機(jī)械原理第八版課后練習(xí)答案

千里之行，始于足下讓知識帶有溫度。第第2頁/共2頁精品文檔推薦機(jī)械原理第八版課后練習(xí)答案第八版西工大教研室編

第2章

2-1何謂構(gòu)件?何謂運(yùn)動副及運(yùn)動副元素?運(yùn)動副是如何舉行分類的?答：參考教材5~7頁。

2-2機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖有何用處?它能表示出原機(jī)構(gòu)哪些方面的特征?答：機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖可以表示機(jī)構(gòu)的組成和運(yùn)動傳遞狀況，可舉行運(yùn)動分析，而且也可用來舉行動力分析。

2-3機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件是什么?當(dāng)機(jī)構(gòu)的原動件數(shù)少于或多于機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動將發(fā)生什么狀況?

答：參考教材12~13頁。

2-4何謂最小阻力定律?試舉出在機(jī)械工程中應(yīng)用最小阻力定律的1、2個(gè)實(shí)例。

2-5在計(jì)算平面機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，應(yīng)注重哪些事項(xiàng)?

答：參考教材15~17頁。

2-6在圖2-20所示的機(jī)構(gòu)中，在鉸鏈C、B、D處，被銜接的兩構(gòu)件上銜接點(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?

答：不能，由于在鉸鏈C、B、D中任何一處，被銜接的兩構(gòu)件上銜接點(diǎn)的軌跡重合是因?yàn)槠渌麅商幍淖饔?，所以只能算一處?/p>

2-7何謂機(jī)構(gòu)的組成原理?何謂基本桿組?它具有什么特性?如何確定基本桿組的級別及機(jī)構(gòu)的級別?

答：參考教材18~19頁。

2-8為何要對平面高副機(jī)構(gòu)舉行“高副低代"?“高副低代”應(yīng)滿足的條件是什么?

答：參考教材20~21頁。

2-9任選三個(gè)你身邊已有的或能觀看到的下列常用裝置(或其他裝置)，試畫出其機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖，并計(jì)算其自由度。1)折疊桌或折疊椅；

2)酒瓶軟木塞開蓋器；3)衣柜上

2-11圖示為一簡易沖床的初擬設(shè)計(jì)計(jì)劃。設(shè)計(jì)者的思路是：動力由齒輪j輸入，使軸A延續(xù)回轉(zhuǎn)；而固裝在軸^上的凸輪2與杠桿3組成的凸輪機(jī)構(gòu)使沖頭4上下運(yùn)動，以達(dá)到?jīng)_壓的目的。試?yán)L出其機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖(各尺寸由圖上量取)，分析是否能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖，并提出修改方

1)取比例尺繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖

2)分析是否能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖

解：

f=?-?-=不合理∵0

332410

f=，可改為

2-12圖示機(jī)構(gòu)為一凸輪齒輪連桿組合機(jī)構(gòu)，試?yán)L制其機(jī)構(gòu)暗示簡圖并計(jì)算自由度。

f=?-?--=

38210211

2-16試計(jì)算圖示凸輪-連桿組合機(jī)構(gòu)的自由度

（a）

解：342511

f=?-?-=A為復(fù)合鉸鏈

（b）

解：（1）圖示機(jī)構(gòu)在D處的結(jié)構(gòu)與圖2-1所示者全都，經(jīng)分析知該機(jī)構(gòu)共有7個(gè)活動構(gòu)件，8個(gè)低副(注重移動副F與F’，E與E’均只算

