华科大版机械原理课后习题答案—第五六七章作业_
机械原理课后答案
习题解答第一章绪论1-1 答：1 ）机构是实现传递机械运动和动力的构件组合体。
如齿轮机构、连杆机构、凸轮机构、螺旋机构等。
2 ）机器是在组成它的实物间进行确定的相对运动时，完成能量转换或做功的多件实物的组合体。
如电动机、内燃机、起重机、汽车等。
3 ）机械是机器和机构的总称。
4 ）a. 同一台机器可由一个或多个机构组成。
b. 同一个机构可以派生出多种性能、用途、外型完全不同的机器。
c. 机构可以独立存在并加以应用。
1-2 答：机构和机器，二者都是人为的实物组合体，各实物之间都具有确定的相对运动。
但后者可以实现能量的转换而前者不具备此作用。
1-3 答：1 ）机构的分析：包括结构分析、运动分析、动力学分析。
2 ）机构的综合：包括常用机构设计、传动系统设计。
1-4 略习题解答第二章平面机构的机构分析2－1 ～2－5 （答案略）2-6(a) 自由度F＝1 (b) 自由度F＝1(c) 自由度F＝12-7题2 －7 图F ＝3 × 7 －2 × 9 －2 ＝12 -8a) n ＝7 ＝10 ＝0 F ＝3×7－2×10 ＝1b) B 局部自由度n ＝3 ＝3 ＝2 F＝3×3 －2×3－2＝1c) B 、D 局部自由度n ＝3 ＝3 ＝2 F＝3×3 －2×3－2 ＝1d) D( 或C) 处为虚约束n ＝3 ＝4 F＝3×3 －2×4＝1e) n ＝5 ＝7 F＝3×5－2×7＝1f) A 、B 、C 、E 复合铰链n ＝7 ＝10 F ＝3×7－2×10 ＝1g) A 处为复合铰链n ＝10 ＝14 F ＝3×10 －2×14＝2h) B 局部自由度n ＝8 ＝11 ＝1 F ＝3×8－2×11－1 ＝1i) B 、J 虚约束C 处局部自由度n ＝6 ＝8 ＝1 F ＝3×6 －2×8－1＝1j) BB' 处虚约束A 、C 、D 复合铰链n ＝7 ＝10 F ＝3×7－2×10＝1 k) C 、D 处复合铰链n＝5 ＝6 ＝2F ＝3×5－2×6－2 ＝1l) n ＝8 ＝11 F ＝3×8－2×11 ＝2m) B 局部自由度I 虚约束4 杆和DG 虚约束n ＝6 ＝8 ＝1 F ＝3×6－2×8－1 ＝12-9a) n ＝3 ＝4 ＝1 F ＝3 × 3 －2 × 8 －1 ＝0 不能动。
机械原理课后习题答案
第四章课后习题4—12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动副A及B上所画的小圆为摩擦圆，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（构件重量及惯性力略去不计）。
解：上图中构件2受压力。
因在转动副A处2、1之间的夹角∠OAB在逐渐减小，故相对角速度ω21沿顺时针方向，又因2受压力，故FR12应切于摩擦圆的下方；在转动副B处，2、3之间的夹角∠OBA在逐渐增大，相对角速度ω23也沿顺时针方向，故FR32应切于摩擦圆的上方。
R32解：上图构件2依然受压力。
因在转动副A处2、1之间的夹角∠OAB逐渐减小，故相对角速度ω21沿顺时针方向，又因2受压力，故F R12应切于摩擦圆的下方；在转动副B处，2、3之间的夹角∠OBA逐渐减小，故相对角速度ω23沿逆时针方向，F R32应切于摩擦圆的下方。
解：上图构件2受拉力。
因在转动副A处2、1之间的夹角∠OAB在逐渐增大，故相对角速度ω21沿顺时针方向，又因2受拉力，故FR12应切于摩擦圆的上方；在转动副B处，2、3之间的夹角∠OBA逐渐减小，故相对角速度ω23沿顺时针方向，FR32应切于摩擦圆的下方。
4-13 图示为一摆动推杆盘形凸轮机构，凸轮1沿逆时针方向回转，F为作用在推杆2上的外载荷，试确定凸轮1及机架3作用给推杆2的总反力FR12及FR32方位（不考虑构件的重量及惯性力，解：经受力分析，FR12的方向如上图所示。
