《机械原理》第七版-(郑文纬-吴克坚-著)课后习题答案-阳光大学生网高等教学出版社

欢迎光临阳光大学生网,提供最全面的大学生课后习 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 答案和复习 试题 中考模拟试题doc幼小衔接 数学试题 下载云南高中历年会考数学试题下载N4真题下载党史题库下载 免费下载，http://www.sundxs.com/ 阳光大学生网 我们希望呵护您的眼睛，关注您的成长，给您一片绿色的环境，欢迎加入我们， 一起分享大学里的学习和生活感悟，免费提供:大学生课后答案，大学考试题及 答案，大学生励志 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 籍。 机械原理作业集 - 1 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 第二章 平面机构的结构分析 2—1 试画出唧筒机构的运动简图，并计算其自由度。 2—2 试画出缝纫机下针机构的运动简图，并计算其自由度。 1 4233 23 043 = ×−×= −−= === hl hl ppnF ppn ，， 解： 解： 1 4233 23 043 = ×−×= −−= === hl hl ppnF ppn ，，       机械原理作业集 - 2 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 2—3 试画出图示机构的运动简图，并计算其自由度。 2—4 试画出简易冲床的运动简图，并计算其自由度。 解： 或 1 4233 23 043 = ×−×= −−= === hl hl ppnF ppn ，， 解： 1 7253 23 075 = ×−×= −−= === hl hl ppnF ppn ，，       机械原理作业集 - 3 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 2—5 图示为一简易冲床的初拟设计 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。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： 0 17253 23 143 = −×−×= −−= === hl hl ppnF ppn ，， 或 1 15243 23 154 = −×−×= −−= === hl hl ppnF ppn ，，       机械原理作业集 - 4 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 2—6 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。 2—7 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。 H GC FD E == A B C DE F G H I J K N A B C D E F G H I J 1 111172123 23 1111712 = +−−×−×= ′+′−−−= =′=′=== pFppnF pFppn hl hl ，，，， 解 1： C 为复合铰链， F、 I为局部自由度。 解 1： C、 F为复合铰链， I为局部自由度， E F G C为虚约束。 解 2： C为复合铰链， I 为局部自由度（焊死）， E F G C为虚约束（去掉）。 1 111283 23 1118 = −×−×= −−= === hl hl ppnF ppn ，， 1 310283 23 3108 = −×−×= −−= === hl hl ppnF ppn ，， 1 23122103 23 0231210 = −−×−×= ′+′−−−= =′=′=== pFppnF pFppn hl hl ，，，， 解 2： C为复合铰链， F、 I 为局部自由度（焊死）。       机械原理作业集 - 5 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 1 8 2 3 4 5 6 7 2—8 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。 2—9 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 ΙΙ 级杆组组成，为 II级机构。 A B B ′ C 解 1： A 、 B为复合铰链， B′为虚约束（重复部分）。 2 27263 23 276 = −×−×= −−= === hl hl ppnF ppn ，， 1 10273 23 0107 = ×−×= −−= === hl hl ppnF ppn ，，解： A B C D E 12 3 4 5 6 7 8 R R P II级杆组 P R P II级杆组 R P R II级杆组       ? 机械原理作业集 - 6 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 2—10 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 E G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 ΙΙ 级杆组组成，为 II级机构。 分解为： 机构由 1个 ΙΙ 级杆组、1 个 ΙΙ 级杆组组成，为 III级机构。 3 2 1 4 7 6 5 III级杆组 R R P II级杆组 解： 解： 4 2 3 1 5 6 7 8 A C B D E F G H R R P II级杆组 R R P II级杆组 R R R II级杆组 A C B D E F G H 4 2 3 1 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 1 10273 23 0107 = ×−×= −−= === hl hl ppnF ppn ，，       机械原理作业集 - 7 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 2—11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。 2—12 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 1 15243 23 154 = −×−×= −−= === hl hl ppnF ppn ，， 1 15243 23 154 = −×−×= −−= === hl hl ppnF ppn ，， 1 07253 23 075 = −×−×= −−= === hl hl ppnF ppn ，， A B CD E F G 1 2 3 4 6 5 1 7253 23 075 = ×−×= −−= === hl hl ppnF ppn ，， A B C D E + + 1 2 3 4 5 A B C D E 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 6       机械原理作业集 - 8 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 2—13 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 ΙΙ 级杆组组成，为 II级机构。 A B C D E F G H I J K A B C D E F G H I J K 解： 1 111283 23 1118 = −×−×= −−= === hl hl ppnF ppn ，， 1 13293 23 0139 = ×−×= −−= === hl hl ppnF ppn ，， D E C B F G H I J K A R R P II级杆组R R R II级杆组 R R R II级杆组 R R R II级杆组       机械原理作业集 - 9 - 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 3—1 试求下列各机构在图示位置时全部瞬心的位置(用符号 P i j 直接标注在图上) 。 R R R II级杆组 A C B 1 2 3 )( f 23P 13P 12P )( e A B 3 2 1 C 4 M M v 12P 34P 24P ∞ 23P 13P 14P A B C 1 2 D 3 4 )( a 14P 2412 PP 、 23P 1334 PP 、 )(b A B C 1 2 3 4 23P 14P 1312 PP 、 ∞ 24P ∞ 34P )(c 3 A B C 1 2 414P 23P ∞ 12P ∞ 34P 13P 24P )( d C A B1 2 3 4 24P 14P 13p 12P ∞ 23P 34P       机械原理作业集 - 10 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 3—2 在图示的四杆机构中，已知 lAB=60 m m， lCD=90m m， lAD= lBC=120m m，ω1=10 r a d / s，试用瞬心 法求： （1）当φ =165°时，点 C的速度 vC ； （2) 当φ =165°时，构件 2 的 B C 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 vC=0时，φ角之值（有两个解），并做出相应的机构位置图。 