机械原理桂林电子科大答案仅供参考)

1.题一图所示，已知：BC//DE//GF,且分别相等，计算平面机构的自由度，若存在复合铰链、局部自由度、虚约束，请标出。一、解：32lhFnPPPF38(21111)1242211其中，B处铰链为复合铰链，B处滚子为局部自由度，J、DE处为虚约束；2.在图示铰链四杆机构中，已知：lBC=50mm，lCD=35mm，lAD=30mm，AD为机架，若将此机构为双摇杆机构，求lAB的取值范围。题三图解：如果机构尺寸不满足杆长条件，则机构必为双摇杆机构。1．若ABl为最短杆，则ADCDBCABllll故35305015ABCDADBCllllmm2．若ABl为最长杆，则CDBCABADllll故50353055ABBCBCADllllmm3．若ABl即不是最短杆，也不是最长杆，则ADBCABCDllll故30503545ABADBCCDllllmm若要保证机构成立，则应有503530115ABBCCDADllllmm故当该机构为双摇杆机构时,ABl的取值范围为15mm45ABlmm和55115ABmmlmm.ABCD14pA123412pA23pA13pA24pAEEv2.图示四杆机构，作图比例尺0.001lmmm，120rads，求全部瞬心并用瞬心法求E点的速度大小及方向。解：图示四杆机构共有6个瞬心，其位置如图所示（6分）故（4分）3.如题四图所示曲柄滑块机构，曲柄AB等速整周回转。1．设曲柄为主动件，滑块朝右为工作行程，确定曲柄的合理转向，简要说明理由；2．设曲柄为主动件，画出急位夹角，最小传动角min出现的位置；3．此机构在什么情况下，出现死点位置，指出死点位置。ABeC1C2C1B2B1j2jD3C4C3B4Bminmax工作行程题四图llpppppv2412214121121241214122pppp)(484.0001.02080209712412141224224smppppEpEpvllE解：1.曲柄为主动件，曲柄AB由1AB运动到2AB位置，滑块由左极限位置1C运动到右极限位置2C，滑块12CC朝右为工作行程，对应曲柄的转角为1180j，所需时间11/(180)/tj；曲柄AB由2AB运动到1AB位置，滑块由右极限位置2C运动到左极限位置1C，滑块21CC朝左为空行程，对应曲柄的转角为2180j，所需时间22/(180)/tj。为了保证滑块在空行程具有急回特性，即12tt。则曲柄的的合理转向必为逆时针方向。如图所示。2．以曲柄为主动件，急位夹角，最小传动角min的位置如图所示；4．此机构在以滑块为主动件的情况下，出现死点位置，其死点位置为11ABC和11ABC两个位置。五.一对渐开线直齿圆柱标准齿轮传动，已知齿数1z＝25，2z＝55，模数m＝2mm，压力角＝200，*ah＝1，*c＝0.25。试求：1．齿轮1在分度圆上齿廓的曲率半径；2．齿轮2在齿顶圆上的压力角a2；3．如果这对齿轮安装后的实际中心距a=81mm,求啮合角和两齿轮的节圆半径1r、2r。解：1.齿轮1的基圆半径:011225coscoscos2022bmzrr=23.492mm齿轮1在分度圆上齿廓的曲率半径:01tan23.492tan20br=8.55mm2．齿轮2的齿顶圆半径：*112(2)(2521)22aamrzh＝27mm齿轮2在齿顶圆上的压力角a201a2123.492arccoscos293227bararcr1.标准中心距122()(2555)8022mazzmm啮合角00cos/80cos20/812152aa1r+2r=81;2r/1r=2z/1z=55/25=11/5解得:1r=25.3125mm;2r=55.6875mm等宽凸轮复合铰链虚约束46P56P34P35P36P90Cv9.计算图示机构的自由度自由度,若含复合铰链,局部自由度或虚约束请明确指出,并说明原动件数是否合适。（10）解:7n,9LP,1HP自由度:21927323HLPPnF12.图示凸轮机构中,凸轮廓线为圆形,几何中心在B点.请标出:（10）1）凸轮的理论廓线；2）凸轮的基圆；3）凸轮机构的偏距圆；4）凸轮与从动件在D点接触时的压力角；5）凸轮与从动件从在C接触到在D点接触时凸轮转过的角度。解：oCDB凸轮与从动件在D点接触时的压力角为:0Dα凸轮与从动件从在C接触到在D点接触时凸轮转过的角度为:13.在如图所示轮中，已知各轮齿数及齿轮1Z的角速度1，求齿轮1Z与系杆H的传动比11?HHi（12）解：该轮系可视为由1z、5z、4z、H组成的差动轮系和1z、2z、3z（3z）、4z组成的定轴轮系，将差动轮差封闭而构成混合轮系。在1z、5z、4z、H组成的差动轮系中，144141zzωωωωiHHH在1z、2z、3z（3z）、4z组成的定轴轮系中，34134114zzzzωωi理论廓线基圆0Dα偏距圆压力角143314zzzz由轮系的简图可知：11，44于是431431434111zzzzzzz)zzz(ωωiHH15.已知机组在稳定运转时期的等效阻力矩的变化曲线Mr-j如图所示，等效驱动力矩为常数Md=19.6N.m,主轴的平均角速度m=10rad/s.为了减小主轴的速度波动，现装一个飞轮，飞轮的转动惯量JF=9.8kg.m2,(主轴本身的等效转动惯量不计)，试求，运转不均匀系数。