《機(jī)械原理》第八版課后習(xí)題答案

1、第2章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析（P29）2-12:圖a所示為一小型壓力機(jī)。圖上，齒輪1與偏心輪1為同一構(gòu)件，繞固定軸心O連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。在齒輪5上開有凸輪輪凹槽，擺桿4上的滾子6嵌在凹槽中，從而使擺桿4繞C軸上下擺動(dòng)。同時(shí)，又通過偏心輪1、連桿2、滑桿3使C軸上下移動(dòng)。最后通過在擺桿4的叉槽中的滑塊7和鉸鏈G使沖頭8實(shí)現(xiàn)沖壓運(yùn)動(dòng)。試?yán)L制其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖，并計(jì)算自由度。解:分析機(jī)構(gòu)的組成:此機(jī)構(gòu)由偏心輪1（與齒輪1固結(jié)）、連桿2、滑桿3、擺桿4、齒輪5、滾子6、滑塊7、沖頭8和機(jī)架9組成。偏心輪1與機(jī)架9、連桿2與滑桿3、滑桿3與擺桿4、擺桿4與滾子6、齒輪5與機(jī)架9、滑塊7與沖頭8均組成轉(zhuǎn)動(dòng)副，滑桿3與機(jī)架9、

2、擺桿4與滑塊7、沖頭8與機(jī)架9均組成移動(dòng)副，齒輪1與齒輪5、凸輪（槽）5與滾子6組成高副。故解法一：n二7p二9p=2lhF=3n一2p一p=3x7一2x9一2=1lh解法二：n=8p=10p=2局部自由度lhF=1F=3n一(2p+p一p)F=3x8一2x10一2一1=1lh（P30）2-17:試計(jì)算如圖所示各機(jī)構(gòu)的自由度。圖a、d為齒輪-連桿組合機(jī)構(gòu)；圖b為凸輪-連桿組合機(jī)構(gòu)（圖中在D處為鉸接在一起的兩個(gè)滑塊）；圖c為一精壓機(jī)機(jī)構(gòu)。并問在圖d所示機(jī)構(gòu)中，齒輪3與5和齒條7與齒輪5的嚙合高副所提供的約束數(shù)目是否相同？為什么？lhF=3n一2p-p=3x5一2x6一2=1lhF=3n一2p一p

3、=3x5一2x6一2=1lhc)n=5p=7p=0lh齒輪3與齒輪5的嚙合為高副（因兩齒輪中心距己被約束，故應(yīng)為單側(cè)接觸）將提供1個(gè)約束。齒條7與齒輪5的嚙合為高副(因中心距未被約束，故應(yīng)為雙側(cè)接觸)將提供2個(gè)約束。第3章平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析(P50)3-8：在圖示的凸輪機(jī)構(gòu)中，已知凸掄1以等角速度=10rads轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪為一偏心圓，其半徑R=25mm,l=15mm,l=50mm,9=90，試用圖解法求構(gòu)件2的角速ABAD1度與角加速度a。22解：1)高副低代，以選定比例尺,繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。(圖3-8)2)速度分析：圖3-6(b)乙4=Ni=3/的=10X0,015=0,15mjS取B4、B2

4、為重合點(diǎn)速度方程：vB2=VB4+VB2B4速度多邊形如圖3-8(b)v=rpb=0.005x23.5=0.1175肌B2V2.-Sv=卩bb=0.005x32=0.16B2B4V42msv3=B22l卩pbv2l0.11750.00125x4轉(zhuǎn)向逆時(shí)針BDBDCa24B2A3113）加速度分析：圖3-8（c）P圖3-8an+at=a+aK+arB2B2B4B2B4B2B4an=an=321=102x0.015=1.5ms2B4B11AB-an=321=2.292x0.00125x41=0.269m,；s2B22BDak=23v=2x2.29x0.16=0.732m；s2B2B42B2B4at

5、卩bba=B2=-222l卩BDBDl0.04x120.00125x41轉(zhuǎn)向順時(shí)針。(P51)3-11：試求圖示各機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí)全部瞬心的位置,并給出連桿上E點(diǎn)的速度方向。(E點(diǎn)的速度方向:找到固連E點(diǎn)構(gòu)件的絕對(duì)瞬心位置，連接該絕對(duì)瞬心和E點(diǎn)，過E點(diǎn)做垂線即是E點(diǎn)的速度方向)4B3C212a)COB24/I1234/3b)A2PBooPm臥3c)14c3P2d)(P51)3-15：在圖所示的牛頭刨床機(jī)構(gòu)中，h=800mm,h,=360mm,h2=120mm,l=200mm,12AB1=960mm,1=160mm,設(shè)曲柄以等角速度_=5rad/s逆時(shí)針方向回轉(zhuǎn)，試用圖解法求機(jī)CDDE1構(gòu)在產(chǎn)1

6、35。位置時(shí)，刨頭上點(diǎn)C的速度v。1C、-1_0.12_門門門1加/、一一解：選定比例尺，卩1-才B-0,001/mm繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。如圖(a)解法一：速度分析：先確定構(gòu)件3的絕對(duì)瞬心P36，利用瞬心多邊形，如圖(b)由構(gòu)件3、5、6組成的三角形中，瞬心P36、P35、P56必在一條直線上，由構(gòu)件3、4、6組成的三角形中，瞬心P36、P34、P46也必在一條直線上，二直線的交點(diǎn)即為絕對(duì)瞬心P36o速度方程Vb3二Vb2+VB3B2=20=0.05Ymmvv=315x0.2=1m.：s3方向垂直AB。B2B11ABVB3的方向垂直BG(BP36),VB3B2的方向平行BDo速度多邊形如圖3-9

