机械原理课后习题答案(朱理).pdf

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1、机娥原理考台锦后爸案1.2 解：第一章结构分析作业该机构不能运动，修改方案如下图:(a)F=3II-2PL-PH=3X4-2X5-1=1 A 点为复合钱链。(b)F=3n-2PL-PH=3X5-2X6-2=1B、E两点为局部自由度,F、C两点各有一处为虚约束。(c)F=3n-2PL-PH=3X5-2X7-0=1 FUKLM 为虚约束。1.3 解:F =3 n-2 P L-P H =3 X7-2 X10-0=11）以构件2为原动件，则结构由87、6 5、4 3三个H级杆组组成，故机构为II级机构（图a）o2）以构件4为原动件，则结构由87、6 5、2 3三个H级杆组组成，故机构为II级机构（图b

2、）03）以构件8为原动件，则结构由2 3 4 5一个H I级杆组和6 7 个n级杆组组成，故机构为m级机构（图c）0第二章运动分析作业2.1解：机构的瞬心如图所示。8 因1.求D点的速度VD3%VD A E 2 4 2 4 2 4而V T前 二 行,所 以 匕=%石=15。石=14 4频/52 .求 o)1助=1.2 5 rad/sIAE 12 03 .求 c o20 2 _%-4 _ 3 8 3 8 3 8-n n o =C O =1.2 5 x =0.4 6 rad/s因 例 尸 12P24 9 8,所 以2 198 984 .求C点的速度V cVc=。2 x 2 4 xA/=0.4 6

3、x 4 4 x 5 =10 1.2 mm/s2.3解：取，=1 皿/皿作机构位置图如下图a所示。1.求B2点的速度VB2VB2 =0 1*LAB=10 X3 0=3 0 0 mm/s2.求B3点的速度VB3VB3=VB2+VB3B2大小？W!x LA B?方向 BC AB BC _ in mm/s/取4 1U/m机作速度多边形如下图b所示，由图量得：pb3=2 2 mm 所以 Vg 3=x piv=2 7 x 10 =2 7 0 mm/s由图 a 量得：B C=1 2 3 m m,则 叱=BC x =12 3 x 1 =12 3 mm3 .求D点和E点的速度VD、VE利用速度影像在速度多边形，

4、过p点作_ LCE,过优点作，B E,得 到e点；过e点作_ Lp ,得至U d点，由图量得：仅 E m m,五=17 mm.所以V。=p d x 4 V =15 x 10 =15 0 mm/s睢=p e x 4 y=17 x 10 =17 0 mm/sVB3B2=b2b3 x /v=17 x 10 =17 0 mm/s4 .求 O)3皿 二 纱=2 2 rad Is1BC 12 35 .求碎2a%2=o)x IAB 102 x 30=3000 mm!”6.求OB3=QB3n+aB3t=OB2+QcB 3B2k+GB3B2大 小 3 3LBC?3 LAB2 3 3V B 3B 29方 向 B-

5、CaB?)=鬲 X lBCBC B-A=2.22 xl23=595IBCmm/s2BCa、3B2=2。3 x VB3B2=2 X 2.2 x 270 1188mm/取=50 加加作速度多边形如上图。所示，由图量得:就3=23 mm“3320 mm，所以=就 3 x=23 x 50=1150 mm/s2a.3=33 x 44=20 x50=1000 mm/s27.求23IBC 123=8.13 rad I s”8.求 D 点和E 点的加速度aD aE利用加速度影像在加速度多边形,作叫esA C B E,即而、3 _ m _ g eCB=CE=BE,得到e 点；过 e 点作，就3,得到d 点，由图

6、量得:所以症=16 mm 血=13 mm 2aD=7id x/ja=13 x 50=650 mm/s2aE=Tiex Ra=16 x 50=800 mm/s2.7 解：取 I ./皿作机构位置图如下图a 所示。一、用相对运动图解法进行分析1.求 B2点的速度VB2VB2=3 X LAB=20 X 0.1=2 m/sVB3=VB2+VB3B2大小？WXLA B?方 向 水 平 AB BD取 丹=0 0 5加7力 加作速度多边形如下图b所示，由图量得:/73=20 mm所以%3=P83 xMy=20 x0.05=1 m/s而 VD=VB3=1 m/s3.求碎2X/AB=2。2 x0.1 =40 m

