机械设计基础习题解答(1-5)

第3章平面机构运动简图及平面机构自由度

思考题和练习题

2-1机构运动简图能表示出原机构哪些方面的特性？

解：能够表达机构运动特征，如：各个构件的位移、机构的运动原理等。

2-2当机构的原动件数少于或多于机构的自由度时，机构的运动将发生何种情况？ 解：机构具有确定运动的条件是机构原动件的数目等于机构自由度的数目。 该条件是在机构可动的前提下获得的。机构可动的条件是机构的自由度数目必须大于零或大于等于1。

当机构不满足确定运动条件时，若机构原动件数目小于机构的自由度数目时，则该机构的运动将不完全确定。这时机构的运动将遵循最小摩擦定律，而首先沿阻力最小的方向运动。这时此种机构常用于具有自适应要求的情况，如玩具车的遇障碍能自动转向的驱动轮，就是采用具有两个自由度的轮系，而驱动所用的原动件只有一个，来实现这一功能的。

若机构的原动件数目大于机构的自由度目时，则机构就根本不能运动或机构中最薄弱的环节将发生损坏，故此时机构是时不能应用的。

2-3计算题2-3图所示各机构的自由度，并指出复合铰链、局部自由度和虚约束。

(a)缝纫机送布机构 (b)筛料机机构

(c)推土机铲土机构 (d)仪表机构

(e)压力机机构 (f)凸轮连杆机构

题2-3图

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解： (a)缝纫机送布机构F=3X4-2X4-1X2=2； (b)筛料机机构F=3 X 7-2 X 9-1=2； (c)推土机铲土机构F=3 X 5-2 X 7=1 ； (d)仪表机构F=3 X 6-2 X 8-1=1 ； (e)压力机机构F=3 X 5-2 X 7=1 ； (f)凸轮连杆机构F=3 X 4-2 X 5-1=1。

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第4章平面连杆机构

思考题和练习题

4-1为什么连杆机构又称低副机构？它有哪些特点？

解：连杆机构是刚性构件通过转动副或移动副联接而成的。其特点： 1、优点

⑴运动幅是低副，面接触，所以承受压强小、便于润滑、磨损较轻，可承受较大载荷； ⑵结构简单，加工方便，成本低，构件之间的接触是有构件本身的几何约束来保持的，所以构件工作可靠；

⑶可使从动件实现多种形式的运动，满足多种运动规律的要求； ⑷利用平面连杆机构中的连杆可满足多种运动轨迹的要求； 2、缺点

⑴根据从动件所需要的运动规律或轨迹来设计连杆机构比较复杂； ⑵只能近似实现给定的运动规律，综合运动精度较低； ⑶运动时产生的惯性难以平衡，不适用于高速场合。

4-2铰链四杆机构有哪几种主要型式？它们之间主要区别在哪里？ 解：根据连架杆运动形式的不同，可分为三种基本形式：

1.曲柄摇杆机构：在两连架杆中，一个为曲柄，另一个为摇杆； 2.双曲柄机构：两连杆架均为曲柄的四杆机构； 3.双摇杆机构：两连杆架均为摇杆的四杆机构。

4-3何谓“曲柄”？铰链四杆机构中曲柄存在的条件是什么？

解：作整周转动的连架杆称谓曲柄。铰链四杆机构有曲柄的条件： (1) 最短杆与最长杆之和小于或等于其余两杆长度之和； (2) 最短杆为连架杆或机架。

4-4何谓连杆机构的压力角和传动角？其大小对连杆机构的工作有何影响？在四杆机构中最小传动角出现在何位置？

解：压力角—在不计摩擦力、惯性力和重力时，从动件所受的力 F 与 受力点速度 V c 所夹的锐角。压力角愈小，机构传动性能愈好。传动角—连杆与从动件所夹的锐角；传动角是连杆机构的重要动力指标；传动角越大，机构的传动性能越好。传动角在机构运转时是变化的。

铰链四杆机构在曲柄与机架共线的两位置出现最小传动角。

4-5试根据题4-5图中注明的尺寸判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、双曲柄机构还是双摇杆机构。

题4-5图

解：a）双曲柄机构；40+110<70+90，最短杆为机架。 b)曲柄摇杆机构；45+120<100+70，最短杆为连架杆。

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c）双摇杆机构；50+100>50+70，不满足杆长条件。 d）双摇杆机构。50+100<70+90，最短杆为连杆。

4-6试确定题4-6图两机构从动件的摆角?和机构的最小传动角。

题4-6图

解：a）从动件的摆角?=74o，机构的最小传动角?=15o；

题4-6图a）

b）从动件的摆角?=60o，机构的最小传动角?=35o；

题4-6图b）

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