1、班级 机制 04-1 姓名： 李虎 学号 20040554 机械原理评语 任课教师 日期1 平面机构的结构分析1、如图 a 所示为一简易冲床的初拟设计方案，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 组成的凸轮机构将使冲头 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） ，分析其是否能实现设计意图？并提出修改方案。解 1）取比例尺 绘制其机构运动简图（图 b） 。l2）分析其是否能实现设计意图。 图 a）由图 b 可知， ， ， ， ，3n4lp1h0pF故： 0)142(3)2( FFhl因此，此简单冲床根本不能运
2、动（即由构件 3、4 与机架 5 和运动副 B、C 、D 组成不能运动的刚性桁架） ，故需要增加机构的自由度。图 b）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（其方法是：可以在机构的适当位置班级 机制 04-1 姓名： 李虎 学号 20040554 机械原理评语 任课教师 日期2 增加一个活动构件和一个低副，或者用一个高副去代替一个低副，其修改方案很多，图 c 给出了其中两种方案） 。图 c1） 图 c2）2、试画出图示平面机构的运动简图，并计算其自由度。图 a） 解： ， ， ，3n4lp0h 123hlpnF图 b） 解： ， ， ，4n5lp1h 123hlp
3、nF3、计算图示平面机构的自由度。将其中的高副化为低副。机构中的原动件用圆弧班级 机制 04-1 姓名： 李虎 学号 20040554 机械原理评语 任课教师 日期3 箭头表示。31解 31： ， ， ， ，C、E 复合铰链。7n10lph23hlpnF32解 32： ， ， ， ，局部自由度 8n1lph 123hlpnF班级 机制 04-1 姓名： 李虎 学号 20040554 机械原理评语 任课教师 日期4 33解 33： ， ， ，9n12lph 123hlpnF4、试计算图示精压机的自由度c)班级 机制 04-1 姓名： 李虎 学号 20040554 机械原理评语 任课教师 日期5
4、解： ， ， 解： ， ，10n5lp0h 1n7lp0h13232phl 263122phlF 0FFpnhl )( Fpnhl )(31015203 10217（其中 E、D 及 H 均为复合铰链） （其中 C、F、K 均为复合铰链）5、图示为一内燃机的机构简图，试计算其自由度，并分析组成此机构的基本杆组。又如在该机构中改选 EG 为原动件，试问组成此机构的基本杆组是否与前者有所不同。解 1）计算此机构的自由度 10273)2(3FpnFhl2）取构件 AB 为原动件时机构的基本杆组图为此机构为 级机构3）取构件 EG 为原动件时此机构的基本杆组图为班级 机制 04-1 姓名： 李虎 学号
5、 20040554 机械原理评语 任课教师 日期6 此机构为 级机构平面机构的运动分析1、试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置（用符号 直接标注在图上） 。ijP班级 机制 04-1 姓名： 李虎 学号 20040554 机械原理评语 任课教师 日期7 2、在图 a 所示的四杆机构中，=60mm， =90mm， = =120mm， =10rad/s，试用瞬心法求：ABlCDlADlBC21） 当 = 时，点 C 的速度 ； 65v2） 当 = 时，构件 3 的 BC 线上速度最小的一点 E 的位置及其速度的大小；3）当 =0 时， 角之值（有两个解） 。v解 1）以选定的比例尺 作机构运动
6、简图（图 b） 。lb)2）求 ，定出瞬心 的位置（图 b）Cv13P因 为构件 3 的绝对速度瞬心，则有：13p )/(56.27803./613213 sradBulwlvlABP )(4.5.0. smCul 3）定出构件 3 的 BC 线上速度最小的点 E 的位置因 BC 线上速度最小之点必与 点的距离最近，故从 引 BC 线的垂线交于点 E，由13P13P图可得：班级 机制 04-1 姓名： 李虎 学号 20040554 机械原理评语 任课教师 日期8 )/(357.06.25403.31 smwEPuvlE 4）定出 =0 时机构的两个位置（作于Cv图 C 处） ，量出.261c)
