机械原理第二版朱理作业答案.doc

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1、机械原理第二版（朱理）作业答案机械原理作业第一章结构分析作业1.2 解：F = 3n 2PL Ph = 3X 3-2X 4- 1= 0该机构不能运动，修改方案如下图：191.2 解:Ph = 3X 4 2X 5 1= 1 A点为复合铰链(b) F = 3n 2Pl Ph = 3X 52X 6 2= 1B、E两点为局部自由度，F、C两点各有一处为虚约束。(c) F = 3n 2Pl Ph = 3X 5 2X 7 0= 1 FIJKLM 为虚约束1.3 解:F = 3n 2PL Ph = 3X 7 2X 10 0= 11）以构件2为原动件，则结构由 成，故机构为H级机构（图a）。2）以构件4为原动

2、件，则结构由 成，故机构为H级机构（图b）。3）以构件8为原动件，则结构由 个H级杆组组成，8-7、6-5、4-3三个H级杆组组8-7、6-5、2-3三个H级杆组组2-3-4-5 一个皿级杆组和6- 7第二章运动分析作业2.1解：机构的瞬心如图所示-“ 气=5 mm/mm , t ,八卄一2.2解：取1作机构位置图如下图所示8%VD _ AE 24而2.求VeP14P1325，所以VD =VE 24 =150 24 =144 mm/s D E 252531Ve1501.25120rad / s3.求GD2P12P1438P12P2498,所以十 38 =1.25 38 =0.46 rad /s

3、21 98984.求C点的速度VcVc =2P24C 泊丄I= 0.46 44 5 =101.2 mm/s2.3解：取7 " mm/mm作机构位置图如下图a所示1.求B2点的速度Vb2Vb2 = 3 1 x Lab =10 x 30= 300 mm/s2.求B3点的速度Vb3VB3=V B2 +VB3B2大小？3 1 x lab?方向丄BC丄AB/ BC10 mm/s取vmm作速度多边形如下图b所示，由图量得：mm阪=22 mm 所以 Vb3 二 沃 = 27X0 = 270 mm/sl BC = BC 和=1231 二 123由图a量得：BC=123 mm ,贝S BCl利用速度影

4、像在速度多边形，过 p点作丄CE,过b3点作丄BE，得到epd 15 mm pe = 17 mm点；过e点作丄pb3,得到d点，由图量得：，”、'Vd = pd X »v = 15 汉 10 = 150 mm/ s所以，VE 二 pe "v =17 10 = 170 mm/sVB3B24求©二b2b3"v =17 10 = 170 mm/sVB3 270 厂3 B32.2 rad/s3 Ibc 123n5.求 aB2a2f lAB =102 30 = 3000 mm/s26.求 aB3=50mm/ s2/mm作速度多边形如上图c所示，由图量得:a

5、B3=aB3n+ aB3f=aB2 +aB3B2 *+aB3B2大小3 3 Lbc?23 1 lAB2 3 3V B3B2?方向B f C丄BCB f A丄BC/ BCan 一aB3 一3 lBC二 2.22123 = 5952mm/sa$3B2 = 2 3 VB3b2 = 2 2.2 27° = 1188 mm/s2b'3 =23 mmn3b'3 =20 mm,所以2aB3 二/b'3 笃=23 50 = 1150 mm/s2aB3 =n3b'3"a =20 50 = 1000 mm/s27.求3aB3lBC10001232= 8.13 r

6、ad /s28求D点和E点的加速度aD、aE利用加速度影像在加速度多边形，作：b'3e sPBE,即b'3 _ 二e _ b'3 eCB _C 'BE，得到e点；过e点作丄化，得到d点，由图量得:：e = 16 mm d =13 mm十 aD x 4a =1350 = 650 mm/s2所以，aE = 2 "a =16 50 = 800 mm/s2。2.7解：取2 mm/mm作机构位置图如下图a所示。 一、用相对运动图解法进行分析1. 求B2点的速度Vb2Vb2 = 3 1 X Lab =20 X 0.1 = 2 m/s2. 求Bs点的速度Vb3VB3

7、B2?丄ABV B2 +3 1 X Lab方向水平/ BD取 705 m/s pb3=20mm所以 Vb3Vd= Vb3= 1 m/smm作速度多边形如下图b所示，由图量得:pbx -v = 20 0.05 = 1 m/sn3.求 aB2編2 _12Iab =202 0.1 =40m/s24.求盹3a B3 = aB2 + a B3B2 大小 ？3 12LaB?方向水平BA/ BD_1 m/s2取amm作速度多边形如上图c所示，由图量得:二b'3 =35 mm ” aB3 =b'3=35 1=35 m/s23，所以 B3 3 a。二、用解析法进行分析VD3 二VB2 sin 】

