习题答案(第7章～第10章)

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《汽车机械基础》习题参考答案

第7章 思考与练习

1．说明机器的基本组成，机器的特征，构件与零件的定义。

答：一部完整的机器主要有以下四大部分，（1）原动机部分；（2）执行部分；（3）传动部分；（4）控制部分。

机器具有以下几个共同的特征： （1）机器是人为的多个实体的组合。 （2）各实体之间具有确定的相对运动。 （3）能够变换或传递能量、物料和信息。

构件——是指机器的运动单元。构件可以是一个零件，也可能是若干零件的刚性组合体。 零件——是指机器制造单元，如齿轮、曲轴、螺栓、箱体等。

2．什么是物体运动的自由度？平面上自由运动物体有几个自由度？它们是怎样的运动形式？ 答：自由度是构件可能出现的独立运动。平面上自由运动物体有3个自由度。即，在平面内绕任一点转动，也可沿x 轴或y 轴方向移动。

3．什么是运动副？什么是运动副的约束？转动副、移动副和平面高副分别限制了构件的哪些独立相对运动？它们的约束数各是多少？为什么说运动副也是组成机构的要素？

答：使两构件直接接触而又彼此有一定的相对运动的连接称为运动副。 机构中的构件由于通过运动副相互连接，使其原来独立运动受到约束。

转动副限制了构件的2个方向的移动；移动副限制了构件的1个方向的移动和转动；平面高副限制了构件的1个方向的移动。转动副、移动副的约束数是2，平面高副的约束数是1。

当构件组成机构时，每个构件都以一定的形式与其他构件相互连接，且相互连接的两构件间保留着一定的相对运动。所以说，运动副也是组成机构的要素。

4．如图7.81所示压力机，已知l AB ＝20mm ，l BC ＝265mm ，l CD ＝l DE ＝150mm ，a ＝150mm ，b ＝300mm ，试按适当比例尺绘出机构运动简图，并计算机构自由度。

解：该机构的活动构件n ＝5，共组成6+1

（C 处为复合铰链）个低副，没有高副，即P L ＝7，P H ＝0。

F ＝3n －2P L －P H

＝3×5 2×7－0 ＝1

5．如图7.82所示为一简易冲床，设计者的思路是：动力由齿轮1输入，使轴A 连续回转，固装在轴A 上的凸轮2与杠杆5组成的凸轮机构将使冲头B 上下运动以达到冲压目的。试按图的比例绘出机构运动简图，分析其运动。

图7.81 习题4图

运动简图

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解：该机构的活动构件n ＝3，共组成4个低副，1个高副， 即P L ＝4，P H ＝1。

F ＝3n －2P L －P H

＝3×3-2×4－1 ＝0

∵F ＝0

∴该机构不能运动。

6．试计算如图7.83所示各机构的活动度，并判断该机构的运动是否确定（图中绘有箭头的构件为原动件）。各图是：（a ）康拜因的清除机构，（b ）推土机机构，（c ）压缩机的压气机构，（d ）缝纫机的送布机构，（e ）平炉的堵塞渣口机构，（f ）筛料机机构，（g ）压床机构，（h ）冲压机构，（i ）椭圆规机构，（j ）液压挖掘机构。

解：（a ）该机构的活动构件n ＝7，P L ＝10（有一处为复合铰链），P H ＝0。 F ＝3n －2P L －P H ＝3×7-2×10－0＝1 原动件数= F ＝1，机构运动确定。

（b ）该机构的活动构件n ＝5，P L ＝7，P H ＝0。 F ＝3n －2P L －P H ＝3×5-2×7－0＝1 原动件数= F ＝1，机构运动确定。

（c ）该机构的活动构件n ＝7（有一处为复合铰链），P L ＝10，P H ＝0。 F ＝3n －2P L －P H ＝3×7-2×10－0＝1 原动件数= F ＝1，机构运动确定。

（d ）该机构的活动构件n ＝5，P L ＝6，P H ＝1。 F ＝3n －2P L －P H ＝3×5-2×6－1＝2 原动件数= F ＝2，机构运动确定。

图7.82 习题5图

运动简图

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（e ）该机构的活动构件n ＝7，P L ＝10，P H ＝0。 F ＝3n －2P L －P H ＝3×7-2×10－0＝1 原动件数= F ＝1，机构运动确定。

（f ）该机构的活动构件n ＝7（滚轮为多余自由度），P L ＝9，P H ＝1。 F ＝3n －2P L －P H ＝3×7-2×9－1＝2 原动件数= F ＝2，机构运动确定。

（g ）该机构的活动构件n ＝5（轨迹重合的虚约束），P L ＝7，P H ＝0。 F ＝3n －2P L －P H ＝3×5-2×7－0＝1 原动件数= F ＝1，机构运动确定。

（h ）该机构的活动构件n ＝9（滚轮为多余自由度），P L ＝12（有一处为复合铰链），P H ＝2。 F ＝3n －2P L －P H ＝3×9-2×12－2＝1 原动件数= F ＝1，机构运动确定。

（i ）该机构的活动构件n ＝3（D 处可视为轨迹重合的虚约束），P L ＝4，P H ＝0。 F ＝3n －2P L －P H ＝3×3-2×4－2＝1 原动件数= F ＝1，机构运动确定。

（j ）该机构的活动构件n ＝3（D 处可视为轨迹重合的虚约束），P L ＝4，P H ＝0。 F ＝3n －2P L －P H ＝3×3-2×4－2＝1 原动件数= F ＝1，机构运动确定。

7．铰链四杆机构有哪几种基本类型？它们各有怎样的运动特点？

答：（1）曲柄摇杆机构。铰链四杆机构的两个连架杆，若一杆为曲柄，另一杆为摇杆，则此机构称为曲柄摇杆机构。

（2）双曲柄机构。铰链四杆机构的两个连架杆都是曲柄，则称为双曲柄机构。 （3）双摇杆机构。两个连架杆均为摇杆的机构，则称为双摇杆机构。 8．判断如下论述是否正确，并说明理由：

（1）若铰链四杆机构的最长杆与最短杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和，则连架杆必成为曲柄。 （2）若连架杆与机架之一是最短杆，则连架杆必成为曲柄。

答：如图所示为铰链四连杆机构。a 、b 、c 、d 分别表示构件AB 、BC 、CD 、AD 的长度，若AD 为机架，

AB 为曲柄，在AB 转动的过程中，AB 与AD 拉直共线和重叠共线有两个位置。要使AB 成为曲柄，它必须能顺利地通过这两个共线位置。由此可知，在四连杆机构中，要使连架杆成为曲柄，必须同时具备以下两个条件，即：

（1）连架杆与机架中必有一个是最短杆件；

（2）最短杆件与最长杆件长度之和必小于或等于其余两杆件的长度之和。

9．哪些机构是由曲柄滑块机构演化形成的？是怎样演变的？

答：（1）曲柄滑块机构。曲柄滑块机构如图所示，一个连架杆相对于机架做往复直线移动而成为滑块。 （2）导杆机构。导杆机构是在改变曲柄滑块机构的固定件而演变来的，如图所示。

（3）曲柄摇块机构。如图所示，杆件1的长度小于机架2，能绕机架2做整圆周转动，杆件4与滑块3组成移动副，滑块3与机架2组成转动副，滑块3只能做定轴转动，所以称为曲柄摇块机构。

（4）移动导杆机构。如图所示的四连杆机构中，杆件1的长度小于杆件2。这种机构一般以杆件1为主动构件，杆件2绕C 点摆动，导杆4相对滑块3做往复移动，滑块3

为机架，称定块，故称为固定滑块机