7、l4.求 53a B3=0B2n+a B3B2T大小？3 LAB?方 向 水 平 B A BD取4 a =1 力帆作速度多边形如上图c所示，由图量得：-2彷3 =3 5 m m 所以=就 3 x=3 5 x 1 =3 5 mls二、用解析法进行分析丫。3 =匕82 x sin仇=助 xlA B x sin血=2 0 x 0.l x sin 3 0 =1 mis。3 =x c o s。=口 2 X，AB x c o s。=2 0 2 x 0.1 x c o s3 0 =3 4.6 mis2第三章动力分析作业3.1 解：根据相对运动方向分别画出滑块1、2所受全反力的方向如图a所示,图b中三角形、分

8、别为滑块2、1的力多边形，根据滑块2的力多边形得：Fr-F g =F&2,F 二.c o s8sin(6 0 -2(/)sin(90 0 +(p)cos(p ”2 z sin(6 0 -2(p)由滑块1的力多边形得：乙=一2=4-，sin(6 0 +2。)sin(90 -0)c o s(pF_F sin(60+2)_F cos。s in g +2。)_ 尸 5也(60。+2)cos。cos。sin(60-2(p)sin(60-2(p)而.=尔一1/=.一 1(0.15)=8.53所以 Fd=Fr sE(60+加=1000.(6 0。+2x8.53。)=14 3 0 7 Nd r sin(60-

9、2)sin(60-2x8.53)3.2 解:取 自=5 nwn/wwn作机构运动简图,机构受力如图a)所示;F为3取 外=50 N/制作机构力多边形，得：FR65=60 x50=3000 N,FR45=67x50=3350 N,FR4 5 =&54=FR3 4 =耳43=3350 N,=35 x 50=1750 NFR6 3=50X50=2500 N,FR23=FK32=FKl2=21=1750 NM.D =F/R2 1 Ab=1750X100=175000 N-m m =175 N-m3.2 解：机构受力如图a）所示由图 b)中力多边形可得：FR(_ =tg(p4F5=tg45 x 1000

10、=1000 NL L Fs 1000 cFR=FR=-=1414.2 N-sin的 sin 45sin 116.6 sin 45 sin 18.4_ sin 45R 63-sin 116.6 43sin 45sin 116.6xl414.2=1118.4 Nsin 18.4。-sinll6.60%sin 18.4sin 116.6x 1414.2=500 N所以 FRFR?,=50 NMh=FRlAB=500 x100=50000 N-mm=50 N-m3.3解：机构受力如图所示对于构件3而言则：耳+弓 二+弓;=0,故可求得FR,对于构件2而言则：F&,=FR,对于构件1而言则：耳+及二+及

11、:=0,故可求得Fh3.7 解：1.根据相对运动方向分别画出滑块1所受全反力的方向如图a所示，图b为滑块1的力多边形，正行程时Fd为驱动力，则根据滑块1的力多边形得：Fd=卜 R21=匹,F=F cos(of+c p)sin(tz+2夕)sin90 一 (a+9)cos(a+0)即 sin(tz+2)则夹紧力为：际c o s-尸)cos。&sin(。+2*)_ cos(a cp)跖 d sin(a-2(p)而理想驱动力为：FRa=Fd-=-21 sin a tga所以其反行程效率为：/?21O _:，tga _ sin(6z-2(p)ri -F，F、cos(a-。)tgacos(a-cp)si

