机械原理习题答案
机械原理习题答案新第二章 机构的结构分析2 1.计算下列各机构的自由度。 注意分析其中的虚约束、 局部自 由度合复合铰链等。题图1 4 c所示机构，导路AD，AC、B C = CD/2 =A Bo该机构可有多种实际用途，可用于椭圆仪，准确的直线轨迹产生 器，或作为压缩机或机动马达等。题图1 4 d为一大功率液压动力机。其中AB = A x B B C=B'C', CD=C'D, CE=C'E',且E、 E'处于 滑块移动轴线的对称位置。答c)为轨迹重合虚约束，可认为A B杆或滑块之一构成虚约束。F=3X3-2X4=1 ;d) 对称的上部分或下部分构成虚约束。F =3X5 2X7=12 2 试计算下列机构的自由度, 如有局部自由度、 虚约束或复合铰链，请指出。e)答案：a) F = 3X7-2X1 0 = 1.注意其中的 C、G、D、H 点并不是复合铰链。b) F = 3X5-2X7 = 1C)F = 3X7-2X10 = l 其中C点为复合钱链，分别由2、 3、4构件在C点构成复合较。 d) F = 3X32X32 = 1或 者F = 3X52X522 = 1其中B、D处的磁子具有局部自由度。2-3 试计算如图所示各平面高副机构的自由度, 如有局部自由度、 虚约束或复合铰链，请指出。第三章 平面连杆机构及其分析与3 1试求题图所示各机构在图示位置时全部瞬心的位置答案：瞬心P12在A点 瞬心P2& P24均在B点瞬心P34在C点P14、P13均在垂直导路的无瞬心P2a P13均在B点 穷远处瞬心P14 P24均在D点3-5 在图示的齿轮- 连杆组合机构中，试用瞬心法求齿轮1 与齿轮3 的传动比 ?1 /?3 。答案：此题关键是找到相对瞬心P 13.3-6 在图示凸轮机构中，已知 r以角速度 ?1 ?50mm， lOA?22mm， lAC?80mm， ?1?90?，凸轮，凸轮？10rad/s逆时针方向转动。试用瞬心法求从动件 2的角速度？2。答案：找到1, 2构件的相对瞬心P 12即有：1XAP12=(o2XCP12 现在的关键是求出 AP12的值。设AP12为x,则OP12 = (222+x2)1/2BP12 = 5 0 + (222+ x2)1/2 , CP12= 80+ x P12AOA P12BC 则有：x/ 5 0 + (222 +x2)1/2 =(222 x2)1/2/(80 x)求解出x= 37.4由式可得：3 2=31XAP127CP12=4.675rad/m第六章6 - 2 .题图6 -2所示的盘形转子中，有4个不平衡质量，它们r2=150mm m3=7kg r3=200mm m4=5kg r4=100mm 试对该转子进行平衡:各质径积的大小分别为：m1r1=1000kg mmm2r2=1200kg mm现取1: 2 0作出质径积的向量多边形，以平衡质径积mere构成 封闭的向量多边形从上面的向量多边形中可知：平衡质径积大小mere= 40x20=800kg/mm，方向与x向成60o角.欲平衡有2种方法：在mere方向配质量，若在re = 100mm则 me= 8kg;可在mere反方向挖去一块，使其径积为 800kg/mm6-3 .题图6 - 3所示为一均匀圆盘转子，工艺要求在圆盘上钻4个圆孔，圆孔直径及孔心到转轴 O的距离分别为：d1=40mmr1=120mm d2=60mm r2=100mm d3=50mm r3=110mm d4=70mm r4=90mm 方位 如图试对该转子进行平衡设计设单位面积的质量为1 ,其4个孔的质径比分别为：m1r1=兀(d1 2120=48000 兀；m2r2=兀(d22100=90000 兀m3r3=兀(d3/2)2110=68750 兀；m4r4=兀(d4/2)290=108450 兀现取1 : 2 0 0 0兀作向量多边形：从向量图中可知：mere=43x 2 0 0 0 % =86000兀若在半径re=100mm且与x轴正向成0 = 46o的位置上.挖圆孔的直径d5= (3440) 1/2mm即可平衡.6 - 5 .题图6 - 5所示曲柄摇杆机构中，已知各构件：l1=75mm, l2=300mm， l3=150mm； 各杆的质量为m1=0 3kg， m2=0 6kg ， m3=0 9kg，A，B，C，D 四点；2)若在曲柄，摇杆上加平衡质量me1及me3使机构惯性力平衡，当取平衡质量的回转半径为re1=re3=75mm时，me1, me3#为多少?1) ml用A, B两点替代 m2用B, C两点替代AS1=50 X0. 3/75=0. 2kgmBS1=25X0. 3/75=0. 1kgm3 用 CD两点替代 CS3=100X0. 9/150=0. 6kgmDS3=50X0. 9/150=0. 3kgmAAS1=0 2kgmB= mBS1mBS2= 0 . 5kgmC= mCS2+ mCS3 0 . 8kgmD=mDS2=0 3kg2)me1 Xre1=mBX lAB e1=0 . 5X 75/75=0 . 5kgme3 Xre3=mCX 1CD e3=0. 8X 150/75=16kg6 - 6 .在题图6 - 6所示曲柄滑块机构中，已知各杆长度： lAB=100mm lBC=300mm曲柄和连杆的质心 S1, S2的位置分别为 lAS1=100mm=lAS2滑块3的质量 m3=0 4kg,试求曲柄滑块机构惯 性完全平衡时的曲柄质量 ml和连杆质量m2的大小.