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1、第二章平面机构的结构分析212-3计算图示机构的自由度，并指出复合铰链、局部自由度和虚约束(b)(c)(d)(e)(g)解：C处为复合铰链。n 7,ph=o，pi=io。自由度Fw3n 2plPh372100 1。(b) B处为局部自由度,应消除。n3，Ph=2,Pi=2自由度FW3n2PiPh3323 121。(c) B、D处为局部自由度，应消除。n3，ph=2，pl =2 o自由度FW3n2Pi Ph3323 121。(d) CH或DG、J处为虚约束，B自由度Fw 3n 2pl ph处为局部自由度，应消除。n 6，ph=1，pl=8。3 6 2 8 11。(e) 由于采用对称结构，其中一边
2、的双联齿轮构成虚约束，在连接的轴颈处，外壳与支架 处的连接构成一个虚约束转动副，双联齿轮与外壳一边构成虚约束。其中的一边为复合 铰链。其中 n 4, Ph=2，pi=4。自由度FW3n2plph34 2 422。(f) 其中，n 8， Ph=0， pi=ll。自由度FW3n2plph38 2 1102。(g) 当未刹车时，n 6，ph=0，pi=8,杀U车机构自由度为FW 3n 2pl ph 3 6 2 8 02 当闸瓦之一刹紧车轮时，n 5, ph=0, pi=7,杀U车机构自由度为Fw3n2 Piph352701 当两个闸瓦同时刹紧车轮时，n 4, Ph=0, pi=6，刹车机构自由度为2
3、-3FW3n2 piph34 2602判断图示机构是否有确定的运动，若否，提出修改方案。分析(a)要分析其运动是否实现设计意图,为零，即机构不能动。要想使该机构具有确定的运动，就要设法使其再增加一个自由度。(b)该机构的自由度不难求出为3,即机构要想运动就需要3个原动件，在一个原动件的作用下，无法使机构具有确定的运动,就要设法消除两个自由度。解：(a)机构自由度 FW 3n2RPh 332该机构不能运动。修改措施:(1)在构件2、3之间加一连杆及一个转动副(图a-1所示)(2)在构件2、3之间加一滑块及一个移动副(图a-2所示)(3)在构件2、3之间加一局部自由度滚子及一个平面高副(图a-3所
4、示)。在构件2、4之间加一滑块及一个移动副(图a-4所示)(a-1)O25(a-2)(b)机构自由度Fw 3n 2pi ph 3 5 2 6 03。在滑块的输入下机构无法具有确定的运动。修改措施(1) 构件3、4、5改为一个构件，并消除连接处的转动副(图 b-1所示)；(2) 构件2、3、4改为一个构件，并消除连接处的转动副(图 b-2所示)；(b-3)(3) 将构件4、5和构件2、3分别改为一个构件，并消除连接处的转动副(图 b-3所示)。第三章平面机构的运动分析3-1 试确定图示各机构在图示位置的瞬心位置 解：瞬心的位置直接在题图上标出。(P13)Pl2O(b)2P341 iA (d)B(
5、a)(b)4图3-13-2 在图示四杆机构中,Iab =60mm l cd =90mm l ad =Ibc =120mm2=10rad/s，试用瞬心法求:(1) 当=45°时，点C的速度Vc ；(2) 当 =165°时，构件3的BC线上(或其延长线上)速度最小的一点E的位置及其速度 大小;当Vc= 0时，角之值(有两个解)。CCiC2P131B(c)Pi3解：以选定的比例尺l 0.005m/ mm作机构运动简图如图3-2所示。（1 ）定瞬心Pi3的位置，求 Vc。31 丘3.l dp136.07rad / sVciCD 30.547m/s（2）如图（b）所示，定出构件 2的
6、BC线上速度最小的一点 E位置及速度的大小。因为BC线上速度最小之点必与 P24点的距离最近，故从P24点引BC线的垂线交于点 E,由 图可知21l ab /1bp247.31 rad/sVE2IEp240.189m/ s（3）定出Vc 0的两个位置见图（c）所示，量出1160.42，2313.43。第五章机械效率试问a角应满足什么条件？5-6 图示为一颚式破碎机在破碎矿石时要矿石不至被向上挤出, 经分析你可得出什么结论 ？题5-6图解：设矿石的重量为 Q,矿石与鄂板间的摩擦因数为f,则摩擦角为arcta n f矿石有向上被挤出的趋势时，其受力如图所示，由力平衡条件知：2FRsin -2Fr
