機械基礎學習知識原理習題集規(guī)范標準答案安子軍

,.習題解答第一章緒論1-1答：）機構是實現(xiàn)傳遞機械運動和動力的構件組合體。如齒輪機構、連桿機構、凸輪機構、螺旋機構等。感謝閱讀）機器是在組成它的實物間進行確定的相對運動時，完成能量轉換或做功的多件實物的組合體。如電動機、內燃機、起重機、汽車等。謝謝閱讀）機械是機器和機構的總稱。）a.同一臺機器可由一個或多個機構組成。同一個機構可以派生出多種性能、用途、外型完全不同的機器。感謝閱讀機構可以獨立存在并加以應用。1-2答：機構和機器，二者都是人為的實物組合體，各實物之間都具有確定的相對運動。但后者可以實現(xiàn)能量的轉換而前者不具備此作用。感謝閱讀1-3 答：1）機構的分析：包括結構分析、運動分析、動力學分析。感謝閱讀）機構的綜合：包括常用機構設計、傳動系統(tǒng)設計。1-4略,.習題解答第二章平面機構的機構分析2－1～2－5（答案略）2-6(a)自由度F＝1 (b)自由度F＝1自由度F＝12-72－7圖F＝3×7－2×9－2＝1,.2-8a)n＝7＝10＝0F＝3×7－2×10＝1b)B局部自由度n＝3＝3＝2F＝3×3－2×3－2＝1c)B、D局部自由度n＝3＝3＝2F＝3×3－2×3－2＝1d)D(或C)處為虛約束n＝3＝4F＝3×3－2×4＝1e)n＝5＝7F＝3×5－2×7＝1f)A、B、C、E復合鉸鏈n＝7＝10F＝3×7－2×10＝1g)A處為復合鉸鏈n＝10＝14F＝3×10－2×14＝2h)B局部自由度n＝8＝11＝1F＝3×8－2×11－1＝1B、J虛約束C處局部自由度n＝6 ＝8 ＝1 F＝3×6－2×8－1＝1謝謝閱讀j)BB'處虛約束A、C、D復合鉸鏈n＝7 ＝10 F＝3×7－2×10＝1感謝閱讀k)C、D處復合鉸鏈n＝5 ＝6 ＝2F＝3×5－2×6－2＝1謝謝閱讀l)n＝8 ＝11 F＝3×8－2×11＝2精品文檔放心下載B局部自由度I虛約束4桿和DG虛約束n＝6 ＝8 ＝1 F＝3×6－2×8－1＝1精品文檔放心下載2-9a)n＝3b)n＝5

＝4 ＝1F＝3×3－2×8－1＝0不能動。精品文檔放心下載＝6F＝3×5－2×6＝3自由度數(shù)與原動件不等,運動不確定。感謝閱讀,.2-10n＝7＝10F＝3×7－2×10＝1二級機構謝謝閱讀n＝5＝7F＝3×5－2×7＝1三級機構謝謝閱讀n＝5＝7F＝3×5－2×7＝1二級機構謝謝閱讀,.習題解答第三章平面機構的運動和分析3-1～3-5（略）3-6 3-7 3-8 3-9 3-10 3-11 3-123-13 3-14 3-15謝謝閱讀3-16～3-17(略)3-183-19～3-24（略）感謝閱讀3-10a)

VC

=

VB

+VCB方向：⊥CD大小：？

⊥AB

⊥BC？

方向：C→D⊥CDB→AC→B大?。?0 ？ ？

⊥BC速度圖、加速度圖如上圖中（a）所示。b)擴大構件法,將2構件和3構件構成的移動副擴大到B點謝謝閱讀方向：⊥BD ⊥AB ∥CD 方向：B→D⊥BD精品文檔放心下載大?。海?？ 大?。? ？

