机械原理习题及答案 2

机械原理作业第2章平面机构的结构分析2-5：绘制简易冲床机构运动简图，并计算自由度；解：自由度：F=3n-2PL-PH=3*5-2*7=1；机械原理作业2-6：绘制液压泵机构的运动简图，并计算自由度；解：自由度：F=3n-2PL-PH=3*3-2*4=1；第2章平面机构的结构分析机械原理作业2-7：计算自由度，指出所有的复合铰链、局部自由度和虚约束，判定运动是否确定；解：自由度：a)F=3n-2PL-PH=3*3-2*4=1；确定b)F=3n-2PL-PH=3*6-2*8=2；不确定c)F=3n-2PL-PH=3*4-2*5-1=1；确定d)F=3n-2PL-PH=3*4-2*5-1=1；确定复合铰链虚约束局部自由度a)b)c)d)第2章平面机构的结构分析机械原理作业2-8：计算自由度；确定机构所含杆组的数目与级别；确定机构级别。画出瞬时替代机构；解：自由度：a)F=3n-2PL-PH=3*7-2*10=1；Ⅱ级b)F=3n-2PL-PH=3*6-2*8-1=1；Ⅲ级第2章平面机构的结构分析机械原理作业2-9：如图所示一简易冲床的初步设计方案，解：自由度：F=3n-2PL-PH=3*3-2*4-1=0；机构不能动；增加一个构件一个低副；移动副比转动副结构复杂第2章平面机构的结构分析机械原理作业第3章平面连杆机构3-11：已知铰链四杆机构各杆长l1=28，l2=52，l3=50，l4=72mm，试求：(1)取杆4为机架，该机构的极位夹角θ、杆3的最大摆角φ、最小传动角γmin和行程速比系数K；(2)当取杆1为机架，将演化成何种机构？这时C、D是整转副还是摆动副；(3)当取杆3为机架，将演化成何种机构？这时A、B是整转副还是摆动副解：(1)28+72≤52+50且l1=28；曲柄摇杆机构；θ=19；φ=71；γmin={51，23}=23；K=1.236；BCDA1234DAC2B1C1B2机械原理作业第3章平面连杆机构3-11：已知铰链四杆机构各杆长l1=28，l2=52，l3=50，l4=72mm，试求：(2)当取杆1为机架，将演化成何种机构？这时C、D是整转副还是摆动副；(3)当取杆3为机架，将演化成何种机构？这时A、B是整转副还是摆动副解：(2)杆1为最短杆；双曲柄机构；C、D摆动副；(3)杆3不与最短杆1相联；双摇杆机构；A、B整转副；BCDA1234机械原理作业第3章平面连杆机构3-12：偏置曲柄滑块机构。已知：曲柄l1=20，连杆l2=70，偏距e=10mm求：1)曲柄为原动件，滑块行程H，极位夹角θ，机构最大压力角；2)滑块为原动件，机构死点位置；设计步骤：①任取一点A，作偏距线e；②以A为圆心，l2-l1和l1+l2为半径作圆；交圆弧于C1，C2点；③H=C1C2=40；④θ=5°；⑤α=25°CBAeHeC1AθC2αα压力角：作用在从动件上的驱动力F与力作用点绝对速度间所夹锐角。FF机械原理作业第3章平面连杆机构3-13：求各机构全部瞬心。图a,b,c：K=4*(4-1)/2=6；图d：K=3*(3-1)/2=3P14P23P34P34，P13P14P12，P24P23P34→∞P12P13P12P23→∞P24→∞P12，P13P23→∞P14，P13P24→∞机械原理作业第3章平面连杆机构3-14：已知四杆机构各杆长lAB=60，lCD=90，lAD=lBC=120mm，ω2=10rad/s。试用瞬心法求：(1)φ=165°时，点C的速度VC；(2)当VC=0时，φ的值。设计步骤：①作φ=165°时四杆机构位置图；p相对瞬心lPA=96，lPD=216，∠CDP=42°LPA*ω2=lPD*ω4；ω4=4.44；VC=lCD*ω4=400mm/s②60+120≤90+120且lAB=60；曲柄摇杆机构；③VC=0瞬心在A点；即AB、BC的两共线位置；拉直共线Φ=26°；重叠共线47+180=227°ADφω2CBADCBPDAC2B1C1B2因lBC-lAB=lAB=60，故C1在B1和B2的圆弧上；机械原理作业第3章平面连杆机构3-16：已知缝纫机踏板机构各杆长lAD=350，lCD=175mm。