機械原理答案重點課后習題

1、題2-14 圖a所示是為高位截肢的人所設計的一種假肢膝關節(jié)機構，該機構能保持人行走的穩(wěn)定性。若以頸骨1為機架，試繪制其機構運動簡圖和計算其自由度，并作出大腿彎曲90度時的機構運動簡圖。解：1)取比例尺,繪制機構運動簡圖。大腿彎曲90度時的機構運動簡圖如虛線所示。(如圖2-5所示)2) 彎曲90º 時的機構運動簡圖題2-16 試計算如圖所示各機構的自由度。圖a、d為齒輪-連桿組合機構；圖b為凸輪-連桿組合機構（圖中在D處為鉸接在一起的兩個滑塊）；圖c為一精壓機機構。并問在圖d所示機構中，齒輪3與5和齒條7與齒輪5的嚙合高副所提供的約束數(shù)目是否相同？為什么？解： a) A處為復合鉸鏈b)

2、 解法一： 解法二： 虛約束 局部自由度 2、4處存在局部自由度c) 解法一： 解法二： 虛約束 局部自由度 C、F、K 處存在復合鉸鏈d) 齒輪3與齒輪5的嚙合為高副（因兩齒輪中心距己被約束，故應為單側(cè)接觸）將提供1個約束。齒條7與齒輪5的嚙合為高副（因中心距未被約束，故應為雙側(cè)接觸）將提供2個約束。3-3試求圖示各機構在圖示位置時全部瞬心的位置(用符號P，直接標注在圖上)(a) (b)答：答：（10分）(d) （10分）3-4標出圖示的齒輪一連桿組合機構中所有瞬心，并用瞬心法求齒輪1與齒輪3的傳動比1/3。（2分）答：1)瞬新的數(shù)目：K=N(N-1)/2=6(6-1)/2=152)為求1/

3、3需求3個瞬心P16、P36、P13的位置3）1/3= P36P13/P16P13=DK/AK由構件1、3在K點的速度方向相同，可知3與1同向。3-6在圖示的四桿機構中，LAB=60mm，LCD=90mm,LAD=LBC=120mm, 2=10rad/s,試用瞬心法求： 1)當=165°時，點的速度vc； 2)當=165°時，構件3的BC線上速度最小的一點E的位置及速度的大??； 3)當VC=0時，角之值(有兩個解)。解：1）以選定的比例尺機械運動簡圖（圖b） 2）（3分）（3分）求vc定出瞬心p12的位置（圖b）因p13為構件3的絕對瞬心，則有3=vB/lBp13=2lAB

4、/l.Bp13=10×0.06/0.003×78=2.56(rad/s)vc=c p133=0.003×52×2.56=0.4(m/s)3)定出構件3的BC線上速度最小的點E的位置,因BC線上速度最小的點必與p13點的距離最近，故叢p13引BC線的垂線交于點E，由圖可得 vE=l.p13E3=0.003×46.5×2.56=0.357(m/s)4)定出vc=0時機構的兩個位置（圖c）量出1=26.4° 2=226.6°題5-8解：此題是判斷機構的自鎖條件，因為該機構簡單，故可選用多種方法進行求解。解法一：根據(jù)反行程

5、時的條件來確定。反行程時（楔塊3退出）取楔塊3為分離體，其受工件1、1和夾具2作用的總反力FR13和FR23以及支持力F。各力方向如圖5-5（a）、(b)所示 ，根據(jù)楔塊3的平衡條件，作力矢量三角形如圖5-5（c）所示 。由正弦定理可得 當時，于是此機構反行程的效率為 令，可得自鎖條件為： 。解法二：根據(jù)反行程時生產(chǎn)阻力小于或等于零的條件來確定。根據(jù)楔塊3的力矢量三角形如圖5-5（c），由正弦定理可得 若楔塊不自動松脫，則應使即得自鎖條件為：解法三：根據(jù)運動副的自鎖條件來確定。由于工件被夾緊后F力就被撤消，故楔塊3的受力如圖5-5(b)所示，楔塊3就如同受到FR23（此時為驅(qū)動力）作用而沿水平

