機(jī)械原理課后習(xí)題答案

機(jī)械原理習(xí)題活頁(yè)

平面機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析專業(yè)------班級(jí)學(xué)號(hào)姓名------I.

圖示為一簡(jiǎn)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)；而固裝在軸A上的凸輪與杠桿3組成的凸輪機(jī)構(gòu)將使沖頭4上下運(yùn)動(dòng)

以達(dá)到?jīng)_壓目的。試?yán)L出其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，分析其運(yùn)動(dòng)是否確定，并提出修改措施。

解：1）取比例尺Ul=lmm/mm繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖

2）分析是否能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖

由圖：n=3pi=4ph=l

因?yàn)?F=3n-2Pi-ph=3x3-2x4-l=0

因此，此簡(jiǎn)易沖床不能運(yùn)動(dòng)。

因?yàn)橛蓸?gòu)件3,4,5及運(yùn)動(dòng)副B,C,D組成不能運(yùn)動(dòng)的剛性機(jī)架

3）提出修改方案

為了使此機(jī)構(gòu)能運(yùn)動(dòng)，應(yīng)增加機(jī)構(gòu)的自由度。

修改方案：

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平面機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析專業(yè)------班級(jí)-------學(xué)號(hào)-------姓名_

圖所小為一小型壓力機(jī)。圖中齒輪偏心輪1為同一構(gòu)件，繞固定軸心。連

續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。在齒輪5上開有凸輪凹槽，擺桿4￡的滾子蹶在凹槽中，從而使擺桿4

繞G由上下擺動(dòng)。同時(shí)，又通過偏心輪1、連桿2滑桿3使G由上下移動(dòng)。最后

通過在擺桿郛J叉槽中的滑塊閑錢鏈Gf吏沖頭皎現(xiàn)沖壓運(yùn)動(dòng)。試?yán)L制其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)

簡(jiǎn)圖，并計(jì)算自由度。

解：計(jì)算該機(jī)構(gòu)的自由度

n=7,pi=9,ph=2

F=3n-2pc-ph=3x7-2x8-2=l

3.試計(jì)算下列二圖所示齒輪連桿組合機(jī)構(gòu)的自由度。圖中相切的圓周表示一對(duì)齒輪傳

動(dòng)的節(jié)圓；凡局部自由度、復(fù)合錢鏈和虛約束均需明確指出。

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平面機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析專業(yè)------班級(jí)-------學(xué)號(hào)-------姓名——

n=6Pi=7Ph=3

F=3X6-2X7-3=1

4.試計(jì)算下列二圖所示壓榨機(jī)的自由度。圖a中，左右兩半完全對(duì)稱；圖b中，CD=

FI=KL=KM=FJ=CE,LI=KF=MJ=JE=FC=ID。凡局部自由度、復(fù)合錢鏈和

虛約束均需明確指出。

解：a)n=7Pi=10Ph=0F=3x7-2xl0-1=1b)

n=5Pi=7Ph=0F=3x5-2x7-l=l

5.圖示為一內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖，試計(jì)算其自由度并分析組成此機(jī)構(gòu)的基本桿組。又如在

該機(jī)構(gòu)中改選EG為原動(dòng)件，試問組成此機(jī)構(gòu)的基本桿組是否與前有所不同。

?

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平面機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析專業(yè)------班級(jí)-------學(xué)號(hào)-------姓名-

解：1)計(jì)算此機(jī)構(gòu)的自由度

n=7Pi=10Ph=0F=3x7-2xl0-1=1

2)取構(gòu)件AB為原動(dòng)件時(shí)幾個(gè)的基本桿組圖為

3)取構(gòu)件EG為原動(dòng)件時(shí)幾個(gè)的基本桿組圖為

此時(shí)機(jī)構(gòu)為III級(jí)機(jī)構(gòu)

