机械原理期末考试绝版第二版.ppt
3.3 图示为凸轮机构的起始位置,试用反转法直接在图上标出:)凸轮按方向转过45o时从动件的位移;)凸轮按方向转过45o时凸轮机构的压力角,s,34 题图34所示为摆动滚子从动件盘形凸轮机构,凸轮为一半径为R的偏心圆盘,圆盘的转动中心在O点,几何中心在C点,凸轮转向如图所示。试在图上作出从动件的初始位置,并在图上标出图示位置时凸轮转过的转角 和从动件摆过的摆角。,B,B0,A,C,B,max,解:(1)作出从动件的初始位置(2)从动件摆过的摆角(3)凸轮转过的转角(4)从动件最大摆角,3-5图示的对心滚子从动件盘形凸轮机构中,凸轮的实际轮廓为一圆,圆心在A点,半径40mm,凸轮转动方向如图所示,lOA25mm,滚子半径rrmm,试问:()凸轮的理论曲线为何种曲线?()凸轮的基圆半径rb?()在图上标出图示位置从动件的位移s,并计算从动件的升距h?()用反转法作出当凸轮沿方向从图示位置转过90o时凸轮机构的压力角,并计算推程中的最大压力角max?()若凸轮实际廓线不变,而将滚子半径改为15mm,从动件的运动规律有无变化?,O,A,h,s,Bo,解:)理论轮廓曲线为:以点为圆心,半径为Rrr的圆)此时所求的基圆半径为理论轮廓曲线的rb rbrrmm3)从动件的位移如图所示 升程hrrrb mm4)从动件导路沿方向转过90o到B,压力角如图中所示。高福低代后机构为曲柄滑块机构。当曲柄转到与机架垂直时,有最大压力角。5)实际轮廓曲线不变,滚子半径rr为时,从动件的运动规律改变,因为构件ABo的长度改变为55mm。,O,A,Bo,B1,s,问题:若将对心从动件改为偏置从动件,当凸轮和从动件在图示B0B1点接触时,凸轮的转角?,例 在图3.19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点接触到D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点接触时凸轮机构的压力角。,解:,(3)以上两种中心距情况下的两对节圆半径的比值相等,等于传动比。,解:,故两对齿轮传动不能都采用标准齿轮传动方案一:a=a12 1、2齿轮采用零传动,2、3采用负变位传动方案二:a=a23 1、2齿轮采用正传动,2、3采用零传动,合理方案三:,1、2齿轮采用正传动,2、3采用负传动,例 用标淮齿条刀具(m=5mm、20o、c*0.25,ha*1)切制一对渐开线直齿圆柱齿轮,已知齿数比为 i4,Z120,安装中心距a255mm。试求:(1)两轮的节圆半径r1、r2和啮合角;(2)两轮的分度圆半径和基圆半径;(3)小齿轮齿廓上最大曲率半径和最小压力角;(4)该对齿轮应选何种类型的变位齿轮传动。(5)如将该对齿轮采用齿数、模数、压力角完全相同的斜齿轮传动,试计算该对斜齿轮的螺旋角。,解:,该对齿轮应选正变位齿轮传动。,a=mn(z1+z2)/2cos,5-8 题图5-8所示轮系中,已知各轮齿数为:zl=60,z2=20,z2=20,z3=20,z4=20,z5=100。试求传动比i41,解:该轮系为3K轮系,1,2-2,3,4,构成差动轮系,1,2-2,5,构成行星轮系,代入上式即可得i41,5.10 在图所示轮系中,设已知各轮齿数为:z1,z2,z2,z3,z3和z4,试求其传动比i1H。解:该轮系为行星轮系,5-13在题图5-13所示双螺旋桨飞机的减速器中,已知z1=26,z2=20,z4=30,z5=18,n1=15000r/min,求螺旋桨P、Q的转速nP,、nQ及转向。,5.14 图示轮系中,已知z122,z233,z3z5。