在FR12的作用下，2相对于3顺时针转动，故FR32应切于摩擦圆的左侧。
补充题1 如图所示，楔块机构中，已知γ＝β＝60°，Q ＝1000N 格接触面摩擦系数f ＝0.15，如Q 为有效阻力，试求所需的驱动力F 。
解:对机构进行受力分析,并作出力三角形如图。
对楔块1，R 21R310F F F ++=由正弦定理有21sin(602sin(90R F F ϕϕ+-=））o o ① 对楔块2，同理有R12R320Q F F ++=sin(90sin(602ϕϕ+-=））o o ②sin(602sin(602F Q ϕϕ+=⋅-））o o且有2112R R F F = ，8.53arctgf ϕ＝＝o ③联立以上三式，求解得F ＝1430.65N2 如图示斜面机构，已知：f （滑块1、2与导槽3相互之间摩擦系数）、λ（滑块1的倾斜角）、Q （工作阻力，沿水平方向），设不计两滑块质量，试确定该机构等速运动时所需的铅重方向的驱动力F 。
机械原理课后习题答案
inva )
=6.8mm
分度圆半径r=mz/2=10*18/2=90mm
齿槽宽：ea=2π ra/z-sa
分度圆齿厚s=π m/2=15.7mm
=28.1mm
齿顶圆半径ra=r+ha*m=90+10=100mm
基圆半径rb=rcosα=90cos200=84.57mm
inv200=0.0148
齿顶圆压力角
第2章 平面机构的结构分析
2-7：计算自由度，指出所有的复合铰链、局部自由度和虚约束，判定运动 是否确定； 解：自由度：
a) F=3n-2PL-PH=3*3-2*4=1；确定 b) F=3n-2PL-PH=3*6-2*8=2；不确定 c) F=3n-2PL-PH=3*4-2*5-1=1；确定 d) F=3n-2PL-PH=3*4-2*5-1=1；确定
从而lAB+lBC, lBC-lAB可求得,最后确定lAB和lBC； 设计步骤：
①取一点A，并定D点； ②以D为圆心，作圆； 根据CD摆角15°定C1，C2点； ③ 量取lAC1,lAC2
lAB+lBC=430 lBC-lAB=348
C2 15° 15°C1
B A
lAB=41
A
B1
D
lBC=389
B2
虚约束
局部自由度
复合铰链
a)
b)
c)
d)
机械原理 作业
第2章 平面机构的结构分析
2-8：计算自由度；确定机构所含杆组的数目与级别；确定机构级别。画出 瞬时替代机构； 解：自由度：
a) F=3n-2PL-PH=3*7-2*10=1；Ⅱ级 b) F=3n-2PL-PH=3*6-2*8-1=1；Ⅲ级
华科机械原理课后习题答案第五六七章_
第五、六、七章作业5-2. 在下图所示齿轮系中,已知各轮齿数z1=28, z2=15, z2’=15, z3=35, z5’=1, z6=100,被切蜗轮的齿数为60,滚刀为单头.试确定齿数比z3’/z5和滚刀的旋向.(说明:用滚刀切制蜗轮相当于蜗杆蜗轮传动.)解: 以1轮为主动轮,方向如图所示,可得蜗轮6的旋向,进而得滚刀的旋向.依题意可得, i41错误!未找到引用源。
i46错误!未找到引用源。
;应有: 错误!未找到引用源。
解之,得错误!未找到引用源。
5-5. 在下图所示齿轮系中,已知各轮齿数z1=60, z2=z2’=30, z3=z3’=40, z4=120, 轮1的转速n1=30r/min(转向如图所示).试求转臂H的转速n h.解:图中的周转齿轮系,其转化轮系的传动比的计算公式为i H14错误!未找到引用源。
由此可解得: 错误!未找到引用源。
(负号表示与n1反向) ;5-8. 在下图所示齿轮系中,已知各轮齿数z1=20, z2=40, z3=20, z4=80, z4’=60, z5=50,z5’=55, z6=65, z6’=1, z7=60, 轮1、3的转速n1=n3=3000r/min(转向如图所示). 试求转速n7.解依题意, 错误!未找到引用源。
n2错误!未找到引用源。
i 34错误!未找到引用源。
