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1、机械原理习题解答机械工程学院1目 录第 1 章 绪论1第 2 章 平面机构的结构分析3第 3 章 平面连杆机构 8第 4 章 凸轮机构及其设计 15第 5 章 齿轮机构 19第 6 章 轮系及其设计 26第 8 章 机械运动力学方程 32第 9 章 平面机构的平衡 392第一章 绪 论一、补充题1、复习思考题1)、机器应具有什么特征？机器通常由哪三部分组成？各部分的功能是什么？2） 、机器与机构有什么异同点？3） 、什么叫构件？什么叫零件？什么叫通用零件和专用零件？试各举二个实例。4） 、设计机器时应满足哪些基本要求？试选取一台机器，分析设计时应满足的基本要求。2、填空题1)、机器或机构，都是
2、由 组合而成的。2） 、机器或机构的 之间，具有确定的相对运动。3） 、机器可以用来 人的劳动，完成有用的 。4） 、组成机构、并且相互间能作 的物体，叫做构件。5） 、从运动的角度看，机构的主要功用在于 运动或 运动的形式。6） 、构件是机器的 单元。零件是机器的 单元。7） 、机器的工作部分须完成机器的 动作，且处于整个传动的 。8） 、机器的传动部分是把原动部分的运动和功率传递给工作部分的 。9） 、构件之间具有 的相对运动，并能完成 的机械功或实现能量转换的 的组合，叫机器。3、判断题1)、构件都是可动的。 （ ）2） 、机器的传动部分都是机构。 （ ）3） 、互相之间能作相对运动的物
3、件是构件。 （ 3）4） 、只从运动方面讲，机构是具有确定相对运动构件的组合。 （ ）5） 、机构的作用，只是传递或转换运动的形式。 （ ）6） 、机器是构件之间具有确定的相对运动，并能完成有用的机械功或实现能量转换的构件的组合。 （ ）7） 、机构中的主动件和被动件，都是构件。 （ ）2 填空题答案1） 、构件 2） 、构件 3） 、代替 机械功 4） 、相对运动 5） 、传递 转换 6） 、运动 制造 7） 、预定 终端 8） 、中间环节 9） 、确定 有用 构件3 判断题答案1） 、 2） 、 3） 、 4） 、 5） 、 6） 、 7） 、4第二章 机构的结构分析2-7 是试指出图 2
4、-26 中直接接触的构件所构成的运动副的名称。解：a)平面高副 b)空间低副 c)平面高副2-8 将图 2-27 中机构的结构图绘制成机构运动简图，标出原动件和机架，并计算其自由度。解：b)n=3， =4 ， =0， F=33-24=1LPH5c) n=3， =4 ，PH=0 ， F=33-24=1LP62-9 试判断图 2-28 中所示各“机构”能否成为机构，并说明理由。7解： H)4 6 P032LanF不 是 机 构修改后的机构8H)3 4 P1260LbnF不 是 机 构修改后的机构 H)2 3 P0LcnF不 是 机 构修改后的机构9H)10 4 P032 LdnF是 机 构2-10
5、 计算图 2-29 中所示各机构的自由度，并指出其中是否含有复合铰链、局部自由度或虚约束，说明计算自由度应作何处理。解：a)n=5， =7 ， LP有复合铰链：构件 3 和构件 5; 构件3 和构件 1;10F=3n-2 =3527=1LPb) n=6， =8， PH=1， 有局部自由L度，有虚约束F=3n-2 - =3x6-2x8-1=1LPHd) 有虚约束，有复合铰链n=5， =7， =0，LPHPF=3n-2 - =35-27-0=1LH11e) 有对称虚约束n=5， =7 LPF=3n-2 =1Lf) 有对称虚约束12n=3， =3， =2 LPHF=3n-2 - =1Lg) n=2，
6、 =2， =1， n=3， =4 有虚约LPHLP束h) 有对称虚约束，13n=3， =4 LPF=3n-2 =33-24=1L或者：n=4， =5 =1，LPHF=3n-2 - =34-25-1=1LPH2-12 计算图 2-30 所示各机构的自由度，并在高副低代后，分析组成这些机构的基本杆组即杆组的级别。14解：a)n=4， =5， =1LPHF=3n-2 - =1L所以此机构为 III 级机构b) n=3， =3， =2LPH15F=3n-2 - =1LPHc) n=4， =4， =3LF=3n-2 - =1LPHd) 16n=6， =8 ， =1LPHF=3n-2 - =1L所以此机构
7、为 III 级机构2-13 说明图 2-32 所示的各机构的 组成原理，并判别机构的级别和所含杆组的数目。对于图 2-32f 所示机构，当分别以构件1、3、7 作为原动件时，机构的级别会有什么变化？a)17机构的级别:IIb)18机构的级别:IIf) 当分别以构件 1、3、7 作为原动件时以构件 1 作为原动件时，19以构件 1 作为原动件时，机构的级别 II以构件 3 作为原动件时， 以构件 3 作为原动件时，机构的级别:II20以构件 7 作为原动件时，杆组的级别:III 以构件 7 作为原动件时，机构的级别:III2-14 绘制图 2-33 所示机构高副低代后的运动简图，计算机构的自由度