7、(c)解法二：確定構(gòu)件3的絕對(duì)瞬心P36后，再確定有關(guān)瞬心P16、P12、P23、P13、P15，利用瞬心多邊形，如圖3-9(d)由構(gòu)件1、2、3組成的三角形中，瞬心P12、P23、P13必在一條直線上，由構(gòu)件1、3、6組成的三角形中，瞬心P36、P16、P13也必在一條直線上，二直線的交點(diǎn)即為瞬心P13。利用瞬心多邊形，如圖3-9(e)由構(gòu)件1、3、5組成的三角形中，瞬心P15、P13、P35必在一條直線上，由構(gòu)件1、5、6組成的三角形中，瞬心P56、P16、P15也必在一條直線上，二直線的交點(diǎn)即為瞬心P15o如圖3-9(a)P15為構(gòu)件1、5的瞬時(shí)等速重合點(diǎn)v=v=3AP|H=1.24m/

8、CP1515，-s第8章連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)(P160)8-7：8-6in圖，己知a=240mm,b=600inm,c=400inmTdSOOinm,問：1)取桿4作機(jī)架時(shí)，是否有曲柄存在？2)能否選不同桿為機(jī)架得到雙曲柄機(jī)構(gòu)、雙搖桿機(jī)構(gòu)？3)若応嘰三桿的長度不變，取桿4為機(jī)架.要獲得曲柄揺桿機(jī)構(gòu)，d的取值范圍應(yīng)為何值？2)I為機(jī)架，得到雙曲柄機(jī)構(gòu)3為機(jī)架，得到雙搖桿機(jī)構(gòu)3)若4為最短桿，則不可能成為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，(1240故不可能短桿*即4245還須滿足桿長條件=rf/T+Z-r=240-4-600-400=440若4為最長桿，則+rfrfb+c-fl=600+400240=760結(jié)論：440(

9、l760/fiJH第9章凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)（P190）9-7：試標(biāo)出題96a圖在圖示位置時(shí)凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角，凸輪從圖示位置轉(zhuǎn)過90后推桿的位移；并標(biāo)出題96b圖推桿從圖示位置升高位移s時(shí)，凸輪的轉(zhuǎn)角和凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角。解如圖（a）所示，用直線連接圓盤凸輪圓心A和滾子中心B,則直線AB與推桿導(dǎo)路之間所夾的銳角為圖示位置時(shí)凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角。以A為圓心，AB為半徑作圓，得凸輪的理論廓線圓。連接A與凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)中心0并延長，交于凸輪的理論廓線于C點(diǎn)。以0為圓心.以0C為半徑作圓得凸輪的基圓。以0為圓心,以0點(diǎn)到推桿導(dǎo)路的距離0D為半徑作圓得推桿的偏距圓；。延長推桿導(dǎo)路線交基圓于G-點(diǎn)，以直線連接0G。過0

10、點(diǎn)作0G的垂線，交基圓于E點(diǎn)。過E點(diǎn)在偏距圓的下側(cè)作切線.切點(diǎn)為H點(diǎn).交理論廓線于F點(diǎn)，則線段EF的長即為凸輪從圖示位置轉(zhuǎn)過90后推桿的位移s。方法同前，在圖（b）中分別作出凸輪的理論廓線、基圓、推桿的偏距圓。延長推桿導(dǎo)路線交基圓于G點(diǎn)，以直線連接0G。以0為圓心，以滾子中心升高s后滾子的轉(zhuǎn)動(dòng)中心K到0點(diǎn)的距離0K為半徑作圓弧，交理論廓線于F點(diǎn)。過F點(diǎn)作偏距圓的切線，交基圓于E點(diǎn)，切點(diǎn)為H。則ZGOE為推桿從圖示位置升高位移s時(shí)-凸輪的轉(zhuǎn)角，ZAFH為此時(shí)凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角。(a)(b)(P190)9-13：一擺動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)(參看圖923)，已知lOA=60mmr0=25mm，1AB=

11、5Omm,rr=8mm。凸輪順時(shí)針方向等速轉(zhuǎn)動(dòng)，要求當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過180時(shí)，推桿以余弦加速度運(yùn)動(dòng)向上擺動(dòng)25；轉(zhuǎn)過一周中的其余角度時(shí)，推桿以正弦加速度運(yùn)動(dòng)擺回到原位置。試以作圖法設(shè)計(jì)凸輪的工作廓線。解推桿在推程及回程段運(yùn)動(dòng)規(guī)律的位移方程為(1) 推程：s=O1-cos(n5/50)/20W6W180(2) 回程：s=O1-(6/6)十sin(2n6/6、)/(2n)o6180計(jì)算各分點(diǎn)的位移值如表：00總轉(zhuǎn)角/j24025527028530031533034E位移/mm20.1116r5?12,5&43心892.210,72(L0根據(jù)表作圖如圖所示第11章齒輪系及其設(shè)計(jì)11-16如圖所示為兩個(gè)不同

12、結(jié)構(gòu)的錐齒輪周轉(zhuǎn)輪系，已知z1=20，z2=24，z2，=30z3=40,n1=200r/min,n3=-100r/min。求nH等于多少？(a).n-nzz24x40iH=H=1.6解：13n-nzz20x303H12iHn3-n1n二-43二1.6x(100)-200/(1.6-1)=-600r/minhiH-113(b)解：n-niH二H13n-n3Hzz24x40cc23zz20x3012Q1n二化二二-1.6x(-100)-200/(-1.6-1)=15.385r/minhiH-113如圖斤飛所K為兩個(gè)不同結(jié)枸的錐沓輪周轉(zhuǎn)輪系，已知磯2ft.z-:=24,；=30,sj=40,nF二200i/min,=-E00r/min,求兩輪系