浙江大学机械设计习题卡答案.

结构分析：习题1 －1－

《机械原理》习题解答

结构分析：习题2 －2－

《机械原理》习题解答

结构分析：习题3 解： n= 7 （构件号：1，2，3，4，5，6，7 ） PL= 10 （字母：A，B，C，D，E，F，G，H） PH= 0 （字母： ） F= 3n2PLPH372101 该机构由6－7，3－5，2－4三个Ⅱ 级杆组构成，拆组顺序为 6－7，3－5和2－4，是一个Ⅱ级机构。 若以构件7为原动件，则此机构为Ⅲ机构。

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《机械原理》习题解答

结构分析：习题4 解： n= 3 （构件号：1，2，4） PL= 3 （字母：A，B，F） PH= 2 （字母：C，D ） F=3n2PLPH3323121 滚子3的转动是局部自由度； 移动副F、G之一是虚约束； 没有复合铰链。 解： n= 5 （构件号：1，2，3， 4，5） PL= 3 （字母：A，B，C， D，E，F，G） PH= 0 （字母： ） F=3n2PLPH35271 －4－

《机械原理》习题解答

结构分析：习题1 解： n= 9 （构件号：1，2，3， 4，5，6，8，9） PL= 12 （字母：A，B，C， K，L，M，F，G，H，J） PH= 2 （字母：E，D ） F=3n2PLPH 39212121 转动副K是复合铰链； 滚子7的转动是局部自由度； 移动副I或J为虚约束。 n= 11 （构件号：1，2，3， 4，5，6，7，8，9，10，11） PL= 16 （字母：A，B，C，D， F，G，H，I，E，J， K，L，M，N） PH= 0 （字母： ） F=3n2PLPH3112161 －5－

《机械原理》习题解答

结构分析：习题6

去掉滑块4，连接AD，得CAD。 对于CAD来讲，其内角和等于180，即 ACBADBCABBAD180 因为 已知ABBC，有BACACB； 已知ABBD，有BADADB。 则 2CABBAD180，即  CABBAD90 说明没有滑块4时，D点仍沿水平轴运动，故滑块4对连杆CD的约束是虚约束。  －6－

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《机械原理》习题解答

运动分析：习题1

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《机械原理》习题解答

运动分析：习题2 1．1P13P143P13P34 31P13P14P13P3410564.67rads 120 vC3lCD4.670.090.42ms 2．P24为构件2的绝对瞬心，构件2（即BC）上速度最小之点E必为与P24之距离最近之点，作P24EBC，则E为所求之点。 ∵ vB21lAB2lbp24 ∴ 21lAB0.065102.52rads lbp241290.002 则vE22lEP242.52710.0020.358ms 3．当构件2之绝对瞬心P24与C重合时，vC0，此时AB与BC共线，机构如图中ABCD所示。由图中可量得156.6。

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《机械原理》习题解答

运动分析：习题3 v51P16P15l3420.001 0.126ms，方向如图所示。 －9－

《机械原理》习题解答

运动分析：习题4 －10－

《机械原理》习题解答

运动分析：习题5

1．速度分析 vB21lAB100.030.3(m/s) vc2vB2vC2B2vC3vC2C3 方向 ？ AB BC 0 //BC 大小 ？ √ ？ √ ？ 作速度多边形，并应用速度影像原理，得  vEpev260.006670.1734(m/s) 3vC2B2370.00667lBC1230.001 2.015(rad/s) 方向如图 2．加速度分析 222 aB21lAB100.033(m/s) aC2B22lBC2.0151230.010.499(m/s) aC2B222vc2c322.015c2pv22.01525.50.006670.685(m/s) aC2aB2aC2B2aC2B2aC3aC3C2aC3C2 ? //AB //BC BC 0 BC //BC ? √ √ ? 0 √ ? 作加速度多边形，并应用加速度影像原理，得 k2n222ntkra56.50.052.825(m/s) aEpe2t 3aC2B2lBC2200.058.13(rad/s2)，方向如图 1230.001 －11－

