机械原理习题解答

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1、机械原理习题解答机械工程学院目 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 39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，都是由 组合而成的。2）、机器或机构的 之间，

2、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件是构件。 （ ）4）、只从运动方面讲，机构是具有确定相对运动

3、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）、第二章 机构的结构分析2-7 是试指出图2-26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

4、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=1c) n=3， =4 ，PH=0， F=33-24=1 2-9 试判断图2-28中所示各“机构”能否成为机构，并说明理由。解：修改后的机构修改后的机构修改后的机构2-10 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 ， 有复合铰链：构件3和构件5; 构件3和构件1;F=3n-2=3527=1b) n=6， =8， PH=1， 有局部自由度，有虚约束F=3n-2-=3x6-2x8-1=1d) 有

5、虚约束，有复合铰链n=5， =7， =0，F=3n-2-=35-27-0=1e) 有对称虚约束n=5，=7 F=3n-2=1f)有对称虚约束, 有复合铰链 n=3，=3，=2 F=3n-2-=1g) n=2，=2，=1， n=3，=4 有虚约束h) 有对称虚约束，n=3，=4 F=3n-2 =33-24=1或者： n=4，=5 =1，F=3n-2-=34-25-1=12-12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。解：a) n=4， =5， =1F=3n-2-=1所以此机构为III级机构b) n=3， =3， =2F=3n-2-=1c) n=4

6、，=4，=3F=3n-2-=1d) n=6， =8 ，=1F=3n-2-=1所以此机构为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) 机构的级别:IIb) 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， 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:II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

7、运动简图，计算机构的自由度。并确定机构所含杆组的数目和级别以及机构的级别。图2-33 机构示意图机构高副低代后的运动简图杆组的级别: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=1一、若以构件1为原动件，则此机构拆分的杆组是：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， ，。（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

8、。（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（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3-81所示的铰链四杆机构中，各杆件长度分别为，。（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

9、动角（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。图3-58 铰链四杆机构解：由于25554050，所以lABlADlBClCD，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。 AC1lABlBC402565AC2lBClAB402515(1)极位夹角：出现在AB与连杆BC重合位置图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：B1DC1B2DC2(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

10、小传动角。图2曲柄处于位置时，传动角=36.860曲柄处于位置时，传动角1800=54.900现比较的、大小，最小传动角取、中最小者min36.860） 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。3-16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=

11、1.5，机架的长度，又知摇杆的一个极限位置与机架间的夹角，试求其曲柄的长度和连杆的长度。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，。故有两组解。解一：构件AB的长为 构件BC的长为 摇杆的摆角解二：构件AB的长为 构件BC的长为 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，颚板摆角=35，曲柄长度l

12、AB=80 mm。求连杆的长度，并验算最小传动角是否在允许的范围内。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，偏距e =20 mm，并求其最大压力角？解：行程速比系数K=1.5，则机构的极位夹角为选定作图比例，先画出滑块的两个极限位置C1和C2，再分别过点C1、C2作与直线C1C2成的射线，两射线将于点。以点为圆心，OC2为半径作圆，再作一条与直线C1 C2相距为的直线，该直线与先前所作的圆的交点就是固定铰链点。作图过程如解题24图所示。直接由图中量取，所以曲柄AB的长度为 连杆BC的长度为解题3-18图最大压力角，提示：出现在曲柄与导路垂直的时候。3-19 图3-62所示为一牛头刨床的主传动机构,已知，行程速比系数K=2，刨头5的行程H=300mm。要求在整个行程中，刨头5有较小的压力角，试设计此机构。图3-62题3-19图解