E 1 2 3 4 A B C D 1ω 24P 34P 23P 14P 12P m m m l 002.0=µ 1B 2B 1C 2C �2271 =ϕ �165=ϕ �262 =ϕ 30 75.117 1412 2412 2 1 == ω ω PP PP 解： sr a d PP PP /548.210 75.117 30 1 2412 1412 2 =×=ω=ω smC Pv C /40.0002.0985.78548.2)1( 242 =××=ω= smC PEv E /36.0002.062.70548.2)2( 242 =××=ω= 如图所示：对应有两个极限位置三点共线、、时当 ,,,0)3( CBAv C = A B1 C1 D ϕ1=227° A B2 C2 D ϕ2=26°       机械原理作业集 - 11 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 3—3 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 。 3—4 下列图示机构中，已知 ，试用相对运动图解法求 C 点的速度 vC（在 的基础上作速度 B v p b 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， p b c d B D A 1 C 4 3 6 2 5 16P 36P 12P 23P 13P 3 1 ω ω )( a E B A C D B BB B v v v v F B BB B v v v v )( b E BA C D F G 1613 3613 3 1 PP PP = ω ω b p c d e 解 ： E BBE vvv += D BBD vvv += 方向 大小 E F⊥ A B⊥ E B⊥ D F⊥ A B⊥ D B⊥ ？ � ？ ？ � ？ C DDC EEC vvvvv +=+= 方向 大小 C E⊥ C D⊥ ？ � ？ � ？ ？ � � vC p cv µ= 解 ： D BBD vvv += 大小 方向 E D⊥ A B⊥ D B⊥ ？ � ？ vC p cv µ=       机械原理作业集 - 12 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 3—5 在图示干草压缩机中，已知ω1=5 r a d / s， lAB=150 m m ， lBC=600m m， lCE=300 m m， lCD=460 m m， lEF=600 m m， xD=600 m m， yD=500 m m， yF=600m m，φ1=30°，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 ⊥ C D ⊥ A B⊥ C B 大小 ? ω1 lAB ? vB=ω1 lAB=5×0.15=0.75 m / s 利用速度影像原理求得 e点 方向 水平 � ⊥F E 大小 ? � ? 2．加速度分析 方向 C → D ⊥ C D B → A C → B⊥ B C 大小 ω32 lCD ? ω12 lAB ω22 lSC ? 222 1 /75.315.05 smla A BB =×=ω= 222 2 /95.06.026.1 smla B C n C B =×=ω= 222 4 /03.16.031.1 smla F E n F E =×=ω= 222 3 /73.146.094.1 smla C D n C =×=ω= 利用加速度影像原理求得 e′点， τ F E n F EEF aaaa ++= 方向 水平 � F → E ⊥ F E 大小 ？ � ω42 l EF ？ 2 5 /71.01.01.7 smfpaa aF =×=′′== µ m m m l 02.0=µ B C A 1ϕ 1ω 1 E 3 4 D F 6 5 2 D x y D y F C BBC vvv += 2 1 == C B C E c b c e F EEF vvv += smp fv vF /292.002.06.14 =×== µ sr a d l v B C C B /26.1 10600 02.088.37 32 = × × ==ω − sr a d l v C D C D /94.1 10460 02.063.44 33 = × × ==ω − sr a d l v F E F E /31.1 10600 02.022.39 34 = × × ==ω − （ ） （ ） （ ） ττ C B n C BBC n C aaaaa ++=+ 2 1 == ′′ ′′ C B C E bc ec m m sm v / 02.0=µ c b p e f p ′ b ′ c c ′′ c ′′′ e ′ f ′ f ′′       机械原理作业集 - 13 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 3—6 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′2； (3) 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。 A B 1ω �45 C D )( a 1X 2X 3X 2Q 2M m m sm a 2/ 1.0=µ 2q ）、、（ 321 xxx b p c )( b 2m′ p′ b ′ c ′′ c ′′′ c ′ )( c       机械原理作业集 - 14 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 3—7 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 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 达式。 存在 存在 不存在 不存在 3—8 在图示的机构中，已知各杆的尺寸，ω1=常数。试用图解法求机构在图示位置构件 3上 C 点 的速度 和加速度 。3Cv 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 ⊥ B D ⊥ A B ∥ B C 大小 ? ω1 lAB ? 利用速度影像原理求得 c3点, 方向 B → D⊥ B D B → A ⊥ B C ∥ B C 大小 � ? � � ? k kk k B BB BB BB B a a a a 23 )( c 1ω A 1 3 B 4 C 2 )( d 2 C A B 1 1ω 3 4 B D A C 1ω 1 3 4 2 l µ )( a B A 2 3ω 1 3 4 C k BB a 23 23223 2 BB k BB va ω= 23223 2 BB k BB va ω= )(b C 4 A 1ω 1 B 2 3 k BB a 23 v µ 1b p 3c 3b2 b a µ p′1b′ k ′ 3b′ 3b ′′ 2b′ 3 c ′ 2323 BBBB vvv += vC p cv µ33 = r BB k BBBB n B aaaaa 2323233 ++=+ τ aC cpa µ33 ′′=       机械原理作业集 - 15 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 利用加速度影像原理求得 c3′点, 3—9 在图示曲柄摇块机构中，已知 lAB=30m m， lAC=100 m m， lDE=40m m， lBD=50 m m，φ1=45° ，等 角速度ω1=10rad/s ，求点 E的速度 vE和加速度 aE以及构件 3的角速度ω3和角加速度α3。 （矢量方程及必要的分析计算）： 解：1．速度分析 方向 ? ⊥ A B ⊥ C B ∥ C B 大小 ? ω1 lAB ? 0 ? 利用速度影像原理求得 e点， 方向 ? B → A C → B ⊥ C B ⊥ C B ∥ C B 大小 ? � � ? 0 � ? 利用加速度影像原理求得 e ′点, 1b p 2c 3c 2b e m m m l 002.0=µ m m sm v / 006.0=µ m m sm a 2/ 03.0=µ 1ω 4 E A B D C 1 �45 2 3 �90 32322 CCCBCBC vvvvv +=+= smccv vCC /17.0006.017.282332 =×== µ smlv A BB /3.003.0101 =×=ω= smcbv vBC /25.0006.01.41222 =×=µ= smp ev ve /177.0006.051.29 =×== µ （ ） r CC k CCCBC n BCBC aaaaaaa 32323222 ++=++= τ 222 1 /303.010 smla A BB =×=ω= 222 22 /496.0002.0622 smla C BBC =××=ω= 2 32232 /68.0017.0222 smva CC k CC =××=ω= 2/84.203.066.94 smepa aE =×=′′= µ 22 2 /02.8 002.062 03.015.33 sr a d l a C B BC = × × == τ α （ ） 2c ′ 1b′ 2b′ k ′ p ′ e ′ 2c ′′ 3 2 2 /2002.062 006.01.41 ω== × × ==ω sr a d l v B C BC       机械原理作业集 - 16 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 3—10 已知图示机构的位置及尺寸，ω1=常数，用相对运动图解法求构件 3的角速度ω3和加角速度 α3。 （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 → C B → A ∥ C D 大小 ? ω1 lAB ? 2．加速度分析 方向 B → C ⊥ C B B → A ⊥ C D ∥ C D 大小 � ? � � ? 4 B 1ω4 C D 3 1 2 )( 32 BB 、 k BB a 23 23 BBv l µ 2323 BBBB vvv += vB p bv µ33 = r BB k BBBB n B aaaaa 2323233 ++=+ τ aB bba µ τ 233 ′′′= 2 3 3 ω==ω C B B l v （ ） ） C B B l a τ =α 33 （ ） ） p 1b 3b 2b v μ p′1b′ 2b′ k ′ 3b′ 3b ′′ a μ       机械原理作业集 - 17 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 3—11已知图示机构的位置及尺寸，ω1=常数，求构件 2上 D点的速度 vvvvD和加速度 aaaaD。 （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 C ⊥ A B ∥ A B 大小 ? � ? 方向 ? � ⊥DB 大小 ? � � 2．加速度分析 方向 ∥ B C B → A ⊥ A B ∥ A B 大小 ? � � ? 方向 ? � D → B 大小 ? � � 0 = 1212 BBBB vvv += vB p bv µ22 = 222 D BBD vvv += 12 ω=ω vD p dv µ= r BB k BBBB aaaa 121212 ++= aB bpa µ22 ′′= 012 =α=α τ 222 D B n D BBD aaaa ++= aD dpa µ ′′= v µ 1b 2b d p A 1ϕ B 2 1 3 D 4 �90 1ω C l µ C p′ 1b′ k ′ 2b′ d ′ a μ       机械原理作业集 - 18 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 3—12 已知图示机构的位置及尺寸，ω1=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 的基础上作速度多边形并列出有关矢量方程式及计算式）；p b (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）； (3) 大小的表达式，在机构图上标出其方向。kkkk D DD DD DD D a a a a 45 （矢量方程及必要的分析计算）： 解：1．速度分析 方向 ∥ A C ⊥ A B⊥ C B 大小 ? � ? 利用速度影像原理求得 d2( d4 )点, 方向 ⊥ D E � ∥ E D 大小 ? � ? 利用速度影像原理求得 f 点, 2．加速度分析 方向 ∥ A C B → A B → C ⊥ C B 大小 ? � � ? 利用加速度影像原理求得 d2′( d4′ )点 方向 D → E⊥ D E � ⊥ D E ∥ D E 大小 � ? � � ? 利用加速度影像原理求得 f ′点 l µ A 1ϕ B 2 1 3 D 4 C1ω 5 F 6 E p b c 2d 4d 5d f e v µ 45 DDv k DD a 45 4ω k DD a 45 C BBC vvv += 2 12 == B C B D b c b d 4545 DDDD vvv += 2 5 == E D E F p d p f vF p fv µ= τ C B n C BBC aaaa ++= r DD k DDDD n D aaaaa 4545455 ++=+ τ aF fpa µ ′′= 45445 2 DD k DD va ω=       机械原理作业集 - 19 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 3—13 在图示的齿轮—连杆组合机构中，Μ Μ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ω1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： C BBC vvv += 方向 ⊥ C D ⊥ A B⊥ B C 大小 ? ω1 l AB ? 由速度影像原理求出 h Δ p c h∽Δ D C H E H H E vvv += 方向 ⊥ E F √ ⊥ E H 大小 ? � ? vE p ev µ= p b v µcd h e 3g 4g l µ 2 A B 1 1ω C D M M E F 3 4 5 6 C D H E       机械原理作业集 - 20 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 3—14 在图示机构中，已知ϕ1=45°，构件 1 以等角速度ω1=100 r a d / s 逆时针方向转动， lAB=400 m m， γ=60°，求构件 2的角速度ω2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 321 ssl =+ 分别用单位矢量 点积上式两端j、、i 分别将以上两式对时间 t 求导： A B 2 1 3 4γ 1ω C 1θ 2θ x xx x y yy y l l l l1111 s s s s2222 s s s s3333 32211 coscos ssl =θ+θ 0sinsin 2211 =θ+θ sl γ−=θ �3602 3211 )360cos(cos ssl =γ−+θ � 0)360sin(sin 211 =+θ � sl 32111 )360cos(sin •• =γ−+θω− ssl � 0)360sin(cos 2111 =γ−+θω • � sl 11132 sin)360cos( θω−=+γ−− •• lss � 1112 cos)360sin( θω=γ−− • ls � 1cos θ3 • s 2 • s)360cos( γ−− � )360sin( γ−− � 1 0 =ω1 l1 1sinθ− )360sin( cos 1 112 γ− θ ω−= • �ls sm lvs /54.119 )60360cot(45cos45[sin1004 )]360cot(cos[sin 111133 −= −+×−= γ−θ+θω−== • ���� � 0 )60360( 22 = − =θ=ω • d t d ��       机械原理作业集 - 21 - 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 4—1 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 。 V f 解： 4—2 在图示楔块机构中，已知：α=β=600， Q=1000 N，各接触面间的摩擦系数 f=0.15。 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： A 1l 2 l θ2 S G 1 2 1F 2F F β α Q 1 3 32RF ϕ 2 21RF 12RF ϕϕ 31RF 13v 23v 21v ϕ 32RF ϕ−β 2 ϕ−�90 31RF F 21RF 12RF Q ϕ−−β+α �90 β−ϕ+�90 ϕ+β−α− 2180� ) sin)( ( ) sin)( ( sin 21 1 21 2 21 1 21 2 21 21 1 2,21 21 2 1,21 21 2 1 21 1 2 ll l ll l ff ll l ll l f GF ll G l fF ll G l f F ll G l F ll G l F V f f f + + θ+ = + + θ+ = + ⋅= + ⋅ θ = + = + = 23853.815.0tantan 11 ′====ϕ −− ��f N QF FF FF FQ RR R R 1430 6542sin 65102sin 1000 )2sin( )2sin( )90sin()2180sin( )90sin()2sin( 1221 21 12 = ′ ′ = ϕ−β ϕ−β+α = = ϕ− = ϕ+β−α− ϕ+ = ϕ−β � � �� � 03212 =++ RR FFQ 03121 =++ FFF RR       机械原理作业集 - 22 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 4—3 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）。 ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ 1 3 2 4 M F ϕ 23RF 32RF 34v 43RF 23ω 21ω 12RF 21RF 14ω 41RF 1 3 2 4M F ϕ 43RF 32RF 23RF 34v 23ω 21ω 12RF 21RF 14ω 41RF 1 3 2 4 M F ϕ 43RF 32RF 23RF 23ω 41RF 12RF 21RF 21ω 14ω 34v 1 3 24 M F ϕ 43RF 32RF 34v 23ω 23RF 21RF 21ω 12RF 41RF 14ω       机械原理作业集 - 23 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 4—4 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： 4—5 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： A B Q C 1M13ω 1 2 3 ϕ ϕ 32RF 21RF 12RF 41RF 23ω 21v 1 B A C Q 3 2 1M 13ω 1i F ϕ ϕ 21RF 12RF 21v 32RF 21RF 12RF 32RF 31RF R F h 03212 =++ RR FFQ hFM FF FFF R RR RiR ⋅= −= += 311 31 211       机械原理作业集 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 4—6 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： 4—7 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，ω1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� ？ 方向� ？ A B F C 1 M 1 ω 1 2 3 F 1 2 3 ϕϕ r M 13ω 31RF 12RF 21RF 21v 23ω 32RF ϕ ϕ Q 2 1 B 3 1ω d M A 4 C21RF 31RF 12RF 21ω 23v 32RF Q 32RF 12RF 03212 =++ RR FFQ 03121 =+ RR FF       机械原理作业集 - 25 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 第五章 机械的效率和自锁 5—1 在图示斜面机构中，设已知摩擦面间的摩擦系数 f=0.2。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α=11.31°代入，则： α �45=β F Q 1 2 21RF ϕ α 12v ϕ−α β−�90 ϕ+α−β+�90 F 21RF Q 021 =++ RFQF )cos( )sin( sin )cos( sin )cos( )sin( )cos( )sin()90sin( 0 0 ϕ+α−β ϕ−α α α−β ==η′ α α−β = ϕ−α ϕ+α−β = ϕ−α = ϕ+α−β+ Q Q FQ FQ FQ � ϕ−=ϕ �31.11)(tan 1 ==ϕ≤α − f 0≤η′ )cos( sin )sin( )cos( sin )cos( )sin( )cos( 0 0 α−β α ϕ+α ϕ−α−β ==η α α−β = ϕ+α ϕ−α−β = Q Q FQ FQ 5667.0=η )cos( )sin( ϕ+α−β ϕ−α = QF 令 0≤F �31.11)(tan 1 ==ϕ≤α − f       机械原理作业集 - 26 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 5—2 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： 2 1 1′ 3 F α ϕ α 23RF ϕ 13RF 3 α 32v 31v ϕ ϕ−α 2 23RF 13RF F )( a ϕ≤ϕ−α ϕ≤α 2 )( b 01323 =++ RR FFF ϕ ϕ−α = ϕ−α = ϕ+ cos )2sin( )2sin()90sin( 23 23 R R FF F F � 自锁，有： 0≤F �ϕ≤α 2 )(sin)sin( 1323 ∗ϕ≤ϕ−α RR FF 而由： 有：0=∑ yF ϕ ϕ−α = ϕ=ϕ−α cos )cos( cos)cos( 2313 1323 RR RR FF FF 代入（*），有： ϕ≤α ϕ≤ϕ−α ϕ≤ϕ−α 2 tan)tan( 1323 RR FF       机械原理作业集 - 27 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 5—3 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 Q=400 N 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。 m m N F 10=µ F Q Q 2 ϕ ϕ 3 31RF 21RFϕ 21RF 31RF F ϕ 21RF (反) (正) 1 03121 =++ RR FFF NF 140=       机械原理作业集 - 28 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 5—4 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 2： 2、在 Q作用下，楔块 2、3复原位（反行程）。 F α Q Q 1 2 4 3 n n n n n n n n 24v 34v 21v 31v 21RF 12RF ϕ ϕ 31RF 13RF 24RF 34R F 42RF 43RF 31RF F 42RF 12RF 21RF Q ϕ−α ϕ−α )(2 ϕ−α 03121 =++ RR FFF )(2sin )sin( ))(2sin()sin( 21 21 ϕ−α ϕ−α = ϕ−α−π = ϕ−α FF F F R R 04212 =++ RR FFQ )(2sin )cos( )(2sin))(90sin( 12 12 ϕ−α ϕ−α = ϕ−α = ϕ−α− QF QF R R � α ϕ−α = ϕ−α α ==η α= ϕ−α= = tan )tan( )cot( cot tan )tan( 0 0 2112 F F Q cF Q cF FF RR 令 0>η 正行程不自锁的条件为： ϕ>α 令： 代入上式，得：ϕ−=ϕ α ϕ+α = ϕ+α α = ′ ′ =η′ α=′ ϕ+α=′ cot )cot( )tan( tan cot )cot( 0 0 F F QF QF 令 0>η′ 反行程不自锁的条件为： ϕ−≤α ≤ϕ+α<∴ >α � � ∵ 90 900 0tan ϕ−<α<ϕ �90正反行程均不自锁的条件为：       机械原理作业集 - 29 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 5—5 图示矩形螺纹千斤顶中，已知螺纹大径 d=24 m m、小径 d1=20 m m、螺距 p=4 m m；顶头环形摩 擦面 A的外径 D=30 m m，内径 d0=15 m m，手柄长度 l=300 m m，所有摩擦系数均为 f=0.1。求该千斤 顶的效率η。又若 F=100N，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： �71.5)(tan 1 ==ϕ − f 8133123.3 0578.0 2 4 tan 12 ′==α = + ⋅π = π =α �� dd d p Q Q dD dD f QM 1667.1 1530 1530 3 2 1.0 3 2 22 33 2 0 2 3 0 3 1 = − − ⋅×= − − ⋅= 螺纹升角： Q Q dd Q d M 7466.1 )71.53123.3tan( 22 )tan( 2 1 2 2 = + × + = ϕ+α= �� N F lM Q M M QQ d M QQQMMM 3.10297 9133.2 300100 9133.29133.2 2185.0 6366.0tan 2 9133.27466.11667.1 0 2 0 21 = × === ==η =α= =+=+=       机械原理作业集 - 30 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 5—6 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 F====5500 N，运送速度 v=1.2 m / s。带传动（包括轴承）的效率η1=0.95，每对齿 轮（包括轴承）的效率η2=0.97，运输带 8的机械效率η3=0.92。