《机械原理》习题解答

运动分析：习题6 －12－

《机械原理》习题解答

运动分析：习题7 －13－

《机械原理》习题解答

运动分析：习题8

方向如图 －14－

《机械原理》习题解答

运动分析：习题8 2．加速度分析 aB1lAB100.044(m/s) n2 aCB2lBC5.12520.082.1(m/s2) n2 aC3lCD220.050.2(m/s2) ntnt aC  aC  aB  aCB  aCB222 CD CD BA CB BC √ ? √ √ ? 作加速度多边形，并应用影像原理，得 a42.50.14.25(m/s) aE2pe2kr 又 ∵ aE5  aE2  aE5E2  aE5E2 2 //EF √ BE //BE ? √ √ ? k2 aE5E222vE5E225.1250.070.7175(m/s) 作加速度多边形，得 a590.15.9(m/s) aE5pe5 方向如图所示。 2 －15－

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《机械原理》习题解答

连杆机构：习题1 解： 1．当AD为机架，此机构为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄， 即AB为最短杆。据曲柄存在条件 lABlBClCDlAD lABlCDlADlBC35305015mm 则lAB的最大值为15mm。 2．当AD为机架，此机构为双曲柄机构，则AD为最短杆。 据曲柄存在条件，分两种情况： ① 若lAB为最长杆，有 lABlADlBClCD lAB305035， lAB55mm 此时，lAB的最小值应据50lAB55选取。 ② 若lBC仍为最长杆，则有 lADlBClABlCD 3050lAB35， lAB45mm 此时，lAB的最小值应据45lAB50范围中选取。 综合上述两种情况，可知lAB的最小值应为45mm。 3．当AD为机架，此机构为双摇杆机构，即不符合曲柄存在条件。 如AB仍为最短杆，则有 lABlBClCDlAD lAB503530 lAB15mm 即此时lAB应大于15mm，但由上述讨论可知：当45lAB55时，此机构为双曲柄机构， 如此机构为双摇杆机构，则必须满足 15lAB45。 如AB为最长杆，则 lABlADlBClCD，lAB55mm 但lAB又不得大于303550115mm。 因此，lAB的取值范围为 15lAB45， 55lAB115。

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《机械原理》习题解答

连杆机构：习题2 －17－

《机械原理》习题解答

连杆机构：习题3 －18－

《机械原理》习题解答

连杆机构：习题4 －19－

《机械原理》习题解答

连杆机构：习题5 对于曲柄滑块机构ADE来讲， 由于滑块行程H120mm，所以 曲柄AD的长度为 lAD60mm K1 K11.51 18036 1.51 另外，由于180 所以，由下图可得 l lBCABsin2 50 sin18161.8(mm) －20－

《机械原理》习题解答

连杆机构：习题6 －21－

《机械原理》习题解答

连杆机构：习题7 －22－

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《机械原理》习题解答

凸轮机构：习题1

1．凸轮的基圆半径是从 凸轮转动中心 到 凸轮理论廓线 的最短距离。 2．平底垂直于导路的直动从动件盘形凸轮机构，其压力角等于 0° 。 3．在凸轮机构从动件的四种常用运动规律中， 等速 运动规律有刚性冲击； 等加速等减速 、 简谐 运动规律有柔性冲击； 正弦加速度 运动规律无冲击。 4．凸轮机构从动件运动规律选择原则为：① 满足机器的工作需要 ，② 考虑机器的工作平稳性 ，③ 考虑凸轮实际轮廓线便于加工 。 5．设计滚子从动件盘形凸轮机构廓线时，若发现工作廓线有变尖现象时，则尺寸参数上应采取的措施是 增大基圆半径 ， 减小滚子半径 。 2d6． 根据图1所示的sd2运动线图，可判断从动件的推程运动是 等加速等减速运动规律 ，从动件的回程运动是 简谐运动规律 。 7．在直动尖底从动件盘形凸轮机构中，图2 所示的从动件运动规律尚不完全，试在图 上补全各段的s，v，a曲线， 并指出哪些位置有刚性冲击，哪些位置有 柔性冲击。 8．在凸轮机构的几种常用从动件运动规律中， 等速运动规律 只宜用于低速； 等加速 B、C处有刚性冲击， 等减速运动规律 和 简谐运动规律 不 O、A、D、E处有柔性冲击 宜用于高速；而 正弦加速度运动规律 和 多项式运动规律 都可在高速下应用。 －23－