6.計(jì)算圖示各機(jī)構(gòu)的自由度，并在高副低代后，分析組成這些機(jī)構(gòu)的基本桿組及

桿組的級(jí)別。

解(a)F=3n-(2P,+Ph)=3<4-O<

此桿組為三級(jí)桿組

(BF=3n-(2R+Ph)=?<

此桿組為二級(jí)桿組

(<3F=3n-(2R+Ph)=3<d-0<5KAm

此桿組為二級(jí)桿組

(ciF=3n-(2R+Ph)=?<A?K>3>^

此桿組為三級(jí)桿組

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平面機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析專業(yè)------班級(jí)-------學(xué)號(hào)-------姓名-

b)

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平面機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析專業(yè)------班級(jí)-------學(xué)號(hào)-------姓名

平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析

1試求圖中各機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí)的瞬心。

BP13f8

B?-

P￡3（P14）

AiSPia

2在圖示的四桿機(jī)構(gòu)中，ul=3m/m,3=s試用瞬心法求圖

示位置時(shí)

1點(diǎn)C的速度g

2構(gòu)件壓上（即壓戰(zhàn)上或其延長(zhǎng)線上）速度最小的一點(diǎn)E的位置及其速

度的大??；

3畫出牝=0時(shí)機(jī)構(gòu)位置圖。

P13

解：1）由題可知做出各桿件之間的速度瞬心如圖：

根據(jù)速度瞬心的特征可知：

.|Ll^—CD4*^DP?M?

2424

l45,

所以84=w.A4P1=10x_=5ra（i/

施490/s

UC=34./CQ.M7=5x32x3=0.48y^^

2由于%是桿件1和桿件3的相對(duì)速度瞬心；同時(shí)由于桿件1為大地，絕對(duì)速

度為。所以％也為絕對(duì)瞬心。

所以V（T=V。即①3，'cP.內(nèi)=&4，/?！辏?，口7

3413

3k3,/=5X^|=2.35rad</

所以=必3。自3串/

只有最小值時(shí)，UE才取得最小值；所以過肩3做R的垂線，交點(diǎn)為E為

HD用牛上速度最小的點(diǎn)；UE=外（生?由=2.35x57x3=0.402

3在圖示的機(jī)構(gòu)中，已知長(zhǎng)度比例尺口=0.0011m],構(gòu)件1的角速度為3

,為順時(shí)針方向，其角加速度a=JO6*言），為逆時(shí)針方向。

試用矢量方程圖解法確定圖示位置時(shí)的5及?3:

要求：1列出相應(yīng)的矢量方程式，并在方程式的下面分析各矢量的大小及

方向；

大??？①】串“彷？

方向BC1ABDB

且”,=①I?內(nèi)4=10X55x1=0.55么

所以做出速度矢量圖如下：

2=M-u-^b2bl=0-02x15=0.3夕水平向右

4]=1x55x102=5.5%2

。3=Na./p、12=。2x60=12m??

4已知圖所示的機(jī)構(gòu)的尺寸及3

試用圖解法求33田AE和由

解：D由題分析可知該機(jī)構(gòu)的速度矢量方

程如下：

口83=VB2+口83B2

大?。海縎JAB?

方向：_L8C_L48(J)BD

m

VB21x47=0.047

取L

/mm

做出速度矢量圖如下:

由上可知：

5=%/叫=1x46=0.046加/

co3=>=普=092rad/川頁(yè)時(shí)針

lBC50八

乙382=M'b2b3=0.056，垂直向上

=1x25=0.027%

2）根據(jù)以上分析，可得出加速度矢量方程為:

k=

a83=aB2+aB2B3+aB2B3

而且有a32=a81

+z

OL"+a'=CL"a+a"?+a'R?

DJIJJBoR2H3LJ，ijij，

,i2

大?。篶o./?I.CDO2coV?