12、n(a-2(p)当要求其自锁时则，=s m(a-2 e)0,tgacos(a-p)故sin(cr-2(p)0,所以自锁条件为：a 2(p3.10 解：1.机组串联部分效率为：斤=713nbi1 =0.9 x 0.982 x 0.95=0.8212.机组并联部分效率为：PAr/A+PBr/B 2x0.8+3x0.7 n n o n n_ n,oon=八 A-x n n-,-x 0.98 x 0.95=0.688PA”B 2+33.机组总效率为：T=力 =0.821 X 0.688=0.565=56.5%4.电动机的功率输出功率：Nr=PA+PB=2+3=5 kw电动机的功率：NN Sd=8.85

13、 kw 0.565第四章平面连杆机构作业4.1 解：1.d为最大，贝a+d b+c,d b+c-a-280+360-120=520 mm故 d为中间，则 a+c a+c-b-120+360-280=200 mm故所以d的取值范围为:200 mm d b+c,d b+c a=280+360 120=520 mm故 d为中间，则 a+c b +d,d Y a+c b=120+360-280=200 mm故 d为最小，则c+d b +a,+c=280+120 360=40 mtn d为三杆之和，则J/?+c=280+120+360=760 mm所以d的取值范围为:4 0 切Y d Y 200 mm和

14、520 mm 6?760 mm3.d为最小，则c+d b+a.d/=40。3.若当e=0,则 K=1,无急回特性。4.11 解：1.取功=4 m m/m m,设计四杆机构如图所示。2.由图中量得：B 二 AB x /=70 x 4=280 mmICD CD x 4/=25 x 4=100 mm=A。x =78.5 x 4=314 mm4.1 6 解：L取4=1加就叫设计四杆机构如图所示。2 .由图中量得：IAB =2 1.5x 1 =2 1.5 m mIBC=x ,=4 5 x 1 =4 5 m m3.图中A B，C，为O m a x的位置，由图中量得a m a x =63。，图中AB C 为

15、/max的位置，由图中量得了 max=90。4.滑块为原动件时机构的死点位置为ABQ1和 AB2c2两个。4.18 解：1 .计算极位夹角:K-1 15-1=-ixlSO0-xl80=36K+l 1.5+12,取以/=2 m m/m m,设计四杆机构如图所示。3.该题有两组解，分别为ABiC.D和 AB2C2D 由图中量得:【AB】=A5 x 功=24 x 2=48 mm/与。=8G x=60 x 2=120 mm】ABn AB?x 4/=1 1 x 2 =2 2 m m/B2c2 =B2c2 x Az =2 5 x 2 =50 m m第五章凸轮机构作业5.1 解：图中图的作法是正确的，(a)

16、的作法其错误在于从动件在反转过程的位置应该与凸轮的转向相反，图中C，B，为正确位置；(b)的作法其错误在于从动件在反转过程的位置应该与起始从动件的位置方位一致，图中C，B，为正确位置；(d)的作法其错误在于从动件的位移不应该在凸轮的径向线上量取，图中C B，为正确位置。(c)(d)5.4 解：如图所示。5.5 解：凸轮的理论轮廓曲线、偏距圆、基圆如图所示;最大行程%c=20mm、推程角&)=188。、回 程 角 打=172。；凸轮机构不会发生运动失真，因为凸轮理论轮廓曲线为一圆。5.7 解：所设计的凸轮机构如图所示。5.13 解:1）理论轮廓为一圆，其半径R，=50mm；2）凸轮基圆半径 O=

17、RTA=50 25=25 mm；3）从动件升程h=50mm；amax=arcsin（-）=arcsin（）=304）推程中最大压力角m a x R，50，5）若把滚子半径改为15 m m,从动件的运动没有变化，因为从动件的运动规律与滚子半径无关。第六章齿轮机构作业6.1 解:rak=arccos 上=arccos=39.7=39423=0.6929弧度1)rk 65Pk=rk sincr=65sin39.7=41.52 mm2)以=20。=0.34907弧度，查表得幺=51。8，=51.13。q=-=79.67 mmcos(7 cos51.136.2 解：d f=d-2hf=mz-2(1+0.

