机械原理第一次作业
机械原理大作业
一、题目(平面机构的运动分析)
已知：r AE=70mm,r AB=40mm,r EF=60mm,r DE=35mm,r CD=75mm,r BC=50mm,原动件以
等角速度w1=10rad/s回转。试以图解法求在θ1=50°时C点的速度VC 和加速度
二、对机构进行位置分析
由封闭形ABCDEA与AEFA有：
r 1+r 2=r 6+r 3+r 4 r 7=r 6+r 8
即r 2-r 3-r 4=-r 1+r 6 -r 8+r 7=r 6
(1)位置方程
r 2cos θ2-r 3cos θ3-r 4cos(θ4+180°)=-r 1cos(θ1+180°)+r 6 r 2sin θ2-r 3sin θ3-r 4sin(θ4+180°)=-r 1sin(θ1+180°)
-r 8cos θ4+ r 7cos θ1=r 6 - r 8sin θ4+ r 7sin θ1=0 X c =r 1cos(θ1+180°)+r 2cos θ
2 Yc= r 1sin(θ1+180°) +r 2 sin θ
2
（2）速度方程
-r 2sin θ 2 r 3sin θ 3 r 4cos(θ
4
+180°) 0 w 2 r 2cos θ
2
-r 3cos θ 3
-r 4cos(θ4+180°) 0
w 3 0 0 r 8sin θ
4 cos θ 1
w 4 0 0 -r 8cos θ 4 sin θ 1
r 7
r 1sin(θ1+180°)
=1 -r 1cos(θ1+180°) r 7 sin θ1
-r 7cos θ1
V cx = -r 1w 1sin(θ1+180°)-w 2 r 2sin θ
2
V cy=r w2cos(θ1+180°)+ w2 r2cosθ 2
（3）加速度方程
-r2sinθ2r3sinθ 3 - r4sinθ 4 0 a2
r2cosθ 2 -r3cosθ 3 r4cosθ 4 0 a3
0 0 r8sinθ 4 cosθ 1 a4
0 0 -r8cosθ 4 sinθ 1 r’7
- w2r2cosθ 2 w3r3cosθ 3 -w4r4cosθ 4 0
= - -w2r2sinθ 2 - w3 r3sinθ 3 -w4r4sinθ 4 0
0 0 w4r8cosθ 4 -w1sinθ1
0 0 w4r8sinθ 4 -w1cosθ 1
w2 w1r1cosθ1
w3 w1r1 sinθ1
w4+ w1w1r7cosθ1+v sinθ1
r7w1r7sinθ1+v cosθ1
a
= w12r1cosθ1 - w22r2cosθ 2 - a2r2sinθ 2
cx
a
= w12r1 sinθ1 - w22r2 sinθ 2 +a2r2cosθ 2
cy
三、编写程序
%-------------------连杆机构运动分析------------------------------
%设定各连杆的长度
Lab=40;
Lbc=50;
Lcd=75;
Lde=35;
Lef=60;
Lae=70;
w1=10; %角速度
syms w2w3w4r2r3r4laf1laf2%定义角速度和角加速度
fai1=-1;%初始化输入角
T1=2/w1;
%------------计算各个杆的角速度，角加速度并存储------------------------for i=1:50
Laf=Lae*cos(fai1)+sqrt((Lef^2-(Lae^2)*(sin(fai1)).^2));
fai4=acos((Lef^2+Laf.^2-Lae^2)/(2*Lef*Laf))-fai1;
%定义常量m、k
m=Lae+Lab*cos(fai1)-Lde*cos(fai4);
k=Lab*sin(fai1)-Lde*sin(fai4);
r=acos((m.^2+k.^2-Lbc^2-Lcd^2)/(2*Lbc*Lcd));
%定义常量S、T
S=(Lbc+Lcd)*cos(r/2);
T=(Lbc-Lcd)*sin(r/2);
fai2=acos((m*S'+k*T')./(T.^2+S.^2))+(acos((m.^2+k.^2-Lbc^2-Lcd^2) /(2*Lbc*Lcd)))/2;
fai3=acos((m*S'+k*T')./(T.^2+S.^2))-(acos((m.^2+k.^2-Lbc^2-Lcd^2) /(2*Lbc*Lcd)))/2;
%---将角位移存入矩阵f1中---
f1(i,:)=[fai1,fai2,fai3,fai4];
%------计算角速度------
a1=[Lbc*sin(fai2) Lcd*sin(fai3) Lde*sin(fai4) 0];
a2=[Lbc*cos(fai2) Lcd*cos(fai3) Lde*sin(fai4) 0];
a3=[0 0 Lef*sin(fai4) cos(fai1)];
a4=[0 0 Lef*cos(fai4) sin(fai1)];
A=[a1;a2;a3;a4];
W=[w2;w3;w4;laf1];
W1=w1*[-Lab*sin(fai1) Lab*cos(fai1) Laf.*sin(fai1) Laf.*cos(fai1)]';
W=inv(A)*W1;
%---将角速度值存入f2中---
f2(i,:)=[i,W(1),W(2),W(3),W(4)];
%------计算角加速度-----
b1=[Lbc*sin(fai2) Lcd*sin(fai3) Lde*sin(fai4) 0];
b2=[Lbc*cos(fai2) Lcd*cos(fai3) Lde*cos(fai4) 0];
b3=[0 0 Lef*sin(fai4) cos(fai1)];
b4=[0 0 Lef*cos(fai4) sin(fai1)];
B=[b1;b2;b3;b4];
R=[r2;r3;r4;laf2];
m1=[W(1)*Lbc*cos(fai2) W(2)*Lcd*cos(fai3) W(3)*Lde*cos(fai4) 0];
m2=[-W(1)*Lbc*sin(fai2) -W(2)*Lcd*sin(fai3) -W(3)*Lde*sin(fai4) 0];
m3=[0 0 W(3)*Lef*cos(fai4) -w1*sin(fai1)];
m4=[0 0 W(3)*Lef*sin(fai4) w1*cos(fai1)];
M=-[m1;m2;m3;m4];
P=w1*[-Lab*w1*cos(fai1);Lab*w1*sin(fai1);
Laf*w1*cos(fai1)+W(3)*sin(fai1);W(3)*cos(fai1)-Laf*w1*sin(fai1)];
R=inv(B)*(M*W+P);
%---将角加速度存入f3中---
f3(i,:)=subs([i,R(1),R(2),R(3),R(4)]);
t(i)=(i-25)*T1/50;
%（fai1从-1.029按步长0.04增加到1.029）
fai1=-1+0.04*i;
end
%-------------------绘制线图--------------------------------------figure %做出角位移线图
plot(f1(:,1),f1(:,2),'o',f1(:,1),f1(:,3),'*r',f1(:,1),f1(:,4),'x'
)
grid on
title('角位移线图')
xlabel('输入角度rad/s')
ylabel('输出角度rad/s')
text(0.6,1.5,'杆件BC角位移')
text(-0.4,-0.5,'杆件CD角位移')
text(0.4,0,'杆件DF角位移')
figure %做出角速度线图
plot(t,f2(:,2),t,f2(:,3),'r',t,f2(:,4),'g',t,f2(:,5),'--')
axis([-0.1,0.1,-100,100])
grid on
xlabel('时间t/s')
ylabel('角速度rad/s')
title('角速度线图')
text(0,-10,'杆件BC角速度')
text(0.09,5,'杆件CD角速度')
text(-0.01,18,'杆件DF角速度')
text(0.01,60,'AE长度变化率')
figure %做出角加速度线图
plot(t,f3(:,2),t,f3(:,3),'r',t,f3(:,4),'m',t,f3(:,5),'b-.')