3BCAB138382

方向：BfC_LBCBfA_LAB_L3Q向右BD

a3=50x0.922=0.042

a"=50xl=0.050

a83B2=2x0.056x0.92=0.103

取Na=0.0022L,做出矢量圖如下:

mm

于是可得:

，/=氏，*?3=0002x29.4=0.059垂直于同上

所以a3==1.18rad/s川頁(yè)時(shí)?針

利用速度影響原理可求出:

3

n-x_=0.72rads

?/一5n5/

第四章平面機(jī)構(gòu)的力分析

1、圖示為一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的三個(gè)位置，p為作用在活塞上的力，轉(zhuǎn)到副A及B上所畫的虛線小圓為摩擦

圓，試決定在此三個(gè)位置時(shí)，作用在連桿AB上的作用力的真實(shí)方向（各構(gòu)件的重量及慣性力略去不計(jì)）。

解1）判斷連桿2承受拉力還是壓力（如圖）；

2）確定321、323的方向（如圖）

3）判斷總反力應(yīng)切于A、B處摩擦圓的上方還是下方（如圖）

CO21

2.在圖示曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，曲柄1在驅(qū)動(dòng)力矩作用下等速轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)已知各轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸頸半徑

k10mm,當(dāng)量摩擦系數(shù)￡=0.15,移動(dòng)副中的滑塊摩擦系數(shù)/=0.15,100mm,ZBC=350mm,

各構(gòu)件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量忽略不計(jì)。當(dāng)例|=20Nm時(shí);試求機(jī)構(gòu)在圖示位置所能克服的有效阻力總及機(jī)

械效率。

解《1)根據(jù)已知條件=0.1X10=1mm

cp—arctanf—8.53*

計(jì)算可得圖示位置a=45.67°3=U.33°B

(2)考慮摩擦?xí)r，運(yùn)動(dòng)副中的反力如圖5.10(a)所示.

(3)構(gòu)件1的平衡條件為：Fm(〃Bsina+2p)

F'R2I==Mj+2f

府件3的平衡條件為HR”+FRO+B=C

按上式作力的多邊形圖5.1C(b),有

FR23____________

AiriCSO*—B+中)Mn(90°-@

⑷F=一％箋呼=Mcosg__________

cos(j9~?)(2ABsina+2p)cos(fl—<p)

⑸機(jī)械效率：

Fs/朋coscssincco5i9c?u

fl——'='T"i---；----A―X---JTT-----Tb

r30ll2sina+2p)cos■甲一中)

3、在圖a所示的緩沖器中，若已知各楔塊接觸面間的摩擦系數(shù)f及彈簧的壓力FQ,試求當(dāng)楔塊2、3

被等速推開及等速恢復(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、反行程均不至發(fā)生自鎖的條

件。

解I緩沖器在助作用下楔塊2：圣皮等速推開（正行程）

。確定各楔塊間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向（如圖揉;

2確定各楔塊間的總反力的方向（如圖，畫圖時(shí)?。╬a5°）；

3分別取楔塊21為分離體，

有如下兩矢量式

產(chǎn)+尸+F=0Q

VK\2K42F

FR+FR=0

K21K31

4作力多邊形（圖U,由圖可得

F-FQ?ctan（a-（p）

令nW0得自鎖條件為為aW（p

故不自鎖條件為a>(p

2緩沖器在G力作用下楔塊2染速恢復(fù)原位（反行程）

利用正反行程時(shí)力FfnP以及效率n與n'之間的關(guān)系，可直接得

F'=FQCtan（a+Q）

?=tana/

1/tan（a+（p）

令］W0得自鎖條件為a+Q290°

故不自鎖條件為a<90°-<p

??.正反行程均不自鎖的條件為：（p<a<90°-（p

4..在圖示的斜面機(jī)構(gòu)中，已知a=60",各接觸面的摩擦系數(shù)=0.15,當(dāng)Q=100N

時(shí)，試求（1）滑塊1等速上升時(shí)，試求（1）滑塊1等速上升時(shí)，水平力P需多大？

（2）滑塊1等速下降時(shí)，P■需多大？（3）在。作用下，滑塊1在反行程自鎖時(shí)的

a角為多大？

解(D摩擦角(p=arctan/=8.53°

有圖可知

sin(—+(p)

FR212

~Q

sin(y-a-2(p)

sin98.53°八...