18、25)=m(z-2.5)dh=d cosa=mz cos 20=0.9397mz加(z-2.5)=0.9397mz,z _ 0,9397z=2.52 5z=-=41.451-0.93972.取 z=42 则，d f=加(42-2.5)=39.5m-db=0.9397 x 42m=39.46md djj6.4 解：da=d+2ha=m(z+2ha)=m(40+2)=42m=848 4八m=2 mm426.5 解:)d=mz=3 x 24=72 mm d2=3x110=330 mmdi-d+2ha=z(zi+2/iq)=3(24+2)=78 mmda2=&+2-=加Q2+2%)=3(110+2)=

19、336 mm3)h=ha+hf=m(2h*+c*)=3(2+0.25)=6.75 mmm 34)tz=(zj+2)=+110)=201 mmcos a a 204 _ _-=1.0155)acosa=acosa,cosor a 201山,=dh=-d.c.o.s.a=7“2x 1.015=73C.0*8 mmcos a cosa标?d2 cosa 111d?=-=-=110 x1.015=111.65 mmcos,a cost/6.9 解:d=-mnJz-x =-3-x-2-0-=62.12 mm1.cos/?cos 15d)=-mnz2-3-x-3-7-=114/.e92r mm cos/?

20、cos15daX=dr+2ha=62.12+2x3x1=68.12 mmda2=d2+2%=1 1 4.92 +2 x 3 x 1 =1 2 0.92 m m2.mn.、，+Z 2)=32 co s l 5-(2 4 +1 1 0)=2 08.09 m m切二by s in B 4 5s in l 5 _.2-=-=1.2 43.mnn九 x 34.Zy l =zi2 0co s3/?co s31 5=2 2.1 9Z23 7co s3 P co s31 5=4 1.066.1 2解:1.齿轮1、2和齿轮3、4的传动中心距分别为:a =T(Z+Z2)=g(1 5+3 2)=4 7 m mm 2

21、a=(Z3+2 4)=-(2 0+3 0)=50 m m根据其中心距，选齿轮3、4为标准齿轮传动，而齿轮1、2为正变位传动。实际中心距取为a=50 mm,此方案为最佳。因为，齿轮3、4的中心距较大，选其为标准传动，使该设计、加工简单，互换性好，同时也避免了齿轮1、2采用负变位传动不利的情况。齿轮1、2采用正传动，一方面可避免齿轮发生根切，如齿轮Zi =1 5 1 7,故必须采用正变位；另一方面齿轮的弯曲强度及接触强度都有所提高。2,齿 轮1、2改为斜齿轮传动时，由题意要求：两轮齿数不变，模数不变，SP,mn=m=2 m m ，其中心距为m 2a=-Qi +Q)=-(1 5 +3 2)=a=5

22、0 m m2 c os/?-2 c os/?2C O S =2X5 0(1 5 +3 2)9 4 1/?=1 9.9 4 8 =1 9 5 6,5 4“一 二 -=1 8.0 63.c os3/3 c os31 9.9 4 8 _ Z2 _ 3 2 -Zy2 -T,-5-3 8.5 3c os3/3 c os31 9.9 4 8 4.对于斜齿轮来说不发生根切的最少齿数为:Zmi n=Zy c os3 0=1 7 c os31 9.9 4 8 =1 4.1 2而Z2=1 5 A Zmi n=1 4.1 2所以该齿轮不会发生根切。6.1 4 解：1.2.5 0 m 8,2 =耳=2 5 a _ _

23、 2 +=(5 0 +1 0)=2 4 0 m md=m q =Sx 1 0 =8 0 m m d2=8 x 5 0 =4 0 0 m mda=m(q+2h*)=8(1 0 +2)=9 6 m mda2=m(Z2 +)=8(5 0 +2)=4 1 6 m md J、=m(q-2h：-2 c*)=8(1 0-2-2 x 0.2 5)=6 0 m m*dy2=m(2-2ha-2 c )=8(5 0 -2 -2 x 0.2 5)=3 8 0 m m6.1 5解：各个蜗轮的转动方向如图所示。6.17 解：714L 4=0“(券(4)=25。,多=90。-25。=65。，对于圆锥齿轮不发生根切的最少齿数

