河南科技大學(xué)機(jī)械原理作業(yè)答案
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1、第一章 緒論 1—1 試說明機(jī)器與機(jī)構(gòu)的特征、區(qū)別和聯(lián)系。 解:機(jī)器具有如下三個(gè)特征: 1、 人造的實(shí)物組合體 2、 各部分具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng) 3、 代替或減輕人類勞動(dòng),完成有用功或?qū)崿F(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換 機(jī)構(gòu)則具有機(jī)器的前兩個(gè)特征。 機(jī)器與機(jī)構(gòu)的區(qū)別:研究的重點(diǎn)不同: 機(jī)構(gòu):實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換和力的傳遞; 機(jī)器:完成能量的轉(zhuǎn)換或作有益的機(jī)械功。 機(jī)器與機(jī)構(gòu)的聯(lián)系:機(jī)器由機(jī)構(gòu)組成,一部機(jī)器包含不同的機(jī)構(gòu);不同的機(jī)器可能包含相同的機(jī)構(gòu)。 1—2 試舉出兩個(gè)機(jī)器實(shí)例,并說明其組成、功能。 解:車床:由原動(dòng)部分(電動(dòng)機(jī))+傳動(dòng)系統(tǒng)(齒輪
2、箱)+執(zhí)行部分(刀架、卡盤等),其主要功能為切削,代替人作功。 汽車:由原動(dòng)部分(發(fā)動(dòng)機(jī))+傳動(dòng)系統(tǒng)(變速箱)+執(zhí)行部分(車輪等),其主要功能為行走、運(yùn)輸,代替人作功。 第二章 平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析 解: 2—1 試畫出唧筒機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖,并計(jì)算其自由度。 2—2 試畫出縫紉機(jī)下針機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖,并計(jì)算其自由度。 解: 或 解: 2—3 試畫出圖示機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖,并計(jì)算其自由度。 2—4 試畫出簡易沖床的運(yùn)動(dòng)簡圖,并計(jì)算其自由度。 解:
3、 2—5 圖示為一簡易沖床的初擬設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)者的思路是:動(dòng)力由齒輪1輸入,使軸A連續(xù)回轉(zhuǎn),而裝在軸A上的凸輪2與杠桿3組成的凸輪機(jī)構(gòu)使沖頭4上下運(yùn)動(dòng),以達(dá)到?jīng)_壓的目的,試?yán)L出其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖,分析是否能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖,并提出修改方案。 解:機(jī)構(gòu)簡圖如下: 機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng)。 可修改為: 或 2—6 計(jì)算圖示自動(dòng)送料剪床機(jī)構(gòu)的自由度,并指出其中是否有復(fù)合鉸鏈、局部自由度或虛約束。 解1:C、F為復(fù)
4、合鉸鏈,I為局部自由度, EFGC為虛約束。 解2:C為復(fù)合鉸鏈,I為局部自由度(焊死), EFGC為虛約束(去掉)。 解1:C為復(fù)合鉸鏈,F(xiàn)、I為局部自由度。 2—7 計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度,并指出其中是否有復(fù)合鉸鏈、局部自由度或虛約束。說明該機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件。 解2:C為復(fù)合鉸鏈,F(xiàn)、I為局部自由度(焊死)。 機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是:F=原動(dòng)件數(shù),即取1個(gè)原動(dòng)件。 解1:A、B為復(fù)合鉸鏈,B為虛約束(重復(fù)部分)。 2—8 計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度,并
