机械加工习题二答案

第一篇：机械加工习题二答案

机械加工习题二

一、填空题

1零件机械加工工艺路线一般可分为粗加工、半精加工、精加工 三个阶段。表面质量要求特别时，还应增加 光整加工阶段。2零件平面加工的主要方法是 铣削、刨削、磨削。

3荒车的含义是 以去除零件氧化皮为主要目的的零件外圆车削。金刚车的含义是 即精细车削，以金刚石车刀对有色金属的精加工。45°外圆车刀中45°的含义是 该外圆车刀的主偏角为45°。左偏刀含义是 主切削刃在刀头左端且主偏角为90°的直头车刀。右偏刀含义是主切削刃在刀头右端且主偏角为90°的直头车刀。4轴类零件外圆表面光整加工的手段有 研磨、珩磨、滚压 等 5轴类零件毛坯冷态下校直在 压力机 或 校直机上进行。按所需长度切断可在 弓形锯床 或 圆盘锯床上进行。花键加工可在 花键铣床 或 花键磨床上进行。螺纹的加工方法有车削、铣削、磨削、滚压 等。

6常用的钻削刀具有 麻花钻、扁钻。扩削刀具是 扩孔钻。铰削刀具是 手用铰刀、机用铰刀 等。

7镗孔的含义是 用镗刀对铸、锻或已加工孔进行再次加工。镗孔可在 镗床、车床、铣床 上进行。

8套筒零件孔精密加工方法有精细镗、研磨、滚压、珩磨等。

二、问答题

1简述轴类零件有哪些技术要求和轴类零件采用哪些材料？ 答：轴类零件的技术要求有： 端面按照要求加工中心孔或倒角；

外圆柱面上有平键槽、外花键、退刀槽、轴颈等细微结构；键槽深度或宽度按照国家标准加工，宽度有对称度误差；花键包括牙数、小径、大径、牙宽等技术参数；轴颈要淬火等热处理和较高的尺寸精度。轻载类轴可采用Q235、Q255等钢材；常用零件采用35、45号钢材；载荷较大者可采用40Cr等钢材；高速重载可采用20CrMnTi等钢材。2夹具的类型有哪些？夹具有哪些零件或装置？

答：分专用夹具和通用夹具，专用夹具按照配备的机床分车床夹具、铣床夹具、钻床夹具等。夹具构成零件有夹具体、定位零件、夹紧装置、对刀装置、导向装置等。

3简述套筒类零件的主要技术要求和套筒类零件孔加工的常用方法？ 答：套筒类零件如油缸、滑动轴承等；套筒类零件的主要技术要求有：孔的尺寸

精度和形状精度等；外圆柱表面的尺寸精度和形状精度等；内外圆柱表面的同轴度等技术要求。

套筒类零件孔加工的常用方法有钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、磨孔等。4简述轴类零件加工常见的工艺路线。答：1）粗车——半精车——精车

2）粗车——半精车——粗磨——精磨

3）粗车——半精车——粗磨——精磨——光整加工 4）粗车——半精车——精车——金刚石车

5简述外圆车削的工艺范围及可达到的尺寸精度和表面质量。

答：外圆车削的工艺范围有荒车、粗车、半精车、精车、精细车等。荒车是指以去除零件表层氧化皮为目的的车削加工；粗车主要去除大部分加工余量；尺寸精度为9级至10级，表面质量为12.5至6.3μm。精车通常为外圆柱表面的最终加工工序；尺寸精度为7级，表面质量为6.3微米至3.2微米。精细车适用于有色金属的外圆主表面精加工。尺寸精度为6级，表面质量为3.2至1.6微米。半精车属于过度阶段，尺寸精度为8级。表面质量在3.2微米至6.3微米之间。6简述常用车刀的类型，车削细长轴应选用何种车刀？原因是啥？ 答：车刀的类型有外圆车刀、螺纹车刀、切槽刀、切断刀、端面车刀、倒角车刀、金刚车刀等。

车削细长轴要用主偏角为90°的右偏刀。其原因是需要减小工件和刀具之间的径向力，加工时反向进给走刀。

7刀具刃倾角正负值如何判定？刃倾角大小对切削加工有何影响？粗加工和精加工对刃倾角应用有何不同？

答：刃倾角正负值的判定方法是：刀尖位于切削刃的高点，刃倾角是正值；

刀尖位于切削刃的低点，刃倾角是副值； 刃倾角大小主要决定铁屑的流动方向，刃倾角是正值铁屑经过前刀面流向工件未加工表面，刃倾角是副值铁屑经过前刀面流向工件已加工表面。粗加工刃倾角正副值都可，精加工刃倾角正值。

8简述圆柱齿轮主要的技术要求和齿轮齿形加工的常用方法？

答：圆柱齿轮主要的技术要求有：1）传动精度要求，如传递运动的准确性、平稳性、载荷分布的均匀性、传动侧隙的合理性；前三项有检验项目。

齿坯的技术要求主要是孔的直径公差和端面的跳动误差。

齿轮齿形加工的常用方法有仿形法和展成法。展成法有滚齿、插齿、剃齿、珩齿、磨齿。

9影响工件切削加工切削力和切削温度的因素有哪些？ 答：影响工件切削加工切削力的因素有工件材料、刀具几何角度和切削用量，切削用量中，背吃刀量对切削力影响最大；刀具前角越大，切削力降低；工件越硬，切削力越大。

影响工件切削加工切削温度的因素有工件材料、刀具几何角度和切削用量，切削用量中切削速度对切削温度的影响最大；工件材料越硬，切削温度越大；刀具前角越大，切削温度降低。

10工艺规程过程卡内需要填写哪些内容？

答：答：工序号、工序名称、工序内容（包括工件装夹方案、工序尺寸或加工余量）、该工序装备（机床、刀具、夹具）、该工序检测器具及规格、工时定额等。

第二篇：特种加工课后习题答案

《特种加工》习题解答 概 论

1.从特种加工的发生和发展来举例分析科学技术中有哪些事例是“物极必反” 有哪些事例是“坏事有时变为好事”

答:这种事例还是很多的.以“物极必反”来说,人们发明了螺旋桨式飞机,并不断加大螺旋桨的转速和功率以提高飞机的飞行速度和飞行高度.但后来人们发现证实螺旋桨原理本身限制了飞机很难达到音速和超音速,随着飞行高度愈高,空气愈稀薄,螺旋桨的效率愈来愈低,更不可能在宇宙空间中飞行.于是人们采用爆竹升空的简单原理研制出喷气式发动机取代了螺旋桨式飞行器,实现了洲际和太空飞行.由轮船发展成气垫船,也有类似规律.以“坏事变好事”来说,火花放电会把接触器、继电器等电器开关的触点烧毛、损蚀,而利用脉冲电源瞬时、局部的火花放电高温可用作难加工材料的尺寸加工.同样,铝饭盒盛放咸菜日久会腐蚀穿孔,钢铁器皿、小刀等在潮湿的环境下会腐蚀.钢铁在风吹雨淋时遭受锈蚀,海洋船舰的钢铁船体为了防止海水的腐蚀,得消耗巨资进行防锈、防蚀.人们研究清楚钢铁电化学锈蚀的原理后,创造了选择性阳极溶解的电解加工方法.这些都是“坏事变好事”的实例.2.试列举几种采用特种加工工艺之后,对材料的可加工性和结构工艺性产生重大影响的实例.答:这类实例是很多的,例如: ⑴硬质合金历来被认为是可加工性较差的材料,因为普通刀具和砂轮无法对它进行切削磨削加工,只有碳化硅和金刚石砂轮才能对硬质合金进行磨削.可是用电火花成形加工或电火花线切割加工却可轻而易举地加工出各式内外圆、平面、小孔、深孔、窄槽等复杂表面,其生产效率往往高于普通磨削加工的生产率.更有甚者,金刚石和聚晶金刚石是世界上最硬的材料,过去把它作为刀具和拉丝模具等材料只有用金刚石砂轮或磨料“自己磨自己”,磨削时金刚石工具损耗很大,正是硬碰硬两败俱伤,确实是可加工性极差.但特种加工中电火花可成形加工聚晶金刚石刀具,工具,而激光加工则不但“削铁如泥”而且可“削金刚石如泥”.在激光加工面前,金刚石的可加工性和钢铁差不多了.对过去传统概念上的可加工性,的确需要重新评价.(2)对结构工艺性,过去认为方孔,小孔,小深孔,深槽,窄缝以及细长杆,薄壁等低刚度零件的结构工艺性很差,在结构设计时应尽量避免.对E字形的硅钢片硬质合金冲模,由于90*内角很难磨削,因此常采用多块硬质合金拼镶结构的冲模.但采用电火花成形加工或线切割数控加工,则很容易加工成整体硬质合金的E形硅钢片冲模,特种加工可使某些结构工艺性由“差”变“好”.3.工艺和特种加工工艺之间有何关系(应该说如何正确处理常规工艺和特种加工之间的差别)答:一般而言,常规工艺是在切削,磨削,研磨等技术进步中形成和发展起来的行之有效的实用工艺,而且今后也始终是主流工艺.但是随着难加工的新材料,复杂表面和有特殊要求的零件愈来愈多,常规,传统工艺必然会有所不适应.所以可以认为特种加工工艺是常规加工工艺的补充和发展.特种加工工艺可以在特定的条件下取代一部分常规加工工艺,但不可能取代和排斥主流的常规加工工艺.第二章 电火花加工

1.两金属在(1)在真空中火花放电;(2)在空气中;(3)在纯水(蒸馏水或去离子水)中;(4)在线切割乳化液中;(5)在煤油中火花放电时,在宏观和微观过程以及电蚀产物方面有何相同和相异之处

答:(1)两金属在真空中火花放电时,当电压(电位差)超过一定时即产生“击穿”,电子由“-”极逸出飞向“+”极,由于真空中没有物质阻挡电子的运动,所以没有正离子形成,没有发热的放电“通道”的概念,示波器,显象管中电子流的运动与此类似.基本上没有“电蚀产物”生成.(2)两金属在空气中放电的例子是电火花表面强化,涂覆.电焊,等离子切割,等离子焊等,也是在空气中放电,利用电子流在空气中撞击气体原子形成放电通道,在通道中和工件表面产生大量的热能用于强化,涂覆,切割和焊接.(3)在纯水,蒸馏水或去离子水中,两金属间电火花放电与在煤油中类似,只是水分子,原子受电子,正离子撞击发热气化,最后分解为氧原子和氢原子(分子),而不像煤油中会分解出碳原子(碳黑微粒)和氢气等.(4),(5)在乳化液中和煤油中放电过程,详见教材中有关章节,不再另行论述.2.有没有可能或在什么情况下可以用工频交流电源作为电火花加工的脉冲直流电源 在什么情况下可用直流电源作为电火花加工用的脉冲直流电源(提示:轧辊电火花对磨,齿轮电火花跑合时,不考虑电极相对磨损的情况下,可用工频交流电源;在电火花磨削,切割下料等工具,工件间有高速相对运动时,可用直流电源代替脉冲电源,但为什么)如提示所述,在不需要“极性效应”,不需要考虑电极损耗率等的情况下,可以直接用220V的50HZ交流电作为脉冲电源进行轧辊电火花对磨和齿轮电火花跑合等.不过回路中应串接限流电阻,限制放电电流不要过大.如需精规准对磨或跑合,则可在交流工频电源上并联RC电路(R=500-1000,C=0.1-0.01),再接到两个工件上.在用高速转动的金属轮或圆片作电火花磨削,电火花切割,下料时,如果可以不计电极损耗率,则就可以用全波整流或整流后并联电解电容滤波的直流电源进行电火花磨削.由于工具电极高速转动,所以一般不会产生稳定电弧烧伤工件.最好是经调压变压器降压到5-100V再整流供磨削之用,一则可以调节电压或电流,二则和220V交流电源隔离,以保障人身避免触电的危险.3.电火花加工时的自动进给系统和车,钻,磨削时的自动进给系统,在原理上,本质上有何不同 为什么会引起这种不同

答:电火花加工时工具电极和工件间并不接触,火花放电时需通过自动调节系统保持一定的放电间隙,而车,钻,磨削时是接触加工,靠切削力把多余的金属除去,因此进给系统是刚性的,等速的,一般不需要自动调节.4.电火花共轭同步回转加工和电火花磨削在原理上有何不同 工具电极和工件上的瞬间放电之间有无相对移动 加工内螺纹时为什么不会“乱扣” 用铜螺杆做工具电极,在内孔中用平动法加工内螺纹,在原理上和共轭同步回转法有何异同

答:不同之处在于电火花共轭同步回转加工时:(1)工具电极和工件的转动方向相同;(2)转速严格相等(或成倍角,比例关系);(3)工具和工件上瞬时放电点之间有很慢的相对移动.而电火花磨削时工具和工件可以同向或反向转动;工具和工件的转速并不相同,磨削点之间有很大的相对移动.加工内螺纹时,其所以不会“乱扣”,是因为加工中工具电极和工件的转向和转速相等,工具和工件圆周表面上有着“各点对应”的关系,所以能把工具表面的螺纹形状复制到工件表面上去而不会“乱扣”.在内孔中用平动法加工内螺纹,本质上和共轭同步回转法相同,不同之处在于平动法加工时工件不转动而代之以工具电极在平动头中作“公转”行星式运动,其内外圆上“各点对应”的规则仍然存在.5,电火花加工时,什么叫做间隙蚀除特性曲线 粗,中,精加工时,间隙蚀除特性曲线有何不同 脉冲电源的空载电压不一样时(例如80V,100V,300V三种不同的空载电压),间隙曲线有何不同 试定性,半定量地作图分析之.答:间隙蚀除特性曲线是电火花放电间隙蚀除速度和放电间隙大小(间隙平均电压的大小)之间的关系,此关系可以定量地用作图法画成间隙蚀除特性曲线.粗,中,精加工时,由于脉宽,峰值电流等电规准不同,同样大小间隙的蚀除速度也就不一样,总的来说,粗加工时蚀除速度较大,上凹的间隙蚀除特性曲线就高于中,精加工的曲线.当脉冲电源的空载电压不一样时,例如电压较高为300V时,其击穿间隙,平均放电间隙都大于100V或80V的放电间隙,因此横坐标上的A点(电火花击穿间隙)将大于100V或80V时的间隙.间隙特征曲线原点不动,整个曲线稍向右移.同理,80V空载电压的间隙特征曲线的A点将偏向左边.S/ m /V

