机械原理课后全部习题答案Word格式文档下载.docx

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c）平面高副

标出原动件和机

2-8将图2-27中机构的结构图绘制成机构运动简图,架，并计算其自由度。

b）n=3,Pl=4,Ph=0,F=3X3-2X4=1

c）n=3,Pl=4,Ph=0,F=3X3-2X4=1

2-9试判断图2-28中所示各“机构”能否成为机构，并说明理由

解:

a）n4PL6PH0

F34260不是机构

修改后的机构

b）n3PL4PH1

c）n2PL3Ph0

F32230不是机构

d）

n10PL14PH0

F3102142是机构

2-10计算图2-29中所示各机构的自由度，并指出其中是否含有复合铰链、局部自由度或虚约束，说明计算自由度应作何处理。

a）

n=5,Pl=7,

有复合铰链：

构件3和构件5;

构件3和构件1;

F=3n-2fl=3X5—2X7=1

b）n=6,Pl=8,PH=1,有局部自由度，有虚约束

F=3n-2fl-Ph=3x6-2x8-1=1

有虚约束，有复合铰链

n=5,PL=7,Ph=0,

F=3n-2p-Ph=3X5-2X7-0=1

AB=AfB\BC-BrC

CD-CfD\CBqY蜀

有对称虚约束

e）

n=5,Pl=7

F=3n-2Pl=1

<

J）

OA=OAiOA"

々-乜r2

f）。

有对称虚约束

n=3,Pl=3,Ph=2

F=3n-2Pl-Ph=1

g）n=2,Pl=2,Ph=1,n=3,Pl=4有虚约束

J?

J04-DflDh^K=CD^£

=EC^=arh）…

有对称虚约束，

n=3,Pl=4

F=3n-2Pl=3X3-2X4=1

或者:

n=4,Pl=5Ph=1,

F=3n-2p-Ph=3X4-2X5-1=1

2-12计算图2-30所示各机构的自由度，并在高副低代后，分析组成这些机构的基本杆组即杆组的级别。

n=4，Pl=5，PH=1

F=3n-2PL-PH=1

所以此机构为III级机构

b）n=3,Pl=3,PH=2

F=3n_2Pl-P=1

c）n=4,Pl=4,Ph=3

F=3n-2Pl-FH=1

n=6,PL=8,PH=1

对于图

2-13说明图2-32所示的各机构的组成原理，并判别机构的级别和所含杆组的数目。

2-32f所示机构，当分别以构件1、3、7作为原动件时，机构的级别会有什么变化？

2

机构的级别：

ll

f）当分别以构件1、3、7作为原动件时

以构件1作为原动件时，

以构件1作为原动件时，机构的级别

II

以构件3作为原动件时，

以构件7作为原动件时，机构的级别：

山

2-14绘制图2-33所示机构高副低代后的运动简图，计算机构的自由度。

并确定机构所

含杆组的数目和级别以及机构的级别。

图2-33机构示意图

机构高副低代后的运动简图

所以，机构的级别：

|||

4为原

2-15试分析图2-35所示刨床机构的组成，并判别机构的级别。

若以构件动件，则此机构为几级？

F=3n-2PL-PH=3X5-2X7=1

级

1为原动件，则此机构拆分的杆组是:

、若以构件4为原动件，则此机构拆分的杆组是:

所以此机构为II级

第三章平面连杆机构

55mm，

3-9图3-54所示平面铰链四杆运动链中，已知各构件长度分别为

lBC40mm，lCD50mm，lAD25mm。

（1）判断该机构运动链中四个转动副的类型

（2）取哪个构件为机架可得到曲柄摇杆机构

（3）取哪个构件为机架可得到双曲柄机构。

（4）取哪个构件为机架可得到双摇杆机构

平面连杆机构

Lab=55Lbc=40Lcd=50LAD=25

Lab+Lad<

Lbc+Lcd

（1）A、D整转副B、C摆转副

（2）AB或CD为机架时，为曲柄摇杆机构

（3）AD为机架时，为双曲柄机构

（4）BC为机架时，为双摇杆机构

e=0，则杆

3-10图3-57所示为一偏置曲柄滑块机构，试求杆AB为曲柄的条件。

若偏距

AB为曲柄的条件又如何？

主要分析能否通过极限位置，

a+e<

b

3-11在图3-81所示的铰链四杆机构中，各杆件长度分别为Iab25mm,lbc40mm，|CD50mm，lad55mm。

（1）若取AD为机架，求该机构的极位夹角9,杆CD的最大摆角和最小传动角mino

（2）若取AB为机架，求该机构将演化为何种类型的机构？

为什么?

