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机械原理考试习题
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机械原理_试题及答案
导读：2．判定机械自锁的条件有哪些？，8．何谓基本杆组？机构的组成原理是什么？，11．什么是机械的自锁？移动副和转动副自锁的条件分别是什么？，12．凸轮轮廓曲线设计的基本原理是什么？如何选择推杆滚子的半径？，模拟试题八（机械原理A），参考答案，2）机械效率小于或等于0，当机械出现盈功速度上升时，当机械出现亏功速度下降时，机构组成原理：任何机构都可看成是有若干基本杆组依次连接于原动件和机架上而构成的，
34.标准直齿轮经过正变位后齿距
35.交错角为90的蜗轮蜗杆传动的正确啮合条件是、、。
36.具有一个自由度的周转轮系称为轮系，具有两个自由度的周转轮系称为
二、简答题：
1．图示铰链四杆机构中，已知lAB=55mm，lBC=40mm，lCD=50mm，lAD=25mm。试分析以哪个构件为机架可得到曲柄摇杆机构？（画图说明）
2．判定机械自锁的条件有哪些？
3．转子静平衡和动平衡的力学条件有什么异同？
4．飞轮是如何调节周期性速度波动的？
5．造成转子不平衡的原因是什么？平衡的目的又是什么？
6．凸轮实际工作廓线为什么会出现变尖现象？设计中如何避免？
7．渐开线齿廓啮合的特点是什么？
8．何谓基本杆组？机构的组成原理是什么？
9．速度瞬心法一般用在什么场合？能否利用它进行加速度分析？
10．移动副中总反力的方位如何确定？
11．什么是机械的自锁？移动副和转动副自锁的条件分别是什么？
12．凸轮轮廓曲线设计的基本原理是什么？如何选择推杆滚子的半径？
13．什么是齿轮的节圆？标准直齿轮在什么情况下其节圆与分度圆重合？
14．什么是周转轮系？什么是周转轮系的转化轮系？
15．什么是传动角？它的大小对机构的传力性能有何影响？铰链四杆机构的最小传动角在什么位置？
16．机构运动分析当中的加速度多边形具有哪些特点？
17．造成转子动不平衡的原因是什么？如何平衡？
18．渐开线具有的特性有哪些？
19．凸轮机构从动件的运动一般分为哪几个阶段？什么是推程运动角？
20．什么是重合度？其物理意义是什么？增加齿轮的模数对提高重合度有无好处？
21．什么是标准中心距？一对标准齿轮的实际中心距大于标准中心距时，其传动比和啮合角分别有无变化？
三、计算与作图题：
1.计算图示机构的自由度，要求指出可能存在的复合铰链、局部自由度和虚约束。
2．求图示机构的全部瞬心和构件1、3的角速度比
3．用图解法设计一曲柄滑块机构。已知滑块的行程速比系数K=1.4，滑块的行程H=60mm。导路偏距e=20mm,求曲柄长度lAB和连杆长度lBC。
4．已知曲柄摇杆机构的行程速比系数K＝1.25，摇杆长lCD=40mm，摇杆摆角Ψ=60o,机架长lAD=55mm。作图设计此曲柄摇杆机构，求连杆和曲柄的长度。
5．一对外啮合标准直齿圆柱齿轮传动，已知齿数Z1＝24，Z2＝64，模数m＝6mm，安装的实际中心距a’＝265mm。试求两轮的啮合角a’，节圆半径r1’和r2’。
6．已知轮系中各齿轮齿数Z1=20，Z2=40，Z2’= Z3=20，Z4=60，n1=800r/min，求系杆转速nH的大小和方向。
7. 计算图示机构的自由度，要求指出可能存在的复合铰链、局部自由度和虚约束。
8．取一机器的主轴为等效构件，已知主轴平均转速nm=1000r/min，在一个稳定运动循环（2?）中的等效阻力矩Mer如图所示，等效驱动力矩Med为常数。若不计机器中各构件的转动惯量，试求：当主轴运转不均匀系数?＝0.05时，应在主轴上加装的飞轮的转动惯量JF
9．设计一铰链四杆机构，已知摇杆长度为40mm，摆角为40度，行程速比系数K为1.4，机架长度为连杆长度与曲柄长度之差，用作图法求各个杆件的长度。
10．设计如题图所示铰链四杆机构，已知其摇杆CD的长度lCD＝75mm，行程速度变化系数k＝1.5，机架AD的长度lAD＝100 mm，摇杆的一个极限位置与机架的夹角φ＝45°，用作图法求曲柄的长度lAB和连杆的长度lBC。
11．一正常齿制标准直齿轮m =4, z=30, ?=20，计算其分度圆直径、基圆直径、齿距、齿顶圆直径及齿顶圆上的压力角。
12．如图，已知 z1=6， z2=z2, =25， z3=57， z4=56，求i14 ？ 。
13. 计算图示机构的自由度，要求指出可能存在的复合铰链、局部自由度和虚约束。
14．如图F为作用在推杆2上的外力，试确定凸轮1及机架3作用给推杆2的总反力R12 及R32 的方位（不计重力和惯性力，虚线小圆为摩擦圆）。
15．请在图中画出一个死点位置、最小传动角的位置以及图示位置的压力角。