踏板能在水平位置上下各15°摆动，求：曲柄AB和连杆BC的长度。解题思路：lAD,lCD,CD摆角已知；A、D、C1和C2点可确定；从而lAB+lBC,lBC-lAB可求得,最后确定lAB和lBC；设计步骤：①取一点A，并定D点；②以D为圆心，作圆；根据CD摆角15°定C1，C2点；③量取lAC1,lAC2lAB+lBC=430lBC-lAB=348ADCBADB1C1B2C2lAB=41lBC=38915°15°机械原理作业第4章凸轮机构4-6：已知凸轮机构，R=40mm，a2=20mm，e=15，rr=20mm，试用反转法求从动件的位移曲线s-δ，并比较。起始点机械原理作业第4章凸轮机构4-7：已知偏心圆盘凸轮，R=30mm，lOA=10，求(1)行程h，基圆半径r0；(2)最大压力角αmax数值和位置。解：(1)条件不够：e=10，标注改为A，而非O；尖顶从动件：h=，基圆半径r0=R-lOA=20；平底从动件：h=2lOA=20，基圆半径r0=R-lOA=20；(2)最大压力角αmax数值和位置。尖顶从动件：sinαmax=(lOA+e)/R=0.667，αmax=41.80平底从动件：αmax=0；4.212222elRelROAOAnveR+lOA和R-lOA对应从动件最高位置和最低位置RlOA+e对应最大压力角机械原理作业第4章凸轮机构4-9：已知，偏距e=10mm，基圆半径r0=40mm，滚子半径rr=10mm，从动件运动规律：δ=0~1500时，从动件等速上升h=30mm。求：分别用图解法和解析法作直动滚子从动件盘形凸轮机构凸轮的轮廓曲线解：(1)图解法略(2)解析法x’=x-rrcosθy’=y-rrsinθ2222cossinddyddxddyddyddxddxx=(s0+s)sinδ+ecosδy=(s0+s)cosδ-esinδdx/dδ=(ds/dδ-e)sinδ+(s0+s)cosδdy/dδ=(ds/dδ-e)cosδ-(s0+s)sinδ73.382200ers理论廓线实际廓线ds/dδ=30/(π150/180)=11.46δ0306090120150s0612182430dx/dδ38.739.526.61.46-30.1-58.8dy/dδ1.46-21.1-43.2-56.7-55.1-35.6sinθ10.880.520.03-0.48-0.86cosθ00.470.8510.880.52x103148.956.749.325.7y38.733.716.7-10-40-64.5x’1026.340.446.740.520.5y’28.724.911.5-10.3-35.2-55.9机械原理作业第4章凸轮机构4-9：已知，偏距e=10mm，基圆半径r0=40mm，滚子半径rr=10mm，从动件运动规律：δ=0~1500时，从动件等速上升h=30mm。求：分别用图解法和解析法作直动滚子从动件盘形凸轮机构凸轮的轮廓曲线解：(2)解析法δ0306090120150x103148.956.749.325.7y38.733.716.7-10-40-64.5x’1026.340.446.740.520.5y’28.724.911.5-10.3-35.2-55.9理论廓线实际廓线机械原理作业第5章齿轮机构5-30：已知，基圆半径rb=50mm。