机械原理第八版课后练习答案西工大版)

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1、机械原理第八版西工大教研室编第2章2-1何谓构件？何谓运动副及运动副元素？运动副是如何进行分类的？答：参考教材57页。2-2 机构运动简图有何用处？它能表示出原机构哪些方面的特征？答：机构运动简图可以表示机构的组成和运动传递情况，可进行运动分析，而且也可用来进行动力分析。2-3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？答：参考教材1213页。2-4 何谓最小阻力定律？试举出在机械工程中应用最小阻力定律的1、2个实例。2-5在计算平面机构的自由度时，应注意哪些事项 ？答：参考教材1517页。2-6 在图2-20所示的机构中，在铰链 C B

2、 D处，被连接的两构件上连接点的轨迹都是重合的， 那么能说该机构有三个虚约束吗？为什么？答：不能，因为在铰链C、B、D中任何一处，被连接的两构件上连接点的轨迹重合是由于其他两处 的作用，所以只能算一处。2-7 何谓机构的组成原理？何谓基本杆组？它具有什么特性？如何确定基本杆组的级别及机构的级别？答：参考教材1819页。2-8为何要对平面高副机构进行“高副低代? “高副低代”应满足的条件是什么？答：参考教材2021页。2-9任选三个你身边已有的或能观察到的下列常用装置 （或其他装置），试画出其机构运动简图， 并计算其自由度。1）折叠桌或折叠椅；2）酒瓶软木塞开盖器；3）衣柜上的弹簧合页；4）可调

3、臂台灯 机构；5）剥线钳；6）磁带式录放音机功能键操纵机构；7）洗衣机定时器机构；8）轿车挡风玻璃雨刷 机构；9）公共汽车自动开闭门机构；10）挖掘机机械臂机构；。2-10 请说出你自己身上腿部的髋关节、膝关节和踝关节分别可视为何种运动副？试画出仿腿部机构的机构运动简图，并计算其自由度。2-11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j输入，使轴A连续回转；而固装在轴八上的凸轮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（各尺寸由图上量取），分析是否能实现设计意图，并提出修改方案。1）取比例尺绘制机构运动简图2）分析是否能实现设计意图解：

4、f =3 3一2 4T丸不合理f =0，可改为2-12图示机构为一凸轮齿轮连杆组合机构，试绘制其机构示意简图并计算自由度。解：2-16试计算图示凸轮-连杆组合机构的自由度（a）解:f =3 4-2 5-1可 A为复合铰链（b）解：（1）图示机构在D处的结构与图2-1所示者一致，经分析知该机构共有 7个活动构件，8个 低副（注意移动副F与F, E与E均只算作一个移动副），2个高副；因有两个滚子2、4,所以有 两个局部自由度，没有虚约束，故机构的自由度为F=3n- （2p l+ph- p ）- F =3x 7- （2 x 8+2-0）- 2=1(2)如将D处结构改为如图b所示形式，即仅由两个移动副

5、组成。注意，此时在该处将带来 一个虚约束。因为构件3、6和构件5、6均组成移动副，均要限制构件6在图纸平面内转动，这两 者是重复的，故其中有一个为虚约束。经分析知这时机构的活动构件数为6，低副数为7，高副数和局部自由度数均为2，虚约束数为1，故机构的自由度为F=3n- (2p i+ph- p )- F =3 X 6- (2 x 7+2-1)- 2=1上述两种结构的机构虽然自由度均为一，但在性能上却各有千秋：前者的结构较复杂，但没有虚约束，在运动中不易产生卡涩现象；后者则相反，由于有一个虚约束，假如不能保证在运动过程中构 件3、5始终垂直，在运动中就会出现卡涩甚至卡死现象，故其对制造精度要求较高

6、。(c)解：(1) n=11, p 1=17, p h=0, p=2p i+ph-3n=2, F=0F=3n-(2p1+ph-p)-F=3 X 11-(2 X 17+0-2)-0=1(2)去掉虚约束后 F=3n-(2p l+ph) =3 X 5-(2 X 7+0) =1(d) A、B、C处为复合铰链。自由度为：F=3n-(2p 1+ph-p)-F=3 X 6-(2 X 7+3)-0=1齿轮3、5和齿条7与齿轮5的啮合高副所提供的约束数目不同，因为齿轮3、5处只有一个高副，而齿条7与齿轮5在齿的两侧面均保持接触，故为两个高副。2-13图示为一新型偏心轮滑阎式真空泵。其偏心轮1绕固定轴心A转动，与

7、外环2固连在一起的滑阀3在可绕固定轴心C转动的圆柱4中滑动。当偏心轮按图示方向连续回转时可将设备中的空气 吸入，并将空气从阀5中排出，从而形成真空。(1)试绘制其机构运动简图； 计算其自由度。解(1)取比例尺作机构运动简图如图所示。(2) F=3n-(2p1+ph-p )-F =3X 4-(2 X 4+0-0)-1=12-14图示是为高位截肢的人所设汁的一种假肢膝关节机构。该机构能保持人行走的稳定性。若以 胫骨1为机架，试绘制其机构运动简图和计一算其自由度，并作出大腿弯曲时的机构运动简图。 解 把胫骨I相对固定作为机架假肢膝关节机构的机构运动简图如图所示，大腿弯曲90。时的机构运动简图，如图中

8、虚线所示。其自由度为：F=3n-(2pi+ph-p )-F =3X 5-(2 X 7+0-0)-0=12-15试绘制图n所示仿人手型机械手的食指机构的机构运动简图(以手掌8作为相对固定的机架)，井计算自由度。(1) 取比倒尺肌作机构运动简图(2) 计算自由度解：2-18图示为一刹车机构。刹车时，操作杆j向右拉，通过构件2、3、4、5、6使两闸瓦刹住车轮。 试计算机构的自由度，并就刹车过程说明此机构自由度的变化情况。(注；车轮不属于刹车机构中的构件。(1)未刹车时，刹车机构的自由度2)闸瓦G J之一剃紧车轮时刹车机构的自由度3) 闸瓦G J同时刹紧车轮时，刹车机构的自由度解. 1f=36 - 2