8、。并确定机构所含杆组的数目和级别以及机构的级别。21图 2-33 机构示意图机构高副低代后的运动简图22杆组的级别:III 所以，机构的级别:III2-15 试分析图 2-35 所示刨床机构的组成，并判别机构的级别。若以构件 4 为原动件，则此机构为几级？解：F=3n-2 - =35-27=1LPH一、若以构件 1 为原动件，则此机构拆分的杆组是：23所以此机构为 III 级二、若以构件 4 为原动件，则此机构拆分的杆组是：所以此机构为 II 级24第三章 平面连杆机构3-9 图 3-54 所示平面铰链四杆运动链中，已知各构件长度分别为， ， ， 。5ABlm40BCl50CDlm25ADl2
9、5（1）判断该机构运动链中四个转动副的类型。（2）取哪个构件为机架可得到曲柄摇杆机构。（3）取哪个构件为机架可得到双曲柄机构。（4）取哪个构件为机架可得到双摇杆机构解：平面连杆机构LAB=55 LBC=40 LCD=50 LAD=25LAB+LADLBC+LCD(1) A、D 整转副 B、C 摆转副（2）AB 或 CD 为机架时，为曲柄摇杆机构26（3）AD 为机架时，为双曲柄机构（4）BC 为机架时，为双摇杆机构3-10 图 3-57 所示为一偏置曲柄滑块机构，试求杆 AB 为曲柄的条件。若偏距 e=0，则杆 AB 为曲柄的条件又如何？ 解:主要分析能否通过极限位置， a+eb3-11 在图
10、 3-81 所示的铰链四杆机构中，各杆件长度分别为 ， ， ，25ABlm40BClm50CDl。5ADlm（1）若取 AD 为机架，求该机构的极位夹角 ，杆 CD 的最大摆角 和最小传动角0min（2）若取 AB 为机架，求该机构将演化为何种类型的机构？为什么？请说明这时C、D 两个转动副是周转副还是摆转副。27图 3-58 铰链四杆机构解：由于 25554050，所以lAB lADl BCl CD，且以最短杆的邻边为机架。故该铰链四杆机构为曲柄摇杆机构。为曲柄。）以曲柄为主动件，作出摇杆的极限位置如图所示。 AC 1l ABl BC402565AC2l BCl AB402515(1)极位夹
11、角 ：出现在 AB 与连杆 BC重合位置222211arcosarcosACDACD2222065050arcsarcs114.28图 1行程速比系数（ ）（ ）1.17(2)求摇杆的最大摆角 ，从图 1，摇杆的最大摆角 ：B 1DC1B 2DC22212220arcosarcos56505.83CDACDA(3)最小传动角 min 出现在与机架重合位置（分正向重合、反向重合）如图 2。分别求出 、 ，再求最小传动角。121 ()arcosBCDAB2045036.8222 ()arcosBABCD04501.929图 2曲柄处于 位置时，传动角 =36.8601曲柄处于 位置时，传动角 18
12、0 0 =54.9002现比较的 、 大小，最小传动角取 、 中最小者 min36.86 0） 取为机架,即取最短杆为机架，该机构演化为双曲柄机构。因为在曲柄摇杆机构中取最短杆作为机架，其个连架杆与机架相连的运动副、均为周转副。、两个转动副为摆转副。3-15 图 3-59 所示为加热炉炉门的启闭状态，试设计一机构，使炉门能占有图示的两个位置。图 3-59 题 3-15 图提示：把门看着是在连杆上，即两个活动铰链中心在门上，同时把固定铰链中心装在炉子的外壁上。303-16 试设计一个如图 3-60 所示的平面铰链四杆机构。设已知其摇杆的长度 ，行程速比系数 K=1.5，机架 的长度0B075Bl
13、m 0AB，又知摇杆的一个极限位置与机架间的夹角 ，试01Al 45求其曲柄的长度 和连杆的长度 。0Al ABl图 3-60 题 3-16 图解：（符号与课本不太一致）当行程速比系数 K=1.5 时，机构的极位夹角为 3615.801K即机构具有急回特性，过固定铰链点作一条与已知直线成 的直线再与活动铰链点的轨迹圆相交，交点就是活动铰1AC36 451CDA 2 2C2B1B2 1B)(b31链点的另一个极限位置。选定比例尺，作图，如下图所示。由图可知，有两个交点，即有两组解。直接由图中量取 ，84.701AC， 。故有两组解。75.2AC.692解一：构件 AB 的长为mAClAB 5.27.84.021 构件 BC 的长为lBC 3.48275.8.021 摇杆的摆角 1解二：构件 AB 的长为mAClAB 52.4928.70.1692构件 BC 的长为lBC 36.12084.7.1692摇杆的摆角 3-17 如图 3-61 所示，设已知破碎机的行程速比系数 K =1.2，颚板长度 mm，颚30CDl32板摆角 =35，曲柄长度 lAB=80 mm。求连杆的长度，并验算最小传动角 是否在允min许的范围内。图 3-61 题 3-17 图3-18 试设计一曲柄滑块机构，设已知滑块的行程速比系数 K =1.5，滑块的冲程 H =50 mm
