机械原理习题及~答案内容.doc

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1、 第 1 章 平面机构的结构分析1.1 解释下列概念1.运动副；2.机构自由度；3.机构运动简图；4.机构结构分析；5.高副低代。1.2 验算下列机构能否运动，如果能运动，看运动是否具有确定性，并给出具有确定运动的修改办法。题 1.2 图 题 1.3 图1.3 绘出下列机构的运动简图，并计算其自由度(其中构件 9 为机架) 。1.4 计算下列机构自由度，并说明注意事项。1.5 计算下列机构的自由度，并确定杆组及机构的级别(图 a 所示机构分别以构件 2、4、8 为原动件)。题 1.4 图题 1.5 图第 2 章 平面机构的运动分析2.1 试求图示各机构在图示位置时全部瞬心。题 2.1 图2.2

2、 在图示机构中，已知各构件尺寸为 lAB =180mm , lBC =280mm , lBD =450mm , lCD =250mm , lAE =120mm , =30 , 构件 AB 上点 E 的速度为 vE =150 mm /s ,试求该位置时 C、D 两点的速度及连杆 2 的角速度 2 。2.3 在图示的摆动导杆机构中，已知 lAB =30mm , lAC =100mm , lBD =50mm , lDE =40mm , 1=45,曲柄 1 以等角速度 1=10 rad/s 沿逆时针方向回转。求 D 点和 E 点的速度和加速度及构件 3 的角速度和角加速度（用相对运动图解法） 。题 2

3、.2 图题 2.3 图2.4 在图示机构中，已知 lAB =50mm , lBC =200mm , xD =120mm , 原动件的位置 1=30, 角速度 1=10 rad/s ，角加速度 1=0，试求机构在该位置时构件 5 的速度和加速度，以及构件 2 的角速度和角加速度。题 2.4 图2.5 图示为机构的运动简图及相应的速度图和加速度图。（1）在图示的速度、加速度多边形中注明各矢量所表示的相应的速度、加速度矢量。（2）以给出的速度和加速度矢量为已知条件，用相对运动矢量法写出求构件上 D 点的速度和加速度矢量方程。（3）在给出的速度和加速度图中，给出构件 2 上 D 点的速度矢量 2pd和

4、加速度矢量 2dp。题 2.5 图2.6 在图示机构中，已知机构尺寸 lAB =50mm, lBC =100mm, lCD =20mm , 原动件的位置 1=30, 角速度 1= 4=20 rad/s，试用相对运动矢量方程图解法求图示位置时构件 2 的角速度 2 和角加速度 2 的大小和方向。题 2.6 图2.7 在图示机构构件 1 等速转动，已知机构尺寸 lAB =100mm ,角速度为 1= 20 rad/s，原动件的位置 1=30,分别用相对运动图解法和解析法求构件 3 上 D 点的速度和加速度。题 2.7 图 题 2.8 图2.8 在图示导杆机构中，已知原动件 1 的长度为 l1 、位

5、置角为 1 ，中心距为 l4 ，试写出机构的矢量方程和在 x、 y 轴上的投影方程(机构的矢量三角形及坐标系见图)。2.9 在图示正弦机构中，已知原动件 1 的长度为 l1=100mm 、位置角为 1= 45、角速度 1= 20 rad/s，试用解析法求出机构在该位置时构件 3 的速度和加速度。2.10 在图示牛头刨床机构中，已知机构尺寸及原动件曲柄 1 的等角速度 1 ，试求图示位置滑枕的速度vC 。题 2.9 图 题 2.10 图2.11 在图示平锻机中的六杆机构中，已知各构件的尺寸为： lAB 120 mm ，l BC460 mm，l BD 240 mm ，l DE 200 mm ，l