16．已知机构行程速度变化系数k＝1.25，摇杆长度lCD＝400mm, 摆角Ψ＝30°，机架处于水平位置。试用图解法设计确定曲柄摇杆机构其他杆件的长度。
17．已知一对标准安装的外啮合标准直齿圆柱齿轮的中心距a=196mm，传动比i=3.48，小齿轮齿数Z1=25
。确定这对齿轮的模数m；分度圆直径d1、d2；齿顶圆直径da1、da2；齿根圆直径df1、df2。
18．在图示复合轮系中，已知各齿轮的齿数如括弧内所示。求传动比i1H。
模拟试题八（机械原理A）
一、1．原动件数目
3．质径积 4．等效转动惯量，等效力矩
9．等加速；等减速
10．不变；增大
11．相反；相同
13．3；一条直线上
14．9015．机架；低副16．扩大转动副半径17．小于等于0
18．偏心质量产生的惯性力和惯性力矩矢量和为0
19．曲柄；机架
321．余角；差
22．z/cosβ
23．标准值；模数
26．垂直移动路线的无穷远处
27．η=输出功/输入功=理想驱动力/实际驱动力；小于等于0
28．不变；增加
29．摇杆；传动角
30．增加基圆半径；推杆合理偏置 31．最短；整周回转
032．刚性；五次多项式或正弦加速度运动 33．分度圆；20
34．不变；增加
35．mt2=mx1=m；
αt2=αx1=α；
γ1=β2 36．行星；差动
二、1．作图（略）最短杆邻边AB和CD。
2．1)驱动力位于摩擦锥或摩擦圆内；
2）机械效率小于或等于0
3）工作阻力小于或等于0
3．静平衡：偏心质量产生的惯性力平衡
动平衡：偏心质量产生的惯性力和惯性力矩同时平衡
4．飞轮实质是一个能量储存器。当机械出现盈功速度上升时，飞轮轴的角速度只作微小上升，它将多余的能量储存起来；当机械出现亏功速度下降时，它将能量释放出来，飞轮轴的角速度只作微小下降。
5．原因：转子质心与其回转中心存在偏距；
平衡目的：使构件的不平衡惯性力和惯性力矩平衡以消除或减小其不良影响。
6．变尖原因：滚子半径与凸轮理论轮廓的曲率半径相等，使实际轮廓的曲率半径为0。避免措施：在满足滚子强度条件下，减小其半径的大小。
7．1）定传动比2）可分性3）轮齿的正压力方向不变。
8．基本杆组：不能拆分的最简单的自由度为0的构件组。机构组成原理：任何机构都可看成是有若干基本杆组依次连接于原动件和机架上而构成的。
9．简单机构的速度分析；不能。
10．1）总反力与法向反力偏斜一摩擦角2）总反力的偏斜方向与相对运动方向相反。
11．自锁：无论驱动力多大，机构都不能运动的现象。移动副自锁的条件是：驱动力作用在摩擦锥里；转动副自锁的条件是：驱动力作用在摩擦圆内。
12．1）反转法原理
2）在满足强度条件下，保证凸轮实际轮廓曲线不出现尖点和“失真”，即小于凸轮理论轮廓的最小曲率半径。
13．经过节点、分别以两啮合齿轮回转中心为圆心的两个相切圆称为节圆。当两标准齿轮按标准中心距安装时其节圆与分度圆重合。
14．至少有一个齿轮的轴线的位置不固定，而绕其他固定轴线回转的轮系称为周转轮系。在周转轮系中加上公共角速度-ωH后，行星架相对静止，此时周转轮系转化成定轴轮系，这个假想的定轴轮系称为原周转轮系的转化轮系。
15．压力角的余角为传动角，传动角越大，机构传力性能越好。最小传动角出现在曲柄和机架共线的位置。
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河南科技大学机械原理作业答案1-8-A4 （2）
机械原理作业集1班级成绩姓名任课教师学号批改日期第一章绪论11试说明机器与机构的特征、区别和联系。解机器具有如下三个特征1、人造的实物组合体2、各部分具有确定的相对运动3、代替或减轻人类劳动，完成有用功或实现能量的转换机构则具有机器的前两个特征。机器与机构的区别研究的重点不同机构实现运动的转换和力的传递机器完成能量的转换或作有益的机械功。机器与机构的联系机器由机构组成，一部机器包含不同的机构不同的机器可能包含相同的机构。12试举出两个机器实例，并说明其组成、功能。解车床由原动部分（电动机）传动系统（齿轮箱）执行部分（刀架、卡盘等），其主要功能为切削，代替人作功。汽车由原动部分（发动机）传动系统（变速箱）执行部分（车轮等），其主要功能为行走、运输，代替人作功。机械原理作业集2班级成绩姓名任课教师学号批改日期第二章平面机构的结构分析21试画出唧筒机构的运动简图，并计算其自由度。22试画出缝纫机下针机构的运动简图，并计算其自由度。???????????hlhlppnFppn，，解解???????????hlhlppnFppn，，机械原理作业集3班级成绩姓名任课教师学号批改日期23试画出图示机构的运动简图，并计算其自由度。24试画出简易冲床的运动简图，并计算其自由度。