机械原理各章习题及答案docx.docx
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机械原理各章习题及思考题
章节
专业
习题
思考题
第二章平面机构结
构分析
机械工程及自
动化
2—1、2—2、2—6、
2-10
2-8
机械与电子
2—1、2—6、2—
10
2—2、2-8
第三章平面机构运
动分析
所有专业
3—1>3—5、3—6
3—2、3—3、3-4
第四章平面机构的力分析
所有专业
4一5、4一6
第五章机械的效率与自锁
所有专业
5—3、5—8、5-9
5—5、5—6
第六章机构的平衡
所有专业
6—2、6~3
6—4
第七章速度的波动与调节
所有专业
7—1、7—2、7—5、
7—6
第八章平面连杆机构及其设计
所有专业
8—2、8—3、8—9、
8—11、8-13
8—1、8—12、8-
14
第九章凸轮机构及
其设计
所有专业
9—1、9—2、9—3、
9一5、9一6
第十章齿轮机构及
其设计
所有专业
10—1、10—2、10
一3、10—6、10—
7、10—9、10—10、
10-11
10—12、10-13
第十一章轮系及其设计
所有专业
11—1、11—2、11
一6、11一8、11一
10、11-11
11-12
第二章平面机构的结构分析
2-1如图a所示为一简易冲床机构的初拟设计方案。
设计者的思路是:
动力由齿轮1输入,使轴
A连续回转;而固装在轴A上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构使冲头4上下运动,以达到冲压的目的。
试绘出其机构运动简图(各尺寸由图上量取),分析是否能实现设计意图,并提出修改方案。
解
1)取比例尺uj=lmm/min绘制机构运动简图(图b)
2)分析是否能实现设计意图由图b):
n=3pi=4Ph=1
因为:
F=3n-2pi-ph=3x3-2x4-l=0
因此,此简易冲床不能运动。
因为由构件3,4,5及运动副B,C,D组成不能运动的刚性机架
3)提出修改方案(图C)
为了使此机构能运动,应增加机构的自由度。
修改方案:
亠
2-2如图a所示为一小型压力机。
图中齿轮1与偏心轮1'为同一构件,绕固定轴心。
连续转动。
在齿轮5上开有凸轮凹槽,摆杆4上的滚子6嵌在凹槽中,从而使摆杆4绕C轴上下摆动。
同时,又通过偏心轮1'、连杆2、滑杆3使C轴上下移动。
最后通过在摆杆4的叉槽中的滑块7和较链G使冲头8实现冲压运动。
试绘制其机构运动简图,并计算自由度。
解1)取比例尺11J=lmm/mm绘制机构运动简图(图b)
2)计算该机构的自由度
n=7
pi=9
Ph=2
P,=
F=3n-2pe-ph
=3x74x8-2
=1
2-6试计算如图所示各机构的自由度。
图a、d为齿轮一连杆组合机构;图b为凸轮一连杆组合机构(图中在D处为较连在一起的两个滑块);图c为一精压机机构。
并问在图d所示机构中,齿轮3与5和齿条7与齿轮5的啮合高副所提供的约束数目是否相同?
为什么?
作题要求:
在计算下列各机构的自由度时若机构中存在复合较链、局部自由度和虚约束,应在机构图中或所计算的各项中明确指出。
(1)解
n=4P、=5
F=3x4-2x5-l=l
(2)解
n=5
p.=6
Ph=2
P,=
F?
=
F=3x5-2x6-2=l
(3)解
n=5
p.=7
Ph=O
P‘=
F,=
F=3x5-2x7=l
d)
(4)解
n=6
Pi=7
Ph=3
P'=
F?
=
F=3x6-2x7-3
=1
2—10图示为一内燃机的机构运动简图,试计算自由度,并分析组成此机构的基本杆组。
如在该机构中改选EG为原动件,试问组成此机构的基本杆杆组是否与前者有所不同。
解1)计算此机构的自由度
n=7
pi=10
Ph=0
F=3x7-2xl0
2)取构件AB为原动件时几个的基本杆组图为
A4
i级机构
3)取构件阴为原动件时几个的基本杆组图为
I级机构
第三章平面机构的运动分析
3-1试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置(用符号Pq直接标注在图上)。
f)
3-5在图示机构中,已知各构件的尺寸和原动件1的角速度5(为常数),试以图解法求叭=90°
时,构件3的角速度33及角加速度口3(比例尺如图)。
(应先写出有关的速度、加速度适量方程,再作图求解。
)
提示:
在求得vB?
=vBj,aB?
=aB]后,下一步可以利用B?
与B?
重合点,或与D?
重合点,或C2与
C3重合点继续求解。
解1)速度分析(图b)取重合点B2与B3,有
取—作其速度多边形(图b),由图知
^B3=^v9Pb3(m/s)
马=儿•pb3/“•BD(逆时针)
大小®®Iab2®Yb3B2?
