《机械设计基础第五版课后习题解答》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械设计基础第五版课后习题解答（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1. 简述机构与机器的异同及其相互关系。2. 简述机械的基本含义。3. 简述构件和零件的区别与联系。4. 简述“机械运动”的基本含义。5. 简述“机械设计基础”课程的主要研究对象和内容简述“机械设计基础”课程在专业学习中的性质。#参考答案】1. 共同点：人为的实物组合体；各组成部分之间具有确定的相对运动；不 同点：机器的主要功能是做有用功、变换能量或传递能量、物料、信息等；机构 的主要功能是传递运动和力、或变换运动形式。相互关系：机器一般由一个或若 干个机构组合而成。2. 从结构和运动的角度看，机构和机器是相同的，一般统称为机械。3. 构件是机械中的运动单元，零件是机械中的制造单元；构件是由一
2、个或若干 个零件刚性组合而成。4. 所谓“机械运动”是指宏观的、有确定规律的刚体运动。5. 研究对象：常用机构（平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等）和通用零（部） 件（螺栓、键、齿轮、带、链、轴、轴承、联轴器、离合器等） 。研究内容：机 构的组成及其工作原理、结构分析、运动分析等；零（部）件结构、设计计算、 类型选择、使用维护等。“机械设计基础”课程着重研究各类机械中的共性问题，为进一步深入研究 各种专门机械奠定基础；同时，“机械设计基础”课程的学习又涉及到高等数学、 机械制图、工程力学、工程材料以及机械制造基础等知识的综合运用。 因此，“机 械设计基础”是课程体系中的一门专业技术基础课程。#
3、平面机构的自由度1什么是机构中的原动件、从动件、输出构件和机架？2. 机构中的运动副具有哪些必要条件？3. 运动副是如何进行分类的？4. 平面低副有哪两种类型？5. 简述机构运动简图的主要作用，它能表示出原机构哪些方面的特征？6. 机构自由度的定义是什么？ 一个平面自由构件的自由度为多少？7. 平面运动副中，低副和高副各引入几个约束？8. 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？9. 运动链和机构关系如何？画出下列机构的示意图，并计算其自由度。#(a)(b)#计算下列机构的自由度，若有虚约束、复合铰链和局部自由度，需指出#(2)凸轮一
4、连杆机构(4)压缩机机构#(5)滚动杠杆机构(6)凸轮拨杆机构#(7)电锯机构(8)发动机配气机构#(10)挖掘机机构(9)冲压机构#【参考答案】1. 原动件：运动参数由外界输入的活动构件；从动件：除原动件外的其余活动 构件；输出构件：输出预期运动的从动件；机架：机构运动的参考物，视作相对 固定的构件。2. 三个条件：两个构件；直接接触；相对运动。3. 按两构件运动平面的相互关系分：平面运动副、空间运动副；按两构件 接触方式分：低副(面接触)、高副(点、线接触)。4. 转动副和移动副。5. 机构运动简图主要用于进行机构的结构分析和运动分析。机构运动简图反映 了原机构中的构件类型和数目、运动副类
5、型、数目及其相互位置关系等特征。6. 使机构具有确定运动所需输入的独立运动参数的数目称机构自由度。平面自 由构件的自由度为3。7. 每个低副引入2个约束；每个高副引入1个约束。8. 机构具有确定运动条件：自由度二原动件数目。原动件数目 自由度，机构无法运动甚至构件破坏。9. 运动链：由一系列构件通过运动副联接组成的可动的构件系统；机构：各构 件运动确定的运动链。10. (a)机构示意图如图所示 自由度计算n=3, PL =4, PH=0F=3 n-2PL-PH=3 X3-2 X4-0=1该机构自由度为1。(b)机构示意图如图所示 自由度计算n=3, PL =4, PH=0F=3 n-2P|_-
6、PH=3 X3-2 X4-0=1该机构自由度为1。11. 解：（ 1）复合铰链： 1 n=4, PL=5, PH=1F=3 n-2R-PH=34-22=1（3）无复合铰链、局部自由度和虚约束 n=7, PL=10, PH=0 F=3n-2PL-PH=37-210-0=1（ 4）复合铰链： 1n=7, PL=10, PH=0 F=3n-2PL-PH=37-210-0=1（5）无复合铰链、局部自由度和虚约束 n=4, PL=5, PH=1F=3n-2PL-PH=34-25-11=1（ 6）局部自由度： 1n=3, PL=3, PH=2F=3n-2PL-PH=33-23-12=1（ 7）局部自由度：
7、 1 n=8, PL=11, PH=1 F=3n-2PL-PH=38-211-11=1（8）局部自由度： 1，虚约束： 1 n=6, PL=8, PH=1 F=3n-2PL-PH=36-28-11=1（9）复合铰链： 1，局部自由度： 1 n=9, PL=12, PH=2 F=3n-2PL-PH=39-212-12=110）复合铰链： 1n=11, PL=15, PH=0F=3n-2PL-PH=311-215-0=3平面连杆机构1. 从运动副类型的角度看，什么是连杆机构？机构中的连杆一般做什么运动？2. 铰链四杆机构有哪几种基本型式？3. 铰链四杆机构可以通过哪几种方式演化成其他型式的四杆机构
8、？试说明曲柄 摇块机构是如何演化而来的？4何谓偏心轮机构？它主要用于什么场合？5. 何谓连杆机构的压力角、传动角？它们的大小对连杆机构的工作有何影响？以曲柄为原动件的偏置曲柄滑块机构的最小传动角Ymin发生在什么位置？6. 如图所示，设已 知四杆机 构各构件 的长度为a = 240mm , b = 600mm ,c = 400mm , d = 500mm。试问：1）当取杆4为机架时，是否有曲柄存在？2）若各杆长度不变，能否以选不同杆为机架的办法获得双曲柄机构和双摇杆机构？ 如何获得？ 3）若a、b、c三杆的长度不变，取杆4为机架，要获得曲柄摇杆机 构，d的取值范围应为何值？题6图#题 7图7.
