机械原理习题集答案

班级 机制 04-1 姓名： 李虎 学号 20040554 机械原理评语 任课教师 日期1 平面机构的结构分析1、如图 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（各尺寸由图上量取） ，分析其是否能实现设计意图？并提出修改方案。解 1）取比例尺 绘制其机构运动简图（图 b） 。l2）分析其是否能实现设计意图。 图 a）由图 b 可知， ， ， ， ，3n4lp1h0pF故： 0)142(3)2( FFhl因此，此简单冲床根本不能运动（即由构件 3、4 与机架 5 和运动副 B、C 、D 组成不能运动的刚性桁架） ，故需要增加机构的自由度。图 b）3）提出修改方案（图 c） 。为了使此机构能运动，应增加机构的自由度（其方法是：可以在机构的适当位置增加一个活动构件和一个低副，或者用一个高副去代替一个低副，其修改方案很多，图 c 给出了其中两种方案） 。班级 机制 04-1 姓名： 李虎 学号 20040554 机械原理评语 任课教师 日期2 图 c1） 图 c2）2、试画出图示平面机构的运动简图，并计算其自由度。图 a） 解： ， ， ，3n4lp0h 123hlpnF图 b） 解： ， ， ，4n5lp1h 123hlpnF3、计算图示平面机构的自由度。将其中的高副化为低副。机构中的原动件用圆弧箭头表示。31班级 机制 04-1 姓名： 李虎 学号 20040554 机械原理评语 任课教师 日期3 解 31： ， ， ， ，C、E 复合铰链。7n10lph 123hlpnF32解 32： ， ， ， ，局部自由度 8n1lph 123hlpnF33解 33： ， ， ，9n12lph 123hlpnF班级 机制 04-1 姓名： 李虎 学号 20040554 机械原理评语 任课教师 日期4 4、试计算图示精压机的自由度解： ， ， 解： ， ，10n5lp0h 1n7lp0h13232phl 263122phlF 0FFpnhl )( Fpnhl )(31015203 10217（其中 E、D 及 H 均为复合铰链） （其中 C、F、K 均为复合铰链）5、图示为一内燃机的机构简图，试计算其自由度，并分析组成此机构的基本杆组。又如在该机构中改选 EG 为原动件，试问组成此机构的基本杆组是否与前者有所不同。解 1）计算此机构的自由度 c)班级 机制 04-1 姓名： 李虎 学号 20040554 机械原理评语 任课教师 日期5 10273)2(3FpnFhl2）取构件 AB 为原动件时机构的基本杆组图为此机构为 级机构3）取构件 EG 为原动件时此机构的基本杆组图为此机构为 级机构平面机构的运动分析1、试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置（用符号 直接标注在图上） 。ijP班级 机制 04-1 姓名： 李虎 学号 20040554 机械原理评语 任课教师 日期6 2、在图 a 所示的四杆机构中， =60mm， =90mm， = =120mm， =10rad/s，试用瞬ABlCDlADlBC2心法求：1） 当 = 时，点 C 的速度 ； 65v2） 当 = 时，构件 3 的 BC 线上速度最小的一点 E 的位置及其速度的大小；3）当 =0 时， 角之值（有两个解） 。Cv解 1）以选定的比例尺 作机构运动简图（图 b） 。lb)2）求 ，定出瞬心 的位置（图 b）Cv13P因 为构件 3 的绝对速度瞬心，则有：13p )/(56.27803./13213 sradBulwlvlABP 班级 机制 04-1 姓名： 李虎 学号 20040554 机械原理评语 任课教师 日期7 )/(4.056.203.31 smwCPuvl 3）定出构件 3 的 BC 线上速度最小的点 E 的位置因 BC 线上速度最小之点必与 点的距离最近，故从 引 BC 线的垂线交于点 E，由图可得：13P13P)/(57.06.2540.31 smwEPuvlE 4）定出 =0 时机构的两个位置（作于Cv图 C 处） ，量出.261c)3、在图示的机构中，设已知各构件的长度 85 mm， =25mm， =45mm， =70mm，ADlABlCDlBCl原动件以等角速度 =10rad/s 转动，试用图解法求图示位置时点 E 的速度 和加速度 以及构件 21EvEa的角速度 及角加速度 。