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1、机械设计基础 A(III)习题集解答 1第十七章第十七章 机构的组成和结构机构的组成和结构1.试判别图示各运动链能否成为机构，并说明理由。(a)解：064HLp,p,n0624323LpnF因为 0F所以不能成为机构(b)解：143HLp,p,n01423323HLppnF因为 0F所以不能成为机构(c)解：032HLp,p,n0322323LpnF因为 0F所以不能成为机构(d)解：01410HLp,p,n214210323LpnF因为 原动件数 2F所以能成为机构机械设计基础 A(III)习题集解答 22计算图示各机构的自由度。并判断其中是否含有复合铰链、局部自由度或虚约束，如有，请指出。
2、（a）解：075HLp,p,n123HLppnFD 处有一个复合铰链。炉壁J(b)解：186HLp,p,n11826323HLppnFI 处有一个局部自由度； B 或 C 处的移动副为虚约束； I 处的两个高副之一为虚约束。双联凸轮OJ(c)解：2129HLp,p,n121229323HLppnFM 和 B 处两个滚子的转动为局部自由度。机械设计基础 A(III)习题集解答 33说明图示各机构的组成原理，并判别机构的级别和所含杆组的数目。对于图（f）所示机构，当分别以构件 1，3，7 为原动件时，机构的级别会有什么变化。解：I级机构杆组均为II级组，机构为II级机构aI级机构杆组均为II级组，
3、机构为II级机构解：(b)解：级机构杆组均为II级组，机构为II级机构(c)解：(d)级机构杆组均为III级组机构为III级机构机械设计基础 A(III)习题集解答 4解：(e)I 级机构 II 级组 III 级组 II 级组机构为 III 级机构以1为原动件解：I 级机构 杆组均为 II 级组，机构为 II 级机构(f)以3为原动件以7为原动件级机构杆组均为II级组，机构为II级机构级机构III级组II级组机构为III级机构机械设计基础 A(III)习题集解答 5第十八章第十八章 连杆机构连杆机构1在图示铰链四杆机构中，已知mm，mm，mm，取 AD 为机架。50BCl35CDl30ADl（
4、1）如果该机构能成为曲柄摇杆机构，且 AB 是曲柄，求的取值范围；ABl（2）如果该机构能成为双曲柄机构，求的取值范围；ABl（3）如果该机构能成为双摇杆机构，求的取值范围。ABl解：解： （1）ADABllmmlllllABADCDBCAB15（2）55454550,5550, AB ABCDABADBCBCABABCDBCADABBCABlllllllllllllll 则则则则(3) 在上述范围之外，即或者ABl4515ABl115)(55ADCDBCABllll2.在图示的铰链四杆机构中，各杆件长度分别为mm，mm，mm，28ABl70BCl50CDlmm。72ADl(1)若取为机架，作
5、图求该机构的极位夹角，杆的最大摆角和最小传动角；ADCDmin(2)若取为机架，该机构将演化为何种类型的机构？为什么？请说明这时， ABCD 两个转动副是整转副还是摆转副？解：解：（1）取比例尺，画出机构的极限位置及传动角的极值位置图，分别如mmmml/5 . 2图(a)、 （b）所示。由图上量得：，。由于，故 7113,693821,21381min（2）由于，故存在曲柄。CDBCADABllll机械设计基础 A(III)习题集解答 6又由于为最短杆，故机构演化为双曲柄机构，都是摆转副。ABCD 3在图示的连杆机构中，已知各构件的尺寸为： mm，mm，mm，mm；并已知构件为原动件，160A
6、Bl260BCl200CDl80ADlAB沿顺时针方向匀速回转，试确定： （1）四杆机构的类型；ABCD （2）作图求该四杆机构的最小传动角；min （3）作图求滑块 F 的行程速度变化系数。K解：解：(1) 因 ，即满足杆长之和条件，且以最短杆为机架，故四杆机CDABBCADllllAD构为双曲柄机构。ABCD（2）取比例尺，画出机构可能存在最小传动角的位置，如图（a）所示，由mmmml/8图量得。14min（3）画出当滑块处在上下两极限位置时对应的机构位置，如图（b）所示。由图量得，则。44647. 1180180K机械设计基础 A(III)习题集解答 74在图示的凸轮机构中，若已知凸轮以