6、EF 260 mm , 30， 1 = l0 rad/s , x F500 mm ，y F 180mm 。欲求在一个运动循环中滑块 3 的位移 S C、速度 vC 和加速度 a C 及构件 4、5 的角速度 4、 5 和角加速度 4、 5 , 试写出求解步骤并画出计算流程图。题 2.11 图第 3 章 平面机构的动力分析3.1 图示楔形机构中，已知 = =60，有效阻力 Fr=1000N，各接触面的摩擦系数 f =0.15。试求所需的驱动力 Fd。题 3.1 图 题 3.2 图3.2 在图示机构中，已知 F5 =1000N，l AB=100 mm，l BC = lCD =2 lAB，l CE

7、= lED= lDF，试求各运动副反力和平衡力矩 Mb。3.3 在图示曲柄滑块机构中，已知各构件的尺寸、转动副轴颈半径 r 及当量摩擦系数 fv，滑块与导路的摩擦系数 f 。而作用在滑块 3 上的驱动力为 Fd 。试求在图示位置时，需要作用在曲柄上沿 xx 方向的平衡力Fb（不计重力和惯性力） 。题 3.3 图3.4 在图示机构中，已知：x=250mm，y =200mm，l AS2=128mm，F d 为驱动力，F r 为有效阻力，m 1= m3=2.75kg，m 2=4.59kg，I s2=0.012kgmm2，滑块 3 以等速 v=5m/s 向上移动，试确定作用在各构件上的惯性力。题 3.

8、4 图 题 3.5 图3.5 在图示的悬臂起重机中，已知载荷 G=5000N，h= 4 m，l =5 m，轴颈直径 d=80 mm，径向轴颈和止推轴颈的摩擦系数均为 f =0.1。设它们都是非跑合的，求使力臂转动的力矩 Md。3.6 图示机构中，已知 x=110mm，y=40mm， 1=45，l AB=30 mm，l BC=71 mm，l CD=35.5mm，l DE=28 mm， lES2=35.5 mm； 1=10 rad/s；m 2=2 kg，I S2=0.008 kgmm2。设构件 5 上作用的有效阻力 Fr=500 N，l EF=20 mm，试求各运动副中的反力及需要加于构件 1 上

9、的平衡力矩 Mb。题 3.6 图3.7 图示为一楔块夹紧机构，其作用是在驱动力 Fd 的作用下，使楔块 1 夹紧工件 2。各摩擦面间的摩擦系数均为 f。试求：1）设 Fd 已知，求夹紧力 Fr；2）夹紧后撤掉 Fd，求滑块不会自行退出的几何条件。3.8 如图所示的缓冲器中，若已知各滑块接触面间的摩擦系数 f 和弹簧的压力 Q，试求：1）当楔块 2、3被等速推开及等速恢复原位时力 P 的大小；2）该机构的效率以及此缓冲器不发生自锁的条件。题 3.7 图 题 3.8 图3.9 如图所示，在手轮上加力矩 M 均匀转动螺杆时，使楔块 A 向右移动并举起滑块 B，设楔角 =15，滑块上 B 的载荷 Fv

10、=20kN。螺杆为双头矩形螺纹，平均直径 d2=30mm，螺距 p=8mm。已知所有接触面的摩擦系数 f =0.15。若楔块 A 两端轴环的摩擦力矩忽略不计，试求所需的力矩 M 。题 3.9 图 题 3.10 图3.10 图示机组是由一个电动机经带传动和减速器，带动两个工作机 A 和 B。已知两工作机的输出功率和效率分别为：P A=2kW、 A=0.8， PB=3Kw， B =0.7；每对齿轮传动的效率 1=0.95，每个支承的效率2=0.98，带传动的效率 3=0.9。求电动机的功率和机组的效率。第 4 章 平面连杆机构及其设计4.1 在铰链四杆机构 ABCD 中，若 AB、BC、CD 三杆