grid on
text(-0.08,-10000,'杆BC')
text(-0.08,12000,'杆CD角加速度')
text(0,5000,'杆DE角加速度')
text(0.06,20000,'杆EF长度变化')
xlabel('时间t/s')
ylabel('角加速度rad/s^2')
title('角加速度线图')
%----------------输出结果---------------------------------------
disp ' fai1 fai2 fai3 fai4 '
con1=[f1(:,1),f1(:,2),f1(:,3),f1(:,4)];
disp(con1)
disp 'W(2) W(3) W(4) W(5) '
con2=([f2(:,2),f2(:,3),f2(:,4),f2(:,5)])
disp(con2)
disp 'R(1) R(2) R(3) R(5)'
con3=[f3(:,2),f3(:,3),f3(:,4),f3(:,5)];
disp(con3)
四、输出结果
1、角位移随
角的变化
1
fai1 fai2 fai3 fai4
-1.0000 0.4593 + 0.3583i 0.4593 - 0.2417i 2.3793 -0.9600 0.4856 + 0.3224i 0.4856 - 0.2170i 2.2321 -0.9200 0.5039 + 0.2721i 0.5039 - 0.1827i 2.1096 -0.8800 0.5180 + 0.1951i 0.5180 - 0.1305i 1.9979 -0.8400 0.5717 0.4647 1.8927
-0.8000 0.6891 0.3080 1.7916
-0.7600 0.7585 0.2158 1.6936
-0.7200 0.8142 0.1369 1.5977
-0.6800 0.8614 0.0634 1.5036
-0.6400 0.9019 -0.0079 1.4108
-0.6000 0.9364 -0.0785 1.3192
-0.5600 0.9652 -0.1495 1.2284
-0.5200 0.9882 -0.2213 1.1384
-0.4400 1.0163 -0.3694 0.9601 -0.4000 1.0207 -0.4461 0.8716 -0.3600 1.0182 -0.5246 0.7835 -0.3200 1.0086 -0.6050 0.6958 -0.2800 0.9915 -0.6869 0.6083 -0.2400 0.9668 -0.7698 0.5210 -0.2000 0.9346 -0.8531 0.4339 -0.1600 0.9356 -0.8951 0.3470 -0.1200 1.0161 -0.8490 0.2601 -0.0800 1.0933 -0.7969 0.1734 -0.0400 1.1654 -0.7401 0.0867
2、角速度变化
W(2) W(3) W(4) W(5)
1.0e+003 *
0.0352 -0.0167 -0.0028 -0.6137 0.0110 -0.0017 -0.0007 -0.7793 0.0068 0.0000 0.0012 -0.9225 0.0041 0.0007 0.0031 -1.0447 0.0020 0.0010 0.0049 -1.1460 0.0003 0.0011 0.0066 -1.2264 -0.0012 0.0011 0.0083 -1.2857 -0.0024 0.0011 0.0098 -1.3237 -0.0034 0.0011 0.0114 -1.3404 -0.0042 0.0011 0.0128 -1.3358 -0.0048 0.0012 0.0141 -1.3105 -0.0050 0.0013 0.0154 -1.2649 -0.0050 0.0015 0.0165 -1.2001 -0.0046 0.0017 0.0176 -1.1170 -0.0039 0.0021 0.0185 -1.0171 -0.0028 0.0024 0.0193 -0.9018 -0.0014 0.0028 0.0200 -0.7731 0.0001 0.0031 0.0206 -0.6328 0.0013 0.0035 0.0211 -0.4830 0.0026 0.0040 0.0214 -0.3261 0.0040 0.0046 0.0216 -0.1643 0.0053 0.0053 0.0217 0 0.0048 0.0054 0.0216 0.0433 0.0042 0.0054 0.0214 0.0866 0.0037 0.0054 0.0211 0.1298 0.0031 0.0054 0.0206 0.1729 0.0025 0.0054 0.0200 0.2158 0.0020 0.0054 0.0193 0.2585
0.0009 0.0053 0.0176 0.3432 0.0003 0.0052 0.0165 0.3852 -0.0002 0.0051 0.0154 0.4269 -0.0007 0.0049 0.0141 0.4684 -0.0012 0.0048 0.0128 0.5096 -0.0016 0.0047 0.0114 0.5507 -0.0021 0.0045 0.0098 0.5916 -0.0025 0.0044 0.0083 0.6327 -0.0028 0.0042 0.0066 0.6740 -0.0031 0.0041 0.0049 0.7159 -0.0033 0.0039 0.0031 0.7590 -0.0035 0.0038 0.0012 0.8040 -0.0036 0.0037 -0.0007 0.8522 -0.0036 0.0037 -0.0028 0.9060 -0.0033 0.0038 -0.0051 0.9697 -0.0028 0.0041 -0.0077 1.0535 -0.0016 0.0048 -0.0112 1.1855
3、角加速度变化
R(1) R(2) R(3) R(5)
1.0e+004 *
-1.8608 1.2344 0.0456 -2.4143
-0.1321 0.0780 0.0485 -2.4569
-0.0836 0.0428 0.0499 -2.3550
-0.0658 0.0288 0.0497 -2.1388
-0.0557 0.0207 0.0481 -1.8399
-0.0486 0.0156 0.0452 -1.4913
-0.0430 0.0124 0.0413 -1.1262
-0.0380 0.0106 0.0365 -0.7763
-0.0336 0.0099 0.0311 -0.4695
-0.0295 0.0102 0.0255 -0.2283
-0.0258 0.0111 0.0198 -0.0686
-0.0225 0.0125 0.0143 0.0016
-0.0196 0.0140 0.0094 -0.0178
-0.0173 0.0156 0.0051 -0.1192
-0.0156 0.0171 0.0017 -0.2880
-0.0145 0.0185 -0.0008 -0.5046
-0.0141 0.0197 -0.0024 -0.7457
-0.0155 0.0202 -0.0031 -0.9863
-0.0206 0.0189 -0.0030 -1.2025
-0.0263 0.0167 -0.0023 -1.3730
-0.0321 0.0138 -0.0011 -1.4812
-0.0374 0.0105 0.0004 -1.5167
-0.0372 0.0103 -0.0005 -1.5001 -0.0367 0.0101 -0.0015 -1.4522 -0.0357 0.0099 -0.0025 -1.3735 -0.0343 0.0097 -0.0037 -1.2651 -0.0325 0.0096 -0.0050 -1.1285 -0.0303 0.0097 -0.0066 -0.9656 -0.0277 0.0099 -0.0083 -0.7785 -0.0248 0.0103 -0.0103 -0.5697 -0.0216 0.0108 -0.0126 -0.3422 -0.0181 0.0117 -0.0151 -0.0987 -0.0144 0.0127 -0.0178 0.1574 -0.0107 0.0140 -0.0208 0.4229 -0.0068 0.0155 -0.0240 0.6945 -0.0030 0.0172 -0.0274 0.9689
0.0007 0.0191 -0.0310 1.2430
0.0043 0.0212 -0.0347 1.5137
0.0078 0.0235 -0.0386 1.7786
0.0110 0.0259 -0.0425 2.0355
