机械原理第8版课后答案

第8章作业

8-l 铰链四杆机构中，转动副成为周转副的条件是什么?在下图所示四杆机构ABCD中哪些运动副为周转副?当其杆AB与AD重合时，该机构在运动上有何特点?并用作图法求出杆3上E点的连杆曲线。

答：转动副成为周转副的条件是：

（1）最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其他两杆长度之和；

（2）机构中最短杆上的两个转动副均为周转副。图示ABCD四杆机构中C、D为周转副。

当其杆AB与AD重合时，杆BE与CD也重合因此机构处于死点位置。

8-2曲柄摇杆机构中，当以曲柄为原动件时，机构是否一定存在急回运动，且一定无死点?为什么? 答：机构不一定存在急回运动，但一定无死点，因为： （1）当极位夹角等于零时，就不存在急回运动如图所示， （2）原动件能做连续回转运动，所以一定无死点。 8-3 四杆机构中的极位和死点有何异同?

8-4图a为偏心轮式容积泵；图b为由四个四杆机构组成的转动翼板式容积泵。试绘出两种泵的机构运动简图，并说明它们为何种四杆机构，为什么?

解 机构运动简图如右图所示，ABCD是双曲柄机构。

因为主动圆盘AB绕固定轴A作整周转动，而各翼板CD绕固定轴D转动，所以A、D为周转副，杆AB、CD都是曲柄。

第8章课后习题参考答案

8-l 铰链四杆机构中，转动副成为周转副的条件是什么?在下图所示四杆机构ABCD中哪些运动副为周转副?当其杆AB与AD重合时，该机构在运动上有何特点?并用作图法求出杆3上E点的连杆曲线。

答：转动副成为周转副的条件是：

（1）最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其他两杆长度之和；

（2）机构中最短杆上的两个转动副均为周转副。图示ABCD四杆机构中C、D为周转副。

当其杆AB与AD重合时，杆BE与CD也重合因此机构处于死点位置。

8-2曲柄摇杆机构中，当以曲柄为原动件时，机构是否一定存在急回运动，且一定无死点?为什么?

答：机构不一定存在急回运动，但一定无死点，因为： （1）当极位夹角等于零时，就不存在急回运动如图所示， （2）原动件能做连续回转运动，所以一定无死点。 8-3 四杆机构中的极位和死点有何异同?

8-4图a为偏心轮式容积泵；图b为由四个四杆机构组成的转动翼板式容积泵。试绘出两种泵的机构运动简图，并说明它们为何种四杆机构，为什么? 解 机构运动简图如右图所示，ABCD是双曲柄机构。

因为主动圆盘AB绕固定轴A作整周转动，而各翼板CD绕固定轴D转动，所以A、D为周转副，杆AB、CD都是

第一章 机构的结构分析

2－3.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１－４c 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。

答

c)为轨迹重合虚约束，可认为ＡＢ杆或滑块之一构成虚约束。 Ｆ＝３×３－２×４＝１;

d)对称的上部分或下部分构成虚约束。 Ｆ ＝３×５－２×７＝１.

2－2．试计算下列机构的自由度,如有局部自由度、虚约束或复合铰链，请指出。

e）

答案：

a)Ｆ＝３×７－２×１０＝１． 注意其中的Ｃ、Ｇ、Ｄ、Ｈ点并不是复合铰链。

b)Ｆ＝３×５－２×７＝１

C）Ｆ＝３×７－２×１０＝１ 其中Ｃ点为复合铰链，分别由2、３、４构件在Ｃ点构成复合铰。

d)Ｆ＝３×３－２×３－２＝１或者Ｆ＝３×５－２×５－２－２＝１ 其中Ｂ、Ｄ处的滚子具有局部自由度。

(e) F=3×9－2×12－1－1=

2-17试计算图示凸轮-连杆组合机构的自由度

（a）

解： f 3 4 2 5

1 1 A为复合铰链

（b）

解：（1） 图示机构在D处的结构与图2-1所示者一致，经分析知该机构共有7

个活动构件，8个低副(注意移动副F与F’，E与E’均只算作一个移动副)，2个高副；因有两个滚子2、4，所以有两个局部自由度，没有虚约束，故机构的自由度为

F=3n- (2pl+ph- p’)- F’=3ⅹ7- (2ⅹ8+2-0)- 2=1

（2）如将D处结构改为如图b所示形式，即仅由两个移动副组成。注意，此时在该处将带来一个虚约束。因为构件3、6和构件5、6均组成移动副，均要限制构件6在图纸平面内转动，这两者是重复的，故其中有一个为虚约束。经分析知这时机构的活动构件数为6，低副数为7，高副数和局部自由度数均为2，虚约束数为1，故机构的自由度为