《机械原理》习题解答

凸轮机构：习题2 －24－

《机械原理》习题解答

凸轮机构：习题3 －25－

《机械原理》习题解答

凸轮机构：习题4 －26－

《机械原理》习题解答

凸轮机构：习题5 －27－

《机械原理》习题解答

凸轮机构：习题6 －28－

《机械原理》习题解答

凸轮机构：习题7 －29－

《机械原理》习题解答

凸轮机构：习题8 －30－

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《机械原理》习题解答

齿轮机构：习题1 ∵ rKrbcosK ∴ Karccos arccosrb rK5039.715 65 KttanKK 39.715tan39.715 1800.1375(rad)8152rb2 另外，KrK 65250241.533(mm) －31－

《机械原理》习题解答

齿轮机构：习题2 ：⑴求、a及a dmz820160(mm)  damz2ha820218176(mm) dbdcos160cos20150.35(mm) d/22(db/2)222 8075.175527.362(mm)aarccosdbda 150.351 arccos31.321176112adadb21762150.3512 22 45.745(mm)⑵求sa及sb 11 sm812.5663(mm) 22r sasa2rainvainv r88 12.5663288inv31.321inv205.559(mm) 80r sbsb2rbinv r75.1755 12.5663275.1755inv2014.049(mm) 800时ra ⑶求当sarsa2rainvainv0 sars12.5663所以 invainvinv200.09344 2r2803528 则 a 有 ra

rb150.351184.604(mm) cosacos3528－32－

《机械原理》习题解答

齿轮机构：习题3

已知一对渐开线标准外啮合圆柱齿轮传动，其模数m10mm，压力角20，中心距a350mm，传动比i129/5，试计算这对齿轮传动的几何尺寸。 解：⑴ 确定两轮的齿数 z21， amz1z2 z122a2350925， z2i12z12545 ∴ zm(1i12)10(195)5 ∵ i12 故 z1 25 ，z2 45 ⑵计算两轮的几何尺寸如下(将各尺寸名称、计算公式、数据代入式及结果填于表内) 尺寸名称 分度圆直径 齿顶圆直径 齿根圆直径 基圆直径 全齿高 齿顶高、齿根高 齿距 齿厚、齿槽宽 齿圆齿距 节圆直径 径向间隙

小齿轮 大齿轮 d1mz11025250mm da1d12ham270mm df1d12hacm225mmd2mz21045450mm da2d22ham470mm df2d22hacm445mm  db1d1cos234.923mm db2d2cos422.862mm h2hacm2(10.25)1022.5mm haham10mm hfhacm12.5mm pm31.416mm s1m15.708mm 2e1m15.708mm 2pbpcos31.416cos2029.521mm d12a250mm 1i12d22ai12450mm 1i12ccm0.25102.5mm －33－

《机械原理》习题解答

齿轮机构：习题4 解：∵ W2pbsb，W32pbsb pbmcos rb2rbinv r1mzcos mmzcosinv 2mz mcos(2zinv) WW2 ∴ pbW3W2，则mcos3 sbs 62.1639.38 W2mcosmcos(2zinv) 则 inv 得 7.251 3W239.383z240.02994 7.2512mcos225，m7.251cos258mm； dadfdad208824208172 h1.0， c2ha20.25 2m282m28mzcos8 ⑵ ∵ rb24cos2587.006mm 22r87.00633.218 aarccosbarccosra1041111 sm812.5663mm， rmz82496mm 2222r104sasa2ra(invainv)12.56632104(inv33.218inv25) ∴ r96 4.2344mmr 当 sksk2rk(invkinv)0，有 rs12.5663 invkinvinv250.09542，k3542 2r296r96cos25107.1387mm 则 rkbcoskcos3542a －34－

