机械原理第八版课后练习答案(西工大版)(孙恒等).pptx

1、,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、 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

3、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

4、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 33241 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：f 382102112-16 试计算图示凸轮-连杆组合机构的自由度（a）,解：,f 342511,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-

5、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

6、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。2-1

7、3 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

8、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：,f 37210 1,2-18 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

9、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,f 3628 2f 3527 1f 3426 1,2-23 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,f 37210 1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

10、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=90 mm；lBC=lCD=25 mm，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

11、 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

12、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

13、(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：,a C3C2=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

14、 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：,a B3+a B3=aB2+a B3B2+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

15、+VB3B2VC=VB3+VCB3,（2 分）（2 分）（1 分）,n t k,（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

16、 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=50 mm,lDE=40 mm，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=023 msvE=vpe=0.173m/s2=vbc2/lBC=2 rad/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,12lAB 22lBC,?,0 23vC2C3?,方向,BA,CB BC,