機(jī)械原理課后習(xí)題答案

1、F為作用在活塞上的力轉(zhuǎn)動(dòng)副A及B上所畫(huà)的小圓AB上的作用力的真實(shí)方向（構(gòu)件重量及慣性力略去第四章課后習(xí)題4-12圖示為一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的三個(gè)位置,為摩擦圓，試決定在此三個(gè)位置時(shí)作用在連桿不計(jì)）。F解：上圖中構(gòu)件2受壓力。因在轉(zhuǎn)動(dòng)副A處2、1之間的夾角/OAB在逐漸減小，故相對(duì)角速度21沿順時(shí)針?lè)较?，又?受壓力，故FR12應(yīng)切于摩擦圓的下方；在轉(zhuǎn)動(dòng)副B處，2、3之間的夾角/OBA在逐漸增大，相對(duì)角速度23也沿順時(shí)針?lè)较?，故FR32應(yīng)切于摩擦圓的上方。解：上圖構(gòu)件2依然受壓力。因在轉(zhuǎn)動(dòng)副A處2、1之間的夾角/OAB逐漸減小，故相對(duì)角速度321沿順時(shí)針?lè)较?，又?受壓力，故Fr12應(yīng)切于摩擦圓的下方

2、；在轉(zhuǎn)動(dòng)副B處，2、3之間的夾角/OBA逐漸減小，故相對(duì)角速度CO23沿逆時(shí)針?lè)较?，F(xiàn)r32應(yīng)切于摩擦圓的下方。解：上圖構(gòu)件2受拉力。因在轉(zhuǎn)動(dòng)副A處2、1之間的夾角/OAB在逐漸增大，故相對(duì)角速度co21沿順時(shí)針?lè)较?，又?受拉力，故FR12應(yīng)切于摩擦圓的上方；在轉(zhuǎn)動(dòng)副B處，2、3之間的夾角/OBA逐漸減小，故相對(duì)角速度23沿順時(shí)針?lè)较?，F(xiàn)R32應(yīng)切于摩擦圓的下方。4-13圖示為一擺動(dòng)推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪1沿逆時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)，F(xiàn)為作用在推桿2上的外載荷，試確定凸輪1及機(jī)架3作用給推桿2的總反力FR12及FR32方位（不考慮構(gòu)件的重量及慣性力，圖中虛線小圓為摩擦圓）。解：經(jīng)受力分析，F(xiàn)R12的方

3、向如上圖所示。在FR12的作用下，2相對(duì)于3順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，故FR32應(yīng)切于摩擦圓的左側(cè)。補(bǔ)充題1如圖所示，楔塊機(jī)構(gòu)中，已知丫=3=60°,Q=1000N格接觸面摩擦系數(shù)f=0.15,如Q為有效阻力，試求所需的驅(qū)動(dòng)力F。解:對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行受力分析，并作出力三角形如圖。對(duì)楔塊1,FFr21FR31=0由正弦定理有sin（60o+2邛）sin（90o邛）FFr21對(duì)楔塊2,同理有sin（90o十邛）sin（60o-2）QFR12-FR32=0FR12sin(60o+2F二一Qsin(60-2且有FR21=FR12,cP=arctgf=8.53o聯(lián)立以上三式，求解得F=1430.65N2如圖示斜面

4、機(jī)構(gòu)，已知：f（滑塊1、2與導(dǎo)槽3相互之間摩擦系數(shù)）、入（滑塊1的傾斜角）、Q（工作阻力，沿水平方向）,設(shè)不計(jì)兩滑塊質(zhì)量，試確定該機(jī)構(gòu)等速運(yùn)動(dòng)時(shí)所需的鉛重方向的驅(qū)動(dòng)力F。解:滑塊1、2受力情況及力三角形如圖所示。由正弦定理有對(duì)滑塊1:sin(2；)Fsin|90o一(彳FR21對(duì)滑塊2:包畫(huà)2=sin(90°)QFR12并且有Fr21-FR12,=arctgfcos:sin(12)解N得F二cos2cos(；+)第五章課后習(xí)題58圖示為一帶式運(yùn)輸機(jī)，由電機(jī)1經(jīng)平帶傳動(dòng)及一個(gè)兩級(jí)齒輪減速器帶動(dòng)運(yùn)輸帶8。設(shè)已知運(yùn)輸帶8所需的引力F=5500N,運(yùn)送速度v=1.2m/so平帶傳動(dòng)（包括軸承

