機(jī)械原理作業(yè)解答綜合演示文稿

機(jī)械原理作業(yè)解答綜合演示文稿當(dāng)前第1頁\共有49頁\編于星期一\2點(diǎn)F=3n-2Pl-Ph=3×4-2×5-2=1F=3n-2Pl-Ph=3×3-2×4-1=0當(dāng)前第2頁\共有49頁\編于星期一\2點(diǎn)題1-5a)EFDABCEFDABCF=3n-2Pl-Ph=3×5-2×7=1F=3n-2Pl-Ph=3×4-2×5-1=1局部自由度虛約束1-5(a)當(dāng)前第3頁\共有49頁\編于星期一\2點(diǎn)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組成虛約束A在A點(diǎn)處有復(fù)合鉸鏈當(dāng)前第4頁\共有49頁\編于星期一\2點(diǎn)在C點(diǎn)處有局部自由度在E或F處存在虛約束EFCF=3n-2Pl-Ph=3×4-2×5-1=1F=3n-2Pl-Ph=3×6-2×8-1=1FMD在F點(diǎn)處有局部自由度在M或D處存在虛約束當(dāng)前第5頁\共有49頁\編于星期一\2點(diǎn)題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復(fù)合鉸鏈局部自由度1-6(a)當(dāng)前第6頁\共有49頁\編于星期一\2點(diǎn)F=3n-2Pl-Ph=3×8-2×10-2=2題1-4BCDAECFIJHIGFDECBAF=3n-2Pl-Ph=3×6-2×8-1=1虛約束1-6(b)1-7(a)當(dāng)前第7頁\共有49頁\編于星期一\2點(diǎn)P24P14P12P23P344213P13P14413P232∞P34∞P12P13∞P12∞P34P242-5當(dāng)前第8頁\共有49頁\編于星期一\2點(diǎn)P14P124213P34∞∞P23P34∞P13∞P24P14P12P234213P34∞P34∞P13P24當(dāng)前第9頁\共有49頁\編于星期一\2點(diǎn)在圖示的四桿機(jī)構(gòu)中，lAB=60mm，lCD=90mm，lAD=lBC=120mm，w2=10rad/s，試用瞬心法求：1)當(dāng)j=165o時，點(diǎn)C的速度；2)當(dāng)j=165o時，構(gòu)件3的線上（或其延長線上）速度最小的一點(diǎn)E的位置及其速度的大??；3)當(dāng)vC=0時，j角之值（有兩個角）。P24B2ACD341jw2P12P14P34P23P13ml=2mm/mmEw

2/w4

=P24P14/P24P12當(dāng)前第10頁\共有49頁\編于星期一\2點(diǎn)3)當(dāng)vC=0時，j角之值（有兩個角）。P24P12P14P34P23P34P23B2ACD341jw2P13P13當(dāng)前第11頁\共有49頁\編于星期一\2點(diǎn)解：vBAFCEBDpbcdepb(c),e(f)vBFCEDABG當(dāng)前第12頁\共有49頁\編于星期一\2點(diǎn)1-9圖示為一焊接用夾具.利用這個夾具把兩塊要焊接的工件及預(yù)先夾妥，以便焊接。圖中2為夾具體，3為楔塊。試確定其自鎖條件（即當(dāng)夾緊后，楔塊3不會自動松脫出來的條件。解：1）運(yùn)動上總支反力的確定a1'23F1R13jR1'3jv3R23ja2）作力矢量圖矢量方程：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當(dāng)前第13頁\共有49頁\編于星期一\2點(diǎn)如圖所示，電動機(jī)通過V帶傳動及圓錐、圓柱齒輪傳動帶動工作機(jī)A及B。設(shè)每對齒輪的效率h1=0.97（包括軸承的效率在內(nèi)），帶傳動的效率h2=0.92，工作機(jī)A、B的功率分別為PA=5kw、PB=1kw，效率分別為hA=0.8、hB=0.5，試求電動機(jī)所需的功率。解：能量損失過程分析h2h1h1h1hBhAWdNANBh1A

=h1

hAh1B=h1hBNd′Nd″Nd′+

Nd″h′=Nd′h1A+

Nd″h1Bh′h

=h2h1h′hNd==9.53kwNA+NBAB當(dāng)前第14頁\共有49頁\編于星期一\2點(diǎn)

F=5500N，v=1.2m/s，平帶傳動的效率h1=0.95（包括軸承的效率在內(nèi)），每對齒輪的效率h2=0.97（包括軸承的效率在內(nèi)），運(yùn)輸帶傳動的效率h3=0.92。解：運(yùn)輸帶所需功率為：N帶=Fv=6.6kwh1h2h2h3N電N帶h