5、指出其中是否有復(fù)合鉸鏈、局部自由度或虛約束。說明該機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件。 機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是:F=原動(dòng)件數(shù),即取2個(gè)原動(dòng)件。 解: 2—9 計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度,并分析組成此機(jī)構(gòu)的基本桿組,確定機(jī)構(gòu)的級(jí)別。 RRP II級(jí)桿組 PRP II級(jí)桿組 RPR II級(jí)桿組 機(jī)構(gòu)由3個(gè) II 級(jí)桿組組成,為II級(jí)機(jī)構(gòu)。 解: 2—10計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度,并分析組成此機(jī)構(gòu)的基本桿組,確定機(jī)構(gòu)的級(jí)別。如在該機(jī)構(gòu)中改選EG為原動(dòng)件,
6、試問劃分的基本桿組及機(jī)構(gòu)的級(jí)別與前者有何不同? RRP II級(jí)桿組 RRP II級(jí)桿組 RRR II級(jí)桿組 分解為: 機(jī)構(gòu)由3個(gè) II 級(jí)桿組組成,為II級(jí)機(jī)構(gòu)。 解: III級(jí)桿組 RRP II級(jí)桿組 分解為: 機(jī)構(gòu)由1個(gè) II 級(jí)桿組、1個(gè) II 級(jí)桿組組成,為III級(jí)機(jī)構(gòu)。 解: 2—11計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度,將其中的高副用低副代替,并分析機(jī)構(gòu)所含的基本桿組,確定機(jī)構(gòu)的級(jí)別。 低代前:
7、 低代后: 構(gòu)件2、3、4、6為III 級(jí)桿組,機(jī)構(gòu)為III級(jí)機(jī)構(gòu)。 解: 2—12計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度,將其中的高副用低副代替,并分析機(jī)構(gòu)所含的基本桿組,確定機(jī)構(gòu)的級(jí)別。 低代前: 低代后: 構(gòu)件2、3、4、6為III 級(jí)桿組,機(jī)構(gòu)為III級(jí)機(jī)構(gòu)。 解: 2—13計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度,將其中的高副用低副代替,并分析機(jī)構(gòu)所含的基本桿組,確定機(jī)構(gòu)的級(jí)別。 低代前:
8、 低代后: RRR II級(jí)桿組 RRR II級(jí)桿組 RRP II級(jí)桿組 劃分桿組如下: 機(jī)構(gòu)由4個(gè) II 級(jí)桿組組成,為II級(jí)機(jī)構(gòu)。 RRR II級(jí)桿組 RRR II級(jí)桿組 第三章 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析 3—1 試求下列各機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí)全部瞬心的位置(用符號(hào)Pij直接標(biāo)注在圖上) 。 3
9、—2 在圖示的四桿機(jī)構(gòu)中,已知lAB=60mm,lCD=90mm,lAD=lBC=120mm,ω1=10rad/s,試用瞬心法求: (1)當(dāng)φ =165時(shí),點(diǎn)C的速度vC ; (2) 當(dāng)φ =165時(shí),構(gòu)件2的BC 線(或其延長線)上速度最小的點(diǎn)E的位置及速度的大??; (3)當(dāng)vC=0時(shí),φ角之值(有兩個(gè)解),并做出相應(yīng)的機(jī)構(gòu)位置圖。 AB2C2D j2=26 AB1C1D j1=227 解:
10、 3—3 在圖示的齒輪—連桿組合機(jī)構(gòu)中,試用速度瞬心法求齒輪1與齒輪3的傳動(dòng)比 。 3—4 下列圖示機(jī)構(gòu)中,已知,試用相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法求C點(diǎn)的速度vC(在的基礎(chǔ)上作速度多邊形并列出有關(guān)速度矢量方程)。 解: 方向 方向 解: ? P ? 大小 ? 大小 ? P ? ? P 用速度影像
11、原理求得c點(diǎn), P P ? 方向 P ? ? P 大小 ? 3—5在圖示干草壓縮機(jī)中,已知ω1=5rad/s,lAB=150mm ,lBC=600mm,lCE=300mm,lCD=460mm,lEF=600mm,xD=600mm,yD=500mm,yF=600mm,φ1=30,求活塞5的速度v5 和加速度a5。
12、 yD yF (矢量方程及必要的分析計(jì)算): 解:1.速度分析 方向 ⊥CD ⊥AB ⊥CB 大小 ? w1lAB ? vB=w1lAB=50.15=0.
