机械原理习题及答案

第二章 平面机构的结构分析

2-1 绘制图示机构的运动简图。

2-3 计算图示机构的自由度,并指出复合铰链、局部自由度和虚约束。

解:

(a) C处为复合铰链。ph=0,pl=10。

自由度 。

(b) B处为局部自由度,应消除。, ph=2,pl=2

自由度 。

(c) B、D处为局部自由度,应消除。, ph=2,pl=2。

自由度 。

(d) CH或DG、J处为虚约束,B处为局部自由度,应消除。,ph=1,pl=8。

自由度 。

(e) 由于采用对称结构,其中一边的双联齿轮构成虚约束,在连接的轴颈处,外壳与支架

处的连接构成一个虚约束转动副,双联齿轮与外壳一边构成虚约束。其中的一边为复合铰链。其中,ph=2,pl=4。 自由度 。

(f) 其中,,ph=0,pl=11。

自由度 。

(g) ① 当未刹车时,,ph=0,pl=8,刹车机构自由度为

② 当闸瓦之一刹紧车轮时,,ph=0,pl=7,刹车机构自由度为

③ 当两个闸瓦同时刹紧车轮时,,ph=0,pl=6,刹车机构自由度为

2-3 判断图示机构是否有确定的运动,若否,提出修改方案。

分析 (a) 要分析其运动是否实现设计意图,就要计算机构自由度,不难求出该机构自由度为零,即机构不能动。要想使该机构具有确定的运动,就要设法使其再增加一个自由度。 (b)该机构的自由度不难求出为3,即机构要想运动就需要3个原动件,在一个原动件的作用下,无法使机构具有确定的运动,就要设法消除两个自由度。 解: (a)机构自由度 。

该机构不能运动。 修改措施:

(1)在构件2、3之间加一连杆及一个转动副(图a-1所示); (2)在构件2、3之间加一滑块及一个移动副(图a-2所示);

(3)在构件2、3之间加一局部自由度滚子及一个平面高副(图a-3所示)。 (4)在构件2、4之间加一滑块及一个移动副(图a-4所示)

修改措施还可以提出几种,如杠杆2可利用凸轮轮廓与推杆3接触推动3杆等。 (b)机构自由度 。在滑块的输入下机构无法具有确定的运动。 修改措施

(1)构件3、4、5改为一个构件,并消除连接处的转动副(图b-1所示); (2)构件2、3、4改为一个构件,并消除连接处的转动副(图b-2所示);

(3)将构件4、5和构件2、3分别改为一个构件,并消除连接处的转动副(图 b-3所示)。

第三章 平面机构的运动分析

3-1 试确定图示各机构在图示位置的瞬心位置。

解:瞬心的位置直接在题图上标出。

图3-1

3-2 在图示四杆机构中,=60mm,=90mm,==120mm,=10rad/s,试用瞬心法求: (1)当=45°时,点C的速度;

(2)当=165°时,构件3的线上(或其延长线上)速度最小的一点E的位置及其速度大小;

(3)当=0时,角之值(有两个解)。

解:以选定的比例尺作机构运动简图如图3-2所示。 (1)定瞬心P13的位置,求vc。

(2)如图(b)所示,定出构件2的BC线上速度最小的一点E位置及速度的大小。 因为BC线上速度最小之点必与P24点的距离最近,故从P24点引BC线的垂线交于点E,由图可知

(3)定出的两个位置见图(c)所示,量出,。

第五章 机械效率

5-6 图示为一颚式破碎机在破碎矿石时要矿石不至被向上挤出,试问角应满足什么条件?经分析你可得出什么结论?

题5-6图 题5-6解图

解:设矿石的重量为Q,矿石与鄂板间的摩擦因数为f,则摩擦角为

矿石有向上被挤出的趋势时,其受力如图所示,由力平衡条件知:

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