第一二三章习题卡答案Word下载.docx

1、 机械原理习题卡 2 第一章绪论 第二章 机构的结构分析 13机构具有确定运动的条件是 机构的原动件数目应等于机构的自由度的数目 。 12 试画出图示平面机构的机构示意图，并计算自由度（步骤：1）列出完整公式，2）带入数据，3）写出结果）。其中： 图a） 唧筒机构用于水井的半自动汲水机构。图中水管4直通水下，当使用者来回摆动手柄2时，活塞3将上下移动，从而汲出井水。 解： 自由度计算： 画出机构示意图： n= 3 2 p= 4 p= 0 LH 3 p= 0 F= 0 1 F=3n（2ppp）F lh 4 = 33（2400）0 = 1 图b） 缝纫机针杆机构 原动件1绕铰链A作整周转动，使得滑

2、块2沿滑槽滑动，同时针杆作上下移动，完成缝线动作。 n= 3 p= 4 p= 0 LH 2 3 p= 0 F= 0 1 F=3n（2ppp）F lh 4 观察方向 = 3400）0 专业： 3 第一章绪论 第二章 机构的结构分析 = 1 13 试绘出图a）所示偏心回转油泵机构的运动简图（各部分尺寸由图中直接量取）。图中偏心轮1绕固定轴心A转动，外环2上的叶片a在可绕轴心c转动的圆柱3中滑动，将低压油从右湍吸入，高压油从左端排出。1） 选取适当比例尺， l绘制机构运动简图（见图b） 2） 分析机构是否具有确定运动 n= 3 p= 4 p= 0 LH p= 0 F F=3n（2ppp）F lh =

3、3400）0 = 1 机构原动件数目 1 机构有无确定运动？ 有确定运动 3 C 4 2 B 1 A 想一想： 通过对本油泵机构运动简图的绘 b ）= 1 mm/mm l 专业： 机械原理习题卡 4 第一章绪论 第二章 机构的结构分析 制，你对机构运动简图的作用和优点有 何进一步的认识? 14 图a所示为一具有急回作用的冲床。图中绕固定轴心A转动的菱形盘1为原动件，其与滑块2在B点铰接，通过滑块2推动拨叉3绕固定轴心C转动，而拨叉3与圆盘4为同一构件。当圆盘4转动时，通过连杆5使冲头6实现冲压运动。试绘制其机构运动简图，并计算自由度。 1 2 3 （4） 5 6 7 b ）= 1 mm/mm

4、l 解：1） 选取适当比例尺，绘制机构运动简图（见图b） l 2） 分析机构是否具有确定运动 n= 5 p= 7 p= 0 p= 0 F= 0 LH F=3n（2ppp）F= 35（2700）0 1 lh 机构原动件数目 1 机构有无确定运动？ 有确定运动 专业： 5 第一章绪论 第二章 机构的结构分析 想一想 1如何判断菱形盘1和滑块是否为同一构件？它们能为同一构件吗? 2 为了使冲头6得到上下运动，只要有机构CDE即可，为什还要引入机构ABC？（可在学过第三章后再来想想） 15 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

5、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） 选取适当比例尺，绘制机构运动简图（见图b） l 2） 分析是否能实现设计意图 n= 3 p= 4 p= 1 LH p= 0 F700）0 = 1 机构有无确定运动？ 有确定运动 能否实现设计意图？ 不能 3） 提出修改方案（图c） 2 2 3 3 1 A 4 5 4 b3 3 1 2 4 1 5 b ）= 1 mm/mm l 1 c） 专业： 6 第一章绪论 第二章 机构的结构分析 想一想： 1通过本题你对在设计新的机械或分析现有机械时，首先要绘

6、制机构的运动简图有什么体会? 2计算机构自由度的目的是什么? 3当机构的自由度小于1时，可通过哪些途径来增加自由度?本题中还可列出哪些简单而又适用的修改方案？ 计算1-61-9题各机构的自由度。 16 1）按传动顺序用数字1、2、3在图示机构上给构件编号。 2）计算自由度，并机构判断有无确定运动： 在图中指明复合铰链、局部自由度和虚约束 复合铰链 n= 8 p= 10 p= 2 LH p= 0 F= 1 编号暂略 局部自由度 F=3n（2ppp）F lh =38（21020）1= 1 机构原动件数目 1 机构有无确定运动？ 有确定运动 17 1）按传动顺序用数字1、2、3在图示机构上给构件编号

7、。 2）计算自由度，并判断机构有无确定运动： 局部自在图中指明复合铰链、局部自由度和虚约束 复合铰链 虚约束 由度 n= 8 p= 10 p= 2 LH p= 1 F F=3n（2ppp）F lh 编号暂略 虚约束 专业： 7 第一章绪论 第二章 机构的结构分析 =31021）1= 2 机构原动件数目 2 机构有无确定运动？ 有确定运动 18 1）按传动顺序用数字1、2、3在图示机构上给构件编号。 在图中指明：复合铰链、局部自由度和虚约束 局部自由度 n= 10 p= 13 p= 2 LH p= 0 F 复F=3n（2ppp）F 合lh 铰编链 号暂=310（21320）1= 1 略 冲压机机

