的機(jī)械原理習(xí)題答案liuzh

1、.一、填空題1. 平面運(yùn)動(dòng)副的最大約束數(shù)為_2_，最小約束數(shù)為_1_。2. 平面機(jī)構(gòu)中若引入一個(gè)高副將帶入_1_個(gè)約束，而引入一個(gè)低副將帶入_2_個(gè)約束。平面機(jī)構(gòu)中約束數(shù)與自由度數(shù)的關(guān)系是_約束數(shù)+自由度數(shù)=3_。3. 在機(jī)器中，零件是 最小制造 的單元，構(gòu)件是 最小運(yùn)動(dòng) 的單元。4. 點(diǎn)或線 接觸的運(yùn)動(dòng)副稱為高副，如 齒輪副 、 凸輪副 等。5機(jī)器中的構(gòu)件可以是單一的零件，也可以是由 多個(gè)零件 裝配成的剛性結(jié)構(gòu)。6 兩 個(gè)構(gòu)件 相互 接觸形成的 具有確定相對運(yùn)動(dòng)的一種 聯(lián)接稱為運(yùn)動(dòng)副。7 面 接觸的運(yùn)動(dòng)副稱為低副，如 轉(zhuǎn)動(dòng)副 、 移動(dòng)副 等。8把兩個(gè)以上的構(gòu)件通過運(yùn)動(dòng)副的聯(lián)接而構(gòu)成的相對可動(dòng)

2、的系統(tǒng)稱為是運(yùn)動(dòng)鏈，若 運(yùn)動(dòng)鏈的各構(gòu)件構(gòu)成了首末封閉的系統(tǒng) 稱為閉鏈，若 運(yùn)動(dòng)鏈的構(gòu)件未構(gòu)成首末封閉的系統(tǒng) 稱為開鏈。9平面機(jī)構(gòu)是指組成機(jī)構(gòu)的各個(gè)構(gòu)件均在 同一平面內(nèi) 運(yùn)動(dòng)。10在平面機(jī)構(gòu)中，平面低副提供 2 個(gè)約束，平面高副提供 1 個(gè)約束。11機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)時(shí)所必須給定的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)的數(shù)目 稱為機(jī)構(gòu)的自由度。12機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是 機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)等于自由度數(shù) 。二、簡答題1. 機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是什么？答：1.要有原動(dòng)件；2.自由度大于0；3.原動(dòng)件個(gè)數(shù)等于自由度數(shù)。2. 何謂復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束？在計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)如何處理？答：復(fù)合鉸鏈?zhǔn)侨齻€(gè)或更多個(gè)構(gòu)件組成兩個(gè)或更

3、多個(gè)共軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)副。在有些機(jī)構(gòu)中, 其某些構(gòu)件所能產(chǎn)生的局部運(yùn)動(dòng)并不影響其他構(gòu)件的運(yùn)動(dòng), 我們把這些構(gòu)件所能產(chǎn)生的這種局部運(yùn)動(dòng)的自由度稱為局部自由度。虛約束是在機(jī)構(gòu)中與其他約束重復(fù)而不起限制運(yùn)動(dòng)作用的約束。在計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí), K個(gè)構(gòu)件匯交而成的復(fù)合鉸鏈應(yīng)具有（K-1）個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，同時(shí)應(yīng)將機(jī)構(gòu)中的局部自由度、虛約束除去不計(jì)。三、計(jì)算題1. 試計(jì)算圖1所示凸輪連桿組合機(jī)構(gòu)的自由度。解 由圖1可知，B,E兩處的滾子轉(zhuǎn)動(dòng)為局部自由度，即F=2；而虛約束p=0，則n=7，pl=8（C,F處雖各有兩處接觸，但都各算一個(gè)移動(dòng)副），ph=2，于是由式（1.2）得F=3n （2pl + ph p） F= 3&#

4、215;7 (2×8+2 0) 2=1這里應(yīng)注意：該機(jī)構(gòu)在D處雖存在軌跡重合的問題，但由于D處相鉸接的雙滑塊為一個(gè)級桿組，未引入約束，故機(jī)構(gòu)不存在虛約束。如果將相鉸接的雙滑塊改為相固聯(lián)的十字滑塊時(shí)，該機(jī)構(gòu)就存在一個(gè)虛約束或變成含有一個(gè)公共約束m=4的閉環(huán)機(jī)構(gòu)了。圖12. 試計(jì)算圖2所示的壓床機(jī)構(gòu)的自由度。解 由圖2可知，該機(jī)構(gòu)存在重復(fù)結(jié)構(gòu)部分，故存在虛約束。實(shí)際上，從傳遞運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性來看，有機(jī)構(gòu)ABCDE就可以了，而其余部分為重復(fù)部分，則引入了虛約束。直接由圖2知，n=14，pl=22（其中C，C”，C均為復(fù)合鉸鏈），ph=0，p=3，F(xiàn)=0，由式（1.2）得F=3n （2pl +

