機械原理-課后習(xí)題答案第七版

《機械原理》作業(yè)題解

第二章

機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

2-8如圖所示為一簡易沖床的初擬設(shè)計方案。設(shè)計者的思路是：動力

由齒輪1輸入，使軸A連續(xù)回轉(zhuǎn)；而固裝在軸A上的凸輪2與杠桿3組成

的凸輪機構(gòu)將使沖頭4上下運動以達到?jīng)_壓的目的。試繪出其機構(gòu)運動簡

圖，分析其是否能實現(xiàn)設(shè)計意圖？并提出修改方案。

2-9如圖所示為一小型壓力機n圖中齒輪1與偏心輪廠為同一構(gòu)

件，繞固定軸心。連續(xù)轉(zhuǎn)動。在齒輪5上開有凸輪凹槽，擺桿4上的滾子6

嵌在凹槽中，從而使擺桿4繞C軸上下擺動；同時又通過偏心輪廣、連桿2、

滑桿3使C軸上下移動。最后通過在擺桿4的叉槽中的滑塊7和鐵鏈G使

沖頭8實現(xiàn)沖壓運動。試繪制其機構(gòu)運動簡圖，并計算其自由度。

IIIIII

2-10如圖所示為一新型偏心輪滑閥式真空泵°其偏心輪I繞固定

軸心A轉(zhuǎn)動，與外環(huán)2固連在一起的滑閥3在可繞固定軸心C轉(zhuǎn)動的圓柱4

中滑動。當偏心輪1按圖示方向連續(xù)回轉(zhuǎn)時，可將設(shè)備中的空氣吸入，并將

空氣從閥5中排出，從而形成真空。試繪制其機構(gòu)運動簡圖，并計算其自由

題2-10圖

2-13試計算如圖所示各機構(gòu)的自由度。圖a、d為齒輪一連桿組合機

構(gòu)；圖b為凸輪-連桿組合機構(gòu)（圖中在D處為較接在一起的兩個滑塊）；圖

c為一精壓機機構(gòu)。并問在圖d所示機構(gòu)中，齒輪3、5和齒條7與齒輪5的

嚙合高副所提供的約束數(shù)目是否相同？

b)

F=3n—(2p+p-pf)-Ff

F=3n-(2p+p-pf)-Fflh

=3x7-x8+2—勿一2

=3^4-(2^5+\-0)-0

=1(2

=1

pf==2x3+0_3x2=0

ft

2p+p-3nr

O

N

II

9+

Xz

z

IodX

7++,9

Z—s

2-14圖示為一剎車機構(gòu)。剎車時操作桿1向右拉，通過由構(gòu)件2、

3、4、5、6使兩閘瓦剎住車輪C試計算機構(gòu)的自由度，并就剎車過程說明此

機構(gòu)自由度的變化情況C

”,

F

(1)未剎車時

n=6,pi=8,〃行0,F=2

題2-14圖

(2)剎緊一邊時(3)剎緊兩邊時

n=5,2/=7,2〃=0，1?=1n=4,Pi=6,〃/產(chǎn)0,F=0

《機械原理》作業(yè)題解

人4人:--4、、廠

弟一早

平面機構(gòu)的運動

分析

題3?1試求圖示各機構(gòu)在圖示位置時全

部瞬心。

a)

P23

2

12

題3?1試求圖示各機構(gòu)在圖示位置時全

部瞬心。

題3?1試求圖示各機構(gòu)在圖示位置時全

部瞬心。

A

題3?2在圖示的齒輪■連桿組合機構(gòu)中,

試用瞬心法求齒輪1和3的傳動比皿/gO

解：

1.繪刎構(gòu)運動簡圖

2.求瞬心尸13

題3?4

?在圖示的四桿機構(gòu)中，/AB=60mm,/CD=90mm,〃D=，BC=120mm,

32=10rad/s,試用瞬心法求：

?1）當卬=165時，點C的速度氣;