解或hlhlppnFppn，，解hlhlppnFppn，，机械原理作业集4班级成绩姓名任课教师学号批改日期25图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，而装在轴A上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构使冲头4上下运动，以达到冲压的目的，试绘出其机构运动简图，分析是否能实现设计意图，并提出修改方案。解机构简图如下机构不能运动。可修改为????????????hlhlppnFppn，，或????????????hlhlppnFppn，，机械原理作业集5班级成绩姓名任课教师学号批改日期26计算图示自动送料剪床机构的自由度，并指出其中是否有复合铰链、局部自由度或虚约束。27计算图示机构的自由度，并指出其中是否有复合铰链、局部自由度或虚约束。说明该机构具有确定运动的条件。机构具有确定运动的条件是F原动件数，即取1个原动件。HGCFDE??ABCDEFGHIJKNABCDEFGHIJ1111712??????????????????????pFppnFpFppnhlhl，，，，解1C为复合铰链，F、I为局部自由度。解1C、F为复合铰链，I为局部自由度，EFGC为虚约束。解2C为复合铰链，I为局部自由度（焊死），EFGC为虚约束（去掉）。8????????????hlhlppnFppn，，8????????????hlhlppnFppn，，231210?????????????????????pFppnFpFppnhlhl，，，，解2C为复合铰链，F、I为局部自由度（焊死）。机械原理作业集6班级成绩姓名任课教师学号批改日期计算图示机构的自由度，并指出其中是否有复合铰链、局部自由度或虚约束。说明该机构具有确定运动的条件。机构具有确定运动的条件是F原动件数，即取2个原动件。29计算图示机构的自由度，并分析组成此机构的基本杆组，确定机构的级别。机构由3个??级杆组组成，为II级机构。ABB?C解1A、B为复合铰链，B?为虚约束（重复部分）。????????????hlhlppnFppn，，???????????hlhlppnFppn，，解ABCDERRPII级杆组PRPII级杆组RPRII级杆组机械原理作业集7班级成绩姓名任课教师学号批改日期210计算图示机构的自由度，并分析组成此机构的基本杆组，确定机构的级别。如在该机构中改选EG为原动件，试问划分的基本杆组及机构的级别与前者有何不同分解为机构由3个??级杆组组成，为II级机构。分解为机构由1个??级杆组、1个??级杆组组成，为III级机构。3214765III级杆组RRPII级杆组解解ACBDEFGHRRPII级杆组RRPII级杆组RRRII级杆组ACBDEFGH107???????????hlhlppnFppn，，机械原理作业集8班级成绩姓名任课教师学号批改日期211计算图示机构的自由度，将其中的高副用低副代替，并分析机构所含的基本杆组，确定机构的级别。低代前低代后构件2、3、4、6为III级杆组，机构为III级机构。212计算图示机构的自由度，将其中的高副用低副代替，并分析机构所含的基本杆组，确定机构的级别。低代前低代后构件2、3、4、6为III级杆组，机构为III级机构。解解A????????????hlhlppnFppn，，????????????hlhlppnFppn，，????????????hlhlppnFppn，，ABCDEFG3075???????????hlhlppnFppn，，ABCDE??12345ABCDE机械原理作业集9班级成绩姓名任课教师学号批改日期213计算图示机构的自由度，将其中的高副用低副代替，并分析机构所含的基本杆组，确定机构的级别。低代前低代后划分杆组如下机构由4个??级杆组组成，为II级机构。ABCDEFGHIJKABCDEFGHIJK解8????????????hlhlppnFppn，，???????????hlhlppnFppn，，DECBFGHIJKARRPII级杆组RRRII级杆组RRRII级杆组RRRII级杆组机械原理作业集10班级成绩姓名任课教师学号批改日期第三章平面机构的运动分析31试求下列各机构在图示位置时全部瞬心的位置用符号Pij直接标注在图上。ACB123f23P13P12PeAB321C4MMv12P34P24P?23P13P14PABC12D34a14P2412PP、23P1334PP、bABCP1312PP、?24P?34Pc3ABCP?34P13P24PdCABP13p12P?23P34P机械原理作业集11班级成绩姓名任课教师学号批改日期32在图示的四杆机构中，已知lAB60mm，lCD90mm，lADlBC120mm，ω110rad/s，试用瞬心法求（1）当φ165°时，点C的速度vC（2当φ165°时，构件2的BC线或其延长线上速度最小的点E的位置及速度的大小（3）当vC0时，φ角之值（有两个解），并做出相应的机构位置图。