機械原理課后習題答案

1、 第四章課后習題412 圖示為一曲柄滑塊機構(gòu)的三個位置，F(xiàn)為作用在活塞上的力轉(zhuǎn)動副A及B上所畫的小圓為摩擦圓，試決定在此三個位置時作用在連桿AB上的作用力的真實方向（構(gòu)件重量及慣性力略去不計）。FABOM1234FR12FR322123 解：上圖中構(gòu)件2受壓力。因在轉(zhuǎn)動副A處2、1之間的夾角OAB在逐漸減小，故相對角速度21沿順時針方向，又因2受壓力，故FR12應切于摩擦圓的下方；在轉(zhuǎn)動副B處，2、3之間的夾角OBA在逐漸增大，相對角速度23也沿順時針方向，故FR32應切于摩擦圓的上方。BF3AOM124FR322123FR12 解：上圖構(gòu)件2依然受壓力。因在轉(zhuǎn)動副A處2、1之間的夾角OAB逐

2、漸減小，故相對角速度21沿順時針方向，又因2受壓力，故FR12應切于摩擦圓的下方；在轉(zhuǎn)動副B處，2、3之間的夾角OBA逐漸減小，故相對角速度23沿逆時針方向， FR32應切于摩擦圓的下方。FBAM1234FR322123OFR12 解：上圖構(gòu)件2受拉力。因在轉(zhuǎn)動副A處2、1之間的夾角OAB在逐漸增大，故相對角速度21沿順時針方向，又因2受拉力，故FR12應切于摩擦圓的上方；在轉(zhuǎn)動副B處，2、3之間的夾角OBA逐漸減小，故相對角速度23沿順時針方向， FR32應切于摩擦圓的下方。4-13 圖示為一擺動推桿盤形凸輪機構(gòu)，凸輪1沿逆時針方向回轉(zhuǎn)，F(xiàn)為作用在推桿2上的外載荷，試確定凸輪1及機架3作用給

3、推桿2的總反力FR12及FR32方位（不考慮構(gòu)件的重量及慣性力，圖中虛線小圓為摩擦圓）。FR32FR123BF21OAFR31O解：經(jīng)受力分析，F(xiàn)R12的方向如上圖所示。在FR12的作用下，2相對于3順時針轉(zhuǎn)動，故FR32應切于摩擦圓的左側(cè)。Ø 補充題 1 如圖所示，楔塊機構(gòu)中，已知60°，Q1000N格接觸面摩擦系數(shù)f0.15，如Q為有效阻力，試求所需的驅(qū)動力F。解:對機構(gòu)進行受力分析,并作出力三角形如圖。對楔塊1，由正弦定理有 對楔塊2，同理有 且有 ， 聯(lián)立以上三式，求解得F1430.65N2 如圖示斜面機構(gòu)，已知：f（滑塊1、2與導槽3相互之間摩擦系數(shù)）、（滑塊1的

4、傾斜角）、Q（工作阻力，沿水平方向），設(shè)不計兩滑塊質(zhì)量，試確定該機構(gòu)等速運動時所需的鉛重方向的驅(qū)動力F。 解:滑塊1、2受力情況及力三角形如圖所示。由正弦定理有對滑塊1： 對滑塊2： 并且有 解之得 第五章課后習題58圖示為一帶式運輸機，由電機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所需的引力F=5500N，運送速度v=1.2m/s。平帶傳動（包括軸承）的效率=0.95，每對齒輪（包括軸承）的效率=0.97，運輸帶8的機械效率=0.92(包括支承和聯(lián)軸器）。試求該系統(tǒng)的總效率及電動機所需的效率。解：該系統(tǒng)的總效率為 電機所需的功率為 59 如圖所示，電動機通過V帶傳動及圓錐

5、、圓柱齒輪傳動帶動工作機A及B。設(shè)每對齒輪的效率=0.97（包括軸承的效率），帶傳動的效率=0.92，工作機A、B的功率分別 、 ，效率分別為， ，試求電動機所需的功率。 解：輸入功率 電機所需功率512 a)圖示為一焊接用楔形夾具，利用這個夾具把要焊接的工件1和1預先夾妥，以便焊接。圖中2為夾具，圖中2為夾具體，3為楔塊，若已知各接觸面間的摩擦系數(shù)均為f, 試確定此夾具的自鎖條件。解法1  根據(jù)反行程時0的條件來確定。反行程時（楔塊3退出）取楔塊3為分離體，其受工件1（及1）和夾具2作用的反作用力R13和R23 以及支持力P ,各力方向如圖a所示，根據(jù)楔塊3的平衡條件，作封閉三角形

6、如圖c所示。 反行程時R23為驅(qū)動力,由正弦定理可得 當=0(不考慮摩擦)時，得理想驅(qū)動力為: 于是得此機構(gòu)反行程的機械效率為 :            令，可得自鎖條件為 。解法2 根據(jù)反行程時生產(chǎn)阻力小于或等于零的條件來確定。根據(jù)楔塊3的力三角形（圖c），由正弦定理有若楔塊3不自動松脫，則應使P0，即得自鎖條件為: 解法3 根據(jù)運動副的自鎖條件確定。由于工件被夾緊后P力就被撤消，故楔塊3的受力如圖b所示，楔塊3就如同一個受到R23（此時為驅(qū)動力）作用而沿水平面移動的滑塊。故只要R23作用在摩