1)若1,2,3均为正确安装的标准齿轮传动,求z3的齿数为多少?2)求传动比i15?解:1)由同心条件得:z32z2z188),构成差动轮系,有:,,构成定轴轮系,n5nH,n3n3。,5.15 图示传动装置中,已知各轮齿数为:z120,z240,z330,z160,z530,z520,z444,z340,为右旋三头螺杆,为蜗轮,z763。试问:当轴以na60rmin的转速按图示方向转动时,蜗轮的转速n7为多少?转向如何?解:,构成定轴轮系,,构成定轴轮系。,3,4,5,构成差动轮系,n3n340r/min,n5 n5 120r/min,即蜗杆的转速n613.33r/min转向与nA的转向相反蜗杆为右旋,头数为,即z6,用右手定则判定蜗轮的转向为顺时针。,n740/63(r/min),例 图示为一种大速比减速器的示意图。动力由齿轮1输入,H输出。已知各轮齿数为:z112,z25l,z376,z249,z412,z373。(1)试求传动比i1H。(2)若将齿轮2的齿数改为52,则传动比i1H又为多少?,解:1,2,3构成定轴轮系,2,4,3,构成差动轮系,n2n2 n3n3,5-17 图示的轮系中,已知各轮齿数为z132,z234,z236,z364,z432,z517,z6=24。若轴A按图示方向以1250rmim的转速回特,轴B按图示方向以600 rmin的转速回特,试确定轴C的转速大小及转向。,解:1,2-2,3,4构成差动轮系,4,5,6构成定轴轮系,代入即可求n3=26.47,5-18 图所示的变速器,已知z1z1z628,z3z5z380,z2z4z726。当鼓轮A,B,C分别被制动时,求传动比i1H。解:)鼓轮被制动时,(H)构成定轴轮系,)鼓轮被制动时1,组成行星轮系;,3,h组成差动轮系,)鼓轮被制动时,组成差动轮系;,组成行星轮系,i1Hn1/nH375,7-1 题图所示机构中,已知P51000N,AB100mmBCCD2AB、CEEDDF,不计运动副中的摩擦,试用图解法求各运动副中的反力和平衡力矩M1。,解:首先分析各构件的受力状态 构件2、4为二力杆,受压杆 构件三、四为三力构件,三力汇交于一点,P5,R45,R65,P5+R45+R65=0R43+R63+R23=0,R43,R63,R23,P5+R45+R65=0R43+R63+R23=0,P5,R45,R43,R63,R23,若考虑运动副的摩擦,7-5 题图7-5所示的曲柄滑块机构中,设已知机构的尺寸(包括轴颈的直径),各轴颈的当量摩擦系数0,滑块与导路之间的摩擦系数及驱动力F(回行时力F的方向向右)。设从动件1上的阻力矩为Mr。若不计各构件的质量,求=45o,135o,225o和315o时,各运动副中总反力的作用线。,R43,例 图示为一曲柄滑块机构的三个不同位置,F为作用在滑块上的力,转动副A和B上所画的虚线圆为摩擦圆,试确定在此三个位置时,连杆AB上所受作用力 的方向。,1,2,3,4,4,3,2,1,例 图示为一平压机。巳知作用在构件1上的主动力F500N,转动副处的圆为摩擦圆,摩擦角的大小示于右侧,要求在图示位置:(1)画出各构件上的作用力(画在该简图上)。(2)用F10 Nmm的比例尺,画出力多边形,求出压紧力Q的大小。,R21,FR21Ro410,R21,Ro41,F,R41,FR21R410,R23 QR430,R23,R43,Q,v3,7-9 如题图7-9所示的六杆机构中,已知滑块5的质量m5=20kg,lAB=lED=100mm,lBC=lCD=lEF=200mm,1=2=3=90,作用在滑块5上的力P=500N。当取曲柄AB为等效构件时,求机构在图示位置的等效转动惯量和力P的等效力矩。