机械原理第七版作业答案.doc

机械原理作业集第二章 平面机构的结构分析21 试画出唧筒机构的运动简图，并计算其自由度。解：n = 3，p l = 4，p h = 0F = 3n 2 p l ph= 3 3 2 4= 122 试画出缝纫机下针机构的运动简图，并计算其自由度。解：n = 3，p l = 4，p h = 0F = 3n 2 p l ph= 3 3 2 4= 1班级成绩姓学- 1 -名号任课教师批改日期机械原理作业集23 试画出图示机构的运动简图，并计算其自由度。解：或n = 3，p l = 4，p h = 0F = 3n 2 p l ph= 3 3 2 4= 124 试画出简易冲床的运动简图，并计算其自由度。解：n = 5，pl = 7，p h = 0F = 3n 2 p l ph= 3 5 2 7= 1班级成绩姓学- 2 -名号任课教师批改日期机械原理作业集25 图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，分析是否能实现设计意图，并提出修改方案。解：机构简图如下：机构不能运动。n = 3，p l = 4，p h = 1F = 3n 2 p l p h可修改为：n = 4，p l = 5，p h = 1或= 3 5 2 7 1= 0F = 3n 2 p l p h班级成绩= 3 4 2 5 1= 1姓学名号任课教师批改日期- 3 -机械原理作业集26 计算图示自动送料剪床机构的自由度，并指出其中是否有复合铰链、局部自由度或虚约束。EFDCDE = CF = HG解 1：C、F 为复合铰链，I 为局部自由度， EFGC 为虚约束。GHIJBAn = 12，pl = 17，ph = 1，F = 1，p = 1F = 3n 2 p l p h F + p= 3 12 2 17 1 1 + 1= 1解 2：C 为复合铰链，I 为局部自由度（焊死），NKEFGC 为虚约束（去掉）。n = 8，p l = 11，ph = 1F = 3n 2 p l p h= 3 8 2 11 1= 127 计算图示机构的自由度，并指出其中是否有复合铰链、局部自由度或虚约束。说明该机构具有确定运动的条件。解 1：C 为复合铰链，F、I 为局部自由度。Dn = 10，pl = 12，p h = 3，F = 2，p = 0GFABCF = 3n 2 p l p h F + p= 3 10 2 12 3 2= 1JIHE解 2：C 为复合铰链，F、I 为局部自由度（焊死）。n = 8，p l = 10，p h = 3F = 3n 2 p l p h= 3 8 2 10 3= 1机构具有确定运动的条件是：F=原动件数，即取 1 个原动件。班级成绩姓学- 4 -名号任课教师批改日期机械原理作业集28 计算图示机构的自由度，并指出其中是否有复合铰链、局部自由度或虚约束。说明该机构具有确定运动的条件。解 1：A、B 为复合铰链，B为虚约束（重复部分）。Bn = 6，pl = 7，ph = 2ACF = 3n 2 p l p h= 3 6 2 7 2= 2B 机构具有确定运动的条件是：F=原动件数，即取 2 个原动件。29计算图示机构的自由度，并分析组成此机构的基本杆组，确定机构的级别。B解：n = 7，p l = 10，p h = 04 C21A= 3 7 2 10PRP II 级杆组35D6E8= 1RRP II 级杆组7RPR II 级杆组机构由 3 个 级杆组组成，为 II 级机构。班级成绩姓名 2任课教师学号批改日期13- 5 -48机械原理作业集210 计算图示机构的自由度，并分析组成此机构的基本杆组，确定机构的级别。如在该机构中改选 EG 为原动件，试问划分的基本杆组及机构的级别与前者有何不同？CD 3解：n = 7，p l = 10，p h = 0F = 3n 2 p l phB2= 3 7 2 1014H 7= 1AE5 FRRP II 级杆组368G127分解为：4RRR II 级杆组6RRP II 级杆组5机构由 3 个 级杆组组成，为 II 级机构。D 3解：CB2A1E54F6H 7III 级杆组382分解为：G15467RRP II 级杆组机构由 1 个 级杆组、1 个 级杆组组成，为 III 级机构。班级成绩姓学- 6 -名号任课教师批改日期机械原理作业集211 计算图示机构的自由度，将其中的高副用低副代替，并分析机构所含的基本杆组，确定机+解：F3D3CDC42462E5 +BEGB5构的级别。低代前：A1低代后：A1构件 2、3、4、6 为 III 级杆组，机构为 III 级机构。212 计算图示机构的自由度，将其中的高副用低副代替，并分析机构所含的基本杆组，确定机构的级别。解：D 3354E54Cn = 4，p l = 5，p1h = 1F = 3n2 2 p l p hA= 3 4 2 5 1n = 5，pl = 7，p h 6= 02F = 3n 2 p l ph1= 3 5 2 7 0A= 1B= 1低代前：n = 4，p l = 5，p h = 1F = 3n 2 p l p h= 3 4 2 5 1= 1低代后：n = 5，pl = 7，p h = 0F = 3n 2 p l ph= 3 5 2 7= 1构件 2、3、4、6 为 III 级杆组，机构为 III 级机构。