机械原理课后全部习题答案
机械原理课后全部习题
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机械原理课后全部习题答案
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章凸轮机构及其设计 (15)
第5章齿轮机构 (19)
第6章轮系及其设计 (26)
第8章机械运动力学方程 (32)
第9章平面机构的平衡 (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、并且相互间能作的物体，叫做构件。
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动作，且处于整个传动
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）、构件之间具有的相对运动，并能完成的机械功或实现能量转换的的组合，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，L P =4 ，H P =0， F=3×3-2×4=1
c) n=3， L P =4 ，PH=0， F=3×3-2×4=1
2-9 试判断图2-28中所示各“机构”能否成为机构，并说明理由。
解：
修改后的机构
修改后的机构
修改后的机构
2-10 计算图2-29中所示各机构的自由度，并指出其中是否含有复合铰链、局部自由度或虚约束，说明计算自由度应作何处理。
解： a)
n=5， L P =7 ，
有复合铰链：构件3和构件5; 构件3和构件1; F=3n-2L P =3×5－2×7=1
b) n=6， L P =8， PH=1， 有局部自由度，有虚约束 F=3n-2L P -H P =3x6-2x8-1=1
d)
有虚约束，有复合铰链
n=5， L P =7， H P =0，
F=3n-2L P -H P =3×5-2×7-0=1
e)
有对称虚约束
n=5，L P =7 F=3n-2L P =1
f )
有对称虚约束
n=3，L P =3，H P =2 F=3n-2L P -H P =1
g) n=2，L P =2，H P =1， n=3，L P =4 有虚约束
h )
有对称虚约束，
n=3，L P =4 F=3n-2L P =3×3-2×4=1 或者：
n=4，L P =5 H P =1，
F=3n-2L P -H P =3×4-2×5-1=1
2-12计算图2-30所示各机构的自由度，并在高副低代后，分析组成这些机构的基本杆组即杆组的级别。
解：
a)
n=4， L P =5， H P =1
F=3n-2L P -H P =1
所以此机构为III 级机构
b) n=3， L P =3， H P =2
F=3n-2L P -H P =1
c) n=4，L P =4，H P =3
F=3n-2L P -H P =1
d)
n=6， L P =8 ，H P =1
F=3n-2L P -H P =1
所以此机构为III 级机构
2-13 说明图2-32所示的各机构的组成原理，并判别机构的级别和所含杆组的数目。对于图2-32f 所示机构，当分别以构件1、3、7作为原动件时，机构的级别会有什么变化 a)
机构的级别:II
b)
机构的级别:II
f)当分别以构件1、3、7作为原动件时
以构件1作为原动件时，
以构件1作为原动件时，机构的级别II
以构件3作为原动件时，
以构件3作为原动件时，机构的级别:II
以构件7作为原动件时，
杆组的级别:III
以构件7作为原动件时，机构的级别:III
2-14 绘制图2-33所示机构高副低代后的运动简图，计算机构的自由度。并确定机构所含杆组的数目和级别以及机构的级别。
图2-33 机构示意图
机构高副低代后的运动简图
杆组的级别:III
所以，机构的级别:III
2-15 试分析图2-35所示刨床机构的组成，并判别机构的级别。若以构件4为原动件，则此机构为几级
解：F=3n-2L P -H P =3×5-2×7=1
一、若以构件1为原动件，则此机构拆分的杆组是：
所以此机构为III 级
二、若以构件4为原动件，则此机构拆分的杆组是：
所以此机构为II 级
第三章 平面连杆机构
3-9图3-54所示平面铰链四杆运动链中，已知各构件长度分别为55AB l mm =，
40BC l mm =， 50CD l mm =，25AD l mm =。
（1）判断该机构运动链中四个转动副的类型。（2）取哪个构件为机架可得到曲柄摇杆机构。（3）取哪个构件为机架可得到双曲柄机构。（4）取哪个构件为机架可得到双摇杆机构解：
平面连杆机构
LAB=55 LBC=40 LCD=50 LAD=25
L
AB +L
AD
