机械原理习题答案.docx

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)

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?3 p

l

?3 p ?1

h

F?3n?2p?p

l h

?3?3?2?4?1?0

3

3

3

4 4

2 5 2

5

6

(a)

1

(b)

1

4

4

3

3

5 5

2 2

6

6

(c)

1

(d)

1

题2-1

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。故需增加构件的自由度。

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。

在构件3、4之间加一连杆及一个转动副(图2-1b)。

在构件3、4之间加一滑块及一个移动副(图2-1c)。

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) n?4 p

l

?5 p ?1

h

F?3n?2p?p

l h

?3?4?2?5?1?1

解法一：n?5 p

l

?6 p ?2

h

F?3n?2p?p

l h

?3?5?2?6?2?1

解法二：n?7 p

l

?8 p

h

?2 虚约束p??0 局部自由度F??2

F?3n?(2p

l

?p ?p?)?F??3?7?(2?8?2?0)?2?1

h

解法一：n?5 p

l

?7 p ?0

h

F?3n?2p?p

l h

?3?5?2?7?0?1

解法二：n?11 p

l

?17 p ?0

h

虚约束p??2p? ?p??3n??2?10?0?3?6?2 局部自由度F??0

F?3n?(2p

l

l h

?p ?p?)?F??3?11?(2?17?0?2)?0?1

h

n?6 p

l

?7 p ?3

h

F?3n?2p?p

l h

?3?6?2?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。

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

n?7 p

l

?10 p ?0

h

F?3n?2p?p

l h

?3?7?2?10?0?1

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。

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。

3

3

D

3

3

2

C

2

4

B

2

1

7

4

7

1

E

H7

A

5

6

F

4

6 6

G

1

5

5

(a)

(b)

(c)

图2-10

题3-1 试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置(用符号Pij直接标注在图上)解：

∞

∞

P

13

P(P)

23 13

P(P)

B

23 24

3

3

B

2

P

2

P(P)

13 34

4

C

34

4

P

A

C

P(P)

12

14 24

D

P

∞

P

14

12 A

1

(a)

1

(b)

P

34

∞

P

23

P

P

P

23

P

13

13

A

12

2

B

P

34

3 B

3

∞

P

2

34

4

4

P

A

C

∞

P

14

12

P

14

C

(c)

1

P