8、-lAB sin = 20 0.1 sin30 =1 m/saD3 二 aB2 cos 2 lAB cos = 202 0.1 cos30 =34.6 m/s2第三章动力分析作业3.1 解:根据相对运动方向分别画出滑块1、2所受全反力的方向如图a所示, 图b中三角形、分别为滑块2、1的力多边形，根据滑块2的力多边 形得：FrFr2sin(60 -2 ) sin(90)FR12F = Fcos®cos ，R12 rsin(60 - 2 )由滑块1的力多边形得:Fdsin(90 - ：)sin (602)Fr21cosF _ F sin(602 )d 一 R21coscoscossin(

9、60 2 ) _ f sin(602 )rsin(60 - 2 ) sin(60 - 2 )而，tg Tf 二 tgT (0.15) =8.531430.7 Na）所示；所以 F厂 Fr 泅6°2）二 iooosin（602 8.53 ）dr sin（60。一2申）sin（60。一 2x 8.53°）3.2解：取和=5 mm/mm作机构运动简图，机构受力如图取 卄=50 N/mm作机构力多边形，得：Fr65 = 60 50 二 3000 N , FR45 = 67 50 二 3350 N ,Fr45 = Fr54 = Fr34 = Fr43 =3350 N, Fr2 35

10、50 = 1750 NFr63 = 50 50 = 2500 N , Fr2 Fr3 Fri Fr2i = 1750 NMb 二 Fr21IAb750 100 = 175000 N - mm = 175 N - m3.2解：机构受力如图a）所示由图 b）中力多边形可得：F&5 =tg®4F5= tg45°x 1000 = 1000 NF5sin 41000sin45=14142 NFR43_ FR63FR23sin 116.6 sin45 sin 18.4F sin 45R63 si n116.6 R43sin45sin 116.61414.2 =1118.4 Ns

11、in18.4°sin 116.6 R43sin 18.4si n 116.61414.2 = 500 N所以 Frk 二 Fr23 二 Fr6 500 NM b = Fr21 l AB = 500 100 = 50000 N - mm = 50 N - m3.3解：机构受力如图所示由图可得：对于构件3而言则：Fd FR43 Fr23 7,故可求得Fr23对于构件2而言则：Fr32二Fr2对于构件1而言则：Fb FR41 Fr2厂0,故可求得Fb3.7 解：1. 根据相对运动方向分别画出滑块1所受全反力的方向如图a所示, 图b为滑块1的力多边形，正行程时Fd为驱动力，则根据滑块1的力多

12、 边形得：FR21C0S（：）sin（: 2 ）Fd_Fr21_Fr21sin（：2 ）sin 90 -（）】 cos（：:）则夹紧力为:Fr 二 Fr21 cosCOS（:） cos码h)F'r21为驱动力，而F'd为阻力，故二 Fdsin（:2 ）匚'匚'cos（：-）R21d sin（： - 2 ）'而理想驱动力为:F'R”叫$21si n： tg：所以其反行程效率为:'一 FkeF'R21当要求其自锁时则,F'd/tga_ sin© - 2®）cos（：:） tg： cos（： ）F d _si

13、n （: -2），宜 ”0，tg cos（_ ），-2）乞0 ，所以自锁条件为：乞2故 sin（：3.10 解：1. 机组串联部分效率为：'二 3 f 1 = 0.9 0.9820.95 = 0.8212. 机组并联部分效率为：n0.950.6883. 机组总效率为：二 0.821 0.688 = 0.565 = 56.5%4. 电动机的功率输出功率：Nr = PA FB =2 5 kw N5电动机的功率：Ndr8.85 kwd n 0.565第四章平面连杆机构作业4.1 解：1. d为最大，则 a b c丄db + c a = 280 + 360 120= 520 mm 故d为中间，

14、贝Sa b d d -a c-b20 360 - 280= 200 mm故所以d的取值范围为:200 mm 乞 d 空 520 mmd为三杆之和，则所以d的取值范围为:40 mm d200 mm和 520 mmd 乞 760 mm2. d为最大，则 a d ' b c d»b + c- a = 280 + 360-120 = 520 mm 故d为中间，贝Sa c b d_ d a c - b = 120 360 - 280 二 200 mm 故d为最小，则 c d ' b a斗 d»b + a- c = 280 + 120- 360 = 40 mm 故d 乞

