机械原理课后全部习题答案.pdf

机械原理课后全部习题答案 目 录 第1章 绪论……………………………………………1 第2章 平面机构的结构分析…………………………3 第3章 平面连杆机构……………………………… 8 第4章 凸轮机构及其设计………………………… 15 第5章 齿轮机构…………………………………… 19 第6章 轮系及其设计……………………………… 26 第 8 章 机械运动力学方程………………………… 32 第 9 章 平面机构的平衡…………………………… 39  1 第一章 绪 论 一、补充题 1、复习思考题 1)、机器应具有什么特征？机器通常由哪三部分组成？各部分的功能是什么？ 2〕 、机器与机构有什么异同点？ 3〕 、 什么叫构件？什么叫零件？什么叫通用零件和专用零件？试各举二个实例 4〕 、设计机器时应满足哪些基本要求？试选取一台机器，分析设计时应满足的基本要求 2、填空题 1)、机器或机构，都是由 组合而成的 2〕 、机器或机构的 之间，具有确定的相对运动。

3〕 、机器可以用来 人的劳动，完成有用的 4〕 、组成机构、并且相互间能作 的物体，叫做构件 5〕 、从运动的角度看，机构的主要功用在于 运动或 运动的形式 6〕 、构件是机器的 单元零件是机器的 单元 7〕 、机器的工作部分须完成机器的 动作，且处于整个传动的 8〕 、机器的传动部分是把原动部分的运动和功率传递给工作部分的 9〕 、构件之间具有 的相对运动，并能完成 的机械功或实现能量转换的 的组合，叫机器 3、判断题 1)、构件都是可动的 〔 〕 2〕 、机器的传动部分都是机构 〔 〕 3〕 、互相之间能作相对运动的物件是构件 〔 〕 4〕 、只从运动方面讲，机构是具有确定相对运动构件的组合 〔 〕 5〕 、机构的作用，只是传递或转换运动的形式 〔 〕  2 6〕 、机器是构件之间具有确定的相对运动，并能完成有用的机械功或实现能量转换的构件的组合。

〔 〕 7〕 、机构中的主动件和被动件，都是构件 〔 〕 2 填空题答案 1〕 、构件 2〕 、构件 3〕 、代替 机械功 4〕 、相对运动 5〕 、传递 转换 6〕 、运动 制造 7〕 、预定 终端 8〕 、中间环节 9〕 、确定 有用 构件 3 判断题答案 1〕 、√ 2〕 、√ 3〕 、√ 4〕 、√ 5〕 、× 6〕 、√ 7〕 、√  3 第二章 机构的结构分析 2-7 是试指出图 2-26 中直接接触的构件所构成的运动副的名称 解： a)平面高副 b)空间低副 c)平面高副 2-8将图 2-27 中机构的结构图绘制成机构运动简图，标出原动件和机架，并计算其自由度 解： b)n=3，LP=4 ，HP=0， F=3×3-2×4=1  4 c) n=3， LP=4 ，PH=0， F=3×3-2×4=1  5 2-9 试判断图 2-28 中所示各“机构”能否成为机构，并说明理由 解： H)4 6 P034260 La nPF不是机构 修改后的机构 H)3 4 P134260 Lb nPF不是机构  6 修改后的机构 H)2 3 P032230 Lc nPF不是机构 修改后的机构 H)10 14 P03 102 142 LdnPF是机构 2-10 计算图 2-29 中所示各机构的自由度，并指出其中是否含有复合铰链、局部自由度或虚约束，说明计算自由度应作何处理。

解： a)  7 n=5， LP=7 ， 有复合铰链：构件 3 和构件 5; 构件 3 和构件 1; F=3n-2LP=3×5－2×7=1 b) n=6， LP=8， PH=1， 有局部自由度，有虚约束 F=3n-2LP-HP=3x6-2x8-1=1 d) 有虚约束，有复合铰链  8 n=5， LP=7， HP=0， F=3n-2LP-HP=3×5-2×7-0=1 e) 有对称虚约束 n=5，LP=7 F=3n-2LP=1  9 f)有对称虚约束 n=3，LP=3，HP=2 F=3n-2LP-HP=1 g) n=2，LP=2，HP=1， n=3，LP=4 有虚约束  10 h) 有对称虚约束， n=3，LP=4 F=3n-2LP =3×3-2×4=1 或者： n=4，LP=5 HP=1，  11 F=3n-2LP-HP=3×4-2×5-1=1 2-12 计算图 2-30 所示各机构的自由度，并在高副低代后，分析组成这些机构的基本杆组即杆组的级别 解： a) n=4， LP=5， HP=1 F=3n-2LP-HP=1 所以此机构为 III 级机构  12 b) n=3， LP=3， HP=2 F=3n-2LP-HP=1 c) n=4，LP=4，HP=3 F=3n-2LP-HP=1 d)  13 n=6， LP=8 ，HP=1 F=3n-2LP-HP=1 所以此机构为 III 级机构 2-13 说明图 2-32 所示的各机构的组成原理，并判别机构的级别和所含杆组的数目。