5、）的效率=0.95,每對(duì)齒輪（包括軸承）的效率*12=0.97,運(yùn)輸帶8的機(jī)械效率。3=0.92（包括支承和聯(lián)軸器）。試求該系統(tǒng)的總效率及電動(dòng)機(jī)所需的效率。解：該系統(tǒng)的總效率為匚三0.950,9720.92=0.822123F.55001210與電機(jī)所需的功率為Nd=8.029（Kw）d0.8225-9如圖所示，電動(dòng)機(jī)通過(guò)V帶傳動(dòng)及圓錐、圓柱齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)工作機(jī)A及B。設(shè)每對(duì)齒輪的效率1=0.97（包括軸承的效率），帶傳動(dòng)的效率113=0.92,工作機(jī)A、B的功率分別PA=5Kw、Pb=1KW,效率分別為nA=0.8,nB=0.5，試求電動(dòng)機(jī)所需的功率。解：輸入功率Pa=Pa/(ai22)=7.

6、22Pb=Pb/(bi22)=2.31''電機(jī)所需功率Pfe=B.Pb=9.53KW5-12a）圖示為一焊接用楔形夾具，利用這個(gè)夾具把要焊接的工件1和預(yù)先夾妥，以便焊接。圖中2為夾具，圖中2為夾具體，3為楔塊，若已知各接觸面間的摩擦系數(shù)均為f,試確定此夾具的自鎖條件。解法1根據(jù)反行程時(shí)刀/W0的條件來(lái)確定。反行程時(shí)（楔塊3退出）取楔塊3為分離體，其受工件1（及I,）和夾具2作用的反作用力R3和R3以及支持力P,各力方向如圖a所示，根據(jù)楔塊3的平衡條件，作封閉三角形如圖c所示。反行程時(shí)R23為驅(qū)動(dòng)力，由正弦定理可得cos923sin（cr-2）當(dāng)后0（不考慮摩擦）時(shí)，得理想驅(qū)動(dòng)力

7、為：五23。二尸sina于是得此機(jī)構(gòu)反行程的機(jī)械效率為sin(a-2”)sinacos令三°,可得自鎖條件為。解法2根據(jù)反行程時(shí)生產(chǎn)阻力小于或等于零的條件來(lái)確定。根據(jù)楔塊3的力三角形（圖c）,由正弦定理有P=S1n（.：中）R23cos若楔塊3不自動(dòng)松脫，則應(yīng)使PW0,即得自鎖條件為：口W2cp解法3根據(jù)運(yùn)動(dòng)副的自鎖條件確定。由于工件被夾緊后P力就被撤消，故楔塊3的受力如圖b所示，楔塊3就如同一個(gè)受到R3（此時(shí)為驅(qū)動(dòng)力）作用而沿水平面移動(dòng)的滑塊。故只要必作用在摩擦角。之內(nèi)，楔塊3即發(fā)生自鎖。R23與垂直方向之間的夾角是a-4要使R23作用在摩擦角（j）之內(nèi)，即a_<P<9