请说明这时C、D两个转动副是周转副还是摆转副。

由于25+55<

40+50,所以Iab+Iad<

Ibc+Icd,

且以最短杆AE的邻边为机架。

故该铰链四杆机构为曲柄摇杆机构。

A

E为曲柄。

1）以曲柄AE为主动件，作出摇杆CD的极限位置如图所示

二ACi=Iab+Ibc=40+25=65

AC2=Ibc-Iab=40-25=15

（1）极位夹角B:

出现在AB与连杆BC重合位置

AC；

AD2

arccos—

2AC1

C1D2

AD

arccosAC2

AD2C2D2

AC2AD

652552502

26555

152552502

arccos—

21555

行程速比系数K=（180°

+9）/（1801.17

（2）求摇杆的最大摆角©

，从图1,摇杆的最大摆角©

:

©

=/B1DC1—ZB2DC2

C1D2AD2AC12arccos—

2ADC1D

5025526525025^

25055250

60.83°

C2D2AD2AC22arccos一

2ADC2D

152

55

（3）最小传动角丫min出现在AE与机架AD重合位置（分正向重合、反向重

合）如图2。

分别求出1、2，再求最小传动角。

222

BCCD（ADAB）

1arccos—

2BCCD

402502（5525）2

24050

36.860

BC2

CD2（ADAB）2

402

arccos——

22

50（5525）

曲柄处于AEi位置时，传动角丫匸4=36.86°

.

曲柄处于AE2位置时，传动角丫2=180°

-2=54.90°

.现比较的丫1、丫2大小，最小传动角取丫1、丫2中最小者..・.丫min=36.86°

因为

2）取AE为机架，即取最短杆为机架，该机构演化为双曲柄机构在曲柄摇杆机构中取最短杆作为机架，其2个连架杆与机架相连的运动副A、E均为周转副°

C、D两个转动副为摆转副。

3-15图3-59所示为加热炉炉门的启闭状态，试设计一机构,

使炉门能占有图示的两个位置。

图3-59题3-15图

提示：

把门看着是在连杆上，即两个活动铰链中心在门上,

同时把固定铰链中心装在炉子的外壁上。

3-16试设计一个如图3-60所示的平面铰链四杆机构。

设已知其摇杆

BoB的长度Ibob75mm，行程速比系数K=1.5，机架酢。

的长度

45°

，试求

1壽。

100mm，又知摇杆的一个极限位置与机架间的夹角其曲柄的长度ha和连杆的长度*。

图3-60题3-16图

（符号与课本不太一致）

当行程速比系数K=1.5时，机构的极位夹角为

K11.51

18018036

即机构具有急回特性，过固定铰链点A作一条与已知直线疋成36的直

线再与活动铰链点C的轨迹圆相交，交点就是活动铰链点C的另一个极限位置。

选定比例尺，作图，如下图所示。

由图可知，有两个交点，即有两组解。

直接由图中量取AC170.84，

AC225.75，AC2169.88。

故有两组解。

解一:

构件AB的长为Iab

ACiAC2

70.8425.7522.55mm

构件BC的长为Ibc

摇杆的摆角41

解二:

构件AB的长为

lAB

构件BC的长为

Ibc

AC1

ac2

70.8425.75

169.88

70.84

48.3mm

49.52mm

120.36mm

摇杆的摆角

107

3-17如图3-61所示，设已知破碎机的行程速比系数K=1.2，颚板长度Icd300mm，颚

板摆角=350,曲柄长度Iab=80mm。

求连杆的长度，并验算最小传动角min是否在允许的

范围内。

图3-61题3-17图

K=1.5，滑块的冲程H=50mm，

3-18试设计一曲柄滑块机构，设已知滑块的行程速比系数

偏距e=20mm，并求其最大压力角max？

行程速比系数K=1.5，则机构的极位夹角为

K115i

选定作图比例，先画出滑块的两个极限位置C1和C2,再分别过点C1、C2作与直线C1C2

成9054的射线，两射线将于点O。

以点O为圆心，0C2为半径作圆，再作一条与

直线C1C2相距为e20mm的直线，该直线与先前所作的圆的交点就是固定铰链点A。

作图过程如解题24图所示。

直接由图中量取AC1

25mm,

AC2

68mm,

所以

曲柄AB的长度为|ab

6825

21.5mm

连杆BC的长度为|BC

46.5mm

C1C2

最大压力角，提示：

出现在曲柄与导路垂直的时候。

3-19图3-62所示为一牛头刨床的主传动机构，已知1a,a75mm,Ibc100mm,

行程速比系数K=2，刨头5的行程H=300mm。

要求在整个行程中，刨头5有较小的压力角，试设计此机构。

由题可得极位夹角180°

X（k—l）/（k+l）=60。

•即摆杆B0B的摆角为60。

曲柄运动到与BoB垂直，其摆杆BoB分别处于左右极限位置BoBi、B0B2•已知：

曲柄长度1佻=75

•••机架AoBo的长度1佔=75/sin（B/2）=150mm

欲使其刨头的行程H=300mm，即C点运动的水平距离为300mm.

•••摆杆B°

Bi的长度1硒=H/2/sin（B/2）=150/sin30°

=300mm

为了使机构在运动过程中压力角较小，故取刨头5构件的导路在B3F的中

点，且丄A0B0.

B0F=椿0耳xcos（0/2）=150X、3mm

•••刨头5构件离曲柄转动中心A0点的距离为：

Ia0e=Ib0b3—Iaa—（Ib0b3—Ib0f）/2=300—150—（300—150X3）/2

130

6

E

F）

■b/

比佩1；

2

/

3-22有一曲柄摇杆机构，已知其摇杆长Ib°

b420mm，摆角90°

，摇杆在两极限位

时与机架所成的夹角各为60°

和30°

，机构的行程速比系数K=1.5，设计此四杆机构，并验

算最小传动角min。

180°

k136°

k1

按照课本的方法作图

3-23试求图3-65所示各机构在图示位置时全部瞬心的位置。

（a）（b）（c）（d）

图3-65题3-23图

列出n个构件，画出n边形，同时结合三心定理

（a）

Pl4（P24）

P34、P24。

（b）

Pl2

P13、P14在过C点垂直于BC的无穷远处。

（d）

3-24在图3-66所示的机构中，已知曲柄2顺时针方向匀速转动，角速度2100rad/s,试求在图示位置导杆4的角速度4的大小和方向。

Pl2在A。

Pl4在Bo,P34在无穷远

n=4

n（n1）厂人

k6个

根据P24是的瞬心，两个构件在该点的绝对速度相等。

VP24W2.LP24A0

Vp24w4.LP24P14

试在图

第四章凸轮机构

4-10图4-40所示为一尖端移动从动件盘凸轮机构从动件的运动线图。

上补全各段的位移、速度及加速度曲线，并指出在哪些位置会出现刚性冲击？

如上右图所示。

在运动的开始时点

45

—0、以及、4、5处加速度有限突变，所以在这些

333

位置有柔性冲击；

在一2和

3

处速度有限突变，加速度无限突变，在理论上将会产生无

根据关系式v

a

，补全后的从动件位移、速度和加速度线图

穷大的惯性力，所以在这些位置有刚性冲击。

哪些位置会出现柔性冲击?

dsd

d

4-13设计一偏置移动滚子从动件盘形凸轮机构。

已知凸轮以等角速度顺时针

转动，基圆半径rb50mm,滚子半径rr10mm，凸轮轴心偏于从动件轴线右侧，

偏距e=10mm。

从动件运动规律如下：

当轮转过1200时，从动件以简谐运动规律

上升30mm;

当凸轮接着转过30°

时从动件停歇不动；

当凸轮再转过150°

时，从动件以等加减速运动返回原处；

当凸轮转过一周中其余角度时，从动件又停歇不

动。

反转法画图

4-6设计一对心移动平底从动件盘形凸轮机构。

已知基圆半径rb50mm,从动

件平底与导路中心线垂直，凸轮顺时针等速转动。

当凸轮转过120。

时，从动件以简谐运动规律上升30mm;