对于图2-32f 所示机构，当分别以构件 1、3、7 作为原动件时，机构的级别会有什么变化？ a)  14 机构的级别:II b)  15 机构的级别:II f) 当分别以构件 1、3、7 作为原动件时 以构件 1 作为原动件时， 以构件 1 作为原动件时，机构的级别 II  16 以构件 3 作为原动件时， 以构件 3 作为原动件时，机构的级别:II 以构件 7 作为原动件时， 杆组的级别:III 以构件 7 作为原动件时，机构的级别:III  17 2-14 绘制图 2-33 所示机构高副低代后的运动简图，电脑构的自由度并确定机构所含杆组的数目和级别以及机构的级别 图 2-33 机构示意图 机构高副低代后的运动简图 杆组的级别:III  18 所以，机构的级别:III 2-15 试分析图 2-35 所示刨床机构的组成，并判别机构的级别假设以构件 4 为原动件，则此机构为几级？ 解：F=3n-2LP-HP=3×5-2×7=1 一、假设以构件 1 为原动件，则此机构拆分的杆组是： 所以此机构为 III 级 二、假设以构件 4 为原动件，则此机构拆分的杆组是：  19 所以此机构为 II 级  20 第三章 平面连杆机构 3-9 图 3-54 所示平面铰链四杆运动链中，已知各构件长度分别为55ABlmm，40BClmm， 50CDlmm，25ADlmm。

〔1〕判断该机构运动链中四个转动副的类型 〔2〕取哪个构件为机架可得到曲柄摇杆机构 〔3〕取哪个构件为机架可得到双曲柄机构 〔4〕取哪个构件为机架可得到双摇杆机构 解： 平面连杆机构 LAB=55 LBC=40 LCD=50 LAD=25 LAB+LAD

故该铰链四杆机构为曲柄摇杆机构ＡＢ为曲柄 １〕以曲柄ＡＢ为主动件，作出摇杆ＣＤ的极限位置如下图 ∴ AC1＝lAB＋lBC＝40＋25＝65 AC2＝lBC－lAB＝40－25＝15 (1)极位夹角θ：出现在 AB 与连杆 BC 重合位置 222222112212arccosarccos22ACADC DACADC DACADACAD 2222220655550155550arccosarccos265 552 15 5514.6  22 图 1 行程速比系数Ｋ＝〔１８００＋θ〕／〔１８００－θ〕≈1.17 (2)求摇杆的最大摆角φ，从图 1，摇杆的最大摆角φ： φ＝∠B1DC1－∠B2DC2 2222221122122222220arccosarccos22505565505515250552505560.83C DADACC DADACADC DADC D (3)最小传动角γmin出现在ＡＢ与机架ＡＤ重合位置〔分正向重合、反向重合〕如图 2 分别求出1、2，再求最小传动角。

2221()arccos2BCCDADABBCCD 22204050(5525)arccos2405036.86 2222()arccos2BCCDADABBCCD 22204050(5525)arccos24050125.09 图 2  23 曲柄处于ＡＢ１位置时，传动角γ１＝1=36.860． 曲柄处于ＡＢ２位置时，传动角γ２＝1800－2=54.900． 现比较的γ１、γ２大小，最小传动角取γ１、γ２中最小者． ∴γmin＝36.860 ２〕 取ＡＢ为机架,即取最短杆为机架，该机构演化为双曲柄机构因为在曲柄摇杆机构中取最短杆作为机架，其２个连架杆与机架相连的运动副Ａ、Ｂ均为周转副Ｃ、Ｄ两个转动副为摆转副 3-15 图 3-59 所示为加热炉炉门的启闭状态，试设计一机构，使炉门能占有图示的两个位置 图 3-59 题 3-15 图 提示：把门看着是在连杆上，即两个活动铰链中心在门上， 同时把固定铰链中心装在炉子的外壁上 3-16 试设计一个如图 3-60 所示的平面铰链四杆机构设已知其摇杆0B B的长度075B Blmm，行程速比系数 K=1.5，机架00A B的长度00100A Blmm，又知摇杆的一个极限位置与机架间的夹角45，试求其曲柄的长度0A Al和连杆的长度ABl。

 24 图 3-60 题 3-16 图 解：〔符号与课本不太一致〕 当行程速比系数 K=1.5 时，机构的极位夹角为 3615 . 115 . 118011180KK 即机构具有急回特性，过固定铰链点Ａ作一条与已知直线1AC成36的直线再与活动铰链点Ｃ的轨迹圆相交，交点就是活动铰链点Ｃ的另一个极限位置选定比例尺，作图，如以下图所示 由图可知，有两个交点，即有两组解直接由图中量取84.701AC，75.252AC，88.1692AC故有两组解 解一： 构件 AB 的长为mmACAClAB55.22275.2584.70221 构件 BC 的长为mmACAClBC3 .48275.2584.70221 摇杆的摆角 41 451CDA2C2C2B1B2B1B)(b 25 解二： 构件 AB 的长为mmACAClAB52.49284.7088.169212 构件 BC 的长为mmACAClBC36.120284.7088.169212 摇杆的摆角107 3-17 如图 3-61 所示，设已知破碎机的行程速比系数 K =1.2，颚板长度300CDlmm，颚板摆角=35º，曲柄长度 lAB=80 mm。

求连杆的长度，并验算最小传动角min是否在允许的范围内 图 3-61 题 3-17 图 3-18 试设计一曲柄滑块机构，设已知滑块的行程速比系数 K =1.5，滑块的冲程 H =50 mm，偏距 e =20 mm，并求其最大压力角max？ 解：行程速比系数 K=1.5，则机构的极位夹角为 3615 . 115 . 118011180KK 选定作图比例， 先画出滑块的两个极限位置 C1和 C2， 再分别过点 C1、C2作与直线 C1C2成5490的射线，两射线将于点Ｏ以点Ｏ为圆心， OC2为半径作圆，再作一条与直线 C1 C2相距为mme20的直线，该直线与先前所作的圆的交点就是固定铰链点Ａ作图过程如解题 24 图所示 直接由图中量取mmAC251，mmAC682，所以 曲柄 AB 的长度为mmACAClAB5 .2122568212 连杆 BC 的长度为mmACAClBC5 .4622568221  26 最大压力角，提示：出现在曲柄与导路垂直的时候 3-19 图 3-62 所示为一牛头刨床的主传动机构,已知075A Almm，100BClmm，行程速比系数 K=2，刨头 5 的行程 H=300mm。