6,在电火花加工机床上用Ф10mm的纯铜杆加工Ф10mm的铁杆,加工时两杆的中心矩偏距5mm,选用=200 s, i=5.4A,各用正极性和负极性加工10min, 试画出加工后两杆的形状,尺寸,电极侧面间隙大小和表面粗糙度值(提示:利用电火花加工工艺参数曲线图表来测算).答:加工示意图见图2-1a.设先用正极性加工,加工后的图形见图b,负极损耗较大;负极性加工后的图形见图c,正极工具损耗较小.具体数据请自行在图中标明,并与书中工艺曲线图表进行对照比较).图2-1

7,电火花加工一个纪年章浅型腔花模具,设花纹模电极的面积为10mm×20mm=200,花纹的深度为0.8㎜,要求加工出模具的深度为1㎜,表面粗糙度为=0.63 m,分粗,中,精三次加工,试选择每次的加工极性,电规准脉宽,峰值电流,加工余量及加工时间,并列成一表(提示:用电火花加工工艺参数曲线图表来计算).答:可按书中电火花加工工艺曲线图表选择粗,中,精加工的规准.例如: 极 性 脉 宽 脉 间 峰值 电流 加工 余量

加工后表面粗糙度 时 间

粗加工(可不加抬刀)负 600 s 100 s 10A 0.9㎜ 3 m 约30min 中加工(加抬刀)负 100 s 50 s 4A 0.08㎜ 1.25 m 30min 精加工(加 正 20 s 50 s 2A 0.02㎜ 30min 答:不同之处在于电火花共轭同步回转加工时:(1)工具电极和工件的转动方向相同;(2)转速严格相等(或成倍角,比例关系);(3)工具和工件上瞬时放电点之间有很慢的相对移动.而电火花磨削时工具和工件可以同向或反向转动;工具和工件的转速并不相同,磨削点之间有很大的相对移动.加工内螺纹时,其所以不会“乱扣”,是因为加工中工具电极和工件的转向和转速相等,工具和工件圆周表面上有着“各点对应”的关系,所以能把工具表面的螺纹形状复制到工件表面上去而不会“乱扣”.在内孔中用平动法加工内螺纹,本质上和共轭同步回转法相同,不同之处在于平动法加工时工件不转动而代之以工具电极在平动头中作“公转”行星式运动,其内外圆上“各点对应”的规则仍然存在.5,电火花加工时,什么叫做间隙蚀除特性曲线 粗,中,精加工时,间隙蚀除特性曲线有何不同 脉冲电源的空载电压不一样时(例如80V,100V,300V三种不同的空载电压),间隙曲线有何不同 试定性,半定量地作图分析之.答:间隙蚀除特性曲线是电火花放电间隙蚀除速度和放电间隙大小(间隙平均电压的大小)之间的关系,此关系可以定量地用作图法画成间隙蚀除特性曲线.粗,中,精加工时,由于脉宽,峰值电流等电规准不同,同样大小间隙的蚀除速度也就不一样,总的来说,粗加工时蚀除速度较大,上凹的间隙蚀除特性曲线就高于中,精加工的曲线.当脉冲电源的空载电压不一样时,例如电压较高为300V时,其击穿间隙,平均放电间隙都大于100V或80V的放电间隙,因此横坐标上的A点(电火花击穿间隙)将大于100V或80V时的间隙.间隙特征曲线原点不动,整个曲线稍向右移.同理,80V空载电压的间隙特征曲线的A点将偏向左边.S/ m /V

6,在电火花加工机床上用Ф10mm的纯铜杆加工Ф10mm的铁杆,加工时两杆的中心矩偏距5mm,选用=200 s, i=5.4A,各用正极性和负极性加工10min, 试画出加工后两杆的形状,尺寸,电极侧面间隙大小和表面粗糙度值(提示:利用电火花加工工艺参数曲线图表来测算).答:加工示意图见图2-1a.设先用正极性加工,加工后的图形见图b,负极损耗较大;负极性加工后的图形见图c,正极工具损耗较小.具体数据请自行在图中标明,并与书中工艺曲线图表进行对照比较).图2-1

7,电火花加工一个纪年章浅型腔花模具,设花纹模电极的面积为10mm×20mm=200,花纹的深度为0.8㎜,要求加工出模具的深度为1㎜,表面粗糙度为=0.63 m,分粗,中,精三次加工,试选择每次的加工极性,电规准脉宽,峰值电流,加工余量及加工时间,并列成一表(提示:用电火花加工工艺参数曲线图表来计算).答:可按书中电火花加工工艺曲线图表选择粗,中,精加工的规准.例如: 极 性 脉 宽 脉 间 峰值 电流 加工 余量

加工后表面粗糙度 时 间

粗加工(可不加抬刀)负 600 s 100 s 10A 0.9㎜ 3 m 约30min 中加工(加抬刀)负 100 s 50 s 4A 0.08㎜ 1.25 m 30min 精加工(加 正 20 s 50 s 2A 0.02㎜ 30min

第三章 电火花线切割加工

1.电火花线切割时,粗,种,精加工时生产率的大小和脉冲电源的功率,输出电流的大小有关.用什么方法衡量,判断脉冲电源加工性能的好坏(绝对性能和相对性能)

答:可用单位电流(每安培电流)的生产率来衡量,即可客观地判断脉冲电源加工性能的 好坏.例如某脉冲电源峰值电流25A时的切割速度为100mm2/min,另一电源峰值电流27A时切割速度为106mm2/min,则前者的相对生产率为100/25=4mm2/min,优于后者106/27=3.9mm2/min.又如某线切割脉冲电源3A s时切割速度为100mm2/min,另一电源3,5A时为124mm2/min,则前者相对切割速度为33.3mm2/min,后者35.5mm2/min.2.电火花加工和线切割加工时,如何计算脉冲电源的电能的利用率 试估计一般线切割方波脉冲电源的电能利用率

答:设脉冲电源的空载电压为100V ,加工时火花放电间隙的维持电压为25V则消耗在晶体管限流电阻上的电压为 100-25=75V,由此可以算出电能利用率: 有用能量:输入能量=25:100=1:4=25% 能量的消耗率为: 损耗能量:输入能量=75:100=3:4=75% 可见75%的能量损耗在限流电阻的发热上.3.设计一个测量,绘制数控线切割加工的间隙蚀除特性曲线的方法(提示:使线切割等速进给,由欠跟踪到过跟踪).答:这一习题有一定的难度,需对间隙蚀除特性曲线和线切割加工伺服进给系统有一定深度的理解才行.间隙蚀除特性曲线是蚀除速度和放电间隙(间隙平均电压)的关系曲线(参见第二章电火花加工的伺服进给).线切割加工时,调节伺服进给量的大小,可以在一定程度上改变平均放电间隙.例如把进给速度人为放慢,处于“欠进给”状态,则平均放电间隙偏大,反之,进给速度过高,“过进给”时,则放电间隙偏小.测绘间隙蚀除特性曲线时,利用“改变预置进给速度”来改变放电间隙的大小.实际上放电间隙的大小(绝对值)很难测量,但可以用加工时的平均间隙电压大小来相对测量间隙值的大小.为此,要在工件和钼丝(导电块)或直接在电源输出端并一个满刻度100V(用于测空载,偏空载时的开路间隙电压),20V(用于测偏短路时的间隙电压)的直流电压表.实际测绘时,先不用线切割机床的“自动档”(伺服)进给,而采用“人工档”(等速进给)进给功能.最初用较慢的等速进给速度进行切割,此时处于“欠跟踪”的进给状态,待切割稳定后就记下进给速度和此时的间隙平均电压,在坐标上作出曲线上的某一点.以后稍微调快进给速度(仍为等速进给),同样测得第二,三```点的数据.当调节到进给速度约等于蚀除速度时,此时即为最佳状态 B 点放电间隙为最佳放电间隙SB 此时的切割速度为最大.当以更大的进给速度(等速)切割时,由于没有伺服功能,进给速度大于可能的蚀除速度,放电间隙逐步减小,最后即将形成短路,放电间隙为零.此时应尽快停止进给,并事先作好记录.在曲线最高点B只右,用上述方法比较容易做出间隙蚀除特性曲线的右半部分.但B点左边的曲线,因放电间隙逐步减小并趋于短路,易把钼丝顶弯,因此应多加小心.4.一般线切割加工机床的进给调解特性曲线和电火花加工机床的进给特性曲线有何不同 与有短路回退功能的线切割加工机床的进给调解特性曲线又有什么不同

答:一般线切割机床的进给的进给系统,往往没有短路回退功能,或短路后经一定时间例如30s后仍不能自动消除短路状态,则回退256步(相当于0.256 mm),如仍不能消除短路,则自动停止进给或同时报警,这与电火花成型加工机床遇短路即退回不一样.上述无短路回退功能的线切割机床的进给特性曲线就不会有横坐标左下部分的曲线,亦即工具电极(钼丝)的进给速度 vd没有负值.即使有短路回退功能的线切割机床,短路后的回退速度是固定的(不象电火花成型加工机床那样短路后将以较高的速度vd0回退),所以进给调节特性曲线的左下部为窄小矩形,即放电间隙较小时,进给速度vd《0,一旦完全短路后,钼丝才低速(恒速)回退.5.设计一个测量,绘制数控线切割加工机床的进给调解特性曲线的方法(提示:在线切割机床上做空载模拟实验.用可调的的直流电源模拟火花间隙的平均电压).答:这一习题也有一定难度,需对线切割机床的变频进给系统有一定的了解.线切割机床的进给速度vd是由火花放电间隙的平均电压ue来决定的.ue越大,vd亦大,ue小vd也小, ue=0,vd=0或等速回退.为此可以用“模拟法”来测绘线切割加工机床的进给调解特性曲线.具体的的方法是:使线切割机床处于加工状态,可不开丝筒,不开高频电源,但应使工作台处于“人工”等速进给状态.此时工作台进给的“取样电压”,并不是来自火花放电间隙的平均电压ue(ue再经电阻分压成10~12v的电压,经“变频调节”电位器送至“压—频”(u-f)转换器,将此低电压u转换成进给脉冲,频率为f,另工作台进给),而是由+12V的外加电压,经“变频调节”电位器调压输入至 “压—频”(u-f)转换器.低电压0V相当于间隙短路,最高10~12V相当于间隙开路状态.可以将此电压由低向高调节,例如0V,2V,4V,6V,8V,10V……直至12V,模拟不同的ue.记录下每种不同电压时的工作台进给速度(可以从控制器面板数显表上测得),然后即可绘制出进给调节特性曲线.6.今拟用数控线切割加工有8个齿的爪牙离合器,试画出其工艺示意图并编制出相应的线切割3B相应程序.答:由于爪牙离合器工件是圆筒形的,端面上需切割出8个爪牙方齿,故切割时必须有一个数控回转工作台附件.办法为先在圆套筒上钻一个∮1~2mm的穿丝孔,装夹好工件后,调整到穿丝孔为最高点时穿丝,回转台转动切除爪牙的端面,见示意图.(俯视图)切割的程序(一次切出凹,凸两个爪牙离合器)为: BBBJ=穿丝孔距离GXL3(x向移动)BBBJ=1/2齿宽GYL4(y向转动)BBBJ=齿深GXL3(x向移动)BBBJ=齿宽GYL4(y向转动)BBBJ=齿深GXL1(x向移动)BBBJ=齿宽GYL4(y向转动)……

第四章

电化学加工

1．从原理和机理上来分析，电化学加工有无可能发展成为“纳米级加工”或“原子级加工”技术？原则上要采用哪些措施才能实现？

答：由于电化学加工从机理上看，是通过电极表面逐层地原子或分子的电子交换，使之在电解液中“阳极溶解”而被去除来实现加工的，可以控制微量、极薄层“切削”去除。因此，电化学加工有可能发展成为纳米级加工或原子级的精密、微细加工。但是真的要实现它，从技术上讲还有相当难度。主要是由于电化学加工的实质是实现选择性阳极溶解或选择性阴极沉积，只要能把这种溶解或沉积的大小、方向控制到原子级上就可以了。但是由于它们的影响因素太多，如温度、成分、浓度、材料性能、电流、电压等，故综合控制起来还很不容易。

2．为什么说电化学加工过程中的阳极溶解是氧化过程，而阴极沉积是还原过程？

答：从电化学过程来说，凡是反应过程中原子失去电子成为正离子（溶入溶液）的，称为氧化，反之，溶液中的正离子得到电子成为中性原子（沉积在阴极上）的称为还原，即由正离子状态还原成为原来的中性原子状态。例如在精炼电解铜的时候，在电源正极上纯度不高的铜板上的铜原子在电场的作用下，失去两个电子成为Cu 2+正离子氧化而溶解入CuCl2溶液，而溶液中的Cu 2+正离子在阴极上，得到两个电子还原成为原子而沉积在阴极上。