对于周围齿轮系4’-5-5’-6; 此转化轮系的传动比计算公式为:i H 36错误!未找到引用源。
;由此解出 错误!未找到引用源。
(负号表示与n 2反向);进而n 7=错误!未找到引用源。
;5.12 在如图所示齿轮系中，已知各轮齿数1z =20，2z =40，3z =35，'3z =30，''3z =1，4z =20，5z =75，'5z =80，6z =30，7z =90，8z =30，9z =20，10z =50，轮1的转速1n =100r/min,试求轮10的转速10n 。
机械原理习题答案第五六章
例5-1 在图5-3所示的铰链四杆机构中，已知该机构的结构参数以及构件1的转速为1ω，机构运动简图的比例尺为l μ。
利用速度瞬心法，求在图示位置时，构件2和构件3的转速2ω和3ω的大小和方向。
解：首先找出相关的速度瞬心：速度瞬心P 10、P 12、P 23、P 03可根据相应的构件构成转动副直接确定出来；而P 02和P 13需应用三心定理来确定：速度瞬心P 02应在三个构件0、1、2的两个已知速度瞬心P 10和P 12的连线上，同时又应在三个构件0、3、2的两个已知速度瞬心P 03、P 23的连线上，则这两条连线的交点即为P 02。
速度瞬心P 13的确定方法类似，它应是P 12 P 23连线和P 10P 03连线的交点。
由速度瞬心的概念，在速度瞬心点两构件的绝对速度相同，便可求解未知转速。
在速度瞬心点P 12有l l P V μωμω021*********P P P P ⋅=⋅= 式中1210P P 和0212P P 可直接从所作的图中量取。
由上式可解出1021212102P P P P ωω=由绝对速度→12P v 方向，得出ω2方向为顺时针方向。
同理， 在速度瞬心点P 13有l l P V μωμω130331310113P P P P ⋅=⋅= 由绝对速度→13P v 的方向，可知其为逆时针方向。
例5-2 在图5-4所示的凸轮机构，已知该机构的结构尺寸和凸轮1的角速度1ω。
利用瞬心法，求机构在图示位置时从动件2的线速度2v。
机构运动简图的比例尺为l μ。
解：构件1与机架0的速度瞬心P 01以及从动件与机架的速度瞬心P 02可根据相应的构件分别构成转动副和移动副而直接确定出来。
凸轮1和从动件之间的瞬心P 12的确定方法是：一方面，P 12应在构件1、2高副接触点K 的公法线n-n 上，另一方面，利用三心定理，它又应在瞬心P 01图5-4图5-3和P 02的连线上，即又应在过点P 01而垂直于从动件2与机架移动副导路的直线上。
机械原理课后习题答案
《机械原理》课后习题答案第2章（P27）2-2 计算下列机构的自由度，如遇有复合铰链、局部自由度、虚约束等加以说明。
（a）n=3，p l=3 F=3*3-2*3=3（b）n=3，p l=3，p h=2 F=3*3-2*3-2=1 （B处有局部自由度）（c）n=7，p l=10 F=3*7-2*10=1（d）n=4，p l=4，p h=2 F=3*4-2*4-2=2 （A处有复合铰链）（e）n=3，p l=4 F=3*3-2*4=1 （A或D处有虚约束）（f）n=3，p l=4 F=3*3-2*4=1 （构件4和转动副E、F引入虚约束）（g）n=3，p l=5 F=(3-1)*3-(2-1)*5=1 （有公共约束）（h）n=9，p l=12，p h=2 F=3*9-2*12-2=1 （M处有复合铰链，C处有局部自由度）2-3 计算下列机构的自由度，拆杆组并确定机构的级别。
（a）n=5，p l=7 F=3*5-2*7=1由于组成该机构的基本杆组的最高级别为Ⅱ级杆组，故此机构为Ⅱ级机构。
（b）n=5，p l=7 F=3*5-2*7=1此机构为Ⅱ级机构。
（c）n=5，p l=7 F=3*5-2*7=1拆分时只须将主动件拆下，其它构件组成一个Ⅲ级杆组，故此机构为Ⅲ级机构。
