西南交通大学机械原理课后习题答案.docx

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西南交通大学机械原理课后习题答案

【西南交通大学机械原理课后习题答案】

　　篇一：

机械原理课后习题答案（部分）

　　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5~7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?

当机构的原动件数少于或多于机构的自由度时，机构的运动将发生什么情况?

　　答：

参考教材12~13页。

　　2-5在计算平面机构的自由度时，应注意哪些事项?

答：

参考教材15~17页。

　　2-6在图2-22所示的机构中，在铰链C、B、D处，被连接的两构件上连接点的轨迹都是重合的，那么能说该机构有三个虚约束吗?

为什么?

　　答：

不能，因为在铰链C、B、D中任何一处，被连接的两构件上连接点的轨迹重合是由于其他两处的作用，所以只能算一处。

　　2-7何谓机构的组成原理?

何谓基本杆组?

它具有什么特性?

如何确定基本杆组的级别及机构的级别?

答：

参考教材18~19页。

　　2-8为何要对平面高副机构进行“高副低代”?

“高副低代”应满足的条件是什么?

答：

参考教材20~21页。

　　2-11如图所示为一简易冲床的初拟设计方案。

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上下运动以达到冲压目的。

试绘出其机构运动简图，分析其是否能实现设计意图？

并提出修改方案。

　　1

　　解：

1）取比例尺绘制机构运动简图。

2）分析其是否可实现设计意图。

　　F=3n-（2Pl+Ph–p’）-F’=3×3-（2×4+1-0）-0=0此简易冲床不能运动,无法实现设计意图。

3）修改方案。

　　为了使此机构运动，应增加一个自由度。

办法是：

增加一个活动构件，一个低副。

修改方案很多，现提供两种。

　　※2-13图示为一新型偏心轮滑阎式真空泵。

其偏心轮1绕固定轴心A转动，与外环2固连在一起的滑阀3在可绕固定轴心C转动的圆柱4中滑动。

当偏心轮按图示方向连续回转时可将设备中的空气吸入，并将空气从阀5中排出，从而形成真空。

（1）试绘制其机构运动简图；

（2）计算其自由度。

　　解：

（1）取比例尺作机构运动简图如图所示。

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

　　2-14解：

1）绘制机构运动简图

　　1）绘制机构运动简图

　　F=3n-（2Pl+Ph–p’）-F’=3×5-（2×7+0-0）-0=12）弯曲90o时的机构运动简图

　　※2-15试绘制所示仿人手型机械手的食指机构的机构运动简图（以手掌8作为相对固定的机架），井计算

　　2

　　自由度。

　　2-17

　　计算如图所示各机构的自由度。

　　解：

（1）取比倒尺肌作机构运动简图；

（2）计算自由度F?

3?

7?

2?

10?

1

　　（a）F=3n-（2Pl+Ph–p’）-F’=3×4-（2×5+1-0）-0=1（A处为复合铰链）（b）F=3n-（2Pl+Ph–p’）-F’=3×7-（2×8+2-0）-2=1（2、4处存在局部自由度）

　　（c）p’=（2Pl’+Ph’）-3n’=2×10+0-3×6=2,F=3n-（2Pl+Ph–p’）-F’=3×11-（2×17+0-2）-0=1（C、F、K处存在复合铰链，重复部分引入虚约束）

　　※2-21图示为一收放式折叠支架机构。

该支架中的件1和5分别用木螺钉连接于固定台板1’和括动台板5’上．两者在D处铰接，使活动台板能相对于固定台极转动。

又通过件1，2，3，4组成的铰链四杆机构及连杆3上E点处的销子与件5上的连杆曲线槽组成的销槽连接使活动台板实现收放动作。

在图示位置时，虽在活动台板上放有较重的重物．活动台板也不会自动收起，必须沿箭头方向推动件2，使铰链B，D重合时．活动台板才可收起（如图中双点划线所示）。

现已知机构尺寸lAB=lAD=90mm；lBC=lCD=25mm，其余尺寸见图。

试绘制该机构的运动简图，并计算其自由度。

　　解：

F=3n-（2p1+pb-p’）-F’=3×5-（2×6+1-0）-1=1

　　2-23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。

有如在该机构中改选EG为原动件，试问组成此机构的基本杆组是否与前有所不同。

　　3

　　解：

1）计算自由度

　　F=3n-（2Pl+Ph–p’）-F’=3×7-（2×10+0-0）-0=1

　　2）拆组

　　3）EG为原动件，拆组

　　II级组

　　II级组

　　II级组

　　III级组

　　2-24试计算如图所示平面高副机构的自由度,并在高副低代后分析组成该机构的基本杆组。

　　1、

　　解：

1）计算自由度

　　F=3n-（2Pl+Ph–p’）-F’=3×5-（2×6+1-0）-1=1

　　2）从结构上去除局部自由度、虚约束、多余的移动副、转动副（如图2所示）3）高副低代（如图3所示）4）拆组（如图4所示）

　　2、

　　4

　　解：

1）计算自由度

　　F=3n-（2Pl+Ph–p’）-F’=3×-（2×9+1-0）-1=1

　　2）从结构上去除局部自由度、虚约束、多余的移动副、转动副（如图b所示）3）高副低代（如图c所示）4）拆组（如图d所示）

　　第三章

　　3—1何谓速度瞬心?

