机械原理课后习题答案(部分)

1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5~7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12~13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15~17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18~19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20~21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。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’=3×3-(2×4+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’=3×4-(2×4+0-0)-1=12-14解：1）绘制机构运动简图21）绘制机构运动简图F=3n-(2Pl+Ph–p’)-F’=3×5-(2×7+0-0)-0=12）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)，井计算自由度。解：（1)取比倒尺肌作机构运动简图；（2)计算自由度110273F2-17计算如图所示各机构的自由度。（a）F=3n-(2Pl+Ph–p’)-F’=3×4-(2×5+1-0)-0=1（A处为复合铰链）（b）F=3n-(2Pl+Ph–p’)-F’=3×7-(2×8+2-0)-2=1（2、4处存在局部自由度）（c）p’=(2Pl’+Ph’)-3n’=2×10+0-3×6=2,F=3n-(2Pl+Ph–p’)-F’=3×11-(2×17+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=90mm；lBC=lCD=25mm，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’=3×5-(2×6+1-0)-1=132-23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。解：1）计算自由度F=3n-(2Pl+Ph–p’)-F’=3×7-(2×10+0-0)-0=12）拆组3）EG为原动件，拆组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+Ph–p’)-F’=3×5-(2×6+1-0)-1=12）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、解：1）计算自由度III级组II级组II级组II级组4F=3n-(2Pl+Ph–p’)-F’=3×-(2×9+1-0)-1=12）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b所示）3）高副低代（如图c所示）4）拆组（如图d所示）第三章3—1何谓速度瞬心?相对瞬心与绝对瞬心有何异同点?答：参考教材30~31页。3—2何谓三心定理?何种情况下的瞬心需用三心定理来确定?答：参考教材31页。※3-3机构中，设已知构件的尺寸及点B的速度vB(即速度矢量pb)，试作出各机构在图示位置时的速度多边形。※3-4试判断在图示的两机构中．B点足否都存在哥氏加速度？又在何位置哥氏加速度为零?怍出相应的机构位置图。并思考下列问题。(1)什么条件下存在氏加速度?(2)根椐上一条．请检查一下所有哥氏加速度为零的位置是否已全部找出。(3)图(a)中，akB2B3=2ω2vB2B3对吗?为什么。解：（1)图(a)存在哥氏加速度，图(b)不存在。(2)由于akB2B3==2ω2vB2B3故ω3，vB2B3中只要有一项为零，则哥氏加速度为零。图(a)中B点到达最高和最低点时构件1，3．4重合，此时vB2B3=0，当构件1与构件3相互垂直．即_f=；点到达最左及最右位置时ω2=ω3=0．故在此四个位置无哥氏加速度。图(b)中无论在什么位置都有ω2=ω3=0，故该机构在任何位置哥矢加速度都为零。(3)对。因为ω3≡ω2。3-5在图示的曲柄滑块机构中，已知mmlmmlmmlmmlDEBDAAB40,50,100,30C，曲柄以等角速度srad/101回转，试用图解法求机构在451位置时，点D、E的速度和加速度以及构件2的角速度和角加速度。解：（1）以选定的比例尺l作机构运动简图（2）速度分析AB)(m/s3.01ABBlvBCBCvvvvvCCCBCBC//32322？方向：？0？大小：？根据速度影像原理，作BCBDbcbd//2求得点d，连接pd。根据速度影像原理，作BDEbde求得点e，连接pe，由图可知)(/r2/m/s,175.0m/s,173.0,m/s23.0223232顺时针sadlbcccvpevpdvBCvvCCvEvD（3）加速度分析A)(Bm/s3221ABBla5BCBClaaaaBCBCnBCBC？方向：？?:大小22222BCBCvaaaaCCrCCkCCCC//20322323232？方向：？大小：？根据速度影像原理作BCBDcbdb/''/''2求得点'd，连接''dp。根据速度影像原理，作BDEedb求得点e，连接ep，由图可知)(/36.8//,m/s8.2'',m/s64.2''2'2'22222顺时针sradlcnlaepadpaBCaBCBCaEaD3-6在图示机构中，设已知各构件的尺寸，原动件1以等角速度1顺时针方向转动，试用图解法求机构在图示位置时构件3上C点速度和加速度（比例尺任选）。（a）ABCCBCBCBCABvCCCCBCBCABBlvlvvlpcvBCBCvvvvvlv123333133232331,0/,0,//0AB)(？？？？方向：大小：解：（1）速度分析0//000A)(323232333321CrCCkCCCCBCnBCBCABnBABaBCaaaaBCaaaaBlaa？方向：？？大小：？方向：？？大小：（2）加速度分析（b）0,0/,0//AB)(AB)(33333232311211CDCBDBBBBBBABBBABBlvlvvCDBDvvvlvvlv方向：？？大小：解：（1）速度分析A)(00//0A)(A)(21133332323232112211BlaaBDaaaaCDaaaaBlaaBlaaABBCDBnDBDBrBBkBBBBABBBABnBAB？方向：？？大小：？方向：？？大小：（2）加速度分析6（c）BCBDvvvBBBB//??2323方向：大小：解：BCaaaarBBkBBBB//0232323？方向：？？大小：BDaaaaDBnDBDB？方向：？？大小：03333-7在图示机构中，已知mmlmmlmmlmmlmmlBCCDEFAAE50,75,35,40,70B，曲柄以等角速度srad/101回转，试用图解法求机构在501位置时，C点的速度cv和加速度ca。解：（1）以选定的比例尺l作机构运动简图。速度分析m/s72.0m/s,4.01111AFFABBlvlvAFAFEFvvvvFFFFF//15145方向：大小：vd用速度影响法求（2）速度分析CDEDvvvCDDC方向：大小：BCABvvvCBBC方向：大小：)(rad/s6//),(rad/s13//),(rad/s7.26//m/s,69.023444顺逆逆CBvCBCBCDvCDCDEFvEFFvClcblvlcdlvlpflvpcv（3）加速度分析)(m/s2.7A),(Bm/s42211221AFlalaAFFABBAFAFvaaaaaFFrFFkFFFFF///21511515145方向：大小：EFEFlaaaaaEFEFnEFEFF方向：大小：2444450τad用加速度影像法求CDDClaaaaCDCDnCDDC方向：大小：23τCBBClaaaaCBCBnCBBC方向：大小：22τ2m/s3''aCcpa3-8在图示凸轮机构中，已知凸轮1以等角速度srad/101转动，凸轮为一偏心圆，其半径90,50,15,251BmmlmmlmmRADA。试用图解法求构件2的角速度2和角加速度2。7解：（1）以选定的比例尺l作机构运动简图。（2）速度分析：将机构进行高副低代，其替代机构如图b所示。m/s15.0141ABBBlvvCDABBDvvvBBBB//4242方向：大小：？？)(/3.2//222逆时针sradlpblvBDvBDB（3）加速度分析A)m/s(B5.12141ABBBlaaCDCDvaaaaBBrBBkBBBB//?2422424242？？方向：:大小BDDBlaaaaBDDBnDBDB??22222方向：:大小？其中，）（顺时针222222222242242rad/s9.143/''/,m/s286.0,m/s746.02BDaBDDBBDnDBBBkBBlbnlalava3-11试求图示机构在图示位置时的全部瞬心。解：（a）总瞬心数：4×3/2=6对P13：P12、P23、P13在同一直线上，P14、P34、P13在同一直线上对P24:P23、P34、P24在同一直线上，P12、P14、P24在同一直线上d)总瞬心数：4×3/2=6对P13：P12、P23、P13在同一直线上，P14、P34、P13在同