?2）當卬=165時，構(gòu)件3的BC線上（或其延長線上）速度最

小的一\點￡

的位置及其速度的大??；

?3）當？c=0時，卬角之值（有兩個解）。

出______________

力》,V/////

1

題3?4解

取.作機構(gòu)運動簡圖；并求出各瞬心山=2

如圖所示。

1)當叩二165時，點C

V=C0'PP|1=C0'PPN

P2421224I41424/利用瞬心「24

PP48.5

—CO—CO1224=4.47(radIs)

=10X

42Pp108.5「P34

1424

y=3./=4.47x0.09=0.40(tnIs)

C4CD3

解法2：RP?34

15

利用瞬心尸13尸2424D

P14

瞬心馬3為構(gòu)尸12

件

3的絕對瞬心,

V

33=/PC

p逮=,13

=3/

78.2

=10X0.06

1313

題3?4解

2）當卬二165時，構(gòu)件3的BC線上（或其延長線上）

速度最小的

一點E的位置及其速度的大小

瞬心尸13為構(gòu)件3的絕對瞬心，構(gòu)件3上各點在該位置的運

歲尸］3白勺

轉(zhuǎn)動，則距尸13越近的點，速度越小，過作BC線的垂線尸13萬

J_BC,垂

足E點即為所求的E

=2x34.3=68.6.、尸34

(mm)

點O

萬點距C點距離為四?

CE

VB1

CO3==。

E

PBPE.114尸23

13/13/

題3?4解

3）當心=0時，叩角之值（有兩個解）？

V=3?/

C4CDPP

=

當34=0時，Vc0，1224

而3=3

42pp

當P24P24重合1424

0V二0E

時尸34

PP=O=3=0

12244CC

則必然是桿2和3

4

桿3P236

共線的位置，有

兩

共線位置：32?巾P

里線②拉直共線位P24

①置置

II

題3?5

?在圖示的各機構(gòu)中，設(shè)已知各構(gòu)件的尺寸及點B的

速度，試作出

其在圖示位置時的速度多邊形。

D

a)b)

題3?5解

a)解:順序vB>v

(1)求秘。和加

V二V+v

CBCB

V=V+

V

DBDB

(2)求我

V=V+V=V+V

ECECDED

題3?5解

勿解：順序v—y

CEF

(1)求配

VB

V=V+V

CBCB

(2)求相：用速度影像法

(3)求羽尸

V=V+V

FEFEbg______________/(〃，d,g)

⑻(f)

題3?8b）解

在圖示各機構(gòu)中，設(shè)已知各構(gòu)件的尺寸，原動件以等角

速度31順時針方

向轉(zhuǎn)動；試以圖解法求機構(gòu)在圖示位置時構(gòu)件3上c點的

速度及加速度。

［解］,I\

CD取.作機構(gòu)運動簡,J1mc

圖；|iAB\mm/3

（2）速度分析24

取B為重合點：B（B1,B2,

BB（BhB2,B3）

B3）

V（=v）—>v—>V

BlB1B3C3

1）求為21co

A

V=V=3/b）

B2B11AB

2）求>B3pS）

力2（仇）

=

V+v（婦（。3）

B3萬句：_LBD大?。?V

B1BB

23）求PC3:用速

度影像法C3

B

2

A〃

C

7D

9

取產(chǎn)仍\作速度圖

1\mm

3

題3?8b）解（續(xù)）

［解］

(1)取口/乍機構(gòu)運動簡

圖；

4

（2）速度分析）一〃T2

（3）加速度分析。（=〃

1）求〃B2B2BlB3C3

BB（B］,B2,B3）

一、2方向:B—A1CO

a—coz

B2B1BA1AB1

1A

2）求〃B3b）

kr

ntP0

aB3=0+a=a+a+a

B3DB3DB2B3B2B3B2「）

2（1

方向：B—D±BDB—A(①)⑹

大小:70//CD

09*PW

09

（心）

2

,、一，/,=口〃‘c'=Q=3

3）求處3：用加速度影像法

C3a3B21

A

題3?8c)解

在圖示各機構(gòu)中，設(shè)已知各構(gòu)件的尺寸，原動件以等角

速度31順時針方

向轉(zhuǎn)動；試以圖解法求機構(gòu)在圖示位置時構(gòu)件3上c點的

速度及加速度。

［解］,I\C

C1）取P作機構(gòu)運動簡圖，；心2

AB\mml23

（2）速度分析力1CGID

取B為重合點：B（BbB2,B3）?