3．原电池、微电池、干电池、蓄电池中的正极和负极，与电解加工中的阳极和阴极有何区别？两者的电流（或电子流）方向有何区别？

答：原电池、微电池、干电池和蓄电池中的正极，一般都是较不活泼的金属或导电体，而其负极，则为较活泼的金属。例如干电池，正极为不活泼的石墨（碳）棒，负极为活泼金属锌，蓄电池的正极是不活泼的铅。金属与导电液体形成的微电池中的正极往往是不活泼的碳原子或杂质。两种活泼程度不同的金属（导电体）在导电溶液中发生电化学反应能产生电位差，电位较正的称为“正极”，流出电流（流入电子流），电位较低的流入电流（流出电子流）。电解加工时人为地外部加以电源，接电源正极称阳极，接电源负极的称阴极，阳极表面流出电流（流入电子流），阴极表面流入电流（流出电子流），两者的方向仍一致，见图4-1。

4．举例说明电极电位理论在电解加工中有什么具体应用？

答：电极电位理论在研究、分析电解加工中有很重要的作用，具体应用在：

1）分析电极上电化学反应的产物

在电解加工时，在阴阳两极都有电化学反应，可能参与反应的有电极金属材料、电解液中的有效成分以及水的电离产物H +、OH。但真正能在电极上完成电化学反应的是什么？则需要应用电极电位理论加以分析判断。即：在阳极上，只有电极电位最“－”的离子才能参与反应。

2）估计某种金属材料电解加工的质量和可加工性

每一种金属材料都是由不同元素所组成（真正由单一元素组成的材料极少），而在电解加工时，人们希望阳极金属的电解过程是均匀的。只有这样，加工表面的粗糙度值才会比较好，加工过程才能平稳。如果阳极金属材料的组成元素其电极电位相差很大，则在电解加工中会由于一些元素的电极电位较“＋”，而不能及时溶解，使加工表面形成一些凸出点，造成加工表面粗糙度值增大。更为严重的是这种凸出的质点会造成加工过程的短路、烧损电极，甚至使加工无法进行。例如铸铁和高碳钢中有C及Fe 3C存在，它们的电极电位高达+0.37V，而Fe/Fe 2+的电极电位仅为－0.59V，因 此C及Fe 3C在电解加工中几乎无法被阳极溶解而最终形成凸出质点，从而造成铸铁、高碳钢甚至渗碳钢的电解加工可加工性很差。

5．阳极钝化现象在电解加工中是优点还是缺点？举例说明。

答：电极钝化现象的存在，使电解加工中阳极溶解速度下降甚至停顿。从生产率的角度出发人们不希望选用能产生钝化现象的钝化型电解液。

但是，当采用 NaCl 等非钝化型电解液工作时，虽然生产率很高，但因为杂散腐蚀严重，成形精度较差，严重影响了电解加工的应用。而当采用钝化型电解液加工时，尽管电极工具的非工作面没有绝缘，但当加工间隙达到一定尺寸后，对应的工件表面就会产生钝化膜，可以避免产生杂散腐蚀，提高加工精度，促进电解加工的推广应用。

电解磨削、电解研磨等加工方法也是利用了阳极钝化现象的存在而开发出来的。它们利用了钝化膜对金属表面的保护作用，采用机械去除钝化膜的方法，使金属微观表面凸点的钝化膜被刮除，并迅速电解，而低凹处的钝化膜起保护作用，使局部不被电解，最终使金属表面的整平作用加快，可实现精加工。

6．在厚度为 64mm的低碳钢钢板上用电解加工方法加工通孔，已知阴极直径24mm，端面平衡间隙∆ b＝0.2mm。求：（1）当阴极侧面不绝缘时，加工出的通孔在钢板上表面及下表面其孔径各是多少？（2）当阴极工具侧面绝缘，且阴极侧面工作圈高度 b=1mm 时，所加工出的孔径是多少？

7．电解加工（如套料、成形加工等）的自动进给系统和电火花加工的自动进给系统有何异同？为什么会形成这些不同？

答：一般电解加工自动进给系统主要是控制均匀等速的进给速度，它的大小是事先设定的。进给速度的大小与端面平衡间隙有直接关系（双曲线关系），而端面平衡间隙又直接影响到阴极形状（成形加工时）。在正常电解加工时，主要依照电流的大小来进行控制，但在电极开始进入或即将退出工件时，由于加工面积的变化，则不能按照电流的大小进行控制。电火花加工的自动进给控制系统的目的是保证某一设定加工间隙（放电状态）的稳定，它是按照电极间隙蚀除特性曲线和调节特性曲线来工作的，它的进给速度不是均匀等速的。之所以形成这种不同的进给特性，主要是电解加工中存在平衡间隙，进给速度大，平衡间隙变小。在进给方向、端面上不易短路；而电火花加工中不存在平衡间隙，进给速度稍大于蚀除速度，极易引起短路，所以必须调节进给速度以保证放电间隙。

8．电解加工时，何谓电流效率？它与电能利用率有何不同？如果用 12V 的直流电源(如汽车蓄电池)作电解加工，电路中串联一个滑杆电阻来调节电解加工时的电压和电流(例如调到两极间隙电压为

8V)，问：这样是否会降低电解加工时的电流效率？为什么？

答：电解加工时的电流效率是指按照法拉第电解定律所计算出的理论金属蚀除量与实际金属蚀除量之比。由于在电解加工阳极溶解的同时，还会出现如析氧等副反应，因此电解加工时电流效率一般小于 1。

电能利用率是指电源输入的总能量在电解加工中用了多少，在其它方面（如线路损耗）又用了多少。如题所示，利用滑杆电阻可以调节电解加工时的输入电流、电压，而滑杆电阻本身产生的热损耗与电解加工无关。滑杆电阻的热损耗愈大，电能利用率愈低。而经过滑杆电阻调节电压、电流之后进行电解加工时，它的电流效率并没有变化，仍然是按照法拉第电解定律计算，与其它因素无关。

9．电解加工时的电极间隙蚀除特性与电火花加工时的电极间隙蚀除特性有

何不同？为什么？

答：电解加工时，电极间隙蚀除特性曲线是一条双曲线，即 a ∆ = C（常数）如图 4-3a 所示；而电火花加工的蚀除特性曲线则是一条蚀除速度在起点和终点都为零的上凸二次曲线，如图 4-3b 所示。

电解加工时，只要电极不发生短路，电极间隙愈小，阳极工件的蚀除速度就愈高，生产率就愈高；反之，当电极间隙变大时，蚀除速度将下降。

电火花加工时，当放电间隙为零时，蚀除速度也为零。其实，当放电间隙很小时，排屑困难，短路率增加，蚀除速度将大大下降，甚至无法正常加工；而当放电间隙过大时，间隙无法击穿，蚀除速度也为零（相当于非线性电解液中电解加工时有一“切断间隙”）。

10．如何用电极间隙的理论进行电解加工阴极工具的设计？

答：电解加工时的蚀除速度应遵循双曲线规律，即 a ∆ = C。对平板电极而言，当电极进给速度与阳极蚀除速度相等时，电极间隙相对平衡不变，称为端面平衡间隙。对于曲面电极各法线方向的平衡间隙等于：

第五章 激光打印

1.激光为什么比普通光有更大的加工瞬时能量和功率密度 为什么称它为“激”光

答:因为激光器可在较长时间吸收,积聚某一波长光的能量,然后在很短的时间内放出,并且通过光学透镜将大面积光通道上的激光束聚焦在很小的焦点上,经过时间上和空间上的两次能量集中,所以能达到很大的瞬时能量和功率密度.其所以称之为“激光”,是因为激光器中的工作物质吸收某一波长的光能,达到粒子数反转之后,再受到这一波长的光照后,就会瞬时受激,产生跃迁,并发出与此波长相同的激光.2.试述激光加工的能量转换过程,即如何从电能具体转换为光能又转化为热能来蚀除材料的答:固体激光器一般都用亮度很高的氙灯将电能转变为光能,使激光器内的工作物质如红宝石中的铬离子,钕玻璃或钕钇铝石榴石(YAG)中的钕离子吸收光能,达到粒子数反转状态,经触发而产生功率密度很大的强激光,照射到工件上的光能转换为热能,使材料气化而蚀除材料.3.固体,气体等不同激光器的能量转换过程是否相同 如不相同,则具体有何不同

答:并不完全相同.固体激光器有由电能点燃氙灯等强光源(光泵),将电能转换为能使激光器吸收的一般光,到一定程度后发出激光.而气体激光器则直接由电激励激光物质,例如二氧化碳分子,使之连续产生激光.4.不同波长的红外线,红光,绿光,紫光,紫外线光能转换为热能的效率有何不同

答:不同波长,频率的光所含的能量E=hv,其中v为光的频率,h为普朗克常数.可见光所含的能量和其频率成正比.但照射到物体上后光能转换成热能的大小,即光能转换的频率,却随波长(频率)和物体对该光波的吸收率不同而不同.例如红光或红外线照射到人体皮肤上,人们感觉到远比绿光,紫光更温暖,因为皮肤吸收红光的效率远比其他广博为高.同样激光打孔,切割时,影响光能转换为热能效率的因素,除材料对该光波的吸收率外,还有反射率也起很大作用,因此很难加工反射率很高的光洁镜面.5.从激光产生的原理来思考,分析,它以后如何被逐步应用于精密测量,加工,表面热处理,甚至激光信息存储,激光通信,激光计算机等技术领域的 这些应用的共同技术基础是什么 可以从中获得哪些启迪

答:激光之所以能广泛应用于上述高,新技术中,主要是基于它的一系列固有的特点,例如单色性,相干性,方向性极好,瞬时功率,能量密度极大等技术基础.以激光通信为例,由于光的频率高,波长短,发射角小,故具有下列优点:(1)信息容量大,传送路数多.因为信息容量和信息道的带宽成正比.带宽愈宽容量愈大.光波的频率极高,约可容纳100亿个通话线路;若每个电视台占用10MHZ带宽,则可同时播送1000万套电视节目而互不干扰.这是过去任何一种通信系统所不能达到的巨大通信容量.(2)通信距离远,保密性能好.由天线发射的波束,其发散角和λ∕D成正比(λ为波长,D为天线直径).所以波长愈短,天线愈大,发射就愈小.例如,对于波长为1 m的光波,若用直径20cm的透镜(就是激光的发射天线),那么发射角就只是1.1,而对于微波来说,即使使用庞大的天线,发射角仍有几度.由于激光束发射角很小,能量集中在狭小的范围内,以此可以把信息传送到很远的距离.这对空间通信,宇宙通信有重要的意义.激光束不仅发射角小,而且可以采用不可见光,因此敌人不易从中截获,保密性能好.(3)结构轻便,设备经济.由于激光的发散角小,方向性好,光通信所需的发射天线和接收天线都可以做得很小.一般天线直径为几十厘米,重量不过几公斤.而功能类似的微波天线,重量以十吨,百吨计.激光电视与普通电视相比,后者存在着屏幕小,亮度低,设备庞大等缺点.而激光电视则:(1)摄像时无需外部照明,免除了庞大的照明设备,因而轻便,激动,还可以拍摄完全处于黑暗中的景物.以其狭窄的光束迅速扫描,即使在黑暗中也难于觉察.若采用不可见的紫外光或红外光,则肉眼根本无法发现,保密性极高.(2)激光摄像无需成像光学系统.物体不管多远,都在焦点上.其有效范围仅受短距离的视觉和长距离的信号功率的限制.至于显示过程,在普通电视中,传递的电视图象显示在显象管的荧光屏上.而在激光电视中,图象可以通过显示器在普通的电影屏幕上.由于激光具有很高的亮度,所以激光电视图象的亮度很高,可以在白天普通的房子里观看,不需要暗室设备.(3)激光显示不需要在真空条件下工作,显示图象的屏幕单独摆在大气空间,这样电视图象就可以放得很大.根据现有水平,图象面积可达3×4m 甚至更大.看电视和看电影一样.这是激光电视的一个重要特色.由于激光束很平行,激光显示的清晰度可以做得比较高.由于激光的颜色很纯,因而所显示图象色彩鲜艳.以上给人的启迪是:任何一种物理化学现象,只要有它一定的与众不同的特点,就有可能发展成为一种有用的新技术,所谓天生其物,比有其用.第六章 电子束和离子束加工

1.电子束加工和离子束加工在原理上和在应用范围上有何异同

答:二者在原理上的相同点是基于带电粒子于真空中在电磁场的加速,控制作用下,对工件进行撞击而进行加工.其不同处在于电子束加工加速转换成电能,在撞击工件时动能转换成热能使金属熔化,气化而被蚀除.而离子束加工是电能使质量较大的正离子加速后,打到工件表面,是靠机械撞击能量使工件表面的原子层变形,破坏或切除分离,并不发热.在工艺上:有离子刻蚀,渐射沉积,离子镀,离子注入(表面改性)等多种形式,而不象电子束加工,有打孔,切割,焊接,热处理等形式.2.电子束加工,离子束加工和激光加工相比各自的使用范围如何,三者各有什么优缺点

答:三者都适用于精密,微细加工,但电子束,离子束需在真空中进行,因此加工表面不会被氧化,污染,特别适合于“清洁”,“洁净”加工.离子束主要用于精微“表面工程”,激光因可在空气中加工,不受空间结构的限制,故也适用于大型工件的切割,热处理等工艺.3.子束,离子束,激光束三者相比,哪种束流和相应的加工工艺能聚焦得更细 最细的焦点直径大约是多少