7、3、在图示的机构中，设已知各构件的长度 85 ADlmm， =25mm， =45mm， =70mm，原动件以等角速度 =10rad/s 转动，试ABlCDlBCl 1用图解法求图示位置时点 E 的速度 和加速度 以及构件 2 的角速度 及角加速度EvEa2。2a) l=0.002m/mm解 1）以 =0.002m/mm 作机构运动简图（图 a）l2）速度分析 根据速度矢量方程： CBv以 0.005(m/s)/mm 作其速度多边形（图 b） 。 b) =0.005(m/s2)v a/mm（继续完善速度多边形图，并求 及 ） 。Ev2根据速度影像原理，作 ，且字母Bbce顺序一致得点 e，由图得
8、： )(31.0625.smpvE)(25.7/2 slbcwBCv（顺时针） )(.304./5.3lpOv （逆时针）3）加速度分析 根据加速度矢量方程：班级 机制 04-1 姓名： 李虎 学号 20040554 机械原理评语 任课教师 日期9 tCBnBtCnaa以 =0.005(m/s2)/mm 作加速度多边形（图 c） 。（继续完善加速度多边形图，并求 及 ） 。 E2根据加速度影像原理，作 ，且字母顺序一致得点 ，由图得：ebe)/(5.370.smepaE（逆时针）)/(6.1907./ 222 sradlnlBCaBCt 4、在图示的摇块机构中，已知=30mm， =100mm，
9、 =50mm， =40mm，曲柄以 =10rad/s 等角速度回转，ABlAClBDlDEl1试用图解法求机构在 时，点 D 和点 E 的速度和加速度，以及构件 2 的角速度145和角加速度。解 1）以 =0.002m/mm 作机构运动简图（图 a） 。l2）速度分析 =0.005(m/s)/mmv选 C 点为重合点，有： ?0/1 32322？大 小 ？方 向 AB CCBClwBvv以 作速度多边形（图 b）再根据速度影像原理，v作 ， ，求得点 d 及 e，DbCd2 DEde由图可得 )/(23.054.0smpvD17eE（顺时针）)/812 sralcwBC3）加速度分析 =0.0
10、4(m/s2)/mma班级 机制 04-1 姓名： 李虎 学号 20040554 机械原理评语 任课教师 日期10 根据 ?20? /3221 32322 CBCAB rCkCtBnC vwlwl Baaaa大 小方 向 其中： 49.0.22CnBla735332kCvw以 作加速度多边形（图 c） ，由图可得：a)/(64.20.2smdpD87eaE（顺时针）)/(36.812.0/5.1./ 222 sradCnlaBtC 5、在图示的齿轮-连杆组合机构中， MM 为固定齿条，齿轮 3 的齿数为齿轮 4 的 2 倍，设已知原动件 1 以等角速度 顺时针方向回转，试以图解法求机构在图示位
11、置时，E1点的速度 及齿轮 3、4 的速度影像。Ev解 1）以 作机构运动简图（图 a）l2）速度分析（图 b）此齿轮连杆机构可看作为 ABCD 及 DCEF 两个机构串连而成，则可写出 CBvEE取 作其速度多边形于图 b 处，由图得v班级 机制 04-1 姓名： 李虎 学号 20040554 机械原理评语 任课教师 日期11 )/(smpevE取齿轮 3 与齿轮 4 啮合点为 K，根据速度影像原来，在速度图图 b 中，作求出 k 点，然后分别以 c、e 为圆心，以 、 为半径作圆得圆DCdck cke及圆 。3g4求得 pevE齿轮 3 的速度影像是 3g齿轮 4 的速度影像是 46、在图