0.0139 0.0284 -0.0466 2.2829
0.0166 0.0310 -0.0507 2.5205
0.0189 0.0337 -0.0551 2.7487
0.0210 0.0366 -0.0599 2.9687
0.0227 0.0398 -0.0654 3.1770
0.0234 0.0436 -0.0720 3.3176
五、函数曲线
1、各杆角位移与输入角
的函数线图
1
2、各杆角速度随时间变化函数线图
2、各杆角加速度随时间变化函数线图
附：参考资料
1、《机械原理》（第七版）孙桓陈作模葛文杰主编高等教育出版社
2、《机械原理同步辅导及习题全解》（第七版）唐亚楠主编
中国矿业大学出版社
3，《数学实验初步》（MATLAB）肖海军编科学出版社
二、题目（平面机构的力分析）
在图示的正弦机构中,已知l AB =100 mm,h1=120 mm,h2 =80 mm,W1 =10 rad/s(常数)，滑块2和构件3的重量分别为G2 =40 N和G3 =100 N,质心S2 和S3 的位置如图所示，加于构件3上的生产阻力Fr=400 N，构件1的重力和惯性力略去不计。试用解析法求机构在Φ1=60°、150°、220°位置时各运动副反力和
。
需加于构件1上的平衡力偶M
b
二、受力分析图
三、算法
(1)运动分析
AB l l =1
滑块2
22112112/,/s m w l a s m w l v c c ==
滑块3 21113113/cos ,sin s m l w v m l s ??==
212
113/sin s m w l a ?-=
(2)确定惯性力
N w l g G a m F c 21122212)/(==
N w l g G a m F 12
1133313sin )/(?-== (3)受力分析
i F F i F F x R D R x R C R 43434343,=-= j F j F F R R R 232323-==
j F i F j F i F F R x R y R x R R 2121121212--=+= j F F F y R x R R 414141+= 取移动副为首解副
① 取构件3为分离体，并对C 点取矩
由0=∑y
F 得 1323F F F r R -= 由0=∑x
F
得 C R D R F F 4343=
由
∑=0C
M
得 2112343/cos h l F F R D R ?=
②取构件2为分离体
由0=∑x F 得 11212cos ?R x R F F = 由0
=∑y F 得 1123212sin ?F F F R y R -=
③取构件1为分离体，并对A 点取矩
由0=∑x F 得 x R x R F F 1241= 由0
=∑
y F 得 y R y R F F 1241=
由0=A M 得 1132cos ?l F M R b =
四、根据算法编写Matlab 程序如下：
%--------------已知条件---------------------------------- G2=40; G3=100; g=9.8; fai=0; l1=0.1; w1=10; Fr=400; h2=0.8;
%--------分布计算，也可将所有变量放在一个矩阵中求解------------------- for i=1:37
a2=l1*(w1^2);
a3=-l1*(w1^2)*sin(fai); F12=(G2/g)*a2;
F13=-(G3/g)*l1*(w1^2)*sin(fai);
FR23=Fr-F13;
FR43D=FR23*l1*cos(fai)/h2;
FR43C=-FR43D;
FR12x=F12*cos(fai);
FR12y=(-FR23)-F12*sin(fai);
FR41x=FR12x;
FR41y=FR12y;
Mb=(-FR23)*l1*cos(fai);
fai=fai+pi/18;
fai1=fai*180/pi;
f1(i,:)=[fai1,FR23,FR43D,FR43C,FR12x,FR12y,FR41x,FR41y,Mb];
end
%------------------输出结果---------------------------------------
disp ' fai1 FR23 FR43D FR43C FR12x FR12y FR41x FR41y Mb '
con=[f1(:,1),f1(:,2),f1(:,3),f1(:,4),f1(:,5),f1(:,6),f1(:,7),f1(:
,8),f1(:,9)];
disp(con);
%-------------------绘制线图--------------------------------------
figure %输出构件3所受反力与角位移fai1的函数图线
plot(f1(:,1),f1(:,2),'c-',f1(:,1),f1(:,3),'r-',f1(:,1),f1(:,4),'m
-')
grid on
title('构件3所受各运动副反力')
xlabel('fai1角的角位移rad')
ylabel('各运动副约束反力N')
text(100,520,'反力FR23')
text(20,70,'反力FR43D')
text(150,70,'反力FR43C')
figure %输出构件2所受反力与角位移fai1的函数图线
plot(f1(:,1),f1(:,5),'c-',f1(:,1),f1(:,6),'r-')
grid on
title('构件2所受各运动副反力')
xlabel('fai1角的角位移rad')
ylabel('各运动副约束反力N')
text(200,0,'反力FR12x')
text(100,-400,'反力FR12y')
figure %输出构件2所受反力与角位移fai1的函数图线
plot(f1(:,1),f1(:,7),'c-',f1(:,1),f1(:,8),'r-',f1(:,1),f1(:,9),'m
-')
grid on
title('构件1所受各运动副反力和应加平衡力矩Mb')
xlabel('fai1角的角位移rad')
ylabel('各运动副约束反力N')
text(150,0,'反力FR41x')
text(100,-400,'反力FR41y')
text(150,70,'平衡力矩Mb')
五、输出结果
主动件1旋转一周，即一个周期内各反力和平衡力Mb的大小变化
fai1 FR23 FR43D FR43C FR12x FR12y FR41x FR41y Mb
10.0000 400.0000 50.0000 -50.0000 40.8163 -400.0000 40.8163 -400.0000 -40.0000
20.0000 417.7192 51.4216 -51.4216 40.1962 -424.8069 40.1962 -424.8069 -41.1373
30.0000 434.9000 51.0840 -51.0840 38.3548 -448.8600 38.3548 -448.8600 -40.8672
40.0000 451.0204 48.8244 -48.8244 35.3480 -471.4286 35.3480 -471.4286 -39.0595
50.0000 465.5906 44.5829 -44.5829 31.2671 -491.8268 31.2671 -491.8268 -35.6663
60.0000 478.1678 38.4200 -38.4200 26.2362 -509.4349 26.2362 -509.4349 -30.7360
70.0000 488.3699 30.5231 -30.5231 20.4082 -523.7179 20.4082 -523.7179 -24.4185
80.0000 495.8870 21.2004 -21.2004 13.9600 -534.2418 13.9600 -534.2418 -16.9603
90.0000 500.4906 10.8637 -10.8637 7.0877 -540.6868 7.0877 -540.6868 -8.6909
100.0000 502.0408 0.0000 -0.0000 0.0000 -542.8571 0.0000 -542.8571 -0.0000
110.0000 500.4906 -10.8637 10.8637 -7.0877 -540.6868 -7.0877 -540.6868 8.6909
120.0000 495.8870 -21.2004 21.2004 -13.9600 -534.2418 -13.9600 -534.2418 16.9603
130.0000 488.3699 -30.5231 30.5231 -20.4082 -523.7179 -20.4082 -523.7179 24.4185
140.0000 478.1678 -38.4200 38.4200 -26.2362 -509.4349 -26.2362 -509.4349 30.7360