=h1

h22h3=0.822N電=N帶/h=8.03kw12345678F900Fv能量損失過程為當(dāng)前第15頁\共有49頁\編于星期一\2點(diǎn)ACBabcdD2-2已知各桿長：a=25，b=90，c=75，d=100。試求：若桿AB是機(jī)構(gòu)的主動件，AD為機(jī)架，機(jī)構(gòu)是什么類型的機(jī)構(gòu)？若桿BC是機(jī)構(gòu)的主動件，AB為機(jī)架，機(jī)構(gòu)是什么類型的機(jī)構(gòu)？若桿BC是機(jī)構(gòu)的主動件，CD為機(jī)架，機(jī)構(gòu)是什么類型的機(jī)構(gòu)？解：因為：a+d=125<b+c=165，而：最短桿為連架桿。所以，此機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；最短桿為機(jī)架。所以，此機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)；最短桿為連桿。所以，此機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)。當(dāng)前第16頁\共有49頁\編于星期一\2點(diǎn)∞

∞

DDC′B′γmin′γmax′ABClreqB″C″g=arccos[(e+rsinq)/l]γ2-3當(dāng)前第17頁\共有49頁\編于星期一\2點(diǎn)C1B12-4在圖示的四桿機(jī)構(gòu)簡圖中，各桿長度為：a=30mm，b=60mm，c=75mm，d=80mm。試求機(jī)構(gòu)的最小傳動角和最大壓力角、行程速比系數(shù)。

q=20ok=(180+q)/(180-q)=1.25ACBabcdDB2C2q解：當(dāng)前第18頁\共有49頁\編于星期一\2點(diǎn)ACBbcdDa2-4試求機(jī)構(gòu)的最小傳動角和最大壓力角。解：C1B1B2C2gmin′gmax′gmax′=108o=41ogmin′=41ogmin=

Min[180o-，]gmin′gmax′當(dāng)前第19頁\共有49頁\編于星期一\2點(diǎn)A2-9設(shè)計一曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，已知搖桿DC長度為150mm，搖桿的兩極限位置的夾角為45o，行程速比系數(shù)k=1.5，機(jī)架長度取90mm。解：q=180(k-1)/(k+1)=36oD45oC1C2o90o-qAC1=28mmAC2=44mm因為：AC1=BC-ABAC2=BC+AB即：LAB=32mmLBC=144mm所以：AB=8mmBC=36mmml=4mm/mmINB2B1當(dāng)前第20頁\共有49頁\編于星期一\2點(diǎn)如圖所示，已知滑塊和搖桿的對應(yīng)位置分別是：s1=36mm，s12=8mm，s23=9mm，j12=25o，j23=35o，搖桿第Ⅱ位置在鉛垂方向上，滑塊的鉸鏈取在B點(diǎn)，偏距為28mm，試確定曲柄和連桿的長度。解：B'2B'3j12j23eB1B2B3s23s12AE1E2E3s1C1C2C3LAB=AC1×

