西北工业大学机械原理习题答案

1-1填写问题：1.机器是机器和机构的总称。机械原理课程的研究内容是与机械相关的基本理论问题。2.各种机构都是可移动的装置，用来传递和改变运动和力。例如：齿轮机构、连杆机构、凸轮机构等。任何用来完成有用工作的机器都是工作机器。如机床、起重机、纺织机械等。任何将其他形式的能量转化为机械能的机器都是原动力。例如，电动机、蒸汽机、内燃机等。4.在机器中，零件是制造单位，部件是移动单位。5.机器中的部件可以是单个零件，也可以是由多个零件组装而成的刚性结构。在机械原理课程中，我们把部件作为研究的基本单位。6.两个部件直接接触形成的可移动连接称为运动副。7.表面接触的运动副称为低副，如移动副和旋转副。点接触或面接触的运动副称为高副，如凸轮副和齿轮副。8.通过运动副连接构件形成的相对可移动系统是运动链。如果构成运动链的每个成员形成一个封闭的端到端系统，它被称为封闭链，如果它不形成封闭的端到端系统，它被称为开放链。9.在运动链中，如果其中一个部件被固定形成一个框架，则运动链成为一个机构。10.平面机构是指机构的所有部件在同一平面上运动。11.在平面机构中，平面低对提供2个约束，平面高对提供1个约束。12.机构在确定运动时必须给出的独立运动参数的数量称为机构的自由度。13.机构具有确定运动的条件是机构的致动器的数量应该等于机构的自由度的数量。1-2试着画出平面机构的示意图并计算自由度(步骤：1)列出完整的公式，2)输入数据，3)写出结果)。其中：图a)泵机构-用于水井的半自动泵机构。在图中，水管4直接在水下延伸。当使用者前后摆动手柄2时，活塞3将上下移动，从而抽出井水。解决方案：自由度计算：绘制机构示意图；3241n=3pL=4酸碱度=0p=0F=0F=3n-(2pl+ph-p)-F=33-(24+0-0)-0=1图b)缝纫机针杆机构的致动器1绕铰链a转动，使滑块2沿滑槽滑动，针杆上下移动，完成缝纫操作。观察方向解决方案：自由度计算：绘制机构示意图；n=34321pL=4酸碱度=0p=0F=0F=3n-(2pl+ph-p)-F=33-(24+0-0)-0=11-3试画出图A所示的偏心旋转油泵机构的运动图(图中各部分尺寸直接测量)。在该图中，偏心轮1绕固定轴线A旋转，外环2上的叶片A在可绕轴线C旋转的气缸3中滑动，从右湍流中吸入低压油，并从左端排出高压油。解决方案：1)选择合适的刻度l，画出机构的运动图(见图B)2)分析机构是否有确定的运动n=3pL=4酸碱度=0p=0F=0F=3n-(2pl+ph-p)-F=33-(24+0-0)-0=1机构致动器数量=1这个组织有明确的行动吗？有明确的运动ACB1324b) l=1 mm/mm想想看：通过绘制油泵机构的运动图系统中，你的角色和机构运动图的优点是什么进一步的理解？1-4图A显示了具有快速返回功能的冲床。在图中，绕固定轴A旋转的菱形盘1是原始元件，其在点B处与滑块2铰接。滑块2推动叉3绕固定轴C旋转，叉3和盘4是相同的部件。当圆盘4旋转时，冲头6被连杆5挤压。试着画出其机构的运动图并计算自由度。b) l=1 mm/mm53(4)2167解决方案：1)选择合适的比例l，并画出机构的运动图(见图B)2)分析机构是否有确定的运动n=5 pL=7 pH=0 p=0 F=0F=3n-(2pl+ph-p)-F=35-(27+0-0)-0=1机构致动器的数量=1机构有任何确定的运动吗？有明确的运动想想吧。1.如何判断钻石盘1和滑块是否是同一个部件？它们可以是同一个组件吗？为了使冲头6上下移动，只要有一个机构CDE，为什么要引入机构ABC？(学习第三章后再思考)图1-5 (a)示出了一种简单冲压机的初步设计。设计者的思路是：动力由齿轮1输入，使轴A连续转动；由固定在轴A上的凸轮2和杠杆3组成的凸轮机构使冲头4上下移动，以达到冲孔的目的。尝试绘制其机构的运动图(在图上测量所有尺寸)，分析设计意图是否能够实现，并提出修改方案。解决方案1)选择适当的比例l，并绘制机构的运动图(见图B)2)分析设计意图是否能够实现n=3pL=4酸碱度=1p=0F=0F=3n-(2pl+ph-p)-F=33-(24+1-0)-0=0这个组织有明确的行动吗？未定运动设计意图能实现吗？不能4321 1 A4532b3 b2p 1 13)提出修改方案(图三)b) l=1 mm/mm4532 1 1c)想想看：1.通过本主题，您在设计新机器或分析现有机器时，首先在绘制机构的运动图方面有哪些经验？2.计算机构自由度的目的是什么？3.当机构的自由度小于1时，可以通过哪些方式增加自由度？本主题中还列出了哪些简单且适用的修改？