機(jī)械原理郭宏亮孫志宏答案

1、第2章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析1判斷題（1）機(jī)構(gòu)能夠運(yùn)動的基本條件是其自由度必須大于零。 （錯(cuò)誤 ）（2）在平面機(jī)構(gòu)中，一個(gè)高副引入兩個(gè)約束。 （錯(cuò)誤 ）（3）移動副和轉(zhuǎn)動副所引入的約束數(shù)目相等。 （正確 ）（4）一切自由度不為一的機(jī)構(gòu)都不可能有確定的運(yùn)動。 （錯(cuò)誤 ）（5）一個(gè)作平面運(yùn)動的自由構(gòu)件有六個(gè)自由度。 （錯(cuò)誤 ）2選擇題(1) 兩構(gòu)件構(gòu)成運(yùn)動副的主要特征是（ D ）。 A兩構(gòu)件以點(diǎn)線面相接觸 B兩構(gòu)件能作相對運(yùn)動 C兩構(gòu)件相連接 D兩構(gòu)件既連接又能作一定的相對運(yùn)動(2) 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖與（ D ）無關(guān)。A構(gòu)件數(shù)目 B運(yùn)動副的類型 C運(yùn)動副的相對位置 D構(gòu)件和運(yùn)動副的結(jié)構(gòu)(3) 有一構(gòu)件的實(shí)際

2、長度，畫在機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖中的長度為20mm，則畫此機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖時(shí)所取的長度比例尺是（ D ）。 A25 B25mm/m C1:25 D0025m/mm(4) 用一個(gè)平面低副連接兩個(gè)做平面運(yùn)動的構(gòu)件所形成的運(yùn)動鏈共有（B）個(gè)自由度。A3B4C5D6(5) 在機(jī)構(gòu)中，某些不影響機(jī)構(gòu)運(yùn)動傳遞的重復(fù)部分所帶入的約束為（A）。A虛約束B局部自由度C復(fù)合鉸鏈 D真約束(6) 機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件是（ D ）。A機(jī)構(gòu)的自由度 B機(jī)構(gòu)的構(gòu)件數(shù)C原動件數(shù)1 D機(jī)構(gòu)的自由度0, 并且原動件數(shù)(7) 如圖2-34所示的三種機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖中，運(yùn)動不確定是( C )。 A（a）和（b） B（b）和（c） C（a）和（c）

3、 D（a）、（b）和（c）(a)(b) (c)圖2-34 (8) 級桿組應(yīng)由（ B ）組成。A三個(gè)構(gòu)件和六個(gè)低副 B四個(gè)構(gòu)件和六個(gè)低副 C二個(gè)構(gòu)件和三個(gè)低副 D機(jī)架和原動件(9) 有兩個(gè)平面機(jī)構(gòu)的自由度都等于，現(xiàn)用一個(gè)有兩鉸鏈的運(yùn)動構(gòu)件將它們串成一個(gè)平面機(jī)構(gòu)，這時(shí)自由度等于（ B ）。A0 B1 C2 D3(10) 內(nèi)燃機(jī)中的連桿屬于（ C ）。 A機(jī)器 B機(jī)構(gòu) C構(gòu)件 D零件3簡答題（1）何謂構(gòu)件？何謂運(yùn)動副及運(yùn)動副元素？運(yùn)動副是如何進(jìn)行分類的？解答：構(gòu)件是機(jī)器中每一個(gè)獨(dú)立運(yùn)動的單元體，是組成機(jī)構(gòu)的基本要素之一。運(yùn)動副是由兩個(gè)構(gòu)件直接接觸而組成的可動連接，是組成機(jī)構(gòu)的基本要素之一。運(yùn)動副元素

