新版《机械设计基础》课后习题参考答案

机 械 设 计 基 础

习题参考答案

机械设计基础课程组编

武汉科技大学机械自动化学院

第2章 平面机构的自由度和速度分析

2-1画运动简图。

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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=33- 2 4-1 = 0，不合理 ， 改为以下几种结构均可：

2-3 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=37-2 9-2 =1 L处存在局部自由度，D处存在虚约束

b) n=5; Pl=6; Ph=2，F=35-2 6-2 =1 E、B处存在局部自由度，F、C处存在虚约束 2-4 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=34-2 5-1=1 A处存在复合铰链

b) n=6; Pl=7; Ph=3，F=36-2 7-3=1 B、C、D处存在复合铰链

2-5 先计算如图所示平面机构的自由度。并指出图中的复合铰链、局部自由度和虚约束。

解答： a) n=7; Pl=10; Ph=0，F=37-2 10 = 1 C处存在复合铰链。

b) n=7; Pl=10; Ph=0，F=37-2 10 = 1

c) n=3; Pl=3; Ph=2，F=33 -2 3-2 = 1 D处存在局部自由度。 d) n=4; Pl=5; Ph=1，F=34 -2 5-1 = 1

e) n=6; Pl=8; Ph=1，F=36 -2 8-1 = 1 B处存在局部自由度，G、G'处存在虚约束。 f) n=9; Pl=12; Ph=2，F=39 -2 12-2 = 1 C处存在局部自由度，I处存在复合铰链。

2-6计算自由度 F=3*9-2*12=3

F=3*4-2*4-2=2

2-7判断是否具有确定运动。 F=3*5-2*7=1，有确定运动

F=3*5-2*7=1，有两个主动见，无确定运动

第3章 平面连杆机构

3-2 举出至少3个基本型式的平面四杆机构应用实例，并画出机构运动简图。 解：此题须画出机构简图，标出各铰链点及原动件，具体答案根据实际情况。

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。

（1）AB≤30mm

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30 mm。 （2）若此机构为双曲柄机构，那么AD一定为最短杆，即： AD+ BC≤CD+ AB，得：AB≥90mm，AB杆最小值为90 mm。

（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＞AB＞110。

综上所述，AB的取值范围为：AB∈(30,90)∪(110,230)。

（2）AB≥90mm

（3）AB∈(30,90)∪(110,230)

3-4解：传动角rmin?r1?41.65?，rmax?180??r2?180??108.63??71.37?，

传动角+压力角=90°，故压力角：?max?48.35?，?min?18.63?， 极位夹角??17.62?，K?3-5解：（1）曲柄摇杆机构；

（2）双曲柄机构； （3）双摇杆机构。

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，画出极位夹角，最小传动角

min

180????1.217。

180???。

（3）设滑块为主动件，试用作图法确定该机构的死点位置；

B′ B A B〞 C B2 B1 θ

解：（1）曲柄应为顺时针转动，理由可从两方面说明：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；顺时针转动，机构工作行程速度慢，回行程速度快，具有急回特性。

（2）极位夹角如图θ角；当曲柄AB位于最上方B′处有工作行程最小传动角 min；当曲柄AB位于最下方B〞处有回行程最小传动角 min。

（3）滑块为主动件，机构的死点位置在曲柄与连杆共线的B1 和B2 两个位置处。