24、为：Zmin=ZvlCOSbi=17cos25。=15.41,当 z YZmin 则会发生根切,而Z=14 YZmin=15.41,故会发生根切。6=arczg()=)=34.99 352.20贝lj 2min=V1COS1=17cos35=13.93而 身=14Zmin=13.93，故不会发生根切。第七章齿轮系作业7.2解：齿条的移动方向如图所示，其轮系传动比为：15_ QZ3Z4Z5 _ 48x120 x40 x80 _-=-32n5 2&-60 x 80 x 60 x 2则齿轮5,的转速为:ns=7.5 r/min沁32又齿轮5,分度圆直径为:d5=z5m =65 x 5=325 mm冗

25、d5n5丫6 二-Z60 x1000600003 2 5 x 7-5=0.128 mis所以齿条的移动速度为:7.3解：1.其轮系传动比为:,_ Z2Z3Z4 _ 42x78x554 4=n4 ZJZ23 1X18X18 =556.119则齿轮4的 转 速（即转筒5的转速）为:_ 1500鹿5=%7-556.11=2.70 r/min所以重物的移动速度为:2.冗。5 5 乃x400 x2.7“60 x1000-60000电动机的转向如图所示。=0.057 mis7.6 解：1.该轮系为复合轮系，由齿轮1、2、2，、3、H 组成一个周转轮系，由齿轮1、2、2，、4、H 另组成一个周转轮系。2.周

26、转轮系1、2、2，、3、H 的传动比为:月 Z2Z3 32x 80 _ 6401 3 盯-”26 x 22 143则 143 一 143”=-640/I3+640/5n1431+640n3H=-故 H 640+143143x300+640 x(-50)783=13.9 r/min所以他与1转向相同3.周转轮系1、2、2，、4、H 的传动比为：-H _n-nH _ Z2Z4 _ 32 x 36 _ 2882 A =n4 nH ZZ2 26x22 143则 143 -143H=288 4 一 288“，故=-1-4-3-/-7,!-1-4-3-n-w-+-2-8-8-H-W =-1-4-3-X-3

27、-0-0-+-1-3-.-9-X-(-2-8-8-1-4-3-)=156 r/min.288 288所以 4与 1转向相同1 .该轮系为复合轮系，由齿轮1、2、3、H组成周转轮系，由齿轮3，、4、5组成定轴轮系。I.H3 _ Z3 _ 8 8 _4今2 .周转轮系的传动比为：3-功 4 2 2故 n=4 nH-nH-=3nH-4传._ ny _ n3 _ Z5 _ 1Z 3 t 5 =-=-=-1定轴轮系的传动比为：5及H Z3，故 3,=3 =-53,因止匕勺=3 ”一4%=3叱_ 4（一%）=7 5;_n ,7“5 一 一/所以 57.1 3 解：1 .该轮系为复合轮系，由齿轮3，、4、5

28、、H组成周转轮系，由齿轮1、2、2，、3组成一个定轴轮系，由齿轮5，、6组成另一个定轴轮系。.=3，一 丁H=Z5 =6 0 =52.周转轮系的传动比为：5 n5-nH Z3，2 4 22ny+5n故 2的，2HH=-5%+5nH,则“7.n Z2Z3 60 x 30“3=-=-=-定轴轮系1、2、2,、3 的传动比为：-%ZiQ，90 x303 3?=n,=xl00=150 r/min故 2 1 2-吆 _ _ 区 一 必 1号6 定轴轮系5，、6 的传动比为：6 Z5，36 9Q Q=6=x900=-800 r/min故 9 9233.而 n3=ny,5=叼,所以=2叼+5 5=2x150