13、75m/s 利用速度影像原理求得e點(diǎn) 方向 水平 P ⊥FE 大小 ? P ? ( ) ( ) ( )
14、 2.加速度分析 方向 C→D ⊥CD B→A C→B ⊥BC 大小 w32lCD ? w12lAB w22lSC ? +-
15、 利用加速度影像原理求得e′點(diǎn), 方向
16、 水平 P F→E ⊥FE 大小 ? P w42l EF ? 3—6 已知鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的位置及尺寸如圖(a)所示,現(xiàn)已作出其速度多邊形圖(b)和加速度多邊形(c)。試在圖中求出: (
17、1) 構(gòu)件1、2、3上速度為vx的點(diǎn)X1、X2、X3的位置; (2) 構(gòu)件2上速度為零的點(diǎn)M2的位置,并在加速度多邊形圖(c)上找出點(diǎn)m′2; (3) 構(gòu)件2上加速度為零的點(diǎn)Q2的位置,并在速度多邊形圖(b)上找出點(diǎn)q2。 3—7 在下列圖示的各機(jī)構(gòu)中,是否存在哥氏加速度?在有哥氏加速度的機(jī)構(gòu)圖上標(biāo)出 的方向,并寫出其大小的表達(dá)式。
18、 存在 存在 不存在 不存在 3—8 在圖示的機(jī)構(gòu)中,已知各桿的尺寸,w1=常數(shù)。試用圖解法求機(jī)構(gòu)在圖示位置構(gòu)件3上C點(diǎn)的速度和加
19、速度。 (畫出機(jī)構(gòu)的速度、加速度多邊形,標(biāo)出全部影像點(diǎn),并列出必要的矢量方程式及計(jì)算式。) (矢量方程及必要的分析計(jì)算): 解: 方向 ⊥BD ⊥AB ∥BC 大小 ? w1lAB ? 利用速度影像原理求得c3點(diǎn), 方向 B→D ⊥BD B→A ⊥BC ∥BC 大小 P ? P P ? 利用加速度影像原理求得c3′點(diǎn), 3—9 在圖示曲柄搖塊機(jī)構(gòu)中,已知 lAB=30mm,lAC=100mm,lDE=40mm,lBD=50mm,φ1=
20、45 ,等角速度ω1=10rad/s ,求點(diǎn)E的速度vE和加速度aE以及構(gòu)件3的角速度w3和角加速度a3。 (矢量方程及必要的分析計(jì)算): 解:1.速度分析 方向 ? ⊥AB ⊥CB ∥CB 大小 ? w1lAB ? 0 ? ( ) 利用速度影像原理求得e點(diǎn), 方向 ? B→A C→B ⊥CB ⊥CB ∥CB 大小 ? P P ? 0 P ?
21、 利用加速度影像原理求得e′點(diǎn), ( ) 3—10已知圖示機(jī)構(gòu)的位置及尺寸,w1=常數(shù),用相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法求構(gòu)件3的角速度w3和加角速度a3。 (畫出機(jī)構(gòu)的速度、加速度多邊形,并列出必要的矢量方程式及計(jì)算式。) (矢量方程及必要的分析計(jì)算): 解:1.速度分析
22、 方向 B→C B→A ∥CD 大小 ? w1lAB ? ( ) ) 2.加速度分析 方向 B→C ⊥CB B→A ⊥CD
23、 ∥CD 大小 P ? P P ? ( ) ) 3—11已知圖示機(jī)構(gòu)的位置及尺寸,w1=常數(shù),求構(gòu)件2上D點(diǎn)的速度vD和加速度aD。 (畫出機(jī)構(gòu)的速度、加速度多邊形,并列出必要的矢量方程式及計(jì)算式。) (矢量方程及必要的分析計(jì)算):
24、 解:1.速度分析 方向 ∥BC ⊥AB ∥AB 大小 ? P ? 方向
25、 ? P ⊥DB 大小 ? P P 2.加速度分析 方向 ∥BC B→A ⊥AB ∥AB
26、 大小 ? P P ? 方向 ? P D→B 大小 ? P P 0 = 3—12 已知圖示機(jī)構(gòu)的位置及尺寸,w1=常數(shù),試用相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法求圖示位置: (1) 構(gòu)件5上F點(diǎn)的速度vF(在的基礎(chǔ)上作速度多邊形
27、并列出有關(guān)矢量方程式及計(jì)算式); (2) 構(gòu)件5上F點(diǎn)的加速度aF(寫出求解思路并列出有關(guān)矢量方程式及計(jì)算式); (3) 大小的表達(dá)式,在機(jī)構(gòu)圖上標(biāo)出其方向。 (矢量方程及必要的分析計(jì)算): 解:1.速度分析 方向 ∥AC ⊥AB ⊥CB
28、 大小 ? P ? 利用速度影像原理求得d2(d4)點(diǎn), 方向 ⊥DE P ∥ED 大小 ? P ? 利用速度影像原理求得f點(diǎn),
29、 2.加速度分析 方向 ∥AC B→A B→C ⊥CB 大小 ? P P ?