要求在整个行程中，刨头 5 有较小的压力角，试设计此机构 图 3-62 题 3-19 图 解：〔符号与课本不太一致〕 由题可得极位夹角θ＝180o×〔k－１〕／〔k＋１〕＝６０o．即摆杆0B B的摆角为 60o． 曲柄运动到与0B B垂直，其摆杆0B B分别处于左右极限位置01B B、02B B． 已知：曲柄长度0AAl＝75 ∴机架00A B的长度00A Bl＝75／sin〔θ／２〕＝150mm 2B1B2C1CAe21CC90解题 3-18 图 O 27 欲使其刨头的行程 H＝300mm，即 C 点运动的水平距离为 300mm． ∴摆杆01B B的长度01B Bl＝Ｈ／２／sin〔θ／２〕＝150／sin30o＝300mm 为了使机构在运动过程中压力角较小，故取刨头５构件的导路在 B3F 的中点，且⊥00A B ． B0F ＝01B Bl×cos〔θ／２〕＝150×3mm ∴刨头５构件离曲柄转动中心0A点的距离为： 0A El＝03B Bl－00A Bl－(03B Bl－0B Fl)／２＝300－150－(300－150×3)/2 130 3-22 有一曲柄摇杆机构，已知其摇杆长0420B Blmm，摆角90，摇杆在两极限位时与机架所成的夹角各为60和30，机构的行程速比系数 K=1.5，设计此四杆机构，并验算最小传动角min。

解：1180361kk 按照课本的方法作图 H  28 3-23 试求图 3-65 所示各机构在图示位置时全部瞬心的位置 〔a〕 〔b〕 〔c〕 〔d〕 图 3-65 题 3-23 图 提示：列出 n 个构件，画出 n 边形，同时结合三心定理 〔a〕 绝对瞬心: P12 、P13 、P14；相对瞬心: P23 、P34 、P24 〔b〕 P13 、P14在过 C 点垂直于 BC 的无穷远处 〔d〕 P23(P13) P34 P12 P14(P24) P12 P12 P23(P24)  29 3-24 在图 3-66 所示的机构中，已知曲柄 2 顺时针方向匀速转动，角速度2100/ ,rad s试求在图示位置导杆 4 的角速度4的大小和方向 图 3-66 题 3-24 图 ∞ 解： P12在 A0 ，P14在 B0 ， P34在无穷远 P12 P14 P23 P34 P24  30 n=4 (1)62n nk个 根据 P24是的瞬心，两个构件在该点的绝对速度相等。

242420.pPVw LA 2424414.pPVw LP  31 第四章 凸轮机构 4-10 图 4-40 所示为一尖端移动从动件盘凸轮机构从动件的运动线图 试在图上补全各段的位移、速度及加速度曲线，并指出在哪些位置会出现刚性冲击？哪些位置会出现柔性冲击？ 根据关系式ddsv ，ddva ，补全后的从动件位移、速度和加速度线图如上右图所示在运动的开始时点＝0、以及45333、、处加速度有限突变，所以在这些位置有柔性冲击；在＝23和处速度有限突变，加速度无限突变，在理论上将会产生无穷大的惯性力，所以在这些位置有刚性冲击 4-13 设计一偏置移动滚子从动件盘形凸轮机构已知凸轮以等角速度顺时针转动， 基圆半径50brmm， 滚子半径10rrmm， 凸轮轴心偏于从动件轴线右侧，偏距 e=10mm从动件运动规律如下：当轮转过0120时，从动件以简谐运动规律上升 30mm;当凸轮接着转过30时从动件停歇不动；当凸轮再转过150时，从动件以等加减速运动返回原处；当凸轮转过一周中其余角度时，从动件又停歇不 32 动。

反转法画图 4-6 设计一对心移动平底从动件盘形凸轮机构已知基圆半径50brmm，从动件平底与导路中心线垂直，凸轮顺时针等速转动从动件运动规律如下：当凸轮转过120时，从动件以简谐运动规律上升 30mm; 当凸轮再转过150时，从动件以简谐运动规律返回原处；当凸轮转过其余90时，从动件又停歇不动 4-7 在图 4-43 所示的凸轮机构中，已知摆杆0B B在起始位置时垂直于0A B，040A Blmm，080B Blmm， 滚子半径10rrmm，凸轮以等角速度顺时针转动从动件运动规律如下：当凸轮再转过0180时，从动件以摆线运动规律向上摆动30；当凸轮再转过150时，从动件以摆线运动规律返回物原来位置，当凸轮转 33 过其余30时，从动件又停歇不动 4-15 试用作图法求出图 4-47 所示凸轮机构中当凸轮从图示位置转过45后机构的压力角，并在图上标注出来 反转法画图 4-16 在图 4-48 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 点接触时，凸轮转过的角度及从动件走过的位移 2〕标出在 D 点接触凸轮时机构的压力角 a 解： a)图： 〔1〕作偏置圆 〔2〕过 D 点作偏置圆切线,得出所在位置 〔3〕作理论轮廓，作出两者交点'B  34 〔4〕得 s 如图 〔5〕 b)图： 〔1〕以 A0 为圆心， AA0 为半径画圆弧； 〔2〕 以 B1 为圆心， AB 为半径画圆弧；交 A1 点； 〔3〕21  35 第五章 齿轮机构 5-11 一渐开线在基圆半径50brmm的圆上发生。