作一個(gè)移動副)，2個(gè)高副；因有兩個(gè)滾子2、4，所以有兩個(gè)局部自由度，沒有虛約束，故機(jī)構(gòu)的自由度為

F=3n-(2pl+ph-p’)-F’=3ⅹ7-(2ⅹ8+2-0)-2=1

（2）如將D處結(jié)構(gòu)改為如圖b所示形式，即僅由兩個(gè)移動副組成。注重，此時(shí)在該處將帶來一個(gè)虛約束。由于構(gòu)件3、6和構(gòu)件5、6均組成移動副，均要限制構(gòu)件6在圖紙平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，這兩者是重復(fù)的，故其中有一個(gè)為虛約束。經(jīng)分析知這時(shí)機(jī)構(gòu)的活動構(gòu)件數(shù)為6，低副數(shù)為7，高副數(shù)和局部自由度數(shù)均為2，虛約束數(shù)為1，故機(jī)構(gòu)的自由度為

F=3n-(2pl+ph-p’)-F’=3×6-(2ⅹ7+2-1)-2=1

上述兩種結(jié)構(gòu)的機(jī)構(gòu)雖然自由度均為一，但在性能上卻各有千秋：前者的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但沒有虛約束，在運(yùn)動中不易產(chǎn)生卡澀現(xiàn)象；后者則相反，因?yàn)橛幸粋€(gè)虛約束，如果不能保證在運(yùn)動過程中構(gòu)件3、5始終垂直，在運(yùn)動中就會浮現(xiàn)卡澀甚至卡死現(xiàn)象，故其對創(chuàng)造精度要求較高。

（c）

解：(1)n=11,p1=17,ph=0,p`=2p1`+ph-3n`=2,F`=0F=3n-(2p1+ph-p`)-F`=3×11-(2×17+0-2)-0=1

(2)去掉虛約束后F=3n-(2pl+ph)=3×5-(2×7+0)=1

（d）A、B、C處為復(fù)合鉸鏈。自由度為：F=3n-(2p1+ph-p`)-F`=3×6-(2×7+3)-0=1

齒輪3、5和齒條7與齒輪5的嚙合高副所提供的約束數(shù)目不同，由于

齒輪3、5處惟獨(dú)一個(gè)高副，而齒條7與齒輪5在齒的兩側(cè)面均保持接觸，故為兩個(gè)高副。

2-13圖示為一新型偏心輪滑閻式真空泵。其偏心輪1繞固定軸心A轉(zhuǎn)動，與外環(huán)2固連在一起的滑閥3在可繞固定軸心C轉(zhuǎn)動的圓柱4中滑動。當(dāng)偏心輪按圖示方向延續(xù)回轉(zhuǎn)時(shí)可將設(shè)備中的空氣吸入，并將空氣從閥5中排出，從而形成真空。(1)試?yán)L制其機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖；(2)計(jì)算其自由度。

解(1)取比例尺作機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖如圖所示。

(2)F=3n-(2p1+ph-p’)-F’=3×4-(2×4+0-0)-1=1

2-14圖示是為高位截肢的人所設(shè)汁的一種假肢膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)能保持人行走的穩(wěn)定性。若以脛骨1為機(jī)架，試?yán)L制其機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖和計(jì)一算其自由度，并作出大腿彎曲時(shí)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖。

解把脛骨l相對固定作為機(jī)架．假肢膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖如圖

所示,大腿彎曲90。時(shí)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖，如圖中虛線所示。其自由度為：

F=3n-(2pl+ph-p’)-F’=3×5-(2×7+0-0)-0=1

2-15試?yán)L制圖n所示仿人手型機(jī)械手的食指機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖(以手掌8作為相對

固定的機(jī)架)，井計(jì)算自由度。

（1)取比倒尺肌作機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖

（2)計(jì)算自由度

解：

f=?-?=

372101

2-18圖示為一剎車機(jī)構(gòu)。剎車時(shí)，操作桿j向右拉，通過構(gòu)件2、3、4、5、6使兩閘瓦剎住車輪。試計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度，并就剎車過程說明此機(jī)構(gòu)自由度的變化狀況。(注；車輪不屬于剎車機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件。