30、 利用加速度影像原理求得d2′(d4′)點(diǎn) 方向 D→E ⊥DE P ⊥DE ∥DE 大小 P ? P P ? 利用加速度影像原理求得f ′點(diǎn) 3—13在圖示的齒輪—連桿組合機(jī)構(gòu)中,MM為固定齒條,齒輪3的齒數(shù)為齒輪4的2
31、倍,設(shè)已知原動(dòng)件1以等角速度w1順時(shí)針方向回轉(zhuǎn),試用圖解法求機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí),E點(diǎn)的速度vE 以及齒輪3、4的速度影像。 (矢量方程及必要的分析計(jì)算): 解: 方向 ⊥CD ⊥AB ⊥BC 大小 ? w1l AB ? 由速度影像原理求出h Δpch∽ΔDCH 方向 ⊥EF √ ⊥EH 大小 ? P ? 3—14在圖示機(jī)構(gòu)中,已知j1=45,構(gòu)件1以等角速度w1=100ra
32、d/s逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),lAB=400mm,g=60,求構(gòu)件2的角速度w2和構(gòu)件3的速度v3。(用解析法) l1 s2 s3 解:建立圖示直角坐標(biāo)系及封閉式矢量圖形 分別用單位矢量點(diǎn)積上式兩端 分別將以上兩式對(duì)時(shí)間t求導(dǎo): =w1l1 第四章 平面機(jī)構(gòu)的力分析 4—1 圖示為一機(jī)床的矩形—V形導(dǎo)軌副,拖板1與導(dǎo)軌2組成復(fù)合移動(dòng)副。已知拖板1的移動(dòng)方向垂直紙面,重心在S處,幾何尺寸如圖所示,各接觸面間的摩擦系數(shù)為f。試求導(dǎo)軌副的當(dāng)量摩擦系數(shù)。
33、 解: 4—2 在圖示楔塊機(jī)構(gòu)中,已知:a=b=600,Q=1000N,各接觸面間的摩擦系數(shù)f=0.15。Q為生產(chǎn)阻力,試求所需的驅(qū)動(dòng)力F (畫出力矢量多邊形,用正弦定理求解)。 解:摩擦角 構(gòu)件2:
34、 構(gòu)件1: 作力矢量多邊形如圖,由正弦定理,有: 得: 4—3 圖示曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中,設(shè)已知機(jī)構(gòu)尺寸,圖中虛線圓為摩擦圓,滑3 塊與導(dǎo)路的摩擦角為φ,驅(qū)動(dòng)力為F,阻力矩為M。試在下列各機(jī)構(gòu)位置簡圖中畫出各運(yùn)動(dòng)副中反
35、力方向(必須注明力矢量的腳標(biāo))。 4—4 圖示為一擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu),凸輪1沿逆時(shí)針方向回轉(zhuǎn),Q為作用在擺桿2上的外載荷,試確定各運(yùn)動(dòng)副中的總反力(FR31、FR12、FR32)的方位。圖中虛線圓為摩擦圓,摩擦角為φ。 解: 4—5 圖示偏心圓盤凸機(jī)構(gòu)中,已知各構(gòu)件的尺寸,作用在從動(dòng)件上的生產(chǎn)阻力Q,
36、凸輪的慣性力Fi1,運(yùn)動(dòng)副B的摩擦角為φ。凸輪以等角速度ω1逆時(shí)針方向回轉(zhuǎn)。試求:(1) 各運(yùn)動(dòng)副中的反力;(2)需加在凸輪軸上的平衡力矩M1(在圖上畫出各運(yùn)動(dòng)副反力,注明腳標(biāo),并列出力平衡方程式,畫出力矢量多邊形,已知力大小按圖示長度畫。) 解: 構(gòu)件2: 大小 P ? ? 方向 P P P 構(gòu)件1:將Fi1與FR21合成: 4—6 在圖示機(jī)構(gòu)中,已知驅(qū)動(dòng)力為F,工作阻力矩為Mr,若不計(jì)各構(gòu)件的重量及慣性力,試在機(jī)構(gòu)圖中畫出各構(gòu)件的受力。圖中虛線圓為摩擦
37、圓,摩擦角為φ。 解: 4—7 在圖示機(jī)構(gòu)中,已知原動(dòng)件1在驅(qū)動(dòng)力矩Md的作用下等速轉(zhuǎn)動(dòng),w1如圖所示。作用在從動(dòng)件2上的生產(chǎn)阻力為Q,圖中虛線圓為摩擦圓,運(yùn)動(dòng)副C的摩擦角為φ。試在圖上畫出各運(yùn)動(dòng)副反力(注明腳標(biāo)),寫出構(gòu)件2的力平衡方程式,并畫出力矢量多邊形。 解: 構(gòu)件2: 三力匯交 大小P ? ? 方向P P P 構(gòu)件1:
38、 大小P ? 方向P ? 第五章 機(jī)械的效率和自鎖 5—1 在圖示斜面機(jī)構(gòu)中,設(shè)已知摩擦面間的摩擦系數(shù)f=0.2。求在Q力作用下(反行程)機(jī)構(gòu)的臨界自鎖條件和在此條件下正行程(在F力作用下)的效率。 解:1、反行程 自鎖條件: 即:
39、 或 令 2、正行程 令 將a=11.31代入,則: 5—2 圖示為一焊接用的楔形夾具。利用這個(gè)夾具把兩塊要焊的工件1及1預(yù)先夾妥,以便焊接。圖中2為夾具體,3為楔塊。試確定此夾具的自鎖條件(即當(dāng)夾緊后,楔
40、塊3不會(huì)自動(dòng)松脫出來的條件)。 解1:以3為研究對(duì)象,去掉F,反行程受力如圖(a),F(xiàn)R23作用在摩擦角內(nèi),則自鎖,即有: 解2: 如圖(a),若自鎖,則有: 而由: 有: 代入(*),有: 解3:以3為研究對(duì)象,反行程受力如圖(b),由平衡條件: 自鎖,有: 5—3 在圖示夾緊機(jī)構(gòu)中,虛線
41、圓為摩擦圓,φ為摩擦角,試: (1) 求出在圖示位置欲產(chǎn)生Q=400N的法向預(yù)緊力,需要加在手柄上的力F為多少? (2) 判斷當(dāng)力F去掉后,該機(jī)構(gòu)是否自鎖?為什么? 解: (反) (正) (1)以構(gòu)件1為研究對(duì)象,有: 受力如圖,量得: (2)由圖可知:FR21作用在摩擦圓內(nèi),故自鎖。 5—4 在圖示的緩沖器中,若已知各楔塊接觸面間的摩擦系數(shù)f及彈簧的壓力Q,試求當(dāng)楔塊2、3被等速推
42、開和等速恢復(fù)原位時(shí)力F的大小、該機(jī)構(gòu)的效率以及此緩沖器正反行程不至發(fā)生自鎖的條件。 解:1、在F作用下,楔塊2、3被等速推開(正行程),受力如圖。 構(gòu)件1: 構(gòu)件2: 令 正行程不自鎖的條件為: 2、在Q作用下,
43、楔塊2、3復(fù)原位(反行程)。 令: 代入上式,得: 令 反行程不自鎖的條件為: 正反行程均不自鎖的條件為: 5—5 圖示矩形螺紋千斤頂中,已知螺紋大徑d=24mm、小徑d1=20mm、螺距p=4mm;頂頭環(huán)形摩擦面A的外徑D=30mm,內(nèi)徑d0=15mm,手柄長度l=300mm,所有摩擦系數(shù)均為f=0.1。求該千斤頂?shù)男蔴。又若F=100N,求能舉起的重量Q為若干? 解: 螺紋升角: 環(huán)形摩擦面的摩擦力矩為:
44、 螺桿上升所需力矩: 克服Q所需總力矩: 5—6 圖示為一帶式運(yùn)輸機(jī),由電動(dòng)機(jī)1經(jīng)帶傳動(dòng)及一個(gè)兩級(jí)齒輪減速器帶動(dòng)運(yùn)輸帶8。設(shè)已知運(yùn)輸帶8所需的曳引力F=5500N,運(yùn)送速度v=1.2m/s。帶傳動(dòng)(包括軸承)的效率h1=0.95,每對(duì)齒輪(包括軸承)的效率h2=0.97,運(yùn)輸帶8的機(jī)械效率h3=0.92。試求該系統(tǒng)的總效率h及電動(dòng)機(jī)所需的功率。 解:該系統(tǒng)的總效率
45、為: 電動(dòng)機(jī)所需的功率: 5—7 如圖所示,電機(jī)通過帶傳動(dòng)及圓錐、圓柱齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)工作機(jī)A和B。設(shè)每對(duì)齒輪(包括軸承)的效率h1=0.97,帶傳動(dòng)(包括軸承)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,試求傳動(dòng)系統(tǒng)總效率及電動(dòng)機(jī)所需的功率。 解1:輸入功率: 解2:
46、 第六章 機(jī)械的平衡 6—1 圖示為一鋼制圓盤,盤厚b=50mm,位置Ⅰ處有一直徑f=50mm的通孔,位置Ⅱ處是一質(zhì)量m2=0.5kg的重塊。為了使圓盤平衡,在r=200mm制一通孔。試求此孔的直徑與位置(鋼的密度g=7.8g/cm3)。 解1: 孔的位置: 解2:圖解法 作圖,量得: 6—2 圖示曲軸結(jié)構(gòu)中,m1=m