7、等角速度顺时针转动，试求从动件上点的速度。2B 假设构件在上作纯滚动，求点的速度。32B解：解：(1) 24144242224PPPPO2 2414242 4PPPO，方向如图。BOB44（2）23133232223PPPPO2 2313232 3PPPO，方向如图。133BPB5在图示的机构中，已知曲柄 2 顺时针方向匀速转动，角速度rad/s，试求在图示位1002置导杆 4 的角速度的大小和方向。4解：解：241442412224PPPPP机械设计基础 A(III)习题集解答 8，方向为顺时针转动。2 24142412 4PPPP6用图解法设计如图所示的铰链四杆机构。已知其摇杆的长度mm，
8、行程速比系CD75CDl数，机架的长度mm，又知摇杆的一个极限位置与机架间的夹角5 . 1KAD100ADl，试用图解法求其曲柄的长度和连杆的长度 。45ABlBCl解：解：3618011 KK取比例尺，mmmml/3由图量得mmBCmmAB4016故mmBClmmABllBClAB 120487设计一曲柄滑块机构。已知曲柄长mm，偏心距mm，其最大压20AB15e力角。试用作图法确定连杆长度BC，滑块的最大行程H，并标明其极 30o 位夹角，求出其行程速度变化系数K。 解：解：取比例尺，mmmml/5 . 1由图(a)量得：mmBC46 故 mmBCllBC69画出机构的极限位置，如图(b)
9、，量得 5 . 8,2721mmCC 故 mmCCHl5 .4021机械设计基础 A(III)习题集解答 9099. 1180180K8. 如图，已知曲柄摇杆机构 ABCD。现要求用一连杆将摇杆和一滑块连接起来，使摇CDF 杆的三个位置，和滑块的三个位置，相对应，其中，、DC1DC2DC31F2F3FDC1分别为摇杆的左右极限位置。试用图解法确定此连杆的长度及其与摇杆铰接点的位DC3CD置。 解：解：图中即为所求。11FE9试设计一铰链四杆机构，要求满足，与，两组对应位置如图所ABCD1AB2ABDE1DE2示，并要求满足摇杆在第 2 位置为极限位置。已知和，试用图解法求铰链的CDABlADl
10、C 位置。 解：解：机械设计基础 A(III)习题集解答 10图中即为所求。2C10有一曲柄摇杆机构，已知其摇杆长mm，摆角=，摇杆在两极限位置时与420CDl90机架所成的夹角为和，机构的行程速比系数，用图解法设计此四杆机构，60305 . 1K 并验算最小传动角。min解：解：3618011 KK取比例尺，mmmml/20由图(a)量得机械设计基础 A(III)习题集解答 11mmADmmBCmmAB26,5 .34,5 .10 故mmADlmmBClmmABllADlBClAB520,690,210画出机构可能存在最小传动角的位置，如图(b)， 量得，故传力性能较差。4016min第十九
11、章第十九章 凸轮机构凸轮机构1下图所示为一尖端移动从动件盘形凸轮机构从动件的部分运动线图。试在图上补全各段的位移、速度及加速度曲线，并指出在哪些位置会出现刚性冲击？哪些位置会出现柔性冲击？解：解：完整的从动件的位移、速度及加速度曲线如图（b）所示。出现柔性冲击的位置： 0，60，240，300。 出现刚性冲击的位置： =120，180。机械设计基础 A(III)习题集解答 12(b) 2设计一偏置移动滚子从动件盘形凸轮机构。已知凸轮以等角速度顺时针转动，基圆半径mm，滚子半径mm，凸轮轴心偏于从动件轴线右侧，偏距mm。从动50br10rr10e件运动规律如下：当凸轮转过时，从动件以简谐运动规律
12、上升mm；当凸轮接着转12030过时，从动件停歇不动；当凸轮再转过时，从动件以等加等减速运动返回原处；30150当凸轮转过一周中其余角度时，从动件又停歇不动。机械设计基础 A(III)习题集解答 13解：解：设计结果如图所示（） 。mm/mml23试设计图示的凸轮机构，已知摆杆在起始位置时垂直于，ABOBmm，mm，滚子半径mm，凸轮以等角速度顺时针转动。从动40OBl80ABl10rr件运动规律如下：当凸轮转过时，从动件以摆线运动规律向上摆动；当凸轮再转18030过时，从动件又以摆线运动规律返回原来位置，当凸轮转过其余时，从动件停歇15030不动。机械设计基础 A(III)习题集解答 14B解：升程： )1802sin(21 18030)1800(
