？1) 若 AB 杆最短，则最长杆为BC：lAB+lBClCD+lADlAB15 2）若 AD 杆最短， BC 杆最长： lAD+lABlBC+lCDlAB45 AB 杆最长： lAD+lABlBC+lCD lAB55 lABlAD+lCD+lBClAB115 综上分析： AB 杆的取值为： 15 lAB45 或者 55lAB115 8-3已知两连架杆的三组对应位置如题图所示为：160o， 1 30o，290o，250o， 3120o，380o，若取机架长度lAD=100mm，lCD=100mm，试用图解法计算此铰链四杆机构各杆长度。精选学习资料 - - - - -

12、- - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 10 页假定连架杆 CD 与机架夹角 1，2，3正好定的连线与机架所成形的角。现假象把连架杆固定在第一位置，转动机架AD ，使 AD 分别与AD 的固定位置分别成1，2，3，从而可找到另一连架杆C2D，C3D 位置。即转化为已知连杆的三位置而设计铰链四杆机构，A 是不用设计，其值只有C1,C2,C的转动中心B1（作 C1C2，C2C2的垂线）连接CB1C1D，即得铰链四杆机构。8-4.如图 2-31 所示的铰链四杆机构。设已知其摇杆CD 的长度为75mm，行程时间比系数K=1.5，机架 AD的长度为80mm,又已知摇杆的一

13、个极限位置与机架的夹角45o，试求其曲柄的长度lAB和连杆的长度lBC。答案：选尺寸比例画出机架AD ，即极限位置的CD 极位夹角 =(k-1)/(k+1) 180=36此题有 2组解，因为CD 位置既可认为最近极限位置。又可按最远极限位置来设计。1CD 为最近极限位置，则最远极限位置在C2D 则有 lAB+lBC=AC2 lBClAB=AC2即可求 lAB，lBC亦可用作用在AC2上截去 AC，剩余段的一半即为lAB,AF 即代表 lBC。 2CD 为最远极限位置，则最近极限位置在C1D。则有 lAB+lBC=AC2lBClAB=AC2即可求 lAB，lBC（亦可用作图法，同上）。8-5 设

14、 计 一 曲 柄 摇 杆 机 构 ， 已 知 其 摇 杆CD 的 长 度mmlCD290， 摇 杆 两 极 限 位 置 间 的 夹 角32，行程速比系数25.1K，若曲柄的长度mmlAB75，试用图解法求连杆的长度BCl和机架的长度ADl。8-6 设计一偏置曲柄滑块机构，已知滑块的行程速比系数5 .1K，滑块的冲程mmlCC5021，导路的偏距mme20，试用图解法求曲柄长度ABl和连杆长度BCl。第九章 凸轮机构9-1题图所示为凸轮机构的起始位置，试用反转法直接在图上标出：）凸轮按 方向转过 45o时从动件的位移；）凸轮按 方向转过 45o时凸轮机构的压力角答案： a）假想凸轮固定，从动件及

15、其导路顺时针旋转，在偏距圆上顺时针方向转过45ob）假想凸轮固定，机架OA 顺时针转过45o，找出摆杆的位置来确定摆杆的精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 10 页角位移 9-3题图所示的对心滚子从动件盘形凸轮机构中，凸轮的实际轮廓为一圆，圆心在A 点，半径40mm，凸轮转动方向如图所示，lOA25mm，滚子半径rr mm，试问：）凸轮的理论曲线为何种曲线？）凸轮的基圆半径rb？）用反转法作出当凸轮沿方向从图示位置转过90o时凸轮机构的压力角？3-8 答案：）理论轮廓曲线为：以点为圆心，半径为Rrr的圆）此时所求的基圆半径为

16、理论轮廓曲线的rbrbrrmm 3）此时从动件的位移如图红线 所示（黑线有误）升程 hrrrbmm 4）即从动件导路沿方向转过 90o到 B 此时压力角 如图中所示maxsin-1 (OA/(Rrr)o实际轮廓曲线不变，滚子半径rr为，此时从动件的运动规律不变因为从动件的运动规律与轮廓曲线一一对应9-4 在图示偏置滚子直动从动件盘形凸轮机构中，凸轮1 的工作轮廓为圆，其圆心和半径分别为C 和 R，凸 轮1 沿 逆 时 针 方 向 转 动 ， 推 动 从 动 件 往 复 移 动 。 已 知 ：,1 0 0 mmRmmOC20， 偏 距mme10，滚子半径mmrr10，试回答： 1）绘出凸轮的理论

17、轮廓；2）凸轮基圆半径?0r从动件行程?h3）推程运动角?0回程运动角?0远休止角?s近休止角?s 4）凸轮机构的最大压力角?max最小压力角?min又分别在工作轮廓上哪点出现？第 10章 齿轮机构10-1、如图所示，画出渐开线直齿圆柱齿轮传动的基圆和主动齿轮的回转方向（标有箭头者），试在图上画出啮合线。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 10 页10-2、渐开线主动齿轮1 逆时针方向转动，已知两轮的齿顶圆、齿根圆、基圆以及中心矩如图所示，试在图上画出：1）理论啮合线N1N2；2）啮合开始点B2及啮合终止点B1,标出实际啮合