（1)未剎車時(shí)，剎車機(jī)構(gòu)的自由度

2)閘瓦G、J之一剃緊車輪時(shí)．剎車機(jī)構(gòu)的自由度

3)閘瓦G、J同時(shí)剎緊車輪時(shí)，剎車機(jī)構(gòu)的自由度

解：1>36282

f=?-?=

2>35271

f=?-?=

3>34261

f=?-?=

2-23圖示為一內(nèi)然機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖，試計(jì)算自由度t并分析組成此機(jī)構(gòu)的基本桿組。如在該機(jī)構(gòu)中改選EG為原動件，試問組成此機(jī)構(gòu)的基本桿組是否與前者有所不同。

解：372101

f=?-?=

2-21圖示為一收放式折疊支架機(jī)構(gòu)。該支架中的件1和5分離用木螺釘銜接于固定臺板1’和括動臺板5`上．兩者在D處鉸接，使

活動臺板能相對于固定臺極轉(zhuǎn)動。又通過件1，2，3，4組成的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)及連桿3上E點(diǎn)處的銷子與件5上的連桿曲線槽組成的銷槽銜接使活動臺板實(shí)現(xiàn)收放動作。在圖示位置時(shí)，雖在活動臺板上放有較重的重物．活動臺板也不會自動收起，必需沿箭頭方向推進(jìn)件2，使鉸鏈B，D重合時(shí)．活動臺板才可收起(如圖中雙點(diǎn)劃線所示)?，F(xiàn)已知機(jī)構(gòu)尺寸lAB=lAD=90mm；lBC=lCD=25mm，其余尺寸見圖。試?yán)L制該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖，并計(jì)算其自由度。

解：機(jī)械運(yùn)動簡圖如下：

F=3n-(2p1+pb-p`)-F`=3×5-(2×6+1-0)-1=1

第3章

3—1何謂速度瞬心?相對瞬心與肯定瞬心有何異同點(diǎn)?

答：參考教材30~31頁。

3—2何謂三心定理?何種狀況下的瞬心需用三心定理來確定?

答：參考教材31頁。

3-3試求圖示各機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí)所有瞬心的位置(用符號P，，直接標(biāo)注在圖上)

(a)(b)

答：

答：

（10分）(d)

（10分）

3-4標(biāo)出圖示的齒輪一連桿組合機(jī)構(gòu)中全部瞬心，并用瞬心法求齒輪1與齒輪3的傳動比ω1/ω3。

（2分）

答：1)瞬新的數(shù)目：

K=N(N-1)/2=6(6-1)/2=15

2)為求ω1/ω3需求3個(gè)瞬心P16、P36、P13的位置

3）

ω1/ω3=P36P13/P16P13=DK/AK

由構(gòu)件1、3在K點(diǎn)的速度方向相同，可知ω3與ω1同向。

3-6在圖示的四桿機(jī)構(gòu)中，LAB=60mm，LCD=90mm,LAD=LBC=120mm,ω2=10rad/s,試用瞬心法求：

1)當(dāng)φ=165°時(shí)，點(diǎn)的速度vc；

2)當(dāng)φ=165°時(shí)，構(gòu)件3的BC線上速度最小的一點(diǎn)E的位置及速度的大小；

3)當(dāng)VC=0時(shí)，φ角之值(有兩個(gè)解)。

解：1）以選定的比例尺μ機(jī)械運(yùn)動簡圖（圖b）

2）求vc定出瞬心p12的位置（圖b）

因p13為構(gòu)件3的肯定瞬心，則有

ω3=vB/lBp13=ω2lAB/μl.Bp13=10×0.06/0.003×78=2.56(rad/s)

vc=μcp13ω3=0.003×52×2.56=0.4(m/s)

（3分）

3)定出構(gòu)件3的BC線上速度最小的點(diǎn)E的位置,因BC線上速度最小的點(diǎn)必與p13點(diǎn)的距離最近，故叢p13引BC線的垂線交于點(diǎn)E，由圖可得