机械设计基础课后习题及答案

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1、第2章习题2-5计算题2-5图所示各机构的自由度。并指出图中的复合铰、局部自由度和虚约束。解答：a)n=7;Pl=10;Ph=0，F=3´7-2´10=1C处存在复合铰链b)n=7;Pl=10;Ph=0，F=3´7-2´10=1c)n=3;Pl=3;Ph=2，F=3´3-2´3-2=1D处存在局部自由度，d)n=4;Pl=5;Ph=1，F=3´4-2´5-1=1e)n=6;Pl=8;Ph=1，F=3´6-2´8-1=1B处存在局部自由度，G或G'处存在虚约束,f)n=9;Pl=12;Ph=2，F

2、=3´9-2´12-2=1C处存在局部自由度，I处存在复合铰链,第3章习题3-3题3-3图所示铰链四杆机构中，已知BC=100mm，CD=70mm，AD=60mm，AD为机架。试问：（1）若此机构为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，求AB的最大值；（2）若此机构为双曲柄机构，求AB最小值；（3）若此机构为双摇杆机构，求AB的取值范围。ABCD题3-3图解：（1）根据题意：AB为最短杆，且满足杆长之和条件，即：AB+BC≤CD+AD，得：AB≤30mm，AB杆最大值为30mm。（2）若此机构为双曲柄机构

3、，那么AD一定为最短杆，即：AD+BC≤CD+AB，得：AB≥90mm，AB杆最小值为90mm。（3）若此机构为双摇杆机构，则可判定该机构不满足杆长之和条件，分三种情况讨论:其一：AB是最短杆，则有：AB+BC＞CD+AD，得：60＞AB＞30；其二：AB不是最短杆也不是最长杆，则AD为最短杆，有：AD+BC＞AB+CD，得：90＞AB＞60；其三：AB是最长杆，则有:AD+AB＞BC+CD，得：AB＞110，又为了满足该机构能成为一个四杆机构，需保证：AB＜BC+CD+AD=230，即230＞

4、AB＞110。综上所述，AB的取值范围为：AB∈(30,90)∪(110,230)。3-4题3-4图所示四杆机构简图中，各杆长度为a=30mm，b=60mm，c=75mm，d=80mm，试求机构的最大传动角和最小传动角、最大压力角和最小压力角、行程速比系数。（用图解法求解）题3-4图解：1)gmin＝[41.65°,108.63°]=[41.65°,71.37°]=41.65°αmax＝90°-41.65°=48.1°gmax＝90°;αmin＝02)∵θ=17.62°;∴行程速比系数K＝1.2

5、13-5题3-5图所示的四杆机构中，各杆长度为a=25mm，b=90mm，c=75mm，d=100mm，试求：1)若杆AB是机构的主动件，AD为机架，机构是什么类型的机构？---曲柄摇杆机构2)若杆BC是机构的主动件，AB为机架，机构是什么类型的机构？---双曲柄机构3)若杆BC是机构的主动件，CD为机架，机构是什么类型的机构？---双摇杆机构题3-5图3-7如题3-7图所示的曲柄滑块机构：（1）曲柄为主动件，滑块朝右运动为工作行程，试确定曲柄的合理转向，并简述其理由；（2）当曲柄为主动件时，画

6、出极位夹角q，最小传动角gmin。θB′B〞B1B2ABCABC题3-7图（3）设滑块为主动件，试用作图法确定该机构的死点位置；解：（1）曲柄应为顺时针转动，理由可从下两方面说明：a)顺时针转动，滑块朝右运动慢，向左返回运动快，即机构工作行程速度慢，回行程速度快，具有急回特性。b)顺时针转动，则在工作行程中，机构的压力角比较小，传力特性好；（2）极位夹角如图θ角；最小传动角gmin：当曲柄AB位于最上方B′处有工作行程最小传动角gmin；当曲柄AB位于最下方B〞处有回行程最小传动角gmin。（3

7、）滑块为主动件时，机构的死点位置：在曲柄与连杆共线的B1和B2两个位置处。第4章习题4-8在题4-8图所示的对心直动滚子从动件盘形凸轮机构中，凸轮的实际廓线为一圆，圆心在点A，半径R=40mm，凸轮绕轴心O逆时针方向转动，LOA=25mm，滚子半径为10mm，试求：①凸轮的理论廓线；②凸轮的基圆半径；③从动件行程；④图示位置的压力角。α解：（1）理论廓线：在实际廓线上画一系列滚子圆，连接圆心而成。（2）凸轮的基圆半径指理论廓线的最小向径：r0=40-25+10=25mm。（3）从动件行程最大向径

8、减去最小向径：h=40+25-15=50mm。（4）压力角如图所示。4-9一对心直动滚子从动件盘形凸轮机构，已知基圆半径r0=50mm，滚子半径rT=10mm，凸轮逆时针等速转动。凸轮转过140°，从动件按简谐运动规律上升30mm；凸轮继续转过40°时，从动件保持不动。在回程中，凸轮转过120°时，从动件以等加速等减速运动规律返回原处。凸轮转过其余60°时，从动件保持不动。试绘出其从动件位移曲线，并用图解法设计凸轮的轮廓曲线。4-13画出题4-13图所示凸轮机构中凸轮基圆,在图上标出凸轮由图示位