答:激光聚焦后焦点的直径取决于光的波长.波长为0.69 m的红色激光,聚焦的光斑直径很难小于1 m,因为聚焦透镜有像差等误差.二氧化碳气体激光器发光1.06 m的红外激光,其焦点光斑直径更大.波长较短的绿色激光和准分子激光器可获得较小的焦点,常用于精密,微细加工.电子束最佳时可获得0.25 m的聚焦直径.可用于制作大规模集成电路的光刻.如果用波长很短的X光射线(波长为10-9-10-10,即1-0.1nm),可得到0.1 m左右的聚焦直径.4.电子束加工装置和示波器,电视机的原理有何异同之处

答:它们都有一个电子枪用来发射电子,使电子奔向高电压的正极,而后再用线圈(电磁透镜)进行聚焦,用电场进行偏转,控制扫描出图形来.只不过电子束加工装置的功率较大,而示波器,电视机的功率较小而已.彩色电视机因有红,蓝,黄三种基本色,故需有三个电子枪,结构和控制更为复杂.第七章 超声加工

超声加工时的进给系统有何特点

答:超声加工时的进给系统是靠重锤通过杠杆使工具轻轻压在工件上,靠轻微的压力使工具端面和磨粒与工件表面接触,工件表面去掉多少,进给多少,是悬浮式的柔性进给系统,而不是刚性的进给系统实现的,它与机械加工和电火花加工的进给系统不一样.2.一共振频率为25KHZ的磁致伸缩型超声清洗器,底面中心点的最大振幅为0.01mm,试计算该点最大速度和最大加速度.它是重力加速度g的多少倍 如果是共振频率为50KHZ的压电陶瓷型超声清洗器,底面中心点的最大振幅为0.005mm,则最大速度和加速度又是多少

答:按教材中超声振动时的最大速度Vmax和最大加速度amax计算公式 Vmax=wA=2πfA=2π×25000×0.01=1570.8mm/s=1.57m/s, amax=w A=4π ×25000 ×0.01=246.74×106mm/s =246740m/s , 是地心加速度g=9.8m/s 的25000倍.如果共振频率增加为一倍f=50KHZ,振幅减小成一半A=0.005mm,则 Vmax=1.57×2/2=1.57mm/s, amax=246740×4/2=493480m/s , 是地心加速度g的5000倍.3.试判断超声加工时:(1)工具整体在作超声振动;(2)只有工具端面在作超声振动;(3)工具各个横截面都在作超声振动,单个截面同一时间的振幅并不一样;(4)工具各个横截面依次都在作“原地踏步”式的振动.以上各点,哪种说法最确切 有无更确切的说法

答:以上说法中,(3)比较确切,超声波在工具(变幅杆)内传递时,各个横截面都在作超声振动,单个截面在同一时间的振幅不一样,有的截面始终为零(如固定超声系统的驻波点),有的有时振幅最大,如工具端面的加工点.最确切的说法是,应按教材中的超声波在固体中的传播过程,各质点都在传播方向上振动,但传到端面后波在反射,两者的合成运动才是各质点的实际运动.4.超声波为什么能“强化”工艺过程,试举出几种超声波在工业,农业或其他行业中的应用.答:超声波因具有较大的瞬时速度,尤其是瞬时加速度,故可用作强化工艺过程.如工业中的粉碎(使物质颗粒细化),乳化.在农业上可用强超声处理种子优化品种,在医学上可用强超声波击碎人体内的肾结石,胆结石等等.第八章 快速成型加工

1.快速成型的工艺原理与常规加工工艺有何不同 具有什么优点

答:快速成型在工艺原理上是“增材法”,与切削加工,电火花蚀除,电化学阳极溶解等“减材法”不同.其特点是整个工艺过程建立在激光(断层)扫描,数控技术,计算机CAD技术,高分子材料等高科技基础之上,因此工艺先进,柔性好,生产周期短.2.试对常用的快速成型工艺作一优缺点比较.答:下表是4种快速成形工艺的综合比较.几种最常用的快速成形工艺优缺点比较 有关指标 工 艺 精 度 表面 质量 材料 价格 材料 利用率 运行成本 生产 效率 设备费用 市场占有率 % 液相固化SL法 好 优 较贵

接近100% 较高 高 较贵 70 粉末烧结SLS法 一般 一般 较贵

接近100% 较高 一般 较贵 10 纸片叠层LOM法 一般 较差 较便宜 较差 较低 高 较便宜 7 熔丝堆积FDM法 较差 较差 较贵 接近一般 较低 较便宜 6 第九章 其它特种加工

试列表归纳,比较本章中各种特种加工方法的优缺点和适用范围.答: 优点 缺点 适用范围 化学铣削加工

可大面积多工件同时加工 不易加工深孔,型孔

航空航天零件减薄,去毛刺 光化学腐蚀加工

可刻蚀精度的文字图案 刻蚀深度有限

用于相片制版,刻蚀精细的网孔图案 等离子体加工

可高速切割难加工材料 切割精度较差,割缝较宽 切割,下料各种难加工金属 挤压研磨

可去除内(外)表面的毛刺和改善表面质量 只是表面加工,不能改变尺寸 表面光整加工 水射流切割

可对任何材料切割下料,加工速度高,无毛刺,无残余应力 切缝较宽,尺寸精度较差

适用于石材,钢筋,水泥板等切削 磁性磨料研磨

可无应力表面光整加工 去除量小,生产率较低 精密零件的表面光整加工

2.如何能提高化学刻蚀加工和光化学腐蚀加工的精密度(分辨率)答:在腐蚀液中加入保护剂等添加剂,以减小“钻蚀”,详见教材有关章节.3.从水滴穿石到水射流切割工艺的实用化,在思想上有何启迪 要具体逐步解决什么技术关键问题

答:滴水穿石因能量密度较小,所以只能靠长年累月时间才能穿石.要提高穿石的速度,水射流切割技术中应使超高的水由小孔中喷出,尤其是水中混有细小磨料颗粒高速撞击工件表面,更能提高单位面积上的能量密度和切割速度.当然喷嘴的材料小孔的加工也是关键问题.4.人们日常工作和日常生活中,有哪些物品,商品(包括工艺美术品等),是由本书所述的特种加工方法制造的

答:很多家电的外壳,内部构件,如电视机,照相机,洗衣机等的模具都是由电火花,线切割等很多方法制造的.汽车,门窗,建筑用的铝材型品都是电火花,线切割加工的拉伸,挤压模具,又经过挤压抛光后拉制的.有些金黄色的手表壳,手链都是离子镀覆的氮化钛.有些太阳眼镜是离子镀覆的反光层.珍珠项链等采用超声钻孔,金银首饰厂用超声清洗首饰.电动剃须刀的网罩是电铸的产物,手表中宝石轴承小孔都是经过激光打孔而后又用超声研磨的.诸如此类,不胜枚举.爪牙侧面 穿丝孔 数控回转台

第三篇：机械原理习题答案

机械原理习题答案

篇一：机械原理_课后习题答案第七版

《机械原理》作业题解

第二章

机构的结构分析

F＝3n－2pl－ph ＝3× －2× －1＝ 0 34 F = 3n ?(2pl + ph)= 3 × 4 ?(2 × 5 + 1)= 1 7 4 3 8 5 2 9 1-1' F = 3n ?(2pl + ph ? p')? F'= 3 × 8 ?(2 × 10 + 2 ? 0)?1 = 1 篇二：机械原理第七版西北工业大学习题答案(特别全答案详解).doc 第二章平面机构的结构分析

题2-1 图a所示为一简易冲床的初拟设计方案。设计者的思路是：动力由齿轮1输入，使轴A连续回转；而固装在轴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（各尺寸由图上量取），分析是否能实现设计意图，并提出修改方案。

解：1)取比例尺,绘制机构运动简图。(图2-1a)2)要分析是否能实现设计意图,首先要计算机构管此机构有4个活动件，但齿轮1和凸轮2是固装能作为一个活动件，故 n?3 pl?3 ph?1 F?3n?2pl?ph?3?3?2?4?1?0 的自由度。尽在轴A上，只

原动件数不等于自由度数，此简易冲床不能运动，即不能实现设计意图。

分析：因构件3、4与机架5和运动副B、C、D组成不能运动的刚性桁架。故需增加构件的自由度。3)提出修改方案：可以在机构的适当位置增加一个活动构件和一个低副，或用一个高副来代替一个低

副。

(1)在构件3、4之间加一连杆及一个转动副(图2-1b)。(2)在构件3、4之间加一滑块及一个移动副(图2-1c)。

(3)在构件3、4之间加一滚子(局部自由度)及一个平面高副(图2-1d)。

置上添加一个构件（相当于增加3个自由度）和1个低副（相当于引入2个约束），如图2-1（b）（c）所示，这样就相当于给机构增加了一个自由度。用一个高副代替一个低副也可以增加机构自由度，如图2-1（d）所示。

题2-2 图a所示为一小型压力机。图上，齿轮1与偏心轮1’为同一构件，绕固定轴心O连续转动。在齿轮5上开有凸轮轮凹槽，摆杆4上的滚子6嵌在凹槽中，从而使摆杆4绕C轴上下摆动。同时，又通过偏心轮1’、连杆

2、滑杆3使C轴上下移动。最后通过在摆杆4的叉槽中的滑块7和铰链G使冲头8实现冲

压运动。试绘制其机构运动简图，并计算自由度。解：分析机构的组成：

此机构由偏心轮1’（与齿轮1固结）、连杆

2、滑杆

3、摆杆

4、齿轮

5、滚子

6、滑块

7、冲头8和机架9组成。偏心轮1’与机架

9、连杆2与滑杆

3、滑杆3与摆杆

4、摆杆4与滚子

6、齿轮5与机架

9、滑块7与冲头8均组成转动副，滑杆3与机架

9、摆杆4与滑块

7、冲头8与机架9均组成移动副，齿轮1 与齿轮

5、凸轮(槽)5与滚子6组成高副。故

解法一：n?7 pl?9ph?2 F?3n?2pl?ph?3?7?2?9?2?1 解法二：n?8 pl?10 ph?2 局部自由度 F??1

F?3n?(2pl?ph?p?)?F??3?8?2?10?2?1?1

题2-3如图a所示为一新型偏心轮滑阀式真空泵。其偏心轮1绕固定轴A转动，与外环2固连在一起的滑阀3在可绕固定轴心C转动的圆柱4中滑动。当偏心轮1 按图示方向连续转动空气按图示空气流动方向从阀5中排出，从而形成真空。由于外环2与泵腔6有一小间隙，故可抽含有微小尘埃的气体。试绘制其机构的运动简图，并计算其自由度。

题2-4 时，可将设备中的

解：1)取比例尺,绘制机构运动简图。(如图题2-3所示)

４

Ａ

题2-3 2)n?3 pl?4 ph?0 F?3n?2pl?ph?3?3?2?4?0?1 题2-4 使绘制图a所示仿人手型机械手的食指机构的机构运动简图（以手指8作为相对固定的机架），并计算其自由度。

解：1)取比例尺,绘制机构运动简图。(如图2-4所示)2)n?7 pl?10 ph?0 F?3n?2pl?ph?3?7?2?10?0?1

题2-5 图a所示是为高位截肢的人保持人行走的稳定性。若以颈骨1试绘制其机构运动简图和计算其

运动简图。

解：1)取比例尺,绘制机构运动如虚线所示。(如图2-5所示)2)n?5 pl?7 ph?0 F ?3n?2pl?ph?3?5?2?7?0?1 所设计的一种假肢膝关节机构，该机构能

为机架，自由度，并作出大腿弯曲90度时的机构

简图。大腿弯曲90度时的机构运动简图

题2-6 杆组合机构（图中在D处为铰接在

题2a、d为齿轮-连杆组合机构；图b为凸轮-连；图c为一精压机机构。并

束

问在图d所示机构中，齿轮3与5和齿条7与齿轮5的啮合高副所提供的约

数目是否相同？为什么？ 解： a)n?4 pl?5ph?1 F?3n?2pl?ph?3?4?2?5?1?1 b)解法一：n?5 pl?6ph?2 F?3n?2pl?ph?3?5?2?6?2?1 解法二：n?7 pl?8ph?2 虚约束p??0 局部自由度 F??2 F?3n?(2pl?ph?p?)?F??3?7?(2?8?2?0)?2?1 c)解法一：n?5 pl?7ph?0 F?3n?2pl?ph?3?5?2?7?0?1 O A3E(b)解法二：n?11 pl?17ph?0

??3n??2?10?0?3?6?2 局部自由度 F??0 虚约束p??2pl??ph F?3n?(2pl?ph?p?)?F??3?11?(2?17?0?2)?0?1 d)n?6 pl?7ph?3 F?3n?2pl?ph?3?6?2?7?3?1 齿轮3与齿轮5的啮合为高副（因两齿轮中心距己被约

单侧接触）将提供1个约束。

束，故应为

齿条7与齿轮5的啮合为高副（因中心距未被约束，故应为双侧接触）将提供2个约束。

题2-7试绘制图a所示凸轮驱动式四缸活塞空气压缩机的机构运动简图。并计算其机构的自由度（图中凸轮1原动件，当其转动时，分别推动装于四个活塞上A、B、C、D处的滚子，使活塞在相应得气缸内往

复运动。图上AB=BC=CD=AD）。

解：1)取比例尺,绘制机构运动简图。(如图2-7(b)所示)2)此机构由1个凸轮、4个滚子、4个连杆、4个活塞和机架组成。凸轮与4个滚子组成高副，4个连杆、4个滚子和4个活塞分别在A、B、C、D处组成三副复合铰链。4个活塞与4个缸（机架）均组成移动副。解法一：

n?13 pl?17ph?4 虚约束：

因为AB?BC?CD?AD，4和5，6和7、8和9为不影响机构传递运动的重复部分，与连杆10、11、12、13所带入的约束为虚约束。机构可简化为图2-7（b）

??3 局部自由度F???3 重复部分中的构件数n??10 低副数pl??17 高副数ph ??3n??2?17?3?3?10?3?4 p??2pl??ph 局部自由度 F??4 F?3n?(2pl?ph?p?)?F??3?13?(2?17?4?4)?4?1 解法二：如图2-7（b）