8、构 机构原动件数目 1 机构有无确定运动？ 有确定运动 19 1）按传动顺序用数字1、2、3在图示机构上给构件编号。 在图中指明：复合铰链、局部自由度和虚约束 n= 10 p= 14 p= 1 局部自由度 LH p= 1 F F=3n（2ppp）F lh 复合铰链 虚约束 专业： 机械原理习题卡 编号暂略 8 第一章绪论 第二章 机构的结构分析 =31411）1= 1 机构原动件数目 1 机构有无确定运动？ 有确定运动 计算下列机构的自由度，并判断机构级别。 110 1）按传动顺序用数字1、2、3在图示机构上给构件编号。 2）计算自由度，并判断有无确定运动： 在图中指明复合铰链、局部自由度和虚

9、约束 n= 9 p= 13 p= 0 lh 复合 编p= 0 F= 0 铰链 号 暂略 F=3n（2ppp）F lh =39（21300）0= 1 机构原动件数目 1 II 级杆组 机构有无确定运动？ 有确定运动 3）杆组拆分，并判断机构级别： （从远离原动件的方向开始拆分）可见，该机构为 II 级机构。 I级杆组 专业： 级杆组 II 机械原理习题卡级杆组 II II 级杆组 9 第一章绪论 第二章 机构的结构分析 111 1）按传动顺序用数字1、2、3在图示机构上给构件编号。 复合 铰链 请在图中指明：复合铰链、局部自由度和虚约束 n= 7 p= 10 p= 0 LH p= 0 F 编号F

10、=3n（2ppp）F lh暂 略 =37（21000）0= 1 机构原动件数目 1 机构有无确定运动？（从远离原动件的方向开始拆分） I级杆组 II 级杆组 II 级杆组 II 级杆组 可见，该机构为 II 级机构。 专业： 10 第二章 平面机构的运动分析 2 填空题： 1速度瞬心是两刚体上 瞬时速度相等 的重合点。 2若 瞬心的绝对速度为零 ，则该瞬心称为绝对瞬心； 若 瞬心的绝对速度不为零 ，则该瞬心称为相对瞬心。 3当两个构件组成移动副时，其瞬心位于 垂直于导路方向的无穷远 处。当两构 件组成高副时，两个高副元素作纯滚动，则其瞬心就在 接触点处 ；若两个 高副元素间有相对滑动时，则其瞬

11、心在 过接触点两高副元素的公法线上 。 4当求机构的不互相直接联接各构件间的瞬心时，可应用 三心定理 来求。 53个彼此作平面平行运动的构件间共有 3 个速度瞬心，这几个瞬心必定位 于 一条直线 上。 6机构瞬心的数目K与机构的构件数N的关系是 KN（N1）/2 。 7铰链四杆机构共有 6 个速度瞬心，其中 3 个是绝对瞬心。 8速度比例尺表示图上 每单位长度所代表的速度大小 ，单位为： （m/s）/mm 。 2加速度比例尺表示图上每单位长度所代表的加速度大小 ，单位为 （m/s）/mm。 a 9速度影像的相似原理只能应用于 构件 ，而不能应用于整个机构。 10在摆动导杆机构中，当导杆和滑块的

12、相对运动为 平 动，牵连运动为 转 动 时（以上两空格填转动或平动），两构件的重合点之间将有哥氏加速度。哥氏加速度的大小为2相对速度牵连角速度；方向为 相对速度沿牵连角速度的方向转 专业： 机械原理习题卡 11 第二章 平面机构的运动分析 过90之后的方向 。 22 试求出图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置（用符号直接标注在图上）。 Pij P 14 P 13P（P） P（P） P 2313 C 232434 B 3 4 B 3 C P 34 2 2 4 P（P） P 142412P 12 A D A 1 1 P 23 P 34P P（P） B 132324 B P 12 3 2 3 1 2

13、 90 4 P（P） C A 1413 A P 4 P 34 12P P 2414 1 专业： 12 第二章 平面机构的运动分析 23 在图a所示的四杆机构中，l=60mm,l=90mm，l=l=120mm，=10rad/s，试ABCDADBC2用瞬心法求： 1）当165时，点C的速度v； C C 2）当165时，构件3的BC线上速度 3 最小的一点E的位置及速度的大小； B 3）当v0时，角之值（有两个解）； 4 C2 解：1）以选定的比例尺作机构运动简图（图 2 l D A b）。 1 2）求v，定出瞬心P的位置（图b） C13a） v= PPCl 33413 E v= BgPPg C 3

