机械设计基础高建中 刘芬 版本 课后习题答案
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发布时间：2022-08-20 11:04
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时间：2023-11-04 05:44
第一章 平面连杆机构
1-1 什么叫曲柄？在铰链四杆机构中，曲柄的存在条件是什么？曲柄是否一定是最短杆？
答：⑴ 能绕固定铰链中心作整周转动的连架杆称为曲柄。
⑵ 曲柄存在的条件：①、最短杆和最长杆的长度之和小于或等于其它两杆长度之和；
②、最短杆或其临杆做机架。
⑶ 曲柄不一定是最短杆。（当满足条件1时并最短杆作机架时，曲柄为最短杆的两个临杆）
1-2 铰链四杆机构用不同的杆长组合并通过构件位置的倒置会得到哪些类型的机构？试填在下表中。
杆长条件
最短与最长杆之和小于或等于其它两杆之和最短杆与最长杆之和大于其它两杆之和
作机架的杆最 短 杆双曲柄机构双摇杆机构
与最短杆相邻的杆曲柄摇杆机构双摇杆机构
与最短杆相对的杆双摇杆机构双摇杆机构
1-3 什么叫摆角？什么叫极位夹角？什么叫行程速比系数？前两者之间有怎样的关系？后两者之间又有怎样的关系？
答：
⑴ 在曲柄摇杆机构中，取曲柄为主动件，在曲柄转动一周的过程中，有两次与连杆共线，这时的摇杆分别摆至左、右两极限位置。摇杆两极限位置间的夹角称作摇杆的摆角。
⑵ 对应于摇杆处于两极限位置时，曲柄两位置直线间所夹的锐角，称为极位夹角。
⑶
⑷ 极位夹角和摆角的大小取决于机构中的杆长关系。摆角越大，极位夹角越大。
⑸
1-4 曲柄滑块机构是怎样演化为偏心轮机构的？这种演化机构有何优点？
答：当曲柄的实际尺寸很小但传递动力较大时，通常将曲柄做一圆盘，圆盘的几何中心为B（亦即圆盘与连杆2的铰接中心），B与圆盘自身的回转中心A的距离就是曲柄AB的长度，这时的机构称为偏心轮机构。
这种演化机构的优点：既减少了加工程序，又提高了曲柄的强度和刚度。
1-5 何谓机构的急回特性？机构具有急回特性的特征是什么？并分析K值大小对机构工作的影响。
答：当曲柄等速转动时，摇杆往返摆动的速度其值不相同，返回时速度较大。从动件这种返回行程的速度大于工作行程速度的性质，称为机构的急回特性。
当K＝1时，机构将无急回特性；只要K＞1，机构就存在急回特性，K值越大，急回运动的性质也越显著。
1-6 在下列平面机构中当曲柄做主动件时，哪些机构有急回性质？
A．曲柄摇杆机构；B．对心式曲柄滑块机构；C．偏置式曲柄滑块机构；D．摆动导杆机构。
答：有急回性质的机构为A、C、D。
1-7 在平面连杆机构中是怎样定义传动角γ的？γ的大小对机构产生怎样的影响？对γ的大小做了怎样的*？
（1）传力杆件与从动杆件两杆件之间所夹的锐角，称为传动角γ。
（2）γ越大，对传动越有利；传动角过小，则对传动不利，甚至会使机构自锁。
（3）通常对γ的*条件是：γmin≥［γ］＝400～500。对以传递运动为主的机构，取偏于小值（甚至可小到300）；对以传递动力为主的机构，取偏于大值。
1-8 何谓连杆机构的死点？使机构顺利通过死点位置的措施有哪些？举出避免死点和利用死点的例子。
答：
（1）机构的死点位置是指机构处于传动角 时的位置。
（2）使机构顺利通过死点位置的措施：① 采用联动装置；② 错位排列；③ 安装飞轮。
