1、第二章 机构的结构分析21.计算下列各机构的自由度。注意分析其中的虚约束、局部自由度合复合铰链等。题图c 所示机构，导路、。该机构可有多种实际用途，可用于椭圆仪，准确的直线轨迹产生器，或作为压缩机或机动马达等。题图d 为一大功率液压动力机。其中，且、处于滑块移动轴线的对称位置。答c)为轨迹重合虚约束，可认为杆或滑块之一构成虚约束。;d)对称的上部分或下部分构成虚约束。 .22试计算下列机构的自由度,如有局部自由度、虚约束或复合铰链，请指出。e）答案：a) 注意其中的、点并不是复合铰链。b)C） 其中点为复合铰链，分别由 2、构件在点构成复合铰。d)或者 其中、处的磙子具有局部自由度。2-3 试
2、计算如图所示各平面高副机构的自由度,如有局部自由度、虚约束或复合铰链，请指出。第三章 平面连杆机构及其分析与设计31试求题图所示各机构在图示位置时全部瞬心的位置答案：瞬心 P12 在 A 点 瞬心 P23、 P24 均在 B 点瞬心 P34 在 C 点 P14、 P13 均在垂直导路的无瞬心 P23、 P13 均在 B 点 穷远处瞬心 P14、 P24 均在 D 点3-5 在图示的齿轮-连杆组合机构中，试用瞬心法求齿轮 1 与齿轮 3 的传动比 。31/答案：此题关键是找到相对瞬心 133-6 在图示凸轮机构中，已知 ， ， ， ，凸轮，凸轮mr50lOA2mlAC80901以角速度 逆时针方
3、向转动。试用瞬心法求从动件 2 的角速度 。sad/10 2答案：找到，构件的相对瞬心 12 即有： 1 AP2 2C1现在的关键是求出 AP12的值。设 2为 x， 则 O(22 2x 2)1/2BP12(22 2x 2)1/2， CP180x P 12AO P 12BC 则有：x(22 2x 2)1/2(22 2x 2)1/2/(80x)求解出 x37.4 由式可得： 2 1 AP C14.675rad/m第六章-题图- 所示的盘形转子中，有个不平衡质量，它们的大小及其质心到回转轴的距离分别为：m1=10kg，r 1=100mm，m 2=8kg，r 2=150mm，m 3=7kg，r 3=
4、200mm，m 4=5kg，r 4=100mm试对该转子进行平衡设计答案：各质径积的大小分别为：m 1r1=1000kgmm m2r2=1200kgmmm3r3=1400kgmm m4r4=500kgmm现取：作出质径积的向量多边形，以平衡质径积 mere 构成封闭的向量多边形从上面的向量多边形中可知：平衡质径积大小 mere4020=800kg/mm，方向与 x 向成 60o 角欲平衡有种方法：在 mere 方向配质量，若在 re100mm ，则 me8kg；可在 mere 反方向挖去一块，使其径积为 800kg/mm6-3题图- 所示为一均匀圆盘转子，工艺要求在圆盘上钻个圆孔，圆孔直径及孔
5、心到转轴 O 的距离分别为：d 1=40mm，r 1=120mm，d 2=60mm，r 2=100mm，d 3=50mm，r 3=110mm，d 4=70mm，r 4=90mm，方位如图试对该转子进行平衡设计设单位面积的质量为，其个孔的质径比分别为：m1r1=(d 1/2) 2120=48000 ； m2r2=(d 2/2)2100=90000m3r3=(d 3/2)2110=68750 ； m4r 4=(d 4/2)290=108450现取： 作向量多边形：从向量图中可知：m ere=43=86000若在半径 re=100mm 且与 x 轴正向成 46 o 的位置上挖圆孔的直径 d5=（34
6、40） 1/2mm 即可平衡6-4 在图示的转子中，已知各偏心质量 m1=10kg，m 2=15kg，m 3=20kg，m 4=10kg；它们的回转半径分别为r1=300mm，r 2=r4=150mm，r 3=100mm，又知各偏心质量所在的回转平面间的距离为 l1=l2=l3=200mm，各偏心质量间的方位角为 ， ， ， 。若置于平衡基面 I 及 II 中的平衡12063904质量 mI 和 mII 的回转半径均为 400mm，试求 mI 及 mII 的大小和方位。-题图- 所示曲柄摇杆机构中，已知各构件：l 1=75mm，l 2=300mm，l 3=150mm；各杆的质量为m1=03kg