B→A0

⊥CD？

∥CD速度圖、加速度圖如上圖中（b）所示。c)擴大構件法,將1構件和2構件構成的移動副擴大到C點感謝閱讀,.方向：⊥CD⊥AC ∥BC 方向：C→D

⊥CD

C→A

⊥BC

∥BC大?。?？ ？ 大小：

？

？速度圖、加速度圖如上圖中（c）所示。d)首先分析C點，再利用影像原理分析E點，最后分析F點感謝閱讀VC

=

VB

+VCB方向：⊥CD大?。海?/p>

⊥AB

⊥BC？

方向：C→D⊥CD大?。海?/p>

B→A0

C→B？

⊥BCVF=VE+VFE方向：⊥FG √ ⊥EF 方向：F→G⊥FG大?。?？ √ ？ 大小：0 ？ √

√

F→E⊥EF？速度圖、加速度圖如上圖中（d）所示。3-11解：速度分析：VC=VB +VCB方向：⊥CD大?。?？

⊥AB

⊥BC？= ＝12.56rad/s選擇繪圖比例尺 ，繪速度圖如圖示，=1.884m/sVCB＝0 2構件瞬時平動。加速度分析：,.方向：C→D⊥CDB→AB→C⊥BC感謝閱讀大小： ？ 0？選擇加速度比例尺 ，如圖示繪加速度圖，由圖可知 ，利用加速度影像原理求出 ，如圖示， ＝感謝閱讀29.34 。3-1～3-5（略）3-6 3-7 3-8 3-9 3-10 3-11 3-123-13 3-14 3-15精品文檔放心下載3-16～3-17(略)3-183-19～3-24（略）精品文檔放心下載,.習題解答第四章機械中的摩擦和機械效率4-1～4-8(略)4-94-104-114-124-13(略)4-144-154-164-174-184-194-204—9題F+Q+R21=0解滑塊1所受三力F、Q和R21處于平衡，因此，，作出力三角形，標出相應的夾角，由正弦定理可得，則理想驅動力，由此可得機械效率4—10題解滑塊1在三力作用下平衡，即

,滑塊2在三力作用下平衡，即

由此作出兩封閉力多邊形，由正弦定理，即得 ?4—11題解此夾具的自鎖條件可用三種方法來確定：,.（1）根據(jù) 的條件來確定。取楔塊3為分離體，其受工件1（及1'）和夾具2作用的總反力R13和R23以及支持力P'。各力的方感謝閱讀向如圖所示。根據(jù)楔塊3的力平衡條件，作力封閉三角形如圖c所示。由正弦定理可得感謝閱讀當 時， ，于是得此機構反行程的機械效率為令 ，可得自鎖條件為（2）根據(jù)生產阻力小于或等于零的條件來確定。由正弦定理得生產阻力 ，若楔塊3不自動松脫，應使 ，謝謝閱讀即 ，得自鎖條件為 。（3）根據(jù)運動副的自鎖條件來確定。如圖b所示，楔塊3受有夾具2及工件1作用的總反力R23和R13，當總反力R23作用在相對精品文檔放心下載邊的摩擦角之內時，楔塊3即發(fā)生自鎖，即 ?或4—12題解1）當被軋坯料接觸軋輥時，如圖所示，其正壓力為N，摩擦力為F，由圖可知：精品文檔放心下載使坯料右移之力為 2fNcosβ，使坯料左移之力為2Nsinβ。故坯料自動進入軋輥之條件為精品文檔放心下載2fNcosβ>2Nsinβf=tan >tanβ?>β,.2）當β＝ ?時，h為最大，由圖可得h=d+a-dcos =75.6mm感謝閱讀4—14題正行程時，總反力R應切于摩擦圓右側，方向向上；?謝謝閱讀反行程自鎖的條件為： ，（即H ）4—15題切于摩擦圓右側，方向向上，4—16題解螺桿B為右旋螺紋，因此千斤頂起重時從螺桿頂部俯視螺桿B為逆時針旋轉，每轉一周，上升10mm，此時載荷Q為軸向阻力。若不考慮螺桿A，則所需的驅動力矩為謝謝閱讀因螺桿A不能旋轉，故當螺桿B轉一周時，螺桿A相對于螺桿B沿軸向下降6mm，重物實際上升s=sB－sA＝4mm。當螺桿A相對于螺桿B下降時，Q為軸向驅動力，為了為此等速下降，所需阻力矩為謝謝閱讀因MB為驅動力矩，MA為阻力矩，它們方向相反，故總驅動力為M=MB－MA精品文檔放心下載根據(jù)已知條件可得,.將 、 和 代入驅動力矩M，則得到4—17題解方牙螺紋的平均直徑d2為螺紋升角為 ,摩擦角為起重時，環(huán)形摩擦面間的摩擦力矩為螺旋副的摩擦力矩為故起重時所需的驅動力矩為無摩擦時，理想驅動力矩為故千斤頂?shù)臋C械效率為因為M=Fl=4.052Q,.所以能舉起的重量為4—18題解離合器傳遞的扭矩為所需彈簧壓力應滿足式中a=8為摩擦面,所以＝568.4N4—19題解串聯(lián)機構的總效率為各級效率的連乘積，故電動機所需功率為4—20題 。,.習題解答第五章平面連桿機構5-3題 5-8題 5-9題 5-12題 5-13題 5-14題 5-15題 5-16題 5-17題感謝閱讀5—1題a） ；b） ；c）當 時，為擺動導桿機構；當 時，為轉動導桿機構。5-2題該機構為擺動導桿機構的條件是，A、B必須為整轉副，即AB桿為最短桿，則必須滿足桿長條件 ，感謝閱讀即 ，則得 ；該機構為擺動導桿機構的條件是，A、C必須為整轉副，即桿AC為最短桿，則有 ；謝謝閱讀即 ，則得 。一鉸接四桿機構（1）∵a+d=3.5，b+c=4∴a+d<b+c又∵最短桿為連架桿∴此機構為曲柄搖桿機構，可以實現(xiàn)連續(xù)轉動與往復擺動之間的運動變換。謝謝閱讀（2）機構的兩極限位置如下圖：（3）傳動角最大和最小位置如下圖：,.5-3題解：若使其成為曲柄搖桿機構，則最短桿必為連架桿，即a為最短桿。謝謝閱讀所以此題有兩種情況，即：（1）機架d為最長桿，則應滿足a+d≤c+bd≤c+b-a=2.5+3-1=4.5∴dmax=4.5（2）連桿b為最長桿，則應滿足 a+b≤c+dd≥a+b-c=1+3-2.5=1.5∴dmin=1.55-8題5-9題設計一鉸接四桿機構，要求主動的連架桿A0A逆鐘向轉120°，另一連架桿B0B順鐘向轉90°，并要求在起始位置機構有最好的傳力性能。謝謝閱讀,.5-12題5—13題解本題是為按兩連架桿（搖桿與滑塊）的預定對應位置設計四桿機構的問題，故可用反轉法求解。作圖如下：將DF1線繞D點精品文檔放心下載順時針轉動一大小為∠C1DC2的角度，得轉位點

