机械原理第八版课后练习答案(西工大版)(孙恒等).pptx

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,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57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1213页。

2-42-5,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。

在计算平面机构的自由度时，应注意哪些事项?

答：

参考教材1517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1819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2021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：

f332410不合理,f0，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：

f382102112-16试计算图示凸轮-连杆组合机构的自由度（a）,解：

f342511,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-（2pl+ph-p）-F=37-（28+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-（2pl+ph-p）-F=36-（27+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,p1=17,ph=0,p=2p1+ph-3n=2,F=0,F=3n-（2p1+ph-p）-F=311-（217+0-2）-0=1

（2）去掉虚约束后F=3n-（2pl+ph）=35-（27+0）=1（d）A、B、C处为复合铰链。

自由度为：

F=3n-（2p1+ph-p）-F=36-（27+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-（2p1+ph-p）-F=34-（24+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-（2pl+ph-p）-F=35-（27+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：

f372101,2-18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：

123,f36282f35271f34261,2-23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：

2-21,f372101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lAB=lAD=90mm；lBC=lCD=25mm，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-（2p1+pb-p）-F=35-（26+1-0）-1=1,第3章,31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3031页。

32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）（a）,（b）,答：

答：

（10分）,（d）,（10分）,3-4标出图示的齿轮一连杆组合机构中所有瞬心，并用瞬心法求齿轮1与齿轮3的传动比1/3。

答：

1）瞬新的数目：

K=N（N-1）/2=6（6-1）/2=15,2）为求1/3需求3个瞬心P16、P36、P13的位置,（2分）,3）定出构件3的BC线上速度最小的E位置,因BC线上速度最小的点必与p13点的距离（3分）,3）,1/3=P36P13/P16P13=DK/AK,由构件1、3在K点的速度方向相同，可知3与1同向。

3-6在图示的四杆机构中，LAB=60mm，LCD=90mm,LAD=LBC=120mm,2=10rad/s,试用瞬心法求：

1）当=165时，点的速度vc；,2）当=165时，构件3的BC线上速度最小的一点E的位置及速度的大小；3）当VC=0时，角之值（有两个解）。

解：

1）以选定的比例尺机械运动简图（图b）,2）求vc定出瞬心p12的位置（图b）,因p13为构件3的绝对瞬心，则有,3=vB/lBp13=2lAB/l.Bp13=100.06/0.00378=2.56（rad/s）,vc=cp133=0.003522.56=0.4（m/s）,点的,最近，故丛p13引BC线的垂线交于点E，由图可得,vE=l.p13E3=0.00346.52.56=0.357（m/s）,4）定出vc=0时机构的两个位置（图c）量出,1=26.42=226.6,（3分）,3-8机构中，设已知构件的尺寸及点B的速度vB（即速度矢量pb），试作出,各机构在图示位置时的速度多边形。

答：

（10分）,（b）,答：

aC3C2=0,答：

311速度多边形和加速度多边彤有哪些特性?

试标出图中的方向。

答速度多边形和加速度多边形特性参见下图，各速度方向在图中用箭头标出。

3-12在图示的机构中，设已知构件的尺寸及原动件1的角速度1（顺时针），试用图解法求机构在图示位置时C点的速度和加速度。

（a）答：

（1分）Vc3=VB+VC3B=VC2+VC3C2（2分）aC3=aB+anC3B+atC3B=aC2+akC3C2+arC3C2,（1分）（3分）,VC2=0,aC2=0,（2分）,VC3B=0,3=0,k,（3分）,（b）答：

aB3+aB3=aB2+aB3B2+arB3B2,（2分）（2分）,VC2=VB+VC2B=VC3+Vc2C33=2=0,（2分）（1分）,aB+anC2B+atC2B=aC3+akC2C3+arC2C3（3分）（c）答：

（2分）,VB3=VB2+VB3B2VC=VB3+VCB3,（2分）（2分）（1分）,ntk,（3分）,3-13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，akB2B3=22vB2B3对吗?

为什么。

解,1）图（a）存在哥氏加速度，图（b）不存在。

（2）由于akB2B3=22vB2B3故3，vB2B3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1，34重合，此时vB2B3=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2=3=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2=3=0，故该机构在任何位置哥矢加速度都为零。

（3）对。

因为32。

3-14,在图示的摇块机构中，已知lAB=30mm，lAC=100mm，lBD=50mm,lDE=40mm，曲柄以等,角速度l=40radS回转，试用图解法求机构在1=45位置时，点D及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l作机构运动简图（a）所示。

（2）速度分析：

以C为重合点，有vC2=vB+vC2B=vC3+vC2C3,大小方向,?

1lAB?

AB,?

BC,0/BC,以l作速度多边形图（b），再根据速度影像原理，作bdeBDE求得d及e，由图可得vD=vpd=023msvE=vpe=0.173m/s2=vbc2/lBC=2rad/s（顺时针）（3）加速度分析：

以C为重合点，有aC2=aB+anC2B+atC2B=aC3+akC2C3+arC2C3,大小,12lAB22lBC,?

023vC2C3?

方向,BA,CBBC,