,解:,在图示位置,构件2作瞬时平动,7-10 题图7-10所示的轮系中,已知各轮齿数:z1=z2=20,z2=z3=40,J1=J2=0.Olkgm2,J2=J3=0.04kgm2。作用在轴3上的阻力矩M3=40Nm。当取齿轮1为等效构件时,求机构的等效转动惯量和阻力矩M3的等效力矩。,解:等效转动惯量,等效阻力矩为:,7-15 题图7-15所示为某机械以主轴为等效构件时,等效驱动力矩Mrd在一个工作循环中的变化规律。设计主轴转速为n=750rmin;等效阻力矩Mrp为常数;许用速度波动系数=0.01。若忽略机械中其余各构件的等效转动惯量,试确定最大盈亏功Amax,并计算装在主轴上的飞轮转动惯量JF。,解 取主轴为等效构件(1)求等效阻力矩Md 一个T内等效驱动力短Md所做功等于等效阻力矩Mr所消耗功:,(2)求最大盈亏功 在图中画出等效阻力矩Md1062.5Nm的直线,它与Md曲线之间所夹的各单元面积所对应的盈功或亏功分别为,Mr,绘出能量指示图最大盈亏功即:Amax5385.29(3)求飞轮的转动惯量将Amax代人飞轮转动惯量计算式,可得:,f1,f2,f3,例 在图示定轴轮系中,已知各轮齿数分别为z1z2,20,z2z340;各轮对其轮心的转动惯量分别为J1J20.01kgm2,J2J30.04kgm2;作用在轮1上的驱动力矩Md60 Nm,作用在轮3上的阻力矩Mr120Nm。设该轮系原来静止,试求在Md和Mr作用下,运转到t1.5s时,轮1的角速度1和角加速度1。,解:等效转动惯量,例 已知一机械系统的等效力矩Me对转角的变化曲线如图所示。各块面积为别为f1340mm 2,f2810mm2,f3600 mm 2,f49l0 mm2,f5555mm2,f6470 mm2,f7695mm2,比例尺M7000,1o/mm,平均转速n m800rmin,运转不均匀系数0.02。若忽略其它构件的转动质量,求飞轮的转动惯量JF。并指出最大、最小角速度出现的位置。,b,c,d,e,f,g,h,Amax,解:先求作能量指示图。,a,a,a-b:-f1=-340a-c:-f1+f2=470a-d:-f1+f2-f3=-130a-e:-f1+f2-f3+f4=780a-f:-f1+f2-f3+f4-f5=225a-g:-f1+f2-f3+f4-f5+f6=695a-h:-f1+f2-f3+f4-f5+f6-f7=0,图中最高点和最低点分别表示机械系统动能最高和最低时的位置,1)求最大盈亏功Amax Amax(780+340)FSA 112070000.0174136833.82)求JF 令Jc0,例 如图所示的齿轮传动,z1=20,z2=60,轮1为主动,驱动力矩Md常数,加在轮2上的阻力矩Mr的变化规律如图所示。两齿轮绕回转中心的转动惯量分别为J10.01Kgm 2,J2=0.03kgm2,轮1的平均角速度m100rads,若不均匀系数=0.02。试回答:(1)画出以构件1为等效构件时的等效阻力矩Mer图,并求出等效驱动力矩Med=?(2)求出飞轮转动惯量Jf=?并说明飞轮应装在轴上还是轴上为好。,解(1)等效构件1上的等效阻力矩为Mer:,由于i123,故等效构件1上的等效驱动力矩的一个运动循环为6,等效阻力矩作用时间为3。,3,6,Mer,30,3,6,Mer,15,30,一个T内等效驱动力短Md所做功等于等效阻力矩Mr所作功:,Med,f1,f2,f1,f2,绘出能量指示图,最大盈亏功即为f1。即:Amax45,(3)求飞轮的转动惯量将Amax代人飞轮转动惯量计算式,可得,飞轮应装在1轴上为好。,当Amax与一定时,JF与的平方成反比,故为了减少飞轮的转动惯量,最好将飞轮安装在高速轴上。,