E1234ABCD1?24P34P23P14P12Pmmml002.0??1B2B1C2C?2271???165???262??ωωPPPP解sradPPPP/548.ωωsmCPvC/40.548.2ω1242smCPEvE/36.48.2ω2242如图所示对应有两个极限位置三点共线、、时当,,,03CBAvCAB1C1D?1227°AB2C2D?226°机械原理作业集12班级成绩姓名任课教师学号批改日期33在图示的齿轮连杆组合机构中，试用速度瞬心法求齿轮1与齿轮3的传动比。34下列图示机构中，已知Bv，试用相对运动图解法求C点的速度vC（在pb的基础上作速度多边形并列出有关速度矢量方程）。用速度影像原理求得c点，pbcdBDA1CP12P23P13P31??aEBACDBvFBvbEBACDFGωωPPPPbpcde解EBBEvvvDBBDvvv方向大小EF⊥AB⊥EB⊥DF⊥AB⊥DB⊥??CDDCEECvvvvv方向大小CE⊥CD⊥????vCpcvμ解DBBDvvv大小方向ED⊥AB⊥DB⊥?vCpcvμ机械原理作业集13班级成绩姓名任课教师学号批改日期35在图示干草压缩机中，已知ω15rad/s，lAB150mm，lBC600mm，lCE300mm，lCD460mm，lEF600mm，xD600mm，yD500mm，yF600mm，φ130°，求活塞5的速度v5和加速度a5。（矢量方程及必要的分析计算）解１．速度分析方向⊥CD⊥AB⊥CB大小?1lABvB?1lAB50.150.75m/s利用速度影像原理求得e点方向水平?⊥FE大小?2．加速度分析方向C→D⊥CDB→AC→B⊥BC大小?32lCD?12lAB?22lSC.05ωsmlaABB.026.1ωsmlaBCnCB.031.1ωsmlaFEnFE.094.1ωsmlaCDnC利用加速度影像原理求得e′点，τFEnFEEFaaaa方向水平?F→E⊥FE大小??42lEFmmml02.0μBCA1?1?1E34DF652DxyDyFCBBCvvv21CBCEcbceFEEFvvvsmpfvvF/292.002.06.14μsradlvBCCB/26..37ω32sradlvCDCD/94..44ω33sradlvFEFE/31..39ω34（）（）（）ττCBnCBBCnCaaaaa21′′′′CBCEbcecmmsmv/02.0μcbpefp?b?cc?c?e?f?f?机械原理作业集14班级成绩姓名任课教师学号批改日期25/71.01.01.7μsmfpaaaF′′36已知铰链四杆机构的位置及尺寸如图（a）所示，现已作出其速度多边形图（b）和加速度多边形（c）。试在图中求出1构件1、2、3上速度为vx的点X1、X2、X3的位置2构件2上速度为零的点M2的位置，并在加速度多边形图（c）上找出点m′23构件2上加速度为零的点Q2的位置，并在速度多边形图（b）上找出点q2。AB1??45CDa1X2X3X2Q2Mmmsma2/1.0??2q）、、（321xxxbpcb2m?p?b?c?c?c?c机械原理作业集15班级成绩姓名任课教师学号批改日期37在下列图示的各机构中，是否存在哥氏加速度在有哥氏加速度的机构图上标出的方向，并写出其大小的表达式。存在存在不存在不存在38在图示的机构中，已知各杆的尺寸，?1常数。试用图解法求机构在图示位置构件3上C点的速度3Cv和加速度3Ca。（画出机构的速度、加速度多边形，标出全部影像点，并列出必要的矢量方程式及计算式。）（矢量方程及必要的分析计算）解方向⊥BD⊥AB∥BC大小?1lAB利用速度影像原理求得c3点,kBBa23c1?A13B4C2d2CAB11?34BDAC1?1342l?aBA23?134CkBBaBBkBBva23223ω2BBkBBvabC4A1?1B23kBBa23v?1bp3c3b2ba?p?1b′k?3b?3b′′2b?3c?2323BBBBvvvvCpcvμ33rBBkBBBBnBaaaaa23232τ33机械原理作业集16班级成绩姓名任课教师学号批改日期方向B→D⊥BDB→A⊥BC∥BC大小???利用加速度影像原理求得c3′点,39在图示曲柄摇块机构中，已知lAB30mm，lAC100mm，lDE40mm，lBD50mm，φ145°，等角速度ω110rad/s，求点E的速度vE和加速度aE以及构件3的角速度?3和角加速度?3。（矢量方程及必要的分析计算）解1．速度分析方向⊥AB⊥CB∥CB大小?1lAB0利用速度影像原理求得e点，方向B→AC→B⊥CB⊥CB∥CB大小??0?利用加速度影像原理求得e′点,1bp2c3c2bemmml002.0??mmsmv/006.0??mmsma2/03.0??1?4EABDC1?4523?90aCcpaμ33′′32322CCCBCBCvvvvvsmccvvCC/17.