机械原理期末考试绝版(第二版)

3.3图示为凸轮机构的起始位置，试用反转法直接在图上标出：１）凸轮按ω方向转过45o时从动件的位移；２）凸轮按ω方向转过45o时凸轮机构的压力角．αs-ω-ω45oψA1α34题图34所示为摆动滚子从动件盘形凸轮机构，凸轮为一半径为R的偏心圆盘，圆盘的转动中心在O点，几何中心在C点，凸轮转向如图所示。试在图上作出从动件的初始位置，并在图上标出图示位置时凸轮转过的转角和从动件摆过的摆角。OOBB0AβA’CB’ψmax解:(1)作出从动件的初始位置(2)从动件摆过的摆角(3)凸轮转过的转角(4)从动件最大摆角φ3-5．图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Ｒ＝40mm，凸轮转动方向如图所示，lOA＝25mm，滚子半径rr＝１０mm，试问：（１）凸轮的理论曲线为何种曲线？（２）凸轮的基圆半径rb＝？（３）在图上标出图示位置从动件的位移s，并计算从动件的升距h？（４）用反转法作出当凸轮沿ω方向从图示位置转过90o时凸轮机构的压力角，并计算推程中的最大压力角αmax＝？（５）若凸轮实际廓线不变，而将滚子半径改为15mm，从动件的运动规律有无变化？OAhsαα-ωωBo解：１）理论轮廓曲线为：以Ａ点为圆心，半径为R＋rr的圆．２）此时所求的基圆半径为理论轮廓曲线的rb．rb＝Ｒ－ＯＡ＋rr＝４０－２５＋１０＝２５mm3）从动件的位移Ｓ如图所示．升程h＝Ｒ＋ＯＡ＋rr＋rb＝４０＋２５＋１０－２５＝５０mm4）从动件导路沿－ω方向转过90o到B’，压力角α’如图中所示。高福低代后机构为曲柄滑块机构。当曲柄转到与机架垂直时，有最大压力角。5）实际轮廓曲线不变，滚子半径rr为１５时，从动件的运动规律改变，因为构件ABo的长度改变为55mm。OAα-ωωBoB1φs问题：若将对心从动件改为偏置从动件，当凸轮和从动件在图示B0－B1点接触时，凸轮的转角？例在图3.19所示的凸轮机构中，从动件的起始上升点均为C点。(1)试在图上标注出从C点接触到D点接触时，凸轮转过的角度φ及从动件走过的位移；(2)标出在D点接触时凸轮机构的压力角α。rbφαSrbψαφ解：8421rracoscosaaaacoscos1coscoscosrrrb（3）以上两种中心距情况下的两对节圆半径的比值相等，等于传动比。z2z2z1z3解：5.217)(2212112zzmrra220)(23232zzma3212aa故两对齿轮传动不能都采用标准齿轮传动方案一：a’=a121、2齿轮采用零传动，2’、3采用负变位传动方案二：a’=a231、2齿轮采用正传动，2’、3采用零传动,合理方案三：3212aaa1、2齿轮采用正传动，2’、3采用负传动例用标淮齿条刀具(m=5mm、α＝20o、c*＝0.25，ha*＝1)切制一对渐开线直齿圆柱齿轮，已知齿数比为i＝4，Z1＝20，安装中心距a’＝255mm。试求：（1）两轮的节圆半径r1’、r2’和啮合角α’；（2）两轮的分度圆半径和基圆半径；（3）小齿轮齿廓上最大曲率半径和最小压力角；（4）该对齿轮应选何种类型的变位齿轮传动。（5）如将该对齿轮采用齿数、模数、压力角完全相同的斜齿轮传动，试计算该对斜齿轮的螺旋角。解：该对齿轮应选正变位齿轮传动。a=mn(z1+z2)/2cosβOANkrb15-8题图5-8所示轮系中，已知各轮齿数为:zl=60,z2=20,z2=20,z3=20,z4=20,z5=100。