機械原理(西工大第七版)習題冊答案1——7章

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1、題2-1圖a所示為一簡易沖床的初擬設計方案。設計者的思路是：動力由齒輪1輸入，使軸A連續(xù)回轉；而固裝在軸A上的凸輪2與杠桿3組成的凸輪機構使沖頭4上下運動，以達到?jīng)_壓的目的。試繪出其機構運動簡圖（各尺寸由圖上量取），分析是否能實現(xiàn)設計意圖，并提出修改方案。解：1)取比例尺,繪制機構運動簡圖。(圖2-1a)2)要分析是否能實現(xiàn)設計意圖,首先要計算機構的自由度。盡管此機構有4個活動件，但齒輪1和凸輪2是固裝在軸A上，只能作為一個活動件，故原動件數(shù)不等于自由度數(shù)，此簡易沖床不能運動，即不能實現(xiàn)設計意圖。分析：因構件

2、3、4與機架5和運動副B、C、D組成不能運動的剛性桁架。故需增加構件的自由度。3)提出修改方案：可以在機構的適當位置增加一個活動構件和一個低副，或用一個高副來代替一個低副。(1)在構件3、4之間加一連桿及一個轉動副(圖2-1b)。(2)在構件3、4之間加一滑塊及一個移動副(圖2-1c)。(3)在構件3、4之間加一滾子(局部自由度)及一個平面高副(圖2-1d)。討論：增加機構自由度的方法一般是在適當位置上添加一個構件（相當于增加3個自由度）和1個低副（相當于引入2個約束），如圖2-1（b）（c）所示，這樣就相當

3、于給機構增加了一個自由度。用一個高副代替一個低副也可以增加機構自由度，如圖2-1（d）所示。題2-2圖a所示為一小型壓力機。圖上，齒輪1與偏心輪1’為同一構件，繞固定軸心O連續(xù)轉動。在齒輪5上開有凸輪輪凹槽，擺桿4上的滾子6嵌在凹槽中，從而使擺桿4繞C軸上下擺動。同時，又通過偏心輪1’、連桿2、滑桿3使C軸上下移動。最后通過在擺桿4的叉槽中的滑塊7和鉸鏈G使沖頭8實現(xiàn)沖壓運動。試繪制其機構運動簡圖，并計算自由度。解：分析機構的組成：此機構由偏心輪1’（與齒輪1固結）、連桿2、滑桿3、擺桿4、齒輪5、滾子6、滑

4、塊7、沖頭8和機架9組成。偏心輪1’與機架9、連桿2與滑桿3、滑桿3與擺桿4、擺桿4與滾子6、齒輪5與機架9、滑塊7與沖頭8均組成轉動副，滑桿3與機架9、擺桿4與滑塊7、沖頭8與機架9均組成移動副，齒輪1與齒輪5、凸輪(槽)5與滾子6組成高副。故解法一：解法二：局部自由度21題2-3如圖a所示為一新型偏心輪滑閥式真空泵。其偏心輪1繞固定軸A轉動，與外環(huán)2固連在一起的滑閥3在可繞固定軸心C轉動的圓柱4中滑動。當偏心輪1按圖示方向連續(xù)轉動時，可將設備中的空氣按圖示空氣流動方向從閥5中排出，從而形成真空。由于外環(huán)2

5、與泵腔6有一小間隙，故可抽含有微小塵埃的氣體。試繪制其機構的運動簡圖，并計算其自由度。解：1)取比例尺,繪制機構運動簡圖。(如圖題2-3所示)2)題2-4使繪制圖a所示仿人手型機械手的食指機構的機構運動簡圖（以手指8作為相對固定的機架），并計算其自由度。解：1)取比例尺,繪制機構運動簡圖。(如圖2-4所示)2)題2-5圖a所示是為高位截肢的人所設計的一種假肢膝關節(jié)機構，該機構能保持人行走的穩(wěn)定性。若以頸骨1為機架，試繪制其機構運動簡圖和計算其自由度，并作出大腿彎曲90度時的機構運動簡圖。解：1)取比例尺,繪制

6、機構運動簡圖。大腿彎曲90度時的機構運動簡圖如虛線所示。(如圖2-5所示)2)題2-6試計算如圖所示各機構的自由度。圖a、d為齒輪-連桿組合機構；圖b為凸輪-連桿組合機構（圖中在D處為鉸接在一起的兩個滑塊）；圖c為一精壓機機構。并問在圖d所示機構中，齒輪3與5和齒條7與齒輪5的嚙合高副所提供的約束數(shù)目是否相同？為什么？解：a)b)解法一：21解法二：虛約束局部自由度c)解法一：解法二：虛約束局部自由度d)齒輪3與齒輪5的嚙合為高副（因兩齒輪中心距己被約束，故應為單側接觸）將提供1個約束。齒條7與齒輪5的嚙合為

7、高副（因中心距未被約束，故應為雙側接觸）將提供2個約束。題2-7試繪制圖a所示凸輪驅(qū)動式四缸活塞空氣壓縮機的機構運動簡圖。并計算其機構的自由度（圖中凸輪1原動件，當其轉動時，分別推動裝于四個活塞上A、B、C、D處的滾子，使活塞在相應得氣缸內(nèi)往復運動。圖上AB=BC=CD=AD）。解：1)取比例尺,繪制機構運動簡圖。(如圖2-7(b)所示)2)此機構由1個凸輪、4個滾子、4個連桿、4個活塞和機架組成。凸輪與4個滾子組成高副，4個連桿、4個滾子和4個活塞分別在A、B、C、D處組成三副復合鉸鏈。4個活塞與4個缸（機

8、架）均組成移動副。解法一：虛約束：因為，4和5，6和7、8和9為不影響機構傳遞運動的重復部分，與連桿10、11、12、13所帶入的約束為虛約束。機構可簡化為圖2-7（b）重復部分中的構件數(shù)低副數(shù)高副數(shù)局部自由度局部自由度解法二：如圖2-7（b）局部自由度題2-8圖示為一剎車機構。剎車時，操作桿1向右拉，通過構件2、3、4、5、6使兩閘瓦剎住車輪。試計算機構的自由度，并就剎車過程說明此機構自由度的變化