7、Q 2sin0时，即一2F R0frsinsin20，矿石将被挤出，即自锁条件为第六章平面连杆机构在图示铰链四杆机构中， 各杆长度分别为I ab =28mm 1BC =52mm 1 cd =50mm 1 ad =72mm若取AD为机架，求该机构的极位夹角 ，杆CD的最大摆角和最小传动角 min ；?为什么？请说明这时C、D两(2)若取AB为机架，该机构将演化成何种类型的机构个转动副是周转副还是摆转副D解：(1)作出机构的两个极位，如图所示，并由图中量得所以19，71，23，51min23。(2)由 l1 l4 l213可知，所示的铰链四杆机构各杆长度符合杆长条件；当取最短杆1为机架时，该机构将
8、演化成双曲柄机构；最短杆1参与构成的转动副A, B都是周转副，而C, D为摆转副。64 在图示的连杆机构中，已知各构件的尺寸为lAB=160mm 1 BC =260mm 1 CD =200mm1ad =80mm并已知构件 AB为原动件，沿顺时针方向匀速回转，试确定:(1) 四杆机构ABCD的类型；(3)滑块F的行程速比系数K。解：(1 )由Iad Ibc Iab Icd且最短杆AD为机架可知，题中的四杆机构ABC为双曲柄机构。(2) 作出四杆机构 ABC传动角最小时的位置，如题6-4解图所示，并量得61 ，13，所以，min13 。(3)作出滑块F的上、下两个极位及原动件 AB与之对应的两个极
9、位，并量得44 ,求出滑块F的行程速比系数为C1BCC3D.EFB : E2B1题6-4解图K18018044,心1.6518018044行程速比系数为K1.65。6 8如图示，设已知破碎机的行程速比系数K =1.2，颚板长度lCD=300mm颚板摆角35，曲柄长度lAB=80mm求连杆的长度，并检验最小传动角min是否符合要求。题6-8图解：先计算极位夹角:K 1180 -K 11.2 118016.361.2 1取相应比例尺m作出摇杆CD的两极限位置CiD和C2D和固定铰链A所在圆si （保留作图线）。如图（题6-8解图）所示，以C2为圆心，2AB为半径作圆，同时以 F为圆心，2FC2为半
10、径作 圆，两圆交于点E，作C2E的延长线与圆si的交点，即为铰链A的位置。由图知:lBCIAC1 lAB 310mmmin4540第八章齿轮机构8-5 已知一对渐开线外啮合标准直齿圆柱齿轮机构，=20°， h =1， m =4mm Z| =18，Z2=41。试求：（1）标准安装时的重合度；（2）用作图法画出理论啮合线NZ，在其上标出实际啮合线段丽2，并标出单齿啮合区和双齿啮合区，以及节点P的位置。解：（1 ）求重合度：乙 cos18cos20 “cl1 arccos * arccos32.25z1 2ha18 2 1z2 cos41cos202 arccos *Z22 haarcco
11、s412 126.36其实际啮合线B1B2长度:B-iB2O1题8-5角军图m r “ cos Z(tan21 tan ) z2(tan2 tan )4cos2018(tan32.25 tan20) 41(tan26.36 tan20 )19.17mmB1B2口171.623mcos4 cos20(2)理论啮合曲线和实际啮合曲线以及啮合区如图题8-5解图所示。8-8 某牛头刨床中，有一对渐开线外啮合标准齿轮传动，已知z1 =17， z2=118， m =5mmh*=1,=337.5mm=检修时发现小齿轮严重磨损，必须报废。大齿轮磨损较轻，沿分度圆齿厚共需磨0.75mm,可获得光滑的新齿面，拟将
12、大齿轮修理后使用，仍用原来的箱体，试设计这对齿轮。解：(1 )确定传动类型：m5a 3(z1z2)-(17 118)337.5mm(2)确定两轮变位系数,由题意知X2s2m ta n°910.252 5tan 20x-i0.25,x20.25a，故应米用等移距变位传动。尺寸名称小齿轮大齿轮分度圆直径d1 mz 5 1785d2 mz25 118590齿顶高傳(h； xjm (1 0.25) 56.25ha2 (h* X2)m (1 0.25) 53.75齿根高hf1(h； c* xjm(1 0.25 0.25) 5 5hM (ha c* X2)m(1 0.25 0.25) 5 7.5
