机械原理课后习题答案部分

第二章

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，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。

2-5 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2-22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。

2-11 如图所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1输入，使轴 A连续回转；而固装在轴A上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构将使冲头上下运动以达到冲压目的。试绘出其机构运动简图，分析其是否能实现设计意图？并提出修改方案。

解：1）取比例尺绘制机构运动简图。

2）分析其是否可实现设计意图。

F=3n-( 2P l +P h –p’ )-F’=3×3-(2×4+1-0)-0=0

此简易冲床不能运动,无法实现设计意图。

3）修改方案。

为了使此机构运动，应增加一个自由度。办法是：增加一个

活动构件，一个低副。修改方案很多，现提供两种。

※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-(2p1+p h-p’)-F’=3×4-(2×4+0-0)-1=1

2-14 解：1）绘制机构运动简图

1）绘制机构运动简图

F=3n-(2P l +P h –p’)-F’=3×5-(2×7+0-0)-0=1

2）弯曲90º时的机构运动简图

※2-15试绘制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。

解：（1)取比倒尺肌作机构运动简图；（2)计算自由度1

-

⨯

⨯

F

=

3=

2

10

7

2-17 计算如图所示各机构的自由度。

（a）F=3n-( 2P l +P h–p’)-F’=3×4-(2×5+1 -0)-0=1（A处为复合铰链）

（b）F=3n-(2P l +P h–p’)-F’=3×7-(2×8+2-0)-2=1（2、4处存在局部自由度）

（c）p’=( 2P l ’+P h ’)-3n’=2×10+0-3×6=2,F=3n-(2P l +P h–p’)-F’=3×11-(2×17+0-2)-0=1 （C、F、K 处存在复合铰链，重复部分引入虚约束）

※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：F=3n-(2p1+p b-p’)-F’=3×5-(2×6+1-0)-1=1

2-23 图示为一内燃机的机构简图，试计算其自由度，并分析组成此机构的基本杆组。有如在该机构中改选EG

为原动件，试问组成此机构的基本杆组是否与前有所不同。

解：1）计算自由度

F=3n-(2P l + P h –p ’)-F ’=3×7-(2×10+0-0)-0=1

2）拆组

3）EG 为原动件，拆组

2-24 试计算如图所示平面高副机构的自由度,并在高副低代后分析组成该机构的基本杆组。

1、

解：1）计算自由度

F=3n-(2P l +P h –p ’)-F ’=3×5-(2×6+1-0)-1=1

2）从结构上去除局部自由度、虚约束、多余的移动副、转动副（如图2所示） 3）高副低代（如图3所示） 4）拆组（如图4所示）

2、

解：1）计算自由度

II 级组

II 级组

III 级组

II 级组

F=3n-(2P l +P h –p ’)-F ’=3×-(2×9+1-0)-1=1

2）从结构上去除局部自由度、虚约束、多余的移动副、转动副（如图b 所示） 3）高副低代（如图c 所示） 4）拆组（如图d 所示）

第三章

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机构中，设已知构件的尺寸及点B 的速度v B (即速度矢量pb)，试作出各机构在图示位置时的速度多边形。

※3-4 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)图 (a)中，a k

B2B3=2ω2v B2B3对吗?为什么。 解：（1)图 (a)存在哥氏加速度，图 (b)不存在。

(2)由于a k

B2B3==2ω2v B2B3故ω3，v B2B3中只要有一项为零，则哥氏加速度为零。图 (a)中B 点到达最高和最低点时构件1，3．4重合，此时v B2B3=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ω2=ω3=0．故在此四个位置无哥氏加速度。图 (b)中无论在什么位置都有ω2=ω3=0，故该机构在任何位置哥矢加速度都为零。 (3)对。因为ω3≡ω2。

3-5 在图示的曲柄滑块机构中，已知

mm l mm l mm l mm l DE BD A AB 40,50,100,30C ====，曲柄以等角速度

s rad /101=ω回转，试用图解法求机构在︒=451ϕ位置时，点D 、E 的速度和加速度以及构件2的角速度和角加速度。

解：（1）以选定的比例尺l μ作机构运动简图

（2）速度分析AB)(m/s 3.01⊥==AB B l v ωBC

BC

v v v v v C C C B C B C //3

2322⊥∨∨

+=+=？

方向：？0？大小：？

根据速度影像原理，作BC BD bc bd //2=求得点d ，连接pd 。根据速度影像原理，作BDE bde ∆≈∆求得点e ，连接pe ，由图可知

)(/r 2/m/s,175.0m/s,173.0,m/s 23.0223232顺时针s ad l bc c c v pe v pd v BC v v C C v E v D ========μωμμμ （3）加速度分析A)(B m/s 3221→==AB B l a ω