ml=ml=0.5mm/mmLBC=B1C1×

ml=當(dāng)前第21頁\共有49頁\編于星期一\2點(diǎn)試設(shè)計如圖所示的六桿機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)當(dāng)原動件1自y軸順時針轉(zhuǎn)過j=60°時，構(gòu)件3順時針轉(zhuǎn)過f12=45°恰與x軸重合。此時滑塊6自E1移動到E2，位移s12=20mm。試確定鉸鏈B及C的位置。j12f12AxyB2B1DC2C1E1E23060s12612345當(dāng)前第22頁\共有49頁\編于星期一\2點(diǎn)B1F2F1AxyDE1E2C2C1j12f12AxyB2B1DC2C1E1E23060s12612345E'2C'2f12B2H2H1當(dāng)前第23頁\共有49頁\編于星期一\2點(diǎn)6'5'4'3'2'1'2'1'3'6'4'5'0123456sd132546e12345603-4欲設(shè)計圖示的直動滾子從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，要求在凸輪轉(zhuǎn)角為0o~90o時，推桿以余旋加速度運(yùn)動規(guī)律上升h=20，且取r=25mm，e=10mm，rr=5mm。試求：1）選定凸輪的轉(zhuǎn)向，并簡要說明選定的原因；2）用反轉(zhuǎn)法畫出當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)角d=0o~90o時凸輪的工作廓線；3）在圖上標(biāo)出d=45o時凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角。rb解：選兩個圖的比例尺均為ml=1mm/mmvFar當(dāng)前第24頁\共有49頁\編于星期一\2點(diǎn)wroBA3-6(a)根據(jù)圖示已知條件作出從動件與凸輪在B點(diǎn)接觸時的壓力角a和從動件的位移sB。aBsBrb當(dāng)前第25頁\共有49頁\編于星期一\2點(diǎn)3-7圖示的凸輪為偏心圓盤。圓心為O，半徑為R=30mm，偏心距LOA=10mm，滾子半徑rr=10mm，偏距e=10mm。試求：1）推桿的行程和凸輪的基圓半徑rb；2）推程運(yùn)動角d0、遠(yuǎn)休止角ds、回程運(yùn)動角d'0和近休止角d's；3）最大壓力角amax的數(shù)值及發(fā)生的位置；4）從B點(diǎn)接觸到C點(diǎn)接觸凸輪所轉(zhuǎn)過的角度j0和推桿的位移s；5）C點(diǎn)接觸時凸輪機(jī)構(gòu)的壓力aC。AOBCrbhd0d'0理論廓線基圓當(dāng)前第26頁\共有49頁\編于星期一\2點(diǎn)3）最大壓力角amax的數(shù)值及發(fā)生的位置；AOBCrbAOBCrbhd0d'0理論廓線基圓Fvaamax當(dāng)前第27頁\共有49頁\編于星期一\2點(diǎn)4）從B點(diǎn)接觸到C點(diǎn)接觸凸輪所轉(zhuǎn)過的角度j0和推桿的位移s；5）C點(diǎn)接觸時凸輪機(jī)構(gòu)的壓力aC。AOBCrbaCFvAOBCrbsj當(dāng)前第28頁\共有49頁\編于星期一\2點(diǎn)AOBCrbsjAOBCrbsj當(dāng)前第29頁\共有49頁\編于星期一\2點(diǎn)w

j123456789101′2′10′3′4′5′6′7′8′9′dj0j0j當(dāng)前第30頁\共有49頁\編于星期一\2點(diǎn)123456789101′2′10′3′4′5′6′7′8′9′dj0d0j-w

w

47581326910δ01′2′當(dāng)前第31頁\共有49頁\編于星期一\2點(diǎn)4-5已知一對外嚙合正常標(biāo)準(zhǔn)直齒輪傳動，其模數(shù)m=5mm，壓力角a=20o，中心距a=350mm，傳動比i12=9/5，試求兩輪齒數(shù)z1和z2，分度圓直徑d1和d2，齒頂圓直徑da1和da2，齒根圓直徑df1和df2；全齒高h(yuǎn)及分度圓齒厚s及齒槽寬e。解：因為：a=m(z1+z2)/2=350mm和i12=z2/z1=9/5；所以：z1=50，z2=90

d1=mz1=250mm,d2=450mm;

da1=d1+2h*am=260mm,da2=460mm;df1=d1–2(h*a+c*)m=237.5mm,df2=537.5mm

h=(2h*a+c*)m=11.25mm，s=e=mp/2=7.85mm當(dāng)前第32頁\共有49頁\編于星期一\2點(diǎn)4-6設(shè)一對外嚙合正常標(biāo)準(zhǔn)直齒輪的齒數(shù)z1=30，z2=40，m=20mm，a=20o。齒頂高系數(shù)h*a=1，徑向間隙系數(shù)c*=0.25。試求當(dāng)中心距a'=725mm時，兩輪的嚙合角a'

。又當(dāng)a'=22.5時，試求其中心距a'

；節(jié)圓半徑r'1和r'2；頂隙c。在這兩種情況下其節(jié)圓半徑的比值是否相等？為什么？解：(1)a'=725mm時a'cosa'=acosa=arccos(acosa/a')/=24.87o;r'1=rb1/cosa'=mz1cosa/2cosa'=310.72mm，r'2=414.30mm(2)a'=22.5時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