13、齿顶圆直径da1 d1 2ha1 85 2 6.2597.5da2 d2 2ha2 590 2 3.75597.5齿根圆d f 12 hf 185 2 575df2 d2 2hf2 590 2 7.5575基圆直径db1 d1 cos85cos2079.87db2 d2 cos590cos20554.42分度圆齿厚S m( /2 2人 tan )5( /2 2 0.25tan20 )8.76s? m( /2 2x2 tan )5( /2 2 0.25tan20)6.94分度圆齿槽厚e m( /2 2tan )5( /2 2 0.25tan20 )6.94e m( /2 2x2 tan )5(
14、/2 2 0.25tan 20 ) 8.76周节p1q em 15.7p2s2 e2m 15.7(3)计算几何尺寸(单位:mm)，如下表8-13 一对渐开线标准平行轴外啮合斜齿圆柱齿轮机构，其齿数乙=23, z2 =53， mn =6mmn=20°, h；n=1，cn =0.25， a=236mm B=25mm 试求：(1) 分度圆螺旋角 ；(2) 当量齿数Zv1和Zv2 ；(3) 重合度解：(1)计算分度圆螺旋角3：2aarccosmn(Z1 Z2)arccos6(23 53)14 57 40(2)当量齿数z“、Z/2 :Zv1Z1 / cos323.8zv2z2 / cos354
15、.862 236(3) 计算重合度tant arcta ncosarcta ntan20cos14 57 4020 38 36arccosd；mnZj cos t / cosarccos*(mn/cos ) 2hanmn30 1851db2t2 arccos da2mnz2 cos t / cosarccos -(mnz2 / cos2hanmn25 27 40Z1 (tan at12123(tan 30 21.6tan1851Bsint)Z2(tan at2tan 20 38 3625sin14 57 400.34tan t)53(tan 2527 40 tan 20 38 36 )mn1.
16、6 0.341.94所以齿轮传动的重合度为1.94。第九章轮系9 1图示为一手摇提升装置，其中各轮齿数均为已知，试求传动比i15，并指出当提升重物时手柄的转向。解:i15Z5Z4Z3Z2Z1Z2 Z3 Z452 40 305020 15 1 18Z2图示轮系中，已知各轮齿数为求传动比.。%乙 20z250二15577.8Z3 30Z35240Z4题9-1图、J L=60, =20,Z1Z2Z2=20,=20,=20,=100,试Z3Z4Z5解：为求解传动比i41，可以将该轮系划分为由齿轮1、2、2 '、5和行星架H所组成的行星轮系，得Hi151HZ2Z55HZ1Z220 10060 2
17、00,得1 / H 8/3 , H3 1/8(1)由齿轮23,4, 5和行星架H所组成得行星轮系，得Hi45Z5型5乙 204(2)4H由（1）和（2）式得传动比为i411题9-5图乙=6, z2= z2 =25， Z3=57,95 在图示的电动三爪卡盘传动轮系中，设已知各轮齿数为: 乙=56,试求传动比i14。解：此轮系为一个3K型行星轮系，即有三个中心轮（1 , 3及4）。若任取两个中心轮和与其相 啮合行星轮及系杆 H便组成一个2K-H型的行星轮系。且有三种情况：1-2-3-H行星轮系、4-2 '（2） -3-H行星轮系及1-2 '（ 2） -4-H差动轮系。而仅有两个轮系是独立的，为了求解简单,常选两个行星轮系进行求解，即Hi1H 1 i13Z3Zi57 10.56i4H 1 i43Z3Z2Z2Z425 5756 25156故该行星轮系传动比为i1Hi14 込 10.5 ( 56)i4 H588（ m和n4转向相反）