机械原理习题答案新

机械原理习题答案新 第二章 机构的结构分析 21.计算下列各机构的自由度。注意分析其中的虚约束、局部自由度合复合铰链等。 题图c 所示机构，导路、。该机构可有多种实际用途，可用于椭圆仪，准确的直线轨迹产生器，或作为压缩机或机动马达等。 题图d 为一大功率液压动力机。其中，且、处于滑块移动轴线的对称位置。 答 c)为轨迹重合虚约束，可认为杆或滑块之一构成虚约束。 ; d)对称的上部分或下部分构成虚约束。 . 22试计算下列机构的自由度,如有局部自由度、虚约束或复合铰链，请指出。 e） 答案： a) 注意其中的、点并不是复合铰链。 b) C） 其中点为复合铰链，分别由2、构件在点构成复合铰。 d)或者 其中、处的磙子具有局部自由度。 2-3试计算如图所示各平面高副机构的自由度,如有局部自由度、虚约束或复合铰链，请指出。 第三章 平面连杆机构及其分析与 31试求题图所示各机构在图示位置时全部瞬心的位置 答案： 瞬心P12在A点 瞬心P23、 P24均在B点 瞬心P34在C点 P14、 P13均在垂直导路的无 瞬心P23、 P13均在B点 穷远处 瞬心P14、 P24均在D点 3-5在图示的齿轮-连杆组合机构中，试用瞬心法求齿轮1与齿轮3的传动比?1 /?3。 答案：此题关键是找到相对瞬心13 3-6在图示凸轮机构中，已知r 以角速度?1 ?50mm，lOA?22mm，lAC?80mm，?1?90?，凸轮，凸轮?10rad/s逆时针方向转动。试用瞬心法求从动件2的角速度?2。 答案：找到，构件的相对瞬心12即有：1AP122CP12 现在的关键是求出AP12的值。设AP12为 x， 则OP12(222x2)1/2 BP12(222 x2)1/2，CP1280x P12AO P12BC 则有：x(222x2)1/2(222x2)1/2/(80x) 求解出x37.4 由式可得：21AP12CP124.675rad/m 第六章 -题图-所示的盘形转子中，有个不平衡质量，它们的大小及其质心到回转轴的距离分别为：m1=10kg，r1=100mm，m2=8kg，r2=150mm，m3=7kg，r3=200mm，m4=5kg，r4=100mm试对该转子进行平衡 ：各质径积的大小分别为：m1r1=1000kgmm m2r 2=1200kgmm 现取：作出质径积的向量多边形，以平衡质径积mere构成封闭的向量多边形 从上面的向量多边形中可知：平衡质径积大小mere4020=800kg/mm， 方向与x向成60o角欲平衡有种方法： 在mere方向配质量，若在re100mm，则me8kg； 可在mere反方向挖去一块，使其径积为800kg/mm 6-3题图-所示为一均匀圆盘转子，工艺要求在圆盘上钻个圆孔，圆孔直径及孔心到转轴O的距离分别为：d1=40mm，r1=120mm，d2=60mm，r2=100mm，d3=50mm，r3=110mm，d4=70mm，r4=90mm，方位如图试对该转子进行平衡设计 设单位面积的质量为，其个孔的质径比分别为： m1r1=(d1/2) 2120=48000； m2r2=(d2/2)2100=90000 m3r3=(d3/2)2110=68750； m4r4=(d4/2)290=108450 现取：作向量多边形： 从向量图中可知：mere=43=86000 若在半径re=100mm且与x轴正向成46o的位置上挖圆孔的直径d5=（3440）1/2mm即可平衡 -题图-所示曲柄摇杆机构中，已知各构件：l1=75mm，l2=300mm，l3=150mm；各杆的质量为m1=03kg，m2=06kg ，m3=09kg，其质心位置lAS1=25mm，lBS2=100mm，lBS3=100mm ）试用质量静替代法将各杆质量替代到A，B，C，D四点； ）若在曲柄，摇杆上加平衡质量me1及me3使机构惯性力平衡，当取平衡质量的回转半径为re1=re3=75mm时，me1，me3各为多少？ ：）m1用，两点替代 m2用B，C两点替代 AS1=5003/75=02kg mBS1=2503/75=01kg m3用CD两点替代 CS3=10009/150=06kg mDS3=5009/150=03kg mAAS1=02kg mB= mBS1mBS25kg mC= mCS2mCS38kg mD=mDS2=03kg 2)me1re1=mBlAB e1=0575/75=05kg me3re3=mClCD e3=08150/75=16kg -在题图-所示曲柄滑块机构中，已知各杆长度：lAB=100mm，lBC=300mm；曲柄和连杆的质心S1，S2的位置分别为lAS1=100mm=lAS2，滑块的质量m3=04kg，试求曲柄滑块机构惯性完全平衡时的曲柄质量m1和连杆质量m2的大小 答案：m2lBC=m3lBS2 m2=m3lBS2/lBC=0133kg mB=m2+m3=0533kg m1lAB=mBlAS11=0533kg 第八章 81已知图所示铰链四杆机构ABCD中，lBC=50mm，lCD=35mm，lAD=30mm，取为机架 ）如果该机构能成为曲柄摇杆机构，且AB是曲柄，求lAB的取值范围； ）如果该机构能成为双曲柄杆构，求lAB的取值范围； ）如果该机构能成为双摇杆机构，求lAB的取值范围 答案：1）该机为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，则AB应为最短杆。其中已知BC杆为最长杆50。 lAB+lBClAD+lCD lAB15 2）该机构欲成为双曲柄机构，同样应满足曲柄存在的条件，且应以最短杆为机架。现AD为机架，则只能最短杆即为AD，则最长杆可能为BC杆，也可能是AB杆。 ） 若AB杆为最长杆：lAD+lABlBC+lCD lAB55即lAB ） 若杆为最长杆：lAB+lBClAB+lCD lAB45即lAB 若该机构为双曲柄机构，则杆杆长的取值范围为： 45lAB50 ） 欲使该机构为双摇杆机构，则最短杆与最长杆之和应大于另外二杆之和。现在的关键是谁是最短、最长杆？ 1) 若AB杆最短，则最长杆为BC： lAB+lBClCD+lAD lAB15 2）若AD杆最短，BC杆最长：lAD+lABlBC+lCD lAB45 AB杆最长：lAD+lABlBC+lCD lAB55 lABlAD+lCD+lBC lAB115 综上分析：AB杆的取值为： 15lAB45 或者55lAB115 8-3已知两连架杆的三组对应位置如题图所示为：160o，130o，290o，250o，3120o，380o，若取机架长度lAD=100mm，lCD=100mm，试用图解法计算此铰链四杆机构各杆长度。 