《机械原理》习题解答

齿轮机构：习题5 解：⑴求B1B2 r1mz12519247.5mm rb1r1cos47.524cos2044.635mm ra1r1ham47.51552.5mm a1arccosrb144.635arccos31.767 ra152.5 r2mz225422105mm，rb2r2cos105cos2098.668mm ra2r2ham10515110mm，a2arccos B1B2rb1(tana1tan)rb2(tana2tan) 44.635(tan31.767tan20)98.668(tan26.236tan20)24.1087mm pbmcos5cos2014.7607mm rb298.668arccos26.236 ra2110B1B2p1.6333 b5cos201 ⑵ 当刚好能连续传动时，有：z1(tana1tan)z2(tana2tan) 2 所以（将各尺寸参数的计算式、数据代入式及结果写于以下各式） 24.1087arctan z1tana1z2tana22z1z219tan31.76742tan26.236223.2293194211 am(z1z2)5(1942)152.5mm 22acos152.5cos20 a155.945mm coscos23.2293a155.9454248.573mm， r2i12r1 r148.573107.732mm 1i121421919 arctan rf2r2(hac)m105(10.25)598.75mm cara1rf2155.94552.598.754.695mm

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 《机械原理》习题解答

齿轮机构：习题6

如图所示为以l0.001m/mm绘制的一对渐开线标准齿轮传动，设轮1为原动件，轮2为从动件，两轮的转向如图所示，现要求： (1) 根据图上尺寸，确定两齿轮的基本参数  (m，ha，c，，z1及z2)； (2) 标出两齿轮的齿顶圆、齿根圆、基圆、 分度圆、节圆、分度圆压力角及啮合角； (3) 标出理论啮合线N1N2、开始啮合点B2、终 止啮合点B1及实际齿廓工作段（标在K点 处齿廓上）； (4) 标出实际啮合线B1B2及基圆齿距pb， 并按这些尺寸估算重合度； (5) 找出轮2齿廓上与轮1齿 廓上a1点相啮合的对 应点a2(保留作图线)。 解：⑴由图量得20， 表明该对齿轮为标准安装。 由 121，213， 得 z1360117.14， z2360227.69 由 a1m(z1z2)180mm, 2 得m2a2180 z1z217.1427.69 8.03mm，取m8mm 由 r1mz72mm 2 r21mz2108mm 211 得 z12r1m18， z22r2m27  由 ra1r1ham80mm  rf1r1(hac)m62mm r1rf1rr** 得 ha0.25 a111.0，cmm ⑵ 如图所示。 ⑶ 如图所示。 ⑷ B1B238.21.605 pb23.8 ⑸ 如图所示。

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《机械原理》习题解答

齿轮机构：习题7

用标准齿条型刀具切制直齿圆柱齿轮，已知齿轮参数z35,20，ha1欲使齿轮齿廓的渐开线起始点在基圆上，试问是否需要变位？如需要变位，其变位系数x应取多少？ *解：由于该齿轮ha1.0，20，z35，若按标准齿轮加工，zzmin17， * 所以齿廓的渐开线起始点在基圆外，若要使齿廓的渐开线起始点在基圆上，必须变位且 采用负变位。 由渐开线起始点在基圆上的条件，得 *hamxm* 则 xha1mzsin2 211zsin2135sin2201.0471。 22 －37－

《机械原理》习题解答

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切制齿轮情况 1.加工z15的标准齿轮 要求计算的项目 图形表示 rmz2415230mm rr30mm L30mm n(轮坯转速）＝v刀301000r 0.00230 1030.6366 r/min30 2.加工z15的齿轮，要求刚好不根切 rmz2415230mm zminz0.1176 zminrr30mm Lrxm30.471mm v刀31040.0023104n＝r30 0.6366 r/minxxmin 3.如果v及L的值与情况1相同，而轮坯的转速却为n0.7958r/min 4.如果v及L的值与情况1相同，而轮坯的转速却为n0.5305r/min v刀3104r＝24mm n2r224z12 m4L30mm Lr30241.5 m4rr24mm x v刀3104r＝36mm n2r236z18 m4 L30mm Lr3036－39－ x1.5 m4rr36mm 齿轮机构：习题8

《机械原理》习题解答

齿轮机构：习题9

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解：⑴z2z1i12202.346 a11m(z1z2)5(2046)99mm 2299cos2021.519 100 arccosacosaarccos ⑵ 因为实际中心距a大于理论中心距，所以有侧隙存在，若要求无侧隙啮合传动，则需要变位。 invinvinv21.519inv20x(z1z2)(2046)0.3456 2tan2tan20 ∵小齿轮是标准齿轮，x10，∴x2x0.3456。 ⑶ ∵ ra1 rf213mz1ham201.0333mm 2213mz2(hacx2)m46(10.250.3456)366.2868mm 22 ∴ 小齿轮齿顶间隙cara1rf21003366.28680.7132mm aa100991yxy0.34561/30.012667 m3313 ∴ra2mz2hax2ym461.00.34560.012667372.9988mm 2213 rf1mz1(hac)m20(10.25)326.25mm 22 又 ∵ y则大齿轮齿顶间隙 cara2rf110072.998826.250.7512mm 《机械原理》习题解答 齿轮机构：习题10