9、 如图所示的铰链四杆机构中，各杆的长度为h=28mm，l2=52mm，l3 = 50mm， l4 = 72mm，试求：1）当取杆4为机架时，该机构的极位夹角B、 杆3的最大摆角？、最小传动角Ymin和行程速比 系数K;2）当取杆1为机架时，将演化成何种类型的 机构？为什么？并说明这时 C、D两个转动副是 整转副还是摆转副；3)当取杆3为机架时，又将演化成何种机构？这时 A、B两个转动副是否仍 为整转副？8. 图示曲柄摇杆机构，已知lAB=55mm， lBC = 100mm， l AD = 125mm。试求:(1) 摇杆3的最小长度 dmin ；(2) 取Icd =1.1(Icd )min，计算
10、曲柄1等速转动时机构的行程速比系数 K ；(3) 取Icd =1.1(lcD)min，计算曲柄1为主动时，机构的最小传动角n。lAD = 130mm， Icd = 90mm。试证9. 在图示的曲柄摇杆机构中，lAB = 15mm 明连杆长度只能限定在55mm 205mm内。题8图10. 如图所示一偏置曲柄滑块机构，曲柄AB为原动件，长度为Iab = 25mm，偏#距e = 10mm，已知最大压力角amax = 30。试求:(1) 滑块行程H ;(2) 机构的极位夹角B和行程速比系数K。11. 设计一偏置曲柄滑块机构，已知滑块的行程速度变化系数K=1.5，滑块的冲程lC1C2 =50mm，导路的
11、偏距e = 20mm，求曲柄长度a和连杆长度b。BBCIC2题10图题 11图#12. 在图示曲柄摇块机构中，AB杆等角 速转动。若Iab =Iac/2，证明其摇块 摆角为60，且摇块的行程速度变化系 数为2。题12图13. 设计一铰链四杆机构，已知摇杆?i =30,?2 =90，机构的行程速比系K=1，试确定曲柄AB和连杆BC 的长度。CD的长度Icd=150 mm,摇杆的两极 限位置与机架AD所成的角度#【参考答案】1. 所有运动副均为低副的机构称连杆机构。 机构中的连杆一般做平面复杂运动2. 三种基本型式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构3. 演化方式：转动副演化为移动副、扩大转动副
12、半径、变更机架、变更杆件尺寸等。曲柄摇杆机构 构。转动副演化 为移动副 曲柄滑块机构变更机架t n曲柄摇块机4. 偏心轮是由曲柄通过扩大转动副半径方式演化得到，曲柄长度即为偏心距。偏心轮的强度和刚度都比曲柄好，因此适用于转速不高而载荷较大场合。5. 压力角a:机构输出构件（从动件）上作用力方向与力作用点速度方向所夹之锐角；传动角丫：压力角的余角。a + 丫书0。压力角（传动角）越小（越大）， 机构传力性能越好。偏置曲柄滑块机构的最小传动角Ymin发生在曲柄与滑块移动导路垂直的位置。6. 1 ） Lmin=a, Lmax=b。a+b=240+600=840mm； c+d=400+500=900m
13、m。即： a+bc+d,且以最短杆邻边为机架，杆1为曲柄。2）取杆1为机架，得双曲柄机构；取杆 3为机架，得双摇杆机构。3）分两种情况讨论： 杆 4 不是最长杆（d住）。此时应有：a+ba+b-c=240+600-400=440mm 即：440mmd詬00mm; 杆 4 为最长杆（db）0 此时应有：a+dvb+c? db+c-a=600+400-240=760mm, 即：600mmQ760mm。综上：440mmd760mm。7. 1）提示：运用相关概念、通过作图或解析方法可确定极位夹角 0、最大摆角？和最小传动角Ymin ,并利用公式求出行程速比系数K。答案：9 = 18.5617，? =
14、70.55820， Yin =22.7342。，K=1.23。2）Lmin=l1，Lmax=b，h+l4=28+72=100, 12+13=52+50=102,即：I1+I4VI2+I3；当 取最短杆（l1 ）为机架时，为双曲柄机构，C、D不与最短杆关联，均为摆转副。3） 取杆3为机架时，为双摇杆机构，A、B与最短杆关联，均为整转副。8. (1)依题意，机架4为最长杆。应有：1 AB + IAD 弓 BC + 1 CD ? ICD 日 AB + 1 AD - 1 BC = 55 + 125- 100 = 80mm从而得：IcDmin =80mmC125(2) lCD =1.1 X80 = 88mm , 计算得：K=1.0723(3) Ymin =33.62