试求： 渐开线上向径65krmm的点 k 的曲率半径k、压力角ka和展角k 解： ①cosbkkrr 50cos39.765karc ②5039.741.5kbkr tgtgmm ③0.139kkktg弧度 5-12 已知一正常齿制标准直齿圆柱齿轮mm5m, 20,45z，试分别求出分度圆、基圆、齿顶圆上渐开线齿廓的曲率半径和压力角 解： *5 45225cos5 45 cos20211.425 452 1 5235baadmzmmdmzmmdmzh mmm       36 分度圆20 基圆处 cosbbbrr, 0b 齿顶圆处 211.4cos0.899 235 25.89baaarr 211.42038.52211.4002211.425.8951.32bbbbabar tgtgmmr tgtgmmr tgtgmm 5-13 已 知 一 对 外 啮 合 正 常 齿 制 标 准 直 齿 圆 柱 齿 轮mm2m,201z,452z,试计算这对齿轮的分度圆直径、齿顶高、齿根高、顶隙、中心距、齿顶圆直径、齿根圆直径、基圆直径、齿距、齿厚和齿槽宽。

解： 由mm2m,201z,452z  37 1112121122*****1**1*2**21240902()2.54.50.5(2)44[2()]31(2)94[2()]81cos40 cos2037.58cos90 caafaafaafaaafabbdmzmmdmzmmhh mmmhhc mmmhhhcc mdm zhmmdm zhcmmdm zhmmdm zhcmmddmmdd111os2084.576.283.14237.59arccosarccos26.4942baammpmmmmsemmrr 5-14 试比较正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮的基圆和齿根圆，在什么条件下基圆大于齿根圆？什么条件下基圆小于齿根圆？ 解：根据： **22 ()ffaddhmzhcm  ****coscos2()cos2()1 cosbaaddmzmzhc mmzhcz 12()652mazzmm 38 ***1,0.252()2 (1 0.25)41.451 cos1 cosamchcz ***1,0.352()2 (1 0.35)44.71 cos1 cosamchcz 〔2〕1m 如果齿数小于等于 41,基圆大于齿根圆 1m 如果齿数大于 42, 基圆小于齿根圆 1m 如果齿数小于等于 44,基圆大于齿根圆 1m 如果齿数大于 45, 基圆小于齿根圆 5-15 现需要传动比3i的一对渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，有三个压力角相等的渐开线标准直齿圆柱齿轮，它们的齿数分别为201z，6032 zz，齿顶圆直径分别为mm441ad，mm1242ad，mm5 .1393ad，问哪两个齿轮能用？中心距a等于多少？并用作图法求出它们的重合度 。

解：两个齿轮能用，是指能够正确啮合根据 1*11(2)442aadm zhmmm 2*12(2)1242aadm zhmmm 3*33(2)139.52.25aadm zhmmm 所以：齿轮 1 和齿轮 2 两个齿轮能用.  39 中心距12()802mazzmm 重合度 111140cos20cos0.854 44 31.32baaarr 2222120cos20cos0.909 124 24.58baaarr 12anB BP ''11221()()2120(31.3220 )60(24.5820 )21.67aaaz tgtgz tgtgtgtgtgtg 5-18 对 z1=24、z2=96、m=4mm、=20ah=1、c*=0.25 的标准安装的渐开线外啮合标准直齿圆柱齿轮传动因磨损严重，维修时拟利用大齿轮坯，将大齿轮加工成变位系数 X2=-0.5 的负变位齿轮试求： 1〕新配的小齿轮的变位系数 X1 2〕大齿轮顶圆直径 da2  40 12121221**11*1200.50.5()45()450.2541942388faafaxxxxrrhc mx mmrarc mzzdmm 解：①② 5-20 在图所示的同轴式渐开线圆柱齿轮减速器中， 已知： z1=15、 z2=53、 z3=56、z4=14,两对齿轮传动的中心距 a12’=a34’=70mm,各轮的 m=2mm、=20。

ah=1、c*=0.25 〔1〕假设两对齿轮均采用直齿圆柱齿轮，试选择两对齿轮的传动类型，并分别求其啮合角 〔2〕假设轮 1、2 采用斜齿圆柱齿轮，轮 3、4 仍采用直齿圆柱齿轮，则；①计算轮 1、2 的螺旋角的大小②判断轮 1 是否根切③轮 3、4 不发生根切的最小变位系数 xmin④设计计算轮 3、4 的分度圆、齿顶圆和齿根圆直径  41 解： 〔1〕假设两对齿轮均采用直齿圆柱齿轮，两对齿轮的传动类型 实际中心距：a=70mm 理论中心距：a12=0.5×m(z1＋z2)=0.5×2(15＋53)=68 mm a34=0.5×m(z3＋z4)=0.5×2(14＋56)=70 mm 因为：a12﹤a ，a＝a34 所以，齿轮 1 和 2 采用正传动，齿轮 3 和 4 采用零传动 啮合角coscosaa  cosα12’=a12×cosα/ a12’=68×cos20°/70=0.91，所以， 12=24° 34=α=20° 〔2〕假设轮 1、2 采用斜齿圆柱齿轮，轮 3、4 仍采用直齿圆柱齿轮 ①计算轮 1、2 的螺旋角的大小 a12=0.5×(d1＋d2)= 0.5×mn×(z1＋z2)/ cosβ cosβ=0.5×mn×(z1＋z2)/ a12=68/70 ，所以， β=13.7° ②判断轮 1 是否根切 zmin=17 cos3β=17×cos313.7°=15.58 z1=15﹤zmin , 所以，齿轮 1 发生根切。