试求该系统的总效率η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： 5—7 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η1=0.97，带传动（包括轴承）的效率η2=0.92，工作机 A、 B的功率分别为 PA=5 K W， PB=1K W，效率分别为ηA=0.8，ηB=0.5，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 2： 8224.0 92.097.095.0 2 3 2 21 = ××= η⋅η⋅η=η k W F v P 026.8 8224.0 102.15500 3 = ×× = η = − BA PPP ′+′=电 k W P P A A A 22.7 92.097.08.0 5 2 2 2 1 = ×× = ηηη =′ k W P P B B B 31.2 92.097.05.0 1 2 2 2 1 = ×× = ηηη =′ k WPPP BA 53.931.222.7 =+=′+′=电 6296.0 53.9 15 = + = + =η 电P PP BA k W PP P PP PP BA B B A A BA 53.9 629.0 15 629.092.097.07057.0 7057.0 97.05.0 1 97.08.0 5 15 21 11 = + = η + = =××=η⋅η⋅η′=η = × + × + = ηη + ηη + =η′ 电       机械原理作业集 - 31 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 第六章 机械的平衡 6—1 图示为一钢制圆盘，盘厚 b=50m m，位置Ⅰ处有一直径φ=50 m m 的通孔，位置Ⅱ处是一质量 m2=0.5 k g的重块。为了使圆盘平衡，在 r=200 m m 制一通孔。试求此孔的直径与位置（钢的密度 γ=7.8 g/ c m3）。 解 1： 孔的位置： 解 2：图解法 作图，量得： 6—2 图示曲轴结构中， m1= m2= m3= m4， r1= r2= r3= r4， l12=l23= l34，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。 1m 2m 3m 4m 1r 2 r 3r 4 r 12l 23l 34l m mr 100=Ι m mr 200=Ι Ι �135 ΙΙ Ι �210 ΙW Ι ΙW b W 0bθ m m c mk g W ⋅ =µ 5.0 c mk gWWW c mk g WWW c mk g WWW c mk grmW c mk grmW k gbm b yb xb b y b x ⋅=+=+= ⋅=×+×−−= −+−−= ⋅=×−×−= +−= ⋅=×== ⋅=×== =×× ×π =γ φ π= Ι ΙΙ Ι ΙΙ Ι ΙΙ Ι ΙΙ − 904.1041.1025.3 41.10)5.010707.065.7( ))30sin(45sin( 25.3)866.010707.065.7( )210cos45cos( 10205.0 65.710765.0 765.0108.7 4 5 ) 2 ( 2222 2 1 3 2 2 1 �� �� k g r W m b b 5452.0 20 904.10 === �66.72) 25.3 41.10 (tan)(tan 110 ===θ −− b x b y b W W c m b m r b 1095.2 8.75 5452.0 = ××π = γπ =孔 �66.2520 =π+θ=θ bb 0=++ Ι ΙΙ bWWW c mk gW Wb ⋅=µ×= 75.105.21 k g r W m b b 5375.0 20 75.10 === �66.2520 =π+θ=θ bb ∑ = 0 i F∵ ∵ ∑ ≠∴ 0iM       机械原理作业集 - 32 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 6—3 图示一曲轴，已知两个不平衡质量 ， ，位置如图，试判断该轴是否静mmm == 21 21 rr −= 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 和 的大小和方位。ΙΙ bb rm Ι ΙΙ Ι bb rm 解： 静平衡 动不平衡。 若 ，两者构成一力偶与 m r 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 m r 产生的力偶相平衡。 1m 2m l l l l Ι ΙΙ 1r 2r Ιbm Ι Ιbm Ιbr Ι Ιbr 1m 2m l l l l Ι ΙΙ 1r 2r Ιbm Ι Ιbm Ιbr Ι Ιbr bIIbIIbIbI rmrm −= 0=∑ rm∵ 0≠∑ M∵ lm rlrm 22bIbI ⋅=⋅ 2 bIIbIIbIbI m r rmrm == 21 rrr == 0=∑ rm∵ 0≠∑ M∵ bIIbIIbIbI rmrm −= lm rlrm 24bIbI ⋅=⋅ m rrmrm == bIIbIIbIbI       机械原理作业集 - 33 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 6—4 在图示的转子中，已知各偏心质量 m1=10 k g， m2=15 k g， m3=20 k g， m4=10 k g，它们的回转半 径分别为 r1=400 m m， r2= r4=300 m m， r3=200m m，又已知各偏心质量所在的回转平面的距离为 l12= l23= l34=300 m m，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 mbΙ及 mbΙΙ 的回转半径分别为 500 m m，试求 mbΙ及 mbΙΙ的小和方位。 解 1： 解 2：图解法 Ι ΙΙ 1m 2m 3m 4m 1m 2m 3m 4m 12l 23 l 34l 1r 2r 3r 4r �120 �240 �30 �300 Ι1W Ι2W Ι3W Ιb W Ιθ b Ι Ιθ b Ι Ι2W Ι Ι3W Ι Ι4W Ι ΙbW m m c mk g W ⋅ =µ 10 0 3.1332020 3 1 3 1 3003015 3 2 3 2 4004010 4 333 222 111 = ⋅=××== ⋅=××== ⋅=×== Ι Ι Ι Ι W c mk grmW c mk grmW c mk grmW c mk grmW c mk grmW c mk grmW W ⋅=×== ⋅= ×× == ⋅= × == = Ι Ι Ι Ι Ι Ι Ι Ι 3003010 7.266 3 20202 3 2 150 3 3015 3 1 0 444 333 222 1 c mk gWWWW xb ⋅=++−= ΙΙΙΙ 35.283)300cos240cos120cos( 321 ��� c mk gWWWW yb ⋅=+−−= ΙΙΙΙ 87.2860sin60sin60sin( 321 ��� c mk gWWWW xb ⋅−=++−−= Ι ΙΙ ΙΙ ΙΙ Ι 14.318)30cos60cos60cos( 432 ��� c mk gWWWW yb ⋅=+−−−= Ι ΙΙ ΙΙ ΙΙ Ι 84.210)30sin60sin60sin( 432 ��� �817.5) 35.283 87.28 (tan)(tan69.5 50 82.284 50 82.28487.2835.283 11 2222 ===θ=== ⋅=+=+= − Ι Ι− Ι Ι Ι ΙΙΙ xb yb b b b ybxbb W W k g W m c mk gWWW c mk gWWW ybxbb ⋅=+=+= Ι ΙΙ ΙΙ Ι 66.38184.21014.318 2222 k g W m b b 63.7 50 == Ι ΙΙ Ι �� 47.14653.33) 14.318 84.210 (tan)(tan 11 =π+−= − ==θ − ΙΙ Ι Ι− Ι Ι xb yb b W W       机械原理作业集 - 34 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 6—5 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 m1 r1=1 g m， m3 r3=1.2g m，方向如图所示。能否在Ⅰ、Ⅱ两回转面内校正？如何校正？ ΙΙ ΙΙΙ Ι 1000 700 A 1r 3r θ 1m 3m ΙΙ ΙΙΙ Ι       机械原理作业集 - 35 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 6—6 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 0.4 k g，其 偏心距为12.7 m m。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 10 m m， 其它尺寸如图所示（单位： m m）。求 mA和 mB 的大小和位置。 A C D E B 75 75 40 230 D E C C A W D A W E A W b A W C A θ C B W D B W E B W b B W C B θ m m m mk g W ⋅ =µ 1.0       机械原理作业集 - 36 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 6—7 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 m1=1 k g；另外，根据该滚筒 的结构，知其具有两个偏心质量 m2=3 k g，m3=4 k g，各偏心质量的位置如图所示（长度单位为 m m）。 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 400 m m，试求两平衡质 量的大小和方位。 