2-4 验算下列运动链的运动是否确定，并提出具有确定运动的修改方案。
（a）n=3，p l=4，p h=1 F=3*3-2*4-1=0 该运动链不能运动。
修改方案如下图所示：（b）n=4，p l=6 F=3*4-2*6=0 该运动链不能运动。
修改方案如下图所示：或第3章（P42）3-2 下列机构中，已知机构尺寸，求在图示位置时的所有瞬心。
（a）（b）（c）(a) v3=v P13=ω1P14P13μl3-6 在图示齿轮连杆机构中，三个圆互作纯滚，试利用相对瞬心P13来讨论轮1与轮3的传动比i13。
第5章（P80）5-2 一铰接四杆机构（2）机构的两极限位置如下图：（3）传动角最大和最小位置如下图：5-3题略解：若使其成为曲柄摇杆机构，则最短杆必为连架杆，即a 为最短杆。
机械原理课后习题答案部分)
第二章2-1 何谓构件?何谓运动副及运动副元素?运动副是如何进行分类的?答：参考教材5~7页。
2-2 机构运动简图有何用处?它能表示出原机构哪些方面的特征?答：机构运动简图可以表示机构的组成和运动传递情况，可进行运动分析，也可用来进行动力分析。
2-3 机构具有确定运动的条件是什么?当机构的原动件数少于或多于机构的自由度时，机构的运动将发生什么情况?答：参考教材12~13页。
2-5 在计算平面机构的自由度时，应注意哪些事项?答：参考教材15~17页。
2-6 在图2-22所示的机构中，在铰链C、B、D处，被连接的两构件上连接点的轨迹都是重合的，那么能说该机构有三个虚约束吗?为什么?答：不能，因为在铰链C、B、D中任何一处，被连接的两构件上连接点的轨迹重合是由于其他两处的作用，所以只能算一处。
2-7 何谓机构的组成原理?何谓基本杆组?它具有什么特性?如何确定基本杆组的级别及机构的级别? 答：参考教材18~19页。
2-8 为何要对平面高副机构进行“高副低代"?“高副低代”应满足的条件是什么?答：参考教材20~21页。
2-11 如图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上下运动以达到冲压目的。
试绘出其机构运动简图，分析其是否能实现设计意图？并提出修改方案。
解：1）取比例尺绘制机构运动简图。
2）分析其是否可实现设计意图。
F=3n-( 2P l +P h –p’ )-F’=3×3-(2×4+1-0)-0=0此简易冲床不能运动,无法实现设计意图。
3）修改方案。
为了使此机构运动，应增加一个自由度。
办法是：增加一个活动构件，一个低副。
修改方案很多，现提供两种。
※2-13图示为一新型偏心轮滑阎式真空泵。
其偏心轮1绕固定轴心A转动，与外环2固连在一起的滑阀3在可绕固定轴心C转动的圆柱4中滑动。
7机械原理第七章课后习题解答
机械原理课后习题解答
第7章 机械的运转及其速度波动的调节
7－7图示为一机床工作台的传动系统。
设已知各齿轮的齿
数，齿轮3的分度圆半径r 3，各齿轮的转动惯量J 1、J 2、J 2'、J 3，
齿轮1直接装在电动机轴上，故J 1中包含了电动机转子的转动
惯量；工作台和被加工零件的重量之和为G 。
当取齿轮1为等
效构件时，试求该机械系统的等效转动惯量J e 。
7 -12某内燃机的曲柄输出力矩M d
随曲柄转角φ的变化曲线如图所示，其运动周期φT=π，曲柄的平均转速n m=620 r/min。
当用该内燃机驱动一阻抗力为常数的机械时，如果要求其运转不均匀系数δ= 0. 01。
试求：
(1)曲轴最大转速n max和相应的曲柄转角位置φmax；
(2)装在曲轴上的飞轮转动惯量J F（不计其余构件的转动惯量）。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
棘轮的输出运动有较长的停歇时间，则采用（b）种机构系
统方案较好。
7-9 题图所示的差动螺旋机构种，螺杆 3 与机架刚性联接， 其螺纹式右旋的，导程 ＝4mm，螺母 2 相对于机架只能移 动，内外均有螺纹的螺杆 1 沿肩头方向转 5 圈时，要求螺母 只向左移动 5mm，试求 1，2 组成的螺旋副的导程 及其旋 向。