局部自由度

F??1 F?3n?(2pl?ph?p?)?F??3?3?(2?3?1?0)?1?1

题2-8 图示为一刹车机构。刹车时，操作杆1向右拉，通过构件2、3、4、5、6使两闸瓦刹住车轮。试计算机构的自由度，并就刹车过程说明此机构自由度的变化情况。（注：车轮不属于刹车机构中的构件。）

解：1)未刹车时，刹车机构的自由度

n?6 pl?8ph?0 F?3n?2pl?ph?3?6?2?8?0?2 2)闸瓦G、J之一刹紧车轮时，刹车机构的自由度 n?5 pl?7ph?0 F?3n?2pl?ph?3?5?2?7?0?1 3)闸瓦G、J同时刹紧车轮时，刹车机构的自由度

n?4 pl?6ph?0 F?3n?2pl?ph?3?4?2?6?0?0

题2-9 试确定图示各机构的公共约束m和族别虚约束p″，并人说明如何来消除或减少共族别虚约

束。解：(a)楔形1、2相对机架只能

x、y方向移动，而其余方向的相对

独立运动都被约束，故公共约束数m?4,为4族平面机构。pi?p5?3 5 F??6?m?n? ??i?m?p i?m?1

i ??6?4??2??5?4??3?1 F0?6n?ipi?6?2?5?3??3 将移动副改为圆柱下刨，可减少虚约束。

篇三：机械原理第八版课后练习答案(西工大版)<机械原理>第八版西工大教研室编

第2章

2-1 何谓构件?何谓运动副及运动副元素?运动副是如何进行分类的? 答：参考教材5~7页。

2-2 机构运动简图有何用处?它能表示出原机构哪些方面的特征? 答：机构运动简图可以表示机构的组成和运动传递情况，可进行运动分析，而且也可用来进行动力分析。

2-3 机构具有确定运动的条件是什么?当机构的原动件数少于或多于机构的自由度时，机构的运动将发生什么情况? 答：参考教材12~13页。

2-4 何谓最小阻力定律?试举出在机械工程中应用最小阻力定律的1、2个实例。

2-5 在计算平面机构的自由度时，应注意哪些事项? 答：参考教材15~17页。

2-6 在图2-20所示的机构中，在铰链C、B、D处，被连接的两构件上连接点的轨迹都是重合的，那么能说该机构有三个虚约束吗?为什么? 答：不能，因为在铰链C、B、D中任何一处，被连接的两构件上连接点的轨迹重合是由于其他两处的作用，所以只能算一处。

2-7 何谓机构的组成原理?何谓基本杆组?它具有什么特性?如何确定基本杆组的级别及机构的级别? 答：参考教材18~19页。

2-8 为何要对平面高副机构进行“高副低代"?“高副低代”应满足的条件是什么? 答：参考教材20~21页。

2-9 任选三个你身边已有的或能观察到的下列常用装置(或其他装置)，试画出其机构运动简图，并计算上的凸轮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(各尺寸由图上量取)，分析是否能实现设计意图，并提出修改方案。

1)取比例尺绘制机构运动简图

2)分析是否能实现设计意图

解：

f?3?3?2?4?1?0不合理∵f?0，可改为

2-12图示机构为一凸轮齿轮连杆组合机构，试绘制其机构示意简图并计算自由度。

解：

2-16试计算图示凸轮-连杆组合机构的自由度

（a）

f?3?8?2?10?2?1?1 解：

f?3?4?2?5?1?1 A为复合铰链

（b）解：（1）图示机构在D处的结构与图2-1所示者一致，经分析知该机构共有7个活动构件，8个低副(注意移动副F与F’，E与E’均只算作一个移动副)，2个高副；因有两个滚子2、4，所以有两个局部自由度，没有虚约束，故机构的自由度为

F=3n-(2pl+ph-p’)-F’=3ⅹ7-(2ⅹ8+2-0)-2=1（2）如将D处结构改为如图b所示形式，即仅由两个移动副组成。注意，此时在该处将带来一个虚约束。因为构件3、6和构件5、6均组成移动副，均要限制构件6在图纸平面内转动，这两者是重复的，故其中有一个为虚约束。经分析知这时机构的活动构件数为6，低副数为7，高副数和局部自由度数均为2，虚约束数为1，故机构的自由度为

F=3n-(2pl+ph-p’)-F’ =3×6-(2ⅹ7+2-1)-2=1 上述两种结构的机构虽然自由度均为一，但在性能上却各有千秋：前者的结构较复杂，但没有虚约束，在运动中不易产生卡涩现象；后者则相反，由于有一个虚约束，假如不能保证在运动过程中构件3、5始终垂直，在运动中就会出现卡涩甚至卡死现象，故其对制造精度要求较高。

（c）

解：(1)n=11, p1=17, ph=0, p`=2p1`+ph-3n`=2, F`=0 F=3n-(2p1+ph-p`)-F`=3×11-(2×17+0-2)-0=1(2)去掉虚约束后 F=3n-(2pl+ph)=3×5-(2×7+0)=1

（d）A、B、C处为复合铰链。自由度为：F=3n-(2p1+ph-p`)-F`=3×6-(2×7+3)-0=1 齿轮3、5和齿条7与齿轮5的啮合高副所提供的约束数目不同，因为齿轮3、5处只有一个

高副，而齿条7与齿轮5在齿的两侧面均保持接触，故为两个高副。

2-13图示为一新型偏心轮滑阎式真空泵。其偏心轮1绕固定轴心A转动，与外环2固连在一起的滑阀3在可绕固定轴心C转动的圆柱4中滑动。当偏心轮按图示方向连续回转时可将设备中的空气吸入，并将空气从阀5中排出，从而形成真空。(1)试绘制其机构运动简图；(2)计算其自由度。

解

(1)取比例尺作机构运动简图如图所示。

(2)F=3n-(2p1+ph-p’)-F’=3×4-(2×4+0-0)-1=1 2-14 图示是为高位截肢的人所设汁的一种假肢膝关节机构。该机构能保持人行走的稳定性。

若以胫骨1为机架，试绘制其机构运动简图和计一算其自由度，并作出大腿弯曲时的机构运动简图。

解

把胫骨l相对固定作为机架．假肢膝关节机构的机构运动简图如图

所示, 大腿弯曲90。时的机构运动简图，如图中虚线所示。其自由度为：

F=3n-(2pl+ph-p’)-F’=3×5-(2×7+0-0)-0=1

2-15试绘制图n所示仿人手型机械手的食指机构的机构运动简图(以手掌8作为相对

固定的机架)，井计算自由度。

（1)取比倒尺肌作机构运动简图

（2)计算自由度

解：

f?3?7?2?10?12-18图示为一刹车机构。刹车时，操作杆j向右拉，通过构件2、3、4、5、6使两闸瓦刹住

车轮。试计算机构的自由度，并就刹车过程说明此机构自由度的变化情况。(注；车轮不属于刹车机构中的构件。

（1)未刹车时，刹车机构的自由度

2)闸瓦G、J之一剃紧车轮时．刹车机构的自由度

3)闸瓦G、J同时刹紧车轮时，刹车机构的自由度

第四篇：机械原理习题及答案

第1章平面机构的结构分析

1.1解释下列概念

1.运动副；2.机构自由度；3.机构运动简图；4.机构结构分析；5.高副低代。

1.2验算下列机构能否运动，如果能运动，看运动是否具有确定性，并给出具有确定运动的修改办法。

题1.2图

题1.3图

1.3 绘出下列机构的运动简图，并计算其自由度(其中构件9为机架)。

1.4 计算下列机构自由度，并说明注意事项。

1.5计算下列机构的自由度，并确定杆组及机构的级别(图a所示机构分别以构件2、4、8为原动件)。

题1.4图

题1.5图

第2章平面机构的运动分析

2.1 试求图示各机构在图示位置时全部瞬心。

题2.1图

2.2 在图示机构中，已知各构件尺寸为lAB =180mm , lBC =280mm , lBD =450mm , lCD =250mm , lAE =120mm , φ=30º, 构件AB上点E的速度为 vE =150 mm /s ,试求该位置时C、D两点的速度及连杆2的角速度ω2。

2.3 在图示的摆动导杆机构中，已知lAB =30mm , lAC =100mm , lBD =50mm , lDE =40mm ,φ1=45º,曲柄1以等角速度ω1=10 rad/s沿逆时针方向回转。求D点和E点的速度和加速度及构件3的角速度和角加速度（用相对运动图解法）。

题2.2图

题2.3图

2.4 在图示机构中，已知lAB =50mm , lBC =200mm , xD =120mm , 原动件的位置φ1=30º, 角速度ω1=10 rad/s，角加速度α1=0，试求机构在该位置时构件5的速度和加速度，以及构件2的角速度和角加速度。

题2.4图

2.5 图示为机构的运动简图及相应的速度图和加速度图。

（1）在图示的速度、加速度多边形中注明各矢量所表示的相应的速度、加速度矢量。

（2）以给出的速度和加速度矢量为已知条件，用相对运动矢量法写出求构件上D点的速度和加速度矢量方程。

（3）在给出的速度和加速度图中，给出构件2上D点的速度矢量pd2和加速度矢量p'd'2。

题2.5图

2.6 在图示机构中，已知机构尺寸lAB =50mm, lBC =100mm, lCD =20mm , 原动件的位置φ1=30º, 角速度ω1=ω4=20 rad/s，试用相对运动矢量方程图解法求图示位置时构件2的角速度ω2和角加速度α2的大小和方向。

题2.6图

2.7 在图示机构构件1等速转动，已知机构尺寸lAB =100mm ,角速度为ω1= 20 rad/s，原动件的位置φ1= 30º,分别用相对运动图解法和解析法求构件3上D点的速度和加速度。

题2.7图 题2.8图

2.8 在图示导杆机构中，已知原动件1的长度为l1、位置角为φ和在x、y轴上的投影方程(机构的矢量三角形及坐标系见图)。，中心距为l4，试写出机构的矢量方程2.9 在图示正弦机构中，已知原动件1的长度为l1=100mm、位置角为φ1= 45º、角速度ω1= 20 rad/s，试用解析法求出机构在该位置时构件3的速度和加速度。

2.10 在图示牛头刨床机构中，已知机构尺寸及原动件曲柄1的等角速度ω1，试求图示位置滑枕的速度vC。

题2.9图 题2.10图

2.11 在图示平锻机中的六杆机构中，已知各构件的尺寸为：lAB ＝120 mm，l BC＝460 mm，lBD ＝240 mm，lDE ＝200 mm，l EF ＝260 mm , β＝30°，ω1 = l0 rad/s , x F＝500 mm，yF ＝180mm。欲求在一个运动循环中滑块3的位移S C、速度vC和加速度a C 及构件4、5的角速度ω

4、ω5和角加速度α

4、α步骤并画出计算流程图。，试写出求解

题2.11图

第3章平面机构的动力分析

3.图示楔形机构中，已知γ=β=60°，有效阻力Fr=1000N，各接触面的摩擦系数f =0.15。试求所需的驱动力Fd。

题3.1图

题3.2图

3.在图示机构中，已知F5 =1000N，lAB=100 mm，lBC = lCD =2 lAB，lCE = lED= lDF，试求各运动副反力和平衡力矩Mb。

3.3在图示曲柄滑块机构中，已知各构件的尺寸、转动副轴颈半径r及当量摩擦系数fv，滑块与导路的摩擦系数f。而作用在滑块3上的驱动力为Fd。试求在图示位置时，需要作用在曲柄上沿x—x方向的平衡力Fb（不计重力和惯性力）。

题3.3图

3.4在图示机构中，已知：x=250mm，y=200mm，lAS2=128mm，Fd为驱动力，Fr为有效阻力，m1= m3=2.75kg，m2=4.59kg，Is2=0.012kg·mm2，滑块3以等速v=5m/s向上移动，试确定作用在各构件上的惯性力。

题3.4图

题3.5图

3.在图示的悬臂起重机中，已知载荷G=5000N，h= 4 m，l=5 m，轴颈直径d=80 mm，径向轴颈和止推轴颈的摩擦系数均为f =0.1。设它们都是非跑合的，求使力臂转动的力矩Md。

3.6

图示机构中，已知x=110mm，y=40mm，φ 1=45°，lAB=30 mm，lBC=71 mm，lCD=35.5mm，lDE=28 mm，lES2=35.5 mm；ω1=10 rad/s；m2=2 kg，IS2=0.008 kg·mm2。设构件5上作用的有效阻力Fr=500 N，lEF=20 mm，试求各运动副中的反力及需要加于构件1上的平衡力矩Mb。

题3.6图

3.7

图示为一楔块夹紧机构，其作用是在驱动力Fd的作用下，使楔块1夹紧工件2。各摩擦面间的摩擦系数均为f。试求：1）设Fd已知，求夹紧力Fr；2）夹紧后撤掉Fd，求滑块不会自行退出的几何条件。

3.8

如图所示的缓冲器中，若已知各滑块接触面间的摩擦系数f和弹簧的压力Q，试求：1）当楔块2、3被等速推开及等速恢复原位时力P的大小；2）该机构的效率以及此缓冲器不发生自锁的条件。

题3.7图

题3.8图

3.9

如图所示，在手轮上加力矩M均匀转动螺杆时，使楔块A向右移动并举起滑块B，设楔角α=15°，滑块上B的载荷Fv=20kN。螺杆为双头矩形螺纹，平均直径d2=30mm，螺距p=8mm。已知所有接触面的摩擦系数f =0.15。若楔块A两端轴环的摩擦力矩忽略不计，试求所需的力矩M。

题3.9图

题3.10图

3.10

图示机组是由一个电动机经带传动和减速器，带动两个工作机A和B。已知两工作机的输出功率和效率分别为：PA=2kW、ηA=0.8，PB=3Kw，ηB =0.7；每对齿轮传动的效率η1=0.95，每个支承的效率η2=0.98，带传动的效率η3=0.9。求电动机的功率和机组的效率。

第4章

平面连杆机构及其设计

4.1在铰链四杆机构ABCD中，若AB、BC、CD三杆的长度分别为：a=120mm，b=280mm , c=360mm，机架AD的长度d为变量。试求；

(1)当此机构为曲柄摇杆机构时，d的取值范围；

(2)当此机构为双摇杆机构时 , d的取值范围；

(3)当此机构为双曲柄机构时 , d的取值范围。

4.2 如图所示为转动翼板式油泵，由四个四杆机构组成，主动盘绕固定轴A转动，试画出其中一个四杆机构的运动简图(画图时按图上尺寸，并选取比例尺μl = 0.0005 m / mm，即按图上尺寸放大一倍)，并说明它们是哪一种四杆机构。

题4.2图

题4.3图

4.3试画出图示两个机构的运动简图(画图要求与题4.2相同)，并说明它们是哪—种机构。

4.4图示为一偏置曲柄滑块机构，试求杆AB为曲柄的条件。若偏距e = 0，则杆AB为曲柄的条件又如何?