8、所以，楔塊3發(fā)生自鎖的條件是：aM2平（b）設(shè)礦石的重量為Q礦石與顆板間白摩擦因數(shù)為f,則摩擦角為a=arctanf礦石有向上被擠出的趨勢(shì)時(shí)，其受力如圖，由力平衡條件知:R32=0由正弦定理得Q_Fri2sin(1-2)-sin(90')Q=FR12sin(-2:)cos:令Q<0,得sin（：-2:）<0故自鎖條件為：參考方法二：ot-2FRsin(-)-Q-02lQ即Fr)a-2sin2-)Frot鵬sin,-9)asin-2.'a一當(dāng)“<0時(shí)，即一-邛E0,礦石將不被擠出，即自鎖條件為2補(bǔ)充題：如圖示斜面機(jī)構(gòu)，已知：f（滑塊1、2與導(dǎo)槽3相互之間摩擦系數(shù)

9、）、入（滑塊1的傾斜角）、F（驅(qū)動(dòng)力，鉛重方向），Q（工作阻力，沿水平方向），設(shè)不計(jì)兩滑塊質(zhì)量，試確定該機(jī)構(gòu)的效率及自鎖條件（包括正、反行程）解：(1)反行程：受力分析如圖由正弦定理得，F(xiàn)_FR21sin(-2：)sin(90-)Q_FR12sin90；-sin(90c-:)FR12=FR21所以cospP)Q=Fcos:sin('-2：)可得'=Qo_sin('-2)Qtancos。P)令mE0,則九W2中為自鎖條件。(2)正行程效率：由第4章受力分析知Fcos：sin(12:)qcos2:cos(')所以F0_tan'cos2：cose：；,)Fco

10、s：sin(12)第七章課后習(xí)題7-6如圖所示為一機(jī)床工作臺(tái)的傳動(dòng)系統(tǒng)。設(shè)已知各齒輪的齒數(shù)，齒輪3的分度圓半徑各齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Ji、2、J2'、J3,齒輪1直接裝在電動(dòng)機(jī)軸上，故Ji中包含了電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。工作臺(tái)和被加工零件的重量之和為G。當(dāng)取齒輪1為等效構(gòu)件時(shí)，求該機(jī)械系統(tǒng)的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Je（31/32=Z2/Z1）。解：根據(jù)式（7-17）I色J2i他口瀘Je乙mi.Jsi.信I1皿人工修H工件尚里j-j+j在2+j'E;j31+g32Ue1122U23318rsg產(chǎn)1又因由、得7-11某內(nèi)燃機(jī)的曲柄輸出力矩Md隨曲柄轉(zhuǎn)角力的變化曲線如圖所示，其運(yùn)動(dòng)周期WT=兀，曲柄的

11、平均轉(zhuǎn)速nm=620r/min。當(dāng)用該內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)一阻抗力為常數(shù)的機(jī)械時(shí)，如果要求其運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)8=0.01。試求1）曲柄的最大轉(zhuǎn)速nmax和相應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角位置Max；2）裝在曲軸上的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JF（不計(jì)其余構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量）。解：（1）設(shè)阻力矩為M.，由驅(qū)動(dòng)功等于阻抗功有/M.d=jMdd中即120130Mr二二200()二2180130+180200二解得:700Mr=116.67N.m6直線OA的方程為：2001800y二-7x=xy20二ji180直線BC的方程為：200/、y(x-)二y130()JT180直線Me與分別與OA、360013二（x-二）BC交于D、E點(diǎn)，則可求得D、E

12、坐標(biāo)為:d(W"125700冗2166由能量指示圖知，E點(diǎn)時(shí)速度達(dá)到最大值nmax,dnmax=nm(1)=620(10.005)=623.1r/min2max：104.17o125二180ox216二（2）由能量指示圖知，D到E區(qū)間內(nèi)的盈虧功為最大盈虧功AWmax,其在數(shù)值上應(yīng)等于梯形ABED所圍成的面積wmax1301257()(200-2I1180216108700):弊二216Jf-900：Wmax/(；2nm2、)將&WmaxEm力代入上式得，Jf之2.11kg.m2補(bǔ)充題：構(gòu)件1上的等效阻力矩M力矩Mer。解(1)先確定速度瞬心/ler當(dāng)后曲，加于構(gòu)件1上的等效阻