7、，m 2=06kg ，m 3=09kg，其质心位置 lAS1=25mm，l BS2=100mm，l BS3=100mm） 试用质量静替代法将各杆质量替代到 A，B，C ，D 四点；） 若在曲柄，摇杆上加平衡质量 me1 及 me3 使机构惯性力平衡，当取平衡质量的回转半径为re1=re3=75mm 时，m e1， me3 各为多少？答案：）m 1 用，两点替代 m2 用 B，C 两点替代m AS1=5003/75=0 2kg mBS1=2503/75=01kgm3 用 C，D 两点替代m CS3=10009/150=06kgmDS3=5009/150=0 3kgm A=mAS1=02kgmB=
8、 mBS1m BS25kgmC= mCS2m CS38kgmD=mDS2=03kg2)me1re1=mBlAB me1=0575/75=0 5kgme3re3=mClCD me3=08150/75=16kg-在题图-所示曲柄滑块机构中，已知各杆长度：l AB=100mm，l BC=300mm；曲柄和连杆的质心S1， S2 的位置分别为 lAS1=100mm=lAS2，滑块的质量 m3=04kg，试求曲柄滑块机构惯性完全平衡时的曲柄质量 m1 和连杆质量 m2 的大小m BS2=20006/300=04kgmCS2=10006/300=02kg答案：m 2lBC=m3lBS2 m2=m3lBS2
9、/lBC=0133kgmB=m2+m3=0533kgm1lAB=mBlAS1 m1=0533kg第八章81已知图所示铰链四杆机构 ABCD 中，l BC=50mm，l CD=35mm，l AD=30mm，取为机架） 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；）如果该机构能成为双曲柄杆构，求 lAB 的取值范围；）如果该机构能成为双摇杆机构，求 lAB 的取值范围答案：1）该机为曲柄摇杆机构，且 AB 为曲柄，则 AB 应为最短杆。其中已知 BC 杆为最长杆 50。l AB+lBCl AD+lCD l AB152）该机构欲成为双曲柄机构，同样应满足曲柄存在的条件，且
10、应以最短杆为机架。现 AD 为机架，则只能最短杆即为 AD，则最长杆可能为 BC 杆，也可能是 AB 杆。） 若 AB 杆为最长杆：l AD+lABl BC+lCDl AB55 即l AB） 若杆为最长杆：l AB+lBCl AB+lCDl AB45 即l AB若该机构为双曲柄机构，则杆杆长的取值范围为：45l AB50） 欲使该机构为双摇杆机构，则最短杆与最长杆之和应大于另外二杆之和。现在的关键是谁是最短、最长杆？1) 若 AB 杆最短，则最长杆为 BC：l AB+lBCl CD+lADl AB152）若 AD 杆最短，BC 杆最长：l AD+lABl BC+lCDl AB45AB 杆最长：
11、l AD+lABl BC+lCD lAB55 lABl AD+lCD+lBC lAB115 综上分析：AB 杆的取值为：15l AB45 或者 55l AB1158-3已知两连架杆的三组对应位置如题图所示为： 160 o， 130 o， 290 o， 250 o， 3120 o， 380 o，若取机架长度lAD=100mm，l CD=100mm，试用图解法计算此铰链四杆机构各杆长度。假定连架杆 CD 与机架夹角 1， 2， 3 正好定的连线与机架所成形的角。现假象把连架杆固定在第一位置，转动机架 AD，使 AD 分别与 AD 的固定位置分别成 1， 2， 3，从而可找到另一连架杆 C2D，C
12、3D 位置。即转化为已知连杆的三位置而设计铰链四杆机构，A 是不用设计，其值只有 C1,C2,C 的转动中心 B1（作 C1C2，C 2C2 的垂线）连接 CB1C1D，即得铰链四杆机构。8-4.如图 2-31 所示的铰链四杆机构。设已知其摇杆 CD 的长度为 75mm，行程时间比系数 K=1.5，机架AD 的长度为 80mm,又已知摇杆的一个极限位置与机架的夹角 45 o，试求其曲柄的长度 lAB 和连杆的长度 lBC。答案：选尺寸比例画出机架 AD，即极限位置的 CD 极位夹角 = (k-1)/(k+1)180=36此题有 2 组解，因为 CD 位置既可认为最近极限位置。又可按最远极限位置
