机械原理习题答案

机械原理习题答案
篇一：机械原理_课后习题答案第七版
《机械原理》作业题解
第二章
机构的结构分析
F＝3n2plph＝3×2×1＝034F=3n?=3×4?=1
74
3
85291-1’F=3n??F’=3×8??1
=1
篇二：机械原理第七版西北工业大学习题答案.doc
第二章平面机构的结构分析
题2-1图a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。

解：1)取比例尺,绘制机构运动简图。

2)要分析是否能实现设计意图,首先要计算机构管此机构有4个活动件，但齿轮1和凸轮2是
固装能作为一个活动件，故n?3pl?3ph?1
F?3n?2pl?ph?3?3?2?4?1?0
的自由度。

尽在轴A上，只
原动件数不等于自由度数，此简易冲床不能运动，即不能实现设计意图。

分析：因构件3、4与机架5和运动副B、c、D组成不能运动的刚性桁架。

故需增加构件的自由度。

3)提出修改方案：可以在机构的适当位置增加一个活动构件和一个低副，或用一个高副来代替一个低副。

在构件3、4之间加一连杆及一个转动副。

在构件3、4之间加一滑块及一个移动副。

在构件3、4之间加一滚子及一个平面高副。

置上添加一个构件（相当于增加3个自由度）和1个低副（相当于引入2个约束），如图2-1（b）（c）所示，这样就相当于给机构增加了一个自由度。

用一个高副代替一个低副也可以增加机构自由度，如图2-1
（d）所示。

题2-2图a所示为一小型压力机。

图上，齿轮1与偏心轮1’为同一构件，绕固定轴心o连续转动。

在齿轮5上开有凸轮轮凹槽，摆杆4上的滚子6嵌在凹槽中，从而使摆杆4绕c轴上下摆动。

同时，又通过偏心轮1’、连杆2、滑杆3使c轴上下移动。

最后通过在摆杆4的叉槽中的滑块7和铰链G使冲头8实现冲
压运动。

试绘制其机构运动简图，并计算自由度。

解：分析机构的组成：
此机构由偏心轮1’（与齿轮1固结）、连杆2、滑杆3、摆杆4、齿轮5、滚子6、滑块7、冲头8和机架9组成。

偏心轮1’与机架9、连杆2与滑杆3、滑杆3与摆杆4、摆杆4与滚子6、齿轮5与机架9、滑块7与冲头8均组成转动副，滑杆3与机架9、摆杆4与滑块7、冲头8与机架9均组成移动副，齿轮1
与齿轮5、凸轮5与滚子6组成高副。

故
解法一：n?7pl?9ph?2
F?3n?2pl?ph?3?7?2?9?2?1
解法二：n?8pl?10ph?2局部自由度F??1
F?3n??F??3?8?2?10?2?1?1
题2-3如图a所示为一新型偏心轮滑阀式真空泵。

其偏心轮1绕固定轴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1
按图示方向连续转动空气按图示空气流动方向从阀5中排出，从而形成真空。

由于外环2与泵腔6有一小间隙，故可抽含有微小尘埃的气体。

试绘制其机构
的运动简图，并计算其自由度。

题2-4
时，可将设备中的
解：1)取比例尺,绘制机构运动简图。

４
Ａ
题2-3
2)n?3pl?4ph?0
F?3n?2pl?ph?3?3?2?4?0?1
题2-4使绘制图a所示仿人手型机械手的食指机构的机构运动简图（以手指8作为相对固定的机架），
并计算其自由度。

解：1)取比例尺,绘制机构运动简图。

2)n?7pl?10ph?0
F?3n?2pl?ph?3?7?2?10?0?1
题2-5图a所示是为高位截肢的人保持人行走的稳定性。

若以颈骨1试绘制其机构运动简图和计算其
运动简图。

解：1)取比例尺,绘制机构运动如虚线所示。

2)n?5pl?7ph?0
F
?3n?2pl?ph?3?5?2?7?0?1
所设计的一种假肢膝关节机构，该机构能
为机架，
自由度，并作出大腿弯曲90度时的机构
简图。