当凸轮再转过150。

时，从动

件以简谐运动规律返回原处；

当凸轮转过其余90。

时，从动件又停歇不动。

4-7在图4-43所示的凸轮机构中，已知摆杆B°

B在起始位置时垂直于A°

B，1佔40mm，1b0b80mm，滚子半径rr10mm，凸轮以等角速度顺时针转动。

从动件运动规律如下：

当凸轮再转过180°

时，从动件以摆线运动规律向上摆动

30。

；

时，从动件以摆线运动规律返回物原来位置，当凸轮转过其余30o时，从动件又停歇不动。

I#I:

ft

7

f

4-15试用作图法求出图4-47所示凸轮机构中当凸轮从图示位置转过45°

后机构

的压力角，并在图上标注出来。

4-16在图4-48所示的凸轮机构中，从动件的起始上升点均为C点。

1）试在图上标注出从C点接触时，凸轮转过的角度及从动件走过的位移

2）标出在D点接触凸轮时机构的压力角a。

a）图：

（1）作偏置圆

（2）过D点作偏置圆切线，得出所在位置

（3）作理论轮廓，作出两者交点B'

（4）得s如图

（5）

b）图:

（1）

以AO为圆心，

AA0为半径画圆弧；

（2）

以B1为圆心，

AB为半径画圆弧；

交A1点;

（3）

21

①cosk

rb

k

rk

arccos50397

65

②k

k50tg39.7o41.5mm

③k

tgk

k0.139弧度

第五章齿轮机构

5-11一渐开线在基圆半径rb50mm的圆上发生。

试求：

渐开线上向径的点k的曲率半径k、压力角ak和展角k。

rk65mm

45，试分

5-12已知一正常齿制标准直齿圆柱齿轮m5mm,20,z别求出分度圆、基圆、齿顶圆上渐开线齿廓的曲率半径和压力角。

dmz545225mm

dbmzcos545cos20°

211.4mm

damz2ha*m545215235mm

分度圆20°

基圆处cosb电，b0°

cosa电211.40.899

齿顶圆处ra235

25.89°

mtg

brbtgbarbtga

211.4

tg20o

38.5mm

tgo°

0mm

tg25.89°

51.3mm

5-13已知一对外啮合正常齿制标准直齿圆柱齿轮m2mm,z120,z245,试计算这对齿轮的分度圆直径、齿顶高、齿根高、顶隙、中心距、齿顶圆直径、齿根圆直径、基圆直径、齿距、齿厚和齿槽宽。

由m2mm,z120,z245

d1

mz

40mm

d2

mz>

90mm

ha

ha*m

2mm

hf

*

（ha

c*）m2.5mm

h

hahf

4.5

c

cm（

0.5

da1

m（Z1

2ha）

44mm

dg

mN

2（ha

c*）]31mm

m（z?

2ha）

94mm

df2

m[z2

c）]81mm

d1cos40

cos20o37.58mm

db?

d2cos90

cos20o84.57mm

P

m

6.28mm

se

3.14mm

ai

arccos电

arccos375926.49°

42

ay（zi

z2）65mm

5-14试比较正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮的基圆和齿根圆，在什么条件下基圆大于齿根圆？

什么条件下基圆小于齿根圆？

**

根据：

dfd2hfmz2（1%c）m

dbdcosmzcos

mz2（hac）mmzcos

z2（1%C）

1cos

1,c0.25

^425）41.45

2（hac）

m1,c0.35

44.7

z2（hac）2（10.35）

1cos1cos

（2）m1如果齿数小于等于41,基圆大于齿根圆m1如果齿数大于42,基圆小于齿根圆m1如果齿数小于等于44,基圆大于齿根圆m1如果齿数大于45,基圆小于齿根圆

5-15现需要传动比i3的一对渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，有三个压力角相等的渐开线标准直齿圆柱齿轮，它们的齿数分别为z120，z2z360，齿顶圆直径分别为da144mm，da2124mm，da3139.5mm，问哪两个齿轮能用？

中心距a等于多少？

并用作图法求出它们的重合度。

两个齿轮能用，是指能够正确啮合。

根据

叶

m（乙

da2

口（乙

124mm

da3

m（Z3

139.5mm

m3

2.25

齿轮

1和齿轮2两个齿轮能用

中心距am（zz2）80mm

重合度

COSal

rb1

rai

40cos20

44

0.854

ai31.32°

COSa2

120cos20

124

0.909

「b2

ra2

a2

24.58°

B1B2

Pn

Z1（tga1tg）Z2（tga2tg）

20（tg31.32°

tg20°

）60（tg24.58°

）

1.67

5-18对Z1=24、Z2=96、m=4mm、=20、ha=1、c=0.25的标准安装的渐开

线外啮合标准直齿圆