机械原理课后答案第章

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5~7 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12~13 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15~17 页。

2-6 在图2-20 所示的机构中，在铰链C、B、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18~19 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20~21 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A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：

f 3 3 2 4 10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 1 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 丨+p h-p ' )- F ' =3 x 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 l+p h- 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。

(c)

解：(1) n=11, p 1=17, p h=0, p'=2p i'+p h-3n'=2, F'=0

F=3n-(2p 1+p h-p')-F'=3 X 11-(2 X 17+0-2)-0=1

(2)去掉虚约束后F=3n-(2p i+p h) =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+p h-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；(2) 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-(2p 1+p h-p ')-F '=3X 4-(2 X 4+0-0)-1=1

2-14 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l 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，如图中虚线所示。其自由度为：

F=3n-(2p l +p h-p ')-F ' =3X 5-(2 X 7+0-0)-0=1

2-15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：1>f36282

2>f35271

3>f34261

2-23 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 1

2-21 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l AB=l AD=90 mm；l BC=l CD=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-(2p 1+p b-p')-F'=3 X 5-(2 X 6+1-0)-1=1

第3章

3—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30~31 页。

3—2 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)