（即將C1D線與F1的相對位置固定成△C1DF1，并繞D點轉動使之C1D與精品文檔放心下載C2D重合），同理將DF3線繞D點逆時針轉動一大小為∠C2DC3的角度，得轉位點精品文檔放心下載

，然后分別作連線

和連線

的中垂線f12、f23，其交點E2即為所求連桿與搖桿CD的鉸鏈點。所以連桿E2F2的長度為 ，式中μl為作圖時精品文檔放心下載所用的長度比例尺。（本題是將連架桿CD的第二位置C2D當作機架，所以求出的是E2點。當然也可選連架桿CD的第一或第三精品文檔放心下載,.位置當作機架，再用反轉法求解）5－13圖5—14題解以位置Ⅰ為起始位置，作相對轉動極R12，R13及半角β12/2，β13/2。兩半角的（r12）和（r12）線交于B1，則（m12），（m13）感謝閱讀線的交點即鉸鏈A1的中心。圖中OAA1=42mm，所以=0.5×42=21mm，A1B1=91mm，所以，作曲柄存在條件檢驗如下，滿足曲柄存在條件。感謝閱讀5－14圖5-15題解（1）極位夾角（2）取比例尺（3）按已知顎板長度 和顎板擺角 作出顎板CD的兩個極限位置DC1和DC2，如圖所示。精品文檔放心下載連接C1C2。過點C2作C2M⊥C2C1；過點C1作C1N，并使∠C2C1N=900－θ＝73039‘，則直線C2M與C1N相交于點P。精品文檔放心下載,.作△PC2C1的外接圓。以C2為圓心，以長為半徑作圓弧S2。在圓周C2PC1上試取一點A為圓心，并AC1以為半徑作另一圓弧S1，如果圓弧S1恰巧與圓弧S2相切，則點A即為所求的固定鉸鏈點。謝謝閱讀由圖可得連桿長度為