所以 5mm
解：由差动螺旋机构可 知，两螺旋副的旋向相 同，所以 1，2 组成的螺 旋副的旋向为右旋。
S＝(
7-13 设单万向轴节的主动轴 1 以等角速度 ＝s 转动，
从动轴 2 的最大瞬时速度 ＝s,求轴 2 的最小角速度 及两
轴的夹角 。
解： 当 为最大角速度时, =1,所以 ＝ /cosα
所以 cos ＝
解上述方程可得 n3
n3'
n3''
=
10000 181
所以
n10
=
200 181
第六章
六角自动车床的六角头外槽轮机构中，已知槽轮的槽数 Z=6，一个循
环中槽轮的静止时间
t
' 2
=5/6S,静止时间是运动时间的
2
倍，试求：
（1） 槽轮机构的运动系数 τ；
（2） 所需的圆销数 K。
解：因为静止时间是运动时间的 2 倍且Βιβλιοθήκη = cos =iH14
由此可解得:
(负号表示与 n1 反向) ;
5-8. 在下图所示齿轮系中,已知各轮齿数 z1=20, z2=40, z3=20, z4=80, z4’=60, z5=50,z5’=55, z6=65, z6’=1, z7=60, 轮 1、3 的转速 n1=n3=3000r/min(转向如图所示). 试求转速 n7.
解:
依题意,
n2
i34
对于周围齿轮系 4’-5-5’-6; 此转化轮系的传动比计算公式
为:
iH36
由此解出
;
(负号表示与 n2 反向);
进而 n7=
;
在如图所示齿轮系中，已知各轮齿数 z1 =20， z2 =40， z3 =35， z3' =30， z3'' =1， z4 =20， z5 =75， z5' =80， z6 =30， z7 =90， z8 =30， z9 =20， z10 =50，轮 1 的转速 n1=100r/min,试求轮 10 的 转速 n10 。 解：
华科大机械原理课后习题答案 第五、六、七章作业
5-2. 在下图所示齿轮系中,已知各轮齿数 z1=28, z2=15, z2’=15, z3=35, z5’=1, z6=100,被切蜗轮的齿数为 60,滚刀为单头.试确定 齿数比 z3’/z5 和滚刀的旋向.(说明:用滚刀切制蜗轮相当于蜗 杆蜗轮传动.) 解: 以 1 轮为主动轮,方向如图所示,可得蜗轮 6 的旋向,进而 得滚刀的旋向.
则 τ = t2 / t1 =1/3 又因为 τ= K(Z 2) =1/3 Z=6
2Z
故 K=1
某自动机上装有一个单销六槽的外槽轮机构，已知槽轮停
歇时进行工艺动作，所需的工艺时间为 30s，试确定主动轮
的转速。
= = 解：停歇时间
t
' 2
t 1
t2
30s
又因为 τ= K（Z - 2） 1 t2
依题意可得, i41
i46
;
应有:
解之,得
5-5. 在下图所示齿轮系中,已知各轮齿数 z1=60, z2=z2’=30, z3=z3’=40, z4=120, 轮 1 的转速 n1=30r/min(转向如图所示).试 求转臂 H 的转速 nh.
解: 图中的周转齿轮系,其转化轮系的传动比的计算公式为
2Z
3 t1
解得 t1 =45s 所以 w= 2 = 2
t1 45
第七章
7-3 如题图所示的（a），（b）两种机构系统均能实现棘轮 的间歇运动，试分析此两种机构系统的组合方式，并画出组 合框图。若要求棘轮的输出运动有较长的停歇时间，试问采 用哪一种机构系统方案较好
（a）
（b）
解：可知（a）为串联式组合，（b）为串联式组合，若要求
n1 =100
则
n2
=
1 2
n1 =50r/min
在
3-4-5-2
中，
n3H5
=
n3 n5
n2 n2
z5 z3
在 3’-5-5’-6-7 中
nH 3'7
n3' n5 n7 n5
z7 z3'
在 5’-7-8-9 中
nH 5'9
n5' n9
n7 n7
z9 z5'
又因为 n3 n3' n3''