机械原理第八版课后习题答案详解Word格式.docx

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（3）运动副有多种分类方法：

根据运动副引入的约束的数目可分为Ⅰ级副、Ⅱ级副、Ⅲ级副、Ⅳ级副、Ⅴ级副；

根据构成运动副的两构件的接触形式可分为高副和低副；

根据构成运动副的两构件之间的相对运动形式可分为转动副或回转副（也称铰链）、移动剐、螺旋副、球面副等；

也可分为平面运动副和空间运动副。

2-2机构运动简图有何作用？

它能表示出原机构的哪些方面的特征？

表示机构的结构和运动状况，能表达运动副间的相对位置和机构间相对运动关系。

2-3机构具有确定运动的条件是什么？

当机构的原动件数少于或多于机构的自由度时，机构的运动将发生什么情况？

什么是欠驱机构和冗区机构，它们在机械工程有何重要意义？

机构具有确定的运动的条件：

原动件数目=机构自由度数。

欠驱机构：

原动件<

机构自由度

（欠驱机械手指，欠驱制动器）冗驱机构：

原动件>

机构自由度,机构中最薄弱的环节容易损坏（轮斗式挖掘机）

2-4何谓最小阻力定律？

最小阻力定律:

机构原动件小于机构自由度机构将优先沿着阻力最小的方向运动。

2-5在计算平面机构的自由度应注意哪些方面事项？

在计算平面机构的自由度时注意复合铰链、局部自由度、除去虚约束。

2-7何谓机构的组成原理？

何为基本原理？

它具有什么特性？

如何确定基本干组的级别及机构的级别？

机构的组成原理：

任何机构都是可以看作是由若干个基本杆组依次连接于原动件和机架上而构成的。

基本杆组：

不能再拆的最简单的自由度为零的构件组。

特性：

自由度为零、不可再分。

杆组的级别的确定：

杆组中包含有最多运动副的构件的运动副数目。

机构的级别的确定：

机构中最高级别基本杆组的级别。

2-8任选三个你身边已有的或能观察到的下列常用装置（或其他装置），试画出其机构运动简图，并计算其自由度。

（1）折叠桌或折叠椅；

（2）酒瓶软木塞开盖器；

（3）衣柜上的弹簧合页；

（4）可调臂台灯机构；

（5）剥线钳；

（6）磁带式录放音机功能键操纵机构；

（7）洗衣机定时器机构；

（8）轿车挡风玻璃雨刷机构；

（9）公共汽车自动开闭门机构；

（10）挖掘机机械臂机构；

……。

2-8为何要对平面高副机构进行“高副低代”？

应满足什么条件？

为使平面低副机构结构分析和运动分析的方法适用于所有平面机构，便于对含有高副的平面机构进行研究，要对平面高副机构进行“高副低代”。

“高副低代”应满足以下条件：

（1）代替前后机构的自由度完全相同；

（2）代替前后机构的瞬时速度和瞬时加速度完全相同。

2-11图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j输入，使轴A连续回转;

而固装在轴^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。

1）取比例尺绘制机构运动简图

2）分析是否能实现设计意图

f=3*3-2*4=0不合理，由于f=0可改为

2-12如图所示为一小型压力机。

图中齿轮1与偏心轮l'

为同一构件，绕固定轴心O连续转动。

在齿轮5

上开有凸轮凹槽，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

l'

、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，并计算其自由度。

计算自由度：

n=8，pl=10，ph=2，局部自由度数F'

=1，

机构自由度F=3n-（2pl+ph）-F'

=3×

8-（2×

10+2）-1=1

2-13图所示为一新型偏心轮滑阀式真空泵。

其偏心轮1绕固定轴心A转动，与外环2同连在一起的滑阀

3在可绕固定轴心C转动的圆柱4中滑动。

当偏心轮1按图示方向连续回转时，可将设备中的空气吸入，并将空气从阀5中排出，从而形成真空。

n=3，pl=4，Ph=0

F=3n-（2Pl+ph）=3×

3-（2×

4+0）=1

2-14图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。

若以胫骨

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°

时的机构运动简图。

解：

取比例尺，绘制机构运动简图

n=5pl=7pA=0F=3n-2pl-ph=3*5-2*7-0=1

2-15试绘制图示机械手的机构运动简图，并计算其自由度。

图a为仿人食指的机械手机构；

图b为夹持型机械手。

（a）机构运动简图如图所示

n=7pl=10ph=0

机构自由度F=3*7-（2*10+0）=1

（b）机构机构运动简图如图所示

n=9pl=13ph=0

机构自由度F=3*9-（2*13+0）=1

2-17试计算图所示各机构的自由度。

图a、d为齿轮一连杆组合机构；

图b为凸轮一连杆组合机构（图中D处为铰接在一起的两个滑块）；

图c为一精压机构。

并间在图d所示机构中，齿轮3、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？

（a）A处为复合铰链，因此机构自由度为：

F=3n-（2p1+ph）=3×

4-（2×

5+1）=1。

（b）B、E两处的滚子为局部自由度，因此机构自由度为：

F=3n-（2p1+ph-p'

）-F'

