机械原理课后练习答案西工大版.docx

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机械原理课后练习答案西工大版

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（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:

f=,可改为

f=?

-?

-=不合理∵0

332410

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:

38210211

f=?

-?

--=

2-16试计算图示凸轮-连杆组合机构的自由度

（a）

f=?

-?

-=A为复合铰链

解:

342511

（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’=3ⅹ7-（2ⅹ8+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’=3×6-（2ⅹ7+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`=3×11-（2×17+0-2）-0=1

（2）去掉虚约束后F=3n-（2pl+ph）=3×5-（2×7+0）=1

（d）A、B、C处为复合铰链。

自由度为:

F=3n-（2p1+ph-p`）-F`=3×6-（2×7+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’=3×4-（2×4+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’=3×5-（2×7+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:

f=?

-?

=

372101

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

f=?

-?

=

解:

1>36282

f=?

-?

=

2>35271

f=?

-?

=

3>34261

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。

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