FR21=-------------?Q=441.63N

sin12.94°

sin(a+2(p)

P=FR21?一0一=435.4N

sin(--(p)

e滑塊1等速下降時(shí)，斜面各機(jī)構(gòu)的受力情況如圖，有圖可知

sin(匹-(p)

FR21一2

Qsin(1_a+2(p)

「sin81.47°八廠…

FR八=-----------?Q=135.IN

R21sin47.06°

P=Fsin(g—2(p),sin42.94°n,..

R21?一A=135.1?-------------=93.06//

sing+(p)sin98.53°

在Q勺作用下,滑塊1向下運(yùn)動(dòng)時(shí)即處于反行程，此時(shí)

sin(--(p)

sin(a—2(p)八/C、

p=?Q?=Q?tan(a-2(p)

——5-------

sin%-a+2(p)sin(：+(p)

要使滑塊i反行程自鎖，需要BQ可得a-2（p<0

即av17.06°

平面連桿機(jī)構(gòu)分析

1如圖所示的錢鏈四桿機(jī)構(gòu)中，已知其中三桿的長(zhǎng)度為HXin、e田n、c^33n,桿/D

為機(jī)架。

I要使該機(jī)構(gòu)成為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，且躡曲柄，求的取值

范圍。

2要使該機(jī)構(gòu)成為雙曲柄機(jī)構(gòu)，求的取值范圍。6

要使該機(jī)構(gòu)成為雙搖桿機(jī)構(gòu)，求卻勺取值范圍。

解：1)lAB<lDC+1^-1^=15mmf所以/股最大值為：15n

2如果比^最長(zhǎng)桿：lAD+lABW聯(lián)+kc

l

lAB<lDC+lBC-AD=55/77力7,因此L最大值為由n;

所以：50mm<lAR<55mm

座/最長(zhǎng)桿：lAD+lBC-/℃+1AB

^AB—IAD+】BC-1DC=45/77/77

所以5O〃〃72>lAI3>45mm

3若出刊立最短桿：lAB+lBC>lDC+IAD

IAB>[DC+^AD~1BC~15mm

所以30mm>lAB>15mm

若7L桿為最短桿，R桿為最長(zhǎng)桿時(shí),：lAD+lRC>lDC+lAl}

IAB</AD+IBC~IDC~45mm

所以30mm<幾<45mm

若為最短桿，出干為最長(zhǎng)桿時(shí)：IAD-IBC>1DC-IAB

IAB>IDC-1AD+，BC=55〃〃72

2在圖示的較鏈四桿機(jī)構(gòu)中，已知各桿的尺寸為：l,=2Bn,工=*、1=3?n、L=Nn。

試求：

I現(xiàn)桿作機(jī)架，該機(jī)構(gòu)是哪種類型？若取桿的機(jī)架時(shí)，該機(jī)構(gòu)又是哪種類型？說明判斷的

根據(jù)。

e圖示機(jī)構(gòu)的極位夾角。、桿3的最大擺角巾、最小傳動(dòng)角丫mm和行程速比系數(shù)K。

輝作出機(jī)構(gòu)的兩個(gè)極位，如圖8.38井由圖中量得

C

18.6°,中=70.6°,7mm=22.7

（2）①由4+4+八可知.圖8.37所示校鏈四桿機(jī)構(gòu)各桿長(zhǎng)度符合桿

長(zhǎng)條件:②當(dāng)取最短桿1為機(jī)架時(shí)，該機(jī)構(gòu)將演化成雙曲柄機(jī)構(gòu)，③最短桿1參

與構(gòu)成的轉(zhuǎn)成副人小都是周轉(zhuǎn)副，而C.D為擺轉(zhuǎn)副。

（3＞當(dāng)取桿3為機(jī)架時(shí)，最短桿1變?yōu)檫B桿，又將演化成雙搖桿機(jī)構(gòu)；此時(shí)

