機(jī)械原理-郭宏亮-孫志宏-參考答案

1、第2章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析1 判斷題（1） 機(jī)構(gòu)能夠運(yùn)動(dòng)的基本條件是其自由度必須大于零。（錯(cuò)誤）（2） 在平面機(jī)構(gòu)中，一個(gè)高副引入兩個(gè)約束。（錯(cuò)誤）（3） 移動(dòng)副和轉(zhuǎn)動(dòng)副所引入的約束數(shù)目相等。（正確）（4） 一切自由度不為一的機(jī)構(gòu)都不可能有確定的運(yùn)動(dòng)。（錯(cuò)誤）（5） 個(gè)作平面運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件有六個(gè)自由度。（錯(cuò)誤）2 選擇題rjt（1）兩構(gòu)件構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的主要特征是（ D ）。A 兩構(gòu)件以點(diǎn)線面相接觸B 兩構(gòu)件能作相對(duì)運(yùn)動(dòng)C .兩構(gòu)件相連接D .兩構(gòu)件既連接又能作一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)（2）機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖與（ D ）無關(guān)。 A 構(gòu)件數(shù)目B 運(yùn)動(dòng)副的類型C.運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)位置D .構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副的結(jié)構(gòu)（3）有一構(gòu)件的實(shí)

2、際長度 L =0.5m，畫在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖中的長度為20mm，則畫此機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖時(shí)所取的長度比例尺片是（D ）。A . 25 B . 25mm/mC. 1:25 D. 0. 025m/mm（4）用一個(gè)平面低副連接兩個(gè)做平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件所形成的運(yùn)動(dòng)鏈共有（B）個(gè)自由度。A . 3B . 4C . 5D . 6（5）在機(jī)構(gòu)中，某些不影響機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)傳遞的重復(fù)部分所帶入的約束為（A ）。A.虛約束B .局部自由度C .復(fù)合鉸鏈D .真約束（6）機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是（ D ）。A.機(jī)構(gòu)的自由度 F色0B.機(jī)構(gòu)的構(gòu)件數(shù) N色4C .原動(dòng)件數(shù) W 1D.機(jī)構(gòu)的自由度F 0,并且F =原動(dòng)件數(shù) W（7）如圖2-

3、34所示的三種機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖中，運(yùn)動(dòng)不確定是（C ）。A .（玄）和（b）B.（ b）和（c）C.（玄）和（c）D.（a）、（ b）和（c）(b)圖 2-34(8)川級(jí)桿組應(yīng)由( BA.三個(gè)構(gòu)件和六個(gè)低副B)組成。.四個(gè)構(gòu)件和六個(gè)低副C 二個(gè)構(gòu)件和三個(gè)低副D .機(jī)架和原動(dòng)件(9)有兩個(gè)平面機(jī)構(gòu)的自由度都等于1,現(xiàn)用一個(gè)有兩鉸鏈的運(yùn)動(dòng)構(gòu)件將它們串成一個(gè)平面機(jī)構(gòu)，這時(shí)自由度等于( B )。A . 0B . 1C. 2D. 3(10)內(nèi)燃機(jī)中的連桿屬于( C )。A .機(jī)器B .機(jī)構(gòu)C.構(gòu)件D .零件3 簡答題” tI jT v =： 7 I.(1) 何謂構(gòu)件？何謂運(yùn)動(dòng)副及運(yùn)動(dòng)副元素？運(yùn)動(dòng)副是如何進(jìn)行

4、分類的？解答：構(gòu)件是機(jī)器中每一個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的單元體，是組成機(jī)構(gòu)的基本要素之一。運(yùn)動(dòng)副是由兩個(gè)構(gòu)件直接接觸而組成的可動(dòng)連接，是組成機(jī)構(gòu)的基本要素之一。運(yùn)動(dòng)副元素是兩構(gòu)件能夠參加接觸而構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的表面，如點(diǎn)線面等。運(yùn)動(dòng)副分類：a) 按兩構(gòu)件接觸情況分為低副和高副；b) 按兩構(gòu)件相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況分為平面運(yùn)動(dòng)副和空間運(yùn)動(dòng)副；c) 按兩構(gòu)件產(chǎn)生的相對(duì)運(yùn)動(dòng)分為轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副、螺旋副、球面副等；: |d)按引入約束的數(shù)目分為I級(jí)副、n級(jí)副、川級(jí)副等；e)按運(yùn)動(dòng)副始終保持接觸的方式分為形封閉運(yùn)動(dòng)副和力封閉運(yùn)動(dòng)副。(2) 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖有何用途？它能表示出原機(jī)構(gòu)哪些方面的特征？解答：方便了解機(jī)械的組成和對(duì)機(jī)械進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和