5、ph p） F = 3×14 (2×22+0 3) 0=1這里重復(fù)部分所引入的虛約束數(shù)目p可根據(jù)該重復(fù)部分中的構(gòu)件數(shù)目n、低副數(shù)目pl和高副數(shù)目ph來確定，即P=2pl + ph 3n =2×15 0 3×9=3計(jì)算機(jī)構(gòu)中的虛約束的數(shù)目在實(shí)際工程中是很有意義的，但就計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度而言，此類型題用前一種解法顯得更省事。圖23 試計(jì)算圖3所示機(jī)構(gòu)的自由度。解 此機(jī)構(gòu)為公共約束不同的多閉環(huán)串聯(lián)機(jī)構(gòu)。由圖3可知，閉環(huán)（6-1-2-6）和閉環(huán)（6-2-3-4-6）的公共約束為m=m=3，而閉環(huán)（6-4-5-6）的公共約束為m=4。此機(jī)構(gòu)的自由度計(jì)算應(yīng)按公共約束不同

6、分別進(jìn)行計(jì)算。即由第和第閉環(huán)組成的機(jī)構(gòu)，n=4，pl=4，ph=2，p=0，F(xiàn)=1（D處滾子3的轉(zhuǎn)動(dòng)），有F=3n （2pl + ph p） F = 3×4 (2×4 + 2 0) 1=1由閉環(huán)組成的機(jī)構(gòu)為楔塊機(jī)構(gòu)，n=2，pl=3，則F2=2n pl=2×2 3=1因?yàn)榍安糠峙c后部分機(jī)構(gòu)為串聯(lián)，即構(gòu)件4為前一機(jī)構(gòu)的從動(dòng)件，同時(shí)又為后一機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件，且機(jī)構(gòu)有確定的運(yùn)動(dòng)，故該機(jī)構(gòu)的自由度為1。圖34 試計(jì)算圖4所示機(jī)構(gòu)的自由度。解 該機(jī)構(gòu)為空間機(jī)構(gòu)，且公共約束m=0，n=3，p5=2（A處為轉(zhuǎn)動(dòng)副，C處為移動(dòng)副），p3=2（B，D處為球面副）；又由圖可知，連桿2及3

7、繞自身轉(zhuǎn)動(dòng)為局部自由度F=1。由式（1.3）求得F=6n 5p5 3p3 F=6×3 5×2 3×2 1=1故該機(jī)構(gòu)的自由度為1。圖45 計(jì)算圖5所示平面機(jī)構(gòu)的自由度，并指出復(fù)合鉸鏈、局部自由度及虛約束，在進(jìn)行高副低代后，分析機(jī)構(gòu)級別。解 G處的滾子轉(zhuǎn)動(dòng)為局部自由度，即F=1；而虛約束p=0，則n=10，pl=13（D處為復(fù)合鉸鏈），ph=2，于是由式（1.2）得F=3n （2pl + ph p） F= 3×10 (2×13+2 0) 1=1級機(jī)構(gòu)圖56 求圖6所示機(jī)構(gòu)的自由度，并在圖中標(biāo)明構(gòu)件號，說明運(yùn)動(dòng)副的數(shù)目及其所在位置，最后分析機(jī)構(gòu)為幾

8、級機(jī)構(gòu)。解 B處的滾子轉(zhuǎn)動(dòng)為局部自由度，即F=1；而虛約束p=0，則n=7，pl=9（O,B,C處為復(fù)合鉸鏈），ph=1，于是由式（1.2）得F=3n （2pl + ph p） F= 3×7 (2×9+1 0) 1=1級機(jī)構(gòu)圖67 在圖7所示的運(yùn)動(dòng)鏈中，標(biāo)上圓弧箭頭的構(gòu)件為原動(dòng)件。已知lAB=lCD，lAF=lDE，lBC=lAD=lFE。試求出該運(yùn)動(dòng)鏈的自由度數(shù)目。解 虛約束p=1(EF桿帶入一個(gè)虛約束)，把EF去掉，那么IGH是一個(gè)構(gòu)件。沒有復(fù)合鉸鏈。則n=6，pl=7+1=8（C處不為復(fù)合鉸鏈），ph=0，F(xiàn)=0；于是由式（1.2）得F=3n （2pl + ph p）