A.B仍為周轉(zhuǎn)副。

3設(shè)計(jì)一校鏈四桿機(jī)構(gòu)，如圖所示，己知行程速比系數(shù)K=l,機(jī)架長(zhǎng)L=100mm,曲柄長(zhǎng)

AD

L=20mm,當(dāng)曲柄與連桿共線，搖桿處于最遠(yuǎn)的極限位置時(shí),曲柄與機(jī)架的夾角為30°,確定

搖桿及連桿的長(zhǎng)度.

解：根據(jù)極為夾角。

K-11-1

6=180°-？—^=180^^—!-=0°

由此可知AB運(yùn)轉(zhuǎn)后位置為和AB共線，則DC桿圍繞C點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，而C點(diǎn)則在運(yùn)轉(zhuǎn)

之后的位置C'定在BC當(dāng)前的直線上，且移動(dòng)的距離為BBL

所以過D點(diǎn)做BC的垂線，交BC于O點(diǎn)，以O(shè)為圓心，AB為半徑做圓，左端為CI

右端為C點(diǎn)，經(jīng)測(cè)量可得CD桿的長(zhǎng)度為53.85mm:BC桿為86.6mm.

4試設(shè)計(jì)一曲4、柄滑塊機(jī)構(gòu)，設(shè)已知滑塊的行程速比系數(shù)K=1.35、滑塊的行程H=50mm、

偏距e=20mm=并求其最大壓力角amaxo

［解］根據(jù)尺求極位夾角。

K-1135-1

。=180。-=180°x——=26.8°

1.35+1

o

取長(zhǎng)度比例尺內(nèi)=lmm/mm,作出C。和偏距e的線，如圖所示。作角度

/。道2。=Zc2G0=90°-9=63.2°,得交點(diǎn)0。

以0點(diǎn)為圓心，以。0半徑作圓K,與e的高度線相交于A點(diǎn)。

則量得AC】=74.7mm,AC2=29.1mm

IACI=1AB+】BC

但《

=

[^AC2IRC—‘AB

于是可得：

lBC=52.2mm

lAB=22.5mm

經(jīng)分析，當(dāng)滑塊運(yùn)動(dòng)到C2位置時(shí)，壓力角最大為：

.AC..IBLUB

a=arcsin=arcsin風(fēng)=43°

齒輪機(jī)構(gòu)習(xí)題

1一對(duì)已切制好的漸開線外嚙合直齒圓柱標(biāo)準(zhǔn)齒輪,

求在芻□智aWD力求

I標(biāo)準(zhǔn)安裝時(shí)的中心距a

I當(dāng)中心距昌=61mH寸，這對(duì)齒輪的頂隙/口齒側(cè)間隙6為多少？

解(D今=包￥算＞/^6911

2由acosa=a'cosa'

得a'=arccos(?cosa/")=22.4°

8=(a'-a)tana'=0.41"加

c=(ar-a)+Q=1.5mm

2已知一對(duì)漸開線外嚙合直齒圓柱標(biāo)準(zhǔn)齒輪的模數(shù)m=5mm,中心距

二350小加,角速比二9/5。試求兩齒輪的齒數(shù)，分度圓直徑，齒頂圓直徑，

齒根圓直徑。

解：z必士生與g(D

由(D、(2式得：^25

cfe^^d25=€Sn

標(biāo)準(zhǔn)齒輪的KM,c^=OS

因此曰ndi==dt^un2L3TT€5125m

35n325n3

某齒輪傳動(dòng)的小齒輪已丟失,但已知與之相配的大齒輪為標(biāo)