班级成绩姓学- 7 -名号任课教师批改日期机械原理作业集213 计算图示机构的自由度，将其中的高副用低副代替，并分析机构所含的基本杆组，确定机构的级别。EDCF解：EDCFHIJGKBHIJGKBAA低代前： n = 8，p l = 11，ph = 1F = 3n 2 p l p h= 3 8 2 11 1= 1低代后：n = 9，pl = 13，p h = 0F = 3n 2 p l p h= 3 9 2 13= 1划分杆组如下：E机构由 4 个 级杆组组成，为 II 级机构。DCRRR II 级杆组FRRP II 级杆组RRR II 级杆组GBHJIKRRR II 级杆组A班级成绩姓学- 8 -名号任课教师批改日期机械原理作业集(e)- 9 -第三章 平面机构的运动分析31 试求下列各机构在图示位置时全部瞬心的位置(用符号 Pij直接标注在图上) 。B P12、P242C1P233P14 P34、P13DA4( a)RRR II 级杆组P12、 P13 P23 32B C41 P34P24A P14(b)P12P24P24 2 P23B13P34AP14 C4 P13(c )P23p13P14 1 BA2P123CP344( d)P24P34C32v M P12 4B P23P13M1 P14AB21 P13 P23CAP123班 级( f )成 绩姓 名任课教师学 号批改日期机械原理作业集32 在图示的四杆机构中，已知 lAB=60mm，lCD=90mm，lAD=lBC=120mm，1=10rad/s，试用瞬心法求：（1）当 =165时，点 C 的速度 vC ；（2) 当 =165时，构件 2 的 BC 线(或其延长线)上速度最小的点 E 的位置及速度的大小；（3）当 vC=0 时，角之值（有两个解），并做出相应的机构位置图。P23CEC2P12B11 = 22721A = 165P144C1B 22 = 263P34DB1l= 0 . 002mmmP24解：12P P= 12 24 =P12 P14117.75302 =P12P14P12 P241 =30117.7510 = 2.548rad / s(1)( 2)(3)vC = 2 CP24 = 2.548 78.985 0.002 = 0.40m / sv E = 2 ECP24 = 2.548 70.62 0.002 = 0.36m / s当vC = 0时, A、B、C三点共线,对应有两个极限位置,如图所示：AB1C1DAB2C2D1=2272=26班级成绩姓学- 10 -名号任课教师批改日期机械原理作业集- 11 -133 在图示的齿轮连杆组合机构中，试用速度瞬心法求齿轮 1 与齿轮 3 的传动比 。 31 P13P36=3 P13P16 C 2P12P23 45 B1P36P163 D AP13634 下列图示机构中，已知 v B ，试用相对运动图解法求 C 点的速度 vC（在 pb 的基础上作速度多边形并列出有关速度矢量方程）。FAv BBDEC( a)eb pcd解：v E = v B + v EB v D = v B + v DB方向 EF AB EB DF AB DB大小 ？ ？ ？ ？v C = v E + v CE = v D + v CD方向 ？ CE CD大小 ？ ？ ？v C = pc vEA BDCv BF G(b)p dcb解： v D = v B + v DB方向 ED AB DB大小 ？ ？用速度影像原理求得 c 点， v C = pc v班 级成 绩姓 名任课教师学 号批改日期机械原理作业集- 12 -35 在图示干草压缩机中，已知1=5rad/s，lAB=150mm ，lBC=600mm，lCE=300mm，lCD=460mm，lEF=600mm，xD=600mm，y D=500mm，y F=600mm，1=30，求活塞 5 的速度 v 5 和加速度 a5。CF 53D64E21 BA 11x Dml = 0. 02mm（矢量方程及必要的分析计算）：解：速度分析vC = vB + vCB方向 CD AB CB大小 ? 1lAB ?vB=1lAB=50.15=0.75m/sce CE 1利用速度影像原理求得 e 点= =cb CB 2vF = v E + vFE方向 水平 FE大小 ? ?v = pf = 14.6 0.02 = 0.292m / sF vvCB 37.88 0.022 = = 3 = 1.26rad / s （ ）l BC 600 10vCD 44.63 0.02 （ ）3 = = 3 = 1.94rad / sl CD 460 10v FE 39.22 0.02（ ） 4 = = 3 = 1.31rad / sl FE 600 102加速度分析n n aC + aC = a B + aCB + aCB方向 CD CD BA CB BC2大小 32lCD ? 