47、2=m3=m4, r1=r2=r3=r4,l12=l23=l34,各曲拐的位置如圖,試判斷該曲軸是否達(dá)到靜平衡?是否達(dá)到動(dòng)平衡?為什么? 解: \靜平衡 m2、m3產(chǎn)生的慣性力矩與m1、m4產(chǎn)生的慣性力矩不在同一平面內(nèi), ,故該軸動(dòng)不平衡。 6—3 圖示一曲軸,已知兩個(gè)不平衡質(zhì)量,,位置如圖,試判斷該軸是否靜平衡?是否動(dòng)平衡?若不平衡,求下列兩種情況下在兩個(gè)平衡基面I、II上需加的平衡質(zhì)徑積和的大小和方位。 解: 靜平衡 動(dòng)不平衡。 若
48、 ,兩者構(gòu)成一力偶與mr 產(chǎn)生的力偶相平衡。 方位如圖。 解: 靜平衡 動(dòng)不平衡。 若 ,兩者構(gòu)成一力偶與mr 產(chǎn)生的力偶相平衡。 6—4 在圖示的轉(zhuǎn)子中,已知各偏心質(zhì)量m1=10kg,m2=15kg,m3=20kg,m4=10kg,它們的回轉(zhuǎn)半徑分別為r1=400mm,r2=r4=300mm,r3=200mm,又已知各偏心質(zhì)量所在的回轉(zhuǎn)平面的距
49、離為l12=l23=l34=300mm,各偏心質(zhì)量的方位角如圖所示。若置于平衡基面Ⅰ及Ⅱ中的平衡質(zhì)量mbI及mbII的回轉(zhuǎn)半徑分別為500mm,試求mbI及mbII的小和方位。 解1: 解2:圖解法 6—5 圖示帶有刀架盤A的機(jī)床主軸需要作動(dòng)平衡試驗(yàn),現(xiàn)校正平面?、瘛ⅱ騼苫剞D(zhuǎn)面,但所用的動(dòng)平衡
50、機(jī)只能測量在兩支承范圍內(nèi)的校正平面的不平衡量?,F(xiàn)測得平面Ⅰ、Ⅲ內(nèi)應(yīng)加質(zhì)徑積為m1r1=1gm,m3r3=1.2gm,方向如圖所示。能否在Ⅰ、Ⅱ兩回轉(zhuǎn)面內(nèi)校正?如何校正? 6—6 高速水泵的凸輪軸系由三個(gè)互相錯(cuò)開1200的偏心輪所組成,每一偏心輪的質(zhì)量為0.4kg,其偏心距為12.7mm。設(shè)在平衡面A和B處各裝一個(gè)平衡質(zhì)量mA和mB使之平衡,其回轉(zhuǎn)半徑為10mm,其它尺寸如圖所示(單位:mm)。求mA和mB的大小和位置。
51、 6—7 圖示為一滾筒,在軸上裝有帶輪?,F(xiàn)已測知帶輪有一偏心質(zhì)量m1=1kg;另外,根據(jù)該滾筒的結(jié)構(gòu),知其具有兩個(gè)偏心質(zhì)量m2=3kg,m3=4kg,各偏心質(zhì)量的位置如圖所示(長度單位為mm)。若將平衡基面選在滾筒的端面,兩平衡基面中平衡質(zhì)量的回轉(zhuǎn)半徑均取為400mm,試求兩平衡質(zhì)量的大小和方位。 解1: 解2:圖解法
52、 第七章 機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及速度波動(dòng)的調(diào)節(jié) 7—1 圖示的搬運(yùn)器機(jī)構(gòu)中,已知:滑塊質(zhì)量m=20kg(其余構(gòu)件質(zhì)量忽略不計(jì)),lAB=lED=100mm,lBC=lCD=lEF=200mm,φ1=φ23=φ3=900。求由作用在滑塊5上的阻力F5=1KN而換算到構(gòu)件1的軸A上的等效阻力矩Mr及換算到軸A的滑塊質(zhì)量的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J。 7—2 圖示車床主軸箱系統(tǒng)中,帶輪直徑d0=80mm,d1=240mm,各齒輪齒數(shù)為z1′=z2′=20,z2=z3=40,各輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為J1′=J2′=0.01kgm2,J
53、2=J3=0.04kgm2,J0=0.02kgm2,J1=0.08kgm2,作用在主軸III上的阻力矩M3=60Nm。當(dāng)取軸Ⅰ為等效構(gòu)件時(shí),試求機(jī)構(gòu)的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J和阻力矩的等效力矩Mr。 解: 7—2 圖示為一導(dǎo)桿機(jī)構(gòu),設(shè)已知lAB=150mm,lAC=300mm,lCD=550mm,質(zhì)量為m1=5kg(質(zhì)心S1在A點(diǎn)),m2=3kg(質(zhì)心S2在B點(diǎn)),m3=10kg(質(zhì)心S3在lCD的中點(diǎn)),繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為JS1=
