河南科技大学-机械原理习题集

机械原理作业集-1-班级成绩姓名任课教师学号批改日期第一章绪论1—1试说明机器与机构的特征、区别和联系。解：机器具有如下三个特征：1、人造的实物组合体2、各部分具有确定的相对运动3、代替或减轻人类劳动，完成有用功或实现能量的转换机构则具有机器的前两个特征。机器与机构的区别：研究的重点不同：机构：实现运动的转换和力的传递；机器：完成能量的转换或作有益的机械功。机器与机构的联系：机器由机构组成，一部机器包含不同的机构；不同的机器可能包含相同的机构。1—2试举出两个机器实例，并说明其组成、功能。解：车床：由原动部分（电动机）+传动系统（齿轮箱）+执行部分（刀架、卡盘等），其主要功能为切削，代替人作功。汽车：由原动部分（发动机）+传动系统（变速箱）+执行部分（车轮等），其主要功能为行走、运输，代替人作功。机械原理作业集-2-班级成绩姓名任课教师学号批改日期第二章平面机构的结构分析2—1试画出唧筒机构的运动简图，并计算其自由度。2—2试画出缝纫机下针机构的运动简图，并计算其自由度。1423323043hlhlppnFppn，，解：解：1423323043hlhlppnFppn，，机械原理作业集-3-班级成绩姓名任课教师学号批改日期2—3试画出图示机构的运动简图，并计算其自由度。2—4试画出简易冲床的运动简图，并计算其自由度。解：或1423323043=××=====hlhlppnFppn，，解：1725323075=××=====hlhlppnFppn，，机械原理作业集-4-班级成绩姓名任课教师学号批改日期2—5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。可修改为：01725323143hlhlppnFppn，，或11524323154hlhlppnFppn，，机械原理作业集-5-班级成绩姓名任课教师学号批改日期2—6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。2—7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。机构具有确定运动的条件是：F=原动件数，即取1个原动件。HGCFDEABCDEFGHIJKNABCDEFGHIJ1111172123231111712pFppnFpFppnhlhl，，，，解1：C为复合铰链，F、I为局部自由度。解1：C、F为复合铰链，I为局部自由度，EFGC为虚约束。解2：C为复合铰链，I为局部自由度（焊死），EFGC为虚约束（去掉）。1111283231118hlhlppnFppn，，1310283233108hlhlppnFppn，，123122103230231210pFppnFpFppnhlhl，，，，解2：C为复合铰链，F、I为局部自由度（焊死）。机械原理作业集-6-班级成绩姓名任课教师学号批改日期182345672—8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。机构具有确定运动的条件是：F=原动件数，即取2个原动件。2—9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。机构由3个级杆组组成，为II级机构。ABBC解1：A、B为复合铰链，B为虚约束（重复部分）。22726323276hlhlppnFppn，，110273230107hlhlppnFppn，，解：ABCDE12345678RRPII级杆组PRPII级杆组RPRII级杆组机械原理作业集-7-班级成绩姓名任课教师学号批改日期2—10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？分解为：机构由3个级杆组组成，为II级机构。分解为：机构由1个级杆组、1个级杆组组成，为III级机构。3214765III级杆组RRPII级杆组解：解：42315678ACBDEFGHRRPII级杆组RRPII级杆组RRRII级杆组ACBDEFGH423156781234567110273230107hlhlppnFppn，，机械原理作业集-8-班级成绩姓名任课教师学号批改日期2—11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。低代前：低代后：构件2、3、4、6为III级杆组，机构为III级机构。2—12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。低代前：低代后：构件2、3、4、6为III级杆组，机构为III级机构。解：解：A11524323154hlhlppnFppn，，11524323154hlhlppnFppn，，10725323075hlhlppnFppn，，ABCDEFG1234651725323075hlhlppnFppn，，ABCDE12345ABCDE12345123456机械原理作业集-9-班级成绩姓名任课教师学号批改日期2—13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。低代前：低代后：划分杆组如下：机构由4个级杆组组成，为II级机构。ABCDEFGHIJKABCDEFGHIJK解：1111283231118hlhlppnFppn，，113293230139hlhlppnFppn，，DECBFGHIJKARRPII级杆组RRRII级杆组RRRII级杆组RRRII级杆组机械原理作业集-10-班级成绩姓名任课教师学号批改日期第三章平面机构的运动分析3—1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)。