③轮 3、4 不发生根切的最小变位系数 xmin  42 33min44min34min1717562.2917171717 140.17617170.176zxzxxx   故：取 ④计算轮 3、4 的分度圆、齿顶圆和齿根圆直径 34340.17600xxxxxaay  ＝ ＋ 计算轮 3 的分度圆、齿顶圆和齿根圆直径 33112dmzmm *33(22 )2(562 12 ( 0.176))115.296aadm zhxmm  **33(222 )2(562 1 2 0.252 ( 0.176))106.296fadm zhcxmm      计算轮 4 的分度圆、齿顶圆和齿根圆直径 4428dmzmm *44(22 )2(142 12 0.176)32.704aadm zhxmm  **44(222 )2(142 1 2 0.252 0.176)23.704fadm zhcxmm     5-21 设已知一对斜齿轮转动，201z、402z、mm8nm、 20n、1* anh，25. 0* nc，15〔初选值〕，mmB30，试求a〔应圆整〕，及1vz，2vz。

 43 解： 1211()8 (2040)248.462cos2cos152501cos8 (2040) 25016.262nam zzmmamm   sin30 sin16.260.3348nBm 11332022.61coscos 16.26vzz 22334045.22coscos 16.26vzz 5-22 一平行轴斜齿轮机构已知：z1=30、z2=100、mn=6mm假设要求设计中心距为 400mm，试确定该对斜齿轮的螺旋角 解： 121()2cos1cos6 (30 100) 40012.842nam zz   44 5-25 有一阿基米德蜗杆传动，已知：传动比18i，蜗杆头数21z，直径系数8q，分度圆直径mmd801 试求： 〔1〕模数m 、蜗杆分度圆柱导程角、蜗轮齿数2z及分度圆柱螺旋角； 〔2〕蜗轮的分度圆直径2d和蜗杆传动中心距a 解： 21111112223680102 10tan0.258014.0310 3636010()(836)22022xzizdmqmz pz mdddmzmaqzmm 第六章 轮系及其设计 6-11 在 图6-27所 示 的 车 床 变 速 箱 中 ， 已 知 各 轮 齿 数 为 z1=42,z2=58,z3’=38,z4’=42,z5’=50,z6’=48,电动机转速为 1450r/min。

假设移动三联滑移齿轮 a使齿轮 3’和 4’啮合，又移动双联滑移齿轮 5’6’啮合，试求 45 此时带轮转速的大小和方向 解： 3124611351351246( 1)( 1)989.58 /minnzzzinzzzzzznnrzzz   带带带带轮方向与轮相反 6-12 图 6-28 所示为一电动卷扬机的传动简图已知蜗杆 1 为单头右旋蜗杆， 蜗轮 2 的齿数422z， 其余各轮齿数为： 18'2z，783z，18'3z，554z；卷筒 5 与齿轮 4 固联，其直径mm4005D，电动机转速min/14501rn 试求： 〔1〕卷筒 5 的转速5n的大小和重物的移动速度 v； 〔2〕提升重物时，电动机应该以什么方向旋转？  46 图 6-28 题 6-12 图 是定轴轮系,较简单 2341112323411232.61 /min0.0564/60zzzninzzzzzznnrzzznm s555555V= rr 6-13 在图示轮系中， 已知各轮齿数为：601z，202z，20'2z，203z，20'3z，204z ，1005z。

试求该轮系的传动比41i  47 图 6-29 题 6-13 图 解：是两个周转轮系组成的复合轮系 A. 齿轮 4、行星齿轮 3、行星齿轮 2，、齿轮 5 构成周转轮系 H 是行星架 B. 齿轮 4、行星齿轮 3、行星齿轮 2，、行星齿轮 2、齿轮 1 构成周转轮系 H 是行星架 给系统加－H,行星架固定 2325445543254( 1)504HHHHzzznninnzzznnn    48 33214214114324214411( 1)3831.5HHHHzzznnzzinnzzzzznnnin     6-14 在图示轮系中， 已知各轮齿数为：261z，322z，22'2z，803z，364z，又min/3001rn ，min/503rn 两者转向相反试求齿轮4 的转速4n的大小和方向 图 6-30 题 6-14 图 解：是周转轮系. 齿轮 1、行星齿轮 2、行星齿轮 2，、齿轮 4、齿轮 3 构成周转轮系 ，行星架 H 没有标出 给系统加－H,行星架固定。

 49 12311331232 80( 1)4.47526 22HHHzznninnzz    设：1n转向为正， 3004.4755013.92HHHnnn  21241441244132 36( 1)2.0126 22300 13.922.0113.92128.4 /minHHHnnzzinnzznnrn 方向与 相同 6-15 图示周转轮系，已知201z，242z，30'2z，403z，又min/2001rn ，min/1003rn试求行星架H 的转速？ 图 6-31 题 6-15 图 解：是周转轮系. 齿轮 1、行星齿轮 2、行星齿轮 2，、齿轮 3 构成周转轮系 ，行星架 H给系统加－H,行星架固定  50 2311331224 4011.620 30HHHzznninnzz     设：1n转向为正， 12001.610015.38 /minHHHnnnrn 方向与 相同 6-19 图示为一装配用电动螺丝刀齿轮减速部分的传动简图。