15、 b a c 二 280 120 360 二 760 mm4.34.51.3. d为最小，则 c b ad b + a c = 280 + 120 360 = 40 mm 故y YmiirDBi解：机构运动简图如图所示，其为曲柄滑块机构。解:作机构运动简图如图所示；由图量得:max =155Fin = 52 ，所以= 180 -155 = 25日=16=屮二 68= 155180 -、minmax-1 = 186=1.20行程速比系数为:=2872 =100 丨2 丨4 = 5250 = 102180 -二 180 -162. 因为11丨3所以当取杆1为机架时，机构演化为双曲柄机构，C、D两个

16、转动副是摆转副。3.当取杆3为机架时，机构演化为双摇杆机构，A、B两个转动副是周转副234.7解：1.取Jl =6 mm/mm作机构运动简图如图所示；由图量得:二=5，故行程速比系数为:1805180 -5= 1.054.11 解：护门炉膛4.16 解：气=1 mm/mm1. 取1，设计四杆机构如图所示2. 由图中量得：Iab "曰 7 =21.5 1 = 21.5 mm1 Bc = B1C1 J| =45 1 = 45 mm。3.图中AB ' C'为'max的位置，由图中量得'max =63，图中ab ” c”为 max的位置，由图中量得 max =

17、90。4. 滑块为原动件时机构的死点位置为 ABiCi和AB2C2两个4.18 解：K -115 1180180 =361. 计算极位夹角： K 15T片=2 mm/mm2. 取1，设计四杆机构如图所示。3. 该题有两组解，分别为 AB1C1D和AB2C2D由图中量得:Iab =汇片=24 乂 2 = 48 mmIbg = BC汇卩1 = 60 汇 2 = 120 mm(a)的作法其错误在于从动件在反转过程lAB2=AB2 和=11 2=22 mm5.1图中(c)图的作法是正确的，的位置应该与凸轮的转向相反，图中C'B'为正确位置；(b)的作法其错误 在于从动件在反转过程的位置

18、应该与起始从动件的位置方位一致，图中 C'B'为正确位置；(d)的作法其错误在于从动件的位移不应该在凸轮的 径向线上量取，图中CB '为正确位置。27(b)5.4解：如图所示5.5解：凸轮的理论轮廓曲线、偏距圆、基圆如图所示;最大行程h=bc=20mm、推程角'0 - 188、回程角"。一172 ；凸轮机构不会发生运动失真，因为凸轮理论轮廓曲线为一圆5.7解：所设计的凸轮机构如图所示©5.13 解:理论轮廓为一圆，其半径 R'=50mm;1)1）292）凸轮基圆半径r0 = R'Toa = 50 - 25 = 25 mm3）从

19、动件升程h = 50mm;l25a max = arcsin） = arcsin（击）=30“4）推程中最大压力角R505）若把滚子半径改为15 mm，从动件的运动没有变化，因为从动件 的运动规律与滚子半径无关。第六章齿轮机构作业6.1 解:= 39.7 = 39 423= 0.6929弧度k 二 arcco少二 arccos50krk65二 rksin ： k=65sin 39.7 =41.52 mm2)日 k = 200.34907弧度 杳表得 ° 51°8 51.13°rbcos k79.67 mmcos51.13376.22.51 -0.9397二 41.

20、45解：(df =d -2hf 二 mz-2(1 0.25)丄 m(z - 2.5) db 二 dcos： = mzcos20 =0.9397mzm(z - 2.5) = 0.9397mz 0.9397z 二 2.52.取 z = 42 则，d f 二 m(42 - 2.5) = 39.5m - db 二 0.9397 42m = 39.46mdfdb6.4 解：da 二 d 2ha 二 m(z 2ha)二 m(40 2) = 42m 二 84 84m2 mm426.5 解:1)d =mz1 =3 24 = 72 mm d2=mz2 =3 110=330 mm2)da1 = d12ha= m(

21、z1 2h；) =3(24 2) = 78 mm3)4)5)6.91.da2 二 d2 2ha二 m(z2 2h；) = 3(110 2) = 336 mmh =ha hf = m(2ha c ) =3(2 0.25) = 6.75 mma =卩(可 z2) =3(24110) =201 mm2 2acos：二 a'cos：'C0S a' 204.015cos ' a 201d1 二db1d1 cos-b1 - 172 1.015 = 73.08 mmd2COS：'cos 'db2 d2cos：cos 'cos '-mnz13 2

