机械原理习题和的答案.docx
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1、第1章平面机构的构造分析1.1解释以下概念1 .运动副;2.机构自由度;3.机构运动简图:4.机构构造分析;5.高副低代。1.2 验算以下机构能否运动,如果能运动,看运动是否具有确定性,并给出具有确定运动的修改方法。题1.2图题1.3图1.3 绘出以下机构的运动简图,并计算其自由度(其中构件9为机架)。1.4 计算以下机构自由度,并说明本卷须知。1.5 计算以下机构的自由度,并确定杆组及机构的级别(图a所示机构分别以构件2、4、8为原动件)。题1.4图题1.5图第2章平面机构的运动分析2.1 试求图示各机构在图示位置时全部瞬心。题2.1图2.2 在图示机构中,各构件尺寸为ab=180mm,BC
2、=280mm,D=450mm,ZcD=250mm,e=120mm,=30,构件AB上点E的速度为v=150mmS,试求该位置时C、D两点的速度及连杆2的角速度32。2.3 在图示的摆动导杆机构中,AB=30mm,/AC=100mm,ZD=50mmDE=40mm,=45,曲柄1以等角速度1=10rad/s沿逆时针方向回转。求D点和E点的速度和加速度及构件3的角速度和角加速度(用相对运动图解法题2.2图题2.3图2.4 4在图示机构中,b5()mm,BC=2(X)mm,Xd=120mm,原动件的位置=30,角速度3尸Orads,角加速度=0,试求机构在该位置时构件5的速度和加速度,以及构件2的角速
3、度和角加速度。题2.4图2.5 图示为机构的运动简图及相应的速度图和加速度图。(1)在图示的速度、加速度多边形中注明各矢量所表示的相应的速度、加速度矢量。(2)以给出的速度和加速度矢量为条件,用相对运动矢量法写出求构件上D点的速度和加速度矢量方程。(3)在给出的速度和加速度图中,给出构件2上D点的速度矢量夕心和加速度矢量P2。题2.5图2.6 在图示机构中,机构尺寸,AB=50mm,/BC=IoOmm,cD=20mm,原动件的位置61=30,角速度3尸34=20rads,试用相对运动矢量方程图解法求图示位置时构件2的角速度32和角加速度2的大小和方向。题2.6图2.7 在图示机构构件1等速转动
4、,机构尺寸/AB=100mm,角速度为3=20rads,原动件的位置61=30,分别用相对运动图解法和解析法求构件3上D点的速度和加速度。题2.7图题2.8图2.8 在图示导杆机构中,原动件1的长度为、位置角为,中心距为,4,试写出机构的矢量方程和在X、y轴上的投影方程(机构的矢量三角形及坐标系见图)。2.9 在图示正弦机构中,原动件1的长度为/i=l(X)mm、位置角为=45角速度3产20rads,试用解析法求出机构在该位置时构件3的速度和加速度。2.10 在图示牛头刨床机构中,机构尺寸及原动件曲柄1的等角速度31,试求图示位置滑枕的速度配。题2.9图题2.10图2.11 在图示平锻机中的六
5、杆机构中,各构件的尺寸为:ab=120mm,BC=460mm,BD=240mm,de=200mm,/ef=260mm,=30o,1=10rad/s,xf=5(K)mm,yF=180mm。欲求在一个运动循环中滑块3的位移Sc、速度VC和加速度ac及构件4、5的角速度34、35和角加速度。4、,试写出求解步骤并画出计算流程图。题2.11图第3章平面机构的动力分析3.1 图示楔形机构中,7=60,有效阻力R=IooON,各接触面的摩擦系数=015.试求所需的驱动力Fdo题3.1图题3.2图3.2 在图示机构中,F5=1000N,/=100mm,Ibc=Icd=21abIce=Ied=Idf试求各运动
6、副反力和平衡力矩Mb。3.3 在图示曲柄滑块机构中,各构件的尺寸、转动副轴颈半径r及当量摩擦系数人,滑块与导路的摩擦系数而作用在滑块3上的驱动力为尸击试求在图示位置时,需要作用在曲柄上沿Xr方向的平衡力fb(不计重力和惯性力)。题3.3图3.4 4在图示机构中,:x=250mm,y=200mm,(452=128mm,Fd为驱动力,H为有效阻力,用户加3=2.75kg,m2=4.59kg,s2=0.012kgmm2,滑块3以等速v=5ms向上移动,试确定作用在各构件上的惯性力。题3.4图题3.5图3.5 在图示的悬臂起重机中,载荷G=5000N,4=4m,=5m,轴颈直径d=80mm,径向轴颈和