题4.4图

题4.5图

4.5在图所示的铰链四杆机构中，各杆的长度为l1=28 mm，l2=52mm，l3=50mm，l4=72 mm，试求：

1)当取杆4为机架时，该机构的极位夹角θ、杆3的最大摆角Ψ、最小传动角γ

min和行程速比系数

K；

2)当取杆1为机架时，将演化成何种类型的机构?为什么?并说明这时C、D两个转动副是周转副还是摆转副；

3)当取杆3为机架时，又将演化成何种机构?这时A、B两个转动副是否仍为周转副?

4.6

设曲柄摇杆机构ABCD中，杆AB、BC、CD、AD的长度分别为：a=80mm，b=160mm，c=280mm，d=250mm，AD为机架。试求：

1)行程速度变化系数K；

2)检验最小传动角γ

min，许用传动角[γ

]=40º。

4.7

偏置曲柄滑块机构中，设曲柄长度a=120mm，连杆长度b=600mm，偏距e=120mm，曲柄为原动件，试求：

1)行程速度变化系数K和滑块的行程h；

2)检验最小传动角γ

3)若a与b不变，e = 0时，求此机构的行程速度变化系数K。

4.8

插床中的主机构，如图所示，它是由转动导杆机构ACB和曲柄滑块机构ADP组合而成。已知LAB=100mm，LAD=80mm，试求：

1)当插刀P的行程速度变化系数K＝1.4时，曲柄BC的长度LBC及插刀的行程h ；

2)若K=2时，则曲柄BC的长度应调整为多少? 此时插刀P的行程h是否变化?

min，[γ

]=40º；

题4.8图

题4.9图

4.9

图示两种形式的抽水唧筒机构，图a以构件1为主动手柄，图b以构件2为主动手柄。设两机构尺寸相同，力F垂直于主动手柄，且力F的作用线距点B的距离相等，试从传力条件来比较这两种机构哪一种合理。

4.10

图示为脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构。铰链中心A、B在铅垂线上，要求踏板DC在水平位置上下各摆动10º，且l DC=500mm，l AD=1000mm。试求曲柄AB和连杆BC的长度l AB和l BC，并画出机构的死点位置。

题4.10图

题4.11图

4.1

1图示为一实验用小电炉的炉门装置，在关闭时为位置El，开启时为位置E2，试设计一四杆机构来操作炉门的启闭(各有关尺寸见图)。在开启时炉门应向外开启，炉门与炉体不得发生干涉。而在关闭时，炉门应有一个自动压向炉体的趋势(图中S为炉门质心位置)。B、C为两活动铰链所在位置。

4.12 图示为一双联齿轮变速装置，用拨叉DE操纵双联齿轮移动，现拟设计一个铰链四杆机构ABCD；操纵拨叉DE摆动。已知：l AD=100mm，铰链中心A、D的位置如图所示，拨叉行程为30mm，拨叉尺寸l ED = l DC =40mm，固定轴心D在拨叉滑块行程的垂直平分线上。又在此四杆机构ABCD中，构件AB为手柄，当它在垂直向上位置AB1时，拨叉处于位置E1，当手柄AB逆时针方向转过θ=90º而处于水平位置AB2时，拨叉处于位置E2。试设计此四杆机构。

题4.12图

题4.13图

4.1

3已知某操纵装置采用一铰链四杆机构，其中l AB=50mm , l AD =72mm，原动件AB与从动件CD上的一标线DE之间的对应角位置关系如图所示。试用图解法设计此四杆机构。

4.1

4图示为一用于控制装置的摇杆滑块机构，若已知摇杆与滑块的对应位置为：φ1=60º、s1=80 mm, φ2 = 90º、s2 = 60mm，φ3=120º、s3 = 40mm。偏距e =20mm。试设计该机构。

题4.14图

4.1

5如图所示的颚式碎矿机，设已知行程速度变化系数K=1.25，颚板CD(摇杆)的长度l CD=300mm，颚板摆角ψ=30º，试确定：(1)当机架AD的长度l AD=280mm时，曲柄AB和连杆BC的长度l AB和l BC；(2)当曲柄AB的长度l AB=50mm时，机架AD和连杆BC的长度l AD和l BC。并对此两种设计结果，分别检验它们的最小传动角γmin，[γ]=40º。

题4.15图

题4.16图

4.16

设计一曲柄滑块机构，已知滑块的行程速度变化系数K=1.5，滑块行程h=50mm，偏距e=20mm，如图所示。试求曲柄长度l AB和连杆长度l BC。

4.17

在图示牛头刨床的主运动机构中，已知中心距lAC =300mm，刨头的冲程H=450mm，行程速度变化系数K=2，试求曲柄AB和导杆CD的长度lAB和lCD。

4.18

试设计一铰链四杆机构，已知摇杆CD的行程速度变化系数K=1.5，其长度lCD=75mm，摇杆右边的一个极限位置与机架之间的夹角ψ=ψ1=45º，如图所示。机架的长度lAD=100mm。试求曲柄AB和连杆BC的长度lAB 和lBC。

题4.17图

题4.18图

4.19

图示铰链四杆机构中，已知机架AD的长度lAD =100mm，两连架杆三组对应角为：φ1=60º，ψ1=60º：φ2=105º，ψ2=90º；φ3=150º，ψ3=120º。试用解析法设计此四杆机构。

题4.19图

第5章 凸轮机构及其设计

5.1 如图所示，B0点为从动件尖顶离凸轮轴心O最近的位置，B′点为凸轮从该位置逆时针方向转过90º后，从动件尖顶上升s时的位置。用图解法求凸轮轮廓上与B′点对应的B点时，应采用图示中的哪一种作法? 并指出其它各作法的错误所在。

题5.1图

5.2 在图中所示的三个凸轮机构中，已知R＝40 mm，a＝20 mm，e＝15 mm，r r＝20mm。试用反转法求从动件的位移曲线s—s(δ)，并比较之。(要求选用同一比例尺，画在同一坐标系中，均以从动件最低位置为起始点)。

5.3 如图所示的两种凸轮机构均为偏心圆盘。圆心为O，半径为R＝30mm，偏心距lOA=10mm，偏距e＝10mm。试求：

(1)这两种凸轮机构从动件的行程h和凸轮的基圆半径r 0 ；

(2)这两种凸轮机构的最大压力角α

max的数值及发生的位置(均在图上标出)。

题5.2图

题5.3图

5.4 在如图所示上标出下列凸轮机构各凸轮从图示位置转过45º 后从动件的位移s及轮廓上相应接触点的压力角α。

题5.4图 题5.5图

5.5 如图所示为一偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构，凸轮为一偏心圆，其直径D＝32 mm，滚子半径r r = 5 mm，偏距e = 6 mm。根据图示位置画出凸轮的理论轮廓曲线、偏距圆、基圆，求出最大行程h、推程角及回程角，并回答是否存在运动失真。

5.6 在图所示的凸轮机构中，已知凸轮的部分轮廓曲线，试求：

1．在图上标出滚子与凸轮由接触点D1到接触点D2的运动过程中，对应凸轮转过的角度。2．在图上标出滚子与凸轮在D2点接触时凸轮机构的压力角α。

题5.6图

5.7 试以作图法设计一偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构凸轮的轮廓曲线。凸轮以等角速度顺时针回转，从动件初始位置如图所示，已知偏距e = l0 mm , 基圆半径r 0＝40mm , 滚子半径r r＝10mm。从动件运动规律为：凸轮转角δ= 0º~150º时，从动件等速上升h = 30 mm；δ=150º~180º时,从动件远休止；δ= 180º~300º时从动件等加速等减速回程30 mm ；δ=300º~360º时从动件近休止。

题5.7图 题5.8图

5.8 试以作图法设计一个对心平底直动从动件盘形凸轮机构凸轮的轮廓曲线。设已知凸轮基圆半径r 0＝30mm，从动件平底与导轨的中心线垂直，凸轮顺时针方向等速转动。当凸轮转过120º 时从动件以等加速等减速运动上升20mm，再转过150º时，从动件又以余弦加速度运动回到原位，凸轮转过其余90º时，推杆静止不动。这种凸轮机构压力角的变化规律如何? 是否也存在自锁问题? 若有应如何避免？

5.9 在如图所示的凸轮机构中，已知摆杆AB在起始位置时垂直于OB，lOB＝40mm，lAB＝80mm，滚子半径r r＝10mm，凸轮以等角速度ω顺时针转动。从动件运动规律如下：当凸轮转过180º 时，从动件以正弦加速度运动规律向上摆动30º；当凸轮再转过150º时，从动件又以余弦加速度运动规律返回原来位置，当凸轮转过其余30º时，从动件停歇不动。

题5.9图 题5.10图

5.10 设计一移动从动件圆柱凸轮机构，凸轮的回转方向和从动件的起始位置如图所示。已知凸轮的平均半径Rm＝40mm，滚于半径r r＝10mm。从动件运动规律如下：当凸轮转过180º时，从动件以等加速等减速运动规律上升60 mm；当凸轮转过其余180º 时，从动件以余弦加速度运动规律返回原处。

5.11 如图所示为书本打包机的推书机构简图。凸轮逆时针转动，通过摆杆滑块机构带动滑块D左右移动，完成推书工作。已知滑块行程H= 80mm，凸轮理论廓线的基圆半径r 0＝50mm，lAC＝160 mm，lOD＝120 mm，其它尺寸如图所示。当滑块处于左极限位置时，AC与基圆切于B点；当凸轮转过120º时，滑块以等加速等减速运动规律向右移动80mm ；当凸轮接着转过30º时，滑块在右极限位置静止不动；当凸轮再转过60º时，滑块又以等加速等减速运动向左移动至原处；当凸轮转过一周中最后150º时，滑块在左极限位置静止不动。试设计该凸轮机构。

5.12 图示为滚子摆动从动件盘形凸轮机构，已知R=30mm , lOA＝15 mm , lCB＝145 mm , lCA＝45 mm , 试根据反转法原理图解求出：凸轮的基圆半径r 0，从动件的最大摆角ψ和δ0请标注在图上，并从图上量出它们的数值)。

max和凸轮的推程运动角δ0

。(r 0、ψ

max5.13 在图示的对心直动滚子从动杆盘形凸轮机构中，凸轮的实际轮廓线为一圆，圆心在A点，半径R= 40mm，凸轮绕轴心逆时针方向转动。lOA＝25 mm，滚子半径r r＝10mm。试问：

(1)理论轮廓为何种曲线?

(2)凸轮基圆半径r 0 = ?

(3)从动杆升程h = ?

(4)推程中最大压力角α

max = ?

(5)若把滚子半径改为15 mm，从动杆的运动有无变化? 为什么?