已知各轮齿数为741 zz，3963 zz假设min/30001rn ，试求螺丝刀的转速n刀 图 6-35 题 6-19 图 解：是两个周转轮系组成的复合轮系 A. 齿轮 1、行星齿轮 2、齿轮 3 构成周转轮系,H1 是行星架nH1= n4 B. 齿轮 4、行星齿轮 5、齿轮 6 构成周转轮系 ,H2 是行星架nH2= n刀 n3= n6=0 根据装配条件，可以求出2z、5z  51 112311133112114121564246624542241239( 1)7746 39( 1)74677777300069r min4646464669r minHHHHHHHHHHHHzznninnzznnnnzznninnzznnnnnnn    刀 // 6-22 图 6-38 所示轮系中，已知181z，20' 1z，202z，18'2z，583z，56' 3z，假设min/10001rn ,转向如下图，求' 3n的大小和方向 图 6-38 题 6-22 图 解：是一个周转轮系和一个定轴轮系组成的复合轮系 A. 齿轮 1、行星齿轮 2、齿轮 3 构成周转轮系, 齿轮 3，是行星架 H。

nH=' 3n B. 齿轮 1，、齿轮 2，、齿轮 3，构成定轴轮系 . 311331583.2218HHHznninnz    〔a〕  52 311 331562.820zninz     〔b〕 nH=' 3n 〔c〕 n3=1'n 32.8Hnn  〔d〕 联立上述四个方程，可以求出： 3'175.55 /minHnnrn方向与 相同 第 7 章 间歇运动机构和其它常用机构 7-1 什么是间歇运动？有哪些机构能实现间歇运动？ [解] 主动件的连续运动，而从动件作非连续运动 常见的棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构能实现间歇运动 7-2 常见的棘轮机构有哪几种？试述棘轮机构的工作特点 [解] 常用类型：单动式、双动式；单向式、双向式；外啮合、内啮合；摩擦式等 如课本图 7-1，当摆杆 1 顺时针方向摆动时，棘爪 2 将插入棘轮齿槽中，并 53 带动棘轮顺时针方向转过一定的角度； 当摆杆逆时针方向摆动时， 棘爪在棘轮的齿背上滑过，这时棘轮不动。

为防止棘轮倒转，机构中装有止回棘爪 5，并用弹簧使止回爪与棘轮齿始终保持接触这样，当白干 1 连续往复摆动时，就实现了棘轮的单向间歇运动 7-3 槽轮机构有哪几种基本型式？槽轮机构的运动系数是如何定义的？ [解] 基本型式：外接式和内接式 在一个运动循环内，槽轮运动时间 tb与拨盘运动时间 tj之比值 kt称为运动特性系数 7-5 试述凸轮间歇运动机构的工作原理及运动特点 [解] 工作原理：当凸轮转动时，通过其曲线沟槽〔或凸脊〕拨动从动盘上的圆柱销，使从动盘作间歇运动 特点：优点是结构简单、运转可靠、转位精确，无需专门的定位装置，易实现工作对动程和动停比的要求通过适当选择从动件的运动规律和合理设计凸轮 的轮廓曲线，可减小动载荷和防止冲击，以适应高速运转的要求主要缺点是精确度要求较高，加工比较复杂，安装调整比较困难 7-6 不完全齿轮机构与普通齿轮机构的啮合过程有何异同点？ [解] 在不完全齿轮机构中，主动轮 1 连续转动，当轮齿进入啮合时，从动轮 2 开始转动，当轮 1 上的轮耻退出啮合时，由于两轮的凸、凹锁止弧的定位作用，齿轮 2 可靠停歇，从而实现从动齿轮 2 的间歇转动。

而普通齿轮啮合是连续的，从动轮的运动也是连续的 第八章 机械运动动力学方程 8-6 在如图 10-14 所示汽轮机和螺旋浆的传动机构中，已知各构件的转动惯量分别为：汽轮机 1 的转子和与其相固联的轴 2 及其上齿轮的转动惯量J1=19002kgm•，螺旋桨 5 的转动惯量为 J5=2500 2kgm•，轴 3 及其上齿轮的转动惯量=400，轴 4 及其上齿轮的转动惯量 J3=1000 2kgm•，加在螺旋桨上的阻力矩为 M5=30Nm•，传动比 i23=6，i34=5假设取汽轮机 1 为等效构件，试求整个机组的等效转动惯量和等效阻力矩  54 解： 222221113344551111122222eJJJJJ22235413451112313313414412221345222661656 53013011163030111190040010002500630301900 11.1 1.12.7eeeeJJJJJiiiiJJJJJJJ1914.911155551(cos)()1301()30nmeeiiijjijrrMFvMMMMMNm     55 8-7 如图为具有往复运动时杆的油泵机构运动简图。