150.0000 465.5906 -44.5829 44.5829 -31.2671 -491.8268 -31.2671 -491.8268 35.6663
160.0000 451.0204 -48.8244 48.8244 -35.3480 -471.4286 -35.3480 -471.4286 39.0595
170.0000 434.9000 -51.0840 51.0840 -38.3548 -448.8600 -38.3548 -448.8600
40.8672
180.0000 417.7192 -51.4216 51.4216 -40.1962 -424.8069 -40.1962 -424.8069 41.1373
190.0000 400.0000 -50.0000 50.0000 -40.8163 -400.0000 -40.8163 -400.0000 40.0000
200.0000 382.2808 -47.0591 47.0591 -40.1962 -375.1931 -40.1962 -375.1931 37.6473
210.0000 365.1000 -42.8852 42.8852 -38.3548 -351.1400 -38.3548 -351.1400 34.3082
220.0000 348.9796 -37.7781 37.7781 -35.3480 -328.5714 -35.3480 -328.5714 30.2225
230.0000 334.4094 -32.0216 32.0216 -31.2671 -308.1732 -31.2671 -308.1732 25.6172
240.0000 321.8322 -25.8587 25.8587 -26.2362 -290.5651 -26.2362 -290.5651 20.6870
250.0000 311.6301 -19.4769 19.4769 -20.4082 -276.2821 -20.4082 -276.2821 15.5815
260.0000 304.1130 -13.0016 13.0016 -13.9600 -265.7582 -13.9600 -265.7582 10.4013
270.0000 299.5094 -6.5012 6.5012 -7.0877 -259.3132 -7.0877 -259.3132 5.2009
280.0000 297.9592 -0.0000 0.0000 -0.0000 -257.1429 -0.0000 -257.1429 0.0000
290.0000 299.5094 6.5012 -6.5012 7.0877 -259.3132 7.0877 -259.3132 -5.2009
300.0000 304.1130 13.0016 -13.0016 13.9600 -265.7582 13.9600 -265.7582 -10.4013
310.0000 311.6301 19.4769 -19.4769 20.4082 -276.2821 20.4082 -276.2821 -15.5815
320.0000 321.8322 25.8587 -25.8587 26.2362 -290.5651 26.2362 -290.5651 -20.6870
330.0000 334.4094 32.0216 -32.0216 31.2671 -308.1732 31.2671 -308.1732 -25.6172
340.0000 348.9796 37.7781 -37.7781 35.3480 -328.5714 35.3480 -328.5714 -30.2225
350.0000 365.1000 42.8852 -42.8852 38.3548 -351.1400 38.3548 -351.1400 -34.3082
360.0000 382.2808 47.0591 -47.0591 40.1962 -375.1931 40.1962 -375.1931 -37.6473
370.0000 400.0000 50.0000 -50.0000 40.8163 -400.0000 40.8163 -400.0000 -40.0000
六、绘出的函数图线
①构件3所受各运动副反力与
的函数关系曲线
1
②构件2所受各运动副反力与
?的函数关系曲线
1
③构件1所受各运动副反力和平衡力矩Mb与
?的函数关系曲线
1
七、结题结果
挑选出
220150601、、=?时各反力和平衡力矩Mb 制表如下：
1? 60
150
220
23R F
478.1678 465.5906 348.9796 N F D R /43 38.4200 -44.5829 -37.7781 N F C R /43 -38.4200 44.5829 37.7781 N F x R /12
26.2362 -31.2671 -35.3480 N F y R /12 -509.4349 -491.8268 -328.5714 N F x R /41
26.2362 -31.2671 -35.3480 N F y R /41 -509.4349 -491.8268 -328.5714 )/(m N M b ? -30.7360
35.6663
30.2225
机械原理课后答案-高等教育出版社
机械原理作业 第一章结构分析作业 1.2 解： F = 3n－2P L－P H = 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－2P L－P H = 3×4－2×5－1= 1 A点为复合铰链。（b）F = 3n－2P L－P H = 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－2P L－P H = 3×5－2×7－0= 1 FIJKLM为虚约束。1.3 解： F = 3n－2P L－P H = 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mm mm l /5=μ作机构位置图如下图所示。 1.求D 点的速度V D 13P D V V =
而 25241314==P P AE V V E D ，所以 s mm V V E D /14425241502524=?== 2. 求ω1 s r a d l V AE E /25.11201501===ω 3. 求ω2 因 98382412141212==P P P P ωω ，所以s rad /46.0983825.1983812=?==ωω 4. 求C 点的速度V C s mm C P V l C /2.10154446.0242=??=??=μω 2.3 解：取mm mm l /1=μ作机构位置图如下图a 所示。 1. 求B 2点的速度V B2 V B2 =ω1×L AB =10×30= 300 mm/s 2.求B 3点的速度V B3 V B3 ＝ V B2 ＋ V B3B2 大小 ？ ω1×L AB ？ 方向 ⊥BC ⊥AB ∥BC 取mm s mm v /10=μ作速度多边形如下图b 所示，由图量得： mm pb 223= ，所以 s mm pb V v B /270102733=?=?=μ 由图a 量得：BC=123 mm , 则 mm BC l l BC 1231123=?=?=μ 3. 求D 点和E 点的速度V D 、V E 利用速度影像在速度多边形，过p 点作⊥CE ，过b 3点作⊥BE ，得到e 点；过e 点作⊥pb 3，得到d 点 , 由图量得： mm pd 15=，mm pe 17=， 所以 s mm pd V v D /1501015=?=?=μ ， s mm pe V v E /1701017=?=?=μ；
机械原理大作业
机械原理大作业 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
机械原理大作业三 课程名称：机械原理 设计题目：齿轮传动设计 院系： 班级： 设计者： 学号： 指导教师： 设计时间： 1、设计题目 机构运动简图 机械传动系统原始参数
2、传动比的分配计算 电动机转速min /745r n =，输出转速m in /1201r n =，min /1702r n =， min /2303r n ，带传动的最大传动比5.2max =p i ,滑移齿轮传动的最大传动比4m ax =v i ，定轴齿轮传动的最大传动比4m ax =d i 。 根据传动系统的原始参数可知，传动系统的总传动比为： 传动系统的总传动比由带传动、滑移齿轮传动和定轴齿轮传动三部分实现。设带传动的传动比为5.2max =p i ，滑移齿轮的传动比为321v v v i i i 、、，定轴齿轮传动的传动比为f i ，则总传动比 令 4max 1==v v i i 则可得定轴齿轮传动部分的传动比为 滑移齿轮传动的传动比为 设定轴齿轮传动由3对齿轮传动组成，则每对齿轮的传动比为 3、齿轮齿数的确定 根据滑移齿轮变速传动系统中对齿轮齿数的要求，可大致选择齿轮5、6、7、8、9和10为角度变位齿轮，其齿数： 35,18,39,14,43,111098765======z z z z z z ；它们的齿顶高系数1=* a h ，径向间 隙系数25.0=*c ，分度圆压力角020=α，实际中心距mm a 51'=。
