《機(jī)械原理答案》word版.doc

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第一章 結(jié)構(gòu)分析作業(yè) 1.2 解： F = 3n－2PL－PH = 33－24－1= 0 該機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng)，修改方案如下圖： 1.2 解： （a）F = 3n－2PL－PH = 34－25－1= 1 A點(diǎn)為復(fù)合鉸鏈。 （b）F = 3n－2PL－PH = 35－26－2= 1 B、E兩點(diǎn)為局部自由度, F、C兩點(diǎn)各有一處為虛約束。 （c）F = 3n－2PL－PH = 35－27－0= 1 FIJKLM為虛約束。 1.3 解： + F = 3n－2PL－PH = 37－210－0= 1 1）以構(gòu)件2為原動(dòng)件，則結(jié)構(gòu)由8－7、6－5、4－3三個(gè)Ⅱ級(jí)桿組組成，故機(jī)構(gòu)為Ⅱ級(jí)機(jī)構(gòu)(圖a)。 2）以構(gòu)件4為原動(dòng)件，則結(jié)構(gòu)由8－7、6－5、2－3三個(gè)Ⅱ級(jí)桿組組成，故機(jī)構(gòu)為Ⅱ級(jí)機(jī)構(gòu)(圖b)。 3）以構(gòu)件8為原動(dòng)件，則結(jié)構(gòu)由2－3－4－5一個(gè)Ⅲ級(jí)桿組和6－7一個(gè)Ⅱ級(jí)桿組組成，故機(jī)構(gòu)為Ⅲ級(jí)機(jī)構(gòu)(圖c)。 (a) (b) (c) 第二章 運(yùn)動(dòng)分析作業(yè) 2.1 解：機(jī)構(gòu)的瞬心如圖所示。 2.2 解：取作機(jī)構(gòu)位置圖如下圖所示。 1.求D點(diǎn)的速度VD 而 ，所以 2. 求ω1 3. 求ω2 因 ，所以 4. 求C點(diǎn)的速度VC 2.3 解：取作機(jī)構(gòu)位置圖如下圖a所示。 1. 求B2點(diǎn)的速度VB2 VB2 =ω1LAB =1030= 300 mm/s 2.求B3點(diǎn)的速度VB3 VB3 ＝ VB2 ＋ VB3B2 大小 ？ ω1LAB ？ 方向 ⊥BC ⊥AB ∥BC 取作速度多邊形如下圖b所示，由圖量得： ，所以 由圖a量得：BC=123 mm , 則 3. 求D點(diǎn)和E點(diǎn)的速度VD 、VE 利用速度影像在速度多邊形，過p點(diǎn)作⊥CE，過b3點(diǎn)作⊥BE，得到e點(diǎn)；過e點(diǎn)作⊥pb3，得到d點(diǎn) , 由圖量得：，， 所以 ， ； 4. 求ω3 5. 求 6. 求 aB3 ＝ aB3n ＋ aB3t ＝ aB2 ＋ aB3B2k ＋ aB3B2τ 大小 ω32LBC ？ ω12LAB 2ω3VB3B2 ？ 方向 B→C ⊥BC B→A ⊥BC ∥BC 取作速度多邊形如上圖c所示，由圖量得： ，,所以 7. 求 8. 求D點(diǎn)和E點(diǎn)的加速度aD 、aE 利用加速度影像在加速度多邊形，作∽, 即 ，得到e點(diǎn)；過e點(diǎn)作⊥，得到d點(diǎn) , 由圖量得：，， 所以 ， 。 2.7 解：取作機(jī)構(gòu)位置圖如下圖a所示。 一、用相對運(yùn)動(dòng)圖解法進(jìn)行分析 1. 求B2點(diǎn)的速度VB2 VB2 =ω1LAB =200.1 = 2 m/s 2.求B3點(diǎn)的速度VB3 VB3 ＝ VB2 ＋ VB3B2 大小 ？ ω1LAB ？ 方向 水平 ⊥AB ∥BD 取作速度多邊形如下圖b所示，由圖量得： ，所以 而VD= VB3= 1 m/s 3.求 4. 求 a B3 ＝ aB2n ＋ a B3B2τ 大小 ？ ω12LAB ？ 方向 水平 B→A ∥BD 取作速度多邊形如上圖c所示，由圖量得： ，所以 。 二、用解析法進(jìn)行分析 第三章 動(dòng)力分析作業(yè) 3.1 解： 根據(jù)相對運(yùn)動(dòng)方向分別畫出滑塊1、2所受全反力的方向如圖a所示，圖b中三角形①、②分別為滑塊2、1的力多邊形，根據(jù)滑塊2的力多邊形①得： ， 由滑塊1的力多邊形②得： ， 而 所以 3.2 解：取作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖，機(jī)構(gòu)受力如圖a)所示； 取作機(jī)構(gòu)力多邊形，得： ，， ，，， 3.2 解：機(jī)構(gòu)受力如圖a)所示 由圖b)中力多邊形可得： 所以 3.3 解：機(jī)構(gòu)受力如圖所示 由圖可得： 對于構(gòu)件3而言則：，故可求得 對于構(gòu)件2而言則： 對于構(gòu)件1而言則：，故可求得 3.7 解： 1. 