已知：lAB=50，移动导杆 3的质量为 m3=0.4kg，加在导杆 3 上的工作阻力 Fr=20N假设选取曲柄 1 为等效构件，试分别求出在以下情况下，工作阻力的等效力矩和导杆 3 质量的等效转动惯量 Je (1)10;(2) 130 ;(3) 190 解：  56 31312223 313 32131111112223122231122sinsin00030sin 3025090sin901000sin 901000rrrreeABrerr ABeABrr ABeABereFvMwFvMwm vJwm vJwvrwlMJMFlJmlkgmmMFlNmmJmlkgmmdwMJJdL①②③36.32rewwNmt 10-3图示为Ｘ6140 铣床主传动系统简图． 图中标出各轴号 〔Ⅰ， Ⅱ， …，Ⅴ〕 ， 轴Ⅴ为主轴． 各轮齿数见图． 各构件的转动惯量 〔单位为2kgm•〕为： 电动机 JM=0． 0842； 轴： JS1=0． 0002， JS2=0． 0018， JS3=0． 0019，JS4=0． 0070， JS5=0． 0585； 齿轮块： J3=0． 0030， J4=0． 0091， J7=0． 0334，J8=0． 0789； 齿轮： J5=0． 0053， J6=0． 0087， J9=0． 1789， J10=0． 0056；飞轮 JF=0． 1112； 带轮： J1=0． 0004， J2=0． 1508； 制动器Ｃ： JC=0． 0004，带的质量 m=1．214kg．求图示传动路线以主轴Ⅴ为等效构件时的等效转动惯量．  57 解：i12=ω1/ω2=D2/D1 ω1=275×ω2/145 ……① i25=ω2/ω5=(-1)3×38×46×71／16×17×18 ω2=－25．35×ω5 将ω2代入①式可得：ω1＝－48．1×ω5 i35=ω3/ω5=(-1)2×46×71/17×18 ω3=10．67×ω5 i45=ω4/ω5=(-1)1×71/18 ω4=－3．94×ω5 皮带的速度：V=ω2×D2/2 V=25．35×ω5×D2/2 V/ω5=25．35×0．275/2=3．48 由转动惯量的公式：JV5=∑ni=1[Jsi×(ωi/ω5)2+mi(Vsi/ω5)2]  58 JV5=(JM+JS1+J1+JC) × ( ω1/ ω5)2+m × (V/ ω5)2+(J2+JS2+J3) × ( ω2/ ω5)2+(J4+JS3+J5+J6)×(ω3/ω5)2 +(J7+JS4+J8)×(ω4/ω5)2+(J9+JF+J10+JS5)×(ω5/ω5)2 JV5=(0.0842+0.0002+0.0004+0.0004)×48.12+1.214×3.482+(0.1508+0.0018+0.0030)×25.352+(0.0091+0.0019+0.0053+0.0087)×10.672 +(0．0334+0．0070+0．0789)×3．942+(0．1789+0．1112+0．0056+0．0585)×12 JV5=316．86(kg·m2) 10-5 如下图为一简易机床的主传动系统，由一级皮带传动和两级合并轮传动组成。

已知直流电动机的转速 n0=1500，小皮带轮直径 d=100，转动惯量Jd=0.12kgm•，大皮带轮直径 D=200，转动惯量 JD=0.32kgm•，各齿轮的齿数和 转 动 惯 量 分 别 为 ： Z1=32, J1=0.12kgm•, Z2=56,J2=0.22kgm•, Z2’=32,J2’=0.12kgm•, J3=0.252kgm• 要求在切断电源后 2s，利用装在轴上的制动器将整个传动系统制动住求所需的制动力矩  59 解：以主轴 I 为等效构件 222010223111011121212310110()()()()750min278.560edereedereededMMJdtMdMJdtJJJJJJJDdzzzzzzDrnndnradsJ•2①②从而得出：＝ 0.925kgm 78.52eredMJdt  0.925 8-8 在图所示定轴轮系中，已知各轮齿数为 Z1=Z2’=20,Z3=Z4=40,各轮对其轮心的转动惯量分别为 J1=J2’=0.012kgm•,J2=J3=0.042kgm•作用在轮 1 上的驱动力矩 Md=30Nm•，作用在轮 3 上的阻力矩 Mr=120Nm•。

设该轮系原来静止，试求在 Md和 Mr作用下，运转到 t=1.5s 时，轮 1 的角速度1和角加速度1  60 解：取轮１为等效构件 i12=ω1/ω2=(-1)1×z2/z1 ω2=－ω1/2 i13=ω1/ω3=(-1)2×z2×z3/z1×z2’ ω3=20×20×ω1/40×40=ω1/4 轮１的等效力矩Ｍ为： Ｍ＝Md×ω1/ω1+Mr×ω3/ω1 =60×1－120/4=30 N·m 轮１的等效转动惯量Ｊ为： Ｊ=J1(ω1/ω1)2+(J2’+J2)(ω2/ω1)2+J3(ω3/ω1)2 =0.01×1+(0.01+0.04)/4+0.04/16=0.025 (kg·m2) ∵M=J ×ε ∴ 角加速度ε＝Ｍ／Ｊ＝1200 (rad/s2) 初始角速度 ω0=0 ∴ω1=ω0+ε×t ω1=1200×1.5=1800(rad/s)  61 8-10 已知一机械系统的等效力矩 Me对转角的变化曲线如下图 各块面积分别为，f1=340mm2 ,f2=810mm2 ,f3=600mm2 ,f4=910mm2 f5=555mm2 f6=470mm2 f7=695mm2 比例尺：1700,MNmmmmm•平均转速 nm=800r/min，运转不均匀系数[]=0.02。

