大学机械原理习题

１-1．图题1-1是由点(线)接触所构成的运动副。试分析计算它们的自由度数量和性质，并从封闭形式和受力状况与相对应的面接触低副进行比较

1-2．观察分析工作原理，绘制机构运动简图，计算机构自由度。

题图１-２a为一夹持自由度。实线位置为从上输送带取出工件（夹头处于夹紧状态）；虚线位置为将工件放到下输送带上（夹头松开）。该机构是由行星轮系、凸轮机构及连杆机构组合而成。

题图１-２b是为了减小活塞与汽缸盖之间的摩擦而设计的一种结构形式的内燃机，画出它们的机构运动简图、计算其自由度。分析结构中存在的虚约束和它们是如何来实现减小摩擦这一目的的。

题图１-２c为一种型式的偏心油泵，画出其机构运动简图，计算其自由度，并分析它们是如何由运动简图演化得到的。

题图１-２d为针织机的针杆驱动装置的结构示意图，绘制其机构运动简图及运动链图。

１－3．用公式推导法，求出Ｆ＝１、Ｎ＝１０的单铰运动链的基本结构方案以及它们的单铰数和所形成的闭环数k，并从中找出图１－１７所示的双柱压力机构简图所对应的运动链。

1－４．计算下列各机构的自由度。注意分析其中的虚约束、局部自由度合复合铰链等。题图１－４a为使５、６构件能在相互垂直方向上作直线移动的机构，其中ＡＢ＝ＢＣ＝ＣＤ＝ＡＤ

题图１－４b 为凸轮式４缸活塞气压机的结构简图，在水平和垂直方向上作直线运动，其中仍满足ＡＢ＝ＢＣ＝ＣＤ＝ＡＤ。

题图１－４c 所示机构，导路ＡＤ⊥ＡＣ、ＢＣ＝ＣＤ／２＝ＡＢ。该机构可有多种实际用途，可用于椭圆仪，准确的直线轨迹产生器，或作为压缩机或机动马达等。

题图１－４d 为一大功率液压动力机。其中ＡＢ＝Ａ｀Ｂ｀，ＢＣ＝Ｂ｀Ｃ｀，ＣＤ＝Ｃ｀Ｄ｀，ＣＥ＝Ｃ｀Ｅ｀，且Ｅ、Ｅ｀处于滑块移动轴线的对称位置。

１－５．采用基本杆组法综合运动链和机构。

１）试用Ⅱ级和Ⅲ级基本杆组，综合出如下的瓦特杆链和斯蒂芬逊６杆链。２）取题图１－５b、stephenson ６杆链中的不同构件为机架和原动件，得出不同级别、不同组合方式得机构。分别用Ⅱ级和Ⅲ级基本杆组，综合出自由度为２、３的运动链。

１－６．在题图１－６a、b、c中，分别限ＡＢ及ＥＦ为原动件时，划分其基本杆组，确定机构的级别。将题图１－６d、e、f中的虚约束、局部自由度去除，并在高副低代后，划分其基本杆组，确定机构的级别。

１－７．按空间机构的结构公式，计算题图１－７所示机构的自由度，分析其过约束及局部自由度。

２－１．绘制题图２－１所示机构的机构运动简图，说明它们个为何种机构．

２－２．已知题图２－２所示铰链四杆机构ＡＢＣＤ中，l BC=50mm，l CD=35mm，l AD=30mm，取ＡＤ为机架．

１）如果该机构能成为曲柄摇杆机构，且ＡＢ是曲柄，求l AB的取值范围；２）如果该机构能成为双曲柄杆构，求l AB的取值范围；

３）如果该机构能成为双摇杆机构，求l AB的取值范围．

2－３．在题图２－３所示的铰链四杆机构中，各杆件长度分别为：l AB＝28mm，l BC＝52mm，l CD=50mm，l AD=72mm。

１）若取ＡＤ为机架，求该机构的极位夹角θ和往复行程时间比系数Ｋ，杆ＣＤ的最大摆角和最小传动角γmin；

２）若取ＡＢ为机架，该机构将演化为何种类型的机构？为什么？这是Ｃ、Ｄ两个转动副是整转副还是摇转副？

２－４．题图２－４所示六杆机构中，各构件的尺寸为：l AB＝30mm，l BC＝55mm，l AD=50mm，l CD=40mm，l DE＝20mm，l EF＝60mm．滑块为运动输出构件．试确定：

１）四杆机构ＡＢＣＤ的类型．

２）机构的行程时间比系数Ｋ为多少？

３）滑块Ｆ的行程Ｈ为多少？

４）求机构的最小传动角γmin．传动角最大值为多少？

导轨ＤＦ在什么位置时滑块在运动中的压力角最小？

２－５．题图２－５所示六杆机构．已知l AB＝200mm，l AC＝585mm，l CD=30mm，l DE=700mm，ＡＣ⊥ＥＣ，ω1为常数．试求：

１）机构的行程时间比系数Ｋ；

２）构件５的行程Ｈ；

３）机构的最小传动角γmin为多少？传动角的最大值为多少？

４）滑块的最大压力角αmax发生的位置及大小；欲使αmax减小，应对机构做怎样改进？

５）在其他尺寸不变的情况下，欲使行程为原行程的２倍，问曲柄长度应为多少？

２－６．如题图２－６所示，对于一偏置曲柄滑块机构，已知曲柄长为r，连杆长为l，偏距为e，求：

１）当曲柄为原动件机构传动角的表达式；说明曲柄r，连杆l和偏距e 对传动角的影响；

２）说明出现最小传动角时的机构位置；

３）若令e＝０（即对心式曲柄滑块机构），其传动角在何处最大？何处最小？并比较其行程Ｈ的变化情况．

２－７．题图２－７所示为小型插床常用的转动导杆机构，已知l AB=50mm，l AD=40mm，行程时间比系数Ｋ＝２．２７，求曲柄ＢＣ的长度l BC及插刀Ｐ的行程Ｈ．

２－８．试求题图２－８所示各机构在图示位置时全部瞬心的位置．

２－９．在题图２－９所示的齿轮连杆机构中，三个圆轮互作纯滚，试用相对瞬心

Ｐ13来求轮１和轮３的速度比．

２－１０．在题图２－１０所示凸轮机构中，已知r ＝５０mm，l OA=22mm，l AC=８0mm，φ1＝900，凸轮Ｉ以角速度ω1＝１０rad／s逆时针方向转动．试用瞬心法求从动件２的角速度ω2．

２－１１．试求题图２－１１所示连杆机构中构件４与构件２得角速度比ω4／ω2。

2－12．在题图2-12所示缩放机构中，已知构件１的角速度ω１，试作出机构的速度多边形图并示出Ⅰ点的速度vⅠ。

２－１３．题图２－１３为干草压缩机中的六杆机构，已知各构件的长度：l AB=600mm，l OA=150mm，l BC=120mm，l BD=500mm，l CE=600mmj及x D=400mm，y D=500mm，y E=600mm，ω1＝10rad/s。用图解法求活塞Ｅ在一个运动循环中的位移，用相对位移求解法求曲柄ＯＡ转角φ1＝０时活塞Ｅ的速度和加速度。