13、来设计。1CD 为最近极限位置，则最远极限位置在 C2D则有 lAB+lBC=AC2 lBCl AB=AC2 即可求 lAB，l BC 亦可用作用在 AC2 上截去 AC，剩余段的一半即为 lAB,AF 即代表 lBC。2CD 为最远极限位置，则最近极限位置在 C1D。则有 lAB+lBC=AC2lBClAB=AC2即可求 lAB，l BC（亦可用作图法，同上） 。8-5 设计一曲柄摇杆机构，已知其摇杆 CD 的长度 ，摇杆两极限位置间的夹角 ，mlCD9032行程速比系数 ，若曲柄的长度 ，试用图解法求连杆的长度 和机架的长度5.1KAB75BCl。ADl8-6 设计一偏置曲柄滑块机构，已知
14、滑块的行程速比系数 ，滑块的冲程 ，导路5.1KmlC5021的偏距 ，试用图解法求曲柄长度 和连杆长度 。me20ABlBCl第九章 凸轮机构9-1题图所示为凸轮机构的起始位置，试用反转法直接在图上标出：）凸轮按 方向转过 45o 时从动件的位移；） 凸轮按 方向转过 45o 时凸轮机构的压力角答案：a）假想凸轮固定，从动件及其导路顺时针旋转，在偏距圆上顺时针方向转过 45ob）假想凸轮固定，机架 OA 顺时针转过 45o，找出摆杆的位置来确定摆杆的角位移 9-3题图所示的对心滚子从动件盘形凸轮机构中，凸轮的实际轮廓为一圆，圆心在 A 点，半径 40mm，凸轮转动方向如图所示，l OA25m
15、m，滚子半径 rrmm，试问：）凸轮的理论曲线为何种曲线？）凸轮的基圆半径 rb？）用反转法作出当凸轮沿 方向从图示位置转过 90o 时凸轮机构的压力角？3-8 答案：）理论轮廓曲线为：以点为圆心，半径为 R rr 的圆）此时所求的基圆半径为理论轮廓曲线的 rb r b rr mm3）此时从动件的位移如图红线所示（黑线有误） 升程 h rrr b mm4） 即从动件导路沿 方向转过 90o 到 B此时压力角 如图中所示 maxsin -1 (OA/(R rr) o实际轮廓曲线不变，滚子半径 rr 为，此时从动件的运动规律不变因为从动件的运动规律与轮廓曲线一一对应9-4 在图示偏置滚子直动从动件
16、盘形凸轮机构中，凸轮 1 的工作轮廓为圆，其圆心和半径分别为 C 和 R，凸轮 1 沿逆时针方向转动，推动从动件往复移动。已知： ，偏距,0mRO20，滚子半径 ，试回答：1）绘出凸轮的理论轮廓；2）凸轮基圆半径 从动me0mr0 ?0r件行程 3）推程运动角 回程运动角 远休止角 近休止角 4）凸轮?h?0?ss机构的最大压力角 最小压力角 又分别在工作轮廓上哪点出现？ axin第 10 章 齿轮机构10-1、如图所示，画出渐开线直齿圆柱齿轮传动的基圆和主动齿轮的回转方向（标有箭头者） ，试在图上画出啮合线。10-2、渐开线主动齿轮 1 逆时针方向转动，已知两轮的齿顶圆、齿根圆、基圆以及中心
17、矩如图所示，试在图上画出：1）理论啮合线 N1N2；2）啮合开始点 B2 及啮合终止点 B1,标出实际啮合线；3）啮合角 ，一对节圆，标注出其半径 r1、r 2。10-3 已知一对外啮合渐开线直齿圆柱齿轮，齿数 ， ，模数 ， ，201z41m21*ah， ，求：1）当该对齿轮为标准齿轮时，试计算齿轮的分度圆直径 、 ，基圆25.0*c d2直径 、 ，齿顶圆直径 、 ，齿根圆直径 、 ，分度圆上齿距 、齿厚 和齿槽宽1bdad21fd2f ps。2）当该对齿轮为标准齿轮且为正确安装时的中心距 ，齿轮 1 的齿顶压力角 ，齿顶处齿阔的曲e a1率半径 。a10-4 已知一对外啮合渐开线标准直齿