1 lAB 22lSC ?2 2 2a B = 1 l AB = 5 0.15 = 3.75m / sn 2 2aCB = 22l BC = 1.26 0.6 = 0.95m / sn 2 2a FE = 24l FE = 1.31 0.6 = 1.03m / sn 2 2aC = 23lCD = 1.94 0.46 = 1.73m / sc e CE 1利用加速度影像原理求得 e点， = =cb CB 2n a F = a E + a FE + a FE方向 水平 FE FE2大小 ？ 4 l EF ？pfbecm / sv = 0 .02mmpf cb ecf c 2a 5 = a F = p f a = 7.1 0.1 = 0.71m / s班 级成 绩姓 名任课教师学 号批改日期yFyD机械原理作业集- 13 -2m / s a = 0.1mm36 已知铰链四杆机构的位置及尺寸如图（a）所示，现已作出其速度多边形图（b）和加速度多边形（c）。试在图中求出：(1) 构件 1、2、3 上速度为 vx 的点 X1、X2、X3 的位置；(2) 构件 2 上速度为零的点 M2的位置，并在加速度多边形图（c）上找出点 m2；(3) 构件 2 上加速度为零的点 Q2 的位置，并在速度多边形图（b）上找出点 q2。M2X2B145X1AQ D2X3C( a)pc m2q2（ x 、x 、x ） b1 2 3(b)ccpc b班 级成 绩( c)姓 名任课教师学 号批改日期机械原理作业集a C3 = pc 3 a- 14 -k37 在下列图示的各机构中，是否存在哥氏加速度？在有哥氏加速度的机构图上标出 a B3B2的方向，并写出其大小的表达式。ka B3B2B存在2k3 a B3B 2 = 2 2vB 3B21C 3A4( a)ka B3B2B 2存在1k3 a B3 B2 = 22v B3 B21A C4(b)B 21 不存在31 CA4(c)1A1不存在B23C4( d)38 在图示的机构中，已知各杆的尺寸，1=常数。试用图解法求机构在图示位置构件 3 上 C 点的速度 v C 3 和加速度 a C 3。（画出机构的速度、加速度多边形，标出全部影像点，并列出必要的矢量方程式及计算式。）C1 2 31A DB4l v pc3b3b2 b1 b3k b3b 2 b1 p c3（矢量方程及必要的分析计算）：解： v B3 = v B 2 + v B3B 2方向 BD AB BC大小 ? 1lAB ?利用速度影像原理求得 c3 点, vC 3 = pc 3 vn k ra B 3 + a B3 = a B 2 + a B3B 2 + a B 3B 2方向 BD BD BA BC BC大小 ? ?班 级成 绩a姓 名任课教师学 号批改日期机械原理作业集利用加速度影像原理求得 c3点,39 在图示曲柄摇块机构中，已知 lAB=30mm，lAC=100mm， lDE=40mm，lBD=50mm， 1=45 ，等角速度1=10rad/s ，求点 E 的速度 vE 和加速度 aE 以及构件 3 的角速度3 和角加速度3。（矢量方程及必要的分析计算）：解：1速度分析C 3490 D2A11B45 方向v C 2 = v B + v C 2 B = v C 3 + v C 2C 3? AB CB CBEb1 b2l = 0. 002mmm大小?1lAB?0?v B = 1l AB = 10 0.03 = 0.3m / sevC 2 B = b2c 2 v = 41. 1 0. 006 = 0. 25m / s2 = = = 2rad / s = （l BC 62 0.002vC 2C 3 = c3c2 v = 28.17 0 .006 = 0 .17m / s）c 2v = 0.006c3ppm / smm利用速度影像原理求得 e 点， ve = pe v = 29.51 0 .006 = 0.177m / sn k ra C2 = a B + a C 2B + aC 2 B = aC 3 + a C 2C3 + aC 2C 3方向?BA CB CBCBCB大小?0?k aB = 12l AB = 102 0. 03 = 3m / s 2c 2aC 2 B = 22lCB = 22 62 0.002 = 0.496m / s 2ec 2b1 b2aCk 2C3 = 22v C 2C3 = 2 2 0.017 = 0.68m / s 2利用加速度影像原理求得 e点,a E = pe a = 94.66 0.03 = 2.84m / s 2a = 0.03m / s 2mm 2 =aC 2Bl CB=33.15 0.0362 0.002）成绩姓学- 15 -名号任课教师批改日期3=8.02rad/s2（班级机械原理作业集- 16 -310 已知图示机构的位置及尺寸，1=常数，用相对运动图解法求构件 3 的角速度3 和加角速度3。（画出机构的速度、加速度多边形，并列出必要的矢量方程式及计算式。）1 B(B2、B3 )424 1D3ka B3B 2vB 3 B 2C l（矢量方程及必要的分析计算）：解：1速度分析v B3 = v B 2 + v B 3B2方向 BC BA CD大小 ? 