5、動(dòng)力分析，并表達(dá)了機(jī)械的簡單結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)傳遞情況。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖能表示出原機(jī)構(gòu)的組成形式，包括構(gòu)件情況和運(yùn)動(dòng)副情況。(3) 何謂機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖？它與機(jī)構(gòu)示意圖的區(qū)別是什么？解答：根據(jù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸， 按一定的比例尺定出各運(yùn)動(dòng)副的位置，用規(guī)定的運(yùn)動(dòng)副及常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的代表符號(hào)和一般構(gòu)件的表示方法將機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)傳遞情況表示出來的簡化圖形稱為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。只是為了表明機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或各構(gòu)件的相互關(guān)系，也可以不按嚴(yán)格的比例來繪制簡圖，通常把這樣的簡圖稱為機(jī)構(gòu)示意圖。(4) 機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是什么？當(dāng)機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)少于或多于機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)將發(fā)生什么情況？解答：機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是機(jī)構(gòu)的原

6、動(dòng)件數(shù)目等于機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)目。當(dāng)機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)少于機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)不確定；當(dāng)機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)多于機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，機(jī)構(gòu)不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，嚴(yán)重時(shí)將損壞機(jī)構(gòu)中最薄弱的環(huán)節(jié)。m個(gè)構(gòu)件組成的（5）在計(jì)算平面機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，何為復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束？在計(jì)算自由度時(shí)如何處理?解答：復(fù)合鉸鏈指兩個(gè)以上的構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動(dòng)副相連接，在計(jì)算自由度時(shí)，若存在由復(fù)合鉸鏈，則有（m-1）個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副；局部自由度是指在有些機(jī)構(gòu)中，某些構(gòu)件所產(chǎn)生的并不影響其他構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的局部運(yùn)動(dòng)，的自由度為局部自由度。在計(jì)算整個(gè)機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，應(yīng)從機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算公式中將局部自由度去除不計(jì)。虛約束是指在機(jī)構(gòu)中， 對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)起重復(fù)約

7、束作用的約束稱為虛約束。在計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)， 應(yīng)從機(jī)構(gòu)的約束數(shù)中減去虛約束數(shù)。（6）既然虛約束對(duì)于機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)實(shí)際上不起約束作用，那么在實(shí)際機(jī)構(gòu)中為什么又常常存在虛約束？解答：在實(shí)際機(jī)構(gòu)中又常常引入虛約束為了用來改善機(jī)構(gòu)的受力狀況：使機(jī)構(gòu)受力狀態(tài)更合理、使機(jī)構(gòu)平衡、考慮機(jī)構(gòu)在特殊位置的運(yùn)動(dòng)等。（7）在圖2-21所示的機(jī)構(gòu)中，在鉸鏈 C、B、D處，被連接的兩構(gòu)件上連接點(diǎn)的軌跡都是重合的，那么 能說該機(jī)構(gòu)有三個(gè)虛約束嗎？為什么？解答：不能。因?yàn)閷?duì)于鉸鏈 C、B、D處，被連接的兩構(gòu)件上連接點(diǎn)的軌跡重合都是由其它兩處制約而形成的，所以只能算作一個(gè)虛約束。（8 ）請(qǐng)說出自己身上腿部的髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)

8、節(jié)分別可視為何種運(yùn)動(dòng)副?解答：髖關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)可視為球面副，膝關(guān)節(jié)可視為球銷副。（9）何謂機(jī)構(gòu)的組成原理？何謂基本桿組？它具有什么特性？解答：機(jī)構(gòu)的組成原理：任何機(jī)構(gòu)都可以看作是有若干個(gè)基本桿組依次連接于原動(dòng)件和機(jī)架上而構(gòu)成。 基本桿組：不能再拆分的最簡單的自由度為零的構(gòu)件組，特性為不可再分、自由度為零。（10）如何確定基本桿組的級(jí)別及機(jī)構(gòu)的級(jí)別？解答：基本桿組的級(jí)別：桿組中包含有最多運(yùn)動(dòng)副的構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)副數(shù)。機(jī)構(gòu)的級(jí)別：機(jī)構(gòu)中最高級(jí)別基本桿組的級(jí)別。（1）圖2-35所示為一簡易沖床的初擬設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)者的思路是：動(dòng)力由齒輪輸入，使軸A連續(xù)回轉(zhuǎn)，而固定在軸A上的凸輪2與杠桿3組成的凸輪機(jī)構(gòu)，將使沖

