机械原理习题集

1机械原理38赵韩王其东钱立军张代胜石琴卢剑伟左承基孙军教授孙骏魏道高尹安东张炳力谭继锦滕勤刘俊副教授王华毕副研究员肖献强博士刘宗其(兼)刘辉(兼)高新华(兼)正高级工程师许永华(兼)副教授严刚(兼)任国清(兼)高级工程师01.现代车辆系统动力学与控制技术1.思想政治理论2.英语一3.数学一4.机械原理或自动控制理论两门任选一门《机械原理》（第七版），东南大学郑文纬、吴克坚编，高等教育出版社。《自动控制理论》，王孝武，方敏，葛锁良编，机械工业出版社。02.车辆现代设计理论与方法03.汽车电子与信息技术04.车辆振动噪声与控制技术05.车辆安全与诊断技术06.电动汽车技术07.工程及专用车辆技术1计算机构自由度，其中含有滚子局部自由度。2计算一点的速度或加速度，用解析法或图解法均可，应该以后用这两种方法皆可。此题有两构件上重合点间的速度，加速度关系3已知铰链四杆机构的行程速比系数K及机架摇杆的长度，摇杆的一个极限位置，求另外两杆的长度4给出一对心直动盘形凸轮平底推杆机构。求推杆的位移、速度加速度方程，并说明这种凸轮机构的特点及适用场合。5一齿轮机构中的大齿轮与另一轴发生干涉，要求对这一齿轮机构进行从新设计，设计前后保证中心距不变。并计算设计后的齿轮的分度圆直径，基圆直径，齿根圆直径，齿顶圆直径。6给出一行星轮系，其中行星架是输入件与螺旋机构中的螺杆相连，输出件与螺母相连，问二者的位移关系。27已知楔形平面及滑块，受竖直向下外力P及水平弹簧力，求滑块被等速推开及复位时的P，效率。8计算等效驱动力矩，飞轮等效转动惯量，标出最大角速度、最小角速度。9给出一机构，当原动件不同时各位什么组合方式。10比较四种法案的特点。其中涉及蜗轮蜗杆，以及齿轮机构，二级齿轮机构。1.自由度计算，并指出局部自由度，复合铰链，虚约束画出组合方框图，指出组合方式2.求速度，加速度。（图解法与解析法均可）3.刨床机构，已知最大行程及行程速比变化系数，求某构件长度4.凸轮摆杆机构在图上标出压力角，摆角，及画出最大摆角5.已知两对齿轮啮合及实际中心距，有一对齿轮用斜齿时，求螺旋角，及传动方式6.求传动比，不难7.受力分析，画出连杆的受力图，有摩擦圆8.已知驱动力矩图，求阻力矩，最大转速Nmax及相应的转角，等效转动惯量9.静平衡计算10.列举五门所学到的专业课中用到的机械原理的知识.第二三七八九均出自课后习题二三两题数据略微改编.第四题常规题型其他高校考过杨昂岳编写的机械原理辅导书中可见类似.第六题是历年原题.第十题要求举出机械原理在其他机械类专业课中的应用实例.第五题考到斜齿轮计算是新的知识点提醒我们复习要全面3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l绘制其机构运动简图（图b）。2）分析其是否能实现设计意图。图a）由图b可知，3n，4lp，1hp，0p，0F故：00)0142(33)2(3FpppnFhl因此，此简单冲床根本不能运动（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c4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：3n，4lp，0hp，123hlppnF图b）解：4n，5lp，1hp，123hlppnF3、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箭头表示。53－1解3－1：7n，10lp，0hp，123hlppnF，C、E复合铰链。3－2解3－2：8n，11lp，1hp，123hlppnF，局部自由度63－3解3－3：9n，12lp，2hp，123hlppnF4、试计算图示精压机的自由度解：10n，15lp，0hp解：11n，17lp，0hpc)713305232nppphl26310232nppphl0F0FFpppnFhl)2(3FpppnFhl)2(310)10152(10310)20172(113（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110273)2(3FpppnFhl2）取构件AB为原动件时机构的基本杆组图为此机构为Ⅱ级机构3）取构件EG为原动件时此机构的基本杆组图为8此机构为Ⅲ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ijP直接标注在图上）。2、在图a所示的四杆机构中，ABl=60mm，CDl=90mm，ADl=BCl=120mm，2=10rad/s，试用瞬心法求：91）当=165时，点C的速度Cv；2）当=165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Cv=0时，角之值（有两个解）。解1）以选定的比例尺l作机构运动简图（图b）。