22、0cos :cos15 mnZ23 37解:d1二 62.12 mmd2COS ：C0S15= 110 1.015 = 111.65 mm= 114.92 mmda厂 d12ha 二 62.12 2 3 1 二 68.12 mmda2 = d2 2ha = 114.92 2 3 1 二 120.92 mm2.3.m3a(z, z2)(24 110) = 208.09 mm2cos：2 cos15b2sin ：45sin15. _ .1.24二 3二 mn4.二3罟 22.19cos3 ：cos315zv2 二寻 ¥41.06cos3 ：cos3156.12 解：1.齿轮1、2和齿轮3

23、、4的传动中心距分别为:a =乎 z2） = 2（15 32） = 47 mma = m（z3 z4） = f （2030） = 50 mm根据其中心距，选齿轮3、4为标准齿轮传动，而齿轮1、2为正变 位传动。实际中心距取为ax= 50 mm,此方案为最佳。因为，齿轮3、 4的中心距较大，选其为标准传动，使该设计、加工简单，互换性好， 同时也避免了齿轮1、2采用负变位传动不利的情况。齿轮I、2采用正 传动，一方面可避免齿轮发生根切，如齿轮 z1 = 15<17,故必须米用正 变位；另一方面齿轮的弯曲强度及接触强度都有所提高。2.齿轮1、2改为斜齿轮传动时，由题意要求：两轮齿数不变，模 数

24、不变，即，mn = m= 2 mm，其中心距为mn2cos ：(Zl22cos :(15 32) = a、50mm2则曲卩=2汇50(15 + 32)巾94 , 0 =19.9481956'54"Zv13.Z1cos3 -J518.06cos319.948zv2 二z23 3238.53cos -cos319.9484.对于斜齿轮来说不发生根切的最少齿数为：zmin =ZvCOS3? =17cos319.948 =14.12而z2 =15 Zmin = 14.12所以该齿轮不会发生根切6.14 解：i _ z2 _50斤m8i1225 a(z2 q) (50 10) = 24

25、0 mm1 Z1 2 221 5= mq = 8 10 = 80 mm d2 二 mz2 = 8 50 二 400 mm*da1 = m(q 2ha) = 8(102) = 96 mm*da2 =m(z2 2ha) =8(502) =416 mm* *d f1 = m(q - 2ha - 2c ) = 8(10 - 2 - 2 0.25) = 60 mm*二 m(Z2 -2ha*- 2c )二 8(50 - 2 - 2 0.25) = 380 mm6.15解：各个蜗轮的转动方向如图所示何(N476.17 解:Z14、2 = 90 - 25 = 65arctg(«) = arctg (

26、) = 251.z230对于圆锥齿轮不发生根切的最少齿数为：Zmin =Zv1COS§1 =17 COS2515.41，当 ZZmin 则会发生根切 而Z1 =14 zmin =15.41，故会发生根切。z14j = arctg(九)=arctg () = 34.9935则 zmin =zv1cos二 17cos35 =13.93而Z1胡4 -為山=13.93，故不会发生根切。第七章齿轮系作业7.2解：齿条的移动方向如图所示，其轮系传动比为:i15 二n1Z2Z3Z4Z548 120 40 803232n5Z1 Z2'Z3'Z4'60 80 60 2n5则齿轮

27、5的转速为：nii15240 = 7.5 r/min32又齿轮5分度圆直径为:d5'=z5m = 65 5 = 325 mmV6 =5'竺互"128m/s6000060 10007.3所以齿条的移动速度为:卜丹"1题2图解:1.其轮系传动比为:i14-Z2Z3Z442 78 55n4Z1 Z2'Z3'1 18 18则齿轮4的转速556.119（即转筒5的转速）为:亠 15002.70 r/mini14556.11所以重物的移动速度为:2.7.61.齿轮2.143n1640n3640 143143 3°° “0 C50)3.

28、9r/min783所以5与n1转向相同3.周转轮系1、2、2'、.hn1 - nHZ2 Z4!14门4 n hZ1Z2'26 沃 22 143则 143n1 - 143nH =288n4 - 288nH 143-143 nH +288nH n4 =4、H的传动比为:3236288z1 z2'288所以呛与ni转向相同, 故143 300 13.9 (288-143).156 r/min288二 D5n5二 400 2.7v6空0.057 m/s6 60 1000 60000电动机的转向如图所示。解：该轮系为复合轮系，由齿轮1、2、2'、3、H组成一个周转轮系，由

29、1、2、2'、4、H另组成一个周转轮系。周转轮系1、2、2'、3、H的传动比为：.H _ 山 - nH _ z2z3 _ 32 80 _ 640i13_n3 - nH NZ2'26 22143则 143n1 - 143 nH = 640 n3 640nHT题 7.6 E7.8 解:1.该轮系为复合轮系,由齿轮1、2、3、H组成周转轮系，由齿轮3'、4、5组成定轴轮系。2.周转轮系的传动比为:_ 山 - nH _ j 88 一 4Z!22n3 一 nH故 ni =4nH -nH -4n3=3nH -4门3i _ n3' _ n3 二 3'5定轴轮系