微机原理第二次作业(1)
1. 分别说明下列指令的源操作数和目的操作数各采用什么寻址方式。 （1）MOV AX，2408H （2）MOV CL，0FFH （3）MOV BX，[SI] （4）MOV 5[BX]，BL （5）MOV [BP+100H]，AX （6）MOV [BX+DI]，’$’ （7）MOV DX，ES：[BX+SI] （8）MOV VAL[BP+DI]，DX （9）IN AL，05H （10）MOV DS，AX （1）立即数寻址；寄存器寻址 （2）立即数寻址；寄存器寻址 （3）寄存器间寻址；寄存器寻址 （4）寄存器寻址；寄存器相对寻址 （5）寄存器寻址；寄存器相对寻址 （6）立即数寻址；基址变址寻址 （7）基址变址寻址；寄存器寻址 （8）寄存器寻址；相对基址变址寻址 （9）直接寻址；寄存器寻址 （10）寄存器寻址；寄存器寻址 2 已知：DS=1000H，BX=0200H，SI=02H，内存10200H～10205H 单元的内容分别为10H，2AH，3CH，46H，59H，6BH。下列每条指令执行完后AX 寄存器的内容各是什么？ （1）MOV AX，0200H （2）MOV AX，[200H] （3）MOV AX，BX （4）MOV AX，3[BX] （5）MOV AX，[BX+SI] （6）MOV AX，2[BX+SI] （1）AX=0200H （2）AX=2A10H （3）AX=0200H （4）AX=5946H （5）AX=463CH （6）AX=6B59H
3. 设DS=1000H，ES=2000H，SS=3500H，SI=00A0H，DI=0024H，BX=0100H， BP=0200H， 数据段中变量名为VAL 的偏移地址值为0030H，试说明下列源操作数字段的寻址方式是什 么？物理地址值是多少？ 1）MOV AX，[100H] （2）MOV AX，VAL （3）MOV AX，[BX] （4）MOV AX，ES：[BX] （5）MOV AX，[SI] （6）MOV AX，[BX+10H] （7）MOV AX，[BP] （8）MOV AX，VAL[BP][SI] （9）MOV AX，VAL[BX][DI] （10）MOV AX，[BP][DI] （1）直接，10100H （2）直接，10030H （3）寄存器间接,10100H （4）寄存器间接，20100H （5）寄存器间接,100A0H （6）寄存器相对，10110H （7）寄存器间接，35200H （8）相对基址变址，352D0H （9）相对基址变址，10154H （10）基址变址，35224H 4 若AL=0FFH，BL=13H，指出下列指令执行后标志AF、OF、ZF、SF、PF、CF的状态。 (1) ADD BL, AL (2) SUB BL, AL (3) INC BL (4) NEG BL (5) AND AL, BL (6) MUL BL （1）AF= 1 ， OF= 1 , ZF= 0 , SF= 0 , PF= 1 , CF= 1 （2）AF= 0 ， OF= 0 , ZF= 0 , SF= 0 ，PF= 1 ， CF= 0 （3）AF= 0 ， OF= 0 , ZF= 0 , SF= 0 ，PF= 1 ， CF= 0 （4）AF= 0 ， OF= 0 , ZF= 0 , SF= 1 ，PF= 1 ， CF= 0 （5）AF= 0 ， OF= 0 , ZF= 0 , SF= 0 ，PF= 0 ， CF= 0 （6）AF= 0 ， OF= 0 , ZF= 0 , SF= 0 ，PF= 0 ， CF= 0
哈工大机械原理大作业凸轮机构第四题
Harbin Institute of Technology 机械原理大作业二 课程名称：机械原理 设计题目：凸轮机构设计 姓名：李清蔚 学号：1140810304 班级：1408103 指导教师：林琳
一.设计题目 设计直动从动件盘形凸轮机构，其原始参数见表 1 表一：凸轮机构原始参数 升程（mm ) 升程 运动 角（o） 升程 运动 规律 升程 许用 压力 角（o） 回程 运动 角（o） 回程 运动 规律 回程 许用 压力 角（o） 远休 止角 （o） 近休 止角 （o） 40 90 等加 等减 速30 50 4-5-6- 7多 项式 60 100 120
二.凸轮推杆运动规律 （1）推程运动规律（等加速等减速运动） 推程F0=90° ①位移方程如下： ②速度方程如下： ③加速度方程如下： （2）回程运动规律（4-5-6-7多项式） 回程，F0=90°，F s=100°，F0’=50°其中回程过程的位移方程，速度方程，加速度方程如下：
三.运动线图及凸轮线图 本题目采用Matlab编程，写出凸轮每一段的运动方程，运用Matlab模拟将凸轮的运动曲线以及凸轮形状表现出来。代码见报告的结尾。 1、程序流程框图 开始 输入凸轮推程回 程的运动方程 输入凸轮基圆偏 距等基本参数 输出ds,dv,da图像 输出压力角、曲率半径图像 输出凸轮的构件形状 结束
2、运动规律ds图像如下： 速度规律dv图像如下： 加速度da规律如下图：
3.凸轮的基圆半径和偏距 以ds/dfψ-s图为基础，可分别作出三条限制线（推程许用压力角的切界限D t d t,回程许用压力角的限制线D t'd t'，起始点压力角许用线B0d'')，以这三条线可确定最小基圆半径及所对应的偏距e,在其下方选择一合适点，即可满足压力角的限制条件。 得图如下：得最小基圆对应的坐标位置O点坐标大约为（13，-50）经计算取偏距e=13mm，r0=51.67mm.
《微机原理与接口技术》第二次作业答案
《微机原理与接口技术》第二次作业答案 (C ) A. 10100000B B. 01000001B C. 01000000B D. 10100001B 6.二进制数 10110101B-11011011B （即2014年09月11日）后显示在题目旁边。 一、单项选择题。本大题共 20个小题，每小题 3.0分，： 选项中，只有 ?项是符合题目要求的。 1. “ A 的 ASCII 码值是（） (B ) A. 51H B. 41H C. 61H D. 31H 2. 二进制数10101101 转换为十进制数的值是（ ） (C ) A. 174 B. 175 C. 173 D. 172 3. 十六进制数ECH 转换为十进制数的值是（） (A ) A. 236 B. 235 C. 234 D. 237 4. 设A=186,B=273Q,C=0BBH ，它们之间的关系是 (D ) A. A>B>C B. A A. 11001011B B. 01011010B C. 11011010B D. 01011011B 7.二进制数 10010111B 与11010011B 求和后, ZF 与CF 标志位的值为（） A. 1、1 B. 0、1 C. 1、0 D. 0、0 8. 二进制数 10010111B (B ) 与11010011B 求和后, PF 与OF 标志位的值为（） (A ) A. 1、 1 B. 0、 1 C. 1、 0 D. 0、 0 9. 标志寄存器中属于控制标志位的是（ （D ） A. DF ，OF ，SF B. OF ，CF ，PF C. AF ，OF ，SF D. DF ，IF ，TF 0、0 10. 8088/8086 存储器分段，每个段不超过（ ） (D ) A. 64K 个字 B. 32K 个字节 C. 1兆个字节 D. 64K 个字节 (A ) A. END 语句是一可执行语句 B. END 语句表示程序执仃到此结束 C. END 语句表示源程序到此结束 D. END 语句在汇编后要产生机器码 11.在汇编语言程序中，对 END 语句正确的叙述是（） 机械原理 课后习题及参考答案 机械原理课程组编 武汉科技大学机械自动化学院 习题参考答案 第二章机构的结构分析 2-2 图2-38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组成的凸轮机构将使冲头4上下运动以达到冲压的目的。试绘出其机构运动简图，分析其运动是否确定，并提出修改措施。 4 3 5 1 2 解答：原机构自由度F=3?3- 2 ?4-1 = 0，不合理，改为以下几种结构均可： 2-3 图2-396为连杆；7为齿轮及偏心轮；8为机架；9为压头。试绘制其机构运动简图，并计算其自由度。 O 齿轮及偏心轮ω A 齿轮及凸轮 B E F D C 压头 机架 连杆 滑杆滑块 摆杆滚子 解答：n=7; P l =9; P h =2，F=3?7-2 ?9-2 = 1 2-6 试计算图2-42所示凸轮—连杆组合机构的自由度。 解答：a) n=7; P l =9; P h =2，F=3?7-2 ?9-2 =1 L 处存在局部自由度，D 处存在虚约束 b) n=5; P l =6; P h =2，F=3?5-2 ?6-2 =1 E 、B 处存在局部自由度，F 、C 处存在虚约束 b) a)A E M D F E L K J I F B C C D B A 2-7 试计算图2-43所示齿轮—连杆组合机构的自由度。 