第一二三章习题卡答案

第一章绪论第二章机构的结构分析专业：学号：姓名：《机械原理》习题卡1浙工大机械原理习题卡1—1填空题：1．机械是机器和机构的总称。机械原理课程的研究内容是有关机械的基本理论问题。2．各种机构都是用来传递与变换运动和力的可动的装置。如：齿轮机构、连杆机构、凸轮机构等。3．凡用来完成有用功的机器是工作机。如：机床、起重机、纺织机等。凡将其它形式的能量转换为机械能的机器是原动机。如：电动机、蒸气机、内燃机等。4．在机器中，零件是制造的单元，构件是运动的单元。5．机器中的构件可以是单一的零件，也可以是由多个零件装配成的刚性结构。在机械原理课程中，我们将构件作为研究的基本单元。6．两个构件直接接触形成的可动联接称为运动副。7．面接触的运动副称为低副，如移动副、转动副等。点或面接触的运动副称为高副，如凸轮副、齿轮副等。8．构件通过运动副的连接而构成的可相对运动的系统是运动链，若组成运动链的各构件构成首尾封闭的系统称为闭链，若未构成首尾封闭的系统称为开链。9．在运动链中，如果将其中一个构件固定而成为机架，则该运动链便成为机构。10．平面机构是指组成机构的各个构件均在同一个平面上运动。11．在平面机构中，平面低副提供2个约束，平面高副提供1个约束。12．机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数的数目称为机构的自由度。第一章绪论第二章机构的结构分析专业：学号：姓名：《机械原理》习题卡213．机构具有确定运动的条件是机构的原动件数目应等于机构的自由度的数目。1—2试画出图示平面机构的机构示意图，并计算自由度（步骤：1）列出完整公式，2）带入数据，3）写出结果）。其中：图a)唧筒机构――用于水井的半自动汲水机构。图中水管4直通水下，当使用者来回摆动手柄2时，活塞3将上下移动，从而汲出井水。解：自由度计算：画出机构示意图：n=3pL=4pH=0p'=0F'=0F=3n－(2pl＋ph－p′)－F′=3×3－（2×4＋0－0）－0=1图b)缝纫机针杆机构原动件1绕铰链A作整周转动，使得滑块2沿滑槽滑动，同时针杆作上下移动，完成缝线动作。解：自由度计算：画出机构示意图：n=3pL=4pH=0p'=0F'=0F=3n－(2pl＋ph－p′)－F′=3×3－(2×4＋0－0)－0观察方向32414321第一章绪论第二章机构的结构分析专业：学号：姓名：《机械原理》习题卡3=11—3试绘出图a)所示偏心回转油泵机构的运动简图(各部分尺寸由图中直接量取)。图中偏心轮1绕固定轴心A转动，外环2上的叶片a在可绕轴心c转动的圆柱3中滑动，将低压油从右湍吸入，高压油从左端排出。解：1)选取适当比例尺μl，绘制机构运动简图(见图b)2)分析机构是否具有确定运动n=3pL=4pH=0p'=0F'=0F=3n－(2pl＋ph－p′)－F′=3×3－(2×4＋0－0)－0=1机构原动件数目＝1机构有无确定运动？有确定运动想一想：通过对本油泵机构运动简图的绘b)μl=1mm/mmACB1324第一章绪论第二章机构的结构分析专业：学号：姓名：《机械原理》习题卡4制，你对机构运动简图的作用和优点有何进一步的认识?1—4图a所示为一具有急回作用的冲床。图中绕固定轴心A转动的菱形盘1为原动件，其与滑块2在B点铰接，通过滑块2推动拨叉3绕固定轴心C转动，而拨叉3与圆盘4为同一构件。当圆盘4转动时，通过连杆5使冲头6实现冲压运动。试绘制其机构运动简图，并计算自由度。解：1)选取适当比例尺μl，绘制机构运动简图(见图b)2)分析机构是否具有确定运动n=5pL=7pH=0p'=0F'=0F=3n－(2pl＋ph－p′)－F′=3×5－(2×7＋0－0)－0＝1机构原动件数目＝1机构有无确定运动？有确定运动b)μl=1mm/mm53(4)2167第一章绪论第二章机构的结构分析专业：学号：姓名：《机械原理》习题卡5想一想1．如何判断菱形盘1和滑块是否为同一构件？