22a) l=0.002m/mm解 1）以 =0.002m/mm 作机构运动简图（图 a）l2）速度分析 根据速度矢量方程： CBv以 0.005(m/s)/mm 作其速度多边形（图 b） 。 b) =0.005(m/s2)/mmv a（继续完善速度多边形图，并求 及 ） 。Ev2根据速度影像原理，作 ，且字母Bbce顺序一致得点 e，由图得： )(31.0625.smpvE)(25.7/2 slbcwBCv（顺时针） )(.304./5.3lpOv （逆时针）3）加速度分析 根据加速度矢量方程： tCBnBtCnaa以 =0.005(m/s2)/mm 作加速度多边形（图 c） 。班级 机制 04-1 姓名： 李虎 学号 20040554 机械原理评语 任课教师 日期8 （继续完善加速度多边形图，并求 及 ） 。 Ea2根据加速度影像原理，作 ，且字母顺序一致得点 ，由图得：BCecbe)/(5.370.smepaE（逆时针）)/(6.1907./ 222 sradlnlaBCt 4、在图示的摇块机构中，已知 =30mm， =100mm， =50mm， =40mm，曲柄以ABlAClBDlDEl=10rad/s 等角速度回转，试用图解法求机构在 时，点 D 和点 E 的速度和加速度，以及构1145件 2 的角速度和角加速度。解 1）以 =0.002m/mm 作机构运动简图（图 a） 。l2）速度分析 =0.005(m/s)/mmv选 C 点为重合点，有： ?0/1 32322？大 小 ？方 向 AB CCBClwBvv以 作速度多边形（图 b）再根据速度影像原理，v作 ， ，求得点 d 及 e，DbCd2 DEde由图可得 )/(23.054.0smpvD17eE（顺时针）)/812 sradlbcwBC3）加速度分析 =0.04(m/s2)/mma根据 ?20? /3221 32322 CBCAB rCkCtBnC vwlwl Baaaa大 小方 向 班级 机制 04-1 姓名： 李虎 学号 20040554 机械原理评语 任课教师 日期9 其中： 49.012.2BCnlwa7353232kCv以 作加速度多边形（图 c） ，由图可得：a)/(64.0.2smdpD87eaE（顺时针）)/(36.812.0/5.12./ 222 sradCnlaBtC 5、在图示的齿轮-连杆组合机构中， MM 为固定齿条，齿轮 3 的齿数为齿轮 4 的 2 倍，设已知原动件1 以等角速度 顺时针方向回转，试以图解法求机构在图示位置时，E 点的速度 及齿轮 3、4 的速1 Ev度影像。解 1）以 作机构运动简图（图 a）l2）速度分析（图 b）此齿轮连杆机构可看作为 ABCD 及 DCEF 两个机构串连而成，则可写出 CBvEE取 作其速度多边形于图 b 处，由图得v)/(smpeE取齿轮 3 与齿轮 4 啮合点为 K，根据速度影像原来，在速度图图 b 中，作 求出 k 点，DCKdck然后分别以 c、e 为圆心，以 、 为半径作圆得圆 及圆 。cke3g4求得 pvE齿轮 3 的速度影像是 3g齿轮 4 的速度影像是 4班级 机制 04-1 姓名： 李虎 学号 20040554 机械原理评语 任课教师 日期10 6、在图示的机构中，已知原动件 1 以等速度 =10rad/s 逆时针方向转动，1=100mm， =300mm， =30mm。当 = 、 时，试用矢量方程解析法求构件 2 的角位ABlBCle502移 及角速度 、角加速度 和构件 3 的速度 和加速度 。2223v3解 取坐标系 xAy，并标出各杆矢量及方位角如图所示：1）位置分析 机构矢量封闭方程)(321aesl分别用 和 点积上式两端，有ij )(sin