B D C A (a) C D B A (b) 解答：a) n=4; P l =5; P h =1，F=3?4-2 ?5-1=1 A 处存在复合铰链 b) n=6; P l =7; P h =3，F=3?6-2 ?7-3=1 B 、C 、D 处存在复合铰链 2-8 试计算图2-44所示刹车机构的自由度。并就刹车过程说明此机构自由度的变化情况。 机械原理大作业 二、题目（平面机构的力分析） 在图示的正弦机构中,已知l AB =100 mm,h1=120 mm,h2 =80 mm,W1 =10 rad/s(常数)，滑块2和构件3的重量分别为G2 =40 N和G3 =100 N,质心S2 和S3 的位置如图所示，加于构件3上的生产阻力Fr=400 N，构件1的重力和惯性力略去不计。试用解析法求机构在Φ1=60°、150°、220°位置时各运动副反力和需加于构件1上的平衡力偶M 。 b Array 二、受力分析图 三、算法 (1)运动分析 AB l l =1 滑块2 22112112/,/s m w l a s m w l v c c == 滑块3 21113113/cos ,sin s m l w v m l s ??== 212 113/sin s m w l a ?-= (2)确定惯性力 N w l g G a m F c 2 1122212)/(== N w l g G a m F 121133313sin )/(?-== (3)受力分析 i F F i F F x R D R x R C R 43434343,=-= j F j F F R R R 232323-== j F i F j F i F F R x R y R x R R 2121121212--=+= j F F F y R x R R 414141+= 取移动副为首解副 ① 取构件3为分离体，并对C 点取矩 由0=∑y F 得 1323F F F r R -= 由0=∑x F 得 C R D R F F 4343= 由 ∑=0C M 得 2112343/cos h l F F R D R ?= ②取构件2为分离体 由0=∑x F 得 11212cos ?R x R F F = 由0 =∑y F 得 1123212sin ?F F F R y R -= ③取构件1为分离体，并对A 点取矩 由0=∑x F 得 x R x R F F 1241= 由0 =∑ y F 得 y R y R F F 1241= 由0=A M 得 1132cos ?l F M R b = 四、根据算法编写Matlab 程序如下： %--------------已知条件---------------------------------- G2=40; G3=100; g=9.8; fai=0; l1=0.1; w1=10; Fr=400; h2=0.8; %--------分布计算，也可将所有变量放在一个矩阵中求解------------------- for i=1:37 a2=l1*(w1^2); a3=-l1*(w1^2)*sin(fai); F12=(G2/g)*a2; 第二章机构的结构分析 一、填空与选择题 1、B、A 2、由两构件直接接触而产生的具有某种相对 运动 3、低副，高副，2，1 4、后者有作为机架的固定构件 5、自由度的数目等于原动件的数目；运动不确定或机构被破坏 6、√ 7、 8、1 9、受力情况 10、原动件、机架、若干个基本杆组 11、A、B 12、C 13、C 二、绘制机构简图 1、计算自由度 7, 9，2 323×7-2×9-2=1 2、3、 4、 三、自由度计算 (a)E处为局部自由度；F处(或G处)为虚约束 计算自由度 4，5，1 323×4-2×5-1=1 自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。 (b) E处(或F处)为虚约束 计算自由度 5，7，0 323×5-2×7=1 自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。 (c) B处为局部自由度；F处为复合铰链；J处(或K处)为虚约 束 计算自由度 9，12，2 323×9-2×12-2=1 自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运 动。 (d) B处为局部自由度；C处为复合铰链；G处(或I处)为虚约束 计算自由度 7，9，1 323×7-2×9-1=2 自由度的数目大于原动件的数目所以该机构不具有确定的运动。 (e) 构件(或)及其两端的转动副引入一个虚约束 计算自由度 3，4，0 323×3-2×4=1 自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。 (f) C处为复合铰链； 计算自由度 7，10，0 323×7-2×10=1 自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。 (g) B处为局部自由度；F处为复合铰链；E处(或D处)为虚约束 计算自由度 6，8，1 323×6-2×8-1=1 (h)去掉杆8此处存在虚约束；B和C处为复合铰链 计算自由度 7，10，0 323×7-2×10=1 机械原理大作业三 课程名称: 机械原理 级: 者: 号: 指导教师: 设计时间: 1.2机械传动系统原始参数 设计题目： 系: 齿轮传动设计 1、设计题 目 1.1机构运动简图 - 11 7/7777777^77 3 UtH TH7T 8 'T "r 9 7TTTT 10 12 - 77777" 13 ///// u 2 电动机转速n 745r/min ,输出转速n01 12r/mi n , n02 17r /mi n , n°323r/min，带传动的最大传动比i pmax 2.5 ,滑移齿轮传动的最大传动比 i vmax 4，定轴齿轮传动的最大传动比i d max 4。 根据传动系统的原始参数可知，传动系统的总传动比为： 传动系统的总传动比由带传动、滑移齿轮传动和定轴齿轮传动三部分实 现。设带传动的传动比为i pmax 2.5，滑移齿轮的传动比为9、心、「3，定轴齿轮传动的传动比为i f，则总传动比 i vi i vmax 则可得定轴齿轮传动部分的传动比为 滑移齿轮传动的传动比为 设定轴齿轮传动由3对齿轮传动组成，则每对齿轮的传动比为 3、齿轮齿数的确定 根据滑移齿轮变速传动系统中对齿轮齿数的要求，可大致选择齿轮5、6、 7、8 9和10为角度变位齿轮，其齿数: Z5 11,Z6 43,Z7 14,Z8 39,Z9 18,乙。35 ；它们的齿顶高系数0 1，径向间隙 系数c 0.25，分度圆压力角200，实际中心距a' 51mm。 根据定轴齿轮变速传动系统中对齿轮齿数的要求，可大致选择齿轮11、12、13和14为角度变位齿轮，其齿数：Z11 z13 13，乙 2 z14 24。它们的齿顶高系数d 1，径向间隙系数c 0.25，分度圆压力角200,实际中心距 a' 46mm。圆锥齿轮15和16选择为标准齿轮令13,乙 6 24，齿顶高系数 h a 1，径向间隙系数c 0.20，分度圆压力角为200（等于啮合角’）。 4、滑移齿轮变速传动中每对齿轮几何尺寸及重合度的计算 4.1滑移齿轮5和齿轮6 2013年9月份考试机械原理第二次作业 一、单项选择题（本大题共40分，共 20 小题，每小题 2 分） 1. 一个平面运动链的原动件数目小于此运动链的自由度数下时，则此运动链( )。 A. 具有确定的相对运动 B. 只能作有限的相对运动 C. 运动不能确定 D. 不能运动 2. 若从动件的运动规律选择为等加速等减速运动规律、简谐运动规律或正弦加速度运动规律，当把凸轮转速提高一倍时，从动件的加速度是原来的( ) 倍。 A. 1； B. 2； C. 4； D. 8 3. 增加凸轮机构的偏距圆半径，其压力角( )。 A. 增大 B. 减小 C. 可能增大，也可能减小 4. 在设计几何锁合式凸轮机构时，( )。 A. 只要控制推程最大压力角 B. 要同时控制推程和回程最大压力角 C. 只要控制回程最大压力角 5. 在进行周转轮系的运动分析时，将运动分析的参考系选择为( )，使周转轮 系转化成“定轴轮系”，齿轮相对转速之间的关系就可以用定轴轮系传动比的 计算公式，再利用相对转速与绝对转速之间的关系，便可以完成轮系的运动分析。 A. 中心轮 B. 行星轮 C. 系杆 D. 以上都不对 6. 已知一滚子接触摆动从动件盘形凸轮机构，因滚子损坏，更换了一个外径与原滚子不同的新滚子，则更换滚子后( )。 A. 从动件运动规律发生变化，而从动件最大摆角不变 B. 从动件最大摆角发生变化，而从动件运动规律不变 C. 从动件最大摆角和从动件运动规律均不变 D. 从动件最大摆角和从动件运动规律均发生变化 7. 图示一变直径带轮。设该带轮材料均匀，制造安装正确，当它绕AA轴线回 转时处于（）状态。 A. 静不平衡 B. 