相对瞬心与绝对瞬心有何异同点?

答：

参考教材30~31页。

　　3—2何谓三心定理?

何种情况下的瞬心需用三心定理来确定?

答：

参考教材31页。

　　※3-3机构中，设已知构件的尺寸及点B的速度vB（即速度矢量pb），试作出各机构在图示位置时的速度多边形。

　　※3-4试判断在图示的两机构中．B点足否都存在哥氏加速度？

又在何位置哥氏加速度为零?

怍出相应的机构位置图。

并思考下列问题。

（1）什么条件下存在氏加速度?

（2）根椐上一条．请检查一下所有哥氏加速度为零的位置是否已全部找出。

（3）图（a）中，akB2B3=2ω2vB2B3对吗?

为什么。

解：

（1）图（a）存在哥氏加速度，图（b）不存在。

（2）由于akB2B3==2ω2vB2B3故ω3，vB2B3中只要有一项为零，则哥氏加速度为零。

图（a）中B点到达最高和最低点时构件1，3．4重合，此时vB2B3=0，当构件1与构件3相互垂直．即_f=；点到达最左及最右位置时ω2=ω3=0．故在此四个位置无哥氏加速度。

图（b）中无论在什么位置都有ω2=ω3=0，故该机构在任何位置哥矢加速度都为零。

（3）对。

因为ω3≡ω2。

　　3-5在图示的曲柄滑块机构中，已知lAB?

30mm,lAC?

100mm,lBD?

50mm,lDE?

40mm，曲柄以等角速度?

1?

10rad/s回转，试用图解法求机构在?

1?

45?

