机械原理习题答案

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1、题2-1图a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），分析是否能实现设计意图，并提出修改方案。解：1)取比例尺,绘制机构运动简图。(图2-1a)2)要分析是否能实现设计意图,首先要计算机构的自由度。尽管此机构有4个活动件，但齿轮1和凸轮2是固装在轴A上，只能作为一个活动件，故原动件数不等于自由度数，此简易冲床不能运动，即不能实现设计意图。分析：因构件3、4与机架5和运动副B、C、D组成不能运动的刚性桁架。故需增加构件

2、的自由度。3)提出修改方案：可以在机构的适当位置增加一个活动构件和一个低副，或用一个高副来代替一个低副。(1)在构件3、4之间加一连杆及一个转动副(图2-1b)。(2)在构件3、4之间加一滑块及一个移动副(图2-1c)。(3)在构件3、4之间加一滚子(局部自由度)及一个平面高副(图2-1d)。题2-6试计算如图所示各机构的自由度。图a、d为齿轮-连杆组合机构；图b为凸轮-连杆组合机构（图中在D处为铰接在一起的两个滑块）；图c为一精压机机构。并问在图d所示机构中，齿轮3与5和齿条7与齿轮5的啮合高副所提供的约束数目是否相同？为什么？解：a)b)解法一：解法二：虚约束局部自由度c

3、)解法一：解法二：虚约束局部自由度d)齿轮3与齿轮5的啮合为高副（因两齿轮中心距己被约束，故应为单侧接触）将提供1个约束。齿条7与齿轮5的啮合为高副（因中心距未被约束，故应为双侧接触）将提供2个约束。题2-10图示为以内燃机的机构运动简图，试计算自由度，并分析组成此机构的基本杆组。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不同。解：1)计算此机构的自由度2)取构件AB为原动件时机构的基本杆组图2-10（b）所示。此机构为二级机构。3)取构件GE为原动件时机构的基本杆组图2-10（c）所示。此机构为三级机构。题3-1试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置

4、(用符号Pij直接标注在图上)解：题3-3在图a所示的四杆机构中，lAB=60mm，lCD=90mm，lAD=lBC=120mm，ω2=10rad/s，试用瞬心法求：1）当φ=165°时，点C的速度Vc；2）当φ=165°时，构件3的BC线上速度最小的一点E的位置及速度的大小；3）当Vc=0时，φ角之值（有两个解）解：1)以选定比例尺,绘制机构运动简图。(图3-3)2）求VC，定出瞬心P13的位置。如图3-3（a）3）定出构件3的BC线上速度最小的点E的位置。因为BC线上速度最小的点必与P13点的距离最近，所以过P13点引BC线延长线的垂线交于E点。如图3-3（a）4）当时，

5、P13与C点重合，即AB与BC共线有两个位置。作出的两个位置。量得题8-9如图所示为一已知的曲柄摇杆CD和滑块F连接起来，使摇杆的三个已知位置C1D、C2D、C3D和滑块的三个位置F1、F2、F3相对应（图示尺寸系按比例尺绘出），试以作图法确定此连杆的长度及其摇杆CD铰接点的位置。（作图法求解时，应保留全部作图线。）解：由题意知，本题实际是为按两连架杆（摇杆与滑块）的预定事对应位置设计四杆机构的问题。具体作图过程如图8-9所示,连杆的长度为题8-11如图所示，现欲设计一铰链四杆机构，已知其摇杆CD的长lCD=75mm，行程速比系数K=1.5，机架AD的长度为lAD=100mm

6、，又知摇杆的一个极限位置与机架间的夹角为ψ=45°，试求曲柄的长度lAB和连杆的长lBC。（有两个解。）解：解法一：如图8-10(a)所设计的四杆机构的两极限位置为AB1C1D和AB2C2D量得各杆长度：解法一：如图8-10(a)所设计的四杆机构的两极限位置为AB1′C1′D和AB2′C2′D量得各杆长度：题8-13试设计一偏置曲柄滑块机构（图a），设已知其滑块的行程速比系数K=1.5，滑块的冲程H=40mm，偏距e=15mm。并求其最大压力角αmax。解：计算取作出滑块的冲程H的两极位C1及C2，作θ圆，作偏距线，两者交点即为铰链A的位置。量得各杆长度：题9-6图示为一偏置

7、滚子推杆盘形凸轮机构。已知凸轮轮廓由三段圆弧和一段直线组成。它们的圆心分别为O、O＇及O＂，半径分别为r=18mm，r＇=36mm及r＂=5mm，偏距e=8mm。滚子半径rr=5mm。现要求：1）画出凸轮的理论轮廓曲线及基圆。2）求出推杆的行程h、推程运动角0及回程运动角0＇；3）标出图示位置推杆的位移及凸轮机构的压力角α；4）标出凸轮由图示位置转过60°时，推杆的位移s＇及凸轮机构的压力角α＇。解：1）作理论轮廓曲线及基圆。2）作推杆的行程h和推程运动角及回程运动角。3)标出位移、和压力角、。2320