静平衡 C. 不平衡 D. 动平衡 8. 选择轮系中各轮齿数时满足的装配条件关系式，主要内容为（）。 A. 两个 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) 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。（） 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）、√ 机械原理作业集（第2版） 参考答案 （注：由于作图误差，图解法的答案仅供参考） 第一章绪论 1-1~1-2略 第二章平面机构的结构分析 2-1 2-2 2-3 F=1 2-4 F=1 2-5 F=1 2-6 F=1 2-7 F=0机构不能运动。 2-8 F=1 2-9 F=1 2-10 F=1 2-11 F=2 2-12 F=1 2-13 F=1 2为原动件，为II级机构。 8为原动件，为III级机构。 2-14 F=1，III级机构。 2-15 F=1，II级机构。 2-16 F=1，II级机构。F=1，II级机构。 第三章平面机构的运动分析 3-1 3-2（1）转动中心、垂直导路方向的无穷远处、通过接触点的公法线上（2）P ad （3）铰链，矢量方程可解；作组成组成移动副的两活动构件上重合点的运动分析时，如果铰链点不在导路上 （4） 、 （5）相等 （6） 同一构件上任意三点构成的图形与速度图（或加速度图）中代表该三点绝对速度（或加速度）的矢量端点构成的图形， 一致 ；已知某构件上两点的速度，可方便求出第三点的速度。 （7）由于牵连构件的运动为转动，使得相对速度的方向不断变化。 3-3 16 1336133 1P P P P =ωω 3-4 略 3-5（1）080m /s C v .=（2）0.72m /s E v = （3） ?=26°、227° 3-6~3-9 略 3-10（a ）、（b ）存在， （c ）、（d ）不存在。 3-11~3-16 略 3-17 第四章 平面机构的力分析、摩擦及机械的效率 4-1 4-2 4-3 )sin )(( 2 11212 l l l l l l f f V ++ +=θ 4-4 F =1430N 4-5~4-9略 2 32/95.110 s m v -==ωB v JI v 第二章机构的结构分析- 一、填空与选择题 1、B、A 2、由两构件直接接触而产生的具有某种相对运动 3、低副，高副，2，1 4、后者有作为机架的固定构件 5、自由度的数目等于原动件的数目；运动不确定或机构被破坏 6、√ 7、 8、m-1 9、受力情况10、原动件、机架、若干个基本杆组 11、A、B 12、C 13、C 二、绘制机构简图 1、计算自由度n=7, P L=9，P H=2 F=3n-2P L-P H=3×7-2×9-2=1 2、3、 4、 三、自由度计算 (a)E处为局部自由度；F处(或G处)为虚约束 计算自由度n=4，P L=5，P H=1 F=3n-2P L-P H=3×4-2×5-1=1 自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。 (b)E处(或F处)为虚约束 计算自由度n=5，P L=7，P H=0 F=3n-2P L-P H=3×5-2×7=1 自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。 (c) B处为局部自由度；F处为复合铰链；J处(或K处)为虚约束 计算自由度n=9，P L=12，P H=2 F=3n-2P L-P H=3×9-2×12-2=1 自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。 (d) B处为局部自由度；C处为复合铰链；G处(或I处)为虚约束 计算自由度n=7，P L=9，P H=1 F=3n-2P L-P H=3×7-2×9-1=2 自由度的数目大于原动件的数目所以该机构不具有确定的运动。 (e) 构件CD(或EF)及其两端的转动副引入一个虚约束 计算自由度n=3，P L=4，P H=0 F=3n-2P L-P H=3×3-2×4=1 自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。 (f) C处为复合铰链； 计算自由度n=7，P L=10，P H=0 F=3n-2P L-P H=3×7-2×10=1 自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。 (g) B处为局部自由度；F处为复合铰链；E处(或D处)为虚约束 计算自由度n=6，P L=8，P H=1 F=3n-2P L-P H=3×6-2×8-1=1 (h)去掉杆8此处存在虚约束；B和C处为复合铰链 计算自由度n=7，P L=10，P H=0 F=3n-2P L-P H=3×7-2×10=1 (i) C处为复合铰链 计算自由度n=5，P L =7，P H=0 F=3n-2P L-P H=3×5-2×7=1 自由度的数目等于原动件的数目，所以该机构具有确定的运动。 四、试计算下图所示机构的自由度，并作出它们仅含低副的替代机构。 替代机构如下图所示： (1)计算自由度n=4，P L=5，P H=1 F=3n-2P L-P H=3×4-2×5-1=1 (2)计算自由度n=3，P L=3，P H=2 F=3n-2P L-P H=3×3-2×3-2=1 五、计算下图所示机构的自由度，并通过结构分析确定当构件1、5分别为原动件时机构 的级别。 计算自由度n=5，P L=7，P H=0 F=3n-2P L-P H=3×5-2×7=1 机构分析如下图所示。 连杆的运动的分析 一．连杆运动分析题目 图1-13 连杆机构简图 二．机构的结构分析及基本杆组划分 1.。结构分析与自由度计算 机构各构件都在同一平面内活动，活动构件数n=5, PL=7,分布在A、B、C、E、F。没有高副，则机构的自由度为 F=3n-2PL-PH=3*5-2*7-0=1 2．基本杆组划分 图1-13中1为原动件，先移除，之后按拆杆组法进行拆分，即可得到由杆3和滑块2组成的RPR II级杆组，杆4和滑块5组成的RRP II级杆组。机构分解图如下： 图二 图一 图三 三．各基本杆组的运动分析数学模型 图一为一级杆组， ? c o s l A B x B =， ? sin lAB y B = 图二为RPR II 杆组， C B C B j j B E j B E y y B x x A A B S l C E y x S l C E x x -=-==-+=-+=0000 )/a r c t a n (s i n )(c o s )(?? ? 由此可求得E 点坐标，进而求得F 点坐标。 图三为RRP II 级杆组， B i i E F i E F y H H A l E F A l E F y y l E F x x --==+=+=111)/a r c s i n (s i n c o s ??? 对其求一阶导数为速度，求二阶导数为加速度。 lAB=108; lCE=620; lEF=300; H1=350; H=635; syms t; fai=(255*pi/30)*t; xB=lAB*cos(fai); yB=lAB*sin(fai); xC=0; yC=-350; A0=xB-xC; B0=yB-yC; S=sqrt(A0.^2+B0.^2); zj=atan(B0/A0); xE=xB+(lCE-S)*cos(zj); yE=yB+(lCE-S)*sin(zj); a=0:0.0001:20/255; Xe=subs(xE,t,a); Ye=subs(yE,t,a); A1=H-H1-yB; zi=asin(A1/lEF); xF=xE+lEF*cos(zi); vF=diff(xF,t); aF=diff(xF,t,2); m=0:0.001:120/255; xF=subs(xF,t,m); vF=subs(vF,t,m); aF=subs(aF,t,m); plot(m,xF) title('位移随时间变化图像') xlabel('t(s)'),ylabel(' x') lAB=108; lCE=620; lEF=300; H1=350; H=635; syms t; fai=(255*pi/30)*t; xB=lAB*cos(fai); yB=lAB*sin(fai); xC=0; 机械原理大作业 课程名称：机械原理 设计题目：连杆机构运动分析 院系：机械工程院 班级： xxxx 学号： xxxxx 设计者： xx 设计时间：2016年6月 一、题目 1-12：所示的六连杆机构中，各构件尺寸分别为：lAB =200mm，lBC=500mm，lCD=800mm，xF=400mm，xD=350mm，yD=350mm，w1=100rad/s，求构件5上的F点的位移、速度和加速度。 二、数学模型 1.建立直角坐标系 以F点为直角坐标系的原点建立直角坐标系X-Y,如下图所示。 2.