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解：z12a212512.5，取z112，则2i12z131236 m(1i12)5(13) a1 2m(z1z2)5(1236)2120mm arccosacosaarccos120cos12012525.5638 xz1z2invinv1236(inv25.5638inv20)1.1385 2tan2tan20 ∵ xminzminz117120.2941， ∴ 取 zmin12x10.3，x2xx10.8385 ∵ yaa1251201， ∴ yxy1.138510.1385 m511 r11mz1151230mm， r2mz253690mm 2222 rf1r1(hacx1)m30(11.250.3)525.25mm  rf2r2(hacx2)m90(11.250.8385)587.9425mm  ra1r1(hax1y)m30(10.30.1385)535.8075mm  ra2r2(hax2y)m90(10.83850.1385)598.5mm rb1r1cos30cos2028.1908mm，rb2r2cos90cos2084.5723mm s11m2x1mtan1520.35tan208.9459mm 22 s21m2x2mtan1520.83855tan2010.9059mm 22 arccosrb1arccos28.190838.0673，a2arccosrb2arccos84.572330.8400 a1ra298.5ra135.8075 sa1s1ra12ra1inva1inv8.945935.8075235.8075inv38.0673inv203.2387mm r130 sa2s2ra22ra2inva2inv10.905998.5298.5inv30.84inv203.2871mm 90r2 1z1(tana1tan)z2(tana2tan) 2 112(tan38.0673tan25.5638)36(tan30.84tan25.5638)1.2624 2《机械原理》习题解答

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齿轮机构：习题11

解：⑴计算中心距a及重算螺旋角。 mn8(z1z2)(2040)248.4663mm，取a250mm 2cos2cos15m则 arccosn(z1z2)arccos8(2040)16.26 2a2250mtann8.3333mm tant0.3791，t20.7635，mtncoscos ⑵ 计算几何尺寸及当量齿数（将各尺寸名称、计算公式、数据代入式及结果填于表内）。 a尺寸名称 分度圆直径 齿顶圆直径 齿根圆直径 基圆直径 小 齿 轮 大 齿 轮 d1mnz1166.6665mm cosd2mnz2333.3330mm cosda1d12hanmn182.6665mm df1d12(hancn)mn da2d22hanmn349.3330mm 146.6665mmdf2d22(hancn)mn313.3330mm db1d1cost155.8418mm db2d2cost311.6836mmhf(hancn)mn(10.25)810mm 齿顶高和齿根高 hahanmn188mm， 齿厚 齿距 当量齿数 重合度 sn11mn12.5664mm， stmt13.0894mm 22， pnmn25.1327mmzv1z1cos3ptmt26.1798mmzv2z2cos3 22.6055 45.2111 at1arccos(db1155.4814)arccos31.4441da1182.6665d311.6836at2arccosb2arccos26.8458da2349.33301z1(tanat1tant)z2(tanat2tant)btan2pt130tan16.2620(tan31.4441tan20.7635)40(tan26.8458tan20.7635)1.8823 226.1798《机械原理》习题解答 －44－