解 1： 解 2：图解法 150 150 150 150 2001100 Ι ΙΙ 3m 2m 1m 1m 2m 3m 2501 =r 3002 =r 2003 =r �315 Ι1W Ι2W Ι3W ΙbW Ιθ b Ι ΙbW Ι Ι3W Ι Ι2W Ι Ι1W Ι Ιθ b m mk grmW m mk grmW m mk grmW ⋅== ⋅== ⋅== Ι Ι Ι 9.690 11 5.9 72.122 11 5.1 54.79 11 5.3 333 222 111 m mk grmW m mk grmW m mk grmW ⋅== ⋅== ⋅== Ι Ι Ι Ι Ι Ι 1.109 11 5.1 27.777 11 5.9 54.329 11 5.14 333 222 111 m mk gWW xb ⋅−=−= ΙΙ 55.488)45cos( 3 � c mk gWWWW yb ⋅=−+−= ΙΙΙΙ 64.285)45sin( 321 � �� 69.14931.30)(tan414.1 400 93.565 1 22 =π+−==θ== ⋅=+= Ι Ι− Ι Ι Ι ΙΙΙ xb yb b b b ybxbb W W k g W m m mk gWWW m mk gWW xb ⋅−=−= Ι ΙΙ Ι 14.77)45cos( 3 � m mk gWWWW yb ⋅−=−+−−= Ι ΙΙ ΙΙ ΙΙ Ι 58.370)45sin( 321 � c mk gWWW ybxbb ⋅=+=+= Ι ΙΙ ΙΙ Ι 66.38184.21014.318 2222 k g W m b b 946.0 400 == Ι ΙΙ Ι �� 24.25824.78)(tan 1 =π+===θ Ι Ι Ι Ι− Ι Ι xb yb b W W m m m mk g W ⋅ =µ 10       机械原理作业集 - 37 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 第七章 机械的运转及速度波动的调节 7—1 图示的搬运器机构中，已知：滑块质量 m=20 k g（其余构件质量忽略不计），lAB= lED=100 m m， lBC= lCD= lEF=200 m m，φ1=φ23=φ3=900。求由作用在滑块 5上的阻力 F5=1 K N 而换算到构件 1的轴 A 上的等效阻力矩 Mr及换算到轴 A的滑块质量的等效转动惯量 J。 7—2 图示车床主轴箱系统中，带轮直径 d0=80 m m， d1=240 m m，各齿轮齿数为 z 1′=z 2′=20， z2=z3=40，各轮转动惯量为 J1′=J2′=0.01 k g m2， J2= J3=0.04 k g m2， J0=0.02 k g m2， J1=0.08 k g m2，作用在 主轴 III上的阻力矩 M3=60 N m。当取轴Ⅰ为等效构件时，试求机构的等效转动惯量 J 和阻力矩的 等效力矩 Mr。 解： 1 E B C A D 5F 1ϕ 23 ϕ 3ϕ 2 3 4 5 6 p f e c b 0d 1d 1′ 2 2′ 3 3M Ι ΙΙ ΙΙΙ 25.0 4040 2020 5.0 40 20 3 80 240 32 21 1 3 2 1 1 2 0 1 1 0 = × × = ′′ = ω ω == ′ = ω ω === ω ω zz zz z z d d 285.0 25.004.05.0)01.004.0(01.008.0302.0 )())(()( 222 2 1 3 3 2 1 2 2211 2 1 0 0 = ×+×++++×= ω ω + ω ω ′++′++ ω ω = JJJJJJJ N m MM r 15 25.060 )( 1 3 3 = ×= ω ω =       机械原理作业集 - 38 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 7—2 图示为一导杆机构，设已知 lAB=150 m m， lAC=300m m， lCD=550 m m，质量为 m1=5 k g（质心 S1 在 A 点）， m2=3 k g（质心 S2 在 B 点）， m3=10 k g（质心 S3在 lCD 的中点），绕质心的转动惯量为 JS1=0.05 k g m2， JS2=0.002 k g ⋅ m2， JS3=0.2 k g m2，力矩 M1=1000 N m， F3=5000 N。若取构件 3为等效构 件，试求φ1=45°时，机构的等效转动惯量 Je3及等效力矩 Me3。 m m m l 0075.0=µ 1ϕ A B C 3F D 1 2 3 3S 4 1ω 1M p 3s 3b d )( 12 bb       机械原理作业集 - 39 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 7—3 图示的定轴轮系中，已知加于轮 1 和轮 3 上的力矩 M1=80 N m， M3=100 N m；各轮的转动惯量 J1=0.1 k g m2， J2=0.225 k g m2， J3=0.4 k g m2；各轮的齿数 z1=20，z 2=30，z 3=40。在开始转动的瞬时， 轮 1的角速度等于零。求在运动开始后经过 0.5s时轮 1 的角加速度α1和角速度ω1。 1O 2 O 3O 1M 3M 1 2 3       机械原理作业集 - 40 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 7—4 在图（ a）所示的刨床机构中，已知空程和工作行程中消耗于克服阻抗力的恒功率分别为 P1=367.7 W 和 P2=3677 W，曲柄的平均转速 n=100 r / m i n，空程中曲柄的转角为φ1=1200。当机构的运 转不均匀系数δ=0.05 时，试确定电机的平均功率，并分别计算在以下两种情况中的飞轮转动惯量 JF （略去各构件的重量和转动惯量）。 (1) 飞轮装在曲柄轴上； (2) 飞轮装在电机轴上，电动机的额定转速 nn=1440 r / m i n。电动机通过减速器驱动曲柄。为简化计 算，减速器的转动惯量忽略不计。 （ a） （ b） A C 1B 1D 1E 2B 2D 2ϕ 1ϕ P t 1t 2 t T 1P 2P 1f 2f P       机械原理作业集 - 41 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 7—5 某内燃机的曲柄输出力矩 Md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 nm=620 r / m i n，当用该内燃机驱动一阻杭力为常数的机械时，如果要求运转不均匀系数 δ=0.01，试求： (1) 曲柄最大转速 nmax和相应的曲柄转角位置φmax； (2) 装在曲柄轴上的飞轮转动惯量 JF（不计其余构件的重量和转动惯量）。 �20 �30 �130 ϕ )( N mM 2 0 0 d M 67.116= r M 2ϕ1ϕ 2f 3f 1f 1f 2f 3f 1ϕ 2ϕ       机械原理作业集 - 42 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 7—6 图示为某机械系统的等效驱动力矩 Med及等效阻力力矩 Mer对转角φ的变化曲线，φT为其变 化的周期转角。设已知各块面积为 Aab=200m m2， Abc=260 m m2， Acd=100 m m2， Ade=190 m m2， Aef=320m m2， Afg=220m m2， Aga=50 m m2，而单位面积所代表的功为μA=10 N m / m m2，试求该系统的 最大盈亏功Δ Wmax。又如设已知其等效构件的平均转速为 nm=1000 r / m i n。等效转动惯量为 Je=5 k g m2，试求该系统的最大转速 nmax及最小转速 nmin，并指出最大转速及最小转速出现的位置。 a b c d e f g a ′ M ϕ a b c d e f g a ′ e r M e d M T ϕ       机械原理作业集 - 43 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 第八章 平面连杆机构及其设计 8—1 在图示的铰链四杆机构中，已知 lAB=240 m m，lBC=600 m m， lCD=400 m m， lAD=500 m m，试回答 下列问题： （1）当取杆 4 为机架时，是否有曲柄存在？ 存在 。若有曲柄，则杆 1 为曲柄，此时该机 构为 曲柄摇杆 机构。 （2）要使该机构成为双曲柄机构，则应取杆 1 为机架。 （3）要使该机构成为双摇杆机构，则应取杆 3 为机架，且其长度的允许变动范围为 140 m m~1340 m m 。 （注：要求写出以上判断的依据） 解：（1）∵ lmin+ lmax=240+600=840 lCD+ lAD=400+500=900 lmin+ lmax＜ lCD+ lAD ∴ 有整转副存在。 又 lmi n杆 1的邻杆为机架，故有一个曲柄存在，为曲柄摇杆机构。 （2）以 lmi n杆 1 为机架，得到双曲柄机构。 （3）以 lmi n杆 1 的对为机架，得到双摇杆机构。 