μ2332smlvABB/3.003.010ω1smcbvvBC/25.006.01.41μ222smpevve/177.μ（）rCCkCCCBCnBCBCaaaaaaa31/303.010ωsmlaABB02.0622smlaCBBC??????.smvaCCkCC??????2/84.203.066.94smepaaE???????222/02..015.33sradlaCBBC???????（）2c?1b?2b?k?p?e?2c?322ω/.01.41ωsradlvBCBC机械原理作业集17班级成绩姓名任课教师学号批改日期310已知图示机构的位置及尺寸，?1常数，用相对运动图解法求构件3的角速度?3和加角速度?3。（画出机构的速度、加速度多边形，并列出必要的矢量方程式及计算式。）（矢量方程及必要的分析计算）解1．速度分析方向B→CB→A∥CD大小?1lAB2．加速度分析方向B→C⊥CBB→A⊥CD∥CD大小???4B1?4CD31232BB、kBBa2323BBvl?2323BBBBvvv??vBpbv?33?rBBkBBBBnBaaaaa2323233?????aBbba??233????233????CBBlv（））CBBla???33（））p1b3b2bvμp?1b?2b?k?3b?3b?aμ机械原理作业集18班级成绩姓名任课教师学号批改日期311已知图示机构的位置及尺寸，?1常数，求构件2上D点的速度vD和加速度aD。（画出机构的速度、加速度多边形，并列出必要的矢量方程式及计算式。）（矢量方程及必要的分析计算）解1．速度分析方向∥BC⊥AB∥AB大小?方向?⊥DB大小??2．加速度分析方向∥BCB→A⊥AB∥AB大小??方向?D→B大小??01212BBBBvvvvBpbvμ22222DBBDvvv12ωωvDpdvμrBBkBBBBaaaa121212aBbpaμ22′′0αα12τ222DBnDBBDaaaaaDdpaμ′′v?1b2bdpA1?B213D4?901?Cl?Cp?1b?k?2b?d?aμ机械原理作业集19班级成绩姓名任课教师学号批改日期312已知图示机构的位置及尺寸，?1常数，试用相对运动图解法求图示位置1构件5上F点的速度vF（在pb的基础上作速度多边形并列出有关矢量方程式及计算式）2构件5上F点的加速度aF（写出求解思路并列出有关矢量方程式及计算式）3kDDa45大小的表达式，在机构图上标出其方向。（矢量方程及必要的分析计算）解1．速度分析方向∥AC⊥AB⊥CB大小?利用速度影像原理求得d2d4点,方向⊥DE?∥ED大小?利用速度影像原理求得f点,2．加速度分析方向∥ACB→AB→C⊥CB大小??利用加速度影像原理求得d2′d4′点方向D→E⊥DE?⊥DE∥DE大小???利用加速度影像原理求得f′点l?A1?B213D4C1?5F6Epbc2d4d5dfev?45DDvkDDa454?kDDa45CBBCvvv212BCBDbcbd4545DDDDvvv25EDEFpdpfvFpfvμτCBnCBBCaaaarDDkDDDDnDaaaaa45454τ55aFfpaμ′′45445ω2DDkDDva机械原理作业集20班级成绩姓名任课教师学号批改日期313在图示的齿轮连杆组合机构中，??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?1顺时针方向回转，试用图解法求机构在图示位置时，E点的速度vE以及齿轮3、4的速度影像。（矢量方程及必要的分析计算）解CBBCvvv方向⊥CD⊥AB⊥BC大小?1lAB由速度影像原理求出hΔpch∽ΔDCHEHHEvvv方向⊥EF√⊥EH大小?vEpevμpbv?cdhe3g4gl?2AB11?CDMMEF3456CHE机械原理作业集21班级成绩姓名任课教师学号批改日期314在图示机构中，已知?145?，构件1以等角速度?1100rad/s逆时针方向转动，lAB400mm，?60?，求构件2的角速度?2和构件3的速度v3。（用解析法）解建立图示直角坐标系及封闭式矢量图形321ssl分别用单位矢量j、、i点积上式两端分别将以上两式对时间t求导AB?2?xyl1s2s332211θcosθcosssl0θsinθsin2211sl?????0cosθcosssl?0360sinsin211????slcossin?????????ssl?0360sincos2111????????sl11132sin360cos??????????lss?1112cos360sin???????ls?1cos?3?s2?s360cos????360sin????10?1l11sin??360sincos1112????????lssmlvs/54.cot45cos45sin1004360cotcossin111133?????????????????????????????dtd??