29、+5x（-80。）7 2 8 6 r/min7 7因此nH第八章其他常用机构作业5 5t=t）+晨=-1-=8.5 解：3 610+5 15 566 2k=5 X2。675x3 3,(z-2)(6-2)4 1 2k -=-=n -n-2z 2x6 12 3 32 3 八=x-=23 1第九章机械的平衡作业9.3 解：盘形转子的平衡方程为：mrx+m2 r2+m4r4+mh rh=0贝 I 5x 100+7 x 200+8x 150+6x100+加 o%=0500+1400+1200+600+mh rh=0所以加)弓=ae x 尸 =5 x 20=920 kgmmmmhrh 1100.,h=-=

30、4.4 kg则 rb 250解析法计算：aey/ac2+ce=,45、+302=54.1 mm-i ac,1 45=0。a-tg =tg =56.3ce 309.4解：i.将质量g、加2向i平面和n平面进行分解:=m2，2 +，3/+%+，3=1 5 x2 x2 0 03 x2 0 0=1 0 kg加2 r l =机2A+，2 +，333=53 x2 0 0kgm3 n/+4+4=2 0 x 200-=6.6 73 x2 0 0=m3-+L =2 0 x+4 +h2 x2 0 03 x2 0 0=1 3.3 3加2 1加3 1 =32.在I平面内有叫、根21、加3 1,故其平衡方程为:加 八

31、+加 2 1 r2+加 3 1 白 +mb rb=贝 J 1 0 x 3 0 0 +1 0 x 1 5 0 +6.6 7 x 1 0 0 +加4 =03 0 0 0 +1 5 0 0 +6 6 7 +mbX rbx=0取3 0 0 0NF6 0=-=-5-0-kgmm/m m画向量多边形图a),由向量多边形a)量得 ad=4Q mm,a=20,所以 mbrb=ad x.=40 x 50=2000 kgmm,mb则mbirhi _ 2000rb 4003.在H平面内有叫、加 2n、啊n,故其平衡方程为:加 4 m2n r2+m3n 弓 +%丐 n=则 10 x150+5x150+13.33x10

32、0+/激1%=01500+750+1333+加 4 =0取年=50 kgmm/mm,画向量多边形图由向量多边形量b）得。，d，=39 mm,a=34。，所 以 加=Q4&4尸=39x50=1950 kgmm,mbn则为 国1=1252=4.87 kg加 400解析法计算：L 在 I 平面内（加4 i）x=一 加1八 s i n 3 0 一 加2 ii c os 6 0 +m 3 i 6 s i n 3 0=-1 0 x3 0 0 x s i n3 0 0 -1 0 xl 5 0 xc os 6 0 +6.6 7 xl OOx s i n3 0 =-1 9 1 6.5（mwrbi）y=mc os

33、 3 0 -m2 Ir2 I s i n6 0 -m3lr31 c os 3 0 二1 0 x 3 0 0 xc os 3 0-1 0 xl 5 0 x s i n 6 0。-6.6 7 xl OOx c os 3 0。=7 2 1.4mbXrb=J（加况+（入i丐i）；=J（T9 1 6.5）2 +（7 2 1.4）2 =20 4 7.8 kgmm,mh 二则%i%rb 巫=5.1 2依4 0 0,f-1 7 2 1.4a-tg-=tg-=2 0.6（外 同）x 1 9 1 6.52.在n平面内（tnmrhV l）x=m4r4 c os 3 0 -m2Y r2 n c os 6 0 +m3

34、nr 5n s i n 3 0=1 0 xl 5 0 xc os 3 0-5 xl 5 0 x c os 6 0 0 +1 3.3 3 xl OOx s i n 3 0 =1 5 9 0.5（mbnrhn）y=m4r4sin30-m2 nr2n s i n6 0 O-m3 nn c os 3 0=1 0 xl 5 0 xs i n3 0-5 xl 5 0 x s i n 6 0 0-1 3.3 3 xl OOx c os 3 0 =-1 0 5 3.9fnh nrhU=，（加%nJ n）：=7（1 5 9 0.5）2+（-1 0 5 3.9）2=1 9 0 8.0 kgmm则mbnmbnrbn=1 9 0 8%4 0 0=4.8 kg夕 i（叫，n.n）y=-i 些1?=33.5。（%nn）x 1590.5