9、 F= 3×6 (2×8+0 0) 0=2圖78 試計(jì)算圖8所示機(jī)構(gòu)的自由度。解 n=5，pl=7（B處為復(fù)合鉸鏈），ph=0，則F=3n 2pl ph = 3×5 2×7 0=1圖89 試計(jì)算圖9所示運(yùn)動(dòng)鏈的自由度，如有復(fù)合鉸鏈、局部自由度、虛約束需明確指出，并判斷是否為機(jī)構(gòu)。解 視齒輪2及4引入虛約束，輪4軸與機(jī)架三處接觸組成轉(zhuǎn)動(dòng)副只算一處，得F=3n 2pl ph = 3×5 2×5 4=1圖910 試計(jì)算圖10所示機(jī)構(gòu)的自由度，若有復(fù)合鉸鏈、局部自由度或虛約束時(shí)，應(yīng)予以指出，并進(jìn)行高副低代，確定該機(jī)構(gòu)的級別。解 B處的滾子轉(zhuǎn)動(dòng)

10、為局部自由度，即F=1；而虛約束p=0，則n=9，pl=12（E處為復(fù)合鉸鏈），ph=1，于是由式（1.2）得F=3n （2pl + ph p） F= 3×9 (2×12+1 0) 1=1級機(jī)構(gòu)圖1011 判別圖11所示機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)是否確定，為什么？對該機(jī)構(gòu)進(jìn)行高副低代，拆組分析，并確定機(jī)構(gòu)的級別。解 E處的滾子轉(zhuǎn)動(dòng)為局部自由度，即F=1；而虛約束p=0，則n=6，pl=8（B處為復(fù)合鉸鏈），ph=1，于是由式（1.2）得F=3n （2pl + ph p） F= 3×6 (2×8+1 0) 1=2機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)確定，為級機(jī)構(gòu)。圖1112 試計(jì)算圖12所示機(jī)構(gòu)的自

11、由度。解 該機(jī)構(gòu)為空間機(jī)構(gòu)，且公共約束m=0，n=4，p5=2（A處轉(zhuǎn)動(dòng)副和D處移動(dòng)副），p4=1（E處），p3=2（B，C處球面副）；又由圖可知，連桿4的移動(dòng)為局部自由度F=1。由式（1.3）求得F=6n 5p5 3p3 F=6×4 5×2 4×1 3×2 1=3故該機(jī)構(gòu)的自由度為3。ABCDE圖1213 圖a)所示為一簡易沖床的初擬設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)者的思路是：動(dòng)力由齒輪1輸入，使軸A連續(xù)回轉(zhuǎn);而固裝在軸A上的凸輪2與杠桿3組成的凸輪機(jī)構(gòu)使沖頭4上下運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到?jīng)_壓的目的。試?yán)L出其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖（各尺寸由圖上量?。?，分析是否能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖，并提出修改方案。

12、解 1) 選取適當(dāng)比例尺l，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖(見圖b)2) 分析是否能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖n= 3 pL= 4 pH= 1 p'= 0 F'= 0 F= 3n （2pl + ph p） F = 3×3 (2×4+1 0) 0 = 0 機(jī)構(gòu)有無確定運(yùn)動(dòng)？ 無 能否實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖？ 不能 3) 提出修改方案（圖c）b) l= 300 mm/mmc)14 傳動(dòng)順序用數(shù)字1、2、3在圖示機(jī)構(gòu)上給構(gòu)件編號。2）計(jì)算自由度，并判斷有無確定運(yùn)動(dòng)：在圖中指明復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束n= 9 pl= 14 ph= 0 p'= 1 F'= 0 F= 3n （2pl + ph p） F= 3×9 (2×14+0 1) 0=1 機(jī)構(gòu)原動(dòng)件數(shù)目 1 機(jī)構(gòu)有無確定運(yùn)動(dòng)？ 有 3）桿組拆分，并判斷機(jī)構(gòu)級別：（從遠(yuǎn)離原動(dòng)件的方向開始拆分）復(fù)合鉸鏈7654332746589 級桿組 級桿組 級桿組 級桿組5復(fù)合鉸鏈虛約束7986432可見，該機(jī)構(gòu)為 級機(jī)構(gòu)。15 按傳動(dòng)順序用數(shù)字1、2、3在圖示機(jī)構(gòu)上給構(gòu)件編號。212）計(jì)算自由度，并判斷有無確定運(yùn)動(dòng)：請?jiān)趫D