机械原理习题解答1文档格式.docx
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4)、设计机器时应满足哪些基本要求?
试选取一台机器,分析设计时应满足的基本要求。
2、填空题
1)、机器或机构,都是由组合而成的。
2)、机器或机构的之间,具有确定的相对运动。
3)、机器可以用来人的劳动,完成有用的。
4)、组成机构、并且相互间能作的物体,叫做构件。
5)、从运动的角度看,机构的主要功用在于运动或运动的形式。
6)、构件是机器的单元。
零件是机器的单元。
7)、机器的工作部分须完成机器的动作,且处于整个传动的。
8)、机器的传动部分是把原动部分的运动和功率传递给工作部分的。
9)、构件之间具有的相对运动,并能完成的机械功或实现能量转换的的组合,叫机器。
3、判断题
1)、构件都是可动的。
()
2)、机器的传动部分都是机构。
3)、互相之间能作相对运动的物件是构件。
4)、只从运动方面讲,机构是具有确定相对运动构件的组合。
5)、机构的作用,只是传递或转换运动的形式。
6)、机器是构件之间具有确定的相对运动,并能完成有用的机械功或实现能量转换的构件的组合。
7)、机构中的主动件和被动件,都是构件。
2填空题答案
1)、构件2)、构件3)、代替机械功4)、相对运动5)、传递转换6)、运动制造7)、预定终端8)、中间环节9)、确定有用构件
3判断题答案
1)、√2)、√3)、√4)、√5)、×
6)、√7)、√
第二章机构的结构分析
2-1是试指出图2-26中直接接触的构件所构成的运动副的名称。
解:
a)平面高副
b)空间低副
c)平面高副
2-2将图2-27中机构的结构图绘制成机构运动简图,标出原动件和机架,并计算其自由度。
b)n=3,PL=4,PH=0,F=3×
3-2×
4=1
c)n=3,PL=4,PH=0,F=3×
2-3试判断图2-28中所示各“机构”能否成为机构,并说明理由。
2-4计算图2-29中所示各机构的自由度,并指出其中是否含有复合铰链、局部自由度或虚约束,说明计算自由度应作何处理。
a)
n=5PL=7有复合铰链
F=3n-2PL=3×
5-2×
7=1
b)n=6PL=8PH=1有局部自由度,有虚约束
F=3n-2PL-PH=3x6-2x8-1=1
c)n=9PL=12PH=2,有局部自由度,虚约束
F=3n-2PL-PH=3×
9-2×
12-2=1
d)n=7PL=10有局部自由度,有虚约束
F=3n-2PL=1
e)
n=5PL=7有对称虚约束
f)n=3PL=3PH=2有虚约束
F=3n-2PL-PH=1
g)n=2PL=2PH=1n=3PL=4有虚约束
h)n=3PL=4有虚约束
F=3n-2pL=3×
2-5计算图2-30所示各机构的自由度,并判别高副低代后,分析组成这些机构的基本杆组即杆组的级别。
n=4PL=5PH=1
b)n=3PL=3PH=2
c)n=4PL=4PH=3
d)n=6PL=8PH=1
2-7试判别2-32所示的“机构”能否成为机构,并说明理由。
若不能成为机构,请提出修改办法。
N=4,PL=6,F=0
把E或C致成转动副
2-10试分析图2-35所示刨床机构的组成,并判别机构的级别。
若以构件4为原动件,则此机构为几级?
第三章平面连杆机构
3-1图3-79所示平面铰链四杆运动链中,已知各构件长度分别为lAB=55mm,lBC=40mm,lCD=50mm,lAD=25mm。
(1)判断该运动链中四个转动副的类型。
(2)取哪个构件为机架可得到曲柄摇杆机构。
(3)取哪个构件为机架可得到双曲柄机构。
(4)取哪个构件为机架可得到双摇杆机构。
平面连杆机构
LAB=55LBC==40LCD=50LAD=25
LAB+LAD<
LBC+LCD
(1)A、D整转副B、C摆转副
(2)AB或CD为机架时,为曲柄摇杆机构
(3)AD为机架时,为双曲柄机构
(4)BC为机架时,为双摇杆机构
3-2在图3-80所示平面铰链四杆机构中,已知LCD=35mm,LAD=30mm。
取AD为机架。
(1)如果该机构能成为曲柄摇杆机构,且AB是曲柄,求LAB的取值范围。
(2)如果该机构能成为双曲柄机构,求LAB的取值范围。
(3)如果该机构能成为双摇杆机构,求LAB的取值范围。
(1)①LAB为最短LAB+5030+35
LAB15mm
②LAB为最长LAB+3050+35
50LAB55
③LAB不为最短最长30+5035+LAB
45LAB50
∴AB(0,45U[45,55]
(2)AB[45,55]
(3)①LAB为最短35>
LAB>
15
②LAB为最长LAB>
55
③30<
LAB<
45∴LAB(15,45)(55,115)
50+30+35=115
3-3在图3-81所示的铰链四杆机构中,各杆件长度分别为LAB=25mm,LBC=40mm,LCD=50mm,LAD=55mm。
(1)若去AD为机架,求该机构的极为夹角Θ,杆CD的最大摆角和最小传动角。
(2)若取AB为机架,该机构将演化为何种类型的机构?
为什么?