试求传动比i4167.0112152151zzzziiHH解：该轮系为3K轮系1，2-2’，3，4，Ｈ构成差动轮系33.01213214114114zzzziiinnnniHHHHH1，2-2’，5，Ｈ构成行星轮系代入上式即可得i415.11Hi5.10在图所示轮系中，设已知各轮齿数为：z1，z2，z2’，z3，z3’和z4，试求其传动比i1H。解：该轮系为行星轮系'zzzzzziiHH321432151115-13在题图5-13所示双螺旋桨飞机的减速器中，已知z1=26，z2=20,z4=30,z5=18，n1=15000r/min，求螺旋桨P、Q的转速nP,、nQ及转向。5.14图示轮系中，已知z1＝22，z2＝33，z3’＝z5。1）若1,2,3均为正确安装的标准齿轮传动，求z3的齿数为多少？2）求传动比i15？解：1）由同心条件得：z3＝2z2＋z1＝88２）１,２,３,Ｈ构成差动轮系，有：３’，４，５构成定轴轮系355353zznnin5＝nH，n3＝n3’。4133113zznnnniHHH2H3’314595115nni5.15图示传动装置中，已知各轮齿数为：z1＝20，z2＝40，z3＝30，z1’＝60，z5＝30，z5’＝20，z4＝44，z3’＝40，６为右旋三头螺杆，７为蜗轮，z7＝63。试问：当轴Ａ以na＝60r／min的转速按图示方向转动时，蜗轮７的转速n7为多少？转向如何？解：１，２，３构成定轴轮系１’，５构成定轴轮系。3’，4，5’，Ｈ构成差动轮系51133113.zznni5.0155115zznnin3＝n3‘＝40r/minn5＝n5’＝－120r/min5.0355353zznnnniHHH3nmin/r33.13HnHn7n即蜗杆的转速n6＝－13.33r/min转向与nA的转向相反蜗杆为右旋，头数为３，即z6＝３，用右手定则判定蜗轮７的转向为顺时针。n7＝40/63（r/min）21677667zznni例图示为一种大速比减速器的示意图。动力由齿轮1输入，H输出。已知各轮齿数为：z1＝12，z2＝5l，z3＝76，z2’＝49，z4＝12，z3’＝73。(1)试求传动比i1H。(2)若将齿轮2的齿数改为52，则传动比i1H又为多少?解：1,2,3构成定轴轮系122112zznni2’，4，3’，Ｈ构成差动轮系233232zznnnniHHH1212nzzn133113zznni1313nzzn23131121zznnzznnzzHH394061Hin2＝n2’n3＝n3’2313112111zzizzizzHH5-17图示的轮系中，已知各轮齿数为z1＝32，z2＝34，z2’＝36，z3＝64，z4＝32，z5＝17，z6=24。若轴A按图示方向以1250r／mim的转速回特，轴B按图示方向以600r／min的转速回特，试确定轴C的转速大小及转向。解：1,2-2’,3,4构成差动轮系917'21324341413zzzznnnni4,5,6构成定轴轮系75.0466446zznni600125061nn代入即可求n3=26.474504n5-18图所示的变速器，已知z1＝z1’＝z6＝28，z3＝z5＝z3’＝80，z2＝z4＝z7＝26。当鼓轮A，B，C分别被制动时，求传动比i1H。解：１）鼓轮Ａ被制动时１，２，３(H)构成定轴轮系２）鼓轮Ｂ被制动时1’，４，５，Ｈ组成行星轮系；６，７，3’，h组成差动轮系．３）鼓轮Ｃ被制动时，１’，４，５，Ｈ组成差动轮系；６，７，３’，Ｈ组成行星轮系．85721331113.zznniiH857.4'1115151zziiHH155151zznnnniHHHHnn,zzinni363563535311i1H＝n1/nH≈3．757-1题图所示机构中，已知P5＝1000N，AB＝100mm．BC＝CD＝2AB、CE＝ED＝DF，不计运动副中的摩擦，试用图解法求各运动副中的反力和平衡力矩M1。