机械设计基础第二版（陈晓南 - 杨培林）题解 - 图文

机械设计基础第二版(陈晓南_杨培林)题解

课后答案完整版

从自由度，凸轮，齿轮，v带，到轴，轴承

第三章部分题解

3-5 图 3-37 所示为一冲床传动机构的设计方案。设计者的意图是通

过齿轮 1 带动凸轮 2 旋转后，经过摆杆 3 带动导杆 4 来实现冲头

上下冲压的动作。试分析此方案有无结构组成原理上的错误。若 有，应如何修改？

解 画出该方案的机动示意图如习题 3-5 解图(a)，其自由度为：

F = 3n- 2P5 - P4 = 3′3- 2′4-1= 0其中：滚子

为局部自由度

计算可知：自由度为零，故该方案无法实现所要求的运动，即结

图 3-37 习题 3-5 图构组成原理上有错误。

解决方法：①增加一个构件和一个低副，如习题 3-5 解图(b)所示。其自由度为：

F = 3n- 2P5 - P4 = 3′4- 2′5-1=1

②将一个低副改为高副，如习题 3-5 解图(c)所示。其自由度为：

F = 3n- 2P5 - P4 = 3′3- 2′3- 2 =1

习题 3-5 解图(a) 习题 3-5 解图(b)习题 3-5 解图(c)

3-6 画出图 3-38 所示机构的运动简图（运动尺寸由图上量取），并计算其自由度。

(a)机构模型 (d) 机构模型图 3-38 习题 3-6 图

解(a) 习题 3-6(a)图所示机构的运动简图可画成习题 3-6(a)解图(a)或习题 3-6(a)解图(b)的两种形式。

计算该机构自由度为：

F = 3n- 2P5 - P4 = 3′3- 2′4-0 =1

习题 3-6(a)解图(a) 习题 3-6(a)解图(b)

解(d) 习题 3-6(d)图所示机构的运动简图可画成习题 3-6(d)解图(a)、习题 3-6(d)解图(b)、习题 3-6(d)解图

(c) 等多种形式。

- 1 -

计算该机构自由度为：

F = 3n- 2P5 - P4 = 3′3- 2′4-0 =1

习题

3-6(d)解图(a) 习题 3-6(d)解图(b) 习题 3-6(d)解图(c)

3-7 计算图 3-39 所示机构的自由度，并说明各机构应有的原动件数目。 解(a)F = 3n- 2P5 - P4 = 3′7 - 2′10-0 =1

A、B、C、D 为复合铰链 原动件数目应为 1

说明：该机构为精确直线机构。当满足 BE=BC=CD=DE，AB=AD，

AF=CF 条件时，E 点轨迹是精确直线，其轨迹垂直于机架连心线 AF

解(b)F = 3n- 2P5 - P4 = 3′5- 2′7 -0 =1

B 为复合铰链，移动副 E、F 中有一个是虚约束原动件数目应为 1

说明：该机构为飞剪机构，即在物体的运动过程中将其剪切。剪切时剪刀的水平运动速度与被剪

物体的水平运动速度相等，以防止较厚的被剪物体的压缩或拉伸。 解(c) 方法一：将△FHI 看作一个构件

F = 3n- 2P5 - P4 = 3′10- 2′14-0 = 2

B、C 为复合铰链原动件数目应为 2 方法二：将 FI、FH、HI 看作为三个独立的构件

F = 3n- 2P5 - P4 = 3′12- 2′17 -0 = 2

B、C、F、H、I 为复合铰链 原动件数目应为 2

- -

说明：该机构为剪板机机构，两个剪刀刀口安装在两个滑

块上，主动件分别为构件 AB 和 DE。剪切时仅有一个主动件运动，用于控制两滑块的剪切运动。而另一个主动件则用于控制剪刀的开口度，以适应不同厚度的物体。

解(d)F = (3-1)n-(2-1)P5 = (3-1)′3-(2-1)′5 =1 原动件数目应为 1

说明：该机构为全移动副机构（楔块机构），

其公共约束数为 1，即所有构件均受到不能绕垂直于图面轴线转动的约束。 解(e)F = 3n- 2P5 - P4 = 3′3- 2′3-0 = 3原动件数目应为

3

说明：该机构为机械手机构，机械手头部装有弹簧夹手，以便

夹取物体。三个构件分别由三个独立的电动机驱动，以满足弹簧夹手的位姿要求。弹簧夹手与构件 3 在机构运动时无相对运动，故应为同一构件。

2

3-10 找出图 3-42 所示机构在图示位置时的所有瞬心。若已知构件 1

的角速度w1 ，试求图中机构所示位置时构件 3 的速度或角速度（用表达式表示）。 解(a)v3 = vP13 =w1lP13P14 （←） 解(b)v3 = vP13 =w1lP13P14 （↓）