14、4l13 PPgP 23l1334 3 10 60=2.4174=418（mm/s） 4 58 3P 83 3 B 23 =1652P 14P D 12 2 3）定出构件3的BC线上 A 1 速度最小的点E的位置： =0.003m/mm lb） E点位置如图所示。 P 13v=2.4523 EPEl313C（P） 213 =374（mm/s） 4）定出v0时机构的两个位置（作于C（P） C113 图c），量出： 1B A 2 D 245 27 12 1 =0.003m/mm B l想一想： 1c） 1.要用瞬心法求解某构件（如构件3）上点的速度，首先需要定出该构件的何种瞬心？ 2.构件（如构件

15、3）上某点的速度为零，则该点一定就是它的什么瞬心？ 专业： 13 第二章 平面机构的运动分析 24 在图示摆动导杆机构中，BAC90，L=60mm，L=120mm，曲柄AB以ABAC等角速度=30rad/s转动。请按照尺寸按比例重新绘制机构运动简图，试用相对运动图1解法求构件3的角速度和角加速度。 1 A B 解：取长度比例尺作机构运动简图 0.001m/mml 2 v=l=3060=1800mm/s=1.8m/s 1B2AB1a222 =l=3060=54m/s B2AB1 3 A vvv 4 C v v v B3B2B3B2方向：BC AB BC p 大小： ？ l ？ b 1AB 3 6

16、rad/s，顺时针 1b 2 vvvvvntkra a a a a B3B3B2B3B2B3B2 方向：BC BC BA CB CB 22 v 大小：l ？ l2 ? 0.1 m/s/mm3BC1AB 2B3B2Vvk aB3B2b 3 pb 2 b 3c 2 1m/s/mm2 210rad/s，逆时针 a1 （注：和计算过程略） 11 专业： 14 第二章 平面机构的运动分析 25 图示的各机构中，设已知各构件的尺寸，原动件1以等角速度顺时针方向转动。1试用图解法求机构在图示位置时构件3上C点的速度及加速度（列出相对运动图解法矢量公式，进行大小、方向分析，最后将下面的速度矢量图和加速度矢量图

17、补充完整。） A C B 2 1 p（c） 1 4 3 p b n， c 2 D b 上图中， l l 2lBCCDABvvvvvvvvntntv v va a a a a CBCBCCBCBCB方向：CD AB BC 方向：CD CD BA CB CB 222大小： 大小： ll ？ 1AB CDCD1AB CBCB有：va a at 2=0，=0，=0.5=1.5=1.5 l CCC B321 1AB B p（c） 3p（c） 2 3 1 C 1 A 2 b（c） 4 3 b（n） 3vvvvvv v v v v C3BC3BC2C3C2方向： ? AB BC BC 大小： 0 ? 1AB

18、 专业： 15 第二章 平面机构的运动分析 vvvvv ntkra a a a a a a C3BC3BC3BC2C3C2C3C2 方向： BA CB CB BC 22v 大小： 0 2=0 ? 1AB 3CB3C3C2有：va=l=0 C3C31AB 26已知：在图示机构中，l=l=l=l，且构件1以匀速转动。AB、BC处于水平ABBCCD1，位置CDBC，试用相对运动图解法求 （和可任意选择）。 33va解： 属于两构件间重合点的问题 思路：因已知B点的运动，故通过B点求B点的223 1 1 2 C 运动。 A B 1）速度分析 3 vvvb v v v D 2 BBBB 3232 4 v

19、 B3B2 方向：BD AB CD p（b） 32 大小: 1 在速度多边形中，b与极点p重合，v=0 3B3 且v/ l0，由于构件2与构件3套在一起，0 B33BD23 2）加速度分析 b p或 vvvvvv2ntnkra a a a a a BBBBBBBB 33232323 rata B3B2B3 方向： BD BA CD 2b 大小: l 0 ？ 31uuuvvt ba 在加速度多边形中，矢量代表 3B3 专业： 姓名： 16 第二章 平面机构的运动分析 t2 a2 l2 B31 则有： 13l2 lBDuuuv b将矢量移至B点，可见为逆时针。 333 27已知铰链四杆机构的位置、

20、速度多边形和加速度多边形如下图所示。试求： 构件1、2和3上速度均为的点X、X和X的位置； v123X 构件2上加速度为零的点Q位置，并求出该点的速度； vQ 构件2上速度为零的点H位置，并求出该点的加速度； aH 专业： 17 第二章 平面机构的运动分析 H X 20.002m/mm l B 1 1 A X 1 D X 3 4 2 3 Q 20.05m/s/mm C ac n 30.01m/s/mm vh p（a,d,h） c x x 1p（q） xn 2 2 q x 3 b b a=0.0569=3.45m/s v=0.0139=0.39m/s phpqHvQv （各速度矢量和加速度矢量的大小任意，但方向必须与此答案相同） 专业： 18 其他常用机构、平衡、速度波动的调节 专业：