机械原理作业集22班级成绩姓名任课教师学号批改日期第四章平面机构的力分析41图示为一机床的矩形V形导轨副，拖板1与导轨2组成复合移动副。已知拖板1的移动方向垂直纸面，重心在S处，几何尺寸如图所示，各接触面间的摩擦系数为f。试求导轨副的当量摩擦系数Vf。解42在图示楔块机构中，已知??600，Q1000N，各接触面间的摩擦系数f0.15。Q为生产阻力，试求所需的驱动力F（画出力矢量多边形，用正弦定理求解）。解摩擦角构件2构件1作力矢量多边形如图，由正弦定理，有得1l2l?2SG121F2FF??Q1332RF?221RF12RF??31RF13v23v21v?32RF2β???9031RFF21RF12RFQ90βα?β90?2βα180?θsinθsinθsin121,llllllffllllllfGFllGlfFllGlfFllGlFllGlFVffftantan11′??fNQFFFFFFQRRRRsin65102sin10002βsin2βαsin90sin2βα180sin90sin2βsin′′?????03212RRFFQ03121FFFRR机械原理作业集23班级成绩姓名任课教师学号批改日期43图示曲柄滑块机构中，设已知机构尺寸，图中虚线圆为摩擦圆，滑3块与导路的摩擦角为φ，驱动力为F，阻力矩为M。试在下列各机构位置简图中画出各运动副中反力方向（必须注明力矢量的脚标）。??????1324MF?23RF32RF34v43RF23ω21ω12RF21RF14?41RF1324MF?43RF32RF23RF34v23?21?12RF21RF14?41RF1324MF?43RF32RF23RF23?41RF12RF21RF21?14?34v1324MF?43RF32RF34v23?23RF21RF21?12RF41RF14?机械原理作业集24班级成绩姓名任课教师学号批改日期44图示为一摆动从动件盘形凸轮机构，凸轮1沿逆时针方向回转，Q为作用在摆杆2上的外载荷，试确定各运动副中的总反力（FR31、FR12、FR32）的方位。图中虚线圆为摩擦圆，摩擦角为φ。解45图示偏心圆盘凸机构中，已知各构件的尺寸，作用在从动件上的生产阻力Q，凸轮的惯性力Fi1，运动副B的摩擦角为φ。凸轮以等角速度ω1逆时针方向回转。试求1各运动副中的反力2需加在凸轮轴上的平衡力矩M1（在图上画出各运动副反力，注明脚标，并列出力平衡方程式，画出力矢量多边形，已知力大小按图示长度画。）解构件2大小?方向???构件1将Fi1与FR21合成ABQC1M13?123??32RF21RF12RF41RF23ω21v1BACQ321M13?1iF??21RF12RF21v32RF21RF12RF32RF31RFRFh03212RRFFQhFMFFFFFRRRRiR机械原理作业集25班级成绩姓名任课教师学号批改日期46在图示机构中，已知驱动力为F，工作阻力矩为Mr，若不计各构件的重量及惯性力，试在机构图中画出各构件的受力。图中虚线圆为摩擦圆，摩擦角为φ。解47在图示机构中，已知原动件1在驱动力矩Md的作用下等速转动，?1如图所示。作用在从动件2上的生产阻力为Q，图中虚线圆为摩擦圆，运动副C的摩擦角为φ。试在图上画出各运动副反力（注明脚标），写出构件2的力平衡方程式，并画出力矢量多边形。解构件2三力汇交大小?方向???构件1大小?ABFC1M1?123F123??rM13?31RF12RF21RF21v23?32RF??Q21B31?dMA4C21RF31RF12RF21?23v32RFQ32RF12RF03212RRFFQ03121RRFF机械原理作业集26班级成绩姓名任课教师学号批改日期方向?第五章机械的效率和自锁51在图示斜面机构中，设已知摩擦面间的摩擦系数f0.2。求在Q力作用下（反行程）机构的临界自锁条件和在此条件下正行程（在F力作用下）的效率。解1、反行程自锁条件即或2、正行程令将?11.31?代入，则??45??FQ1221RF??12v??????90???????90F21RFQ021RFQFαβcosαsinαsinαβcosηαsinαβcosαsinαβcosαsinαβ90sin00′QQFQFQFQ??31.11tan≤α1f0≤η′αβcosαsinαsinαβcosηαsinαβcosαsinαβcos00QQFQFQ5667.0ηαβcosαsinQF令0?F?31.11tan≤α1f机械原理作业集27班级成绩姓名任课教师学号批改日期52图示为一焊接用的楔形夹具。利用这个夹具把两块要焊的工件1及1?预先夹妥，以便焊接。图中2为夹具体，3为楔块。试确定此夹具的自锁条件（即当夹紧后，楔块3不会自动松脱出来的条件）。