6、面移動的滑塊。故只要FR23作用在摩擦角之內(nèi)，楔塊3即發(fā)生自鎖。即 ，由此可得自鎖條件為： 。討論：本題的關鍵是要弄清反行程時FR23為驅(qū)動力。用三種方法來解，可以了解求解這類問題的不同途徑。8-6如圖所示，設己知四桿機構各構件的長度為，,。試問:1)當取桿4為機架時，是否有曲柄存在? 2)若各桿長度不變，能否以選不同桿為機架的辦法獲得雙曲柄機構和雙搖桿機構?如何獲得? 3)若a、bc三桿的長度不變，取桿4為機架，要獲得曲柄搖桿機構,d的取值范圍為何值? : 解 (1)因a+b=240+600=840900=400+500=c+d且最短桿 1為連架軒故當取桿4為機架時，有曲柄存在。 (2)、能

7、。要使此此機構成為雙曲柄機構，則應取1桿為機架；兩使此機構成為雙搖桿機構，則應取桿3為機架。(3)要獲得曲柄搖桿機構, d的取值范圍應為440760mm。8-7圖示為一偏置曲柄滑塊機構，試求桿AB為曲柄的條件。若偏距e=0，則桿AB為曲柄的條件是什么? 解 (1)如果桿AB能通過其垂直于滑塊導路的兩位置時，則轉(zhuǎn)動副A為周轉(zhuǎn)副，故桿AB為曲柄的條件是AB+eBC。(2)若偏距e=0, 則桿AB為曲柄的條件是ABBC97 試標出題96a圖在圖示位置時凸輪機構的壓力角，凸輪從圖示位置轉(zhuǎn)過90º后推桿的位移；并標出題96b圖推桿從圖示位置升高位移s時，凸輪的轉(zhuǎn)角和凸輪機構的壓力角。解 如圖

8、(a)所示，用直線連接圓盤凸輪圓心A和滾子中心B，則直線AB與推桿導路之間所夾的銳角為圖示位置時凸輪機構的壓力角。以A為圓心, AB為半徑作圓, 得凸輪的理論廓線圓。連接A與凸輪的轉(zhuǎn)動中心O并延長，交于凸輪的理論廓線于C點。以O為圓心以OC為半徑作圓得凸輪的基圓。以O為圓心, 以O點到推桿導路的距離OD為半徑作圓得推桿的偏距圓；。延長推桿導路線交基圓于G-點，以直線連接OG。過O點作OG的垂線，交基圓于E點。過E點在偏距圓的下側(cè)作切線切點為H點交理論廓線于F點，則線段EF的長即為凸輪從圖示位置轉(zhuǎn)過90后推桿的位移s。方法同前，在圖 (b)中分別作出凸輪的理論廓線、基圓、推桿的偏距圓。延長推桿導

9、路線交基圓于G點，以直線連接OG。以O為圓心，以滾子中心升高s后滾子的轉(zhuǎn)動中心K到O點的距離OK為半徑作圓弧，交理論廓線于 F點。過F點作偏距圓的切線，交基圓于E點，切點為H。則GOE為推桿從圖示位置升高位移s時-凸輪的轉(zhuǎn)角，AFH為此時凸輪機構的壓力角。 (a) (b)98在圖示凸輪機構中，圓弧底擺動推桿與凸輪在B點接觸。當凸輪從圖示位置逆時針轉(zhuǎn)過90。時，試用圖解法標出： 1)推桿在凸輪上的接觸點； 2)擺桿位移角的大??；3)凸輪機構的壓力角。解 如圖所示，以O為圓心，以O點到推桿轉(zhuǎn)動中心A的距離AO為半徑作圓，得推桿轉(zhuǎn)動中心反轉(zhuǎn)位置圓。過O點怍OA的垂線，交推桿轉(zhuǎn)動中心反轉(zhuǎn)位置圓于D點。 以O為圓心以O點到推桿圓弧圓心C的距離CO為半徑作圓得凸輪的理論廓線。 以O為圓