18、线；3）啮合角 ，一对节圆，标注出其半径r1、r2。10-3 已知一对外啮合渐开线直齿圆柱齿轮，齿数201z，412z，模数mmm2，1*ah，25.0*c，20，求： 1）当该对齿轮为标准齿轮时，试计算齿轮的分度圆直径1d、2d，基圆直径1bd、2bd，齿顶圆直径1ad、2ad，齿根圆直径1fd、2fd，分度圆上齿距p、齿厚s和齿槽宽e。2）当该对齿轮为标准齿轮且为正确安装时的中心距a，齿轮 1的齿顶压力角1，齿顶处齿阔的曲率半径1a。10-4 已知 一对外啮合渐开线标准直齿圆柱齿轮，其传动比4. 212i， 模 数mmm5，压 力 角20，1*ah，25.0*c，中心距mma170，试求该

19、对齿轮的齿数1z，2z，分度圆直径1d、2d，齿顶圆直径1ad、2ad，基圆直径1bd、2bd。10-5 设有一对外啮合直齿圆柱齿轮201z，312z，模数mmm5，压力角20齿顶高系数1*ah，试求出其标准中心距a，当实际中心距mma130时，其啮合角为多少？当取啮合角25a时，试计算出该对齿轮的实际中心距a。第十一章 齿轮系及其设计11-1在题图所示的手摇提升装置中，已知各轮齿数为z120，z250，z315，z430，z640，z718，z851，蜗杆 z51 为右旋，试求传动比i18并确定提升重物时的转向精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - -

20、 - -第 8 页，共 10 页4-2 答案：此轮系为定轴轮系I18n1/n8z4z5z6z8/z1z3z5z750304051/201511872222 11-2题图所示为手动起重葫芦，已知z1z210，z220，z340设由链轮至链轮的传动效率为09，为了能提升1000N 的重物，求必须加在链轮上的圆周力4-6 答案：求出，两轮的转速比，iAB，即 i14次轮系为行星轮系，中心轮，行星轮2-2 ，系杆为 i13H（n1n4）(n3n4)(1)1z2z3z1z2即（n1n4）/（n4） 20401010 i14n1n4yQVQPVP yQrBn4PrAn1 09100040P1609 P10

21、00401600993086(N ) 11-3题图所示为一灯具的转动装置，已知：n1195r/min，方向如图所示，各轮齿数为：z160，z2z230，z3z440，z5120求灯具箱体的转速及转向4-7 答案：此轮系为周转轮系，灯箱为系杆i15H(n1nH)(n5nH)（）3 z2z3z5z1z2z4（195nH） (0nH) 3040120603040 n1-1 .（ r/min）灯箱的转速为65r/min ，其转向与n1相同4-4在题图所示双螺旋桨飞机的减速器中，已知：z1 26，z2 20，z4 30， z518， n11500r/min,求螺旋桨，的转速 nP，nQ及转向答案：此轮系

22、为个行星轮系串联组合而成，（）行星轮系，（）行精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 10 页星轮系现 z3z6 的齿数未知现按标准齿轮标准安装，用同心条件来求Z32z2z166 Z62z5+z466 由行星轮系，（）可知：i13H（n1nP）(n3nP)( )1z3/z1 ，其中 n30 即(n1nP)/nP 66/26 nP42395r/min 即 n4nP42395r/min 由行星轮系，（）可知：i46H(n4nQ)(n6nQ)（）1z6 z4，其中 n60 即(n4nQ)nQ 6630 nQ13247r/min nP4

23、2395r/min ，转向与 n1相同nQ13247r/min，转向与 n1相同11-5题图所示轮系中，已知：z122， z233，z3z5）若，均为正确安装的标准齿轮传动，求z3的齿数为多少？）求传动比i15？11-5 11-6 答案：） z32z2z188 ，（由同心条件），构成差动轮系，有i13H(n1nH)(n3n4) z3z1 ，构成定轴轮系。有i35n3n5z5z3在、式中， n5nH，n3n3。即有(n1n5)(n3n5) 8822 n3n5 1i15n1n511-6题图所示的轮系中，已知各轮齿数z132，z234，z236，z364，z432，z517，z624）若轴按图示方向

24、以1250r/min 的转速回转，轴B 按图示方向以600r/min 的转速回转，试确定轴C 的转速大小及方向）如果使轴B 按图示相反方向回转（A 轴方向不变），求轴C 的转速大小及方向答案：）分析可知：，构成定轴轮系；， ，构成差动轮系i46n4/n6(-1)2z6/z4 n4z6n6/z43600/4450r/min 即 nH450r/min i13H(n1nH)/(n3nH) z2z3/z1z2 n3(52nH18n1)/34265(r/min) 2)B 的方向改变，则n4 的转向与 n1 相反i13Hn1(nH)/n3(nH) z2 z3/z1z2n3 1056(r/min) 即 nc 1056（r/min）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 10 页