，（

）。當機構處于圖示ABCD位置時，具有最小傳動角，量得

，符合要求。題5－15圖5—16題， ， 。5—17題解導桿的擺角 ，由圖可見D1D2=E1E2=H=320mm，并從△CGD1中可得精品文檔放心下載，從△AB1C得壓力角，刨頭導路應通過GF的中心，故得

。為使刨頭在整個行程中有較小的,.,.習題解答第六章6-4題解：H=r+b-r0=6mmδ0=BOC=arccos((r0-r)/b)=55.15°精品文檔放心下載δs=0δ0′=δ0δs′=360-δ0-δ0′=249.7°αmax=arctan(BD/r0)=29.9°感謝閱讀6-5題解：（1）當凸輪轉過δ角，相當于從動件轉過-δ角，即A→A′,則從動件的感謝閱讀位移為：S=OA′-OA=BO′-OO′cosδ-OA感謝閱讀=8(1-cosδ)（2）h=16mm（3）v=ω*s′=8ωsinδ ω=8π當δ=90°時，vmax=64π當δ=0°時，amax=512π2（4）b=16mm6—8題1)當n=30r/min時：等速：等加速等減速：余弦：正弦：2)當n=300r/min時， 增加了10倍， 則增加了100倍感謝閱讀6—9題解：（1）理論廓線是以A為圓心，半徑 的圓，見圖（a）；精品文檔放心下載（2）基圓是以O為圓心，以OB0＝25mm為半徑作的圓。即r0=25mm；感謝閱讀（3）壓力角 如圖a所示，量得 ；（4） 曲線如圖b，各點數(shù)據(jù)見下表：（5）h=30mm，見圖a。 題6－9圖6－10題（略）6—11題解（1）軸心范圍如圖陰影線區(qū)域。（2）由于工作行程在從動件移動軌跡線的右側，所以凸輪為順時針轉動。謝謝閱讀（3）凸輪軸心應偏在右側好，原因是可減少推程的最大壓力角。感謝閱讀題6－11圖6-12題解利用凸輪不動，原機架反轉的“反轉法”作凸輪廓線，如圖所示。精品文檔放心下載題6－12圖由壓力角的計算公式 ，其中e=0（對心），所以有 。感謝閱讀故時又從 圖上知：，即 ，此兩位置壓力角 最大。6-13題解按 ， 設計的凸輪廓線見圖。由 可判斷：在 對應著升程最大壓力角 ；在 對應著回程最大壓力角 。謝謝閱讀與上題比較，偏置后升程最大壓力角減小，回程最大壓力角增大。精品文檔放心下載題6－13圖6-14題解按給定的位移曲線可知：00～1500為等速運動規(guī)律，1500～1800為停歇，1800～3600為等加速等減精品文檔放心下載速運動規(guī)律。按給出數(shù)據(jù)先按 畫出位移曲線，并按反轉法畫出凸輪廓線，如圖所示。感謝閱讀題6－14圖6-15題解（1）先繪制角位移曲線 線圖0～900 900～1800 1800～3600精品文檔放心下載凸輪轉角從動件轉角150150300從動件運動規(guī)律 等加速上升 等減速上升 等速下降題6－15圖（2）用作圖法確定從動擺桿的起始位置（B0點在基圓周上）， 。精品文檔放心下載（3）凸輪不動，原機架繞O以順時針方向反轉，按 關系繪制凸輪廓線。感謝閱讀題6－15圖解,.習題解答第七章齒輪機構7—21題 7—22題 7—23題 7—24題 7—25題 7—26題 7—27題 7—28題 7—29題 7—30謝謝閱讀題 7—31題 7—32題 7—33題 7—34題 7—35題 7—36題 7—37題 7—38題 7—39題 7精品文檔放心下載—40題7－1答：共軛齒廓一定滿足齒廓嚙合基本定律；滿足齒廓嚙合基本定律的一對齒廓一定是共軛齒廓，精品文檔放心下載只要給出一條齒廓曲線，就可以通過齒廓嚙合基本定律求出與其共軛的另一條齒廓曲線。謝謝閱讀7－2（略）見書126～130。7—3答：模數(shù)是決定齒輪尺寸的重要參數(shù)；壓力角是決定齒輪齒廓曲線形狀、影響齒輪傳力性能的謝謝閱讀重要參數(shù)；分度圓是齒輪計算和度量的基準。模數(shù)和齒數(shù)相同的齒輪，若壓力角不同，其分度圓感謝閱讀曲率半徑不同，因為 。7—4題～7—20題（答案略）7—21題解：參考書124～125頁內容，建立動系，其中齒輪1在與其固聯(lián)的動坐標系感謝閱讀中的齒廓矢量方程為 ，其中為參變量，建立固定坐標系（參看圖7－2），由于兩輪齒廓接觸點必為齒廓上的點，所以輪1上的感謝閱讀嚙合點方程為（1）參考書125頁，通過變換，嚙合方程 為（2）同時對照 設定方程和給定的已知條件得:;同時得到： ；又根據(jù)提示：代入（2）式，經過整理得到：（3）嚙合線方程為以 為變量，將（3）代回（1）中得到以 為變量的齒廓嚙合線方程式為感謝閱讀根據(jù)書中推導可以得到 的齒廓方程為7—22題解：（1）63.85（2）因為查表得到 ，利用插值法求得：7—23題解：7—24題解：根據(jù)公式令 ，求得7—25題解：（1）確定兩輪的齒數(shù)，求得（2）基本尺寸小齒輪 大齒輪尺寸名稱分度圓直徑齒頂圓直徑齒根圓直徑基圓直徑齒全高齒頂高、齒根高齒距齒厚、齒槽寬7—26題答：可以知道在其他條件相同條件下，齒數(shù)大的齒輪的齒頂圓齒厚大，同時，它的基圓齒厚也大。感謝閱讀因為，在模數(shù)等條件相同條件下，漸開線的彎曲程度決定于基圓的大小，齒數(shù)越大，其基圓越大，精品文檔放心下載則漸開線越平直，由于它們兩個齒輪的分度圓齒厚相同為 ，并且齒頂高和齒根高均完全相同，則，漸開感謝閱讀線越平直的齒厚必然越大。7—27題解：由 得若齒根圓與基圓重合時， ，當 時，齒根圓大于基圓。7—28題證明：提示：假設卡尺的卡腳與齒廓的切點a,b恰好在分度圓上，如圖7-1所示。精品文檔放心下載在齒廓上a,b兩點間的距離為公法線長L，且為基圓切線，由圖7-2可知：謝謝閱讀式中：又由圖知道，L所對的圓心角為 ，則并將 單位“rad”改為“度”，故有圖7-1 圖7-27—29題解：（1）求（2）當剛好連續(xù)傳動時求解上式，得到分度圓間的距離為7—30題解：(1)(2)7—31題解：(1)根據(jù)齒輪和齒條間是節(jié)圓的純滾動。且第一種情況為標準安裝。謝謝閱讀從齒輪上看節(jié)點P的速度為：遠離時，速度依然是（2）由于齒條主動，嚙合結束位置為齒條齒根推動齒輪的齒頂部分。感謝閱讀首先計算齒輪的齒頂圓大?。海鶕?jù)齒廓嚙合基本定律，相對速度方向一定沿著垂直于嚙合線方向（即沿著齒條輪齒方向），感謝閱讀則，相對速度大小為7—32題解：（1）計算兩輪變位系數(shù)標準中心距：嚙合角為：因為兩輪齒數(shù)相等，故取由于