（10）解：根据在一个稳定运转周期内有rdWWmaxrdMπM212(Nm)47861944..MMdmaxr最大盈亏功为:minmaxmaxEEWΔ的变化规律为：π.π.Mππ.π.Mrr2322358156247881563333求出点a和点b的横坐标点a的横坐标：853点b的横坐标：8113设在点O系统的动能为：0E在点a系统的动能为：025112)2185(61900.E.EEaab101027323HLPPnF在点b系统的动能为：02511E05222)85811()619478(0..E..EEaab最大盈亏功为:(J)0522Δ.EEEEWbaminmaxmax由：max2()mFWJJ其中：设0J，代入已知数据，02250891005222...十六.计算图示机构的自由度，并判断机构的级别。解：（4分）该机构由三个II级杆组组成，故该机构是II级机构。（4分）20.已知某机械一个稳定运动循环内的等效阻力矩rM如图所示，等效驱动力矩dM为常数，等效构件的最大及最小角速度分别为：max200rads及min180rads。试求：(1)等效驱动力矩dM的大小；(2)运转的速度不均匀系数；(3)当要求在0.05范围内，并不计其余构件的转动惯量时，应装在等效构件上的飞轮的转动惯量FJ。。解：1、).(5.212290041002mNMd（4分）2、sradm1902minmax105.0190180200minmaxm（4分）3、)(2.6181005.212432JW)(2.6185.212100041JW故)(2.618JW).(3425.005.01902.618][222mkgWJmF（4分）21.在图示轮系中，单头右旋蜗杆1的转速11450minnr，回转方向如图，各轮齿数分别为237z，'215z，325z，'320z，460z。试求轴B的转速Bn的大小及方向。解31122112zznni（1）（2分）5201560251'3'432424'2zzzznnnnnnizBBBB（2）（4分）（1）、（2）联立)min(532.6111725rnB（2分）方向如图示（2分）22.一对渐开线直齿圆柱标准齿轮传动，己知齿数125z，255z，模数m2mm，20，*ah=1，*c=0.25。求：(1)齿轮1在分度圆上齿廓的曲率半径；(2)齿轮2在齿顶圆上的压力角2a；(3)如果这对齿轮安装后的实际中心距'81amm，求啮合角'和两轮节圆半径'1r、'2r。解：1、)(55.820sin25221sin2111mmmz(6分)2、)(57215522121*22mmmhamzra)(68.5120cos55221cos2122mmmzrb则907.05768.51cos222abarr故944.242a（6分）3、)(80)5525(221)(2121mmzzma因'cos'cosaa故928.020cos8180cos''cosaa得861.21')(31.25861.21cos20cos25'cos'11mmrrb)(68.55861.21cos68.51'cos'22mmrrb（6分）二十三.计算图示机构自由度，若有复合铰链、局部自由度及虚约束需指出。.24.试在图上标出铰链四杆机构图示位置压力角α和传动角28.试在图示的偏心圆凸轮机构中表示出：1)凸轮的基圆半径、升距h；2)凸轮由图示位置转过90°时的机构压力角；3)凸轮由图示位置转过90°时，推杆的位移增量。五题图解：如图所示。29.一对直齿圆柱齿轮传动，已知传动比i12=2，齿轮的基本参数：m=4mm，α=20o，h*a=1.0。BAωr0hΔs基圆偏置圆理论廓线1.按标准中心距a=120mm安装时，求：①齿数Z1、Z2；②啮合角a′；③节圆直径d1′、d2′；2.若取齿数Z1=15、Z2=30，中心距a′=92mm，试作：①求避免根切的小齿轮的变位系数x1；②求传动啮合角；③说明属于何种变位传动。七、图示轮系中，已知各轮齿数：Z1=1，Z2=40，Z2′=24，Z3=72，Z3′=18，Z4=114。(12分)1)该轮系属于何种轮系？2)计算传动比i1H，并在图中标出系杆H的转向。解：求避免根切的小齿轮的最小变位系数xmin1；求传动啮合角α′；1.①因为：i12=2=z2/z1，a=m×(z2+z1)/2=120，而m=4所以：z1=20，z2=40；②又因为是按标准中心距安装，所以有a′=a=20o,③d1′=d1=mz1=80mm，d2′=d2=mz2=160mm。2.①xmin1=(zmin-z1)/zmin=(17-15)/17=0.118②因为：acosa=a′cosa′，所以：a′=arc(acosa/a′)，即a′=23.18o；③该传动为正传动。七、解：1.该轮系是由齿轮1和2组成的定轴轮系加上由齿轮2′,3,3′,4和系杆H组成的周转轮系而形成的混合轮系。2.因为：i1H=i12×i2H而：i12=Z2/Z1=40i2H=1-iH2′4=1-(-1)(Z3Z4)/(Z2′Z3′)=1+19=20所以：i1H=800。系杆H的转向如图所示。七、解：1.该轮系是由齿轮1和2组成的定轴轮系加上由齿轮2',3,3',4和系杆H组成的周转轮系而形成的混合轮系。2.因为：i1H=i12×i2H而：i12=Z2/Z1=40i2H=1-iH2'4=1-(-1)(Z3Z4)/(Z2'Z3')=1+19=20所以：i1H=800。系杆H的转向