1lAB ?v B3 = pb3 vv B3 3 = = 2 （ ）lCB）2加速度分析n k ra B3 + a B 3 = a B2 + a B 3B 2 + a B 3B 2方向 BC CB BA CD CD大小 ? ?a B3 = b 3 b2 aaB 3 = （ ）3lCB ）b1 b2b3pvb1 pb2 b3b3k a班 级成 绩姓 名任课教师学 号批改日期机械原理作业集b1 a- 17 -311 已知图示机构的位置及尺寸，1=常数，求构件 2 上 D 点的速度 vD 和加速度 aD。（画出机构的速度、加速度多边形，并列出必要的矢量方程式及计算式。）D2 B903111ACC4 l（矢量方程及必要的分析计算）：解：1速度分析v B 2 = v B1 + v B 2B1方向 BC AB AB大小 ? ?v B 2 = pb2 v2 = 1v D 2 = v B2 + v DB 2方向 ? DB大小 ? v D = pd v2加速度分析k ra B 2 = a B1 + a B 2B1 + a B 2B1方向 BC BA AB AB大小 ? ?a B 2 = pb2 a 2 = 1 = 0n a D = a B2 + a DB 2 + a DB 2方向 ? DB大小 ? 0a D = pd apb1db 2 vb2d =k p班 级成 绩姓 名任课教师学 号批改日期机械原理作业集- 18 -312 已知图示机构的位置及尺寸，1=常数，试用相对运动图解法求图示位置：(1) 构件 5 上 F 点的速度 v F（在 pb 的基础上作速度多边形并列出有关矢量方程式及计算式）；(2) 构件 5 上 F 点的加速度 aF（写出求解思路并列出有关矢量方程式及计算式）；k(3) a D5 D4 大小的表达式，在机构图上标出其方向。F5B ka D 5D 42D11 C1 4 3A6E l（矢量方程及必要的分析计算）：解：1速度分析v C = v B + v CB方向 AC AB CB大小 ? ?bd 2 BD 1利用速度影像原理求得 d2(d4)点, = =bc BC 2v D5 = v D 4 + v D 5D 4方向 DE ED大小 ? ?pf EF利用速度影像原理求得 f 点, = = 2pd EDv F = pf v 52加速度分析n a C = a B + a CB + a CB方向 AC BA BC CB大小 ? ?利用加速度影像原理求得 d2(d4)点n k ra D5 + a D5 = a D 4 + a D5 D 4 + a D5 D 4方向 DE DE DE DE大小 ? ?利用加速度影像原理求得 f 点a F = pf akaD 5 D 4 = 24v D5 D 4fd5pced 2 d 4bvvD 5 D 4 4 kaD5D4班 级成 绩姓 名任课教师学 号批改日期机械原理作业集313 在图示的齿轮连杆组合机构中，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1顺时针方向回转，试用图解法求机构在图示位置时，E 点的速度 vE 以及齿轮 3、4 的速度影像。（矢量方程及必要的分析计算）：F解：方向v C = v B + v CBCD AB BC5大小?1l AB?BEE412H由速度影像原理求出 hA1CC3pchDCH6方向v E =v H +v EHEF EHMDM大小? lv E = pe vhpdce bg 3g 4v班级成绩姓学- 19 -名号任课教师批改日期机械原理作业集314 在图示机构中，已知 1=45，构件 1 以等角速度1=100rad/s 逆时针方向转动，lAB=400mm，=60，求构件 2 的角速度2 和构件 3 的速度 v3。（用解析法）解：建立图示直角坐标系及封闭式矢量图形yl1 + s 2 = s32B分别用单位矢量 i、j 点积上式两端l1 cos 1 + s 2 cos 2 = s 3l1 sin 1 + s2 sin 2 = 0A1l111s32s23Cxl1 sin 1 + s2 sin(360) = 0分别将以上两式对时间 t 求导： 1l1 sin 1 + s 2 cos( 360 ) = s 3 1l1 cos 1 + s 2 sin( 360 ) = 0 s 2 cos( 360 ) + s 3 = 1l1 sin 1 s 2 sin(360 ) = 1l1 cos141s 2 sin 1 sin(360 )0s 3=1l 1cos 1s 2 = l1 1cos 1sin( 360 )s 3 = v 3 = l1 1 sin 1 + cos 1 cot( 360 )= 4 100 sin 45 + cos 45 cot( 360 60 )= 119 . 54 m / s 2 = 2 =d ( 360 60 )dt= 0班级成绩姓学- 20 -名号任课教师批改日期2=360cos(360)机械原理作业集第四章 平面机构的力分析41 图示为一机床的矩形V 形导轨副，拖板 1 与导轨 2 组成复合移动副。已知拖板 1