大腿弯曲90度时的机构运动简图
题2-6杆组合机构（图中在D处为铰接在
题2a、d为齿轮-连杆组合机构；图b为凸轮-连；图c为一精压机机构。

并
束
问在图d所示机构中，齿轮3与5和齿条7与齿轮5的啮合高副所提供的约
数目是否相同？为什么？解：a)n?4pl?5ph?1
F?3n?2pl?ph?3?4?2?5?1?1
b)解法一：n?5pl?6ph?2
F?3n?2pl?ph?3?5?2?6?2?1
解法二：n?7pl?8ph?2虚约束p??0局部自由度F??2
F?3n??F??3?7??2?1
c)解法一：n?5pl?7ph?0
F?3n?2pl?ph?3?5?2?7?0?1
o
A3E
解法二：n?11pl?17ph?0
??3n??2?10?0?3?6?2局部自由度F??0虚约束p??2pl??ph
F?3n??F??3?11??0?1
d)n?6pl?7ph?3
F?3n?2pl?ph?3?6?2?7?3?1
齿轮3与齿轮5的啮合为高副（因两齿轮中心距己被约
单侧接触）将提供1个约束。

束，故应为
齿条7与齿轮5的啮合为高副（因中心距未被约束，故应为双侧接触）将提供2个约束。

题2-7试绘制图a所示凸轮驱动式四缸活塞空气压缩机的机构运动简图。

并计算其机构的自由度（图中凸轮1原动件，当其转动时，分别推动装于四个活塞上A、B、c、D处的滚子，使活塞在相应得气缸内往
复运动。

图上AB=Bc=cD=AD）。

解：1)取比例尺,绘制机构运动简图。

所示)
2)此机构由1个凸轮、4个滚子、4个连杆、4个活塞和机架组成。

凸轮与4个滚子组成高副，4个连杆、4个滚子和4个活塞分别在A、B、c、D处组成三副复合铰链。

4个活塞与4个缸（机架）均组成
移动副。

解法一：
n?13pl?17ph?4
虚约束：
因为AB?Bc?cD?AD，4和5，6和7、8和9为不影响机构传递运动的重复部分，与连杆10、
11、12、13所带入的约束为虚约束。

机构可简化为图2-7（b）
??3局部自由度F???3重复部分中的构件数n??10低副数pl??17高副数ph
??3n??2?17?3?3?10?3?4p??2pl??ph
局部自由度F??4
F?3n??F??3?13??4?1
解法二：如图2-7（b）
局部自由度F??1
F?3n??F??3?3??1?1
题2-8图示为一刹车机构。

刹车时，操作杆1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。

）
解：1)未刹车时，刹车机构的自由度
n?6pl?8ph?0
F?3n?2pl?ph?3?6?2?8?0?2
2)闸瓦G、j之一刹紧车轮时，刹车机构的自由度
n?5pl?7ph?0
F?3n?2pl?ph?3?5?2?7?0?1
3)闸瓦G、j同时刹紧车轮时，刹车机构的自由度
n?4pl?6ph?0
F?3n?2pl?ph?3?4?2?6?0?0
题2-9试确定图示各机构的公共约束m和族别虚约束p″，并人说明如何来消除或减少共族别虚约
束。

解：楔形
1、2相对机架只能
x、y方向移动，而其余方向的相对
独立运动都被约束，故公共约束数m?4,为4族平面机构。

pi?p5?3 5
F??6?m?n?
??i?m?p
i?m?1
i
??6?4??2??5?4??3?1
F0?6n?ipi?6?2?5?3??3将移动副改为圆柱下刨，可减少虚约束。

篇三：机械原理第八版课后练习答案
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，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?1?0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）f?3?8?2?10?2?1?1
解：f?3?4?2?5?1?1A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，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--F’=3ⅹ7--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--F’=3×6--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：n=11,p1=17,ph=0,p`=2p1`+ph-3n`=2,F`=0
F=3n--F`=3×11--0=1
去掉虚约束后F=3n-=3×5-=1
（d）A、B、c处为复合铰链。

自由度为：F=3n--F`=3×6--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。

试绘制其机构运动简图；计算其自由度。

解取比例尺作机构运动简图如图所示。

F=3n--F’=3×4--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--F’=3×5--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，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：
f?3?7?2?10?12-18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。

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。