机械原理作业解答(综合)

F=3n-2Pl-Ph=3×3-2×4=1F=3n-2Pl-Ph=3×7-2×9-2=11-31-4F=3n-2Pl-Ph=3×4-2×5-2=1F=3n-2Pl-Ph=3×3-2×4-1=0题1-5a)EFDABCEFDABCF=3n-2Pl-Ph=3×5-2×7=1F=3n-2Pl-Ph=3×4-2×5-1=1局部自由度虚约束1-5(a)F=3n-2Pl-Ph=3×4-2×5-1=1F=3n-2Pl-Ph=3×5-2×7=1KABCDEFIJMLF=3n-2Pl-Ph=3×11-2×17=-1IF、FC、FJ、FK、KJ和KM组成虚约束A在A点处有复合铰链在C点处有局部自由度在E或F处存在虚约束EFCF=3n-2Pl-Ph=3×4-2×5-1=1F=3n-2Pl-Ph=3×6-2×8-1=1FMD在F点处有局部自由度在M或D处存在虚约束题1-5b)BCDAF=3n-2Pl-Ph=3×5-2×6-1=2DACBEGFGF=3n-2Pl-Ph=3×8-2×11-1=1F=3n-2Pl-Ph=3×6-2×8-1=112345678复合铰链局部自由度1-6(a)F=3n-2Pl-Ph=3×8-2×10-2=2题1-4BCDAECFIJHIGFDECBAF=3n-2Pl-Ph=3×6-2×8-1=1虚约束1-6(b)1-7(a)P24P14P12P23P344213P13P14413P232∞P34∞P12P13∞P12∞P34P242-5P14P124213P34∞∞P23P34∞P13∞P24P14P12P234213P34∞P34∞P13P24在图示的四杆机构中，lAB=60mm，lCD=90mm，lAD=lBC=120mm，w2=10rad/s，试用瞬心法求：1)当j=165º时，点C的速度；2)当j=165º时，构件3的线上（或其延长线上）速度最小的一点E的位置及其速度的大小；3)当vC=0时，j角之值（有两个角）。P24B2ACD341jw2P12P14P34P23P13ml=2mm/mmEw2/w4=P24P14/P24P123)当vC=0时，j角之值（有两个角）。P24P12P14P34P23P34P23B2ACD341jw2P13P13解：vBAFCEBDpbcdepb(c),e(f)vBFCEDABG1-9图示为一焊接用夹具.利用这个夹具把两块要焊接的工件及预先夹妥，以便焊接。图中2为夹具体，3为楔块。试确定其自锁条件（即当夹紧后，楔块3不会自动松脱出来的条件。解：1）运动上总支反力的确定a1'23F1R13jR1'3jv3R23ja2）作力矢量图矢量方程：R23+R13+R1'3+F=0R23/sin(90°-j)=F/sin(a-2j)R230=F/sinaR23=Fsin(90°-j)/sin(a-2j)h=R230/R23=sin(a-2j)/sin(90°-j)sinaa≤2jja-jFR23R13+R1'3a-2jR13jja-jR23F(a-j)≤ja≤2j如图所示，电动机通过V带传动及圆锥、圆柱齿轮传动带动工作机A及B。设每对齿轮的效率h1=0.97（包括轴承的效率在内），带传动的效率h2=0.92，工作机A、B的功率分别为PA=5kw、PB=1kw，效率分别为hA=0.8、hB=0.5，试求电动机所需的功率。解：能量损失过程分析h2h1h1h1hBhAWdNANBh1A=h1hAh1B=h1hBNd′Nd″Nd′+Nd″h′=Nd′h1A+Nd″h1Bh′h=h2h1h′hNd==9.53kwNA+NBABF=5500N，v=1.2m/s，平带传动的效率h1=0.95（包括轴承的效率在内），每对齿轮的效率h2=0.97（包括轴承的效率在内），运输带传动的效率h3=0.92。解：运输带所需功率为：N带=Fv=6.6kwh1h2h2h3N电N带h=h1h22h3=0.822N电=N带/h=8.03kw12345678F900Fv能量损失过程为ACBabcdD2-2已知各杆长：a=25，b=90，c=75，d=100。