7、止推轴颈的摩擦系数均为f=0l设它们都是非跑合的,求使力臂转动的力矩Mh3.6 6图示机构中,X=I1Omm,y=40mm,=45o,b=30mmbc=71mm,cd=35.5mm,de=28mm,es2=35.5mm;co=IOrad/s;n2=2kgs2=O008kgmm2=45,如以以下列图。机架的长度/AD=100mm1=试求曲柄AB和连杆BC的长度ab和/bc。Jg4.17图题4.18图4.19图示较链四杆机构中,机架AD的长度/AD=100mm,两连架杆三组对应角为:=60o,j=60o:42=105,2=90o;3=150o,3=120O试用解析法设计此四杆机构。题4.19图第5
8、章凸轮机构及其设计5.1 如以以下列图,Bo点为从动件尖顶离凸轮轴心。最近的位置,B点为凸轮从该位置逆时针方向转过90后,从动件尖顶上升S时的位置。用图解法求凸轮轮廓上与B点对应的B点时,应采用图示中的哪一种作法?并指出其它各作法的错误所在。题5.1图5.2 在图中所示的三个凸轮机构中,R=40mm,a=20mm,e=15mm,rr=20mmo试用反转法求从动件的位移曲线ss(6),并比较之。(要求选用同一比例尺,画在同一坐标系中,均以从动件最低位置为起始点)。5.3 如以以下列图的两种凸轮机构均为偏心圆盘。圆心为O,半径为R=30mm,偏心距kA=10mm,偏距e=IOmmo试求:(1)这两
9、种凸轮机构从动件的行程h和凸轮的基圆半径ro:(2)这两种凸轮机构的最大压力角nm的数值及发生的位置(均在图上标出)。题5.2图题5.3图5.4 在如以以下列图上标出以下凸轮机构各凸轮从图示位置转过45后从动件的位移S及轮廓上相应接触点的压力角0题5.4图题5.5图5.5 如以以下列图为一偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构,凸轮为一偏心圆,其直径D=32mm,滚子半径rr=5mm,偏距e=6mm根据图示位置画出凸轮的理论轮廓曲线、偏距圆、基圆,求出最大行程力、推程角及回程角,并答复是否存在运动失真。5.6 在图所示的凸轮机构中,凸轮的局部轮廓曲线,试求:1.1 图上标出滚子与凸轮由接触点Dl到接触
10、点D2的运动过程中,对应凸轮转过的角度。1.2 图上标出滚子与凸轮在D2点接触时凸轮机构的压力角a。题5.6图5.7 试以作图法设计偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构凸轮的轮廓曲线。凸轮以等角速度顺时针回转,从动件初始位置如以以下列图,偏距右10mm,基圆半径ro=4Omm,滚子半径一=10mm。从动件运动规律为:凸轮转角=0150时,从动件等速上升=30mm:=150180时,从动件远休止;=1800300时从动件等加速等减速回程3()mm;6=300360时从动件近休止。题5.7图题5.8图5.8 试以作图法设计一个对心平底直动从动件盘形凸轮机构凸轮的轮廓曲线。设凸轮基圆半径ro=3Omm,从
11、动件平底与导轨的中心线垂直,凸轮顺时针方向等速转动。当凸轮转过120时从动件以等加速等减速运动上升20mm,再转过150时,从动件又以余弦加速度运动回到原位,凸轮转过其余90时,推杆静止不动。这种凸轮机构压力角的变化规律若何?是否也存在自锁问题?假设有应若何防止5.9 在如以以下列图的凸轮机构中,摆杆AB在起始位置时垂直于OB,oB=40mm,b=80mm,滚子半径rr=10mm,凸轮以等角速度顺时针转动。从动件运动规律如下:当凸轮转过180。时,从动件以正弦加速度运动规律向上摆动30;当凸轮再转过150时,从动件又以余弦加速度运动规律返回原来位置,当凸轮转过其余30。时,从动件停歇不动。题5
12、.9图题5.10图5.10 设计移动从动件圆柱凸轮机构,凸轮的回转方向和从动件的起始位置如以以下列图。凸轮的平均半径Rm=40mm,滚于半径rr=10mm0从动件运动规律如下:当凸轮转过1800时,从动件以等加速等减速运动规律上升6()mm:当凸轮转过其余180。时,从动件以余弦加速度运动规律返回原处。5.11 如以以下列图为书本打包机的推书机构简图。凸轮逆时针转动,通过摆杆滑块机构带动滑块D左右移动,完成推书工作。滑块行程H=80mm,凸轮理论廓线的基圆半径ro=5Omm,/AC=I60mm,oD=120mm,其它尺寸如以以下列图。当滑块处于左极限位置时,AC与基圆切于B点;当凸轮转过120