杆 3的取值范围： ① 当杆 3为 lmi n时，应满足 lmin+ lmax＞ l 余 1+ l 余2 lCD+ lBC＞ lAB+ lAD lCD＞ lAB+ lAD– lBC=240+500–600=140m m ②当杆 3非 lmi n时，不论如何取值均得到双摇杆机构 lCD＜ lAB+ lAD+ lBC=240+500+600=1340m m A C B 1 2 3 D 4       机械原理作业集 - 44 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 8—2 试分别标出下列机构图示位置时的压力角α和传动角γ，箭头标注的构件为主动件。 )( a )( a B D A C α γ c v F )(b B D A C B v α �90=α �0=γ )( c B A C α γ F C v )( d �90=α �0=γ B v α B A C e B A C )( f γα F B v B A C )(e �0=α �90=γ B vF、       机械原理作业集 - 45 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 8—3 在下列图示的各机构中，已知各构件的尺寸（比例尺μ l =0.0025 m / m m），杆 A B为主动件，转 向如图所示。要求： (1) 给出各机构中杆 A B为曲柄的条件和机构的名称； (2) 机构是否存在急回运动？若存在，试用作图法确定其极位夹角θ ，计算其行程速比系数 K，并 确定从动件工作行程的运动方向； (3) 求作最小传动角γmin（或最大压力角αmax）； (4) 机构是否存在死点位置？若存在，试说明存在的条件和相应的位置。 机构简图 杆 A B（或 B C）为曲柄的条件 机构名称及其他 杆 A B为曲柄的条件： 名称：曲柄摇杆 机构 lAB+lmax≤ l 余 1+ l 余 2 工作行程：顺时针向 c1→c2 死点位置： A B1 C1 D A B2 C2 D 以 C D为原动件有死点位置。 名称： 曲柄滑块 机构 杆 A B为曲柄的条件： 工作行程： C2→ C1 死点位置： A B1 C1 D A B2 C2 D 以滑块为原动件有死点位置。 杆 A B为曲柄的条件： 名称： 摆动导杆 机构 工作行程： 顺时针向 死点位置： A B1 C A B2 C 以导杆为原动件有死点位置。 8—4 现欲设计一铰链四杆机构。已知其摇杆 �13=θ 1557.1 180 180 = θ− θ+ = � � K �36min =γ �14=θ 17.1 180 180 = θ− θ+ = � � K �51min =γ �97=θ∞+≤∞++ A CA B lel �27min =γ )( a 1C A C 2C 1B B D 2Bθ B ′ C ′ B ′′ C ′′ min 1 min γ=γ 2 minγ B CA B lel ≤+ B CA B ll ≤ )(b B A C e 1B 2B 2C1 C θ B ′ C ′ minγ A B C e θ minγ F 2B 1B B ′ )( C 337.3 180 180 = − + = θ θ � � K A CA B lel ≤+ A CA B ll < 当 e=0时： 当 e=0时：       机械原理作业集 - 46 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 C D 的 lCD=75 m m，行程速比系数 K=1.5，机架 A D的长度 lAD=100m m，摇杆的一个极限位置与机架 间的夹角ψ=45°，试求曲柄 A B的长度和连杆 B C的长度（有两个解）。 解： 解一 解二 8—5 设计一曲柄摇杆机构。当曲柄为主动件，从动摇杆处于两极限位置时，连杆的两个铰链点的 连线正好处于图示之 C1Ⅰ、 C2Ⅱ位置，且连杆处于位置 C1Ⅰ时机构的压力角为 40º。若连杆与摇 杆的铰接点取在 C点（即图中的 C1或 C2点），试用图解法求曲柄 A B、摇杆 C D 和机架 A D的长度 。 8—6 图（ a）所示为实验用小电炉的炉门启闭 m m m l 002.0=µ m m m l 001.0=µ m m l A B l B C 解1 49.2 120.8 解2 22.2 49.77 A 1C D D D D ψ2C ′ 2C θ 2B 1B 1B′ 2B′ m m ll l A CA C A B 2.49 2 12 = − = m mlll A BA CB C 8.12022 =−= m m ll l CAA C A B 2..22 2 21 = − = ′ m mlll BAA CB C 77.4911 =−= ′ l A B l B C l C D l A D 11.4 42.5 32.1 23.3 m m ��� 36 15.1 15.1 180 1 1 180 = + − = + − =θ K K 1C 2C Ⅰ Ⅱ D A 1B 2B γ       机械原理作业集 - 47 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 机构，炉门关闭时在位置 E1，敞开时在位置 E2，试设计一铰链四杆机构来实现炉门启闭的操作。 (1) 按已选定炉门上的两个铰链 B和 C 的位置（图( b)）； (2) 按已选定炉壁上的两个固定铰链 A和 D 的位置（图( c)）。 解： 简要作图步骤： (1)1分别连接 B1 B2、 C1 C2 ； (2)1选炉门为“机架”； 2分别作 B1 B2、 C1 C2的垂直平分线与 2将铰链 A、 D与炉门位置 1刚化； 距炉壁 10 m m的竖直线的交点即为 3搬移至与位置 2 重合，得到 A1′、 D1′； 所求的 A、 D。 4分别作 A A1′、 D D1′的垂直平分线 得到 B2、 C2。 l A B 95.9 l A B 93.92 l A D 316 l B C 128.5 l C D 272.16 l C D 264.1 )(b )(c 50 20 10 2E 1E 2E 1E A D 1C 1B 2 0 0 3 0 0 3 0 1 4 0 2C2B D A 2 0 1A′ 1D′ 2C2B m m m m m l 005.0=µ )( a       机械原理作业集 - 48 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 8—7 图（ a）所示为机床变速箱操纵机构的示意图。已知滑动齿轮行程 H=60 m m， lDE=100m m， lCD=120 m m， lAD=250 m m，其相互位置如图。当滑动齿轮在另一端时，操纵手柄为铅垂方向。试用 图解法在图（ b）中设计此机构，求出杆长 lAD 、 lBC。 解： 简要作图步骤： 1 根据已知条件作出 C1、 C2； 2 选 A B杆为机架； 3 刚化 C 2 AⅠ ,并搬移至 AⅠ与 AⅡ 相重合，得 C2′； 4 连接 C1、 C2′ 并作其垂直平分线与 AⅠ的交点即为所求得的 B1 。 ( a)示意图 l A B l B C 51 182.64 m m m m m l 003.0=µ A D E ( b ) �45 H1C 2C 2C′ 1BΙ Ⅱ 9 5       机械原理作业集 - 49 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 8—8 在图示的铰链四杆机构中，已知 lAB=30 m m， lAD=60 m m， lDE=40 m m，两连架杆之间对 应的转角关系如图示，试用图解法设计此机构（即在 D E构件上求出铰链 C 位置）。 （要求保留作图过程线。） 解： 简要作图步骤： 1 选取 D E1为“机架”； 2 刚化 B2 E2 D、 B3 E3 D； 3 搬移至 E2 D、 E3 D 与 E1 D 重合，得 B2′、 B3′； 4 连接 B1、 B2′、 B3′，作其垂直平分线，交点即为 C1。 m m m l 001.0=µ m m l B C l C D 55.59 22.1 A 1B 3E D 2B 3B 2E 1E �30 �60 �30 �90 �90 �120 2B′ 3B′ 1C       机械原理作业集 - 50 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 8—9 图示摇杆滑块机构中，已知 lAD=35 m m，偏距 e=10 m m，ω1=常数，摇杆 A D与滑块 C 的对应 转角及位置如图示。试用图解法设计此机构。 （要求保留作图过程线。） 解： 简要作图步骤： 1 选取 A E3为“机架”； 2 刚化 C2 E2 A、 C1 E1 A； 3 搬移至 E2 A、 E1 A与 E3 A重合，得 C2′、C1′； 4 连接 C3、 C2′、 C1′ 作其垂直平分线，交点即为 B3。 m m m l 001.0=µ m m l A B l B C 28.38 50.55 e 75 3C 3E 15 20 2C 1C 2E 1E �45 �90 �120 1C′ 2C ′ 3B A       机械原理作业集 - 51 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 8—10 已知滑块、连杆的两位置 C1Ⅰ、 C2Ⅱ及固定铰链点 A，且滑块在 C2位置时机构处于右极限 位置。试用图解法设计此机构，图解出杆长并判断该机构是曲柄滑块机构还是摇杆滑块机构。 （要求保留作图过程线。） 解： 1 选取 C2Ⅱ为“机架”； 2 刚化 C1Ⅰ A，并搬移至 C1Ⅰ与 C2Ⅱ重合得 A1′； 3 连接 A、 A1′ 作其垂直平分线，与 A C2的交点即为 B2。 ∵ lAB+ e＞ lBC ∴该机构为摇杆滑块机构。 