浙工大机械原理习题答案全集.doc

一、填空题 1. 平面运动副的最大约束数为____2_____，最小约束数为_____1_____。 平面机构中若引入一个高副将带入_____1____个约束，而引入一个低副将带入_____2____个约束。平面机构中约束数与自由度数的关系是_约束数+自由度数=3_。 3. 在机器中，零件是 最小制造 的单元，构件是 最小运动 的单元。 4. 点或线 接触的运动副称为高副，如 齿轮副 、 凸轮副 等。 5．机器中的构件可以是单一的零件，也可以是由 多个零件 装配成的刚性结构。 6． 两 个构件 相互 接触形成的 具有确定相对运动的一种 联接称为运动副。 7． 面 接触的运动副称为低副，如 转动副 、 移动副 等。 8．把两个以上的构件通过运动副的联接而构成的相对可动的系统称为是运动链，若 运动链的各构件构成了首末封闭的系统 称为闭链，若 运动链的构件未构成首末封闭的系统 称为开链。 9．平面机构是指组成机构的各个构件均在 同一平面内 运动。 10．在平面机构中，平面低副提供 2 个约束，平面高副提供 1 个约束。 11．机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数的数目 称为机构的自由度。 12．机构具有确定运动的条件是 机构的原动件数等于自由度数 。1. 机构具有确定运动的条件是什么？ 答：1.要有原动件；2.自由度大于0；3.原动件个数等于自由度数。 2. 何谓复合铰链、局部自由度和虚约束？在计算机构自由度时应如何处理？ 答：复合铰链是三个或更多个构件组成两个或更多个共轴线的转动副。 在有些机构中, 其某些构件所能产生的局部运动并不影响其他构件的运动, 我们把这些构件所能产生的这种局部运动的自由度称为局部自由度。 虚约束是在机构中与其他约束重复而不起限制运动作用的约束。 在计算机构自由度时, K个构件汇交而成的复合铰链应具有（K-1）个转动副，同时应将机构中的局部自由度、虚约束除去不计。 解 由图1可知，B,E两处的滚子转动为局部自由度，即F’=2；而虚约束p’=0，则n=7，pl=8（C,F处虽各有两处接触，但都各算一个移动副），ph=2，于是由式（1.2）得 F=3n –（2pl + ph – p’）– F’= 3×7 – (2×8+2 – 0) –2=1 图1 2. 试计算图2所示的压床机构的自由度。 解 由图2可知，该机构存在重复结构部分，故存在虚约束。实际上，从传递运动的独立性来看，有机构ABCDE就可以了，而其余部分为重复部分，则引入了虚约束。 直接由图2知，n=14，pl=22C，C”，C’ph=0，p’=3，F’=01.2）得 F=3n –（2pl + ph – p’）– F’ = 3×14 – (2×22+0 – 3) – 0=1 ’可根据该重复部分中的构件数目n’、低副数目pl’和高副数目ph’来确定，即 P’=2pl’ + ph’ – 3n’ =2×15 – 0 – 3×9=3 计算机构中的虚约束的数目在实际工程中是很有意义的，但就计算机构自由度而言，此类型题用前一种解法显得更省事。 图2 3 试计算图3所示机构的自由度。 解 此机构为公共约束不同的多闭环串联机构。由图3可知，闭环Ⅰ（6-1-2-6）和闭环Ⅱ（6-2-3-4-6）的公共约束为mⅠ=mⅡ=3，而闭环Ⅲ（6-4-5-6）的公共约束为mⅢ=4。此机构的自由度计算应按公共约束不同分别进行计算。即 由第Ⅰ和第Ⅱ闭环组成的机构，n=4，pl=4，ph=2，p’=0，F’=1D处滚子3的转动），有 F=3n –（2pl + ph – p’）– F’ = 3×4 – (2×4 + 2 – 0) – 1=1 n=2，pl=3 F2=2n – pl=2×2 – 3=1 因为前部分与后部分机构为串联，即构件4为前一机构的从动件，同时又为后一机构的原动件，且机构有确定的运动，故该机构的自由度为1。 图3 4 试计算图4所示机构的自由度。 解 该机构为空间机构，且公共约束m=0，n=3，p5=2（A，Cp3=2（B，D处为球面副）；又由图可知，连杆2及3绕自身转动为局部自由度F’=1。由式（1.3）求得 F=6n – 5p5 – 3p3 – F’=6×3 – 5×2 – 3×2 – 1=1 故该机构的自由度为1。 图4 5 计算图5所示平面机构的自由度，并指出复合铰链、局部自由度及虚约束，在进行高副低代后，分析机构级别。 解 G处的滚子转动为局部自由度，即F’=1；而虚约束p’=0，则n=1