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机械原理

課后习题参考答案

机械原理課程组编

武汉科技大学机械自动化学院

习题参考答案

第二章机构的结构分析

2－2图2-38所表达为一简易冲床的初拟设计方案。设计者的思绪是：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构成的凸轮机构将使冲头4上下运动以达成冲压的目标。试绘出其机构运动简图，分析其运动是否拟定,并提出修改方法。

解答:原机构自由度F=3?３－2?４-1=0,不合理，改为如下几种结构均可：

? ????

2－3图２-39所表达为一小型压力机，其中,１为滚子；2为摆杆；3为滑块;4为滑杆;５为齿轮及凸轮；6为连杆；7为齿轮及偏心轮；8为机架;9为压头。试绘制其机构运动简图，并计算其自由度。

解答:n=７;Pl=9;Pｈ=2，F＝３?7-２?9-2＝1

2-6试计算图2-42所表达凸轮—连杆组合机构的自由度。

解答:a)n＝7;Pl=9；Pｈ=2，F=3?7-2?9-２＝1L处存在局部自由度,D处存在虚约束

b）ｎ＝5；Pl=６;Ｐh=2，F=3?５-2?6－２＝1E、Ｂ处存在局部自由度,Ｆ、Ｃ处存在虚约束

2-7试计算图２-43所表达齿轮—连杆组合机构的自由度。

解答：a)n=４；Pl=5；Ph=1，Ｆ=３?4-２?５-１=1A处存在复合铰链

b)n=６;Ｐl＝７；Ph＝3，Ｆ＝3?６-２?７-3=1B、Ｃ、D处存在复合铰链

2-8试计算图２-44所表达刹车机构的自由度。并就刹车过程阐明此机构自由度的变化情况。

解答:①当未刹车时，Ｆ=3?6－２?8=2

②在刹车瞬时，Ｆ=3?5-２?７=１,此时构件ＥＦＧ和车轮接触成为一体,位置保持不变,可看作为机架。

③完全刹死以后,F＝3?4-2?6=0，此时构件ＥFG、HIJ和车轮接触成为一体,位置保持不变,可看作为机架。

2-9先计算图２-45～图2－50所表达平面机构的自由度。再将其中的高副化为低副,拟定机构所含杆组的数目和级别，以及机构的级别。机构中的原动件用圆弧箭头表达。

解答:a)n=7；Pｌ=１0；Ｐh＝０，Ｆ=3?７-2?１0=１C、E处存在复合铰链由3个Ⅱ级杆组构成。

b)n=7;Pｌ=10;Ｐh=0，F=３?7-２?10=１由3个Ⅱ级杆组构成的Ⅱ级机构。

ｃ)n＝3;Ｐl=3；Pｈ=2，F=3?3-2?3－2=1D处存在局部自由度,由2个Ⅱ级杆组构成Ⅱ级机构。

d)n=４;Ｐｌ=5；Pｈ=１，F=3?４-2?5-1=1由１个Ⅲ级杆组构成的Ⅲ级机构。

e）ｎ＝6;Pｌ＝8;Ｐｈ=1，F=3?6－２?8-１=1Ｂ处存在局部自由度,Ｇ、G处存在虚约束,由１个Ⅱ级杆组加上1个Ⅲ级杆组构成的Ⅲ级机构。

f）n=9;Pl=1２；Ph=2,F=3?９－2?12－2=1C处存在局部自由度,I处存在复合铰链,由5个Ⅱ级杆构成的Ⅱ级机构。杆组拆分如下列图所表达。

+＋＋+

第三章平面机构的运动分析

3-1如图３-2０所表达曲柄滑块机构中若已知a,b,e,当給定后,试导出滑块位移s和连杆转角的体现式。

解：由

得到或写成

3-２如图3－２0,若已知,设经计算得到:,s=149.8１mm,请导出和的体现式，并求出其数值。

解:,得:

3-1２如图3-30所表达,曲柄摆动导杆机构中各杆长，已知,构件１以等角速度绕A顺时针方向转动，求此时及角速度比。

解:，其中２式除以１式可得

故得：

求导得

上式中对2式用旋转坐标系法,按逆时针方向旋转角得：

所以，

又求导得

或写成如下等价形式:

求导得

解得:VDｘ=-0.4＊(-20）*ｓin(60*pi/18０)－0.2５＊(-8.524４)*siｎ((63．６705-1２0)*pｉ/１８0)=2．2264m／s

VＤy=０．4*(-20)*cos（6０*ｐi/1８0)+0.25*(-8.5244)*cos(（６３.670５-1２0)*pi/1８０)=-8.１097m/s

合成可得：VD=ｓqrt(2.2264^2+8．1097^2)=8.４0９8m/s,?