7、擦角之內(nèi)，楔塊3即發(fā)生自鎖。 R23與垂直方向之間的夾角是-,要使R23作用在摩擦角之內(nèi),即所以,楔塊3發(fā)生自鎖的條件是: （b）設(shè)礦石的重量為Q，礦石與顎板間的摩擦因數(shù)為f，則摩擦角為 礦石有向上被擠出的趨勢時，其受力如圖，由力平衡條件知：QFR32FR12123由正弦定理得QFR32FR12-2令Q0，得故自鎖條件為： 參考方法二： 即 當<0時，即，礦石將不被擠出，即自鎖條件為Ø 補充題：如圖示斜面機構(gòu)，已知：f（滑塊1、2與導槽3相互之間摩擦系數(shù)）、（滑塊1的傾斜角）、F（驅(qū)動力，鉛重方向），Q（工作阻力，沿水平方向），設(shè)不計兩滑塊質(zhì)量，試確定該機構(gòu)的效率及自鎖條件（包

8、括正、反行程）。 解： FFR31QFR32FR12FR21（1）反行程：受力分析如圖由正弦定理得， 所以可得 ，則為自鎖條件。（2）正行程效率：由第4章受力分析知所以第七章課后習題7-6 如圖所示為一機床工作臺的傳動系統(tǒng)。設(shè)已知各齒輪的齒數(shù)，齒輪3的分度圓半徑r3，各齒輪的轉(zhuǎn)動慣量J1、J2、J2、J3，齒輪1直接裝在電動機軸上，故J1中包含了電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量。工作臺和被加工零件的重量之和為G。當取齒輪1為等效構(gòu)件時，求該機械系統(tǒng)的等效轉(zhuǎn)動慣量Je（1/2Z2/Z1）。解：根據(jù)式（7-17）得 又因 由、得 7-11某內(nèi)燃機的曲柄輸出力矩Md隨曲柄轉(zhuǎn)角的變化曲線如圖所示，其運動周期T，曲

9、柄的平均轉(zhuǎn)速nm620r/min。當用該內(nèi)燃機驅(qū)動一阻抗力為常數(shù)的機械時，如果要求其運轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)0.01。試求1） 曲柄的最大轉(zhuǎn)速nmax和相應的曲柄轉(zhuǎn)角位置max；2） 裝在曲軸上的飛輪轉(zhuǎn)動慣量JF（不計其余構(gòu)件的轉(zhuǎn)動慣量）。Mr能量指示圖解：（1）設(shè)阻力矩為Mr，由驅(qū)動功等于阻抗功有 即 解得： 直線OA的方程為： 直線BC的方程為： 直線Me與分別與OA、BC交于D、E點，則可求得D、E坐標為：由能量指示圖知， E點時速度達到最大值nmax，（2）由能量指示圖知，D到E區(qū)間內(nèi)的盈虧功為最大盈虧功 ，其在數(shù)值上應等于梯形ABED所圍成的面積將代入上式得，Ø 補充題：圖示鉸鏈四桿

10、機構(gòu)，已知l1=100mm，l2=390mm，l3=200mm，l4=250mm，若阻力矩M3=100N·m。試求：（1）當=/2時，加于構(gòu)件1上的等效阻力矩Mer（2）當=時，加于構(gòu)件1上的等效阻力矩Mer。 解(1)先確定速度瞬心P13的位置，如圖所示。(2)先確定速度瞬心P13的位置，如圖所示。（思考：還可以利用矢量方程得到速度多邊形來求得速比）8-5(a)圖示機構(gòu)的運動簡圖如解圖8-5(a)所示。OC為機架，OA與BC為搖桿，故該機構(gòu)為雙搖桿機構(gòu)。（b）圖示機構(gòu)的運動簡圖如解圖8-5(b)或(c)所示。OB為機架，圖8-5(b)為曲柄搖桿機構(gòu)；圖8-5(c)為導桿機構(gòu)。（a）

11、(b) (c)8-6 解答：（1） 因為 又取桿4為機架，最短桿1為連架桿。所以又曲柄存在，為桿1。（2）若各桿長度不變，可以選不同桿為機架的辦法獲得雙曲柄機構(gòu)和雙搖桿機構(gòu)。其中，結(jié)合（1）可知，取桿1為機架得雙曲柄機構(gòu)；取桿3為機架得雙搖桿機構(gòu)。（3）要獲得曲柄搖桿機構(gòu)，需要滿足桿長條件；最短桿為連架桿。1）桿4為最長桿，即時，2）桿4長介于b、c之間，即時，3）桿4長介于a、c之間，即時，無解綜上，若a、b、c三桿的長度不變，取桿4為機架，要獲得曲柄搖桿機構(gòu)，d的取值范圍為8-8 解答：（1）作出該機構(gòu)的極位夾角與桿3的最大擺角。如圖8-8（a）作出該機構(gòu)的兩個傳動角極值，如圖8-8（b）

12、最小傳動角行程速度變化系數(shù)K（2）又為最短桿當取桿1為機架時，將成雙曲柄機構(gòu)。C、D為擺轉(zhuǎn)副（3）由（2）可知，當桿3為機架時，將成為雙搖桿機構(gòu)。A、B為周轉(zhuǎn)副。（a） （b）8-16 解答： 三角形C1DF1，繞D點旋轉(zhuǎn)，使C1點與C2點重合，此時F1點旋轉(zhuǎn)到點。同理旋轉(zhuǎn)三角形C3DF3得點F33。 作F11和F2F33的垂直平分線a、b的交點即為所求鉸接點E2的位置。8-23 解答：行程速比變化系數(shù)K=1.5極位夾角作圖比例尺 或 9-7 10-21 解答：（1）由直角三角形的性質(zhì)，可得 （2）根據(jù)式，查上表可解得 10-23 解答： （1） 曲率半徑：（2） 齒頂圓壓力角： 10-26 解答： （a）解方程組(a)，并代入已知數(shù)據(jù)可得