30、的传动比为：吃 "3'5n5互=-1Z3'故 n3' = n3 = _n _nH3. 因此 山=3“h 4n3 =3n5 4( n5)= 7n5所以i15n5=77.13 解：1.该轮系为复合轮系，由齿轮 3'、4、5、H组成周转轮系，由齿轮1、2、2'、3组成一个定轴轮系，由齿轮 5'、6组成另一个定轴轮系。60242.周转轮系的传动比为:i h 二 n3' 一 nH- _ Z5 _i3'5n5 - nHZ3'故 2n3' - 2nH = -5n§ +5门日，则"h2门3'5

31、花niZ2Z313定轴轮系1、2、2'、3的传动比为:n3Z1Z2'60 30290 33100 =150 r/min2i5'6定轴轮系5'、6的传动比为:"5n6Z632Z5'36门斤'=故58 900 BOOr/min3.而 n3n5 = n5'所以2n3' +5n5 _ 2汇 150 +5汉（800）nH _-528.6r/min因此nH778.5 解:第八章12 13=5 5其他常用机构作业10 515535 21152r0.67n(z - 2) _ n(6 - 2)41 2=n n123 39.3解:盘形转子的

32、平衡方程为:2z2 3c23第九章机械的平衡作业mr1 m2r2 m3 r3 m4r4 mb rb = 0则 5 100 7 200 8 150 6 100 mbrb=0=520 二 920 kgmmm宀500 1400 1200 600 mbrb 二 0所以 mbb7e lF1100rb250= 4.4 kg解析法计算:ae = ；ac2 ce2 =蛟452302 = 54.1 mm1 ac-1 45二=tgtg 56.3ce 309.4解：1.将质量mi、m2向I平面和H平面进行分解:m2 二m223l1 2 l3=152 200=10h I? l3=20 -2006.67 kg3 200

33、叫二3 200kg=152005 kg3 2002 2003 20013.33 kg2.在I平面内有m1、m2 m3 ,故其平衡方程为:76049mr1 m2 r2 叫 r3 mb rb则 10 300 10 150 6.67 100 mb rb = 03000 1500 667 叫 rb = 03000=50 kgmm/mm画向量多边形图a),由向量多边形a)量得 ad=40 mm , ： = 20 ,51h*b)afbf= 24/4 空=战2口耳口 西=加3与口 "& =蚀口 口mb rb 二 ad J F =40 50 = 2000 kgmm 所以mb也盅5kg贝 yr

34、b4003.在H平面内有m4、m2二、m，故其平衡方程为:m4r4 m2-r2 m3-r3 mb：r匚则 10 150 5 150 13.33 100 mbrb =01500 750 1333 mb rb =0取f =5。kgmm/mm，画向量多边形图b), 由向量多边形量b)得a'd' =39 mm，:一 34 ,所以叫二b二= a'd' "F =39 50 =1950 kgmm400 = 4.87 kgm -叫二rb二-1950 mb二-则解析法计算：1.在I平面内(mb rb ) -m1r1 sin 30 - m2 r2 cos60m3 r3 s

35、in30工10 300 sin30 -10 150 cos60 6.67 100 sin30 =-1916.5(mb rb)m1 r1 cos30 - m2 r2 sin60 - m3 r3 cos30=10 300 cos30 -10 150 sin60 - 6.67 100 cos30 =721.4mbfbi = J(mbfbi)2 +(mbfbi)： =J(-1916.5)2 +(721.4)2； 2047.8 kgmm理-1也厶tg空=20.6(mb rb x1916.5532.在H平面内(mbrb)x 二 m4r4 cos30 _m2r2 cos60m3r3sin30=10 150

36、cos30 - 5 150 cos60 13.33 100 sin30 =1590.5(mbrb)y = m4r4sin30 - m2r2sin60 - m3r3cos30=10 150 sin 30 - 5 150 sin60 -13.33 100 cos30 匸10539 mbrfb口 =細価口)：十血口町)：(1590.5)2 + (-1053.9)2 = 1908.0 kgmm1590.5-1 (mb二 rb：) y(mb 二 rb二)x1.取1 2，设计四杆机构如图所示2.由图中量得：Iab =AB 和=70 4 = 280 mm lCD =C1D 和=25 4 = 100 mmIad 二 AD 沁气二 78.5 4 = 314 mm