機械原理(西工大第七版)習題選解

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1、機械原理（第六版孫桓、陳作模主編）習題選解機械原理習題選解武秀東2007年6月-25-機械原理（第六版孫桓、陳作模主編）習題選解教材：普通高等教育“十五”國家級規(guī)劃教材機械原理（第七版）西北工業(yè)大學機械原理及機械零件教研室編孫桓陳作模葛文杰主編高等教育出版社本教材第四版曾獲全國第二屆高等學校優(yōu)秀教材優(yōu)秀獎本教材第五版曾獲教育部科技進步獎二等獎-25-機械原理（第六版孫桓、陳作模主編）習題選解第二章機構的結構分析A12345題2-11圖2-11.圖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

2、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，以達到沖壓的目的。試繪出其機構運動簡圖（各尺寸由圖上量?。治鍪欠衲軐崿F(xiàn)設計意圖，并提出修改方案（要求用機構示意圖表示出來）。解⑴分析：繪制機構運動簡圖沿著運動傳遞的路線，根據(jù)各個活動構件參與構成運動副的情況（兩構件組成的運動副的類型，取決于兩構件之間的相對運動關系），確定表示各個構件的符號，再將各個構件符號連接起來，就得到機構運動簡圖（或機構示意圖）。構件2：與機架5構成轉動副A；與構件3構成凸輪高副。所以構件2的符號為圖a)。構件

3、3：與構件2構成凸輪高副；與機架5構成轉動副；與機架4構成轉動副。所以構件3的符號為圖b)。圖d)構件4：與機架3構成轉動副；與機架5構成移動副。所以構件4的符號為圖c)或圖d)。圖b)圖a)圖c)將這些構件符號依次連接起來，就得到機構運動簡圖，如題2-11答圖a)或b)所示。題2-11答圖A1，2345a)A1，2345b)μL=1mm/mm機構運動簡圖，如題2-11答圖a)或b)所示。⑵分析：是否能實現(xiàn)設計意圖在機構的結構分析中判斷該方案否能實現(xiàn)設計意圖，應該從以下兩點考慮：①機構自由度是否大于零；②機構原

4、動件的數(shù)目是否等于機構自由度的數(shù)目。因此，必須計算該機構的自由度F=3n-(2pL+pH)=3×3-(2×4+1)=0。因為機構的自由度為F=3n-(2pL+pH)=3×3-(2×4+1)=0可知，該機構不能運動，不能實現(xiàn)設計意圖。-25-機械原理（第六版孫桓、陳作模主編）習題選解⑶分析修改方案因為原動件的數(shù)目為1，所以修改的思路為：將機構的自由度由0變?yōu)?。因此，修改方案應有2種。方案1：給機構增加1個構件（增加3個獨立運動）和1個低副（增加2個約束），使機構自由度增加1，即由0變?yōu)?。如題2-11答圖c)、

5、d)、e)所示。方案2：將機構中的1個低副（2個約束）替換為1個高副（1個約束），使機構中的約束數(shù)減少1個，從而使機構自由度增加1，即由0變?yōu)?。如題2-11答圖f)所示。修改方案如題2-11答圖c)、d)、e)、f)所示。A1，2345e)A1，23454?c)A1，23454?d)A1，2345f)題2-11答圖題2-16圖ABCD齒輪a)ABCFKDEILJMc)ABCD1234567d)ABCDEFb)2-16.試計算圖示各機構的自由度。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

6、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、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)分析：A為復合鉸鏈，不存在局部自由度和虛約束。F=3n-(2pL+pH)=3×4-(2×5+1)=1或F=3n-(2pL+pH-p')-F'=3×4-(2×5+1-0)-0=1-25-機械原理（第六版孫桓、陳作模主編）習題選解b)分析：B、E為局部自由度。F=3n-(2pL+pH)=3×5-(2×6+2)=1或F=3n-(2pL+pH-p')-F'=3×7-(2×8+2

7、-0)-2=1注意：該機構在D處雖存在軌跡重合的問題，但由于D處相鉸接的雙滑塊為一個Ⅱ級桿組，未引入約束，故機構不存在虛約束。如果將相鉸接的雙滑塊改為相固聯(lián)的十字滑塊，則該機構就存在一個虛約束。c)分析：該機構存在重復結構部分，故存在虛約束。實際上，從傳遞運動的獨立性來看，有機構ABCDE就可以了，而其余部分為重復部分，則引入了虛約束。F=3n-(2pL+pH)=3×5-(2×7+0)=1或F=3n-(2pL+pH-p')-F'=3×11-(2×17+0-2)-0=1d)分析：A、B、C為復合鉸鏈；D處高副的數(shù)

8、目為2。不存在局部自由度和虛約束。F=3n-(2pL+pH)=3×6-(2×7+3)=1或F=3n-(2pL+pH-p')-F'=3×6-(2×7+3-0)-0=1齒輪3與5的中心距受到約束，輪齒兩側齒廓只有一側接觸，另一側存在間隙，故齒輪高副提供一個約束。齒條7與齒輪5的中心距沒有受到約束，兩齒輪的中心可以彼此靠近，使輪齒兩側齒廓均接觸，因輪齒兩側接觸點處的法線方向并不重合，故齒輪高