，所以，該傳動為正傳動。（2）計算兩輪幾何尺寸：

，在加工齒輪時不會根切。中心距變動系數(shù)：齒高變動系數(shù)：分度圓半徑：齒頂圓半徑：齒根圓半徑：基圓半徑：（3）校驗重合度及齒頂厚齒頂圓壓力角：重合度：分度圓齒厚：齒頂圓齒厚：由于齒頂厚大于 ，且重合度也符合要求。7—33題解：(1)因為 ， ，所以 ，因為所以 ，因為所以 ，節(jié)圓側隙為（2）無側隙所以 ，由無側隙方程式：可以得到取7—34題解：首先計算中心距比較合理的設計為，保證220mm為實際中心距，對齒輪1和輪2采用正變位。感謝閱讀則標準中心距：嚙合角為：由于 ，該傳動為正傳動。由于兩輪齒數(shù)均大于17，采用正變位肯定不根切。感謝閱讀可以合適分配兩個齒輪的變位系數(shù)。7—35題解：首先計算中心距小于實際中心距 ，采用斜齒輪來滿足要求。7—36題解：（1）計算中心距小齒輪 大齒輪尺寸名稱法面周節(jié)端面周節(jié)當量齒數(shù)分度圓直徑基圓直徑齒頂圓直徑（3）計算重合度所以7—37題解：已知的標準齒輪傳動的中心距和傳動比分別為改為斜齒輪傳動后，其參數(shù)應為：