解：首先分析各构件的受力状态构件2、4为二力杆，受压杆构件三、四为三力构件，三力汇交于一点R12R32R34R54R63P5R45R65P5+R45+R65=0R43+R63+R23=0R43R63R23R65R65R34R54R12R32R63P5+R45+R65=0R43+R63+R23=0P5R45R43R63R23若考虑运动副的摩擦7-5题图7-5所示的曲柄滑块机构中，设已知机构的尺寸(包括轴颈的直径)，各轴颈的当量摩擦系数0,滑块与导路之间的摩擦系数及驱动力F(回行时力F的方向向右)。设从动件1上的阻力矩为Mr。若不计各构件的质量，求=45o,135o,225o和315o时，各运动副中总反力的作用线。213ABC4FrMr213ABC4FrMr2123R32R12R43例图示为一曲柄滑块机构的三个不同位置，F为作用在滑块上的力，转动副A和B上所画的虚线圆为摩擦圆，试确定在此三个位置时，连杆AB上所受作用力的方向。R023R0431234R23R43R23ω324321ω34R23R43ω34ω34R34ω32ω32例图示为一平压机。巳知作用在构件1上的主动力F＝500N，转动副处的圆为摩擦圆，摩擦角的大小示于右侧，要求在图示位置：（1）画出各构件上的作用力(画在该简图上)。（2）用μF＝10N／mm的比例尺，画出力多边形，求出压紧力Q的大小。R012R03221R32R12R21F＋R21＋Ro41＝0R21Ro41FR41F＋R21＋R41＝0R23R43R23＋Q＋R43＝0R23R43Qv3R21FR417-9如题图7-9所示的六杆机构中，已知滑块5的质量m5=20kg,lAB=lED=100mm,lBC=lCD=lEF=200mm，1=2=3=90，作用在滑块5上的力P=500N。当取曲柄AB为等效构件时，求机构在图示位置的等效转动惯量和力P的等效力矩。25521e2121vmJ解：2155evmJ在图示位置，构件2作瞬时平动3115edlv15ervPM7-10题图7-10所示的轮系中，已知各轮齿数:z1=z2=20,z2=z3=40,J1=J2=0.Olkgm2,J2=J3=0.04kgm2。作用在轴3上的阻力矩M3=40Nm。当取齿轮1为等效构件时，求机构的等效转动惯量和阻力矩M3的等效力矩。233222221121e21212121JJJJJ解：等效转动惯量232213221221zzzzJzzJJJ2133212221eJJJJJ等效阻力矩为：32213133erzzzzMMM7-15题图7-15所示为某机械以主轴为等效构件时，等效驱动力矩Mrd在一个工作循环中的变化规律。设计主轴转速为n=750rmin；等效阻力矩Mrp为常数；许用速度波动系数=0.01。若忽略机械中其余各构件的等效转动惯量，试确定最大盈亏功Amax，并计算装在主轴上的飞轮转动惯量JF。(rad)50002234500Mvd(Nm)(rad)50002234500Mvd(Nm)解取主轴为等效构件(1)求等效阻力矩Md一个T内等效驱动力短Md所做功等于等效阻力矩Mr所消耗功：trdtdMM0mN.5.106244*5002*4500(2)求最大盈亏功在图中画出等效阻力矩Md＝1062.5N·m的直线，它与Md曲线之间所夹的各单元面积所对应的盈功或亏功分别为Mr27.431f29.53852f02.53423f绘出能量指示图最大盈亏功即:△Amax＝5385.29(3)求飞轮的转动惯量将△Amax代人飞轮转动惯量计算式，可得：f1f2f322222.478.17750**05.029.5385*900900mkgnΔAJ