因為：r'1/r'2

=414.30/310.73=406.85/305.13=1.33；在這兩種情況下，節(jié)圓半徑的比值相等，故傳動比不變。這是因為漸開線齒輪具有可分性。當(dāng)前第33頁\共有49頁\編于星期一\2點(diǎn)4-7已知一對外嚙合正常標(biāo)準(zhǔn)直齒輪的參數(shù)為：z1=19，z2=42，m=5mm，a=20o。試求出兩輪的標(biāo)準(zhǔn)中心距a；基圓半徑rb1和rb2；齒頂圓半徑ra1和ra2；齒頂圓壓力角aa1和aa2；基圓齒距pb1和pb2。并準(zhǔn)確繪制出這對齒輪傳動的理論嚙合線N1N2（設(shè)主動輪1順時針轉(zhuǎn)動），實際嚙合線B1B2；節(jié)圓和嚙合角。求重合度ea（可由圖中量出的長度計算ea），并畫出單齒及雙齒嚙合區(qū)。說明這對齒輪能否連續(xù)傳動？為什么？（取ml=0.002m/mm）解：計算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。當(dāng)前第34頁\共有49頁\編于星期一\2點(diǎn)1.63pbpbpbB2B12.求重合度eaea=B1B2/pb=[(tanaa1-tana)+(tanaa1-tana)]/2p=1.63B10201B2N1N2rb1r1ra1單齒嚙合區(qū)雙齒嚙合區(qū)當(dāng)前第35頁\共有49頁\編于星期一\2點(diǎn)4-3圖示為單聯(lián)滑移齒輪機(jī)構(gòu)，已知各輪基本參數(shù)m=3mm，a=20o，h*a=1，及z1=18，z2=30，z3=27。試問共有集中類型設(shè)計方案可供選擇，哪個方案較好？解：因為：a12=m(z1+z2)/2=72mm，a13=m(z1+z3)/2=67.5mm選取a'=

a12，輪1、2組成標(biāo)準(zhǔn)齒輪機(jī)構(gòu)，輪1、3組成正傳動；選取a'=

a12，輪1、2組成等高變位傳動，輪1、3組成正傳動；選取a'=

a13，輪1、2組成負(fù)傳動，輪1、3組成標(biāo)準(zhǔn)齒輪機(jī)構(gòu)；選取a'=

a13，輪1、2組成負(fù)傳動，輪1、3組成等高變位傳動；選取a13<a'<a12，輪1、2組成負(fù)傳動，輪1、3組成正傳動；選取a12<a'，輪1、2組成正傳動，輪1、3組成正傳動；選取a132>a'，輪1、2組成負(fù)傳動，輪1、3組成負(fù)傳動；由于正傳動有明顯優(yōu)點(diǎn)，而等高度變位可以改善小齒輪傳動特性，所以方案2和4最好，方案1和3次之。當(dāng)前第36頁\共有49頁\編于星期一\2點(diǎn)5-2圖示輪系中，已知輪1轉(zhuǎn)向如圖所示，n1=405r/min。各輪齒數(shù)為：z1=

z2'=

z4'

=20，z2=

z3=

z5

=30，z4=

z6

=60，試求：1）i16；2）n6的大小及其轉(zhuǎn)動方向。解：此輪系為定軸輪系。i16

=w1/w6=n1/n6=(-1)3z2

z3z4z5z6/z1z2'

z3z4'

z5

=(-1)3z2

z4z6/z1z2'

z4'

=-13.5所以：n6

=-30r/min122'3464'5n1n6當(dāng)前第37頁\共有49頁\編于星期一\2點(diǎn)5-3圖示輪系中，已知輪1轉(zhuǎn)向如圖所示。各輪齒數(shù)為：z1=20，z2=40，z3=15

，

z4=60，z5

=

z6

=

18，

z7=1，z8=40，z9=20。若n1=1000r/min，齒輪9的模數(shù)m=3mm，試求齒條10的速度v10及其移動方向。解：i18

=n1/n8=z2z4z6z8/z1z3z5z7

=320

所以：n8

=25/8(r/min)而：n9

=n8

=25/8(r/min)r9

=mz9/2=30mm所以：v10

=r9*w9

=30*n9p/30=9.81mm/sv101234n15678910當(dāng)前第38頁\共有49頁\編于星期一\2點(diǎn)5-4在圖示滾齒機(jī)的傳動系統(tǒng)中，設(shè)各輪齒數(shù)為：z1=15，z2=28，z3=15

，z4=35，z9=40，若北切齒輪為64個齒，試求傳動比i57。解：因為：i13=1即：123456798′2齒坯蝸輪單頭滾刀右旋單頭蝸桿

i13=z2z1z坯z2′z8z9z5z7z3z4=1

i57=n5/n7=z7/z5

=1.28當(dāng)前第39頁\共有49頁\編于星期一\2點(diǎn)5-7圖示輪系種，已知各輪齒數(shù)為：輪1轉(zhuǎn)數(shù)為n1=140r/min，z1=40，z2=20.求：1）輪3齒數(shù)；2）當(dāng)n3=-40r/min時，系桿H的轉(zhuǎn)速nH的大小及方向；3）當(dāng)nH=0時，齒輪3的轉(zhuǎn)速n3。解：因為：a12=

a23所以：(z1+z2)=(z3-z1)所以：

z3=80又：

iH13

=(n1

–

nH

)/(n3

–

nH

)