b)2）求Cv，定出瞬心13P的位置（图b）因13p为构件3的绝对速度瞬心，则有：)/(56.278003.0/06.010132313sradBPulwlvwlABBPB)/(4.056.252003.0313smwCPuvlC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13P点的距离最近，故从13P引BC线的垂线交于点E，由图可得：)/(357.056.25.46003.0313smwEPuvlE4）定出Cv=0时机构的两个位置（作于10图C处），量出4.2616.2262c)3、在图示的机构中，设已知各构件的长度ADl＝85mm，ABl=25mm，CDl=45mm，BCl=70mm，原动件以等角速度1=10rad/s转动，试用图解法求图示位置时点E的速度Ev和加速度Ea以及构件2的角速度2及角加速度2。a)μl=0.002m/mm解1）以l=0.002m/mm作机构运动简图（图a）2）速度分析根据速度矢量方程：CBBCvvv以v＝0.005(m/s)/mm作其速度多边形（图b）。b)a=0.005(m/s2)/mm（继续完善速度多边形图，并求Ev及2）。根据速度影像原理，作BCEbce~，且字母顺序一致得点e，由图得：)(31.062005.0smpevvE)(25.207.0/5.31005.02smlbcwBCv（顺时针）)(27.3045.0/33005.03smlpcwCOv（逆时针）3）加速度分析根据加速度矢量方程：tCBnCBBtCnCCaaaaaa以a=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Ea及2）。根据加速度影像原理，作BCEecb~，且字母顺序一致得点e，由图得：)/(5.37005.02smepaaE)/(6.1907.0/5.2705.0/222sradlCnlaaBCaBCtCB（逆时针）114、在图示的摇块机构中，已知ABl=30mm，ACl=100mm，BDl=50mm，DEl=40mm，曲柄以1=10rad/s等角速度回转，试用图解法求机构在1＝45时，点D和点E的速度和加速度，以及构件2的角速度和角加速度。解1）以l=0.002m/mm作机构运动简图（图a）。2）速度分析v=0.005(m/s)/mm选C点为重合点，有：?0//132322？？大小？方向ABCCCBCBClwBCBCABvvvvv以v作速度多边形（图b）再根据速度影像原理，作BCBDbCbd2，BDEbde~，求得点d及e，由图可得)/(23.05.45005.0smpdvvD)/(173.05.34005.0smpevvE)/(2122.0/5.48005.012sradlbcwBCv（顺时针）3）加速度分析a=0.04(m/s2)/mm根据?20??//?323222132323222CCBCABrCCkCCCtBCnBCBCvwlwlwBCBCBCBCABaaaaaaa大小方向12其中：49.0122.022222BCnBClwa7.035005.022232232CCkCCvwa以a作加速度多边形（图c），由图可得：)/(64.26604.02smdpaaD)/(8.27004.02smepaaE)/(36.8122.0/5.2504.0122.0//22222sradCnlaaaCBtBC（顺时针）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1顺时针方向回转，试以图解法求机构在图示位置时，E点的速度Ev及齿轮3、4的速度影像。解1）以l作机构运动简图（图a）2）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CBBCvvvECCEvvv取v作其速度多边形于图b处，由图得)/(smpevvE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DCKdck~求出k点，然后分别以c、e为圆心，以ck、ek为半径作圆得圆3g及圆4g。求得pevvE齿轮3的速度影像是3g齿轮4的速度影像是4g136、在图示的机构中，已知原动件1以等速度1=10rad/s逆时针方向转动，ABl=100mm，BCl=300mm，e=30mm。当1=50、220时，试用矢量方程解析法求构件2的角位移2及角速度2、角加速度2和构件3的速度3v和加速度3。解取坐标系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)(321aesll分别用i和j点积上式两端，有)(sinsincoscos221132211bellsll故得：]/)sinarcsin[(2112lle)(coscos22113clls2）速度分析式a对时间一次求导，得)(3222111divewlewltt14上式两端用j点积，求得：)(cos/cos221112elwlw式d）用2e点积，消去2w，求得)(cos/)sin(221113fwlv3）加速度分析将式（d）对时间t求一次导，得：)(322222221211giaewlelewlntn用j点积上式的两端，求得：)(cos]sinsin[22222212112hlwlwla用2e点积（g），可求得：)(cos])cos([2222212113iwlwla150220)(2351.06318.316)/(2sradw－2.1692.690)/(22srada－25.10920.174)/(3smv－0.8670.389)/(23sma－6.6527.5