齿轮机构：习题12 《机械原理》习题解答

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齿轮机构：习题13 《机械原理》习题解答

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齿轮机构：习题14

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《机械原理》习题解答

轮系：习题1 －45－

《机械原理》习题解答

轮系：习题2 －46－

《机械原理》习题解答

轮系：习题3 －47－

《机械原理》习题解答

轮系：习题4 －48－

《机械原理》习题解答

轮系：习题5 －49－

《机械原理》习题解答

轮系：习题6 －50－

《机械原理》习题解答

轮系：习题7 －51－

《机械原理》习题解答

轮系：习题8 －52－

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《机械原理》习题解答

其他机构：习题1 －53－

《机械原理》习题解答

其他机构：习题2 －54－

《机械原理》习题解答

其他机构：习题3 －55－

《机械原理》习题解答

其他机构：习题4 －56－

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《机械原理》习题解答

平面机构力分析：习题1 解： ⑴ AB2=x2+y2 ∴AB=320.1562mm AB的水平倾角 α=arc tg y/x =38.66° ∵ VA=VB+VAB 大小 ？ ∨ ? 方向 ∨ ∨ ∨ ∴ 可求得VA= VB tgα=4 m/s VAB= (VA2+ VB2)1/2=6.043 m/s ω2= VAB /AB=20 1/s ∵ aA = aB + aABn + aABτ 大小 ？ ∨ ∨ ？ 方向 ∨ ∨ ∨ ∨ 其中：aB =0 ，aABn =ω22 •AB=128.0625 m/s2 ∴ aA = aABn / cosα=128 / 0.781=164.0 m/s2 aAB= aABn •tgα=128 •0.8 = 102.4 5m/s2 ε2= = aAB / AB=102.4 / 0.32=320 1/s2 根据加速度影像，可求得s2点的加速度： as2= aA[(lAB-lAS2)/lAB]=164[(320.1562-128)/320.1562]=98.432 m/s2 惯性力计算： P1=m1 aA =2.75 •164.0=451 N P2=m2 •aS2 =4.95 •98.432=487.2384 N M S2=J S2 •ε2=0.012 •320=3.84 Nm P3=0 (2) 取滑块1、3为研究对象，画出示力图如左。 注意转动副中总反力R12= -R21 ，R32= - R23 ， 图中未示出。 ττ －57－

《机械原理》习题解答

平面机构力分析：习题2 －58－

《机械原理》习题解答

平面机构力分析：习题3 －59－

《机械原理》习题解答

平面机构力分析：习题4 －60－

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《机械原理》习题解答

机械效率：习题1 －61－

《机械原理》习题解答

机械效率：习题2 －62－

《机械原理》习题解答

机械效率：习题3 －63－

《机械原理》习题解答

机械效率：习题4 －64－

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《机械原理》习题解答

机械平衡：习题1 将A、B、C三个质径积分别分解到Ⅰ、Ⅱ两个平面内，得 1904041.9652kgmm，(mArA)ⅡmArA8.8348kgmm 230230115115(mBrB)ⅠmBrB25.4kgmm， (mBrB)ⅡmBrB25.4kgmm 23023019040(mCrC)ⅠmCrC41.9652kgmm 8.8348kgmm，(mCrC)ⅡmCrC230230由 (mArA)Ⅰ＋(mBrB)Ⅰ＋(mCrC)Ⅰ＋mrⅠⅠ0 求得 (mArA)ⅠmArAmⅠrⅠ(mCrC)Ⅰ(mBrB)Ⅰcos3022(8.834825.4)cos30 (mr)(mr)sin30(m(25.48.8348)sin3041.9652 2BBⅠCCⅠArA)Ⅰ2 228.6917kgmmmⅠr28.6917Ⅰ m2.8692kg Ⅰr10Ⅰ41.9652(25.48.8348)sin30，tanⅠ1.7320 60Ⅰ(25.48.8348)cos30 由 (mArA)Ⅱ+(mBrB)Ⅱ+(mCrC)Ⅱ+mⅡrⅡ=0 求得 mⅡrⅡ[(mArA)Ⅱcos270(mBrB)Ⅱcos150(mCrC)Ⅱcos30]2 [(mArA)Ⅱsin270(mBrB)Ⅱsin150(mCrC)Ⅱsin30] mⅡ2.8692kg 228.6917kgmm (mArA)Ⅱsin270(mBrB)Ⅱsin150(mCrC)Ⅱsin30tanⅡ1.7320 (mArA)Ⅱcos270(mBrB)Ⅱcos150(mCrC)Ⅱcos30 Ⅱ240

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《机械原理》习题解答

机械平衡：习题2 －66－

《机械原理》习题解答

机械平衡：习题3 －67－

《机械原理》习题解答

机械平衡：习题4 －68－

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《机械原理》习题解答

运转调速：习题1 －69－

《机械原理》习题解答

运转调速：习题2 －70－

《机械原理》习题解答

运转调速：习题3 －71－

《机械原理》习题解答

运转调速：习题4 －72－

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