位置时，点D、E的速度和加速度以及构件2的角速

　　度和角加速度。

　　5

　　篇二：

机械原理-课后全部习题解答

　　习

　　题

　　解

　　答

　　机械工程学院

　　目录

　　第1章绪论1

　　第2章平面机构的结构分析3

　　第3章平面连杆机构8

　　第4章

　　第5章

　　第6章

　　第8章

　　第9章

　　凸轮机构及其设计15齿轮机构19轮系及其设计26机械运动力学方程32平面机构的平衡39

　　第一章绪论

　　一、补充题

　　1、复习思考题

　　1）、机器应具有什么特征？

机器通常由哪三部分组成？

各部分的功能是什么？

　　2）、机器与机构有什么异同点？

　　3）、什么叫构件？

什么叫零件？

什么叫通用零件和专用零件？

试各举二个实例。

　　4）、设计机器时应满足哪些基本要求？

试选取一台机器，分析设计时应满足的基本要求。

　　2、填空题

　　1）、机器或机构，都是由组合而成的。

　　2）、机器或机构的之间，具有确定的相对运动。

　　3）、机器可以用来人的劳动，完成有用的。

　　4）、组成机构、并且相互间能作

　　5）、从运动的角度看，机构的主要功用在于运动或运动的形式。

　　6）、构件是机器的单元。

零件是机器的单元。

　　7）、机器的工作部分须完成机器的的。

　　8）、机器的传动部分是把原动部分的运动和功率传递给工作部分的。

　　9）、构件之间具有并能完成能量转换的的组合，叫机器。

　　3、判断题

　　1）、构件都是可动的。

（）

　　2）、机器的传动部分都是机构。

（）

　　3）、互相之间能作相对运动的物件是构件。

（）

　　4）、只从运动方面讲，机构是具有确定相对运动构件的组合。

（）

　　5）、机构的作用，只是传递或转换运动的形式。

（）

　　6）、机器是构件之间具有确定的相对运动，并能完成有用的机械功或实现能量转换的构件的组合。

（）

　　7）、机构中的主动件和被动件，都是构件。

（）

　　2填空题答案

　　1）、构件2）、构件3）、代替机械功4）、相对运动5）、传递转换6）、运动制造7）、预定终端8）、中间环节

　　9）、确定有用构件

　　3判断题答案

　　1）、√2）、√3）、√4）、√5）、×6）、√7）、√

　　第二章机构的结构分析

　　2-7是试指出图2-26中直接接触的构件所构成的运动副的名称。

解：

　　a）平面高副

　　b）空间低副

　　c）平面高副

　　2-8将图2-27中机构的结构图绘制成机构运动简图，标出原动件和机架，并计算其自由度。

　　解：

　　b）n=3，PL=4，PH=0，F=3×3-2×4=1

　　篇三：

西南交大机械原理习题解答1-6

　　机械原理习题解答

　　例4-1绘制图4-2所示液压泵机构的机构运动简图。

　　解：

该机构由机架1、原动件2和从动件3、4组成，共4个构件，属于平面四杆机构。

机构中构件1、2，构件2、3，构件4、1之间的相对运动为转动，即两构件间形成转动副，转动副中心分别位于A、B、C点处；构件3、4之间的相对运动为移动，即两构件间形成移动副，移动副导路方向与构件3的中心线平行。

构件1的运动尺寸为A、C两点间距离，构件2的运动尺寸为A、B两点之间的距离，构件3从B点出发，沿移动副导路方向与构件4在C点形成移动副，构件4同时又在C点与构件1形成转动副。

　　选择与各构件运动平面平行的平面作为绘制机构运动简图的视图平面。

　　图4-3简易冲床机构?

l=/mm

　　选择比例尺?

l=/mm，分别量出各构件的运动尺寸，绘出机构运动简图，并标明原动件及其转动方向，如图4-2所示。

　　例4-2绘制图4-3所示简易冲床的机构运动简图。

　　解：

图示机构中已标明原动件，构件6为机架，其余构件为从动件。

需要注意的是，在区分构件时应正确判断图中各构件都包括哪些部分，例如：

构件3就包括两部分，如图所示。

　　该机构中构件1与机架以转动副连接，转动副中心位于固定轴的几何中心A点处；构件2除与构件1形成回转中心位于C点的转动副外，又与构件3形成移动副，移动副导路沿BC方向；构件3也绕固定轴上一点B转动，即构件3与机架形成的转动副位于B点，同时构件3与构件2形成移动副，又与构件4形成中心位于D点的转动副；构件4与构件5形成中心位于E点的转动副；构件5与机架6形成沿垂直方向的移动副。

　　该机构属于平面机构，

　　因此选择与各构件运动平面平行的平面作为绘制机构运动简图的

　　视图平面。

　　选择比例尺?

l=/mm，量出各构件的运动尺寸，绘出机构运动简图，并标明原动件及其转动方向，如图4-3所示。

　　4-3题4-３图为外科手术用剪刀。

其中弹簧的作用是保持剪刀口张开，并且便于医生单手操作。

忽略弹簧，并以构件1为机架，分析机构的工作原理，画出机构的示意图，写出机构的关联矩阵和邻接矩阵，并说明机构的类型。

　　1

　　e1v2

　　2

　　3

　　4

　　v3

　　题4-３图

　　机构的拓扑图

　　解：

若以构件1为机架，则该手术用剪刀由机架１、原动件２、从动件３、４组成，共４个构件。

属于平面四杆机构。

　　当用手握住剪刀，即构件１（固定钳口）不动时，驱动构件２，使构件２绕构件１转动的同时，通过构件３带动构件４（活动钳口）也沿构件１（固定钳口）上下移动，从而使剪刀的刀口张开或闭合。

其机构示意图和机构拓扑图如上图所示。

　　其关联矩阵为：

邻接矩阵为：

　　e1

　　v1

　　LM?

v2

　　v3v4

　　1100

　　e20110

　　e30011

　　e41

　　v1

　　0；AM?

v20v31v4

　　v1010

　　1

　　v21010

　　v30101

　　v410；10

　　例4-4计算图4-13所示压榨机机构的自由度。

　　解：

机构为平面机构。

　　机构中构件1为偏心轮，构件2绕构件1的几何中心发生相对转动，即形成中心位于偏心轮几何中心的转动副，因此偏心轮相当于一个有两个转动副的构件，一个转动副是在点A与机架11形成的，另外一个是在偏心轮几何中心处与构件2形成的。

　　该机构中存在结构对称部分，构件8、9、10和

　　图4-13压榨机机构

　　构件4、5、6。

如果去掉一个对称部分，机构仍能够正常工作，所以可以将构件8、9、10以及其上的转动副G、H、I和C处的一个转动副视为虚约束；构件7与构件11在左右两边同时形成导路平行的移动副，只有其中一个起作用，另一个是虚约束；构件4、5、6在D点处形成复合铰链。

机构中没有局部自由度和高副。

　　去掉机构中的虚约束，则机构中活动构件数为n?

7，机构中低副数Pl

　　?

10，得

　　F?

3n?

2Pl?

Ph?