（3）避免死点的例子：缝纫机的踏板机构，利用飞轮转动惯性，闯过死点；
利用死点的例子：飞机起落架。
习题
1-1 试根据图中注明的各构件的尺寸，判断各铰链四杆机构属于哪一种类型？
（a）双曲柄机构 （b）曲柄摇杆机构 （c）双摇杆机构 （d）双摇杆机构
(e) 摆动导杆机构 (f) 转动导杆机构
题1-1图
1-2 已知铰链四杆机构ABCD的各杆长为 LAB=240mm，LBC=600mm，LCD=400mm，LAD=500mm。试问：
（1）当取杆LAB为机架时是否有曲柄存在？
（2）若各杆长度不变，如何获得双曲柄机构和双摇杆机构？
答：
（1） 因：最短杆LAB（240mm）+最长杆LBC（600mm）＜LCD（400mm）+LAD（500mm），且最短杆LAB为机架，故机构中有曲柄存在。
（2） 当最短杆LAB为机架时，获得双曲柄机构；
当最短杆LAB的对面杆LCD作为机架时，获得双摇杆机构。
1-3 在题1-3图所示的铰链四杆机构中，已知：b＝50mm，c＝35mm，d＝30mm，d为机架，试求：
⑴ 若此机构为曲柄摇杆机构，且a为曲柄，求a的最大值；
⑵ 若此机构为双曲柄机构，求a的最小值；
⑶ 若此机构为双摇杆机构，求a的取值范围。
答：⑴ 若此机构为曲柄摇杆机构，则满足Lmin+Lmax≤其余两杆和且最短且最短杆的临杆做机架。故有a为最短杆，a+50≤35+30 解得a≤15mm，a的最大值为15mm。
（2）若此机构为双曲柄机构，则满足d为最短杆，
当a杆为中间值时，有b+d≤a+c 即 50+30≤a+35，求的a≥45mm。a的最小值为45mm。
⑶ 若此机构为双摇杆机构：
① 当a为最长杆时（a≥50mm）， 有a+d＞b+c，即a+30＞50+35，
求的a＞55mm；
② 当a为中间杆时（30≤a≤50），有30+50＞a+35，求的a＜45mm，综合得30≤a＜45mm；
③ 当a为最短杆时（a≤30），有a+50＞30+35，求的a＞15，综合得15＜a≤30；
综合求的a的取值范围为（15＜a＜45mm）∪（a＞55mm）
题1-3图 题1-4图
1-4 已知铰链四杆机构及各杆长度，如题1-4图所示，试问：
⑴ 这是什么类型的铰链四杆机构？
⑵ 以AB为主动件，此机构有无急回特性？
⑶ 以AB为主动件时，机构的最小传动角出现在何处，就图上标出。
答：
⑴ 这是曲柄摇杆机构；
⑵ 以AB为主动件，此机构有急回特性；
⑶ 如图：
第二章 凸轮机构
思考题：
2-1 凸轮机构怎样组成的？凸轮机构分成哪几类？为什么滚子从动件是最常用的从动件型式？
答：
（1）、凸轮机构是由凸轮、从动件、机架以及附属装置（回位弹簧等）组成。
（2）、按凸轮形状分为：
①．盘形凸轮机构 ②．移动凸轮机构 ③．圆柱凸轮机构
按从动件的结构型式分：
① 尖顶从动件 ② 滚子从动件 ③ 平底从动件
（3）由于滚子同凸轮轮廓之间为滚动磨擦，磨损较小，可用来传递较大的功率，因而应用广泛。
2-2 凸轮机构有什么特点？凸轮机构的应用场合是什么？
答：凸轮机构的从动件的位移、速度或加速度可以按照预定的规律变化。
在金属切削机床、内燃机、包装机械、纺织机械、印刷机械、农业机械等各类机械，尤其是自动机械、自动控制装置和装配生产线上，凸轮机构都得到广泛使用。
2-3 通常用什么办法保证凸轮与从动件之间的接触？
答：通常采用力封闭或者形封闭的方法保证凸轮与从动件之间的接触。