9、8=22f =3 5 -2 7 =13f =3 4 -2 6 =12-23图示为一内然机的机构运动简图，试计算自由度 t并分析组成此机构的基本杆组。如在该机 构中改选EG为原动件，试问组成此机构的基本杆组是否与前者有所不同。解：f =3 7 -2 10 =12-21图示为一收放式折叠支架机构。该支架中的件1和5分别用木螺钉连接于固定台板1和括动台板5上两者在D处铰接，使活动台板能相对于固定台极转动。又通过件1，2，3，4组成的铰链四杆机构及连杆3上E点处的销子与件5上的连杆曲线槽组成的销槽连接使活动台 板实现收放动作。在图示位置时，虽在活动台板上放有较重的重物活动台板也不会自动收起，必须沿箭头

10、方向推动件2,使铰链B, D重合时活动台板才可收起(如图中双点划线所示)。现已知机构尺寸I ab=I ad=90 mm Ibc=Icd=25 mm其余尺寸见图。试绘制该机构的运动简图，并计算 其自由度。解：机械运动简图如下：F=3n-(2pi+p-p )-F =3X 5-(2 X 6+1-0)-仁13 1何谓速度瞬心？相对瞬心与绝对瞬心有何异同点？ 答：参考教材3031页。32何谓三心定理？何种情况下的瞬心需用三心定理来确定？答：参考教材31页。3-3试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置（用符号P,直接标注在图上）（a）（b） 答： 答：（10 分）（d）（10 分）（2 分）3-4标出图

11、示的齿轮一连杆组合机构中所有瞬心，并用瞬心法求齿轮 1与齿轮3的传动比3 1/ 3 30 答：1）瞬新的数目：K=N（N-1）/2=6（6-1）/2=152）为求3 1/ 3 3需求3个瞬心P16、P36、P13的位置3）3 1 3 3= P36P13/P 16P13=DK/AK由构件1、3在K点的速度方向相同，可知3 3与3 1同向。3-6 在图示的四杆机构中，l_AB=60mm LcD=90mm,AL=LBC=120mm, 3 2=10rad/s,试用瞬心法求：1）当 =165时，点的速度vc；2）当 =165时，构件3的BC线上速度最小的一点E的位置及速度的大小；3）当VC=0时，角之值

12、（有两个解）。解：1）以选定的比例尺卩机械运动简图（图b）2 ）求vc定出瞬心p12的位置（图b）因P13为构件3的绝对瞬心，则有3 3=Vb/IBp 13= 3 2I aB 卩 i .Bp 13=10X 0.06/0.003 X 78=2.56（rad/s）vc=卩 c p13 3 3=0.003 X 52 X 2.56=0.4（m/s）3）定出构件3的BC线上速度最小的点E的位置，因BC线上速度最小的点必与p13点的距离最近, 故丛p13引BC线的垂线交于点E,由图可得v e=卩 i. P13E3 3=0.003 X 46.5 X 2.56=0.357（m/s）c）量出B的速度vb（即速度

13、矢量pb），试作出（3分）4）定出vc=0时机构的两个位置（图 1=26.4 2=226.6 3-8机构中，设已知构件的尺寸及点 各机构在图示位置时的速度多边形。答：（10 分）（b） 答： 答：311速度多边形和加速度多边彤有哪些特性 ？试标出图中的方向。答 速度多边形和加速度多边形特性参见下图，各速度方向在图中用箭头标出(3 分)试用图解法求机构3-12在图示的机构中，设已知构件的尺寸及原动件1的角速度3 i （顺时针）,在图示位置时C点的速度和加速度。（a） 答:（b）答:1分）V:3=V3+V；3BFVd2+V；3C2 （ 2 分） ntkrCpaB+a C3E+aC3E=aC2+a

14、C3c+a C3C2C2=0aC2=0C3E=03 3=0 a（1 分）3分）2分）kC3C2=0（ 3 分）（2 分）V C2=Vb+V；2BFVd3+V:2C32 分） （2分）（c）答:（1 分）3 3= 3 2=0（2 分）匕3=VB2+VB3B2 （ 2 分）Vc=Vb3+VcB3（ 2 分）nt(1分)rB3+aB3=9B2+a B3B2+a B3B23分)3- 13试判断在图示的两机构中.B点足否都存在哥氏加速度？又在何位置哥氏加速度为零？怍出相应的机构位置图。并思考下列问题。(1) 什么条件下存在氏加速度？(2) 根椐上一条请检查一下所有哥氏加速度为零的位置是否已全部找出。(3

15、)图(a)中，a b2b3=23 2VB2B3对吗？为什么。 解1)图(a)存在哥氏加速度，图(b)不存在。(2) 由于aB2B3=23 2VB2B3故3 3， VB2B3中只要有一项为零，则哥氏加速度为零。图 中B点到达最高和最低点时构件1，3. 4重合，此时Vb2b3=0,当构件1与构件3相互垂直.即_f=;点到达最 左及最右位置时3 2=3 3=0.故在此四个位置无哥氏加速度。 故该机构在任何位置哥矢加速度都为零。(3) 对。因为 3 3 = 3 203-14 在图示的摇块机构中，已知I AE=30mryi l Ac=100mryi l bl=50 mm,lDE=40 mng曲柄以等角速度i =40rad / S回转，试用图解法求机构在 1=45o位置时， 角速度和角加速度。解(1)以卩i作机构运动简