12、示的机构中，已知原动件 1 以等速度 =10rad/s 逆时针方向转动，1=100mm， =300mm， =30mm。当 = 、 时，试用矢量方程解析法ABlBCle502求构件 2 的角位移 及角速度 、角加速度 和构件 3 的速度 和加速度 。223v3解 班级 机制 04-1 姓名： 李虎 学号 20040554 机械原理评语 任课教师 日期12 取坐标系 xAy，并标出各杆矢量及方位角如图所示：1）位置分析 机构矢量封闭方程)(321aesl分别用 和 点积上式两端，有ij )(sinsincoco213bell s故得： /)iarcsin(212leo213 clls2）速度分析
13、式 a 对时间一次求导，得 )(321divewlltt 上式两端用 点积，求得：j )(cos/212wl式 d）用 点积，消去 ，求得 2e )(/in(213 fv3）加速度分析 将式（d）对时间 t 求一次导，得： )(32212 giaellwlntn用 点积上式的两端，求得：j )(cossinsi 2221212 hlwlla用 点积（g） ，可求得：e )(cs)cos( 221213 ill15020)(2351.063 18.316/sradw 2.169 2.690)(22 25.109 20.174班级 机制 04-1 姓名： 李虎 学号 20040554 机械原理评语
14、 任课教师 日期13 )/(3smv 0.867 0.3892a 6.652 7.5027、在图示双滑块机构中，两导路互相垂直，滑块 1 为主动件，其速度为100mm/s，方向向右， =500mm，图示位置时 =250mm。求构件 2 的角速度和构ABl Ax件 2 中点 C 的速度 的大小和方向。v解：取坐标系 oxy 并标出各杆矢量如图所示。1） 位置分析 机构矢量封闭方程为：ACOClxl1280221 iBiABee22sincoscoABCABlylxx2）速度分析 当 ，222cossininwlywlvxABCAB smvA/10sxC/50班级 机制 04-1 姓名： 李虎 学
15、号 20040554 机械原理评语 任课教师 日期14 ， （逆时针） ，120sradw/2309. smyC/86.2像右下方偏 。myxvCC74.5 308、在图示机构中，已知 = ， =100rad/s，方向为逆时针方向，11=40mm， = 。求构件 2 的角速度和构件 3 的速度。ABl60解，建立坐标系 Axy，并标示出各杆矢量如图所示：1位置分析 机构矢量封闭方程 DBlsl1)(iCieesinsico11DBCll2速度分析 消去 ，求导， 02wsmlvC/4.195icot11平面连杆机构及其设计1、在图示铰链四杆机构中，已知： =50mm， =35mm， =30mm
16、，BClCDlADl为机架，AD1）若此机构为曲柄摇杆机构，且 为曲柄，求 的最大值；AAB班级 机制 04-1 姓名： 李虎 学号 20040554 机械原理评语 任课教师 日期15 2）若此机构为双曲柄机构，求 的范围；ABl3）若此机构为双摇杆机构，求 的范围。解：1）AB 为最短杆ADCBAllm15ax2）AD 为最短杆，若 BCAlCDBAllmlAB45若 BCAlCDBDlmlAB53) 为最短杆，ADCBAllmB15CDlAB45为最短杆 ABl BADll由四杆装配条件 mCD12、在图示的铰链四杆机构中，各杆的长度为a=28mm，b=52mm，c=50mm，d=72mm
17、 。试问此为何种机构？请用作图法求出此机构的极位夹角 ，杆 的最大摆角 ，机构的最小传动角 和行程速度比系数 。CDminK解 1）作出机构的两个极位，由图中量得6.8702）求行程速比系数 23.18K班级 机制 04-1 姓名： 李虎 学号 20040554 机械原理评语 任课教师 日期16 3）作出此机构传动角最小的位置，量得 7.2min此机构为 曲柄摇杆机构 3、现欲设计一铰链四杆机构，已知其摇杆 的长 =75mm，行程速比系数CDl=1.5，机架 的长度为 =100mm，又知摇杆的一个极限位置与机架间的夹角为KADADl45 ，试求其曲柄的长度 和连杆的长 。 （有两个解）BBl解