假设忽略其它构件的转动惯量，求飞轮的转动惯量并指出最大、最小角速度出现的位置 解：根据能量指示图：  62 2max2maxmax22780( 340)7803401120[ ]112013676.497.52[ ]() [ ]60MFmmFmmwwwJkgmn  • 8-11 在如图 8-16 所示的传动机构中，1 轮为主动轮其上作用的主动力矩1M为常数2 轮上作用有主力矩2M，其值随 2 轮的转角作周期性变化：当 2 轮由 0 度转到 120度时，其变化关系如图 8-16(b)所示当 2 轮由 120 度转至 360 度时，20.1M N m轮的平均角度150ms，两齿轮齿数为1220,40zz，试求： 〔1〕以 1 为等效构件时等效阻力矩rM； 〔2〕在稳定运转阶段的等效驱动力矩dM； 〔3〕为减小速度波动，在 1 轮轴上加装飞轮，假设要求不均匀系数 0.05，而不计 1 轮和 2 轮的转动惯量，问所加飞轮的转动惯量应多大？ 图 8-16 题 8-11 图 解： 〔1〕以 1 轮为等效构件时等效阻力矩rM； 〔2〕在稳定运转阶段的等效驱动力矩dM 1222221/2rrMMMMM (a) (b)  63 根据一个周期的时间间内:Wr = Wd，求出等效驱动力矩 Md； 2421500.053350.033ddMMN m 〔3〕飞轮的转动惯量 222[ ]99.9662.51[ ](50)0.05FmwJkgm • maxmin[]99.966WEE  64 第九章 机械的平衡 9-1 什么是静平衡？什么是动平衡？各至少需要几个平衡平面？静平衡、动平衡的平衡条件各是什么？ 解：静平衡的条件：各个偏心质量的离心惯性力的合力为零,或质径积的向量和为零。

静平衡为单面平衡. 动平衡的条件： 转子上分布在不同平面内的各个偏心质量所产生的离心惯性力矢量和为零及惯性力构成的力矩矢量和也为零 动平衡为双面平衡 9-2 动平衡的构件一定是静平衡的，反之亦然，对吗？为什么？在图 9-14所示的两根曲轴中，设各曲拐的偏心质径积均相等，且各曲拐均在同一轴平面上试说明两者各处于何种平衡状态？ (a) (b) 图 9-14 题 9-2 图 解：  65 9-3 如图 9-15 〔a〕 所示转子， 其工作的转速n=300r/min， 其一阶临界转速01n=6000r/min，现在两个支撑轴承的垂直方向分别安装测振传感器，测得的振动线图如图 9-15〔b〕所示，试问：1) 该转子是刚性转子还是挠性转子？假设此转子的工作转速为 6500r/min,该转子又属于哪种转子？ 2) 该转子是否存在不平衡质量？ 3) 能否从振动线图上判断其是静不平衡还是动不平衡？ 图 9-15 题 9-3 图 9-4 如图 9-16 所示的盘形转子中，存在有 4 个不平衡质量它们的大小及其质心到同转 轴 的 距 离 分 别 为110mkg,1100rmm,28mkg,2150rmm，37mkg,3200rmm,45mkg,4100rmm,试对该转子进行平衡设计。

(a) (b)  66 图 9-16 题 9-4 图 解： 1 12 23 34 410 10010008 1501200720014005 100500100b bm rkg mmm rkg mmm rkg mmm rkg mmmmkgmmm r大小方向如图所示 9-5 如图 9-17 所示为一均质圆盘转子，工艺要求在圆盘上钻 4 个圆孔，圆孔的直径及孔心到转轴O的距离分别是140dmm,1120rmm,260dmm，2100rmm，350dmm，3110rmm，470dmm，490rmm；方位如图试对该转子进行平衡设计 图 9-17 题 9-5 图  67 解： 221 1122 223 324 440120480002460100900004501106875047090110250410000ldm rl rllm rllm rllm rlllmm    68 9-6 在如图 9-18 所示的刚性转子中，已知各不平衡质量和向径的大小分别是：1100mkg，1400rmm，215mkg，2300rmm，320mkg，3200rmm，420mkg，4300rmm，方向如下图，且123423200lllmm。

在对该转子进行平衡设计的时候，假设设计者欲选择'T和''T做为平衡平面，并取加重半径'''500bbrrmm平衡质量'bm，''bm的大小和'br，''br的方向 图 9-18 题 9-6 图 解：  69 11223344112233441122334440004500400060004000300040003001500800036000mrkgmmmrkgmmmrkgmmmrkgmmTmrkgmmmrkgmmmrkgmmmrTmrmrkgmmmrkgmmmr•••• • • • • •在平面内在平面内分别在两个平衡平面内作矢量图4310012900255.8eeeTmrmkg•，取）在平面内 43258003711.6eeeTmrmkg•）在平面内  70 9-7 如图 9-19 所示为一用于航空燃气轮机的转子，其质量为 100kg，其质心至两平衡平面Ⅰ及Ⅱ的距离分别为12200,800lmm lmm，转子的转速为n=9000r/min,试确定：在平衡平面Ⅰ，Ⅱ内许用不平衡质径积。

图 9-19 题 9-7 图 图 9-20 题 9-8 图 9-8 在如图 9-20 所示曲柄滑块机构中，已知各杆长度100,ABlmm300,BClmm曲柄和连杆的质心1S、2S的位置分别为：12100ASBSlmml，滑块 3 的质量30.4mkg，试求此曲柄滑块机构惯性力完全平衡的曲柄质量1m和连杆质量2m的大小 9-9 为什么作往复运动的构件和作平面复合运动的构件不能在构件本身内获得平衡， 而必须在基座上平衡？机构在基座上平衡的实质是什么？ 。