机构结构分析 该机构由I级杆组RR（原动件AB）、II级杆组RRR（杆2、3）、II级杆组PRP （杆5、滑块4）组成。 3.各基本杆组运动分析 1.I级杆组RR（原动件AB） 已知原动件AB的转角 φ＝0－2Π 原动件AB的角速度 w=10rad/s 原动件AB的角加速度 α=0 运动副A的位置 xA=-400,yA=0 运动副A的速度 vA=0,vA=0 运动副A的加速度 aA=0,aA=0 可得： xB=xA+lAB*cos(φ) yB=yA+lAB*sin(φ) 速度和加速度分析： vxB=vxA-wl*AB*sin(Φ) vyB=vyA+w*lAB*sin(φ) axB=axA-w2*lAB*cos(φ)-e*lAB*sin(φ) ayB=ayA-w2*lAB*sin(φ)+e*lAB*cos(φ) 2.II级杆组RRR（杆2、3） 杆2的角位置、角速度、角加速度 lBC=500mm，lCD=800mm，xD=350mm，yD=350mm， ψ2=arctan﹛[Bo+﹙Ao2+Bo2-Co2﹚?]／﹙Ao+Bo﹚﹜ ψ3=arctan[﹙yC-yD)／(xC-xD)] Ao=2*LBC(xD-xB) Bo=2*LBC(yD-yB) lBD2=(xD-xB)2+(yD-yB)2 Co=lBC2+lBD2-lCD2 xC=xB+lBC*cos(ψ2) yC=xB+lBC*sin(ψ2) 求导可得C点的角速度和角加速度。 汽轮机原理第二次作业 1、反动式汽轮机第一个级组中喷嘴与动叶采用相同的叶型，喷嘴和动叶出汽角相等，即1220αβ== ，又21w c =，各级速度比11 0.7u x c ==，速度系数0.95φψ==，第一级初速动能00c h ?=，各级余速全部被下一级利用。试求第一级及后面各级应采用多大的反动度()b m t h h ?Ω= ?？ 2、已知机组某级的平均直径883m d mm =，设计流量597/G t h =，设计工况下级前蒸汽压力0 5.49p MPa =，温度0417t C = ；级后蒸汽压力2 2.35p MPa =。该级反动度0.296m Ω=，上一级余速动能被该级利用的部分为033.5/c h kJ kg ?=，又知喷嘴出汽角11151α'= ，速度系数0.97φ=，流量系数0.97n μ=，该级为全周进汽。试求喷嘴出口高度。（请结合h-s 图计算） 3、试求蒸汽初参数为008.83,535p MPa t C == ；终参数为 3.04,400c c p MPa t C == 的背压式汽轮机的相对内效率和重热系数。已知调节级汽室压力2 5.88p MPa =，调节级内效率为0.67，四个压力级具有相同的焓降及内效率。进汽机构和排汽管中的损失可忽略不计。 4、已知某台中压凝汽式汽轮机的内功率12340i p kW =，发电机功率11900el p kw =，蒸 汽流量52.4/D t h =，初压02.35p M P a =，初温0380t C = ，凝汽器压力0.00442c p MPa =。试求该机组在没有回热抽汽工况下的汽耗率、热耗率、相对内效率、绝对电效率、循环热效率。 5、某机组的蒸汽初压力08.83p MPa =，初温度0535t C = ，排汽压力0.0039c p MPa =，汽轮机相对内效率0.85i η=，机械和发电机效率0.985，转速3000n rpm =，在最末级中径高比 2.7d l θ==。根据强度条件，最末级平均直径处的圆周速度不能超过424/u m s =，又排汽速度2242/c m s =。试求汽轮机在纯凝汽工况下的极限功率。 1、设计题目 1.1机构运动简图 1.2机械传动系统原始参数 2、传动比的分配计算 电动机转速n=970r/min，输出转速n1=41 r/min，n2=37 r/min，n3=33 r/min，带传动的最大传动比i pmax=2.5,滑移齿轮传动的最大传动比i vmax=4，定轴齿轮传动的最大传动比i dmax=4。 根据传动系统的原始参数可知，传动系统的总传动比为 i1=n n1=970/41=23.659i2=n n2 =970/37=26.216i3=n n3 =970/33=29.394 传动系统的总传动比由带传动、滑移齿轮传动和定轴齿轮传动三部分实现。设带传动的传动比为i pmax=2.5，滑移齿轮的传动比为i v1、i v2和i v3，定轴齿轮传动的传动比为i f，则总传动比 i1=i pmax i v1i f i2=i pmax i v2i f i 3=i pmax i v3i f 令i v3=i vmax =4 则可得定轴齿轮传动部分的传动比为i f = i 3 i pmax ×i vmax = 29.3942.5×4 =2.939 滑移齿轮传动的传动比i v1 = i 1 i pmax ×i f = 23.659 2.5×2.939 =3.220 i v2=i 2i pmax ×i f =26.216 2.5×2.939 =3.568 定轴齿轮传动由3对齿轮传动组成，则每对齿轮的传动比为 i d = i f 3= 2.9393 =1.432≤i dmax =4 3、齿轮齿数的确定 根据滑移齿轮变速传动系统中对齿轮齿数的要求，可大致选择齿轮5、6、7、8、9和10为角度变位齿轮，其齿数：z 5=12，z 6=38，z 7=11，z 8=39，z 9=10，z 10=40；它们的齿顶高系数h a ?=1，径向间隙系数c ?=0.25，分度圆压力角α=20°，实际中心距a ＇=52mm 。 根据定轴齿轮变速传动系统中对齿轮齿数的要求，可大致选择齿轮11、12、13和14为角度变位 齿轮，其齿数：z 11=z 13=12，z 12=z 14=17。它们的齿顶高系数h a ? =1，径向间隙系数c ?=0.25， 分度圆压力角α=20°,实际中心距a ＇=45mm 。圆锥齿轮15和16选择为标准齿轮z 15=17，z 16=25， 齿顶高系数h a ?=1，径向间隙系数c ?=0.2，分度圆压力角α=20°（等于啮合角α＇） 。 机械原理课后全部习题 解答 文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08] 《机械原理》 习 题 解 答 机械工程学院 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) 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。（） 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）、√ 连杆机构的运动分析 一.题目 如图所示是曲柄摇杆机构，各构件长度分别为a，b，c，d，试研究各构件长度的变化对机构急回特性的影响规律。 二.机构分析 四连杆机构可分为如下两个基本杆组 Ⅰ级杆组 RRRⅡ级杆组 AB为曲柄，做周转运动；CD为摇杆，做摆动运动； BC为连杆；AB，CD均为连架杆，AB为主动件。 三.建立数学模型 θ为极位夹角，φ为最大摆角 必须满足条件为：1.a≤b，a≤c，a≤d（a为最短杆）； 2.L min+L max≤其他两杆之和。 下面分析杆长和极位夹角的关系： 在△AC2B中， =； 在△AC1B中， =。 θ=- K= 最后分以下四种情况讨论： 1.机架长度d变化 令a=5，b=30，c=29 d由6开始变化至54，步长为1 输出杆长a，b，c，d和K。 2.连杆长度b变化 令a=5，b=29，d=30 b由6开始变化至54，步长为1 输出杆长a，b，c，d和K。 3.摇杆长度c变化 令a=5，b=29，d=30 c由6开始变化至54，步长为1 输出杆长a，b，c，d和K。 4.曲柄长度a变化 令b=29，c=28，d=30 a由5开始变化至27，步长为1 输出杆长a，b，c，d和K。 四．MATLAB计算编程a=5;b=30;c=29; d=6:1:54; m=(d.^2-216)./(50.*d); n=(384+d.^2)./(70.*d); p=acos(m); q=acos(n); w=p-q; o=(w.*180)/3.14; K=(180+o)./(180-o); fprintf('%.6f\n',K); plot(d,K,'b') xlabel('机架长度d变化时 '); ylabel('极位夹角/度'); tilte('极位夹角变化图'); ———————————————————————————————————— ——— a=5;d=30;c=29; b=6:1:54; m=((b-5).^2+59)./(60.*(b- 5)); n=(59+(b+5).^2)./(60.*(b+ 5)); p=acos(m); q=acos(n); w=p-q; o=(w.*180)/3.14; K=(180+o)./(180-o); fprintf('%.6f\n',K); plot(b,K,'b') xlabel('连杆长度b变化时'); ylabel('极位夹角/度'); tilte('极位夹角变化图');机械原理习题及课后答案(图文并茂)
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