18、：先计算 36.180K并取 作图，可得两个解l 1 mAClAB 5.492/)5.84(2/)(12 lC 13 2 lAB /)(/)(21mllC 48254、如图所示为一已知的曲柄摇杆机构，现要求用一连杆将摇杆 和滑块连接起CD来，使摇杆的三个已知位置 、 、 和滑块的三个位置 、 、 相对DC1231F23应（图示尺寸系按比例尺绘出） ，试以作图法确定此连杆的长度及其与摇杆 铰接点E 的位置。 （作图求解时，应保留全部作图线 。 =5mm/mm） 。l班级 机制 04-1 姓名： 李虎 学号 20040554 机械原理评语 任课教师 日期17 解（转至位置 2 作图）故 mFEll
19、 130655、图 a 所示为一铰链四杆机构，其连杆上一点 E 的三个位置 E1、E 2、E 3 位于给定直线上。现指定 E1、E 2、E 3 和固定铰链中心 A、D 的位置如图 b 所示，并指定长度=95mm， =70mm。用作图法设计这一机构，并简要说明设计的方法和步骤。CDlCl班级 机制 04-1 姓名： 李虎 学号 20040554 机械原理评语 任课教师 日期18 解：以 D 为圆心， 为半径作弧，分别以 ， ， 为圆心， 为半径交弧CDl 1E23ECl， ， ， ， ， 代表点 E 在 1，2，3 位置时占据的位置，1C23123使 D 反转 ， ，得A1A使 D 反转 ， ，
20、得313C3CD 作为机架，DA、CE 连架杆，按已知两连架杆对立三个位置确定 B。班级 机制 04-1 姓名： 李虎 学号 20040554 机械原理评语 任课教师 日期19 凸轮机构及其设计1、在直动推杆盘形凸轮机构中，已知凸轮的推程运动角 /2，推杆的行程0=50mm。试求：当凸轮的角速度 =10rad/s 时，等速、等加等减速、余弦加速度和h正弦加速度四种常用运动规律的速度最大值 和加速度最大值 及所对应的凸轮maxvmax转角 。解推杆运动规律(m/s)maxv(m/s2)max等速运动 318.02/5./0hw2/00等加速等减速67.04/ 15.8/20hw4/余弦加速度5.
21、2/0hw/2020正弦加速 637./04/ 73.1/20hw8/班级 机制 04-1 姓名： 李虎 学号 20040554 机械原理评语 任课教师 日期20 度2、已知一偏置尖顶推杆盘形凸轮机构如图所示，试用作图法求其推杆的位移曲线。解 以同一比例尺 =1mm/mm 作推杆的位移线图如下所示l3、试以作图法设计一偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构的凸轮轮廓曲线。已知凸轮以等角速度逆时针回转，偏距 =10mm，从动件方向偏置系数 =1，基圆半径e=30mm，滚子半径 =10mm。推杆运动规律为：凸轮转角 =0 150 ，推杆等速0rr 上升 16mm； =150 180 ，推杆远休； =180
22、300 时，推杆等加速等减速回程 16mm; =300 360 时，推杆近休。解 推杆在推程段及回程段运动规律的位移方程为：1） 推程： ，0/hs )150(2） 回程：等加速段 ，20/h6等减速段 ，)(s )2(取 =1mm/mm 作图如下：l班级 机制 04-1 姓名： 李虎 学号 20040554 机械原理评语 任课教师 日期21 计算各分点得位移值如下：总转角0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165s 0 1.6 3.2 4.8 6.4 8 9.6 11.2 12.8 14.4 16 16 180 195 210 225 240 255 27
23、0 285 300 315 330 360s 16 15.5 14 11.5 8 4.5 2 0.5 0 0 0 04、试以作图法设计一摆动滚子推杆盘形凸轮机构的凸轮轮廓曲线，已知=55mm， =25mm， =50mm， =8mm。凸轮逆时针方向等速转动，要求当凸OAl0rABlr轮转过 180 时，推杆以余弦加速度运动向上摆动 =25；转过一周中的其余角度时，m推杆以正弦加速度运动摆回到原位置。解 摆动推杆在推程及回程中的角位移方程为1）推程： ，2/)cos(10m )180(2）回程： ，/)in(/0取 =1mm/mm 作图如下：l班级 机制 04-1 姓名： 李虎 学号 200405