它们能为同一构件吗?2为了使冲头6得到上下运动，只要有机构CDE即可，为什还要引入机构ABC？(可在学过第三章后再来想想)1—5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），分析是否能实现设计意图，并提出修改方案。解1)选取适当比例尺μl，绘制机构运动简图(见图b)2)分析是否能实现设计意图n=3pL=4pH=1p'=0F'=0F=3n－(2pl＋ph－p′)－F′=3×5－(2×7＋0－0)－0=1机构有无确定运动？有确定运动能否实现设计意图？不能3)提出修改方案（图c）c)b)μl=1mm/mm4532b3’’b2p1’145321’143211’A第一章绪论第二章机构的结构分析专业：学号：姓名：《机械原理》习题卡6想一想：1．通过本题．你对在设计新的机械或分析现有机械时，首先要绘制机构的运动简图有什么体会?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，可通过哪些途径来增加自由度?本题中还可列出哪些简单而又适用的修改方案？计算1-6~1-9题各机构的自由度。1—61）按传动顺序用数字1、2、3…在图示机构上给构件编号。2）计算自由度，并机构判断有无确定运动：在图中指明复合铰链、局部自由度和虚约束n=8pL=10pH=2p'=0F'=1F=3n－(2pl＋ph－p′)－F′=3×8－(2×10＋2－0)－1=1机构原动件数目＝1机构有无确定运动？有确定运动1—71）按传动顺序用数字1、2、3…在图示机构上给构件编号。2）计算自由度，并判断机构有无确定运动：在图中指明复合铰链、局部自由度和虚约束n=8pL=10pH=2p'=1F'=1F=3n－(2pl＋ph－p′)－F′编号暂略复合铰链局部自由度编号暂略虚约束局部自由度虚约束复合铰链第一章绪论第二章机构的结构分析专业：学号：姓名：《机械原理》习题卡7=3×8－(2×10＋2－1)－1=2机构原动件数目＝2机构有无确定运动？有确定运动1—81）按传动顺序用数字1、2、3…在图示机构上给构件编号。2）计算自由度，并判断机构有无确定运动：在图中指明：复合铰链、局部自由度和虚约束n=10pL=13pH=2p'=0F'=1F=3n－(2pl＋ph－p′)－F′=3×10－(2×13＋2－0)－1=1机构原动件数目＝1机构有无确定运动？有确定运动1—91）按传动顺序用数字1、2、3…在图示机构上给构件编号。2）计算自由度，并判断机构有无确定运动：在图中指明：复合铰链、局部自由度和虚约束n=10pL=14pH=1p'=1F'=1F=3n－(2pl＋ph－p′)－F′冲压机机构复合铰链局部自由度编号暂略编号暂略复合铰链虚约束局部自由度第一章绪论第二章机构的结构分析专业：学号：姓名：《机械原理》习题卡8=3×10－(2×14＋1－1)－1=1机构原动件数目＝1机构有无确定运动？有确定运动计算下列机构的自由度，并判断机构级别。1—101）按传动顺序用数字1、2、3…在图示机构上给构件编号。2）计算自由度，并判断有无确定运动：在图中指明复合铰链、局部自由度和虚约束n=9pl=13ph=0p'=0F'=0F=3n－(2pl＋ph－p′)－F′=3×9－(2×13＋0－0)－0=1机构原动件数目＝1机构有无确定运动？有确定运动3）杆组拆分，并判断机构级别：（从远离原动件的方向开始拆分）可见，该机构为II级机构。复合铰链编号暂略II级杆组I级杆组II级杆组II级杆组II级杆组第一章绪论第二章机构的结构分析专业：学号：姓名：《机械原理》习题卡91—111）按传动顺序用数字1、2、3…在图示机构上给构件编号。2）计算自由度，并判断有无确定运动：请在图中指明：复合铰链、局部自由度和虚约束n=7pL=10pH=0p'=0F'=0F=3n－(2pl＋ph－p′)－F′=3×7－(2×10＋0－0)－0=1机构原动件数目＝1机构有无确定运动？有确定运动3）杆组拆分，并判断机构级别：（从远离原动件的方向开始拆分）可见，该机构为II级机构。