準(zhǔn)齒輪，其齒數(shù)打玨齒頂圓直徑亦I35n,標(biāo)準(zhǔn)安裝中心距

在W23n。試求丟失的小齒輪的齒數(shù)、模數(shù)、分度圓直徑和齒根圓

直徑。

解：由于@=(在出甘m其中耳耳

所以模數(shù)nr"(多坦=3^/翦2)€5

齒數(shù)3分金王今i252

齒頂圓直徑@=(^bai)m=82>=i2aOin

齒根圓直徑日1二包母資2。0釗3&2€)5室導(dǎo)母石n

4一對(duì)外嚙合漸開線直齒圓柱標(biāo)準(zhǔn)齒輪，已知

有君□在領(lǐng)m?如I,a旬,HM,,試按比例精確作圖，求出無側(cè)

隙嚙合時(shí)的實(shí)際嚙合線向的長(zhǎng)度，并按量得的B屋計(jì)算重合度。

解：作圖略...

5一個(gè)以角速度M轉(zhuǎn)動(dòng)的漸開線直齒圓柱齒輪與一齒條嚙合

傳動(dòng)，已知齒輪的模數(shù)皿壓力角a”基圓半徑為厲。問：齒條與

齒輪要正確嚙合，應(yīng)滿足什么條件？齒條的壓力角是否能不取為a】?

若齒條的壓力角為a2則嚙合時(shí)齒條的速度應(yīng)為多少？

解：可以正確嚙合的條件：齒條與齒輪的模數(shù)與壓力角相等。齒

條的壓力角不能不取為aL

齒條的速度為：

r=rb}/cosa)

片田廣二必辦/cos。］

1.在題圖所小的盤形回轉(zhuǎn)構(gòu)件卜.，有四個(gè)位「同?平而內(nèi)的偏心質(zhì)量，其大小分別

為：〃，1=50修，〃％=70修，加3=80修，=100/rg,各偏心質(zhì)量的質(zhì)心至

回轉(zhuǎn)軸的距離分別為：lOOiinn,r2=200nnn,r3=150〃〃〃，現(xiàn)給定加

裝的平衡質(zhì)量/〃B的質(zhì)心至回轉(zhuǎn)軸的距離為為=150〃〃〃。試求平衡質(zhì)量〃七的大小

和方位。

解：如圖建立直角坐標(biāo)系，根據(jù)動(dòng)平衡條件有

mbrb+m1r1+m2r2+m3r3+m4r4=0

(mbrb)x=-(m2r2-m4r4)=-(70x200-100x100)

=-4000Kg.mm

(mbrb)y=-(mJ]-m3r3)=-(50x100-80x150)

=7000Kg.mm

得平衡質(zhì)量的質(zhì)量的大小

[(mr)2+(mr)2產(chǎn)[(7000)2+(-4000)2]l/2

bbxbbyJ

m=-----------------------------二-------------------------------

bh7

二53.75Kg

得平衡質(zhì)量mb的方位為

(mbrb)

ab=arctan[---------]=arctan-1.75

(mJ”

即

ab=150.26°

2.在題圖所示的轉(zhuǎn)子，已知各偏心質(zhì)量〃A=10相，〃％=15檢，=2°槍，

〃〃=Wkg,它們的回轉(zhuǎn)半徑分別為外=40cm,心=9=30?！?，

r3=30mm,方位如圖所示，且有兒=片=*。若置于平衡基而?及“中

的平衡質(zhì)量〃%及〃，MI的回轉(zhuǎn)半徑均為50cm,試求〃如及7〃bn的大小和方位。

解：根據(jù)可平衡條件有二

mf~mr)+~mf+mf=0

1I322當(dāng)blbl

21八

加4‘4+J^33+，根2*2+mbllibl/=0

以kU作質(zhì)隹積多邊修圖口及圖U由圖得

平衡基面I：mb/=jLijvvj/勿〃=10x28/50=5.6(依｝

4/=6。

3.如題圖10—7所示，為?個(gè)?般機(jī)器的轉(zhuǎn)子，已知轉(zhuǎn)子的質(zhì)量為15修，其質(zhì)心S

至兩平衡基面I及I【中的距離分別為。=100〃〃〃，b=200nmi,轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速