24、54 机械原理评语 任课教师 日期22 总转角0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 0 0.43 1.67 3.66 6.25 9.26 12.5 15.74 18.75 21.34 23.32 24.57 180 195 210 225 240 255 270 285 300 315 330 360 25 24.90 24.28 22.73 20.11 16.57 12.5 8.43 4.89 2.27 0.72 0.095、在图示两个凸轮机构中，凸轮均为偏心轮，转向如图。已知参数为 =30mm, R=10mm, =15mm, 5mm, =50mm,
25、 =40mm。E 、F 为凸轮与滚子的两个接OAleTrOBlBCl触点，试在图上标出：1）从 E 点接触到 F 点接触凸轮所转过的角度 ；2）F 点接触时的从动件压力角 ；F3）由 E 点接触到 F 点接触从动件的位移 s（图 a）和 （图 b） 。4）画出凸轮理论轮廓曲线，并求基圆半径 ；0r5）找出出现最大压力角 的机构位置，并标出 。maxmax班级 机制 04-1 姓名： 李虎 学号 20040554 机械原理评语 任课教师 日期23 班级 机制 04-1 姓名： 李虎 学号 20040554 机械原理评语 任课教师 日期24 齿轮机构及其设计1、设有一渐开线标准齿轮 =20, =8
26、mm, =20, =1,试求：1）其齿廓曲线在zm*ah分度圆及齿顶圆上的曲率半径 、 及齿顶圆压力角 ；2）齿顶圆齿厚 及基a as圆齿厚 ；3）若齿顶变尖( =0)时，齿顶圆半径 又应为多少？bssr解 1）求 、 、amtgtgrattdhzmabbaa 75.43.1975. 3.19)8/(cos)/(cos6.20.67)(8)2(11*2）求 、 minvinvamzss irbaa 05.14)2082(cos)(co 6.)3.9(176 3）求当 =0 时ar0934.2)(invarsivsa由渐开线函数表查得： 5.28amraba 3.93cos/17.5cos/ 班
27、级 机制 04-1 姓名： 李虎 学号 20040554 机械原理评语 任课教师 日期25 2、试问渐开线标准齿轮的齿根圆与基圆重合时，其齿数 应为多少，又当齿数大z于以上求得的齿数时，基圆与齿根圆哪个大？解 )2(cos*hzmdafb由 有bf45.120cos1).(s)(*az当齿根圆与基圆重合时， z当 时，根圆大于基圆。423、一个标准直齿圆柱齿轮的模数 =5mm，压力角 =20，齿数 =18。如图所mz示，设将直径相同的两圆棒分别放在该轮直径方向相对的齿槽中，圆棒与两侧齿廓正好切于分度圆上，试求 1）圆棒的半径 ；2）两圆棒外顶点之间的距离（即棒跨距）pr。l解： )(2/rad
28、zmKOP5180ztgrNbp3.4)2(tanmrlpb98.105si班级 机制 04-1 姓名： 李虎 学号 20040554 机械原理评语 任课教师 日期26 4、有一对渐开线标准直齿圆柱齿轮啮合，已知 19， 42， 5mm。1z2m1）试求当 20时，这对齿轮的实际啮合线 B1B2 的长、作用弧、作用角及重合度；）绘出一对齿和两对齿的啮合区图（选适当的长度比例尺仿课本上图 5-19 作图，不用画出啮合齿廓） ，并按图上尺寸计算重合度。解：1）求 及21Ba6431290cos1rcosr*1 aahz94rs2rs*2 aa)()(co2121 tgaztgzmB)2091606