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，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。 解 1）取比例尺?l绘制其机构运动简图（图b）。 2）分析其是否能实现设计意图。 图 a） 由图b可知，n?3，pl?4，ph?1，p?0，F?0 故：F?3n?(2pl?ph?p?)?F?3?3?(2?4?1?0)?0?0 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）。 任课教师日期 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）。 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：n?3，pl?4，ph?0，F?3n?2pl?ph?1 图 b） 解：n?4，pl?5，ph?1，F?3n?2pl?ph?1 任课教师日期 3、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 解31：n?7，pl?10，ph?0，F?3n?2pl?ph?1，C、E复合铰链。 32 解32：n?8，pl?11，ph?1，F?3n?2pl?ph?1，局部自由度 评语任课教师日期 33 解33：n?9，pl?12，ph?2，F ?3n?2pl?ph?1 4、试计算图示精压机的自由度 评语任课教师日期 解：n?10，pl?15，ph?0解：n?11，pl?17，ph?0 p?2pl?p?h?3n?2?5?0?3?3?1p?2pl?p?h?3n?2?10?3?6?2 F?0F?0 F?3n?(2pl?ph?p?)?F?F?3n?(2pl?ph?p?)?F? ?3?10?(2?15?0?1)?0?1 ?3?11?(2?17?0?2)?0?1 （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 F?3n?(2pl?ph?p?)?F?3?7?2?10?1 2）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 评语任课教师日期 第二章 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57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，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1213页。 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1517页。 2-6 在图2-22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1819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2021页。 2-11 如图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上下运动以达到冲压目的。试绘出其机构运动简图，分析其是否能实现设计意图？并提出修改方案。 1 解：1）取比例尺绘制机构运动简图。 2）分析其是否可实现设计意图。 F=3n-( 2Pl + Ph p )-F=33-(24+1-0)-0=0 此简易冲床不能运动,无法实现设计意图。 3）修改方案。 为了使此机构运动，应增加一个自由度。办法是：增加一个活动构件，一个低副。修改方案很多，现提供两种。 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=34-(24+0-0)-1=1 2-14 解：1）绘制机构运动简图 1）绘制机构运动简图 F=3n-(2Pl + Ph p)-F=35-(27+0-0)-0=1 2）弯曲90o 时的机构运动简图 2-15试绘制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 2 自由度。 2-17 计算如图所示各机构的自由度。 解：（1)取比倒尺肌作机构运动简图；（2)计算自由度F?3?7?2?10?1 （a）F=3n-( 2Pl + Php)-F=34-(25+1 -0)-0=1（A处为复合铰链） （b）F=3n-(2Pl + Php)-F=37-(28+2-0)-2=1（2、4处存在局部自由度） （c）p=( 2Pl + Ph )-3n=210+0-36=2,F=3n-(2Pl + Php)-F=311-(217+0-2)-0=1 （C、F、K 处存在复合铰链，重复部分引入虚约束） 2-21图示为一收放式折叠支架机构。该支架中的件1和5分别用木螺钉连接于固定台板1和括动台板5上两者在D处铰接，使活动台板能相对于固定台极转动。又通过件1，2，3，4组成的铰链四杆机构及连杆3上E点处的销子与件5上的连杆曲线槽组成的销槽连接使活动台板实现收放动作。在图示位置时，虽在活动台板上放有较重的重物活动台板也不会自动收起，必须沿箭头方向推动件2，使铰链B，D重合时活动台板才可收起(如图中双点划线所示)。现已知机构尺寸lAB=lAD=90 mm；lBC=lCD=25 mm，其余尺寸见图。试绘制该机构的运动简图，并计算其自由度。 解：F=3n-(2p1+pb-p)-F=35-(26+1-0)-1=1 2-23 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。有如在该机构中改选EG为原动件，试问组成此机构的基本杆组是否与前有所不同。 3 解：1）计算自由度 F=3n-(2Pl + Php)-F=37-(210+0-0)-0=1 2）拆组 3）EG为原动件，拆组 II级组 II级组 II级组 III级组 2-24 试计算如图所示平面高副机构的自由度,并在高副低代后分析组成该机构的基本杆组。 1、 解：1）计算自由度 F=3n-(2Pl+Php)-F=35-(26+1-0)-1=1 2）从结构上去除局部自由度、虚约束、多余的移动副、转动副（如图2所示） 3）高副低代（如图3所示） 4）拆组（如图4所示） 2、 4 解：1）计算自由度 F=3n-(2Pl+Php)-F=3-(29+1-0)-1=1 2）从结构上去除局部自由度、虚约束、多余的