太原科技大学-机械原理作业册答案

第二章 机构的结构分析一、 填空与选择题1、 B、A 2、由两构件直接接触而产生的具有某种相对运动3、低副，高副，2，1 4、后者有作为机架的固定构件5、自由度的数目等于原动件的数目 ；运动不确定或机构被破坏6、 7、 8、1 9、受力情况 10、原动件、机架、若干个基本杆组11、A、B 12、C13、C二、绘制机构简图1、 计算自由度 7, 9，2 3237-29-2=12、 3、 4、 三、自由度计算(a)E处为局部自由度；F处(或G处)为虚约束计算自由度 4，5，1 3234-25-1=1自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。(b) E处(或F处)为虚约束计算自由度 5，7，0 3235-27=1自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。(c) B处为局部自由度；F处为复合铰链；J处(或K处)为虚约束计算自由度 9，12，2 3239-212-2=1自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。(d) B处为局部自由度；C处为复合铰链；G处(或I处)为虚约束 计算自由度 7，9，1 3237-29-1=2自由度的数目大于原动件的数目所以该机构不具有确定的运动。(e) 构件(或)及其两端的转动副引入一个虚约束计算自由度 3，4，0 3233-24=1自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。(f) C处为复合铰链；计算自由度 7，10，0 3237-210=1自由度的数目等于原动件的数目所以该机构具有确定的运动。(g) B处为局部自由度；F处为复合铰链；E处(或D处)为虚约束 计算自由度 6，8，1 3236-28-1=1(h)去掉杆8此处存在虚约束；B和C处为复合铰链 计算自由度 7，10，0 3237-210=1(i) C处为复合铰链 计算自由度 5， =7，0 3235-27=1 自由度的数目等于原动件的数目，所以该机构具有确定的运动。四、试计算下图所示机构的自由度，并作出它们仅含低副的替代机构。替代机构如下图所示： (1)计算自由度4，5，1 3234-25-1=1(2)计算自由度3，3，2 3233-23-2=1五、计算下图所示机构的自由度，并通过结构分析确定当构件1、5分别为原动件时机构的级别。计算自由度 5，7，0 3235-27=1机构分析如下图所示。可见，若以构件1为原动件，该机构为级杆组；若以构件5为原动件，该机构为级杆组。笫三章 平面机构的运动分析一、选择与填空题1、B 2、A 3、D 4、D 5、D 6、同一直线上；7、N（1）/2二、分析、计算题1、試求下图所示各机构在图示位置时全部瞬心的位置。.2、下图所示的正切机构中，如果0.1m，v3=1.36，a3=31.22方向如图所示，试用矢量方程图解法求构件1的角速度和角加速度。（用矢量方程图解法）3、试判断在图示两机构中，（1）B点是否都存在科氏加速度？（2）找出科氏加速度为零的所有位置；（3）标出图a中的2B3。4、下图所示的正切机构中，如果0.1m，v3=1.36，a3=31.22方向如图所示，试用矢量方程图解法求构件1的角速度和角加速度。（用矢量方程图解法）5、已知机构各构件的长度、，原动件1以等角速度w1逆时针转动，用矢量方程图解法求图示位置构件2、构件3的角速度w2、w3和角加速度a2 、a3（列出相关的速度和加速度矢量方程式；作出速度图和加速度图）。 解：大小 ？ w1 ？方向 3 = 2 = w 3 = ， 逆时针1=2=常数， a1=a2=0 大小 32 ？ 12 212B1 ？方向 B C BA 逆时针 6、下图所示的摇杆机构中，如果0.03m，0.1m，0.05m，0.04m，曲柄1以等角速度1=10回转，试用相对运动图解法求构件2上E点的速度和加速度以及构件2的角速度和角加速度。7、图示为一汽车雨刷器机构。其构件1绕固定轴心A转动，齿条2与构件1在B点处铰接，并与绕固定轴心D转动的齿轮3啮合（滚子5用来保证两者始终啮合），固连于轮3的雨刷3作往复摆动。设机构的尺寸为18 ,轮3的分度圆半径r312，原动件1以等角速度w1=1顺时针转动，试用图解法确定雨刷的摆程角和图示位置时雨刷的角速度和角加速度。解：1.选定长度比例尺0.0015()作机构运动简图（a），确定雨刷的极限位置，得出导程角。两极限位置C、C，其导程角为j。