ACB123)(f23P13P12P)(eAB321C4MMv12P34P24P23P13P14PABC12D34)(a14P2412PP、23P1334PP、)(bABC123423P14P1312PP、24P34P)(c3ABC12414P23P12P34P13P24P)(dCAB123424P14P13p12P23P34P机械原理作业集-11-班级成绩姓名任课教师学号批改日期3—2在图示的四杆机构中，已知lAB=60mm，lCD=90mm，lAD=lBC=120mm，ω1=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，φ角之值（有两个解），并做出相应的机构位置图。E1234ABCD124P34P23P14P12Pmmml002.01B2B1C2C22711652623075.117ωω1412241221==PPPP解：sradPPPP/548.21075.11730ωω1241214122=×==smCPvC/40.0002.0985.78548.2ω)1(242=××==smCPEvE/36.0002.062.70548.2ω)2(242=××==如图所示：对应有两个极限位置三点共线、、时当,,,0)3(CBAvC=AB1C1D1=227°AB2C2D2=26°机械原理作业集-12-班级成绩姓名任课教师学号批改日期3—3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。3—4下列图示机构中，已知Bv，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）。用速度影像原理求得c点，pbcdBDA1C4362516P36P12P23P13P31)(aEBACDBvFBv)(bEBACDFG1613361331ωωPPPP=bpcde解：EBBEvvv+=DBBDvvv+=方向大小EF⊥AB⊥EB⊥DF⊥AB⊥DB⊥？？？？CDDCEECvvvvv+=+=方向大小CE⊥CD⊥？？？？vCpcvμ=解：DBBDvvv+=大小方向ED⊥AB⊥DB⊥？？vCpcvμ=机械原理作业集-13-班级成绩姓名任课教师学号批改日期3—5在图示干草压缩机中，已知ω1=5rad/s，lAB=150mm，lBC=600mm，lCE=300mm，lCD=460mm，lEF=600mm，xD=600mm，yD=500mm，yF=600mm，φ1=30°，求活塞5的速度v5和加速度a5。（矢量方程及必要的分析计算）：解：１．速度分析方向⊥CD⊥AB⊥CB大小?1lAB?vB=1lAB=5×0.15=0.75m/s利用速度影像原理求得e点方向水平⊥FE大小??2．加速度分析方向C→D⊥CDB→AC→B⊥BC大小32lCD?12lAB22lSC?+-2221/75.315.05ωsmlaABB=×==2222/95.06.026.1ωsmlaBCnCB=×==2224/03.16.031.1ωsmlaFEnFE=×==2223/73.146.094.1ωsmlaCDnC=×==利用加速度影像原理求得e′点，τFEnFEEFaaaa++=方向水平F→E⊥FE大小？42lEF？mmml02.0μ=BCA111E34DF652DxyDyFCBBCvvv+=21==CBCEcbceFEEFvvv+=smpfvvF/292.002.06.14μ=×==sradlvBCCB/26.11060002.088.37ω32=××==sradlvCDCD/94.11046002.063.44ω33=××==sradlvFEFE/31.11060002.022.39ω34=××==（）（）（）ττCBnCBBCnCaaaaa++=+21==′′′′CBCEbcecmmsmv/02.0μ=cbpefpbccceff机械原理作业集-14-班级成绩姓名任课教师学号批改日期25/71.01.01.7μsmfpaaaF=×=′′==3—6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m′2；(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。AB145CD)(a1X2X3X2Q2Mmmsma2/1.02q）、、（321xxxbpc)(b2mpbccc)(c机械原理作业集-15-班级成绩姓名任课教师学号批改日期3—7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的方向，并写出其大小的表达式。存在存在不存在不存在3—8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3Cv和加速度3Ca。（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。）（矢量方程及必要的分析计算）：解：方向⊥BD⊥AB∥BC大小?1lAB?利用速度影像原理求得c3点,kBBa23)(c1A13B4C2)(d2CAB1134BDAC11342l)(aBA23134CkBBa2323223ω2BBkBBva=23223ω2BBkBBva=)(bC