=-

z3/z1

當(dāng)n3＝-40r/min時，有nH

=20r/min當(dāng)nH＝0時，有n3

=-70r/min12H3當(dāng)前第40頁\共有49頁\編于星期一\2點(diǎn)5-8圖示為錐齒輪組成的周轉(zhuǎn)輪系。已知各輪齒數(shù)為：z1=

z2=17，z2′=30，z3=45

，若輪1轉(zhuǎn)速n1=200r/min，

試求系桿轉(zhuǎn)速nH。解：該輪系為一行星輪系。iH13

=(n1

–

nH

)/(n3

–

nH

)

=z2z3/z1z2'=1.5而：n3

=0所以：nH

=80(r/min)2'213H當(dāng)前第41頁\共有49頁\編于星期一\2點(diǎn)5-7圖示輪系中，已知各輪齒數(shù)為：z1=20，z2=34，z3=18，z4=36，z5=78，z6=

z7=26，試求傳動比i1H：6H512347解：5-6-7-H組成差動輪系，1-2-3-4組成定軸輪系。i14

=n1/n4

=(-1)2

z2z4/z1z3=17/5n4

=5n1/17iH57

=(n5

–

nH

)/(n7

–

nH

)

=-

z7/z5=-1/3因為：n1=n7，n4=n5所以有：(5n1/17–

nH

)/(n1

–

nH

)

=-1/3(5i1H/17–

1

)/(i1H

–

1

)

=-3i1H

=17/8=2.125當(dāng)前第42頁\共有49頁\編于星期一\2點(diǎn)5-10圖示輪系中，已知各輪齒數(shù)為：z1=

z2′=20，z2=

z3=40，z4=100，z5=

z6=

z7=30，試求傳動比i17：解：2′-3-4-H組成行星輪系，1-2，5-6-7組成定軸輪系。3H465122′7i12

=n1/n2

=-

z2/z1=-2n2

=-n1/2(1)i57

=n5/n7

=-

z7/z5=-1(2)iH2′4

=(n2′

–

nH

)/(n4

–

nH

)

=-

z4/z2′

=-5(3)聯(lián)立求解有：i17

=12當(dāng)前第43頁\共有49頁\編于星期一\2點(diǎn)5-8圖示輪系中，已知各輪齒數(shù)為：z1=

z2'=25，z2=

z3=z5=20，z4=100

，

試求：傳動比i15。解：1-2-4-2'-3組成行星輪系，4-5組成定軸輪系。i413

=(n1

–

n4

)/(n3

–

n4

)

=z2z3/z1z2'=16/25而：n3

=0又：n4/

n5

=-z5/z4i15

=-9/125=-0.07222'3145當(dāng)前第44頁\共有49頁\編于星期一\2點(diǎn)6-4.在電動機(jī)驅(qū)動剪床的機(jī)械系統(tǒng)中，已知電動機(jī)的轉(zhuǎn)速為1500r/min，折算到電動機(jī)軸上的等效力矩Mr=Mr(j)，如圖所示。其循環(huán)周期為20p。設(shè)驅(qū)動力矩為常數(shù)，機(jī)械系統(tǒng)中各轉(zhuǎn)動構(gòu)件的轉(zhuǎn)動慣量忽略不計。試求：1)驅(qū)動力矩Md，并將其以圖線表示在M-j圖上；2)作功能指示圖，求最大贏虧功△Wmax；3)要求系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻字?jǐn)?shù)d≤0.05，求安裝在電動機(jī)軸上的飛輪的轉(zhuǎn)動慣量Jf。解：因為Md×20p=400×5p+80×15p所以：Md=160MrM(N·mm)j20p5p080400160Md2)功能指示圖如圖所示。有△Wmax=S1=1200pS2S13)Jf=900ΔW

maxn2p2

[d]=3.06kgm2當(dāng)前第45頁\共有49頁\編于星期一\2點(diǎn)7-3如圖所示，有一盤形回轉(zhuǎn)體，存在四個偏心質(zhì)量，設(shè)所有不平衡質(zhì)量近似分布在垂直于軸線的同一平面內(nèi)，且已知：m1=50kg、m2=70kg、m3=80kg、m4=100kg，r1=r4=100mm、r2=200mm、r3=150mm、各偏心質(zhì)量的方位如圖所示。試問應(yīng)在什么位置上加上多大平衡質(zhì)量m3（設(shè)平衡質(zhì)量的質(zhì)心到回轉(zhuǎn)軸的距離rC=150mm）？r1xym1m2m3m4r4r3r2解：因為：m1r1=5000kgmm，

m2r2=14000kgmm，

m3r3=12000kgmm，

m4r4=10