解1以3为研究对象，去掉F，反行程受力如图（a），FR23作用在摩擦角内，则自锁，即有解2如图（a），若自锁，则有解3以3为研究对象，反行程受力如图（b），由平衡条件211?3F???23RF?13RF3?32v31v????223RF13RFFa≤α2≤αb01323RRFFFcos2αsin2αsin90sin2323RRFFFF?自锁，有0≤F?2≤αsin≤αsin1323RRFF而由有0??yFcosαcoscosαcosRRRRFFFF代入（），有2≤α≤αtan≤αtan1323RRFF机械原理作业集28班级成绩姓名任课教师学号批改日期53在图示夹紧机构中，虚线圆为摩擦圆，φ为摩擦角，试1求出在图示位置欲产生Q400N的法向预紧力，需要加在手柄上的力F为多少2判断当力F去掉后，该机构是否自锁为什么解（1）以构件1为研究对象，有受力如图，量得（2）由图可知FR21作用在摩擦圆内，故自锁。mmNF10??FQQ2??331RF21RF?21RF31RFF?21RF反正103121RRFFFNF140机械原理作业集29班级成绩姓名任课教师学号批改日期54在图示的缓冲器中，若已知各楔块接触面间的摩擦系数f及弹簧的压力Q，试求当楔块2、3被等速推开和等速恢复原位时力F的大小、该机构的效率以及此缓冲器正反行程不至发生自锁的条件。解1、在F作用下，楔块2、3被等速推开（正行程），受力如图。构件1构件22、在Q作用下，楔块2、3复原位（反行程）。F?QQ1243nnnnnnnn24v34v21v31v21RF12RF??31RF13RF24RF34RF42RF43RF31RFF42RF12RF21RFQ??????2???03121RRFFFα2sinαsinα2πsinαsin2121FFFFRR04212RRFFQα2sinαcosα2sinα90sin1212QFQFRR?αtanαtanαcotαcotηαtanαtan002112FFQcFQcFFFRR令0??正行程不自锁的条件为???令代入上式，得αcotαcotαtanαtanηαcotαcot00′′′′′FFQFQF令0η′反行程不自锁的条件为90≤α90≤α0∴0αtan???90α?正反行程均不自锁的条件为机械原理作业集30班级成绩姓名任课教师学号批改日期55图示矩形螺纹千斤顶中，已知螺纹大径d24mm、小径d120mm、螺距p4mm顶头环形摩擦面A的外径D30mm，内径d015mm，手柄长度l300mm，所有摩擦系数均为f0.1。求该千斤顶的效率?。又若F100N，求能举起的重量Q为若干解环形摩擦面的摩擦力矩为螺杆上升所需力矩克服Q所需总力矩?71.5tan1fαπαtan12′??dddpQQdDdDfQM螺纹升角QQddQdM23.3tan22αtan2122??NFlMQMMQQdMQQQMMM3.133.66.0αtan.机械原理作业集31班级成绩姓名任课教师学号批改日期56图示为一带式运输机，由电动机1经带传动及一个两级齿轮减速器带动运输带8。设已知运输带8所需的曳引力F5500N，运送速度v1.2m/s。带传动（包括轴承）的效率?10.95，每对齿轮（包括轴承）的效率?20.97，运输带8的机械效率?30.92。试求该系统的总效率?及电动机所需的功率。解该系统的总效率为电动机所需的功率57如图所示，电机通过带传动及圆锥、圆柱齿轮传动带动工作机A和B。设每对齿轮（包括轴承）的效率?10.97，带传动（包括轴承）的效率?20.92，工作机A、B的功率分别为PA5KW，PB1KW，效率分别为?A0.8，?B0.5，试求传动系统总效率及电动机所需的功率。解1输入功率解7.095.0ηηηη23221kWFvP026..15500η3BAPPP′′电kWPPAAA22.792.097.08.05ηηη2221′kWPPBBB31.292.097.05.01ηηη2221′kWPPPBA53.931.222.7′′电η电PPPBAkWPPPPPPPBABBAABA53.9.092.097.07057.0ηηηη.5ηηηηη2111′′电机械原理作业集32班级成绩姓名任课教师学号批改日期第六章机械的平衡61图示为一钢制圆盘，盘厚b50mm，位置Ⅰ处有一直径?50mm的通孔，位置Ⅱ处是一质量m20.5kg的重块。为了使圆盘平衡，在r200mm制一通孔。试求此孔的直径与位置（钢的密度?7.8g/cm3）。解1孔的位置解2图解法作图，量得62图示曲轴结构中，m1m2m3m4，r1r2r3r4，l12l23l34，各曲拐的位置如图，试判断该曲轴是否达到静平衡是否达到动平衡为什么解?静平衡m2、m3产生的惯性力矩与m1、m4产生的惯性力矩不在同一平面内，，故该轴动不平衡。