武汉科技大学机械原理习题及参考答案_1

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1、机械原理课后习题参考答案机械原理课程组编武汉科技大学机械自动化学院习题参考答案第二章机构的结构分析2-2图2-38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组成的凸轮机构将使冲头4上下运动以达到冲压的目的。试绘出其机构运动简图，分析其运动是否确定，并提出修改措施。解答：原机构自由度F=3´3-2´4-1=0，不合理，改为以下几种结构均可：2-3图2-39所示为一小型压力机，其中，1为滚子；2为摆杆；3为滑块；4为滑杆；5为齿轮及凸轮；6为连杆；7为齿轮及偏心轮；8为机架；

2、9为压头。试绘制其机构运动简图，并计算其自由度。解答：n=7;Pl=9;Ph=2，F=3´7-2´9-2=12-6试计算图2-42所示凸轮—连杆组合机构的自由度。解答：a)n=7;Pl=9;Ph=2，F=3´7-2´9-2=1L处存在局部自由度，D处存在虚约束b)n=5;Pl=6;Ph=2，F=3´5-2´6-2=1E、B处存在局部自由度，F、C处存在虚约束2-7试计算图2-43所示齿轮—连杆组合机构的自由度。解答：a)n=4;Pl=5;Ph=1，F=3´4-2´5-1=1A处存在复合铰链b)n=6;Pl=7;Ph=3，F=3´6-2´7-

3、3=1B、C、D处存在复合铰链2-8试计算图2-44所示刹车机构的自由度。并就刹车过程说明此机构自由度的变化情况。解答：①当未刹车时，F=3´6-2´8=2②在刹车瞬时，F=3´5-2´7=1，此时构件EFG和车轮接触成为一体，位置保持不变，可看作为机架。③完全刹死以后，F=3´4-2´6=0，此时构件EFG、HIJ和车轮接触成为一体，位置保持不变，可看作为机架。2-9先计算图2-45～图2-50所示平面机构的自由度。再将其中的高副化为低副，确定机构所含杆组的数目和级别，以及机构的级别。机构中的原动件用圆弧箭头表示。解答：a)n=7;Pl=

4、10;Ph=0，F=3´7-2´10=1C、E处存在复合铰链由3个Ⅱ级杆组构成。b)n=7;Pl=10;Ph=0，F=3´7-2´10=1由3个Ⅱ级杆组构成的Ⅱ级机构。c)n=3;Pl=3;Ph=2，F=3´3-2´3-2=1D处存在局部自由度，由2个Ⅱ级杆组构成Ⅱ级机构。d)n=4;Pl=5;Ph=1，F=3´4-2´5-1=1由1个Ⅲ级杆组构成的Ⅲ级机构。e)n=6;Pl=8;Ph=1，F=3´6-2´8-1=1B处存在局部自由度，G、G'处存在虚约束,由1个Ⅱ级杆组加上1个Ⅲ级杆组构成的Ⅲ级机构。f)n=9;Pl=12;Ph=2，F=

5、3´9-2´12-2=1C处存在局部自由度，I处存在复合铰链,由5个Ⅱ级杆构成的Ⅱ级机构。杆组拆分如下图所示。＋＋＋＋第三章平面机构的运动分析3-1如图3-20所示曲柄滑块机构中若已知a，b，e，当给定后，试导出滑块位移s和连杆转角的表达式。解：由得到或写成3-2如图3-20，若已知，设经计算得到：，s=149.81mm，请导出和的表达式，并求出其数值。解：，得：3-12如图3-30所示，曲柄摆动导杆机构中各杆长，已知，构件1以等角速度绕A顺时针方向转动，求此时及角速度比。解：，其中2式除以1式可得故得：求导得上式中对2式用旋转坐标系法，按

6、逆时针方向旋转角得：所以，又求导得或写成如下等价形式：求导得解得：VDx=-0.4*(-20)*sin(60*pi/180)-0.25*(-8.5244)*sin((63.6705-120)*pi/180)=2.2264m/sVDy=0.4*(-20)*cos(60*pi/180)+0.25*(-8.5244)*cos((63.6705-120)*pi/180)=-8.1097m/s合成可得：VD=sqrt(2.2264^2+8.1097^2)＝8.4098m/s，bVD＝-74.6485°3-12题解法二（瞬心法）：1234P24由余弦定

7、理：，得由，得：3-15如图3-33所示为采煤康拜因的钻探机构。已知,,构件2绕构件1上的B点以等角速度逆时针方向转动，求C、D两点的速度及加速度。解：（1）求C、D两点的速度（2）求C、D两点的加速度由上面2式可得：840*ε1*cos(15*pi/180)-840*(0.278^2)*sin(15*pi/180)=280*ε2*cos(50.93*pi/180)-280*(1.278^2)*sin(50.93*pi/180)811.3777ε1-16.8022＝176.4754ε1-355.0521得ε1＝ε2＝-0.5328rad/s

8、2求D点加速度的方法有两种：第一种按书上的方法列出运动方程式，按步骤求解；第二种方法求出法向加速度和切向加速度的合成。①对D点列出位置方程式求导得速度方程式再求导得加速度方程式，