其中&>2=®3
取仏作其加速度多边形C图c丿由图知
a1B3=)j.a•n3b3(m/52)a3=at/lBD=a'b3///;•BD
B3
a3=“評3方3/“•BD(顺时针)
3-6在图示摇块机构中,已知lAB=30mm,lAc=100mm,lBD=50mm,lDE=40mm,曲柄以等角速度co1=10rad/s回转,试用图解法求机构在©=45°位置时,点D和点E的速度和加速度,以及构件2的角速度和角加速度。
解1)以Pi作机构运动简图(图a)
选C点为重合点,有
Vc2=VB+=Vc3+Vc2c3方向?
丄4B丄BCIIBC
大小?
o?
以〃”作速度多边形(图b)再根据速度型象原理,作bd/bc2=RD/BC和▲b大bde▲BDE.求得d及e,由图可得vD=PrP(i=0.005x45.5=0.23(加/s)vE=RvPe=0.005x34.5=0.173(m/5)//r=0.005(m/s)/mma)2=jurbc[/lBC=0.005x48.5/0.122=2(rad/s)(顺时针)
3)加速度分析
木艮=Qg+acHb+acfb=+ac?
"c3+^c2rc3
方向?
B-^ACtB丄BC丄BC丄BC大小?
69]lABco2lBC?
O2co3vc^?
其中:
dnc2B=cd2ilBC=22x0.122=0.49akc2c3=2co2=2x2x0.005x35=0.7以儿作加速度多边形mo)由图可得:
Qd=“a•P、〃、=0.04x66=2.64(加/*)
aE-化pe-0.04x70=2.8(m/s2)
a2=ac,B/lCB=/nan2c2/0.122=0.04x25.5/0.122=8.36(raJ/^2)(顺时针丿
第四章平面机构的力分析
4-5图示为一曲柄滑块机构的三个位置,F为作用在活塞上的力,转到副A及B上所画的虚线小圆为摩擦圆,试决定在此三个位置时,作用在连杆AB上的作用力的真实方向(各构件的重量及惯性力略去不计)。
解1)判断连杆2承受拉力还是压力(如图);
3)判断总反力应切于A、B处摩擦圆的上方还是下方(如图)
4)作出总反力(如图)。
a?
23
4-6图示为一摆推杆盘形凸轮机构,凸轮1沿逆时针方向回转,F为作用在推杆2上的外载荷,试确定各运动副中总反力(FR31fR12及Fr32)的方位(各构件的重量及惯性力略去不计,图中虚
线小圆为摩擦圆,运动副B处的摩擦角0=10°)。
第五章机械的效率和自锁
5-3图示为一带式运输机,由电动机1经带传动及一个两级齿轮减速器带动运输带8o设已知运输带8所需得曳引力F=5500N,运送速度v=1.2m/s。
带传动(包括轴承)的效率H1=0.95,每对齿轮(包括其轴承)的效率H2=0-97,运输带8的机械效率1)3=0.92。
求该系统的总效率n及电动机所需的效率。
解该系统的总效率为
77=771•722•03=0.95x0.972x0.92
=0.822
电动机所需的功率为
防…劝=5500x1.2x107/0.822
=8.029(KW)
5-8在图示斜面机构中,设已知摩擦面间的摩擦系数f=0.2。
求在G力作用下(反行程),此斜面机构的临界自锁条件和在此条件下正行程(在F力作用下)的效率。
解1)反行程的自锁条件
在外行程(图a),根据滑块的平衡条件:
f+g+fR21=q作力的多边形得;
GF
sin[90°-(0+0-a)sin(«-Q)
G*血士竺令防0得;g尸F沁口sin(«-(p)sina
Gq_cos(0_a)•sin(a_(p)Gsinacos(0+0—a)
令rfSO,得a-(p 故自锁条件: «<^=arctan/=11.31 临界自锁条件: a=0=11.31。 2)正行程的效率 _sina•cos(/? -(p-a)cos(0—a)•sin((2+(p) •••滑块反行程临界自锁条件下,其正行的效率为; sin11.31°・cos(45。 —11.31。 —11.31。 )门““ n=0.5667 cos(45°-11.31°)・sin(l1.31°+11.31°) 故正行程的效率耳为0.5667 5—9在图a所示的缓冲器中,若已知各楔块接触面间的摩擦系数f及弹簧的压力Fq,试求当楔块2、3被等速推开及等速恢复原位时力F的大小、该机构的效率,以及此缓冲器正、反行程均 3) 分别取楔块2、1为分离体,有如下两矢量式 Fq+Fr+Fr=0y^12人42 F+Fr+Fr—0 «21^31 作力多边形(图b),由图可得 F=%•ctan(«-(p) Fo=Fq»ctana “F/=tan(a_0) '/Ftana 令〃V0得自锁条件为为a"故不自锁条件为 2•缓冲器在G力作用下楔块2、3等速恢复原位(反行程) 利用正反行程时力F和F,以及效率n与n,之间的关系,可直接得 F'=Fqctan(cr+Q) 讨=tana/ 1/tan(a+cp) 令N<0得自锁条件为g+0'90。 故不自锁条件为a<9Q°-(p •••正反行程均不自锁的条件为:
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