3?

7?

2?

10?

1

　　例4-5计算图4-14所示自动驾驶仪操纵机构的自由度。

　　解：

自动驾驶仪操纵机构为空间机构，机构中

　　共有3个活动构件，其中构件1、2之间形成圆柱副，属Ⅳ级副；构件2、3形成转动副，属Ⅴ级副；构件3、4形成球面副，属Ⅲ级副；构件4、1形成转动副，属Ⅴ级副。

　　则机构自由度为:

　　图4-14自动驾驶仪操纵机构

　　F?

6?

3?

5?

2?

4?

1?

3?

1?

1

　　4-6在题4-6图所示所有机构中，原动件数目均为1时，判断图示机构是否有确定的运动。

如有局部自由度、复合铰链和虚约束请予以指出。

　　解：

（a）、F?

3n?

2Pl?

Ph?

3?

7?

2?

10?

1，机构有确定的运动。

其中：

Ｆ、D、B、C四处均为复合铰链，没有局部自由度、虚约束；

　　（b）、F?

3n?

2Pl?

Ph?

3?

9?

2?

12?

1?

2，机构没有确定的运动。

其中：

Ａ处为复合铰链，Ｋ处为局部自由度，没有虚约束；

　　（C）、F?

3n?

2Pl?

Ph?

3?

7?

2?

10?

1，机构有确定的运动。

其中：

构件AB、BC、CD、AD四杆中有一杆为虚约束，如果将构件AD视为虚约束，去掉虚约束，则点Ｂ、Ｃ均为复合铰链，没有局部自由度；

　　（d）、F?

3n?

2Pl?

Ph?

3?

3?

2?

4?

1?

0，系统不能运动，所以也就不是一个机构。

从图中可以看出，铰链点C是构件BC上的点，其轨迹应当是以铰链点B为圆心的圆，同时，铰链点C又是构件CD上的点，轨迹应当是移动副F约束所允许的直线，两者是矛盾的，所以，系统不能运动。

系统中没有局部自由度、复合铰链、虚约束。

　　（e）、F

　　?

3n?

2Pl?

Ph?

3?

5?

2?

6?

3，机构没有确定的运动。

没有局部自由度、

　　（a）

　　（b）（c）

　　（d）

　　题4-６图

　　（e）

　　复合铰链、虚约束。

　　4-7计算题4-7图所示齿轮－连杆机构的自由度。

　　题4-７图

　　解：

（a）、F?

3n?

2Pl?

Ph?

3?

4?

2?

5?

1?

1

　　,铰链点A为复合铰链，齿轮副为高副。

　　（b）、F?

3n?

2Pl?

Ph?

3?

6?

2?

7?

3?

1，铰链点B、C、D均为复合铰链。

4-8题4-８图所示为缝纫机中的送料机构。

计算该机构的自由度，该机构在什么条件下具有确定的运动？

　　解：

　　F?

3n?

2Pl?

Ph?

3?

4?

2?

4?

2?

2

　　题4-８图

　　C处的滚子为局部自由度，构件1于构件2、构件3与构件2之间形成两对高副，但是，每对高副的法线都是重合的，所以，每对高副中有一个高副为虚约束。

　　由于该机构具有２个自由度，所以该机构在有２个原动件的条件下就具有确定的运动。

　　4-9计算题4-９图所示机构的自由度。

　　（a）

　　题4-9图

　　解：

（a）、F?

3n?

2Pl?

Ph?

3?

6?

2?

6?

4?

2

　　（

　　b）

　　（b）、F?

3n?

2Pl?

Ph?

3?

7?

2?

9?

1?

2（注：

滑块Ｄ受到的运动约束与构件FGC上Ｃ的运动轨迹相重合，所以滑块Ｄ及其上的转动副和移动副均应视为虚约束。

）4-10构思出自由度分别为１、２和３的Ⅲ级机构的设计方案。

　　（a）（c）

　　解：

由机构的组成原理可知，一个Ⅲ机构中，至少应当包含有一个Ⅲ级基本杆组。

将一个Ⅲ级基本杆组中的一个外副与一个单自由度的机构相联，另外两个外副与机架相联，则可以得到一个单自由度的Ⅲ机构；如果将Ⅲ级基本杆组中的两个外副分别与两个单自由度的机构相联，另外一个外副与机架相联，则可以得到一个有两个自由度的Ⅲ机构。

而最简单的单自由度机构是一个构件与机架通过一个低副（如：

转动副）联接所形成的机构。

　　按照以上分析，自由度分别为１、２和３的Ⅲ级机构最简单的结构分别如图中（a）、（b）和（c）所示。

　　4-12确定图4-19a所示机构当构件８为原动件时机构的级别。