29、390s5 t.4.120cos5.s21maBa2）如图示班级 机制 04-1 姓名： 李虎 学号 20040554 机械原理评语 任课教师 日期27 5、已知一对外啮合变位齿轮传动， =12, =10mm, =20 , 21zm=1, =130mm,试设计这对齿轮传动，并验算重合度及齿顶厚（ 应大于 0.25m，*ah as取 ） 。21x解 1）确定传动类型 1302)1(20)( azm故此传动应为 正 传动。2）确定两轮变位系数 0529)cos130ar()cosar( 249.1)(2)121 tginvitginvzx取 .07/)(1/)(645.0minin*min1 zh
30、xa3） 计算几何尺寸尺寸名称 几何尺寸计算中心距变动系数 0.1/)(ay齿顶高变动系数 249.21x齿顶高 mhaa 753)(*21齿根高 xcff .6分度圆直径 zd12021齿顶圆直径 mhaa5.47齿根圆直径 fff 9121基圆直径 db63.2cos分度圆齿厚 54.0)(21mxtgas4） 检验重合度和齿顶厚 班级 机制 04-1 姓名： 李虎 学号 20040554 机械原理评语 任课教师 日期28 840)arcos(121 abad0298.1)(21tgztgza 5.2.5.6)(1121 minvidssaaa故可用。6、现利用一齿条型刀具（齿条插刀或齿轮
31、滚刀）按范成法加工渐开线齿轮，齿条刀具的基本参数为： =4mm, =20 , =1, =0.25, 又设刀具移动的速度为 V 刀m*ah*c=0.002m/s，试就下表所列几种加工情况，求出表列各个项目的值，并表明刀具分度线与轮坯的相对位置关系（以 L 表示轮坯中心到刀具分度线的距离） 。切制齿轮情况 要求计算的项目 图形表示1、加工 z=15 的标准齿轮。mzr302/154/30Lin/6.26rrvnp2、加工 z=15 的齿轮，要求刚好不根切。mmz30/154/176.0)57()(in*in zhxar30L4.316.min/.26rrvnp3、如果 v 及 L 的值与情况 1
32、相同，而轮坯的转速却为n24/103/mrz班级 机制 04-1 姓名： 李虎 学号 20040554 机械原理评语 任课教师 日期29 n=0.7958r/mn。 （正变位）5.1/)(mrLx30r244、如果 v 及 L 的值与情况 1 相同，而轮坯的转速却为n=0.5305r/min。nv36/6318/2rz 5.14/)0(/)(mxr367、图示回归轮系中，已知 z1=20, z2=48, =2mm, z3=18, z4=36, 2,1=2.5mm；各轮的压力角 =20 , =1, =0.25。试问有几种传动方案可供选择？4,3m*ahc哪一种方案较合理？解： mza68)(22
33、115.74343，412，z43z1，2 标准（等变位） 3，4 正传动 13，4 标准（等变位） 1，2 正传动 21，2 和 3，4 正传动， 3 2143xx1，2 和 3，4 负传动， 4 43211，2 负传动，3，4 负传动 5方案 ， 较佳 1 3班级 机制 04-1 姓名： 李虎 学号 20040554 机械原理评语 任课教师 日期30 8、在某牛头刨床中，有一对外啮合渐开线直齿圆柱齿轮传动。已知：Z 1=17, Z2=118, m=5mm, =20 , =1, =0.25, a， =337.5mm。现已发现小齿轮严重磨损，*ahc拟将其报废，大齿轮磨损较轻（沿齿厚方向两侧总
34、的磨损量为 0.75mm） ，拟修复使用，并要求新设计小齿轮的齿顶厚尽可能大些，问应如何设计这一对齿轮？解 1）确定传动类型，因 故应采用等移距变位传动mzma5.37)18(25)( a2）确定变位系数 06.57.1 tgtsx故 ，206.12.3） 几何尺寸计算小齿轮 大齿轮mzd85171 mzd590182xha03.6)2.0(* xha7.3)6.0(*mcaf 2.5).51(1* mcaf 28.5).2.1(2*mhdaa06.97036821hdaa94.579730ff5.42.511mff. 28.522mdb87.90coss1db4.50cos9cs261.8)20.2(511tgxs 1.7)206.2(52tgxs