2-4 通常可将凸轮机构的工作过程分为哪几个阶段？这几个阶段中的凸轮与从动件各是如何运动的？
答：通常可将凸轮机构的工作过程分为：⑴ 推程；⑵ 远停程；⑶ 回程；⑷ 近停程。
⑴ 推程 当凸轮转过推程角，随着凸轮廓线上各点的向径逐渐增大，从动件从起始位置开始，按设定的规律逐渐被推到离回转中心最远的位置。
⑵ 远停程 当凸轮转过远停程角，从动件在离回转中心最远位置处停止不动。
⑶ 回程 随着凸轮的继续转动，当凸轮转过回程角’时，从动件也从最远位置按某设定的规律逐渐返回到距离回转中心最近的位置。
⑷ 近停程 当凸轮继续转过近停程角时，从动件在离回转中心最近位置处停歇不动。
2-5凸轮机构从动件的常用运动规律有那些？各有什么特点？
答：凸轮机构从动件的常用运动规律有：（1）．等速运动规律；（2）．等加速等减速运动规律；（3）．简谐运动规律；（4）．摆线运动规律
（一）．等速运动规律：当凸轮等角速度转动时，从动件上升（或下降）的运动速度保持不变；
（二）．等加速等减速运动规律：当凸轮等角速度转动时，从动件在一个行程中，前半程作等加速运动，后半程作等减速运动，并且通常取加、减速度的绝对值相等。
（三）．简谐运动规律：当凸轮等角速度转动时，从动件一动点在一圆周上作匀速运动时，该动点在此圆直径上的投影长是一随时间变化着的直线长度。
（四）．摆线运动规律：当一个滚圆在一直线上作纯滚动时，滚圆上一点所走过的轨迹就是一条摆线。
2-7什么叫做凸轮机构的压力角α？如何检验αmax？对移动从动件推程的[α]一般怎样取值？当机构不能满足αmax≤[α]是怎样解决？
答：（一）、凸轮机构中，从动件受力方向与其在受力点处的速度方向间所夹的锐角称为凸轮机构的压力角。
（二）采用角度尺测量，角度尺水平线做凸轮表面的切线方向，其90度方向便为其法向方向，法向方向与从动件运动方向所夹锐角α的最大值为最大压力角。
（三）对移动从动件推程时，移动从动件的［α］≤300。
（四）
① 适当增大基圆半径，直至满足αmax≤［α］；
② 采用偏置的方法，将移动从动件向着与凸轮转向相反的方向偏置一距离e，可以减小α。
③ 修改从动件运动规律，重新进行设计。
习 题
2-1 如题2-1图所示的偏置移动从动件盘形凸轮机构，AB段为凸轮的推程轮廓曲线，请在图上标出从动件的行程h、推程角δ0、远停程角δs、回程角δ0’和近停程角δs’。
推程角δ0=回程角δ0’=1800、远停程角δs=近停程角δs’=00。
2-3 就题2-3图上标出下列各机构转至B点时的凸轮转角δ和压力角α。
（a） （b）
2-4 设计一尖顶对心移动从动件盘形凸轮机构。已知凸轮的基圆半径rb＝50mm，凸轮逆时针等速回转。在推程中，凸轮转过150°时，从动件等速上升100mm；凸轮继续转过30°时，从动件保持不动。在回程中，凸轮转过120°时，从动件以等加速等减速运动规律回到原处；凸轮转过其余60°时，从动件又保持不动。试用作图法绘制从动件的位移曲线图及凸轮的轮廓曲线。
略
第三章 其他常用机构
习题
3-7 在六角车床的外啮合槽轮机构中，已知槽轮的轮槽数Z=6，槽轮的静止时间为其运动时间的两倍，试确定槽轮机构的圆销数k和运动系数τd。
解：由题意（槽轮的静止时间为其运动时间的两倍）得知
2×运动系数τd＝静止系数τj （1）
又因为： 运动系数τd ＋静止系数τj ＝1 （2）
联合公式（1）、（2）求解得到运动系数τd=
（2）根据公式τd＝ 得到：
=
解得：K=1