解(c) ∵ vP13 =w1lP13P14 =w3lP13P34 （↑） 解(d)v3 = vP13 =w1lP13P14 （↑）

lP13P14 （?）

∴ w3 =

l

P13P34

w1

- -

3

- -

第六章部分题解参考

6-9 试根据图 6-52 中注明的尺寸判断各铰链四杆机构的类型。

图 6-52 习题 6-9 图

解 (a) ∵ lmax +lmin =110+ 40 =150 ＜Sl其余= 90+ 70 =160

最短杆为机架 ∴ 该机构为双曲柄机构

(b) ∵ lmax +lmin =120+ 45 =165＜Sl其余=100+ 70 =170最短杆邻边为机架

∴ 该机构为曲柄摇杆机构

(c) ∵ lmax +lmin =100+50 =150＞Sl其余= 70+ 60 =130

∴ 该机构为双摇杆机构

(d) ∵ lmax +lmin =100+50 =150＜Sl其余= 90+ 70 =160最短杆对边为机架

∴ 该机构为双摇杆机构

6-10 在图 6-53 所示的四杆机构中，若a =17 ，c = 8，d = 21。则 b 在什么范围内

时机构有曲柄存在？它是哪个构件？ 解 分析：⑴根据曲柄存在条件②，若存在曲柄，则 b 不能小于 c；若 b=c，则不

满足曲柄存在条件①。所以 b 一定大于 c。

⑵若 b＞c，则四杆中 c 为最短杆，若有曲柄，则一定是 CD 杆。

b＞d： lmax +lmin = b+ c ≤Sl其余= a + d

∴ b≤a + d -c =17 + 21-8 = 30b＜d：

lmax +lmin = d +c≤Sl其余= a +b

图 6-53 习题 6-10 图

∴ b≥d +c-a = 21+8-17 =12

结论：12≤b≤30 时机构有曲柄存在，CD 杆为曲柄

6-13 设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构。AD 在铅垂线上，要求踏板

CD 在水平位置上下各摆动 10°，且lCD =500mm，lAD =1000mm。试用图解法求曲柄 AB 和连杆 BC 的长度。 解 作图步骤：①按ml = 0.01m/mm 比例，作出 A、D、C、C1 和 C2 点。

②连接 AC1、AC2，以 A 为圆心 AC1 为半径作圆交 AC2 于 E 点。

③作 EC2 的垂直平分线 n-n 交 EC2 于 F 点，则 FC2 的长度为曲柄 AB 的长度。

④作出机构运动简图 ABCD 及 B1、B2 点。 ⑤测量必要的长度尺寸，得到设计结果。

注：以上作图步骤可以不写出，但图中必须保留所有的作图线条。 lAB =ml AB = 0.01′8 = 0.08 m = 80 mm （计算值：77.85 mm）

- 1 -

lBC =ml BC = 0.01′112 =1.12 m =1120 mm （计算值：1115.32 mm）

图 6-56 习题 6-13 图

习题 6-13 解图

6-14 设计一曲柄摇杆机构。已知摇杆长度l4 =100 mm ，摆角y= 450 ，行程速比系数 K =1.25 。试根据gmin 解

≥ 40o 的条件确定其余三杆的尺寸。

- 2 -

K - 1 1. 25 - 1 180 180 K 1 = ° ′ 1 = 20 ° q = °.25 1 + +

lAB =ml AB = 0.002′14.5 = 0.029 m = 29 mm （计算值：29 mm）lBC =ml BC = 0.002′73.5 = 0.147 m =147 mm （计算值:146.68 mm）gmin = 33°（计算值：32.42°）

不满足gmin ≥40o 传力条件，重新设计

- 3 -

lAB =ml AB = 0.002′17 = 0.034m = 34 mm （计算值：33.81 mm）lBC =ml BC = 0.002′54.5 = 0.109 m =109 mm （计算值：108.63 mm）

gmin = 40°（计算值：40.16°） 满足gmin ≥ 40o 传力条件

6-15 设计一导杆机构。已知机架长度l1 =100 mm ，行程速比系数 K =1.4 ，试用图解法求曲柄的长度。

- 4 -

. 4 - 1 - 1 180 1 解 q =180 ° K 1 = ° ′ 1 = 30 ° .4 1 + +

K l=mAB= 0.002′

13 = 0.026 m = 26 mmAB l 1

（计算值：25.88 mm）

图

6-16 设计一曲柄滑块机构。如图 6-57 所示，已知滑块的行程

6-57

习题

6-16

图

s = 50 mm ，偏距e =10 mm 。行程速比系数 K =1.4 。试用作图法求出曲柄和连杆的长度。

K - 1 1 . 4 - 1 180 解 q =180 ° K 1 = ° ′ 1 = 30 ° .4 1 + +

lAB =ml AB2 = 0.001′23.5 = 0.0235 m = 23.5 mm （计算值：23.62 mm）lBC =ml B2C2 = 0.001′39.5 = 0.0395 m = 39.5 mm （计算值：39.47 mm）

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/0j9x.html