〃=3000〃/min,試確定在兩平衡基面1及u內(nèi)的許用不平衡質(zhì)位積。當(dāng)轉(zhuǎn)子的

轉(zhuǎn)速提高到6000〃/min時(shí)，其許用不平衡質(zhì)徑積乂各為多少?

IU

II

EE

解：（H根據(jù)一般機(jī)器的要求，可以取轉(zhuǎn)子的平衡精度等級(jí)為G23,對(duì)

應(yīng)平衡精度AG3nA

27T〃

n=3000r/mm,co==314A6rad/s

60

、1000Acc「

r[e]=-------=20.05|Lim

co

[mr]=m[e]=15x20.05x104=0.03依?cm

可求的兩平衡基面I及中的許用不平衡質(zhì)徑積為

[mr]=[mr]2=30x200=20*?cm

11I+I200+100

12

[mr]-[mr},=30x1°°=10g?cm

miI+I200+100

I2

(3)

w=6000r/min,co==628.32rad/5

60

[e]=1000A/co=10.025|LLm

[mr]=m[e]=15xl0.025xIO-4=15g?cm

可求的兩平衡基面I及中的許用不平衡質(zhì)徑積為

[叫“二阿r]=15x2。猾小二10g—

1/2

[mr]=[mr]1=15x10。=5gcm

nnTTT200+100*

12

4.圖示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，己知各構(gòu)件尺寸為4=150〃〃〃，/?=400〃〃〃，若曲柄、

連桿和滑塊的質(zhì)心分別在C"、C\C,且有/叱=50〃〃〃，&，=100〃〃〃。若滑

塊質(zhì)量〃，3=4kg,試問曲柄質(zhì)量叫、連桿質(zhì)量7〃3為多少？才能使機(jī)構(gòu)的慣性力趨

于平衡。

解：如果使機(jī)構(gòu)的慣性力趨于平衡，則連桿的質(zhì)量”為

?機(jī)3，4x200

m=———=---------=8kg

rc

Ibe.100

曲柄的質(zhì)量m為

aJ叫+嗎）（二

50

ac

機(jī)械原理習(xí)題活頁(yè)

調(diào)速計(jì)算專業(yè)------班級(jí)-------學(xué)號(hào)-------姓名-------

1.已知某機(jī)械穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)主軸的角速度叱=100rad/s,機(jī)械的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣最

1

Jt.=0.5kgm,制動(dòng)器的最大制動(dòng)力矩A/,=20N-m(制動(dòng)器與機(jī)械主軸直接

相聯(lián).并取主軸為等效構(gòu)件)。設(shè)要求制動(dòng)時(shí)間不超過3s,試檢驗(yàn)該制動(dòng)器是否能

滿足工作要求.

解因該機(jī)構(gòu)穩(wěn)定的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量於及等效力矩Me均為常數(shù),

故其運(yùn)動(dòng)求解可利用力矩形式的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程式，即

Je(did/t/t)=Me

因制動(dòng)時(shí)，Mi=O,而Mr=20N.m，故A/e=-Mr=-20,

且Je=0.5kg.rrP,于是由上式可得

dt=[Je/(-A/r)]J(D=-0.025ds

對(duì)上式作定積分得

t=/'je/(-Mr)</co=0.0253s=2.5s

因t=2.5s<3s,故該制動(dòng)器滿足工作要求。

機(jī)械原理習(xí)題活頁(yè)

調(diào)速計(jì)算S業(yè)一-班級(jí)-學(xué)'，；姓%

2.某機(jī)械以兌主軸為等效構(gòu)件，等效阻抗力矩A/,變化規(guī)律如圖所示，等效驅(qū)動(dòng)力

矩M”為常數(shù)。主軸的平均角速度0g=40rad/s,機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)

6=0.025,若不計(jì)飛輪以外其他構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，求安裝在機(jī)器主軸上飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)

慣量.