计算问题1-6至1-9中每个机构的自由度。1-61)根据传动顺序，用数字1、2、3给图示机构上的部件编号。2)计算自由度，机构判断是否有确定的运动：临时编号局部自由度图中显示了复合铰链、局部自由度和虚拟约束。复合铰链n=8 pL=10 pH=2p=0F=1F=3n-(2pl+ph-p)-F=38-(210+2-0)-1=1机构致动器的数量=1机构有任何确定的运动吗？有明确的运动1-71)根据传动顺序，用数字1、2、3给图示机构上的部件编号。2)计算自由度，判断机构是否有确定的运动：复合铰链局部自由度虚拟约束临时编号虚拟约束图中显示了复合铰链、局部自由度和虚拟约束。n=8 pL=10 pH=2p=1F=1F=3n-(2pl+ph-p)-F=38-(210+2-1)-1=2机构致动器的数量=2该机构有任何确定的运动吗？有明确的运动1-81)根据传动顺序，用数字1、2、3给图示机构上的部件编号。2)计算自由度，判断机构是否有确定的运动：局部自由度复合铰链按压机构图中显示：复合铰链、局部自由度和虚拟约束。n=10 pL=13 pH=2p=0F=1临时编号F=3n-(2pl+ph-p)-F=310-(213+2-0)-1=1机构致动器数量=1这个组织有明确的行动吗？有明确的运动1-91)根据传动顺序，用数字1、2、3给图示机构上的部件编号。2)计算自由度，判断机构是否有确定的运动：图中显示：复合铰链、局部自由度和虚拟约束。局部自由度n=10 pL=14 pH=1p=1F=1复合铰链临时编号虚拟约束F=3n-(2pl+ph-p)-F=310-(214+1-1)-1=1机构致动器数量=1这个组织有明确的行动吗？有明确的运动计算下列机构的自由度，并判断机构的水平。复合材料关键临时编号1-101)根据传动顺序，用数字1、2、3给图示机构上的部件编号。2)计算自由度，判断是否有确定的运动：图中显示了复合铰链、局部自由度和虚拟约束。n=9 pl=13 ph=0p=0F=0二级杆组F=3n-(2pl+ph-p)-F=39-(213+0-0)-0=1机构致动器数量=1这个组织有明确的行动吗？有明确的运动3)拆分棒组，判断组织级别：(从远离致动器的方向分开)二级杆组二级杆组I级杆组二级杆组可以看出，该机构为二级机构。1-11 1)根据传动顺序，用数字1、2、3给图示机构上的部件编号。复合材料关键2)计算自由度，判断是否有确定的运动：请在图中注明：复合铰链、局部自由度和虚拟约束n=7 pL=10 pH=0临时编号p=0F=0F=3n-(2pl+ph-p)-F=37-(210+0-0)-0=1机构致动器的数量=1机构有任何确定的运动吗？有明确的运动二级杆组I级杆组二级杆组二级杆组3)拆分棒组，判断机构的水平：(从远离原运动部件的方向开始拆分)可以看出，该机构为二级机构。2-1填写问题：1.瞬时速度中心是两个刚体上瞬时速度相等的重合点。2.如果瞬时中心的绝对速度为零，瞬时中心称为绝对瞬时中心。如果瞬时中心的绝对速度不为零，瞬时中心称为相对瞬时中心。3.当两个组件形成一个移动对时，其瞬时中心位于与导向路径方向垂直的无穷远处。当两个部件形成高对时，两个高对元件的瞬时中心将在它们纯滚动时的接触点。如果两个高次元件之间存在相对滑动，则其瞬时中心在通过接触点的两个高次元件的公共法线上。4.当计算彼此不直接相连的机构的瞬时中心时，可以应用三中心定理。在相互平行运动的5.3个分量中，有3个瞬时速度中心，它们必须位于一条直线上。6.机构瞬时中心数k与机构部件数n之间的关系为k=n (n-1)/2。7.铰链四杆机构有6个瞬时速度中心，其中3个是绝对瞬时中心。8.速度标度 代表地图上每个单位长度所代表的速度，单位为：(m/s)/mm。加速度标度a代表地图上每个单位长度所代表的加速度大小，单位为(米/S2)/毫米9.速度图像的相似性原理只能应用于部件，而不能应用于整个机构。10.在摆动导杆机构中，当导杆和滑块的相对运动是水平运动，而所涉及的运动是旋转运动(上述两个空间充满旋转或平移)时，两个分量的重合点之间会有科里奥利加速度。科里奥利加速度的大小是包含角速度的2个相对速度；该方向是相对速度在所涉及的角速度方向上旋转90之后的方向。2-2尝试找出图示位置处图示机构的所有瞬时中心的位置(直接在图上用符号标记)。1234BCAP12P23(P24)P34P14P131234BCDAP23(P13)P14(P24)P34P1232B4A1P13P34P24P14P23P1223490AB1CP12P14(P13)P23(P24)P342-3在图a所示的四杆机构中，lAB=60mm，lCD=90mm，lAD=l