答案：m2x 旧C=m3x 1BS2 m2=m3< 旧S2/旧C=0 . 133kgmB=m2+m3=0 533kgml xiAB=mB< lAS11=0. 533kg第八章8 -1,已知图所示校链四杆机构 ABCB, lBC=50mm lCD=35mm iAD=30mm Mad为机架.i）如果该机构能成为曲柄摇杆机构， 且AB是曲柄，求lAB的取值范围；lAB 的取值范围；3 ）如果该机构能成为双摇杆机构，求1AB的取值范围.答案：1）该机为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，则AB应为最短杆。其中已知BC杆为最长杆50。1AB+1BCW1AD+1CDlABW 152 ）该机构欲成为双曲柄机构，同样应满足曲柄存在的条件，且应以最短杆为机架。现AD为机架，则只能最短杆即为 AD=3 0,则最 长杆可能为BCR也可能是AB杆。1 ） 若 AB杆为最长杆：1AD+1AB < IBC+lCD1ABW55 即 5 0 < lAB< 5 52 ） 若 B C 杆为最长杆：1AB+1BCW1AB+1CD1ABW45 即 4 5 < lAB< 5 0若该机构为双曲柄机构，则A B杆杆长的取值范围为：45 W1ABW503 ）欲使该机构为双摇杆机构，则最短杆与最长杆之和应大于另 外二杆之和。现在的关键是谁是最短、最长杆？1） 若AB杆最短，则最长杆为BC1AB+1BO1CD+1AD. JAB >152 ）若 AD杆最短，BC杆最长：1AD+1AB>1BC+1CD. JAB <45AB 杆最长：1AD+1AB>1BC+1CD lAB >55lAB <1AD+1CD+1BC lAB<115综上分析：AB杆的取值为:15 <lAB<45 或者 55<lAB<1158-3 .已知两连架杆的三组对应位置如题图所示为：01 = 60o,少1 = 30o, 02 = 90。，少2= 50o, 03=120。，少 3=800,若取机架A D长度lAD=100mm lCD=100mm试用图解法计算此校链四杆机构各 杆长度。平面机构的结构分析1 、如图 a 所示为一简易冲床的初拟设计，设计者的思路是：动力由齿轮1输入，使轴A连续回转；而固装在轴A上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构将使冲头 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），分析其是否能实现设计意图？并提出修改。解 1 ）取比例尺?l 绘制其机构运动简图（图b）。2 ）分析其是否能实现设计意图。图 a ） 由图 b 可知， n?3， pl?4 ， ph?1， p?0， F?0 故： F?3n?（2pl?ph?p?）?F?3?3?（2?4?1?0）?0?0因此，此简单冲床根本不能运动（即由构件3、 4 与机架 5 和运动副 B、C、D 组成不能运动的刚性桁架），故需要增加机构的自由度。图 b）3 ）提出修改方案（图c）。任课教师日期为了使此机构能运动，应增加机构的自由度（其方法是：可以在机构的适当位置增加一个活动构件和一个低副， 或者用一个高副去代替一个低副，其修改方案很多，图 c 给出了其中两种方案）。图 c1 ）图 c2 ）2 、试画出图示平面机构的运动简图，并计算其自由度。图 a）解： n?3， pl?4 ， ph?0， F?3n?2pl?ph?1b)解： n?4， pl?5 ， ph?1， F?3n?2pl?ph?1任课教师日期3 、计算图示平面机构的自由度。将其中的高副化为低副。机构中的原动件用圆弧箭头表示。3 1解 3 1： n?7， pl?10 ， ph?03 2解 32： n?8， pl?11 ， ph?1评语任课教师日期3 3 解 33： n?9， pl?12 ，F?3n?2pl?ph?1, C、E 复合较链F?3n?2pl?ph?1 ，局部自由度ph?2， F?3n?2pl?ph?14 、试计算图示精压机的自由度评语任课教师日期解：n?10, pl?15, ph?0 解：n?11, pl?17 , ph?0p?2pl?p?h?3n?2?5?0?3?3?1p?2pl?p?h?3n?2?10?3?6?2F?0F?0F?3n?(2pl?ph?p?)?F?F?3n?(2pl?ph?p?)?F?3?10?(2?15?0?1)?0?1 ?3?11?(2?17?0?2)?0?1(其中E、D及H均为复合钱链)(其中C、F、K均为复合较链)5 、图示为一内燃机的机构简图，试计算其自由度，并分析组成此机构的基本杆组。又如在该机构中改选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 1)计算此机构的自由度F?3n?(2pl?ph?p?)?F?3?7?2?10?12 ）取构件AB为原动件时机构的基本杆组图为此机构为n级机构3 ）取构件EG为原动件时 此机构的基本杆组图为评语任课教师日期第二章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，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?