BC +L CD (1) A、D整转副 B、C摆转副 （2）AB或CD为机架时，为曲柄摇杆机构 （3）AD为机架时，为双曲柄机构 （4）BC为机架时，为双摇杆机构 3-10 图3-57所示为一偏置曲柄滑块机构，试求杆AB为曲柄的条件。若偏距e=0，则杆AB为曲柄的条件又如何 解:主要分析能否通过极限位置， a+e 3-11在图3-81所示的铰链四杆机构中，各杆件长度分别为25AB l mm =，40BC l mm =， 50CD l mm =，55AD l mm =。 （1）若取AD 为机架，求该机构的极位夹角θ，杆CD 的最大摆角?和最小传动角0min γ （2）若取AB 为机架，求该机构将演化为何种类型的机构为什么请说明这时C 、D 两个转动副是周转副还是摆转副。 图3-58 铰链四杆机构 解： 由于25＋55<40＋50，所以l AB ＋l AD ≤l BC ＋l CD ， 且以最短杆ＡＢ的邻边为机架。故该铰链四杆机构为曲柄摇杆机构。ＡＢ为曲柄。 １）以曲柄ＡＢ为主动件，作出摇杆ＣＤ的极限位置如图所示。 ∴ AC 1＝l AB ＋l BC ＝40＋25＝65 AC 2＝l BC －l AB ＝40－25＝15 (1)极位夹角θ：出现在AB 与连杆BC 重合位置 图1 行程速比系数Ｋ＝（１８００＋θ）／（１８００－θ）≈ (2)求摇杆的最大摆角φ，从图1，摇杆的最大摆角φ： φ＝∠B 1DC 1－∠B 2DC 2 (3)最小传动角γmin 出现在ＡＢ与机架ＡＤ重合位置（分正向重合、反向重合）如图2。 分别求出1δ、2δ，再求最小传动角。 图2 曲柄处于ＡＢ１位置时，传动角γ１＝1δ=． 曲柄处于ＡＢ２位置时，传动角γ２＝1800－2δ=． 现比较的γ１、γ２大小，最小传动角取γ１、γ２中最小者． ∴γmin ＝ ２） 取ＡＢ为机架,即取最短杆为机架，该机构演化为双曲柄机构。因为在曲柄摇杆机构中取最短杆作为机架，其２个连架杆与机架相连的运动副Ａ、Ｂ均为周转副。Ｃ、Ｄ两个转动副为摆转副。 3-15 图3-59所示为加热炉炉门的启闭状态，试设计一机构，使炉门能占有图示的两个位置。 图3-59 题3-15图 提示：把门看着是在连杆上，即两个活动铰链中心在门上， 同时把固定铰链中心装在炉子的外壁上。 3-16试设计一个如图3-60所示的平面铰链四杆机构。设已知其摇杆0B B 的长度 075B B l mm =，行程速比系数K=，机架00A B 的长度00100A B l mm =，又知摇杆的一个极限位 置与机架间的夹角45?=，试求其曲柄的长度0A A l 和连杆的长度AB l 。 图3-60 题3-16图 解：（符号与课本不太一致） 当行程速比系数K=时，机构的极位夹角为 即机构具有急回特性，过固定铰链点Ａ作一条与已知直线1AC 成?36的直线再与活动铰链点Ｃ的轨迹圆相交，交点就是活动铰链点Ｃ的另一个极限位置。选定比例尺，作 图，如下图所示。 由图可知，有两个交点，即有两组解。直接由图中量取84.701=AC ， 75.252=AC ，88.1692=' AC 。故有两组解。 解一： 构件AB 的长为mm AC AC l AB 55.222 75 .2584.70221=-=-= 构件BC 的长为mm AC AC l BC 3.482 75 .2584.70221=+=+= 摇杆的摆角?=41ψ 解二： 构件AB 的长为mm AC AC l AB 52.492 84.7088.169212=-=-' = 构件BC 的长为mm AC AC l BC 36.1202 84.7088.169212=+=+' = 摇杆的摆角?='107ψ 3-17 如图3-61所示，设已知破碎机的行程速比系数K =，颚板长度300CD l =mm ，颚板摆角?=35o ，曲柄长度l AB =80 mm 。求连杆的长度，并验算最小传动角min γ是否在允许的范围内。 图3-61题3-17图 3-18 试设计一曲柄滑块机构，设已知滑块的行程速比系数K =，滑块的冲程H =50 mm ，偏距e =20 mm ，并求其最大压力角max α 解：行程速比系数K=，则机构的极位夹角为 选定作图比例，先画出滑块的两个极限位置C 1和C 2，再分别过点C 1、C 2作与直线C 1C 2 成?=-?5490θ的射线，两射线将于点Ｏ。以点Ｏ为圆心，OC 2为半径作圆，再作一条与直线C 1 C 2相距为mm e 20=的直线，该直线与先前所作的圆的交点就是固定铰链点Ａ。作图过程如解题24图所示。 直接由图中量取mm AC 251=，mm AC 682=，所以 曲柄AB 的长度为mm AC AC l AB 5.212 25 68212=-=-= 连杆BC 的长度为mm AC AC l BC 5.462 25 68221=+=+= 最大压力角，提示：出现在曲柄与导路垂直的时候。 3-19 图3-62所示为一牛头刨床的主传动机构,已知075A A l mm =，100BC l mm =，行程速比系数K =2，刨头5的行程H =300mm 。要求在整个行程中，刨头5有较小的压力角，试设计此机构。 图3-62题3-19图 解：（符号与课本不太一致） 由题可得极位夹角θ＝180o ×（k －１）／（k ＋１）＝６０o ．即摆杆0B B 的摆角为60o ． 曲柄运动到与0B B 垂直，其摆杆0B B 分别处于左右极限位置01B B 、02B B ． 已知：曲柄长度0AA l ＝75 ∴机架00A B 的长度00A B l ＝75／sin （θ／２）＝150mm 欲使其刨头的行程H ＝300mm ，即C 点运动的水平距离为300mm ． ∴摆杆01B B 的长度01B B l ＝Ｈ／２／sin （θ／２）＝150／sin30o ＝300mm 为了使机构在运动过程中压力角较小，故取刨头５构件的导路在B 3F 的中点，且⊥ 00A B ． B 0F ＝01B B l ×cos （θ／２）＝150×3mm ∴刨头５构件离曲柄转动中心0A 点的距离为： 0A E l ＝03B B l －00A B l －(03B B l －0B F l )／２＝300－150－(300－150×3)/2 ≈130 3-22 有一曲柄摇杆机构，已知其摇杆长0420B B l mm =，摆角90ψ=，摇杆在两极限位时与机架所成的夹角各为60和30，机构的行程速比系数K =，设计此四杆机构，并验算最小传动角min γ。 解：1 180361 k k θ-=? =+ 按照课本的方法作图。