重庆大学机械原理课后习题解答

一机构结构

二平面连杆机构及其分析设计

三凸轮机构及其设计

四论析及其设计

六机构的动力学

1-1答案：a)自由度数为３。约束掉３个移动，保留３个转动自由度，为３级运动副。

b) 自由度数为３。约束掉１个移动、２个转动，保留２个移

动，１个转动自由度，为３级运动副。

c) 自由度数为1。约束掉2个移动、3个转动，保留1个移动

自由度，为5级运动副。

d) 自由度数为1。约束掉3个移动、２个转动，保留１个转动

自由度，为5级运动副。

e) 自由度数为2。约束掉2个移动、２个转动，保留1个移动，

１个转动自由度，为4级运动副。

1-1答案：a)自由度数为３。约束掉３个移动，保留３个转动自由度，为３级运动副。

b) 自由度数为３。约束掉１个移动、２个转动，保留２个移

动，１个转动自由度，为３级运动副。

c) 自由度数为1。约束掉2个移动、3个转动，保留1个移动

自由度，为5级运动副。

d) 自由度数为1。约束掉3个移动、２个转动，保留１个转动

自由度，为5级运动副。

e) 自由度数为2。约束掉2个移动、２个转动，保留1个移动，

１个转动自由度，为4级运动副。

1-2答案：a)其结构的自由度Ｆ＝３×８－２×１０－２＝２或Ｆ＝３×９－２×１１－１＝２。机构运动简图：

b)自由度Ｆ＝３×５－２×７＝１。机构运动简图：

c)自由度Ｆ＝３×６－２×４＝１。机构运动简图：

d)自由度Ｆ＝３×５－２×７＝１。机构运动简图：

1-3答案：∵Ｆ＝１,

∴单链数Ｐ＝３Ｎ／２－（Ｆ＋３）／２＝１３

闭环数k＝Ｐ＋１－Ｎ＝４

由Ｐ３３页公式１－１３a可得：

合回路分别是由如下构件组成：

１０，９，８，７，１４；１０，１，２，３；

１０，５，４，３；２，３，４，５，６，７。

1-4答案：a)其中４、８、３、２、７构件构成了虚约束。Ｆ＝３×３－２×４＝１;

先按a）图机构运动起来。拆去虚约束后再观察其运动。

b)其中ＡＤ、ＣＤ杆及下方的活塞构成虚约束。

Ｆ＝３×５－２×７＝１;

c)为轨迹重合虚约束，可认为ＡＢ杆或滑块之一构成虚约束。

Ｆ＝３×３－２×４＝１;

d)对称的上部分或下部分构成虚约束。

Ｆ＝３×５－２×７＝１.

1-6答案：a)Ｆ＝３×７－２×１０＝１．注意其中的Ｃ、Ｇ、Ｄ、Ｈ点并不是复合铰链。

以ＡＢ为原动件时：

由三个Ⅱ级基本杆组与原动件、机架构成的机构，其机构级别为二级。以ＥＦ为原动件时：

由１个Ⅱ级基本杆组，１个Ⅲ级基本杆组组成。杆组级别为三级。b)Ｆ＝３×５－２×７＝１

以ＡＢ为原动件时：

由１个Ⅲ级基本杆组组成，机构级别为三级。

以ＥＦ为原动件时：

由２个Ⅱ级基本杆组组成，机构级别为２级。

C）Ｆ＝３×７－２×１０＝１其中Ｃ点为复合铰链，分别由2、３、４构件在Ｃ点构成复合铰。

以ＡＢ为原动件时：

由３个Ⅱ级基本杆组组成。机构级别为２级。

以ＥＦ为原动件时：

由３个Ⅱ级基本杆组组成。机构级别为２级。

d)Ｆ＝３×３－２×３－２＝１或者Ｆ＝３×５－２×５－２－２＝１

其中Ｂ、Ｄ处的磙子具有局部自由度。

高副低代后的瞬时替代机构为：

机构级别为２级。

e）Ｆ＝３×４－２×５－１＝１

其中Ｅ不是复合铰链，Ｆ处构成虚约束。

高副低代后为：

由１个Ⅲ级基本杆组组成，机构级别为３级。

F）Ｆ＝３×６－２×８－１＝１滚子具有局部自由度，Ｄ点构成虚约束。其中Ｇ、Ｉ、Ｆ点不是复合铰链。

高副低代后为：

由１个Ⅱ级基本杆组，１个Ⅲ级基本杆组组成。机构级别为３级。1-7答案：a)Ｆ＝６×３－（３×１＋４×１＋５×２）＝１

b)F=6×3－(3×2+5×2)－１＝１

c)Ｆ＝６×３－（５×４－３）＝１

d)Ｆ＝６×３－（３×１＋４×１＋５×２）＝１

2-1答案：a) b)

曲柄摇块机构曲柄滑块机构

c) d)

曲柄滑块机构曲柄摇块机构

2-2答案：1）该机为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，则AB应为最短杆。其中已知BC杆为最长杆50。

∴l AB+l BC≤l AD+l CD

∴l AB≤15

2）该机构欲成为双曲柄机构，同样应满足曲柄存在的条件，且应以

最短杆为机架。现AD为机架，则只能最短杆即为AD＝３０，则最长

杆可能为BC杆，也可能是AB杆。

１）１）若AB杆为最长杆：l AD+l AB≤l BC+l CD

∴l AB≤55 即５０＜l AB＜５５

２）２）若ＢＣ杆为最长杆：l AB+l BC≤l AB+l CD

∴l AB≤45 即４５≤l AB＜５０

∴若该机构为双曲柄机构，则ＡＢ杆杆长的取值范围为：

45≤l AB≤50

３）３）欲使该机构为双摇杆机构，则最短杆与最长杆之和应大于另外二杆之和。现在的关键是谁是最短、最长杆？

1)1)若AB杆最短，则最长杆为BC：

∴l AB+l BC＞l CD+l AD

∴l AB＞15

2）若AD杆最短，BC杆最长：l AD+l AB＞l BC+l CD

∴l AB＜45

AB杆最长：l AD+l AB＞l BC+l55

l AD+l CD+l BC＜115

l

综上分析：AB杆的取值为：

15＜l AB＜45 或者 55＜l AB＜115

2-3答案：由于l AB＋l AD≤l BC＋l CD，且以最短杆ＡＢ的邻边为机架。

故该铰链四杆机构为曲柄摇杆机构。ＡＢ为曲柄。

１）以曲柄ＡＢ为主动件，作业摇杆ＣＤ的极限位置如图所示。

∴AC1＝l AB＋l BC＝80

AC2＝l BC－l AB＝24

极位夹角θ：

θ＝COS－１∠C2AD－COS－１∠C1AD

＝COS－１[(AC22＋AD2－C2D2)／２AC2＊AD]－COS－１[(AC１2＋

AD2－C１D2)／２AC１×AD]

＝COS－１［(242+722－502)/2×24×72］－COS－１［(８02+722

－502)/2×80×72］

≈21o

行程速比系数Ｋ＝（１８００＋θ）／（１８００－θ）≈

最小传动角γmin出现在ＡＢ与机架ＡＤ重合位置（分正向重合、