V(=v)—>v—>V

B2B1B3C3P⑷4

1)求為2（C3）

V=V=3/

BlB11AB

2）求為33）求，C3：用速度影像

=RPC

pc"pbV3DCb2（b…）

方向：

BD

大小:

取

題3?8c）解（續(xù)1）

［解］C

（3）加速度分

23

析CO

〃（=〃）-

B2B1B3C3A11D

1）求〃B2B

4

a—a—ip⑷

a=co/

B2B1B\A1AB方向:BTA

2）求〃B3（o）

aB3=。+aa+a+a

B3DB3DB2B3B2B3B2

方向：B-D_LBDB—Ao//CD

大?。篘?No?修仇）（仇）

k

其中〃=2cov=0（*/v=0）

B3B2/2B3B2B3B2

12\

aBI\mI

取k=s

作加速度圖

/ss\

題3?8c）解（續(xù)2）

［解］

（3）加速度分劣2（=〃）-〃一〃，

上匚B183c3

析〃A

1）求“B2氐

2）求〃B3A「/

nt

諄=a+a+?2

B3DB3DB32

方向：B—D上BD//CD

9*

大?。篘---/—

取四產(chǎn)北,mls

pb\\/作加速度圖

\mm

3）求生3：用加速度影像法

作Nb'c"'?^BCD

33

b,2（b'i）

krpWC,3

題3?10解

在圖示的搖塊機構(gòu)中，已矢口，AB=30mm,，AC=100mm,，BD=50mm,

，DE=40mm,31=10rad/s,試用圖解法求機構(gòu)在q)i=45°位置時,

點D和

E的速度和加速度；以及構(gòu)件2的角速度和角加速度。

=/+/-/?I?cosl35

ABACABAB

=an22DE

JU+100-30x100xcosl35=123(mm)

(2)速度分析

取C為重合點：C(C,C)V^V-P—-3

23BC2DE2

題3.10解(續(xù))

B

［解】0

(1)取|Ji作機構(gòu)運動簡「321co

圖；

(2)速度分析4

取C為重合點：C(C2,C3)

v-^v一①

BC2DE2

E

1)求為C1

v=3/=10x0.03=0.3//、PQ)

(mis)

B1AB

2)求》C2

V=V+V=V+V

C2BC2BC3C2c3

方向：±AB±BC0〃BC

大?。篘?0?

取Ji產(chǎn)0.005作速度圖

mm

題3.10解（續(xù)2）

［解］（2）速度分CO2

B

析?v—>co

VV—>V

BC2DE232D

co

i

1）求"B2）求氣2A

3）求小和求血0'

用速度影像法4

bdBDIBD50E

作===得d點

beBCI123

2BCn（cA

=Apd=0.005x44.6=0.223（帆/§）

作dels并de=DEJDE=40得點

徒bdBDIBD50

v=|ipe=0.005x32.0=0.16（/n/5）

Ev

3）求32

v|ibe0.005義49.0

C2B2

C02

題3.10解(續(xù)3)

［解］

(o2

(3)加速度分BTa-〃，a—a2B

rr-C2DE

析aD

C31co1

1)求〃BA

n2

a=a=3/6

BBA1AB1

22、Cl4

=10x0.03=3(m/s)方向:B-AP&)

2)求〃C2E

a=a

C2BC2BC2BC3C2C3C23“（C’3）

c

方向：BTAC—B±CB

/0_LCB向下〃

大?。?79?BCb

9

20N?

