机械原理课后习题答案.pdf

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1、花花机械原理(西北工业大学第七版)习题册解析第二章平面机构的结构分析题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n=3p=3p=1lhF=3n-2p-p=3´3-2´4-1=0lh原

2、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)。3花花33442525611(a)(b)443355226611(c)(d)题2-1讨论：增加机构自由度的方法一般是在适当位置上添加一个构件

3、（相当于增加3个自由度）和1个低副（相当于引入2个约束），如图2-1（b）（c）所示，这样就相当于给机构增加了一个自由度。用一个高副代替一个低副也可以增加机构自由度，如图2-1（d）所示。题2-2图a所示为一小型压力机。图上，齿轮1与偏心轮1’为同一构件，绕固定轴心O连续转动。在齿轮5上开有凸轮轮凹槽，摆杆4上的滚子6嵌在凹槽中，从而使摆杆4绕C轴上下摆动。同时，又通过偏心轮1’、连杆2、滑杆3使C轴上下移动。最后通过在摆杆4的叉槽中的滑块7和铰链G使冲头8实现冲压运动。试绘制其机构运动简图，并计算自由度。解：分析机构的组成：此机构由偏心轮1’（与齿轮1固结）、连杆2、

4、滑杆3、摆杆4、齿轮5、滚子6、滑块7、冲头8和机架9组成。偏心轮1’与机架9、连杆2与滑杆3、滑杆3与摆杆4、摆杆4与滚子6、齿轮5与机架9、滑块7与冲头8均组成转动副，滑杆3与机架9、摆杆4与滑块7、冲头8与机架9均组成移动副，齿轮1与齿轮5、凸轮(槽)5与滚子6组成高副。故解法一：n=7p=9p=2lhF=3n-2p-p=3´7-2´9-2=1lh解法二：n=8p=10p=2局部自由度F¢=1lhF=3n-2(p+p-p¢)-F¢=3´8-2´10-2-1=1lh4花花题2-3如图a所示为一新型偏心轮滑阀式真空泵。其偏心轮1绕固定轴A转动，与外环2固连在一起的滑阀

5、3在可绕固定轴心C转动的圆柱4中滑动。当偏心轮1按图示方向连续转动时，可将设备中的空气按图示空气流动方向从阀5中排出，从而形成真空。由于外环2与泵腔6有一小间隙，故可抽含有微小尘埃的气体。试绘制其机构的运动简图，并计算其自由度。解：1)取比例尺,绘制机构运动简图。(如图题2-3所示)４Ｃ２３Ａ１Ｂ题2-32)n=3p=4p=0lhF=3n-2p-p=3´3-2´4-0=1lh题2-4使绘制图a所示仿人手型机械手的食指机构的机构运动简图（以手指8作为相对固定的机架），并计算其自由度。解：1)取比例尺,绘制机构运动简图。(如图2-4所示)2)n=7p=10p=0lhF=3n

6、-2p-p=3´7-2´10-0=1lh题2-45花花题2-5图a所示是为高位截肢的人所设计的一种假肢膝关节机构，该机构能保持人行走的稳定性。若以颈骨1为机架，试绘制其机构运动简图和计算其自由度，并作出大腿弯曲90度时的机构运动简图。解：1)取比例尺,绘制机构运动简图。大腿弯曲90度时的机构运动简图如虚线所示。(如图2-5所示)2)n=5p=7p=0lhF=3n-2p-p=3´5-2´7-0=1lh题2-6试计算如图所示各机构的自由度。图a、d为齿轮-连杆组题2-5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

7、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)n=4p=5p=1lhF=3n-2p-p=3´4-2´5-1=1lhb)解法一：n=5p=6p=2lhF=3n-2p-p=3´5-2´6-2=1lh解法二：n=7p=8p=2虚约束p¢=0局部自由度F¢=2lhF=3n-2(p+p-p¢)-F¢=3´7-2(´8+2-)0-2=1lhc)解法一：n=5p=7p=0lhF=3n-2p-p=3´5-2´7-0=1lh解法二：n=11p=17p=0lh虚约束p¢=2p¢+p¢-3n¢=2´10+0-3´6=2局部