54、0.05kgm2,JS2=0.002kgm2,JS3=0.2kgm2,力矩M1=1000Nm,F(xiàn)3=5000N。若取構(gòu)件3為等效構(gòu)件,試求φ1=45時(shí),機(jī)構(gòu)的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Je3及等效力矩Me3。 7—3 圖示的定軸輪系中,已知加于輪1和輪3上的力矩M1=80Nm,M3=100Nm;各輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J1=0.1kgm2,J2=0.225kgm2,J3=0.4kgm2;各輪的齒數(shù)z1=20,z2=30
55、,z3=40。在開始轉(zhuǎn)動(dòng)的瞬時(shí),輪1的角速度等于零。求在運(yùn)動(dòng)開始后經(jīng)過0.5s時(shí)輪1的角加速度a1和角速度ω1。 7—4 在圖(a)所示的刨床機(jī)構(gòu)中,已知空程和工作行程中消耗于克服阻抗力的恒功率分別為P1=367.7W和P2=3677W,曲柄的平均轉(zhuǎn)速n=100r/min,空程中曲柄的轉(zhuǎn)角為φ1=1200。當(dāng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)d=0.05時(shí),試確定電機(jī)的平均功率,并分別計(jì)算在以下兩種情況中的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JF(略去各構(gòu)件
56、的重量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量)。 (1) 飛輪裝在曲柄軸上; (2) 飛輪裝在電機(jī)軸上,電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速nn=1440r/min。電動(dòng)機(jī)通過減速器驅(qū)動(dòng)曲柄。為簡化計(jì)算,減速器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量忽略不計(jì)。 (a) (b) 7—5 某內(nèi)燃機(jī)的曲柄輸出力矩Md隨曲柄轉(zhuǎn)角φ的變化曲線如圖所示,其運(yùn)動(dòng)周期φT=π,曲柄的平均轉(zhuǎn)速nm=620r/min,當(dāng)用該內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)一阻杭力為常數(shù)的機(jī)械時(shí),如果要求運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)d=
57、0.01,試求: (1) 曲柄最大轉(zhuǎn)速nmax和相應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角位置φmax; (2) 裝在曲柄軸上的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JF(不計(jì)其余構(gòu)件的重量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量)。 200 7—6 圖示為某機(jī)械系統(tǒng)的等效驅(qū)動(dòng)力矩Med及等效阻力力矩Mer對(duì)轉(zhuǎn)角φ的變化曲線,φT為其變化的周期轉(zhuǎn)角。設(shè)已知各塊面積為Aab=200mm2,Abc=260mm2,Acd=100mm2,Ade=190mm2,Aef=320m