试求：1)若杆AB是机构的主动件，AD为机架，机构是什么类型的机构？2)若杆BC是机构的主动件，AB为机架，机构是什么类型的机构？3)若杆BC是机构的主动件，CD为机架，机构是什么类型的机构？解：因为：a+d=125b+c=165，而：1)最短杆为连架杆。所以，此机构为曲柄摇杆机构；2)最短杆为机架。所以，此机构为双曲柄机构；3)最短杆为连杆。所以，此机构为双摇杆机构。∞∞DDC′B′γmin′γmax′ABClreqB″C″g=arccos[(e+rsinq)/l]γ2-3C1B12-4在图示的四杆机构简图中，各杆长度为：a=30mm，b=60mm，c=75mm，d=80mm。试求机构的最小传动角和最大压力角、行程速比系数。q=20ºk=(180+q)/(180-q)=1.25ACBabcdDB2C2q解：ACBbcdDa2-4试求机构的最小传动角和最大压力角。解：C1B1B2C2gmin′gmax′gmax′=108º=41ºgmin′=41ºgmin=Min[180º-，]gmin′gmax′A2-9设计一曲柄摇杆机构，已知摇杆DC长度为150mm，摇杆的两极限位置的夹角为45º，行程速比系数k=1.5，机架长度取90mm。解：q=180(k-1)/(k+1)=36ºD45ºC1C2o90º-qAC1=28mmAC2=44mm因为：AC1=BC-ABAC2=BC+AB即：LAB=32mmLBC=144mm所以：AB=8mmBC=36mmml=4mm/mmINB2B1如图所示，已知滑块和摇杆的对应位置分别是：s1=36mm，s12=8mm，s23=9mm，j12=25º，j23=35º，摇杆第Ⅱ位置在铅垂方向上，滑块的铰链取在B点，偏距为28mm，试确定曲柄和连杆的长度。解：B'2B'3j12j23eB1B2B3s23s12AE1E2E3s1C1C2C3LAB=AC1×ml=ml=0.5mm/mmLBC=B1C1×ml=试设计如图所示的六杆机构。该机构当原动件1自y轴顺时针转过j=60°时，构件3顺时针转过f12=45°恰与x轴重合。此时滑块6自E1移动到E2，位移s12=20mm。试确定铰链B及C的位置。j12f12AxyB2B1DC2C1E1E23060s12612345B1F2F1AxyDE1E2C2C1j12f12AxyB2B1DC2C1E1E23060s12612345E'2C'2f12B2H2H16'5'4'3'2'1'2'1'3'6'4'5'0123456sd132546e12345603-4欲设计图示的直动滚子从动件盘形凸轮机构，要求在凸轮转角为0º~90º时，推杆以余旋加速度运动规律上升h=20，且取r=25mm，e=10mm，rr=5mm。试求：1）选定凸轮的转向，并简要说明选定的原因；2）用反转法画出当凸轮转角d=0º~90º时凸轮的工作廓线；3）在图上标出d=45º时凸轮机构的压力角。rb解：选两个图的比例尺均为ml=1mm/mmvFarwroBA3-6(a)根据图示已知条件作出从动件与凸轮在B点接触时的压力角a和从动件的位移sB。aBsBrb3-7图示的凸轮为偏心圆盘。圆心为O，半径为R=30mm，偏心距LOA=10mm，滚子半径rr=10mm，偏距e=10mm。试求：1）推杆的行程和凸轮的基圆半径rb；2）推程运动角d0、远休止角ds、回程运动角d'0和近休止角d's；3）最大压力角amax的数值及发生的位置；4）从B点接触到C点接触凸轮所转过的角度j0和推杆的位移s；5）C点接触时凸轮机构的压力aC。AOBCrbhd0d'0理论廓线基圆3）最大压力角amax的数值及发生的位置；AOBCrbAOBCrbhd0d'0理论廓线基圆Fvaamax4）从B点接触到C点接触凸轮所转过的角度j0和推杆的位移s；5）C点接触时凸轮机构的压力aC。