求：(1)当渐开线的展角θk=100时，渐开线的压力角αk，向径rk和曲率半径ρk；(2)当rk=65mm，渐开线的压力角αk数值和展角θk；解：(1)θk＝10*3.14/180=0.174；查表αk=42027’rk=rb/cosαk=50/cos42027’=67.76mm；ρk=rksinαk=67.76*sin42027’=45.73mm；(2)cosαk=rb/rk=50/65=0.769；αk=39.740θk=tgαk-αk=0.138；OABkαkvkrkθkαkrb机械原理作业第5章齿轮机构5-33：已知，标准渐开线外齿轮，齿数z=18，模数m=10mm，分度圆压力角α=200。求：(1)齿顶圆及基圆上的齿厚sa，sb和齿槽宽ea，eb；(2)齿顶圆上齿廓的曲率半径ρa；解：(1)齿顶圆齿厚：=6.8mm分度圆半径r=mz/2=10*18/2=90mm分度圆齿厚s=πm/2=15.7mm齿顶圆半径ra=r+ha*m=90+10=100mm基圆半径rb=rcosα=90cos200=84.57mm齿顶圆压力角=32.250(2)齿顶圆上齿廓的曲率半径ρa=rasinαa=100*sin32.250=53.36mm)(cos2arccos)(2aaaaaamzinvsinvrrrssrrinvinvrrrssbbbabaaaaa基圆齿厚：=17.27mm齿槽宽：ea=2πra/z-sa=28.1mm齿槽宽：eb=2πrb/z-sb=12.25mminv200=0.0148Inv32015’=0.0681机械原理作业第5章齿轮机构5-35：已知，无侧隙安装的标准渐开线外啮合传动，z1=19，z2=42，m=5mm，α=200。求：实际啮合线的长度B1B2，基圆齿距pb和重合度εa；解：实际啮合线B1B2＝(PB1+PB2)=24.12mmPB1＝B1N1-PN1＝rb1tgαa1-rb1tgα’＝z1mcosα(tgαa1-tgα’)/2=11.42mmPB2＝B2N2-PN2＝rb2tgαa2-rb2tgα’＝z2mcosα(tgαa2-tgα’)/2=12.7mm基圆齿距pb=pcosα=πmcosα=14.76mm；重合度εα=B1B2/pb=24.12/14.76=1.63N1N2O1rb1rb2O2Pα’αa2α’αa1B2ra2ra1B1机械原理作业第5章齿轮机构5-37：已知，一对渐开线齿轮的基圆半径rb1=30mm，rb2=40mm，分度圆压力角α=200。求：(1)如果a’=80mm，α’=？，r1’，r2’=？；(2)如果a’=85mm，α’=？，r1’，r2’=？；(3)两种情况下的两对节圆半径之比是否相等？为什么？解：r1=rb1/cosα=31.93mm；r2=rb2/cosα=42.57mm；a=r1+r2=74.5mm(1)a’cosα’=acosα；α’=arccos(acosα/a’)=28.960r1’=rb1/cosα’=34.29mm；r2’=rb2/cosα’=45.72mm；(2)a’cosα’=acosα；α’=arccos(acosα/a’)=34.510r1’=rb1/cosα’=36.41mm；r2’=rb2/cosα’=48.54mm；(3)相等，等于传动比，渐开线齿轮传动具有可分性。机械原理作业第5章齿轮机构5-39：已知，一对标准齿轮z1=z2=20，m=5mm，α=200，ha*=1，c*=0.25。为了提高强度，将齿轮改为正变位齿轮。问：(1)若取x1=x2=0.2，a’=104mm，该对齿轮能否正常工作？节圆侧隙c’；(2)若取a’=104mm，那么在无侧隙传动时两轮的x1和x2；解：(1)a=(z1+z2)m/2=100mm；无侧隙中心距：a’cosα’=acosα；a’=acosα/cosα’=101.83mm＜104mm有侧隙(不能正常工作)实际啮合角：α’=arccos(acosα/a’)=25022’rb1=rb2=0.5*mzcosα=46.98mm；r’1=r’2=rb/cosα’=52mm；e’=2πr’/z-s’=9.90mm节圆侧隙c’=e’-s’=3.46mm(2)aaainvzzxxinv2121't