22

其中：C2B=(0i=2.0x0.123=0.492(zw/5)

a2BC

r

說2c3=23?V=23*(|1CCk

3C2C32v3j

2

=2x2.0x(0.005x…八、/2

'239.0)=0.78(mis)

取

0.05/例/$I

j"乍加速度圖

b'n

題3.10解(續(xù)4)

［解］

co2

(3)加速度分,一〃「一一aa一B

析22

D

求他、求做1CD1

1)2)2c2A

3)求〃D和求4)i

用力口速度感像p(C3)Cl

法504

b'd'BDIBD

作===得a點E

b'c'BCI123

2BC0d

=|ip'(T=0.05x52.5=2.63(ml；、p'(c’3)

y

作"ZU。?！凡⑹筪e'^DEJ,DE40

b

'b'd'BDlBD得"點

250

aE=［ip'e'0.05x56.2=2.81(M/s)kf

f

=c2

4)求&2

erd'

屋0.05x18.0

a2=C2Ba—lBC

題3?11解

在圖示的機構(gòu)中，已知/AE=70mm,/AB=40mm,/EF=60mm,/DE=35

=

mm,，cD=75mm,/Bc50mm,原動柞以等角速度3i=10rad/s回轉(zhuǎn)。

試

以圖解法求在卬1=50。時點C的速度氣和。

加速度1CF

5

［解］

(1)取.作機構(gòu)運動簡圖；pi帆

mm

EF—AE

.DsjnZAFE\4

sin50/\t(\CO1

_\IAED1_1I44)i

x70D1DE

ZAFE=sinIsin50尸sin1sin50f=63.3

'J/I/16

、60/,。

DDDD2

3

ZAEF=180-50—63.3=6(5.7

DBD

IID

QinAA7sin66.7

/tr—JDr

D-一/60x=71.9(mm)

EFDD

sin66.7DAFsin50sin50

sin50

題3.11解（續(xù)）

［解］（i）取u/乍機構(gòu)運動簡圖；

（2）速度分析

v—>V—>V

7F\F5DCOI

1)求射B和射FlA

E

v=co/=10x0.04=0.4(m/s)

B1AB

V=3/=10X0.072=0.72(a/s)

F11AF

B

2)求打5（=VF4）D

V=V=V+V

F4F5F\F5F1

方向：±FE±AF〃AF

大小：？7?

ml1

pi=0.04

取

mm作速度圖

*仇)

題341解（續(xù)2）

［解］（2）速度分5

析V

BF1DC

CO4

）求？和2)求/5(=VF4)

1(04

1

3）求射DA01

E

用速度影像法或按以下方法求出:

VF4?16

34==Npf

v4

[EFi3

EF逆時針

B

=0.04x40.226.8(radIsfiD

0.06P

=3/=26.8x0.035=0.94(m/s

4DE

求射b

3)cV=V+

V=v+V

CBDDBf(4)

cF±CBV±CD5

?7?

v=Npc=0.04X17.5=0.700Is)

［解］題341解（續(xù)3）5

（3）加速度分析co4

a,a—a(=〃)—a—a(D14

BF1F5F4DCA?

E

1)求〃B和1456

〃F123

2

aB=a=coID

BAiABB

22

=10x0.04=4O/s)方向:BTAA

n2

aFi=a=colAFP

F1A1

—1f)22、，

UJO.()72=7.2O/S)萬向：F—Ab

2)求曲5

h(4)

a=a+u+a+a

F5FlF5F1F5F1FAEF4EF4

方向：F-A_LAF向〃AFF—EJ-FE

9

下7.7?

大?。?

其中:=2co-v=23.(|i//)=2義10x(0.04x35.7)=18.56(a/s)

F511F5F\1v15

F222

n=coI=26.8x0.06=43.1{mis)

F4E4EF

題3?11解（續(xù)5）

b'

1）求〃B和〃F12）求曲5F，力

3）求出加速度影像法』土=.=生

作P/I

123

4FE

2

a=pp'd'=1x28.2=28.2(TH/s

Da

4)求生

+wk’

+a-0+a+

B0

向

方cB±cBcD

一

小

大/

4v?4?