AOBCrbaCFvAOBCrbsjAOBCrbsjwj123456789101′2′10′3′4′5′6′7′8′9′dj0j0j123456789101′2′10′3′4′5′6′7′8′9′dj0d0j-ww47581326910δ01′2′4-5已知一对外啮合正常标准直齿轮传动，其模数m=5mm，压力角a=20º，中心距a=350mm，传动比i12=9/5，试求两轮齿数z1和z2，分度圆直径d1和d2，齿顶圆直径da1和da2，齿根圆直径df1和df2；全齿高h及分度圆齿厚s及齿槽宽e。解：因为：a=m(z1+z2)/2=350mm和i12=z2/z1=9/5；所以：z1=50，z2=90d1=mz1=250mm,d2=450mm;da1=d1+2h*am=260mm,da2=460mm;df1=d1–2(h*a+c*)m=237.5mm,df2=537.5mmh=(2h*a+c*)m=11.25mm，s=e=mp/2=7.85mm4-6设一对外啮合正常标准直齿轮的齿数z1=30，z2=40，m=20mm，a=20º。齿顶高系数h*a=1，径向间隙系数c*=0.25。试求当中心距a'=725mm时，两轮的啮合角a'。又当a'=22.5时，试求其中心距a'；节圆半径r'1和r'2；顶隙c。在这两种情况下其节圆半径的比值是否相等？为什么？解：(1)a'=725mm时a'cosa'=acosa=arccos(acosa/a')/=24.87º;r'1=rb1/cosa'=mz1cosa/2cosa'=310.72mm，r'2=414.30mm(2)a'=22.5时a'=acosa/cosa'711.98mm,r'1=rb1/cosa'=305.13mm，r'2=406.85mmra1=mz1/2+h*am=320mm,rf2=mz2/2-(h*a+c*)m=375mm;c=a'-ra1-rf2=16.98mm因为：r'1/r'2=414.30/310.73=406.85/305.13=1.33；在这两种情况下，节圆半径的比值相等，故传动比不变。这是因为渐开线齿轮具有可分性。4-7已知一对外啮合正常标准直齿轮的参数为：z1=19，z2=42，m=5mm，a=20º。试求出两轮的标准中心距a；基圆半径rb1和rb2；齿顶圆半径ra1和ra2；齿顶圆压力角aa1和aa2；基圆齿距pb1和pb2。并准确绘制出这对齿轮传动的理论啮合线N1N2（设主动轮1顺时针转动），实际啮合线B1B2；节圆和啮合角。求重合度ea（可由图中量出的长度计算ea），并画出单齿及双齿啮合区。说明这对齿轮能否连续传动？为什么？（取ml=0.002m/mm）解：1.计算a、rb1和rb2、ra1和ra2、aa1和aa2、pb1和pb2。a=m(z1+z2)/2=152.5mm;r1=mz1/2=47.5mm,r2=105mm;rb1=r1cosa=44.64mm,rb2=98.67mm;ra1=r1+h*am=52.5mm,ra2=110mm;aa1=arccosrb1/ra1=31.76º,aa2=26.23º;pb2=pb1=pcosa=mpcosa=14.75mm。1.63pbpbpbB2B12.求重合度eaea=B1B2/pb=[(tanaa1-tana)+(tanaa1-tana)]/2p=1.63B10201B2N1N2rb1r1ra1单齿啮合区双齿啮合区4-3图示为单联滑移齿轮机构，已知各轮基本参数m=3mm，a=20º，h*a=1，及z1=18，z2=30，z3=27。试问共有集中类型设计方案可供选择，哪个方案较好？解：因为：a12=m(z1+z2)/2=72mm，a13=m(z1+z3)/2=67.5mm1)选取a'=a12，轮1、2组成标准齿轮机构，轮1、3组成正传动；2)选取a'=a12，轮1、2组成等高变位传动，轮1、3组成正传动；3)选取a'=a13，轮1、2组成负传动，轮1、3组成标准齿轮机构；4)选取a'=a13