，

，

。則有：當取 時，求得 ，為滿足 ，取 ，則 ，其螺旋角為為滿足重合度要求，應先求出由于因為：所以即 ，為滿足要求，可以取7—38題解：所以當 ， ，則7—39題解：對于蝸桿：所以 ，查對于蝸桿分度圓直徑于模數(shù)對應系列有（因為蝸桿頂圓直徑60mm），求得直徑系數(shù)由渦輪蝸桿正確嚙合條件有蝸輪的分度圓直徑為中心距為7—40題解：（1）傳動比（2）基本尺寸小齒輪 大齒輪名稱分度圓錐角分度圓直徑齒頂圓直徑齒根圓直徑齒頂高齒根高分度圓齒厚和齒槽寬錐距、齒寬齒頂角、齒根角頂錐角根錐角當量齒數(shù)

,.，，,.習題解答第八章輪系8—11題8—12題8—13題8—14題8—15題8—16題8—17題8—18題8—19題8—20題8—21題8—22題8—23題8—24題8—1題～8—6題（答案略）8—7題解：根據(jù)題意有因為 ，所以 則齒輪3齒數(shù)可以任意選擇（保證不根切即可），齒輪2’齒數(shù)和齒輪4齒數(shù)精品文檔放心下載關系為8—8題解：根據(jù)題意有8—9題解：根據(jù)題意有該輪系為行星輪系，箱體B為行星架。所以8—10題解：根據(jù)題意有該輪系為行星輪系，H為行星架。，所以當旋鈕轉過360度時，輪2轉過8—11題解：根據(jù)題意有該輪系為行星輪系，H為行星架。由行星輪系的尺寸關系，8—12題解：根據(jù)題意有該輪系為行星輪系，1為行星架。經過分析，，所以 ， 可以任意選擇（滿足不根切即可）8—13題解：根據(jù)題意有該輪系為混合輪系，其中1-2-3-H為一個行星輪系；3-2-2’-4-H為另一個行星輪系。謝謝閱讀對于1-2-3-H為一個行星輪系有對于3-2-2’-4-H為一個行星輪系有所以8—14題解：根據(jù)題意有該輪系為差動輪系，H為行星架。求解上式得：8—15題解：根據(jù)題意有該兩輪系均為差動輪系，H為行星架。（注意：確定方向采用箭頭法）感謝閱讀對于（a）帶入條件，有對于（b）帶入條件，有8—16題解：根據(jù)題意有 實際是，上式中帶入條件，有8—17題解：根據(jù)題意1）本輪系為復合輪系1-2-3-H行星4-5-6-H行星感謝閱讀2）分別計算傳動比3）找關系4）聯(lián)立求得8—18題解：根據(jù)題意該輪系為混合輪系1）1-2-3-P行星輪系；4-5-6-Q行星輪系感謝閱讀2）分別計算傳動比3）關系4）聯(lián)立求解得 （與 同向） （與 同向）8—19題解：根據(jù)題意該輪系為復合輪系1）1-2定軸；5-4’-4-3-H行星輪系2）分別計算傳動比3）關系4）聯(lián)立求解8—20題解：根據(jù)題意該輪系為復合輪系1)1-2-3-4- 行星輪系；5-6-7-8- 差動輪系精品文檔放心下載2）分別計算傳動比3）關系4）聯(lián)立求解8—21題解：根據(jù)題意該輪系為復合輪系1）1-2-3-K為行星輪系；1’-4-5-H差動輪系感謝閱讀2）分別計算傳動比3）關系4）聯(lián)立求得8—22題解：根據(jù)題意該輪系為復合輪系1）3’-4-5’定軸輪系；1-2-2’-3-H差動輪系；1-2-5-H差動輪系感謝閱讀2）分別求解傳動比3）關系4）聯(lián)立求得8—23