新教材习题解

本文格式为Word版，下载可任意编辑——新教材习题解《机械设计基础》习题

1.1如图1.1-1所示为一简易冲床设计方案，试绘制其运动简图，分析其是否具有确定的运动。如不具有确定的运动，请给出访其有确定相对运动的改进方案。

解：该设计方案的机构运动简图如图1.1-2所示。由于其自由度

F?3n?2PL?PH?3?3?2?4?1?0，该设计方案不具有确定的运动。为使机构的自

由度增加，可改一个低副为高副，也可引入一个构件和一个低副。图1.1-3~5为几种改进方案（修改之处可移至他处出现，从而获得新的改进方案）。

图1.1-1图1.1-2图1.1-3

图1.1-4图1.1-5

友情提醒：折线表示的弹簧起到保证构件3与凸轮接触的作用，不涉及运动副。1.2请绘制图示平面机构的运动简图，并计算自由度，确定主动件。

（a）（b）（c）（d）

，主动件为1，主动件为1，主动件为1，主动件为2

图1.2-(a)图1.2-(b)

F?3n?2PL?PH?3?3?2?4?1F?3n?2PL?PH?3?5?2?7?1F?3n?2PL?PH?3?3?2?4?1F?3n?2PL?PH?3?3?2?4?1-1-仅供参考

《机械设计基础》习题

图1.2-(c)图1.2-(d)

1.3请计算图示各机构的自由度。

友情提醒：（a）存在局部自由度；（b）存在一高副、中间杆非虚约束；（c）注意焊接符号；（d）存在齿轮高副。

1.4请计算图示各机构的自由度。

友情提醒：（a）存在局部自由度和两个高副；（b）注意焊接符号和复合铰链；（c）曲柄滑块机构＋杆组、虚约束较多；（d）（e）（f）存在复合铰链。

1.5请计算图示各机构的自由度。

友情提醒：（a）A处存在复合铰链；（b）B、C、D处存在复合铰链。

3.1根据杆长条件和机架判断铰链四杆机构的类型，分别为双曲柄、双摇杆、双摇杆、不符合机架条件的双摇杆机构。

3.2液压泵机构。左为曲柄摇块机构，右为曲柄滑块机构。

图3.2

3.3压力机的机构属于曲柄滑块机构。

-2-仅供参考

《机械设计基础》习题

图3.3

3.4请运用四杆机构存在广义曲柄的条件，推导图示偏置导杆机构成为转动导杆机构的条件。（提醒：转动导杆机构可视为双曲柄机构）

解：该机构可视为偏置曲柄滑块机构改换机架的演化机构，D在无穷远处，根据存在广义曲柄的条件，假使BC>AB+e，则AB为广义曲柄，该机构为转动导杆机构。

3.8设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构，要求踏板CD在水平位置上下各摆10度，且

lCD?500mm、

lAD?1000mm。（1）请用图解法求曲柄AB和连杆BC的长度；（2）计

算该机构的最小传动角。

解：（1）根据机构在极限位置时曲柄与连杆共线的特点，可得出两者的差与和的长度，从而得出结果。

?lAB?lBC??10002?5002?2?1000?500?cos1000

2220?lAB?lBC??1000?500?2?1000?500?cos802

图3.8

（2）在从动曲柄与连杆共线的位置处，传动角为0度，压力角为90度；在连杆BC与B点轨迹相切的位置处，传动角为90度，传动角为0度。

3.9设计一曲柄摇杆机构，已知摇杆长度

l3?100mm0??30，摆角，摇杆的行程速

比系数K为1.2。（1）用图解法确定其余三杆的尺寸；（2）确定机构最小传动角

?min（若

?min?350，则应另选铰链A的位置，重新设计）。

-3-仅供参考

《机械设计基础》习题

圆上，弧C1C2的圆周角为θ，据此做出A点的位置轨迹，可任选一A点做出，再根据极限位置连杆与曲柄重合的特点求出各杆长度。

（2）曲柄与机架重叠共线时，传动角取最小值。

K?11800?解：（1）由K=1.2得出极位夹角??180θ；C点两极限位置与A所共的K?1110图3.9

3.10设计一曲柄滑块机构，已知滑块的行程s为50mm，偏距e为16mm，行程速比系数K为1.2，求曲柄和连杆的长度。

解：先画出表示导路的C1C2，画出曲柄中心O所在直线。由K=1.2求出极位夹角θ，做出O点的轨迹圆。在该圆上C1C2所对圆周角为θ。该O点的轨迹圆与轨迹直线的交点即为O点。根据C1O为l2–l1，C2O为l2+l1，可得曲柄和连杆的长度。

图3.10

3.11设计一（摇摆）导杆机构，已知机架长度l4为100mm，行程速比系数K为1.4，求曲柄的长度l1。

解：由K可得极位夹角??1800为机架。再根据机架长度确定出曲柄回转中心。由如下图的几何关系可求得曲柄长度。

K?1?300，据此画出摆杆两极限位置，其角平分线K?1-4-仅供参考

《机械设计基础》习题

图3.11图3.13

3.12设计一曲柄摇杆机构，已知摇杆的长度l3为80mm，摆角ψ为40度，K=1.2，且要求一极限位置与机架间的夹角为90度。试用图解法确定其余三杆的长度。

l2-l1l2+l1半径图3.12解：（1）根据已知条件做出摇杆两个极限位置和机架所在的线。（2）由K得到θ。（3）得出曲柄回转中心所在的圆。（4）根据连杆与曲柄共线的特别位置求出其长度。

3.13设计一加热炉启闭机构。已知：炉门上两活动铰链的中心距为50mm（连杆长度），炉门开启后成水平位置时，要求炉门温度较低的一面朝上（见虚线，连杆另一位置），因定铰链安装在yy（机架）。求其余三杆的长度。

解：根据A点在B点两位置的垂直中分线上、D点在C点两位置的垂直中分线上，结合已知条件可确定出A、D，从而可得其余三杆尺寸。

3.14设计一铰链四杆机构，已知其两连架杆的四组对应位置间的夹角为

?12??23??34?300、

?12?150、

?23?200、

?34?150，曲柄的第一个位置与机架共

线。请求出各杆的长度，并绘出机构运动简图。（提醒：四个位置不能由刚化反转法设计）

解：（1）设计机架AD的长度。（2）以A为原点、水平向右为x轴正方向建立坐标系。（3）由D的位置可得