8—11 如图所示，已知构件 S 的两个位置和活动铰链中心 B及固定铰链中心 D的位置。试设计一 铰链四杆机构 A B C D能实现构件 S 的两个位置。 （要求保留作图过程线。） 解： 简要作图步骤： 1 连接 B1、 B2并作其垂直平分线，铰链 A即在此线上； 2 选取 S1为“机架”； 3 刚化 D S2，并搬移至 S2与 S1重合得 D2′； 4 连接 D、 D2′ 作其垂直平分线，铰链 C1即在此线上； 此题有无穷多解，其中一解如下： m m m l 001.0=µ m m m l 001.0=µ m m l A B l B C 43.73 35.16 m m l A B l B C l C D l A D 50 25 55 18 1S 2S 1B 2B D 2D ′ 1C 2C Ⅰ Ⅱ A 1A ′ 2B e       机械原理作业集 - 52 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 8—12 中 A B C D为已知四杆机构，另有一摆动摇杆 E F，其摆动中心 F的位置如图给定。摇杆 E F 的运动通过铰链 C传递，要求：当构件 A B由水平位置顺时针转过 90º时，摇杆 E F由铅垂位置逆 时针转过 45º。试确定铰链 E的位置 ，求出连杆 C E和摇杆 E F的长度 lCE和 lEF。 解： 简要作图步骤： 1 作出 A B1 C1 D、 A B2 C2 D 的两位置； 2 选取 F E2为“机架”； 3 刚化 C1 E1 F，并搬移至 F E1与 F E2重合，得 C1′； 4 连接 C2、 C1′ 作其垂直平分线与 F E线的交点即为 E2。 m m m l 05.0=µ m m l C E l E F 1969 1665 A B C D F �90 �45 1B 1C ′ 2E 2C 2B 1C       机械原理作业集 - 53 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 8—13图（ a）所示为一连杆机构的示意图。当原动件 A B自 A y 轴沿顺时针方向转过 φ12=60°时 ， 构件 D C顺时针方向转过ψ12=45°，恰与 A x 轴重合。此时，滑块 5在 A x轴上自 E1移动到 E2，其 位移 S2=20 m m，滑块 E1距点 D的距离为 D E1=60 m m， lAD=30 m m . 。试用作图法设计此机构。 （要求保留作图过程线。） 解： 简要作图步骤： 1 选取 D C1为“机架”； 2 刚化 D C2 E2，并搬移至 D C2与 D C1重合，得 E2′； 3 连接 E1、 E2′ 作其垂直平分线与 D C1的交点即为 C1； 4 由 C1求得 C2； 5 选取 A B1为“机架”； 6 刚化 C2 M2 A，并搬移至 A M2与 A M1重合，得 C2′； 7 连接 C1、 C2′ 作其垂直平分线与 A M1线的交点即为 B1。 m m m l 001.0=µ )(b m m l A B l B C l C D l C E 11.1 58.16 36.8 42.82 A 12ϕ y 30 D 60 2E 12ψ 5 x 1E 20 2E ′ 1M 2C 2M 1C 2C ′ 1B       机械原理作业集 - 54 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 8—14 图（a）所示为一割刀机构的示意图。已知固定铰链 A、 D 的位置，摇杆 C D 的长度 lCD及其 左极限位置 D C1，割刀 F的位置和行程 H如图（ b）所示；若要求割刀 F的行程速比系数 K=1.4， 试用作图法设计此机构。 解： 简要作图步骤： 1 由 θ作出 C2， 2 选取 D F1为“机架”； 3 刚化 F2 D M2，并搬移至 D M2与 D M1重合，得 F2′； 4 连接 F1、 F2′，并作其垂直平分线与 D M1线的交点即为 E1。 (b) m m m l 02.0=µ ( a)示意图 2 1 3 4 A 5 6 B C D E F m m l A B l B C l D E l E F 285 1082 831 538 A H D 1C 1F2F θ 1E 2F ′ 1M 2M 2C 2B 1B ��� 30 14.1 14.1 180 1 1 180 = + − = + − =θ K K m m ll l A CA C A B 285 2 12 = − = m ml B C 1082=       机械原理作业集 - 55 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 8—15 设计一曲柄摇杆机构。已知其摇杆 C D 的长度 lCD=300m m，摇杆两极限为之间的夹角ψ=32º， 行程速比系数 K =1.25，若曲柄长度 lAB=75 m m。试求连杆的长度 lBC和机架的长度 lAD，并校验最 小传动角γmi n是否在允许值范围内。 解： 简要作图步骤： 1 作圆η。 2 以 O 为圆心，OC1为半径作圆，再以 C2为圆心，2 l A B为半径作圆，两圆交于 S 点； 3 连接 C2 S延长交圆η于A 点； 4 5 机构在 A B′ C ′ D位置时有γmin=430<[γ] m m m l 005.0=µ ��� 20 125.1 125.1 180 1 1 180 = + − = + − =θ K K η 2 12 A CA C A B ll l − = 2 12 A CA C B C ll l + = D 1C 2C ψ A 1B 2B P θ θ−�90 S minγ B′ C ′ O l B C ( m m ) l A D ( m m) γmin(°) 272.24 269.1 43       机械原理作业集 - 56 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 8—16 设计一偏置曲柄滑块机构。已知滑块的行程 H=50 m m，行程速比系数 K =1.5，导路的偏距 e=20 m m。试求曲柄的长度 lAB和连杆的长度 lBC，并求作最大压力角αmax。 解： 简要作图步骤： 1 作圆η，并由 e 求得 A； 2 3 机构在 A B ′ C ′位置时有αmax。 m m m l 001.0=µ η H 1C 2 C e θ maxα θ−�90 1B 2B B′ C ′ A P 2 12 A CA C A B ll l − = 2 12 A CA C B C ll l + = ��� 36 15.1 15.1 180 1 1 180 = + − = + − =θ K K l B C ( m m ) l A B ( m m) αmax(°) 46.42 21.5 63       机械原理作业集 - 57 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 8—17 图（ a）所示为一牛头刨床的示意图。已知 lAB=75 m m， lDE=100 m m，行程速比系数 K =2，刨 头 5的行程 H=300 m m。要求在整个行程中，刨头5 有较小的压力角，试设计此机构。 解： 为满足整个行程中，刨头 5有较小的压力角，其导路应取在 M N的中点且平行 D D ′ 8—18 如图所示，要求四杆机构两连架杆的三 m m 3 ( a)示意图 A B C D E 1 2 4 56 h F m m m . l 0030=µ( b) A C F E D B ψ D′ M N h ��� 60 12 12 180 1 1 180 = + − = + − =θ=ψ K K HDD =′ m m l l A B A C 150 ) 2 sin( = ψ = m m H l C D 300 ) 2 sin(2 = ψ = m m l h C D 9.279)30cos1( 2 300 ) 2 cos1( 2 =+= ψ +=∴ � l A C l C D h 150 300 279.9       机械原理作业集 - 58 - 班 级 成 绩 姓 名 任课教师 学 号 批改日期 组对应位置分别为θ11=35º、 θ31=50º，θ12=80º、θ32=75º，θ13=125º、θ33=105º，α0=ϕ0=0º，机架长 度 lAD=80 m m。试用解析法设计此四杆机构，并以图示比例绘出机构在第三个位置的运动简图。 解：1． 将θ1i 、 θ3i的三组对应值及α0=ϕ0=0 代入上式 解之得： 2．求各杆的相对长度 3．求各杆的长度 20103103001 )]()cos[()cos()cos( PPP iiii +α+θ−ϕ+θ+ϕ+θ=α+θ 210 )8075cos(75cos80cos PPP +−+= ���� 0233.1,2637.1,5815.1 210 =−== PPP 5831.121,2515.1,5815.1 2 22 1 0 =−++==−==== n Pnml P m nP a c m 210 )3550cos(50cos35cos PPP +−+= ���� 210 )125105cos(105cos125cos PPP +−+= ���� m md 80= m m n d a 923.63 2515.1 80 === m ml ab 197.101923.635831.1 =×== m mm ac 094.101923.635815.1 =×== m m l A B l B C l C D l A D 63.923 101.197 101.094 80 A D 32θ 11θ 12θ 13θ 33θ 31θ