请说明这时C,D两个转动副是周转副还是摆动副。
由于25+55<
40+50,所以lAB+lAD≤lBC+lCD,
且以最短杆AB的邻边为机架。
故该铰链四杆机构为曲柄摇杆机构。
AB为曲柄。
1)以曲柄AB为主动件,作出摇杆CD的极限位置如图所示。
∴AC1=lAB+lBC=40+25=65
AC2=lBC-lAB=40-25=15
极位夹角θ:
图1
行程速比系数K=(1800+θ)/(1800-θ)≈1.17
最小传动角γmin出现在AB与机架AD重合位置(分正向重合、反向重合)如图2。
分别求出、,再求最小传动角。
(P49公式3-17与公式3-18差一个负号)
图2
曲柄处于AB1位置时,传动角γ1==36.860.
曲柄处于AB2位置时,传动角γ2=1800-=54.900.
现比较的γ1、γ2大小,最小传动角取γ1、γ2中最小者.
∴γmin=36.860
求摇杆的最大摆角φ,从图1,摇杆的最大摆角φ:
φ=∠B1DC1-∠B2DC2
2)
取AB为机架,该机构演化为双曲柄机构。
因为在曲柄摇杆机构中取最短杆作为机架,其2个连架杆与机架相连的运动副A、B均为整转副。
C、D两个转动副为摆转副。
3-9在图3-86所示的凸轮机构中,若已知凸轮2以角速度顺时针转动,试求从动件上点B的速度。
假设构件3在2上作纯滚动,求B’的速度。
3-10在图3-87所示的机构中,已知曲柄2顺时针方向允速转动,角速度W2=100rad/s,试求在图示位置速度W4的大小和方向。
P12在A0,P14在B0,P34在无穷远
N=4k=n(n-1)/2=6个
Vp24=w28Lp24A0
VP24=w4*LP224P14
3-16试设计一个如图3-93所示3-93所示的平面铰链四杆机构。
设已知其摇杆的一个极限位置与机架间的夹角=45,试求起曲柄的长度LA0A和连杆的长度LAB。
选尺寸比例,画出机架,即极限位置的极位夹角
θ=(k-1)/(k+1)×
180°
=36°
因为位置既可认为最近极限位置。
又可按最远极限位置来设计。
为最近极限位置,则最远极限位置在
则有lA0A+lAB=×
μ
lAB-lA0A=×
lA0A=B2C=50
lAB=120
3-17图3-94所示为一牛头刨床的主传动机构,已知LA0A=75mm,LBC=100mm,行程速度比系数K=2,刨头5的行程H=300mm。
要求在整个行程中,刨头5有较小的压力角,试设计此机构。
由题可得极位夹角θ=180o×
(k-1)/(k+1)=60o.即摆杆的摆角为60o.
曲柄运动到与垂直,其摆杆分别处于左右极限位置、.
∴机架的长度=75/sin(θ/2)=150mm
欲使其刨头的行程H=300mm,即C点运动的水平距离为300mm.
∴摆杆的长度=H/2/sin(θ/2)=150/sin30o=300mm
为了使机构在运动过程中压力角较小,故取刨头5构件的导路在B3F的中点,且⊥.
B3F=×
cos(θ/2)=150×
mm
∴刨头5构件离曲柄转动中心点的距离为:
=--(-)/2=300-150-(300-150×
)/2
=130
3-23有一曲柄摇杆机构,已知起摇杆长LB0B=420MM,摆角=90,摇杆在两极限位时与机架所成的夹角各为60和30,机构的行程速比系数K=1.5,设计此四杆机构,并验算最小传动角。
用作图法。
第四章凸轮机构
4-1图4-40所示为一尖端移动从动件盘凸轮机构从动件的运动线图。
试在图上补全各段的位移、速度及加速度曲线,并指出在哪些位置会出现刚性冲击?
哪些位置会出现柔性冲击?
4-5设计一偏置位移滚动子从动件盘形凸轮机构。
已知凸轮以等角速度W顺时针转动,基圆半径rb=50mm,滚子半径=10mm,凸轮轴心偏于从动件轴线右侧,偏距e=10mm从动件运动规律如下:
当轮转过120时,从动件以简谐运动规律上升30mm;
当凸轮接着转过30时从动件停歇不动;
当凸轮再转过150时,从动件以等减速运动返回原处;
当凸轮过一周中其余角度时,从动件有停歇不动。
4-6设计一对心移动平底从动件盘行凸轮机构。
已知基院半径rb=50mm,从动件平底与导路中心线垂直,凸轮顺时针等速转动。
从动件运动规律如下:
当凸轮转国120时,从动件以简谐运动规律上升30mm;
当凸轮再转过150时,从动件又以简谐运动规律返回原处;
当凸轮转过其余90时,从动件停歇不动。
4-7在图4-43所示的凸轮机构中,已知摆杆B0B在其始位置时垂直与A0B,LA0B=40MM,LB0B=80MM,滚子半径rr=10mm,凸轮以等角速度W顺时针转动。
当凸轮过180时,从动见以摆线运动规律上摆动30;
当凸轮再转过150时,从动件又以摆线运动规律返回物原来位置,当凸轮在回转方向和从动件停歇不动。
4-11试用作图法求出图4-47所示凸轮机构中当凸轮从图示位
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