=3×

7-（2×

8+2-0）-2=1。

（c）分析可知，该机构的运动通过ABCDE即可实现，其余部分为虚约束。

因此去除虚约束部分后，该机构n=5，pl=7，ph=0，自由度为：

5-（2×

7+0）=1。

（d）A、B、C处均为复合铰链，因此机构的自由度为：

6-（2×

7+3）=1。

齿轮3、5和齿条7与齿轮5的啮合高副所提供的约束数目不同，因为齿轮3、5啮合中心距不变，所以为一个高副，而齿条7与齿轮5中心距变化，在齿的两侧面保持接触，因此为两个高副。

2-18图示为一汽车减振悬挂机构，该装置的输入是由从动轮传至连杆的。

试说明该机构是否具有确定的运动。

由图可知，在此机构中，n=5，p5=5，p4=1，p3=4，故机构的自由度为：

F=6n-（5p5+4p4+3p3）=6×

4-5×

1-4×

1-3×

4=9

由于该机构中的原动件数目为1，小于机构的自由度。

故该机构不具有确定的运动

2-19图所示为某水库升船机的大型安全制动器，其制动器直径D=5600mm，制动力矩M1=5000kN·

m。

该机构是一个常闭式（在重力G的作用下）多自由度机构，在外力F的作用下解除制动。

为使两制动瓦均能可靠地离开制动轮，设置了四个限位挡块T1～T4。

试计算该机构的自由度（计算时不考虑制动轮），并说明为什么该装置要用多自由度机构，其目的的何在？

由图可知，在此机构中，n=13，p5=18，p'

=0，其中N处为复合铰链。

则该机构的自由度为：

F=3n-2p5-p'

13-2×

18=3 为了能使该制动器能有效地制动和解除制动，则该装置需要3个自由度。

由重力G作用时，两边的制动瓦与制动轮接触，限制了2个自由度。

同理，在外力F的作用下，制动瓦离开制动轮并与两侧的限位档块接触，也限制了2个自由度。

又由于机构本身的运动需要一个自由度，因此共需3个自由度。

2-20试绘制图所示凸轮驱动式四缸活塞空气压缩机的机构运动简图。

并计算其机构的自由度（图中凸轮1为原动件，当其转动时，分别推动装于四个活塞上A、B、C、D处的滚子，使活塞在相应的气缸内往复运动。

图中四个连杆的长度相等

该机构的运动简图如图所示

该机构中，A、B、C、D处为复合铰链，则n=13，p1=17，ph=4；

滚子处为局部自由度，则F'

=4；

滚子与杆件3、6、9、12组成转动副，3、6、9、12与机架间组成移动副，引入了4个虚约束，则p'

=4。

因此，该机构的自由度为：

13-（2×

17+4-4）-4=1

2-21图所示为一收放式折叠支架机构。

该支架中的件1和5分别用木螺钉连接于固定台板1&

apos;

和活动台板5&

上，两者在D处铰接，使活动台板能相对于固定台板转动。

又通过件1、2、3、4组成的铰链四杆机构及连杆3上E点处的销子与件5上的连杆曲线槽组成的销槽联接使活动台板实现收放动作。

在图示位置时，虽在活动台板上放有较重的重物，活动台板也不会自动收起，必须沿箭头方向推动件2，

使铰链B、D重合时，活动台板才可收起。

现已知机构尺寸lAB=lAD=90mm，lBC=lCD=25mm，其余尺寸见图。

试绘制i亥机构的运动简图，并计算其自由度。

自由度：

F=3n-（2pl+ph）=3*4-（2*5+1）=1

2-22试绘制图所示空间斜盘机构的机构运动简图（其尺寸可从图上量取），并计算其机构的自由度。

该机构主动件1作整周回转，通过斜盘2使滑杆3作往复直线运动。

若在滑杆上装上工具，则可以对工件进行锯、锉和磨削等加工。

其自由度为：

F=6n-（5p5+4p4+3p3+p2+p1）=6×

3-（5×

2+4×

1+3×

1）=1

2-23图所示为一内燃机的机构简图，试计算其自由度，并分析组成此机构的基本杆组。

又如在该机构中改选EG为原动件，试问组成此机构的基本杆组是否与前有所不同

该内燃机的机构自由度为:

F=3n-（2p1+ph）=3x7-（2x10+0）=1。

AB杆（杆件1）为原动件时，

该机构的基本杆组如图（a）所示。

有三个II级杆组，分别由滑块D与杆BD、杆CE与杆杆组，I级杆组由杆GH与滑块H组成，II级杆组由杆AB、BD、CE与滑块D组成。

故此机构为II级机构。

该机构改选EG杆（杆件4）为原动件时，组成该机构的基本杆组与前不同,如图（b）所示。

有一个II级杆组和一个III级杆组，II级杆组由杆GH与滑块H组成，III级杆组由杆

AB、BD、CE与滑块D组成。

故此机构为III级机构。

第三章

3-4试判断在图（a）、（b）所示的两机构中，B点是否都存在科氏加速度？

又在何位置时其科氏加速度为零？

作出相应的机构位置图。

并思考下列问题：

（1）在什么条件下才存在科氏加速度？

（2）