机械原理答案重点(课后习题).pdf

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1、题2-14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9 0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9 0度时的机构运动简图如虚线所示。（如图2-5所示）2）=5 8=7 ph=0尸=3 -2 /必=3 x 5 2 x 7 0 =1弯曲9 0。时的机构运动简图题2-16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处为较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

2、提供的约束数目是否相同？为什么？解：a)n =4 Pi=5 ph=1F =3 n-2 p/-p/j=3 x 4-2 x 5-l =l A 处为复合钱链b)解法一：n=5 Pi=6 ph=2F =3 n 2/?z p/?=3 x 5 2 x 6 2 =1解法二：n=7 P/=8 ph=2 虚约束p =0局部自由度Fz=2尸=3一(2/+0一/)一尸=3 x 7 (2 x 8 +2-0)2 =1 2、4 处存在局部自由度c)解法一：n=5 Pi=7 Ph=0F=3n 2p/-p/l=3x5 2x7 0=l解法二：n=P/=1 7 ph=0虚约束p =2 p；+p；3 1 =2 x 1 0 +0 3

3、 x 6 =2 局部自由度 F =0尸二3 一(2 p,+p 力 一 p )k=3 x l l (2 x l 7 +0 2)0 =l C、F、K 处存在复合较链d)n=6 pf=7 ph=3F=3n 2 pt ph=3 x 6 2 x 7 3 =1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。3-3试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置（用符号P,直接标注在图上）（a）答:3答:（10 分）3-4标出图示的齿轮一连杆组合机构中所有瞬心，并用瞬心法求齿轮1与齿轮3的传动比CD/（

4、03O答：1)瞬新的数目：K=N(N-1)7 2=6(6-1)/2=1 5（2分）3/3 3=P36Pl3/P16Pl3=DK7AK由构件1、3在K点的速度方向相同，可知3 3与3|同向。3-6 在图示的四杆机构中，LA B=6 0 m m,Lc D=9 0 m m,LA D=LB C=1 2 0 m m,3 2=1 0 r a d/s,试用瞬心法求：1）当6=1 6 5 时，点的速度v c；2）当6=1 6 5 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V c=0时，巾角之值（有两个解）。解：1)以选定的比例尺U机械运动简图(图b)2)求v c定出瞬心p l 2的 位 置

5、(图b)因P1 3为构件3的绝对瞬心，则有3 3=V B/1 BPI3=3 2 1A B/u|.B p i 3=1 0 X 0.0 6/0.0 0 3 X 7 8=2.5 6(r a d/s)vc=N c p c 3 3=0.0 0 3 X 5 2 X 2.5 6=0.4(m/s)3）定出构件3的BC线上速度最小的点F的价辔田RC线上速度最小的点必与p l 3点的距离最近，故丛p l 3引BC线的垂线交于点（3分）vE=M 1.P1 3 E w 3=0.0 0 3 X 4 6.5 X 2.5 6=0.3 v 一,4）定出v c=O时机构的两个位置（图 c）量出4 1=2 6.4 解：此题是判断

6、机构的自锁条件，因为该机构简单，故可选用多种方法进行求解。解法一：根据反行程时 0 的条件来确定。反行程时（楔块3退出）取楔块3为分离体，其受工件1、1 和夹具2作用的总反力FR13和FR23以及支持力F。各力方向如图5-5 （a）、（b）所 示，根据楔块3的平衡条件，作力矢量三角形如图5-5 （c）所 示。由正弦定理可得F 2 3 =F C O S%n（a-20）当。=0时，4 2 3 0 =%1a于是此机构反行程的效率为=s i n(a 2 0)s i n a令0,可得自锁条件为：a 2。o解法二：根据反行程时生产阻力小于或等于零的条件来确定。根据楔块3 的力矢量三角形如图5-5(c),由