18、圆柱齿轮，其传动比 ，模数 ，压力角4.12i5， ， ，中心距 ，试求该对齿轮的齿数 ， ，分度圆直径01*h25.0*cm701z2、 ，齿顶圆直径 、 ，基圆直径 、 。1d2adbd10-5 设有一对外啮合直齿圆柱齿轮 ， ，模数 ，压力角 齿顶高系1z32 0数 ，试求出其标准中心距 ，当实际中心距 时，其啮合角 为多少？当取啮合角*a a1 时，试计算出该对齿轮的实际中心距 。5第十一章 齿轮系及其设计11-1在题图所示的手摇提升装置中，已知各轮齿数为z120 ，z 250，z 315，z 430，z 640，z 718，z 851，蜗杆 z51 为右旋，试求传动比 i18 并确定
19、提升重物时的转向4-2 答案：此轮系为定轴轮系I18 n1/n8 z4z5z6z8/z1z3z5z750304051/20151187222211-2题图所示为手动起重葫芦，已知 z1 z210，z 2 20，z 340设由链轮至链轮的传动效率为 09，为了能提升 1000N 的重物，求必须加在链轮上的圆周力4-6 答案：求出，两轮的转速比，i AB，即 i14次轮系为行星轮系，中心轮，行星轮 2-2，系杆为i 13H （ n1 n4） (n3 n4)( 1) 1z2z3z 1z2即 （ n1 n4） /（ n4） 20401010i 14 n1 n4y QVQ PVP y QrBn4 PrA
20、n109100040P1609 P 1000401600993086(N )11-3题图所示为一灯具的转动装置，已知：n 1195r/min，方向如图所示，各轮齿数为：z160 ，z 2 z230，z 3 z440，z 5120求灯具箱体的转速及转向4-7 答案：此轮系为周转轮系，灯箱为系杆i 15H(n 1n H)(n 5n H)（） 3 z2z3z5z 1z2z4（195n H）(0n H)3040120603040n1-1.（r/min）灯箱的转速为 65r/min，其转向与 n1 相同4-4在题图所示双螺旋桨飞机的减速器中，已知：z126 ，z 220，z 430，z 518，n 11
21、500r/min, 求螺旋桨 ， 的转速 nP， nQ 及转向答案：此轮系为个行星轮系串联组合而成，（）行星轮系，（）行星轮系现 z3z6 的齿数未知现按标准齿轮标准安装，用同心条件来求Z3 2z2 z166Z6 2z5+z466由行星轮系，（）可知：i 13H （ n1 nP） (n3 nP)( )1z3/z1 ， 其中 n30即(n 1 nP)/ nP66/26 n P42395r/min即 n4 nP42395r/min由行星轮系，（）可知：i46H (n4 nQ) (n6 nQ)（） 1z6z 4 ， 其中 n60即(n 4 nQ) nQ6630 nQ13247r/minn P4239
22、5r/min ，转向与 n1 相同nQ13247r/min ，转向与 n1 相同11-5题图所示轮系中，已知：z 122，z 233，z 3z 5）若，均为正确安装的标准齿轮传动，求 z3 的齿数为多少？）求传动比 i15？11-5 11-6答案：）z 32z 2z 188 ， （由同心条件） ），构成差动轮系，有 i13H (n1 nH) (n3 n4)z 3z 1，构成定轴轮系。有 i35 n3 n5 z5 z3 在、式中，n 5n H，n 3n 3。 即有(n 1n 5)(n 3n 5)8822n3n 51 i15n 1n 511-6题图所示的轮系中，已知各轮齿数 z132，z 234，
23、z 236，z 364，z 432，z 517，z 624） 若轴按图示方向以 1250r/min 的转速回转，轴 B 按图示方向以 600r/min 的转速回转，试确定轴 C 的转速大小及方向） 如果使轴 B 按图示相反方向回转（ A 轴方向不变） ，求轴 C 的转速大小及方向答案：）分析可知：，构成定轴轮系；，构成差动轮系i46n 4/n6(-1) 2z6/z4 n4z 6n6/z43600/4450r/min即 nH450r/mini13H(n 1n H)/(n3n H)z 2z3/z1z2 n3(52n H18n 1)/34265(r/min)2)B 的方向改变，则 n4 的转向与 n1 相反i 13Hn 1( n H)/n3(n H)z 2 z3/z1z2 n31056(r/min)即 nc 1056（r/min）