9、頭4上下運(yùn)動(dòng)以達(dá)到?jīng)_壓的目的。試?yán)L出其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖，分析其是否能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖，并提出修改方案。圖 2-35解答：機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖如解圖2-35a所示，因其活動(dòng)構(gòu)件數(shù) n=3，Pl尸4，pH = 1 ，所以得機(jī)構(gòu)自由度為2-35b 所F =3 n- (2Pl+Ph )=3匯3-(2漢4+1)= 0 ,故該設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)意圖不能實(shí)現(xiàn)。修改方案如解圖解圖2-35b(2)在圖2-36所示偏心輪機(jī)構(gòu)中,為機(jī)架，2為偏心輪，3為滑塊，4為擺輪。試?yán)L制該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖, 并計(jì)算其自由度。繪制該機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖：題解圖2-36a ）曲柄搖塊機(jī)構(gòu)；題解圖 2-36b）擺動(dòng)導(dǎo)桿塊機(jī)構(gòu)。解圖2-36b擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)ACM解

10、題分析：偏心輪 2繞固定鉸鏈點(diǎn) A轉(zhuǎn)動(dòng)，其幾何中心 B與A點(diǎn)之間距離AB為偏心距，亦為曲柄長度。擺輪4繞其固定中心C擺動(dòng)，滑塊在擺輪 4的滑槽中移動(dòng)，故此機(jī)構(gòu)看成4為搖塊、3為導(dǎo)桿的曲柄搖塊機(jī)構(gòu),也可看成4為擺動(dòng)導(dǎo)桿、3為滑塊的擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。計(jì)算該機(jī)構(gòu)的自由度：F（3）圖2-37所示為沖床刀架機(jī)構(gòu)，當(dāng)偏心輪1刀架3上下移動(dòng)。B點(diǎn)為偏心輪的幾何中心，構(gòu)件= 3n_ (2Pl +Ph) = 33_(2X4+0)=1繞固定中心 A轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，構(gòu)件2繞活動(dòng)中心C擺動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)4為機(jī)架。試?yán)L制該機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖，并計(jì)算其自由度。精心整理423圖-37解答：繪制該機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖：題解圖 2-37 （曲柄

11、滑塊機(jī)構(gòu)）。解題分析：偏心輪1的回轉(zhuǎn)中心A與其幾何中 心B點(diǎn)之間距離為偏心距，故 AB為曲柄。構(gòu)件2（連桿）繞活動(dòng)中心C擺動(dòng)，并帶動(dòng)刀架 3 （滑塊）在機(jī)架 4的 滑槽中上下移動(dòng)。故該機(jī)構(gòu)為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（連桿包括在加大了結(jié)構(gòu)尺寸的滑塊內(nèi)）。解圖2-37計(jì)算該機(jī)構(gòu)的自由度：F =3n -（2Pl Ph）二3 3-（2 4 0H 1L I.| i ,-S I j-r f|I* I *.:. I（4）試計(jì)算如圖2-38所示的各機(jī)構(gòu)自由度，并明確指出復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束。1(C)(d)(e)圖 2-38解答：(a) F =3n -(2PL PH) =3 8-(2 11 1) =1在C處存在復(fù)合

12、鉸鏈；在 F處有局部自由度；在 J或I處有虛約束。(b) F =3n -(2Pl PH) =3 4-(2 5 11，滾子為局部自由度；對(duì)稱處看做虛約束。(c) F =3n -(2Pl PH ) = 3 4 -(2 5 1)=1，滾子為局部自由度；有1處虛約束。(d) F =3n (2Pl +Ph) =3x4(2x5 +1) =1，在1處存在復(fù)合鉸鏈；沒有局部自由度；沒有虛約束。(e) F =3n- (2PL PH) =3 9 -(2 12 2) =1存在1處復(fù)合鉸鏈；1處有局部自由度；1處有虛約束。(f)F =3 n (2pl +Ph) =3x6(2x7+3) =1在3處存在二副復(fù)合鉸鏈；沒有有局部自由度；沒有虛約束。(5)如圖2-39所示牛頭刨床設(shè)計(jì)方案草圖。設(shè)計(jì)思路