7、正弦定理可得F FR23 s in(-2 )/若楔块不自动松脱，则应使FW O 即得自锁条件为：a 2。/COb解法三：根据运动副的自锁条件来确定。由于工件被夹紧后F 力就被撤消，故楔块3 的受力如图5-5(b)所示，楔块3 就如同受到FR23(此时为驱动力)作用而沿水平面移动的滑块。故只要FR23作用在摩擦角 之内，楔块3即发生自锁。即 a ，由此可得自锁条件为：a =600 mm tc=400mm,d=500mm。试问：1)当取杆4 为机架时，是否有曲柄存在？2)若各杆长度不变，能否以选不同杆为机架的办法获得双曲柄机构和双摇杆机构?如何获得?3)若 a、b.c 三杆的长度不变，取 杆 4

8、为机架，要获得曲柄摇杆机构,d 的取值范围为何值？：题8-6图解(1)因 a+b=240+600=840w900=400+500=c+d且 最 短 杆 1为连架轩.故当取杆4 为机架时，有曲柄存在。(2)、能。要使此此机构成为双曲柄机构，则 应 取 1 杆为机架；两使此机构成为双摇杆机构，则应取杆3 为机架。(3)要获得曲柄摇杆机构,d 的取值范围应为440760mm。8-7图示为一偏置曲柄滑块机构，试求杆A B 为曲柄的条件。若偏距e=0,则 杆 A B 为曲柄的条件是什么？解(1)如果杆A B 能通过其垂直于滑块导路的两位置时，则转动副A 为周转副，故 杆 AB为曲柄的条件是AB+eBCo

9、(2)若偏距e=0,则杆A B为曲柄的条件是ABBC9-7 试标出题96a图在图示位置时凸轮机构的压力角，凸轮从图示位置转过90。后推杆的位移；并标出题96b图推杆从图示位置升高位移s 时，凸轮的转角和凸轮机构的压力角。解 如 图(a)所示，用直线连接圆盘凸轮圆心A 和滚子中心B,则直线AB与推杆导路之间所夹的锐角为图示位置时凸轮机构的压力角。以A 为圆心，AB为半径作圆，得凸轮的理论廓线圆。连接A 与凸轮的转动中心。并延长，交于凸轮的理论廓线于C 点。以O 为圆心.以OC为半径作圆得凸轮的基圆。以O 为圆心，以O 点到推杆导路的距离OD为半径作圆得推杆的偏距圆；o 延长推杆导路线交基圆于G-

10、点，以直线连接OG。过 O 点作OG的垂线，交基圆于E 点。过 E点在偏距圆的下侧作切线.切点为H点.交理论廓线于F点，则线段EF的长即为凸轮从图示位置转过90后推杆的位移S o方法同前，在 图（b）中分别作出凸轮的理论廓线、基圆、推杆的偏距圆。延长推杆导路线交基圆于G点，以直线连接OG。以。为圆心，以滚子中心升高s后滚子的转动中心K到O点的距离O K为半径作圆弧，交理论廓线于F点。过F点作偏距圆的切线，交基圆于E点，切点为H。则NG0E为推杆从图示位置升高位移s时-凸轮的转角，NAFH为此时凸轮机构的压力角。98在图示凸轮机构中，圆弧底摆动推杆与凸轮在B点接触。当凸轮从图示位置逆时针转过90

11、。时，试用图解法标出：1）推杆在凸轮上的接触点；2）摆杆位移角的大小；3）凸轮机构的压力角。解 如图所示，以O为圆心，以O点到推杆转动中心A的距离A O为半径作圆，得推杆转动中心反转位置圆。过O点作O A的垂线，交推杆转动中心反转位置圆于D点。以0 为圆心.以0,点到推杆圆弧圆心C的距离C O 为半径作圆.得凸轮的理论廓线。以O为圆心，作圆内切于凸轮的理论廓线圆，得凸轮的基圆。以D为圆心，以A C为半径作圆弧，交凸轮的理论廓线于E点，交凸轮的圆于G点。用直线连接E O,交凸轮的实际廓线于F点，此即为推杆在凸轮上的接触点；而NGDE即为摆杆的位移角；过E点并垂直于D E的直线与直线EF间所夹的锐角即为此时凸轮机构的压力角。