58、m2,Afg=220mm2,Aga=50mm2,而單位面積所代表的功為μA=10Nm/mm2,試求該系統(tǒng)的最大盈虧功ΔWmax。又如設(shè)已知其等效構(gòu)件的平均轉(zhuǎn)速為nm=1000r/min。等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為Je=5kgm2,試求該系統(tǒng)的最大轉(zhuǎn)速nmax及最小轉(zhuǎn)速nmin,并指出最大轉(zhuǎn)速及最小轉(zhuǎn)速出現(xiàn)的位置。 第八章 平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) 8—1在圖示的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中,已知lAB=240mm,lBC=600mm,lCD=400mm,lAD
59、=500mm,試回答下列問題: (1)當(dāng)取桿4為機(jī)架時(shí),是否有曲柄存在? 存在 。若有曲柄,則桿 1 為曲柄,此時(shí)該機(jī)構(gòu)為 曲柄搖桿 機(jī)構(gòu)。 (2)要使該機(jī)構(gòu)成為雙曲柄機(jī)構(gòu),則應(yīng)取桿 1 為機(jī)架。 (3)要使該機(jī)構(gòu)成為雙搖桿機(jī)構(gòu),則應(yīng)取桿 3 為機(jī)架,且其長度的允許變動(dòng)范圍為 140 mm~1340 mm 。 (注:要求寫出以上判斷的依據(jù)) 解:(1)∵ lmin+lmax=240+600=840 lCD+lAD=400+500=900
60、 lmin+lmax<lCD+lAD ∴ 有整轉(zhuǎn)副存在。 又 lmin桿1的鄰桿為機(jī)架,故有一個(gè)曲柄存在,為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。 (2)以lmin桿1為機(jī)架,得到雙曲柄機(jī)構(gòu)。 (3)以lmin桿1的對(duì)為機(jī)架,得到雙搖桿機(jī)構(gòu)。 桿3的取值范圍: ① 當(dāng)桿3為lmin時(shí),應(yīng)滿足lmin+lmax>l余1+l余2 lCD+lBC>lAB+lAD lCD>lAB+lAD–lBC=240+500–600=140mm ②當(dāng)桿3非lmin時(shí),不論如何取值均得到雙搖桿機(jī)構(gòu)
61、 lCD<lAB+lAD+lBC=240+500+600=1340mm 8—2 試分別標(biāo)出下列機(jī)構(gòu)圖示位置時(shí)的壓力角a和傳動(dòng)角g,箭頭標(biāo)注的構(gòu)件為主動(dòng)件。 8—3在下列圖示的各機(jī)構(gòu)中,已知各構(gòu)件的尺寸(比例尺μl=0.0025m/mm),桿AB為主動(dòng)件,轉(zhuǎn)向如圖所示。要求: (1) 給出各機(jī)構(gòu)中桿AB為曲柄的條件和機(jī)構(gòu)的名稱; (2) 機(jī)構(gòu)是否存在急回運(yùn)動(dòng)
62、?若存在,試用作圖法確定其極位夾角q ,計(jì)算其行程速比系數(shù)K,并確定從動(dòng)件工作行程的運(yùn)動(dòng)方向; (3) 求作最小傳動(dòng)角gmin(或最大壓力角amax); (4) 機(jī)構(gòu)是否存在死點(diǎn)位置?若存在,試說明存在的條件和相應(yīng)的位置。 機(jī)構(gòu)簡圖 桿AB(或BC)為曲柄的條件 機(jī)構(gòu)名稱及其他 桿AB為曲柄的條件: 名稱:曲柄搖桿 機(jī)構(gòu)
63、 lAB+lmax≤l余1+ l余2 工作行程:順時(shí)針向 c1→c2 死點(diǎn)位置: AB1C1D AB2C2D 以CD為原動(dòng)件有死點(diǎn)位置。
64、 名稱: 曲柄滑塊 機(jī)構(gòu) e 桿AB為曲柄的條件: 工作行程: C2→C1 當(dāng)e=0時(shí):
65、 死點(diǎn)位置: AB1C1D AB2C2D 以滑塊為原動(dòng)件有死點(diǎn)位置。 桿AB為曲柄的條件: 名稱: 擺動(dòng)導(dǎo)桿 機(jī)構(gòu)
66、 當(dāng)e=0時(shí): 工作行程: 順時(shí)針向 死點(diǎn)位置: AB1C AB2C 以導(dǎo)桿為原動(dòng)件有死點(diǎn)位置。 8—4 現(xiàn)欲設(shè)計(jì)一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。已知其搖桿CD的lCD=75mm,行程
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