13、'弋一，.P13的位置，如圖所示。圖示錢(qián)鏈四桿機(jī)構(gòu)，已知li=100mm,l2=390mm,l3=200mm,6l4=250mm,若阻力矩M3=100Nm。試求：(1)當(dāng)后N2時(shí)，加于A缶，一Vp13二叫P13P14=83'P13P34,£21_P13P14_j1%Pl3P34l32031Mer=M3-=100M=50(Nm)112KAfix工ti、7：P13P34P14明(2)先確定速度瞬心VP13=11P13P14=仁3P13P142P13的位置，如圖所示。P23:切3P13P34.6P12(P13)l1Ol4P34l11002P141Pl3P34l1l33507

14、32200Mer=M3=100=(Nm)、77(思考：還可以利用矢量方程得到速度多邊形來(lái)求得速比TTTVB=VC+VBC)8-5(a)圖示機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如解圖8-5(a)所示。OC為機(jī)架，OA與構(gòu)。(b)圖示機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如解圖8-5(b)或(c)所示。OB為機(jī)架，圖為導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。P23BC為搖桿，故該機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)8-5(b)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；圖8-5(c)ABOo/4CA(a)B(b) (c)8-6解答：(1)因?yàn)閍b=240mm600mm=840mm：cd=400mm500mm=900mm又取桿4為機(jī)架，最短桿1為連架桿。所以又曲柄存在，為桿1。(2)若各桿長(zhǎng)度不變，可以選不同桿為機(jī)架的辦法

15、獲得雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)。其中，結(jié)合(1)可知，取桿1為機(jī)架得雙曲柄機(jī)構(gòu)；取桿3為機(jī)架得雙搖桿機(jī)構(gòu)。(3)要獲得曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，需要滿足桿長(zhǎng)條件；最短桿為連架桿。1)桿4為最長(zhǎng)桿，即d>600mm時(shí)，ad=240mmd三bc=600mm400mm=1000mm600mm:d三760mm2)桿4長(zhǎng)介于b、c之間，即400mm<dM600mm時(shí)，ab=240mm600mm=840mm£cd=400mmd440mm三d三600mm3)桿4長(zhǎng)介于a、c之間，即240mm<dM400mm時(shí)，ab=240mm600mm=840mm_cd=400mmd無(wú)解綜上，若a、b、c三桿的

16、長(zhǎng)度不變，取桿4為機(jī)架，要獲得曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，d的取值范圍為440mm-d-760mm8-8解答：(1)作出該機(jī)構(gòu)的極位夾角8與桿3的最大擺角中。如圖8-8(a)22211121413:arccos214111222212-111413-arccos21412-1122228527250:arccos272285222252287250-arccos27252-28=19.42221314-1112:arccos213142221314-12-11-arccos21314=70.62225072-2852:arccos250722225072-5228-arccos250722221213-14

17、-11:arccos12123,1=51.1作出該機(jī)構(gòu)的兩個(gè)傳動(dòng)角極值，如圖8-8(b)2225250-72-28=arccos25250=22.7,22221213T114.爾180212|32225250-2872一arccos25250最小傳動(dòng)角=99Ymin24乙.7行程速度變化系數(shù)KK=180'1180=180,19.4；180'-19.4九24*11+14=28mm+72mm=100mm父12+13=52mm+50mm=102mm又11為最短桿二當(dāng)取桿1為機(jī)架時(shí)，將成雙曲柄機(jī)構(gòu)。C、D為擺轉(zhuǎn)副(3)由(2)可知，當(dāng)桿3為機(jī)架時(shí)，將成為雙搖桿機(jī)構(gòu)。A、B為周轉(zhuǎn)副。C1