4、是兩構(gòu)件能夠參加接觸而構(gòu)成運(yùn)動副的表面，如點(diǎn)線面等。運(yùn)動副分類：a) 按兩構(gòu)件接觸情況分為低副和高副；b) 按兩構(gòu)件相對運(yùn)動情況分為平面運(yùn)動副和空間運(yùn)動副；c) 按兩構(gòu)件產(chǎn)生的相對運(yùn)動分為轉(zhuǎn)動副、移動副、螺旋副、球面副等；d) 按引入約束的數(shù)目分為級副、級副、級副等；e) 按運(yùn)動副始終保持接觸的方式分為形封閉運(yùn)動副和力封閉運(yùn)動副。（2）機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖有何用途？它能表示出原機(jī)構(gòu)哪些方面的特征？解答：方便了解機(jī)械的組成和對機(jī)械進(jìn)行運(yùn)動和動力分析，并表達(dá)了機(jī)械的簡單結(jié)構(gòu)及運(yùn)動傳遞情況。機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖能表示出原機(jī)構(gòu)的組成形式，包括構(gòu)件情況和運(yùn)動副情況。（3）何謂機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖？它與機(jī)構(gòu)示意圖的區(qū)別是什么？解

5、答：根據(jù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動尺寸，按一定的比例尺定出各運(yùn)動副的位置，用規(guī)定的運(yùn)動副及常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的代表符號和一般構(gòu)件的表示方法將機(jī)構(gòu)的運(yùn)動傳遞情況表示出來的簡化圖形稱為機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖。只是為了表明機(jī)構(gòu)的運(yùn)動狀態(tài)或各構(gòu)件的相互關(guān)系，也可以不按嚴(yán)格的比例來繪制簡圖，通常把這樣的簡圖稱為機(jī)構(gòu)示意圖。（4）機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件是什么？當(dāng)機(jī)構(gòu)的原動件數(shù)少于或多于機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動將發(fā)生什么情況？解答：機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件是機(jī)構(gòu)的原動件數(shù)目等于機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)目。當(dāng)機(jī)構(gòu)的原動件數(shù)少于機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動不確定；當(dāng)機(jī)構(gòu)的原動件數(shù)多于機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，機(jī)構(gòu)不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，嚴(yán)重時(shí)將損壞機(jī)構(gòu)中最薄弱的環(huán)節(jié)。（

6、5）在計(jì)算平面機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，何為復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束？在計(jì)算自由度時(shí)如何處理？解答：復(fù)合鉸鏈指兩個(gè)以上的構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動副相連接，在計(jì)算自由度時(shí)，若存在由m個(gè)構(gòu)件組成的復(fù)合鉸鏈，則有（m-1）個(gè)轉(zhuǎn)動副；局部自由度是指在有些機(jī)構(gòu)中，某些構(gòu)件所產(chǎn)生的并不影響其他構(gòu)件運(yùn)動的局部運(yùn)動，的自由度為局部自由度。在計(jì)算整個(gè)機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，應(yīng)從機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算公式中將局部自由度去除不計(jì)。虛約束是指在機(jī)構(gòu)中，對機(jī)構(gòu)的運(yùn)動起重復(fù)約束作用的約束稱為虛約束。在計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，應(yīng)從機(jī)構(gòu)的約束數(shù)中減去虛約束數(shù)。（6）既然虛約束對于機(jī)構(gòu)的運(yùn)動實(shí)際上不起約束作用，那么在實(shí)際機(jī)構(gòu)中為什么又常常存在虛約束?解答：

7、在實(shí)際機(jī)構(gòu)中又常常引入虛約束為了用來改善機(jī)構(gòu)的受力狀況：使機(jī)構(gòu)受力狀態(tài)更合理、使機(jī)構(gòu)平衡、 考慮機(jī)構(gòu)在特殊位置的運(yùn)動等。（7）在圖2-21所示的機(jī)構(gòu)中，在鉸鏈、處，被連接的兩構(gòu)件上連接點(diǎn)的軌跡都是重合的，那么能說該機(jī)構(gòu)有三個(gè)虛約束嗎？為什么？解答：不能。因?yàn)閷τ阢q鏈、處，被連接的兩構(gòu)件上連接點(diǎn)的軌跡重合都是由其它兩處制約而形成的，所以只能算作一個(gè)虛約束。（8）請說出自己身上腿部的髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)分別可視為何種運(yùn)動副？解答：髖關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)可視為球面副，膝關(guān)節(jié)可視為球銷副。（9）何謂機(jī)構(gòu)的組成原理？何謂基本桿組？它具有什么特性？解答：機(jī)構(gòu)的組成原理：任何機(jī)構(gòu)都可以看作是有若干個(gè)基本桿組依次連