根據(jù)相對運(yùn)動(dòng)方向分別畫出滑塊1所受全反力的方向如圖a所示，圖b為滑塊1的力多邊形，正行程時(shí)Fd為驅(qū)動(dòng)力，則根據(jù)滑塊1的力多邊形得： ， 則夾緊力為： 2. 反行程時(shí)取負(fù)值，為驅(qū)動(dòng)力，而為阻力，故 ， 而理想驅(qū)動(dòng)力為： 所以其反行程效率為： 當(dāng)要求其自鎖時(shí)則，， 故 ，所以自鎖條件為： 3.10 解： 1.機(jī)組串聯(lián)部分效率為： 2. 機(jī)組并聯(lián)部分效率為： 3. 機(jī)組總效率為： 4. 電動(dòng)機(jī)的功率 輸出功率： 電動(dòng)機(jī)的功率： 第四章 平面連桿機(jī)構(gòu)作業(yè) 4.1 解： 1. ① d為最大，則 故 ② d為中間，則 故 所以d的取值范圍為： 2. ① d為最大，則 故 ② d為中間，則 故 ③ d為最小，則 故 ④ d為三桿之和，則 所以d的取值范圍為：和 3. ① d為最小，則 故 4.3 解：機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖如圖所示，其為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。 4.5 解： 1. 作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖如圖所示；由圖量得：，， ，，所以 ， 行程速比系數(shù)為： 2. 因?yàn)? 所以當(dāng)取桿1為機(jī)架時(shí)，機(jī)構(gòu)演化為雙曲柄機(jī)構(gòu)，C、D兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副是擺轉(zhuǎn)副。 3. 當(dāng)取桿3為機(jī)架時(shí)，機(jī)構(gòu)演化為雙搖桿機(jī)構(gòu)，A、B兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副是周轉(zhuǎn)副。 4.7 解：1. 取作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖如圖所示；由圖量得： ，故行程速比系數(shù)為： 由圖量得：行程： 2. 由圖量得：，故 3. 若當(dāng)，則K= 1 ，無急回特性。 4.11 解： 1.取，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)如圖所示。 2.由圖中量得： ， ， 。 4.16 解： 1.取，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)如圖所示。 2.由圖中量得： ， 。 3.圖中AB’C’為的位置，由圖中量得，圖中AB”C” 為 的位置，由圖中量得。 4.滑塊為原動(dòng)件時(shí)機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置為AB1C1和AB2C2兩個(gè)。 4.18 解： 1.計(jì)算極位夾角： 2.取，設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)如圖所示。 3.該題有兩組解，分別為AB1C1D和AB2C2D由圖中量得： ， ； ， 。 第五章 凸輪機(jī)構(gòu)作業(yè) 5.1 解： 圖中(c)圖的作法是正確的，(a) 的作法其錯(cuò)誤在于從動(dòng)件在反轉(zhuǎn)過程的位置應(yīng)該與凸輪的轉(zhuǎn)向相反,圖中C’B’為正確位置；(b) 的作法其錯(cuò)誤在于從動(dòng)件在反轉(zhuǎn)過程的位置應(yīng)該與起始從動(dòng)件的位置方位一致，圖中C’B’為正確位置；(d) 的作法其錯(cuò)誤在于從動(dòng)件的位移不應(yīng)該在凸輪的徑向線上量取，圖中CB’為正確位置。 5.4 解：如圖所示。 5.5 解： 凸輪的理論輪廓曲線、偏距圓、基圓如圖所示； 最大行程h =bc=20mm、推程角、回程角； 凸輪機(jī)構(gòu)不會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)失真，因?yàn)橥馆喞碚撦喞€為一圓。 5.7 解：所設(shè)計(jì)的凸輪機(jī)構(gòu)如圖所示。 5.13 解： 1) 理論輪廓為一圓，其半徑R’=50mm； 2) 凸輪基圓半徑； 3) 從動(dòng)件升程h = 50mm； 4) 推程中最大壓力角 5) 若把滾子半徑改為15 mm，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)沒有變化，因?yàn)閺膭?dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與滾子半徑無關(guān)。 