1m2m3m4m1r2r3r4r12l23l34lmmr100??mmr200????135????210?W??WbW0b?mmcmkgW???5.0cmkgWWWcmkgWWWcmkgWWWcmkgrmWcmkgrmWkgbmbybxbbybx904.1.105..730sin45sin25..065.7210cos45cos08.745πγ2φπ2222ΙΙΙΙΙΙΙΙ2ΙΙΙ1Ι3221????kgrWmbb.10?66.tantanθ110bxbybWWcmbmrbπ5452.0γπ孔?66.252πθθ0bb0ΙΙΙbWWWcmkgWWb75.10μ5.21kgrWmbb.10?66.252πθθ0bb∑0iF??∑0≠∴iM机械原理作业集33班级成绩姓名任课教师学号批改日期63图示一曲轴，已知两个不平衡质量mmm21，21rr??，位置如图，试判断该轴是否静平衡是否动平衡若不平衡，求下列两种情况下在两个平衡基面I、II上需加的平衡质径积??bbrm和????bbrm的大小和方位。解静平衡动不平衡。若，两者构成一力偶与mr产生的力偶相平衡。方位如图。解静平衡动不平衡。若，两者构成一力偶与mr产生的力偶相平衡。1m2mllll???1r2r?bm??bm?br??br1m2mllll???1r2r?bm??bm?br??brbIIbIIbIbIrmrm0∑rm?0??M?lmrlrm22bIbI2bIIbIIbIbImrrmrm21rrr0??rm?0??M?bIIbIIbIbIrmrm??lmrlrm24bIbImrrmrmbIIbIIbIbI机械原理作业集34班级成绩姓名任课教师学号批改日期64在图示的转子中，已知各偏心质量m110kg，m215kg，m320kg，m410kg，它们的回转半径分别为r1400mm，r2r4300mm，r3200mm，又已知各偏心质量所在的回转平面的距离为l12l23l34300mm，各偏心质量的方位角如图所示。若置于平衡基面Ⅰ及Ⅱ中的平衡质量mb?及mb??的回转半径分别为500mm，试求mb?及mb??的小和方位。解1解2图解法???1m2m3m4m1m2m3m4m12l23l34l1r2r3r4r?120?240?30?300?1W?2W?3W?bW??b???b??2W??3W??4W??bWmmcmkgW???Ι433Ι322Ι211Ι1WcmkgrmWcmkgrmWcmkgrmWcmkgrmWcmkgrmWcmkgrmWWΙΙ433ΙΙ322ΙΙ2ΙΙ1cmkgWWWWxb35.283300cos240cos120cosΙ3Ι2Ι1Ι???cmkgWWWWyb87.2860sin60sin60sinΙ3Ι2Ι1Ι???cmkgWWWWxb14.31830cos60cos60cosΙΙ4ΙΙ3ΙΙ2ΙΙ???cmkgWWWWyb84.21030sin60sin60sinΙΙ4ΙΙ3ΙΙ2ΙΙ????817.535.28387.28tantanθ69.2..2831ΙΙ1ΙΙΙ222Ι2ΙΙxbybbbbybxbbWWkgWmcmkgWWWcmkgWWWybxbb66..318222ΙΙ2ΙΙΙΙkgWmbb63.750ΙΙΙΙ??47.146π53..210tantanθ1ΙΙΙΙ1ΙΙxbybbWW机械原理作业集35班级成绩姓名任课教师学号批改日期65图示带有刀架盘A的机床主轴需要作动平衡试验，现校正平面取Ⅰ、Ⅱ两回转面，但所用的动平衡机只能测量在两支承范围内的校正平面的不平衡量。现测得平面Ⅰ、Ⅲ内应加质径积为m1r11gm，m3r31.2gm，方向如图所示。能否在Ⅰ、Ⅱ两回转面内校正如何校正?????r?1m3m?????机械原理作业集36班级成绩姓名任课教师学号批改日期66高速水泵的凸轮轴系由三个互相错开1200的偏心轮所组成，每一偏心轮的质量为0.4kg，其偏心距为12.7mm。设在平衡面A和B处各装一个平衡质量mA和mB使之平衡，其回转半径为10mm，其它尺寸如图所示（单位mm）。求mA和mB的大小和位置。ACDEBDECCAWDAWEAWbAWCA?CBWDBWEBWbBWCB?mmmmkgW???1.0机械原理作业集37班级成绩姓名任课教师学号批改日期67图示为一滚筒，在轴上装有带轮。现已测知带轮有一偏心质量m11kg另外，根据该滚筒的结构，知其具有两个偏心质量m23kg，m34kg，各偏心质量的位置如图所示（长度单位为mm）。若将平衡基面选在滚筒的端面，两平衡基面中平衡质量的回转半径均取为400mm，试求两平衡质量的大小和方位。解1解2图解法2010???3m2m1m1m2m3m?r2003?r?315?1W?2W?3W?bW??b??bW??3W??2W??1W???bmmkgrmWmmkgrmWmmkgrmW9...Ι322Ι211Ι1mmkgrmWmmkgrm
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