题5.11图 题5.12图

题5.13图 题5.15图

5.14 试用解析法设计偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构凸轮的理论轮廓曲线和工作廓线。已知凸轮轴置于从动件轴线右侧，偏距e = 20mm，基圆半径r 0 = 50mm，滚子半径r r =10 mm。凸轮以等角速度沿顺时针方向回转，在凸轮转过角δ1 =120º的过程中，从动件按正弦加速度运动规律上升

h = 50mm；凸轮继续转过δ= 30º时，从动件保持不动；其后，凸轮再回转角度δ= 60º期间，从动件又按余弦加速度运动规律下降至起始位置；凸轮转过一周的其余角度时，从动件又静止不动。

5.15 如图所示设计一直动平底从动件盘形凸轮机构的凸轮廓线。已知凸轮以等角速度ω顺时针方向转动，基圆半径r 0 =30mm，平底与导路方向垂直。从动件的运动规律为：凸轮转过180º，从动件按简谐运动规律上升25mm；凸轮继续转过180º，从动件以等加速等减速运动规律回到最低位。(用计算机编程计算时，凸轮转角可隔10º计算。用计算器计算时，可求出凸轮转过60º、240º 的凸轮实际廓线的坐标值。)5.16 设计一摆动滚子从动件盘形凸轮机构的凸轮廓线。已知凸轮以等角速度ω逆时针方向转动，基圆半径r 0 =30mm，滚子半径r r =6 mm，摆杆长l＝50mm，凸轮转动中心O与摆杆的摆动中心之间的距离为lAB＝60 mm。从动件的运动规律为：凸轮转过180º，从动件按摆线运动规律向远离凸轮中心方向摆动30º ；凸轮再转过180º，从动件以简谐运动规律回到最低位。(用计算机编程计算时，凸轮转角可隔10º 计算，用计算器计算时，可求出凸轮转过60º、270º 的凸轮理论廓线和实际廓线的坐标值。)

题5.16图

第六章 齿轮机构及其设计

6.1 在图中，已知基圆半径r b = 50 mm，现需求：

1)当r k = 65 mm时，渐开线的展角θk、渐开线的压力角α2)当θk =20°时，渐开线的压力角α

k及向径r k的值。

k和曲率半径ρk。

题6.1图

6.2 当压力角α= 20°的正常齿制渐开线标准外直齿轮，当渐开线标准齿轮的齿根圆与基圆重合时，其齿数z应为多少 ? 又当齿数大于以上求得的齿数时，试问基圆与齿根圆哪个大 ? 6.3 已知一正常齿制标准直齿圆柱齿轮α= 20°、m =5 mm、z = 40，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。

6.4 在一机床的主轴箱中有一直齿圆柱渐开线标准齿轮，经测量其压力角α= 20°，齿数z = 40，齿顶圆直径d a = 84 mm。现发现该齿轮已经损，需重做一个齿轮代换，试确定这个齿轮的模数。

6.5 已知一对外啮合标准直齿轮传动，其齿数z 1 =

24、z 2 = 110，模数m =3 mm，压力角α= 20°，正常齿制。试求：1)两齿轮的分度圆直径d

1、d 2 ；2)两齿轮的齿顶圆直径d a1、d a2 ；3)齿高h ；4)标准中心距a;5)若实际中心距a′= 204 mm，试求两轮的节圆直径d 1′、d 2′。

6.6 用卡尺测量一齿数z 1 = 24的渐开线直齿轮。现测得其齿顶圆直径d a1 = 208 mm，齿根圆直径d f = 172 mm。测量公法线长度Wk 时，当跨齿数k = 2时，Wk = 37.55mm ； k = 3时，Wk = 61.83 mm。试确定该齿轮的模数m、压力角α、齿顶高系数h a* ；和顶隙系数c*。

6.7 一对外啮合标准直齿轮，已知两齿轮的齿数z 1 =

23、z 2 = 67，模数m =3 mm，压力角α= 20°，正

常齿制。试求：1)正确安装时的中心距a、啮合角α′及重合度，并绘出单齿及双齿啮合区；2)实际中心距a′=136 mm时的啮合角α′和重合度。6.8 设有一对外啮合渐开线直齿圆柱齿轮传动，已知两轮齿数分别为z 1 =30、z 2 = 40，模数m = 20 mm，压力角α= 20°，齿顶高系数h a* = 1。试求当实际中心距a′=702.5 mm时两轮的啮合角α′和顶隙c。（实际顶隙就等于标准顶隙加上中心距的变动量）

6.9 某对平行轴斜齿轮传动的齿数z 1 =20、z 2 =37，模数m n =3 mm，压力角α= 20°，齿宽B1 = 50 mm、B2 = 45 mm , 螺旋角β=15°，正常齿制。试求：1)两齿轮的齿顶圆直径d a1、d a2 ；2)标准中心距a ；3）总重合度εγ ；4）当量齿数z v 1、z v 2。

6.10 设有一对渐开线标准直齿圆柱齿轮，其齿数分别为z 1 =20、z 2 =80，模数m = 4 mm，压力角α= 20°，齿顶高系数h a* = 1，要求刚好保持连续传动，求允许的最大中心距误差△a。

6.11 有一齿条刀具，m =2mm、α= 20°、h a*= 1。刀具在切制齿轮时的移动速度v刀＝1mm/s。试求：1)用这把刀具切制z ＝14的标准齿轮时，刀具中线离轮坯中心的距离L为多少? 轮坯每分钟的转数应为多少 ? 2)若用这把刀具切制z＝14的变位齿轮，其变位系数x ＝0.5，则刀具中线离轮坯中心的距离L应为多少 ? 轮坯每分钟的转数应为多少 ? 6.12 在图中所示机构中，所有齿轮均为直齿圆柱齿轮，模数均为2 mm，z 1 =15、z 2 =

32、z 3 =20、z 4 =30，要求轮1与轮4同轴线。试问：

1)齿轮1、2与齿轮3、4应选什么传动类型最好 ? 为什么 ? 2)若齿轮1、2改为斜齿轮传动来凑中心距，当齿数不变，模数不变时，斜齿轮的螺旋角应为多少 ? 3)斜齿轮1、2的当量齿数是多少 ? 4）当用范成法（如用滚刀）来加工齿数z 1 =15的斜齿轮1时，是否会产身产生根切？

题6.12图 题6.13图

6.13 图中所示为一对螺旋齿轮机构，其中交错角为45°，小齿轮齿数为36，螺旋角为20°（右旋），大齿轮齿数为48，为右旋螺旋齿轮，法向模数均为2.5mm。试求：1)大齿轮的螺旋角； 2)法面齿距；3)小齿轮端面模数；4)大齿轮端面模数；5)中心距；6)当n 2 ＝400 r / min时，齿轮2的圆周速度v p2和滑动速度的大小。

6.14 一对阿基米德标准蜗杆蜗轮机构，z 1 =

2、z 2 =50，m = 8 mm , q＝10，试求：1)传动比i 12 和中心距a ；2)蜗杆蜗轮的几何尺寸。

6.15 如图所示在蜗杆蜗轮传动中，蜗杆的螺旋线方向与转动方向如图所示，试画出各个蜗轮的转动方向。

题6.15图

6.16 一渐开线标准直齿圆锥齿轮机构，z 1=

16、z 2=

32、m =6mm、α= 20°、h a*=

1、Σ=90°，试设计这对直齿圆锥齿轮机构。

6.17 一对标准直齿圆锥齿轮传动，试问：1）当z 1 =

14、z 2 =30、Σ=90°时，小齿轮是否会产生根切？2）当z 1 =

14、z 2 =20、Σ=90°时，小齿轮是否会产生根切？

第7章 齿轮系及其设计

7.在图示的车床变速箱中，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, 若移动三联滑移齿轮a使树轮3′和4′啮合，又移动双联滑移齿轮b使齿轮5′和6′啮合，试求此时带轮转速的大小和方向。

题7.1图

题7.2图 7.2在图示某传动装置中，已知：Z1=60，Z2=48，Z2’=80，Z3＝120，Z3’=60，Z4=40，蜗杆Z4’＝2(右旋)，蜗轮Z5=80，齿轮Z5’＝65，模数m＝5mm, 主动轮1的转速为n1＝240r/min，转向如图所示。试求齿条6的移动速度v6的大小和方向。

7.3图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Z2＝42，其余各轮齿数为：Z2’=18，Z3=78，Z3’=18，Z4＝55；卷简5与齿轮4固联，其直径D5=400mm,电动机转速n1=1500r/min,试求：

(1)转筒5的转速n5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？

题7.3图

题7.5图

7.4在图7.13所示的滚齿机工作台的传动系统中。已知各轮齿数为z1 =15 , z2 =28 , z3 =15, z 4=55 , z9 = 40, 被加工齿轮B的齿数为64，试求传动比i75。

7.5在图示周转轮系中，已知各轮齿数为z1 = 60，z2 =20，z2' =20，z3 =20，z4=20，z5 =100，试求传动比i41。

7.6 在图示轮系中，已知各轮齿数为z1=26，z2=32，z2'=22，z3=80，z4=36，又n1=300r/min，n3=50r/min，两者转向相反，试求齿轮4的转速n4的大小和方向。

题7.6图

题7.7图

7.7

在图示为双螺旋桨飞机的减速器．已知z1=26，z2=20，z4=30，z5=18及n1=15000r/min，试求nP和nQ的大小和方向。

7.8

在图示复合轮系中, 已知：z1=22，z3=88，z3'=z5，试求传动比i15。

7.9

在图示的自行车里程表机构中，c为车轮轴，P为里程表指针，已知各轮齿数为z1=17，z3=23，z4=19，z4'=20，z5=24，设轮胎受压变形后使28英寸车轮的有效直径为0.7m，当车行1km时，表上的指针刚好回转一周，试求齿轮2的齿数。

题7.8图

题7.9图

7.10

汽车自动变速器中的预选式行星变速器如图所示。I轴为主动轴，II轴为从动轴，S、P为制动带, 其传动有两种情况：(1)S压紧齿轮

3、P处于松开状态；(2)P压紧齿轮

6、S处于松开状态。已知各轮齿数z1=30，z2=30，z3=z6=90，z4=40，z5=25，试求两种情况下的传动比iⅠⅡ。

题7.10图

题7.11图

7.1

1图示为一龙门刨床工作台的变速换向机构，J、K为电磁制动器，它们可分别刹住构件A和3，设已知各轮的齿数，求分别刹住A和3时的传动比i1B。

7.1

2在图示轮系中，已知各齿轮的齿数为：z1=34，z5=50，z6=18，z7=36，z3=z4，齿轮1的转速为n1=1500r/min，试求齿轮7的转速n7。

题7.12图

题7.13图

7.1

3在图示的轮系中．已知各轮齿数为：z1=90，z2=60，z2'=30，z3=30，z3'=24，z4=18，z5=60，z5'=36，z6=32，运动从A，B两轴输入，由构件H输出。已知nA=100r/min，nB=900r/min，转向如图所示，试求输出轴H的转数nH的大小和方向。

7.1

4在图示轮系中，已知各轮齿数为：z1=24，z1'=30，z2=95，z3=89，z3'=102，z4=80，z4'=40，z5=17，试求传动比i15。

7.1

5在图示的行星轮系中．已知z1=20，z2=32，模数m = 6mm，试求齿轮3的齿数z3和系杆H的长度lH。

题7.14图

题7.15图

第8章

其它常用机构和组合机构

8.1 棘轮机构有什么特点？为什么棘爪与棘轮轮齿接触处的公法线要位于棘轮与棘爪的转动中心之间？ 8.2 某牛头刨床的进给机构中，设进给螺旋的导程为5mm，而与螺旋固接的棘轮有40个齿，问该牛头刨床的最小进给量是多少？若要求牛头刨床的进给量为0.5mm，则棘轮每次转过的角度应为多大？

8.3 槽轮机构有什么特点？何谓运动系数k，为什么k不能大于1 ？

8.4 某自动车床上装有一单销六槽式外接槽轮机构，已知槽轮停歇时间进行工艺动作，所需工艺时间为30s，试确定槽轮的转速。

s/rs/r8.5 某外槽轮机构中，若已知槽轮的槽数为6，槽轮的运动时间为3，停歇时间为6，求槽轮的运动系数及所需的圆销数目。8.6 为什么不完全齿轮机构主动轮首、末两轮齿的齿高一般需要削减？加在瞬心附加杆后，是否仍需削减，为什么？

8.7 图8.18b所示的螺旋机构中，若螺杆1上的两段螺纹均为右旋螺纹，A段的导程为pA=1mm，B段的导程为pB=0.75mm，试求当手轮按图示方向转动一周时，螺母2相对于导轨3移动的方向入距离大小。又若将A段螺纹旋向改为左旋，而B段的旋向及其它参数不变，则结果又如何？

8.8 双万向联轴节为保证其主、从动轴间的传动比为常数，应满足哪些条件？满足这些条件后，当主动轴作匀速转动时，中间轴和从动轴均作匀速运动吗？

8.9

机械有哪几种组合方法？试分析图8.29b、8.34b、8.35b所示机构是什么形式的组合系统，并画出其运动传递框图。

8.10

图8.29a所示的刻字机构组合系统中，可通过设计相应的凸轮轮廓，全移动副十字滑块上的M点就可以刻出任一数字或字母。现需刻写字母“B”，其尺寸如题8.10图所示，试将滑块“B”字轨迹分解成分别控制水平和垂直运动的两凸轮机构从动件运动规律sx~题8.10图 和

sy~，并简述凸轮廓线的设计要点。

第九章

机械的平衡

9.1解释以下基本概念：静平衡、动平衡、平衡基面、质径积、平衡精度、平面机构平衡。

9.2 经过动平衡的构件是否一定是静平衡的? 经过静平衡的构件是否一定要再进行动平衡? 为什么? 讲清具体条件。

9.3在图示的盘形转子中，有四个偏心质量位于同一回转平面内，其大小及回转半径分别为m1=5kg，m2=7kg，m3=8kg，m4=6kg，r1=r4=100mm，r2=200mm，r3=150mm，方位如图所示。又设平衡质量m的回转半径r＝250mm，试求平衡质量m的大小及方位。

题9.3图

题9.4图

9.4在图示的转子中，已知各偏心质量m1=10kg，m2=15kg，m3=20kg，m4=10kg，它们的回转半径分别为r1=300mm，r2=r4=150mm，r3=100mm，又知各偏心质量所在的回转平面间的距离为l1=l2=l3=200mm，各偏心质量问的方位角为α1=1200，α2=600，α3=900，α4=300。若置于平衡基面Ⅰ及Ⅱ中的平衡质量mⅠ和mⅡ的回转半径均为400mm，试求mⅠ和mⅡ的大小和方位。

9.5如图示用去重法平衡同轴转子1及带轮2，已知其上三个偏心质量和所在半径分别为：m1=0.3kg，m2=0.1kg，m3=0.2kg，r1=90mm，r2=200mm，r3=150mm，l1=20mm, l2=80mm, l3=100mm, l=300mm, α2=450，α3=300。取转子两端面Ⅰ和Ⅱ为平衡基面，去重半径为230mm。求应去除的不平衡质量的大小和方位。

题9.5图

9.6

图示大型转子沿轴向有三个偏心质量，其质量和所在半径分别为m1=4kg，m2=2kg，m3=3kg，r1=160mm，r2=200mm，r3=150mm。各偏心质量的相位和轴向位置如图示：α2=150，α3=300。l1=200mm，l2=400mm，l3=200mm，l4=150mm.，如选择转子两个端面Ⅰ和Ⅱ做为平衡基面，求所需加的平衡质径积的大小和方位。如选端面Ⅱ及转子中截面Ⅲ作为平衡基面，质径积的大小有何改变?