第六章 齒輪機(jī)構(gòu)作業(yè) 6.1 解： 1） 2），查表得 6.2 解： 1. ， 2. 取則， 6.4 解： 6.5 解： 1），； 2） 3） 4） 5) , 6.9 解： 1. 2. 3. 4. 6.12 解： 1. 齒輪1、2和齒輪3、4的傳動(dòng)中心距分別為： 根據(jù)其中心距，選齒輪3、4為標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)，而齒輪1、2為正變位傳動(dòng)。實(shí)際中心距取為aˊ＝50 mm，此方案為最佳。因?yàn)椋X輪3、4的中心距較大，選其為標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)，使該設(shè)計(jì)、加工簡單，互換性好，同時(shí)也避免了齒輪1、2采用負(fù)變位傳動(dòng)不利的情況。齒輪l、2采用正傳動(dòng)，一方面可避免齒輪發(fā)生根切，如齒輪 z1＝15<17，故必須采用正變位；另一方面齒輪的彎曲強(qiáng)度及接觸強(qiáng)度都有所提高。 2. 齒輪1、2改為斜齒輪傳動(dòng)時(shí)，由題意要求：兩輪齒數(shù)不變，模數(shù)不變，即，m n＝m＝2 mm ，其中心距為 則 ， 3. 4. 對于斜齒輪來說不發(fā)生根切的最少齒數(shù)為： 而 所以該齒輪不會(huì)發(fā)生根切。 6.14 解： 1. , 2. , 6.15 解：各個(gè)蝸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向如圖所示。 6.17 解： 1. , , 對于圓錐齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù)為： ，當(dāng) 則會(huì)發(fā)生根切， 而 ，故會(huì)發(fā)生根切。 2. 則 而 ，故不會(huì)發(fā)生根切。 第七章 齒輪系作業(yè) 7.2 解：齒條的移動(dòng)方向如圖所示，其輪系傳動(dòng)比為： 則齒輪5’的轉(zhuǎn)速為： 又齒輪5’分度圓直徑為： 所以齒條的移動(dòng)速度為： 7.3 解：1. 其輪系傳動(dòng)比為： 則齒輪4的轉(zhuǎn)速（即轉(zhuǎn)筒5的轉(zhuǎn)速）為： 所以重物的移動(dòng)速度為： 2. 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向如圖所示。 7.6 解： 1. 該輪系為復(fù)合輪系，由齒輪1、2、2’、3、H組成一個(gè)周轉(zhuǎn)輪系，由齒輪1、2、2’、4、H另組成一個(gè)周轉(zhuǎn)輪系。 2. 周轉(zhuǎn)輪系1、2、2’、3、H的傳動(dòng)比為： 則 故 所以與轉(zhuǎn)向相同 3. 周轉(zhuǎn)輪系1、2、2’、4、H的傳動(dòng)比為： 則 ， 故 所以與轉(zhuǎn)向相同 7.8 解： 1. 該輪系為復(fù)合輪系，由齒輪1、2、3、H組成周轉(zhuǎn)輪系，由齒輪3’、4、5組成定軸輪系。 2. 周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比為： 故 定軸輪系的傳動(dòng)比為： 故 3. 因此 所以 7.13 解： 1. 該輪系為復(fù)合輪系，由齒輪3’、4、5、H組成周轉(zhuǎn)輪系，由齒輪1、2、2’、3組成一個(gè)定軸輪系，由齒輪5’、6組成另一個(gè)定軸輪系。 2. 周轉(zhuǎn)輪系的傳動(dòng)比為： 故 ，則 定軸輪系1、2、2’、3的傳動(dòng)比為： 故 定軸輪系5’、6的傳動(dòng)比為： 故 3. 而 ，， 所以 因此與轉(zhuǎn)向相反。 第八章 其他常用機(jī)構(gòu)作業(yè) 8.5 解： 第九章 機(jī)械的平衡作業(yè) 9.3 解：盤形轉(zhuǎn)子的平衡方程為： 則 取 ，畫向量多邊形， 由向量多邊形量得ae=55 mm , ， 所以 則 解析法計(jì)算： 9.4 解：1. 將質(zhì)量、向Ⅰ平面和Ⅱ平面進(jìn)行分解： 2.在Ⅰ平面內(nèi)有、、，故其平衡方程為： 則 取 ，畫向量多邊形圖a)，由向量多邊形a)量得ad=40 mm , ， 所以 則 3.在Ⅱ平面內(nèi)有、、，故其平衡方程為： 則 取 ，畫向量多邊形圖b)， 由向量多邊形量b)得a’d’=39 mm , ， 所以 則 解析法計(jì)算：1. 在Ⅰ平面內(nèi) 則 2. 在Ⅱ平面內(nèi) 則