13、时,滑块以等加速等减速运动规律向右移动80mm:当凸轮接着转过30时,滑块在右极限位置静止不动:当凸轮再转过60。时,滑块又以等加速等减速运动向左移动至原处;当凸轮转过一周中最后150时,滑块在左极限位置静止不动。试设计该凸轮机构。5.12 图示为滚子摆动从动件盘形凸轮机构,R=3()mm,IOA=I5mm,cb=145mmca=45mm,试根据反转法原理图解求出:凸轮的基圆半径TO,从动件的最大摆角中max和凸轮的推程运动角B。(巾max和6o请标注在图上,并从图上量出它们的数值)。5.13 在图示的对心直动滚子从动杆盘形凸轮机构中,凸轮的实际轮廓线为一圆,圆心在A点,半径R=40mm,凸轮
14、绕轴心逆时针方向转动。oa=25mm,滚子半径一=10mm。试问:(1)理论轮廓为何种曲线?(2)凸轮基圆半径ro=?(3)从动杆升程h=?(4)推程中最大压力角ma=?(5)假设把滚子半径改为15mm,从动杆的运动有无变化?为什么?题5.11图题5.12图题5.13图题5.15图5.14 试用解析法设计偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构凸轮的理论轮廓曲线和工作廓线。凸轮轴置于从动件轴线右侧,偏距e=20mm,基圆半径ro=5Omm,滚子半径rr=10mm。凸轮以等角速度沿顺时针方向回转,在凸轮转过角5I=120的过程中,从动件按正弦加速度运动规律上升h=50mm;凸轮继续转过62=3(H片,从动
15、件保持不动;其后,凸轮再回转角度63=60期间,从动件又按余弦加速度运动规律下降至起始位置;凸轮转过一周的其余角度时,从动件又静止不动。5.15 如以以下列图设计直动平底从动件盘形凸轮机构的凸轮廓线。凸轮以等角速度1顺时针方向转动,基圆半径ro=30mm,平底与导路方向垂直。从动件的运动规律为:凸轮转过180。,从动件按简谐运动规律上升25mm;凸轮继续转过180,从动件以等加速等减速运动规律回到最低位。(用计算机编程计算时,凸轮转角可隔10计算。用计算瑞计算时,可求出凸轮转过60、240的凸轮实际廓线的坐标值。)5.16 设计一摆动滚子从动件盘形凸轮机构的凸轮廓线。凸轮以等角速度3逆时针方向
16、转动,基圆半径r=3()mm,滚子半径!产6mm,摆杆长=5()mm,凸轮转动中心O与摆杆的摆动中心之间的距离为Zab=60mm。从动件的运动规律为:凸轮转过180,从动件按摆线运动规律向远离凸轮中心方向摆动30:凸轮再转过180,从劭件以简谐运动规律回到最低位。(用计算机编程计算时,凸轮转角可隔10计算,用计算器计算时,可求出凸轮转过60、270的凸轮理论廓线和实际廓线的坐标值。)题5.16图第六章齿轮机构及其设计6.1 在图中,基圆半径11=50mm,现需求:I)当k=65mm时,渐开线的展角外、渐开线的压力角l和曲率半径P片2)当k=2()时,渐开线的压力角lc及向径八的值。题6.1图6
17、.2 当压力角a=20的正常齿制渐开线标准外直齿轮,当渐开线标准齿轮的齿根圆与基圆重合时,其齿数Z应为多少?又当齿数大于以上求得的齿数时,试问基圆与齿根圆哪个大?6.3 一正常齿制标准直齿圆柱齿轮a=20、m=5mm、z=4(),试分别求出分度圆、基圆、齿顶圆上渐开线齿廓的曲率半径和压力角。6.4 在一机床的主轴箱中有一直齿圆柱渐开线标准齿轮,经测量其压力角a=20,齿数Z=40,齿顶圆直径da=84mm。现发现该齿轮已经损,需重做一个齿轮代换,试确定这个齿轮的模数。6.5 -对外啮合标准直齿轮传动,其齿数Zl=24、Z2=110,模数m=3mm,压力角a=20。,正常齿制。试求:1)两齿轮的
18、分度圆直径4|、2:2)两齿轮的齿顶圆直径dal、da2;3)齿高生4)标准中心距a;5)假设实际中心距a=204mm,试求两轮的节圆直径d、“2。1.2 6用卡尺测量一齿数z1=24的渐开线直齿轮。现测得其齿顶圆直径Ja=208mm,齿根圆直径df=172mm。测量公法线长度WA,时,当跨齿数Z=2时,W=37.55mm;4=3时,WA=61.83mm。试确定该齿轮的模数小、压力角、齿顶高系数九*;和顶隙系数C*。6.7 一对外啮合标准直齿轮,两齿轮的齿数ZI=23、Z2=67,模数m=3mm,压力角a=20,正常齿制。试求:1)正确安装时的中心距a、啮合角a及重合度*a,并绘出单齿及双齿啮
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