11、的长度分别为：a=120mm ，b=280mm , c=360mm，机架 AD 的长度 d 为变量。试求；(1) 当此机构为曲柄摇杆机构时，d 的取值范围； (2) 当此机构为双摇杆机构时 , d 的取值范围；(3) 当此机构为双曲柄机构时 , d 的取值范围。4.2 如图所示为转动翼板式油泵，由四个四杆机构组成，主动盘绕固定轴 A 转动，试画出其中一个四杆机构的运动简图(画图时按图上尺寸，并选取比例尺 l = 0.0005 m / mm，即按图上尺寸放大一倍)，并说明它们是哪一种四杆机构。题 4.2 图 题 4.3 图4.3 试画出图示两个机构的运动简图(画图要求与题 4.2 相同) ，并说

12、明它们是哪种机构。4.4 图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?题 4.4 图 题 4.5 图4.5 在图所示的铰链四杆机构中，各杆的长度为 l1=28 mm， l2=52mm，l 3=50mm，l 4=72 mm，试求：1) 当取杆 4 为机架时，该机构的极位夹角 、杆 3 的最大摆角 、最小传动角 min 和行程速比系数 K；2) 当取杆 1 为机架时，将演化成何种类型的机构?为什么? 并说明这时 C、D 两个转动副是周转副还是摆转副；3) 当取杆 3 为机架时，又将演化成何种机构 ?这时 A、B 两个转动副是否仍为周转副

13、?4.6 设曲柄摇杆机构 ABCD 中，杆 AB、BC、CD 、AD 的长度分别为：a=80mm，b=160mm ，c=280mm ，d=250mm ，AD 为机架。试求：1) 行程速度变化系数 K； 2) 检验最小传动角 min ，许用传动角=40。4.7 偏置曲柄滑块机构中，设曲柄长度 a=120mm，连杆长度 b=600mm，偏距 e=120mm，曲柄为原动件，试求：1) 行程速度变化系数 K 和滑块的行程 h； 2) 检验最小传动角 min ，=40；3) 若 a 与 b 不变，e = 0 时，求此机构的行程速度变化系数 K。4.8 插床中的主机构，如图所示，它是由转动导杆机构 ACB

14、 和曲柄滑块机构 ADP 组合而成。已知LAB=100mm，L AD=80mm，试求：1) 当插刀 P 的行程速度变化系数 K1.4 时，曲柄 BC 的长度 LBC 及插刀的行程 h ；2) 若 K=2 时，则曲柄 BC 的长度应调整为多少? 此时插刀 P 的行程 h 是否变化?题 4.8 图 题 4.9 图4.9 图示两种形式的抽水唧筒机构，图 a 以构件 1 为主动手柄，图 b 以构件 2 为主动手柄。设两机构尺寸相同，力 F 垂直于主动手柄，且力 F 的作用线距点 B 的距离相等，试从传力条件来比较这两种机构哪一种合理。4.10 图示为脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构。铰链中心 A、B 在铅垂线

15、上，要求踏板 DC 在水平位置上下各摆动 10，且 l DC=500mm，l AD=1000mm 。试求曲柄 AB 和连杆 BC 的长度 l AB 和 l BC，并画出机构的死点位置。题 4.10 图 题 4.11 图4.11 图示为一实验用小电炉的炉门装置，在关闭时为位置 El，开启时为位置 E2，试设计一四杆机构来操作炉门的启闭(各有关尺寸见图)。在开启时炉门应向外开启，炉门与炉体不得发生干涉。而在关闭时，炉门应有一个自动压向炉体的趋势(图中 S 为炉门质心位置)。B、C 为两活动铰链所在位置。4.12 图示为一双联齿轮变速装置，用拨叉 DE 操纵双联齿轮移动，现拟设计一个铰链四杆机构 ABCD；操纵拨叉 DE 摆动。已知：l AD=100mm，铰链中心 A、D 的位置如图所示，拨叉行程为 30mm，拨叉尺寸 l ED = l DC =40mm，固定轴心 D 在拨叉滑块行程的垂直平分线上。又在此四杆机构 ABCD 中，构件 AB 为手柄，当它在垂直向上位置 AB1 时，拨叉处于位置 E1，当手柄 AB 逆时针方向转过 =90 而处于水平位置 AB2 时，拨叉处于位置 E2。试设计此四杆机构。