8、接于原動件和機(jī)架上而構(gòu)成?；緱U組：不能再拆分的最簡單的自由度為零的構(gòu)件組，特性為不可再分、自由度為零。（10）如何確定基本桿組的級別及機(jī)構(gòu)的級別？解答：基本桿組的級別：桿組中包含有最多運(yùn)動副的構(gòu)件的運(yùn)動副數(shù)。機(jī)構(gòu)的級別：機(jī)構(gòu)中最高級別基本桿組的級別。4計(jì)算題（1）圖2-35所示為一簡易沖床的初擬設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)者的思路是：動力由齒輪輸入，使軸連續(xù)回轉(zhuǎn)，而固定在軸上的凸輪2與杠桿3組成的凸輪機(jī)構(gòu)，將使沖頭4上下運(yùn)動以達(dá)到?jīng)_壓的目的。試?yán)L出其機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖，分析其是否能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖，并提出修改方案。43512A圖 2-35解答：機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖如解圖2-35a所示，因其活動構(gòu)件數(shù)，所以得機(jī)構(gòu)自由度為，故

9、該設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)意圖不能實(shí)現(xiàn)。修改方案如解圖2-35b所示。解圖2-35a解圖2-35b（2）在圖2-36所示偏心輪機(jī)構(gòu)中，1為機(jī)架，2為偏心輪，3為滑塊，4為擺輪。試?yán)L制該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖，并計(jì)算其自由度。圖2-3643CB2A1解答：繪制該機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖：題解圖2-36a）曲柄搖塊機(jī)構(gòu)；題解圖2-36b）擺動導(dǎo)桿塊機(jī)構(gòu)。ABC1234解圖2-36a 曲柄搖塊機(jī)構(gòu)ABC1234解圖2-36b 擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)解題分析：偏心輪2繞固定鉸鏈點(diǎn)A轉(zhuǎn)動，其幾何中心B與A點(diǎn)之間距離AB為偏心距，亦為曲柄長度。擺輪4繞其固定中心C擺動，滑塊在擺輪4的滑槽中移動，故此機(jī)構(gòu)看成4為搖塊、3為導(dǎo)桿的曲柄搖塊機(jī)構(gòu)，

10、也可看成4為擺動導(dǎo)桿、3為滑塊的擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。  計(jì)算該機(jī)構(gòu)的自由度：（3）圖2-37所示為沖床刀架機(jī)構(gòu)，當(dāng)偏心輪1繞固定中心轉(zhuǎn)動時(shí)，構(gòu)件2繞活動中心擺動，同時(shí)帶動刀架3上下移動。點(diǎn)為偏心輪的幾何中心，構(gòu)件4為機(jī)架。試?yán)L制該機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖，并計(jì)算其自由度。4BCA123圖-37解答：繪制該機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖：題解圖2-37（曲柄滑塊機(jī)構(gòu)）。解題分析：偏心輪1的回轉(zhuǎn)中心A與其幾何中心B點(diǎn)之間距離為偏心距，故AB為曲柄。構(gòu)件2(連桿)繞活動中心C擺動，并帶動刀架3（滑塊）在機(jī)架4的滑槽中上下移動。故該機(jī)構(gòu)為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（連桿包括在加大了結(jié)構(gòu)尺寸的滑塊內(nèi)）。解圖2-37計(jì)算該機(jī)構(gòu)的自由度：（4）試計(jì)算如圖2-38所示的各機(jī)構(gòu)自由度，并明確指出復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束。(a) （b）（C） （d） （f）圖2-38(e) 解答： (a) 在C處存在復(fù)合鉸鏈；在F處有局部自由度；在J或I處有虛約束。 (b) ，滾子為局部自由度；對稱處看做虛約束。(c) ，滾子為局部自由度；有1處虛約束。(d) ，在1處存在復(fù)合鉸鏈；沒有局部自由度；沒有虛約束。(e) 存在1處復(fù)合鉸鏈；1處有局部自由度；1處有虛約束。(f）在3處存在二副復(fù)合鉸鏈；沒有有局部自由度；沒有虛約束。 (5) 如圖2-39所示牛頭刨床設(shè)計(jì)方案草圖。設(shè)計(jì)思路為：動力由曲柄1輸入