/5(/‘4)

5F題3?11解(續(xù)6)

n’3

34fl

co4pd

Ae」

Eb

1C6

23c

［解］(3)加速度々析人伉)P'

1)求彌和°F12)求〃F53)求〃D

4)求ac"1

+a=a+a+a

CBDCDCD

±CBVC±CD

r

?79*k

222

2

a"(N加)(0.04x7.5)

其CBCBv=1.8(AW/S)

布:0.05

IBCIBC72

2

ancDv(Ade)(0.04x24.0)_12,z/\

—CDv0.075

QC=p，C'二

15（尸4）

題3?14解

在圖示的齒輪一連桿組合機構(gòu)中，ATM為固定齒條，齒輪

3的直徑為齒

輪4的2倍，設(shè)已知原動件以等角速度31順時針方向回轉(zhuǎn)。

試以圖一解法求

機構(gòu)在圖示位置時，E點的速度VE以及齒輪豫4的速度影

像O

［解］/y

（1）取.作機構(gòu)運動簡

圖.

（2）速度分析一

V—>V一？-y

BCE

I2八勺

1）求為/zz/z/r/^c

V=3/

B1AB6D

方向：，BA,指向31方向MM

題3?14解（續(xù)）

［解］

C1）取.作機構(gòu)運動簡圖;

（2）速度分

析

v—>v

BKEC

1）求>B

D

2）求>c

V=V+V

CBCB

方向：〃AC±±CB

BA\?

大?。?（7§\

vB\\mlh

取日產(chǎn)八/I作速度圖

3）求收

K點為兩齒輪節(jié)圓的切點，是武

齒輪4的相對瞬心；而D點為齒

輪3和

齒條的相對瞬心，因齒條固定

成為本「LV

架，故D點為齒輪3的絕對瞬心

題3.14解(續(xù)2)F

［解］5

CD取.作機構(gòu)運動簡圖；E4

BVK

(2)速度分73

析""

V

BCKEAC

1）求為2）求心6D

3）耒陛MM

V=V+V或利用速度影

像法

KCKC

方向：±KD沿AC±KC作Abed?BCD

大?。?yl?A

4）求射E

V=V+v

E

方向：_L

EF大

?。海?/p>

XHT

X0

原理》作業(yè)題解

■

5-8圖示為一帶式運輸機，由電動機1經(jīng)平帶傳動及一個兩級齒輪

減速器帶動運輸帶8,設(shè)已知運輸帶8所需的曳引力F=5500N,運送速度

v=1.2ni/so平帶傳動（包括軸承）的效率小二0.95,每對齒輪（包括其軸

承）的效率為=0,97,運輸帶8的機械效率外=092（包括其支承和聯(lián)軸

器）。試求該系統(tǒng)的總效率"及電動機所需的功率。

解：該系統(tǒng)的總效率為：

_22

"="F=095x0.97x0.9=0.804

123

電動機所需的功率為：

p乂12

N=v'=8204(%)=8,204(巾)

n0.804

2

5-9如圖所示，電動機通過V帶傳動及圓錐、圓柱齒輪傳動帶動工作

機A及8c設(shè)每對齒輪的效率小=0.97（包括軸承的效率在內(nèi)），帶傳動的

）效率為=0.92,工作機A、B的功率分別為PA==5kW、P"lkW,效率分別

為g=0.8、為=0.5,試求電動機所需的功率。

解：此傳動屬混聯(lián)系統(tǒng)

輸入功率：

,PA5

P==6.25（江）

4r|/0.8

PBJ_JS

1

PB===2（kW）

T|BU.

系統(tǒng)的總效

B2-5+1

2PA+P

ri=ri?r|?=0.92x0.97x=0.63

12,

P+P6.25+2

AB

P+P5+1

電動機所需的功率為:/一,二JL一氯0.63

P

5-9如圖所示，電動