I级杆组II级杆组II级杆组II级杆组复合铰链编号暂略第二章平面机构的运动分析专业：学号：姓名：《机械原理》习题卡102－１填空题：1．速度瞬心是两刚体上瞬时速度相等的重合点。2．若瞬心的绝对速度为零，则该瞬心称为绝对瞬心；若瞬心的绝对速度不为零，则该瞬心称为相对瞬心。3．当两个构件组成移动副时，其瞬心位于垂直于导路方向的无穷远处。当两构件组成高副时，两个高副元素作纯滚动，则其瞬心就在接触点处；若两个高副元素间有相对滑动时，则其瞬心在过接触点两高副元素的公法线上。4．当求机构的不互相直接联接各构件间的瞬心时，可应用三心定理来求。5．3个彼此作平面平行运动的构件间共有3个速度瞬心，这几个瞬心必定位于一条直线上。6．机构瞬心的数目K与机构的构件数N的关系是K＝N(N－1)/2。7．铰链四杆机构共有6个速度瞬心，其中3个是绝对瞬心。8．速度比例尺μν表示图上每单位长度所代表的速度大小，单位为：(m/s)/mm。加速度比例尺μa表示图上每单位长度所代表的加速度大小，单位为(m/s2)/mm。9．速度影像的相似原理只能应用于构件，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为平动，牵连运动为转动时（以上两空格填转动或平动），两构件的重合点之间将有哥氏加速度。哥氏加速度的大小为2×相对速度×牵连角速度；方向为相对速度沿牵连角速度的方向转第二章平面机构的运动分析专业：学号：姓名：《机械原理》习题卡11过90°之后的方向。2－2试求出图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置(用符号ijP直接标注在图上)。1234BCDAP23（P13）P14（P24）P34P1223490°AB1CP12P14（P13）P23(P24)→∞P3432B4A1P13P34P24P14→∞P23→∞P121234BCAP12P23（P24）P34P14→∞P13→∞第二章平面机构的运动分析专业：学号：姓名：《机械原理》习题卡122－3在图a所示的四杆机构中，lAB=60mm,lCD=90mm，lAD=lBC=120mm，ω2=10rad/s，试用瞬心法求：1）当φ＝165°时，点C的速度vC；2）当φ＝165°时，构件3的BC线上速度最小的一点E的位置及速度的大小；3）当vC＝0时，φ角之值（有两个解）；解：1）以选定的比例尺μl作机构运动简图（图b）。2）求vC，定出瞬心P13的位置（图b）vC=ω33413PPμl=34132313BllvPPPPggg=1060583833≈2.4×174=418(mm/s)3）定出构件3的BC线上速度最小的点E的位置：E点位置如图所示。vE=ω313EPμl≈2.4×52×3=374(mm/s)4）定出vC＝0时机构的两个位置（作于图c），量出：φ1≈45°φ2≈27°想一想：1.要用瞬心法求解某构件（如构件3）上点的速度，首先需要定出该构件的何种瞬心？2.构件（如构件3）上某点的速度为零，则该点一定就是它的什么瞬心？1234ABCDφω2a)μl=0.003m/mmc)1AB1B2φ2C1(P13)C2(P13)φ2φ1DBCμl=0.003m/mmb)1234ADφ=165°P12ω2P12P23P34P14P13E第二章平面机构的运动分析专业：学号：姓名：《机械原理》习题卡132－4在图示摆动导杆机构中，∠BAC＝90°，LAB=60mm，LAC=120mm，曲柄AB以等角速度ω1=30rad/s转动。请按照尺寸按比例重新绘制机构运动简图，试用相对运动图解法求构件3的角速度和角加速度。解：取长度比例尺mmml/001.0作机构运动简图vB2=ω1•lAB=30•60=1800mm/s=1.8m/saB2=ω12•lAB=302•60=54m/s23232BBBBvvvvvv方向：⊥BC⊥AB∥BC大小：？ω1lAB？ω1≈6rad/s，顺时针3323232