2.速度分析 选B为重合点的速度矢量方程式大小 ？ w1 ？方向 以作速度多边形图（b） = w 2 =w 6 = ，(逆时针)3.加速度分析 大小 62 ？ 12 226B2 ？方向 B D BA 式中， 以作加速度多边形图（c），（顺时针）8、如图所示已知曲柄的长度L1、转角1、等角速度1及中心距L4，要求确定导杆的转角3、角速度3和角加速度a3，以及滑块在导杆上的位置s、滑动速度2B3及加速度2B3。（用复数矢量法，推导出方程式即可）解：1）位置分析：，即 （a）展开后分别取实部和虚部： 两式相除得： 2）速度分析:：将式（a）对时间求导数得： （b）方向： 大小： 意义： 2 = 3 + 2B3两边分别乘以后展开，并取实部和虚部得：3）加速度分析：将式（b）对时间求导数得：方向： 大小： 意义： = + + + 两边分别乘以后展开，并取实部和虚部得：第四章 平面机构的力分析一、选择与填空题1、驱动力、阻抗力 2、 3、与构件2相对于构件1的转动方向相反 4、 5、驱动力、与运动方向成锐角或一致、阻抗力、与运动方向成钝角或相反6、F、M=0 7、F=0、M 8、 32 9、C 10、 A 11、C二、分析、计算题1、在图示摆动导杆机构中，已知300，1=90，3=30，加于导杆的力矩M3=60。求图示位置各运动副中的反力和应加于曲柄1上的平衡力矩。解：首先以2，3杆组成的级杆组为研究对象，其上作用的力如图b所示，对C点取矩可求出 以滑块B为研究对象，其上作用的力如图c，对于平面共点力系可得到 以曲柄1为研究对象，其上作用的力如图d所示 2、如图一曲柄滑块机构。已知各构件的尺寸、摩擦圆、摩擦角，作用在滑块3上的水平阻力，驱动力为作用在B点处且垂直于的。试确定：（1）哪个构件为二力平衡构件，哪些构件为三力平衡构件；（2）构件4对构件1的运动副反力的方向是向上还是向下；（3）标出各运动副反力的方向；（4）求机构的各运动副反力及构件1上的驱动力。解：（1）构件2为二力平衡构件，构件1、3为三力平衡构件。 （2）构件4对构件1的副反力的方向向上。 （3）如图。 （4）构件3的力平衡条件 选力比例尺，作矢量多边形，如图所示，构件1的力平衡条件 3、图示为一手压机，已知作用在构件1上的主动力500N，简图中转动副处的大圆为摩擦圆，摩擦角的大小示于右侧。要求在图示位置：（1）画出各构件上的作用力（画在该简图上）；（2）用10，画出力多边形图，求出压紧力Q的大小。4、如图所示为凸轮机构，凸轮1为原动件，且以角速度1逆时针匀速转动。已知机构的位置和各构件的尺寸、作用于构件2上的生产阻力以及各运动副之间的摩擦角及摩擦圆半径。不计惯性力和重力，试求各运动副反力以及作用在凸轮上的平衡力矩。解：画出构件2上受的三个力，如图所示。力平衡条件选力比例尺，作矢量多边形，如图所示，画出构件1上受的两个力和一个力偶矩，如图所示。5、如图所示为双滑块机构。已知各构件的尺寸及各运动副之间的摩擦角、摩擦圆半径，滑块4为原动件，等速向右移动，滑块2上受到阻力Q的作用。若不计构件的惯性力和重力，试求图示位置时的平衡力。解：构件3受二力，构件2受三力，构件4受三力，如图所示。构件2力平衡条件构件3力平衡条件选力比例尺，作矢量多边形，如图所示，其中6、图示楔块机构，已知：为驱动力，为生产阻力，f为各接触平面间的滑动摩擦系数。求楔块 2 的两个摩擦面上所受到的全反力12，32。解：摩擦角的计算公式：，楔块 2 的两个摩擦面上所受到的全反力12，32见图。7、下图所示正切机构中，已知500，1=10（为常数），构件3的重量Q3=10N，重心在其轴线上，生产阻力100N，其余构件的重力和惯性力均略去不计。试求当1=60时，需加在构件1上的平衡力矩。第五章 机械的效率和自锁一、选择与填空题1、在机械运转过程中，考虑摩擦的转动副，总反力作用线总 相切于 于摩擦圆。2、在机械运动中总是有摩擦力存在，因此，机械的效率总是小于1。3、具有自锁性的机构其正行程 能够 运动，反行程 不能 运动。4、下列式子中不是机械效率表达式的是、。A、 B、 C、F 0 D、M05、三角螺纹的摩擦力矩 C (1)方牙螺纹的摩擦力矩，因此，它多用于 B (2)。（1）A、小于 B、等于 C、大于（2）A、传递动力 B、紧固联接二、分析、计算题1、下图所示机组中，电动机经带传动和减速器减速后，带动两个工作机和工作。已知两个工作机的输出功率和效率分别为P=2，=0.8，P=3，=0.7，每对齿轮传动的效率1=0.95，每个支承的效率2=0.98，带传动的效率3=0.9。求电动机的功率和机组的效率。答： P