例3某機(jī)械以其主軸為等效構(gòu)件，等效力矩M「變化規(guī)

律如下圖所示，等效驅(qū)動(dòng)力矩Md為常數(shù)。主軸的平均

速度n=600r/min,機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)6=0.05,若

不計(jì)飛輪以外其他構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：

1）求安裝在機(jī)

器主軸上飛輪的轉(zhuǎn)

動(dòng)慣量“

2）闡述本飛輪

在機(jī)器一個(gè)運(yùn)動(dòng)循

環(huán)中的作用。

解①在一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期中，驅(qū)動(dòng)功=阻力所做功。因此

80x-+80x-

M2480

A=二30(N.m)

2n

設(shè)Ea=Eo，則各點(diǎn)動(dòng)能為

JIJI

片=區(qū)+（此—域）3=七一5（^

Ec=￡,+(M,-Mr)~

JIn?n/2-H/2?Ji/4：3n/4

=+30x—=E-20x-2n

b22

o

JIJI

G=E,+(M-M)-=E,-50x-=￡-45x-

24a2

-50X

EE4

=E^-Eb=5Qx-

2n/i-

G)=-------=20兀/0=0

60JT

50x-

252

因此J=片石(kg.m)

f0.05x(20”)

②飛輪的作用：

3段和4段：Md<Mr,△WvO,AEZ,飛輪釋

放所儲(chǔ)存動(dòng)能，使機(jī)械主軸轉(zhuǎn)速降低減緩。

〃段和成段：Md>Mr,AW>0,AEZ,飛輪吸收

儲(chǔ)存動(dòng)能，使機(jī)械主軸轉(zhuǎn)速增加減緩。

如此往復(fù)循環(huán)，通過飛輪的儲(chǔ)存和釋放能量，調(diào)

節(jié)機(jī)械主軸轉(zhuǎn)速變化的幅度，使機(jī)械主軸轉(zhuǎn)速在平

均轉(zhuǎn)速附近緩慢波動(dòng)。

基本一致只需交換abed下標(biāo)即可

機(jī)械原理習(xí)題活頁(yè)

調(diào)速計(jì)算專業(yè)------班級(jí)學(xué)號(hào)------姓名-------

3.某機(jī)器主軸上的等效力矩和等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣早:的變化規(guī)律如圖所示.試求：

(1)判斷該機(jī)器能否作周期性的變速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)?，并說明理由。

(2)在運(yùn)轉(zhuǎn)周期的初始位置時(shí)，(p-Q,a)0=lOOrad/s，求出角速度0m*、0nls

的值及其對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)向位置.

例7,4某機(jī)器的等效驅(qū)鉆力矩等效阻力矩A(及等效構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)概

量人如圖7.4所示。試求：

(D談等效構(gòu)件能否作周期性穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)？為什么？

(2)若p=。時(shí).等效構(gòu)件的角速度為1Q0rad/s,試求也等效構(gòu)件角速窿的

最大值—,最小值》…并指出其出現(xiàn)的位置，

圖7.4

分析要判斷等效構(gòu)件能否作周斯性穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn),必須考察等效驅(qū)動(dòng)力卻

和等效阻力矩的變化是否是周期性的。若是，則等效構(gòu)件就能作周期性急定運(yùn)

轉(zhuǎn)，而要求角速度的最大和最小值,就須先找到在什么時(shí)候系統(tǒng)的能量最高，什

么時(shí)候系統(tǒng)的能量