18、C3B2B4C4B3(b)(a)8-16解答： 三角形C1DF1,繞D點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，使C1點(diǎn)與C2點(diǎn)重合，此時(shí)F1點(diǎn)旋轉(zhuǎn)到點(diǎn)。同理旋轉(zhuǎn)三角形C3DF3得點(diǎn)F33。 作511和F2F33的垂直平分線a、b的交點(diǎn)即為所求較接點(diǎn)£2的位置。8-23解答：行程速比變化系數(shù)K=1.5極位夾角u=180,K-1K1=180,1.5-11.51=36作圖比例尺ul=1mmmmlAB|BC二UiAC二171mm=71mm|bcTab=UiAC1=125.5mm=25.5mm或|AB|BC=UlAC2"169.5mm=169.5mmAB=22.75mmAB48.25mmBCAB=49.25mmAB

19、120.25mmBC|bc|ab=UiAC二171mm=71mmC2_/)ItC1DA9-710-21解答：（1）由直角三角形的性質(zhì)，可得rkr2=652502mm=41.53mmrb50二k=arccos-1=arccos二39.72二inv：k=tan：匕”鄉(xiāng)2-39：72二=7.88180k_.(2)根據(jù)式0=inva=tano(-a查上表kkk/可解得=3445=34.75,bk_rrcos;50mmm=60.85mmcos34.7510-23解答:11r=-mz=-326mm=39mm22ra112mzha=2mZhm=39mm=13mm=42mmarb=rcos：-39cos20m

20、m=36.65mm(1)(2)曲率半徑:、22-22-r-rb=39-36.65mm=13.33mm22-22-"=raib_4236.65mm=20.51mm齒頂圓壓力角:rb二a=arccosJara36.65；=arcco“=29.2410-26解答:1(a)a=2mziZ2.ZI12Z2解方程組（a）,并代入已知數(shù)據(jù)可得Zi=90,z2=50d1=mz1=590mm=450mmd2=mz2=550mm=250mm*da1=d1十2ham=450mm+2父1父5mm=460mm*da2=d22ham=250mm215mm=260mmb1=d1cos-=450cos20mm=42

21、2.86mmcb2=d2cos=250cos20mm=234.92mm11s=m=5mm=7.85mme=s=7.85mm10-28解答：（1）求重合度zrbi=arccosr-=arccos'alraimz1cos;*Zi2ham19cosOarccos7A71921-'b2m九cos142coso)=arccosJ-=arccosz；=arccos心上“=26.236ra2Z22ham42211-：=Z1tan：a1-tan：Z2tan：a2-tan：1 -t；c廠=19x(tan31.767-tan20)+42M(tan26.236-tan20)2 “=1.63（2）結(jié)合

22、（1）可知當(dāng)有一對(duì)輪齒在節(jié)點(diǎn)P處嚙合時(shí)，不存在其他輪齒也處于嚙合狀態(tài)。當(dāng)有一對(duì)輪齒在B1點(diǎn)處嚙合齒輪時(shí)，不存在其他一對(duì)齒輪也處于嚙合狀態(tài)。10-29解答：a11“=mz1z2=5203040mm=700mm由中心距公式acos：=acos：當(dāng)a=725mm時(shí),acos<700cos:arccos；二arccos725202024.871c'一，（2）當(dāng)口=2230時(shí)，700cos20=711.98mmcos：cos223010-34解答a4d1d2=啜產(chǎn)=?s常mm=248.466mma=250mm:=arccosmnZ1-z-arccos8_2040_Z1Zv1小cosZ2Zv

23、2可cos2a203:'cos16153740=45.1732250=22.586-'''=161537-tan:n,t=arctan-二arctancos-tan203'cos161537=20.764.at1=arcc0sdi=arccosda2Z1mncos：tcospmn修cosP42hanJ二arccos20cos20.764'"cos16153720-'''21cos161537db2：.at2=arccos=arccosda2Z2mnC0S：tcos!mn-77-Z2cos1一入，L.,=-Z1(tanCtat1-tan«t)+Z2(tan二arccos：2han：-at2-tan：-t40cos20.764'cos16153740'''21cos161537=31.444=26.846：=*/0x(tan31.444:tan20.764