题9.6图

9.7

图示四杆机构中AB=50mm，BC=200mm，CD=150mm，AD=250mm，AS1=20mm，BE=100mm，ES2=40mm，CF=50mm，FS3=30mm，m1=1kg,，m2=2kg，m3=30kg，试在AB、CD杆上加平衡质量实现机构惯性力的完全平衡。

9.8

图示曲柄滑块机构中各构件尺寸为：l AB=50mm，lBC=200mm，滑块C的质量为20kg ~1000kg，且忽略曲柄AB及连杆BC的质量。试问：

(1)如曲柄AB处于低转速状态下工作，且C处质量较小时应如何考虑平衡措施?(2)如曲柄AB处于较高转速状态下工作，且C处质量较大时，又应如何考虑平衡措施?(3)质量与速度两者之间何者对惯性力的产生起主要作用？为什么?(4)有没有办法使此机构达到完全平衡?

题9.7图

题9.8图

9.9

在图示的曲柄滑块机构中，S1、S2和S3为曲柄、连杆和滑块的质心。已知各构件的尺寸和质量如下：lAB=100mm，lBC=500mm，lAS1=70mm , lBS2=200mm，m1=10kg，m2=50kg，m3=120kg，欲在曲柄AB上加一平衡质量m来平衡该机构的惯性力，问：

(1)m应加于曲柄AB的什么方向上?(2)将m加于C′处，且lAC’＝100mm，m=?(3)此时可否全部平衡掉机构的惯性力?

题9.9图

机械原理作业

第一章 结构分析作业

1.2 解：

F = 3n－2PL－PH = 3×3－2×4－1= 0

该机构不能运动，修改方案如下图：

1.2 解：

（a）F = 3n－2PL－PH = 3×4－2×5－1= 1 A点为复合铰链。（b）F = 3n－2PL－PH = 3×5－2×6－2= 1

B、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 = 3×5－2×7－0= 1

FIJKLM为虚约束。

1.3 解：

F = 3n－2PL－PH = 3×7－2×10－0= 1

1）以构件2为原动件，则结构由8－

7、6－

5、4－3三个Ⅱ级杆组组成，故机构为Ⅱ级机构(图a)。

2）以构件4为原动件，则结构由8－

7、6－

5、2－3三个Ⅱ级杆组组成，故机构为Ⅱ级机构(图b)。

3）以构件8为原动件，则结构由2－3－4－5一个Ⅲ级杆组和6－7一个Ⅱ级杆组组成，故机构为Ⅲ级机构(图c)。

(a)

(b)

(c)

第二章

运动分析作业

2.1 解：机构的瞬心如图所示。

2.2 解：取l5mm/mm

作机构位置图如下图所示。

1.求D点的速度VD VDVP13

VDAE242424VV150144mm/sDEV25PPE14132525而，所以

2.求ω1

3.求ω2

2PP38383812141.250.46rad/s2198PP12249898 因 1，所以 4.求C点的速度VC

VC2P24Cl0.46445101.2mm/s1VE1501.25rad/slAE120

1mm/mm2.3 解：取l作机构位置图如下图a所示。1.求B2点的速度VB2

VB2 =ω1×LAB =10×30= 300 mm/s 2.求B3点的速度VB3

VB3 ＝ VB2 ＋

VB3B2

大小？

ω1×LAB

？ 方向 ⊥BC

⊥AB

∥BC v10mm/smm取作速度多边形如下图b所示，由图量得：

pb322mm，所以

VB3pb3v2710270mm/s

由图a量得：BC=123 mm , 则

lBCBCl1231123mm3.求D点和E点的速度VD、VE

利用速度影像在速度多边形，过p点作⊥CE，过b3点作⊥BE，得到e点；过e点作⊥pb3，得到d点 , 由图量得：所以

pd15mm，pe17mm，VDpdv1510150mm/s，；

VEpev1710170mm/sVB3B2b2b3v1710170mm/s 4.求ω3

3naB5.求2

VB32702.2rad/slBC123

n222aB21lAB10303000mm/s 6.求aB3

aB3 ＝ aB3n ＋ aB3t ＝ aB2 ＋

aB3B2k ＋

aB3B2τ

大小 ω32LBC ？

ω12LAB

2ω3VB3B

2？

方向

B→C ⊥BC

B→A

⊥BC

∥BC

取

k2aB2V22.22701188mm/s3B2B3B232mm/sa50n222aBl2.2123595mm/s33BC

mm作速度多边形如上图c所示，由图量得：

b'323mm，n3b'320mm,所以

aB3b'3a23501150mm/s2

7.求3 t2aBnb'20501000mm/s333ataB3100038.13rad/s2lBC123

8.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∽CBE, 即 b'3eb'3eCBCEBE，得到e点；过e点作⊥b'3，得到d点 , 由图量得：e16mm所以，d13mm，aDda1350650mm/s2aEea1650800mm/s2。

2mm/mm2.7 解：取l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VB2

VB2 =ω1×LAB =20×0.1 = 2 m/s 2.求B3点的速度VB3

VB3 ＝ VB2 ＋

VB3B2

大小？

ω1×LAB

？

方向 水平

⊥AB

∥BD 取v0.05m/smmpb320mmnaB3.求2

作速度多边形如下图b所示，由图量得：

VB3pb3v200.051m/s，所以 而VD= VB3= 1 m/s

n222aBl200.140m/s21AB 4.求aB3

τ

a B3 ＝ aB2n

＋

a B3B

2大小

？

ω12LAB

？

方向

水平

B→A

∥BD 取 2a1m/smm

作速度多边形如上图c所示，由图量得：

aB3b'3a35135m/s2b'335mm，所以。

二、用解析法进行分析

VD3VB2sin11lABsin1200.1sin301m/s1

aD3aB2cos12lABcos12020.1cos3034.6m/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①、②分别为滑块2、1的力多边形，根据滑块2的力多边形①得：

FR12FR12Frcos，FRFr

12sin(602)sin(90)cossin(602)FR21FR21Fd由滑块1的力多边形②得：，sin(602)sin(90)coscossin(602)sin(602)sin(602)FdFR21FrFr

cossin(602)cossin(602)

而 tg1ftg1(0.15)8.53 sin(602)sin(6028.53)所以 FdFr10001430.7N

sin(602)sin(6028.53)3.2 解：取l5mm/mm作机构运动简图，机构受力如图a)所示；

取F50N/mm作机构力多边形，得：

FR6560503000N，FR4567503350N，FR45FR54FR34FR433350N，FR2335501750NFR6350502500N，FR23FR32FR12FR211750N MbFR21lAB1750100175000Nmm175Nm，3.2 解：机构受力如图a)所示

由图b)中力多边形可得：FR65tg4F5tg4510001000N

F510001414.2N sin4sin45FR43FR63FR23

sin116.6sin45sin18.4sin45sin45FR63FR431414.21118.4N

sin116.6sin116.6sin18.4sin18.4FR23FR431414.2500N

sin116.6sin116.6所以 FR21FR23FR61500N FR45FR43 MbFR21lAB50010050000Nmm50Nm

3.3 解：机构受力如图所示

由图可得：

对于构件3而言则：FdFR43FR230，故可求得 FR23 对于构件2而言则：FR32FR12

对于构件1而言则：FbFR41FR210，故可求得 Fb

3.7 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的力多边形得：

FR21FR21Fdcos()，FR21Fd

sin(2)sin90()cos()sin(2)cos()cos则夹紧力为：FrFR21cosFd

sin(2)2.反行程时取负值，F'R21为驱动力，而F'd为阻力，故

F'R21F'dcos()，sin(2)cosF'd而理想驱动力为：F'R210F'd sintg所以其反行程效率为：

F'dF'R210sin(2)tg 'cos()F'R21F'tgcos()dsin(2)sin(2)当要求其自锁时则，'0，tgcos()故 sin(2)0，所以自锁条件为：2

3.10 解：

1.机组串联部分效率为：

210.90.9820.950.821 '32 2.机组并联部分效率为：

PPBB20.830.7230.980.950.688

''AAPAPB23 3.机组总效率为：

'''0.8210.6880.56556.5%

4.电动机的功率

输出功率：NrPAPB235kw

N5电动机的功率：Ndr8.85kw

0.565

第四章平面连杆机构作业

4.1 解：

1.① d为最大，则

adbc 故

② d为中间，则

acbd

故 dbca280360120520mm

dacb120360280200mm

200mmd520mm所以d的取值范围为： 2.① d为最大，则

adbc 故

② d为中间，则

acbd dbca280360120520mm

dacb120360280200mm故

③ d为最小，则

cdba 故 dbac28012036040mm ④ d为三杆之和，则

所以d的取值范围为：

dbac280120360760mm

40mmd200mm和520mmd760mm 3.① d为最小，则

cdba 故 dbac28012036040mm

4.3 解：机构运动简图如图所示，其为曲柄滑块机构。

4.5 解：

1.作机构运动简图如图所示；由图量得：16，68，max155，min52，所以

min180max18015525，18018016K1.2018018016 行程速比系数为：

2.因为 l1l32872100l2l45250102

所以当取杆1为机架时，机构演化为双曲柄机构，C、D两个转动副是摆转副。

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。4.7 解：1.取

作机构运动简图如图所示；由图量得： 1801805K1.055，故行程速比系数为：1801805

由图量得：行程：h40l406240mml6mm/mm

2.由图量得：min68，故min6840 3.若当e0，则K= 1，无急回特性。4.11 解： 1.取2.由图中量得：

l4mm/mm，设计四杆机构如图所示。

lABABl704280mm。lCDC1Dl254100mmlADADl78.54314mm

4.16 解：

1mm/mm1.取l，设计四杆机构如图所示。

2.由图中量得：

lABAB1l21.5121.5mmlBCB1C1l45145mm。

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90。

4.滑块为原动件时机构的死点位置为AB1C1和AB2C2两个。

4.18 解： 1.计算极位夹角：K11.5118018036K11.51

2.取，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： l2mm/mmlAB1AB1l24248mm，； lB1C1B1C1l602120mmlAB2AB2l11222mm。lB2C2B2C2l25250mm

第五章 凸轮机构作业

5.1 解：

图中(c)图的作法是正确的，(a)的作法其错误在于从动件在反转过程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。

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'0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：

1)理论轮廓为一圆，其半径R’=50mm；

rR'lOA502525mm

2)凸轮基圆半径0；

3)从动件升程h = 50mm；

lOA25maxarcsin()arcsin()30R'50

4)推程中最大压力角

5)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：

1）karccosrb50arccos39.739423'0.6929弧度rk65

rsink65sin39.741.52mm

kk

2）k200.34907弧度，查表得k518'51.13

r50rkb79.67mmcoskcos51.13

6.2 解：

1.dfd2hfmz2(10.25)m(z2.5)

dbdcosmzcos200.9397mz

m(z2.5)0.9397mz，z0.9397z2.5

2.5z41.4510.9397

2.取z42则，dfm(422.5)39.5mdb0.939742m39.46m

dfdb6.4 解：

*dd2hm(z2haa)m(402)42m84

a84m2mm42 6.5 解：

dmz132472mmd2mz23110330mm

1）1，；

*da1d12ham(z12ha)3(242)78mm

2）

*da2d22ham(z22ha)3(1102)336mm

3）*hhahfm(2hac*)3(20.25)6.75mm

m3a(z1z2)(24110)201mm

4）22cosa'2041.015

5)acosa'cos' , cos'a201

'd1

db1dcos1721.01573.08mmcos'cos' db2dcos21101.015111.65mmcos'cos' 'd26.9 解：

1.d1mnz132062.12mmcoscos15 mnz2337114.92mmcoscos15

d2da1d12ha62.1223168.12mm

第五篇：大工18秋《机械加工基础实验(二)》作业答案

大连理工大学网络教育学院

实验名称：A卷(3.2.1)定轴轮系实验 实验问题：本实验中有哪些心得体会，这种机构经常用于哪些场合？（200字以内）回答：体会

1）.通过对齿轮系的搭建，培养了我们的动手能力。2）.了解了齿轮的各个参数，学会了齿轮参数的计算。3）.学会了齿轮系传动比的计算方法。

定轴轮系变速器广泛应用于汽车、机床变速箱机构中。

实验名称：A卷(3.1.1)直齿圆柱齿轮实验

实验问题：根据实验数据求出齿轮的传动比？（200字以内）

回答：，蜗杆的头数z1=1，右旋；蜗轮的齿 数z2=26。一对圆锥齿轮z3=20，z4=21。一对圆柱齿 轮z5=21，第1页

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大连理工大学网络教育学院

z6=28.i16n1z2z4z626212836.4 n6z1z3z512021

实验问题：简述靠模车削机构的工作原理？（200字以内）

答：当凸轮移动时，借助凸轮轮廓曲线的高度变化而使从动杆得到预期的运动规律，刀柄随之运动，加工出预期的工件轮廓。

实验问题：思考牛头刨床主机构采用曲柄摆杆机构存在的急回特性对生产有哪些益处？（200字以内）答：答：曲柄摆杆机构的急回特性可以使切削过程速度趋于均匀，提高切削质量，回程时，速度较高，提高生产率。

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