F=3n- (2pl+ph- p’)- F’ =3×6- (2ⅹ7+2-1)- 2=1

上述两种结构的机构虽然自由度均为一，但在性能上却各有千秋：前者的结构较复杂，但没有虚约束，在运动中不易产生卡涩现象；后者则相反，由于有一个虚约束，假如不能保证在运动过程中构件3、5始终垂直，在运动中就会出现卡涩甚至卡死现

8-1解：依题意该转子的离心力大小为

该转子本身的重量为

则，即该转子的离心力是其本身重量的倍。

8-2答：方法如下：

（1）将转子放在静平衡架上，待其静止，这时不平衡转子的质心必接近于过轴心的垂线下方；

（2）将转子顺时针转过一个小角度，然后放开，转子缓慢回摆。静止后，在转子上画过轴心的铅垂线

1；

（3）将转子逆时针转过一个小角度，然后放开，转子缓慢回摆。静止后画过轴心的铅垂线2；

（4）做线1和2的角平分线，重心就在这条直线上。

8-3答：（1）两种振动产生的原因分析：主轴周期性速度波动是由于受到周期性外力，使输入功和输出

功之差形成周期性动能的增减，从而使主轴呈现周期性速度波动，这种波动在运动副中产生变化的附加作用

力，使得机座产生振动。而回转体不平衡产生的振动是由于回转体上的偏心质量，在回转时产生方向不断

变化的离心力所产生的。（2）从理论上来说，这两种振动都可以消除。对于周期性速度波动，只要使输

入功和输出功时时相等，就能保证机械运转的不均匀系数为零，彻底消除速度波动，从而彻底消除这种机

座振动。对于回转体不平衡使机座产生的振动，只要满足静或动平衡原理，也可以消除的。（3）从实践

上说，周期性速度波动使机座产生的振动是不能彻底消除的。因为实际中不可能使输入功和

8-1解：依题意该转子的离心力大小为

该转子本身的重量为

则，即该转子的离心力是其本身重量的倍。

8-2答：方法如下：

（1）将转子放在静平衡架上，待其静止，这时不平衡转子的质心必接近于过轴心的垂线下方；

（2）将转子顺时针转过一个小角度，然后放开，转子缓慢回摆。静止后，在转子上画过轴心的铅垂线

1；

（3）将转子逆时针转过一个小角度，然后放开，转子缓慢回摆。静止后画过轴心的铅垂线2；

（4）做线1和2的角平分线，重心就在这条直线上。

8-3答：（1）两种振动产生的原因分析：主轴周期性速度波动是由于受到周期性外力，使输入功和输出

功之差形成周期性动能的增减，从而使主轴呈现周期性速度波动，这种波动在运动副中产生变化的附加作用

力，使得机座产生振动。而回转体不平衡产生的振动是由于回转体上的偏心质量，在回转时产生方向不断

变化的离心力所产生的。（2）从理论上来说，这两种振动都可以消除。对于周期性速度波动，只要使输

入功和输出功时时相等，就能保证机械运转的不均匀系数为零，彻底消除速度波动，从而彻底消除这种机

座振动。对于回转体不平衡使机座产生的振动，只要满足静或动平衡原理，也可以消除的。（3）从实践

上说，周期性速度波动使机座产生的振动是不能彻底消除的。因为实际中不可能使输入功和

第8章 最佳接收机

8.1 学习指导 8.1.1 要点

最佳接收机的要点主要包括数字信号的统计特性、数字信号的最佳接收和确知信号的最佳接收。

1. 数字信号的统计特性

假设通信系统中的噪声是均值为0的高斯白噪声，其单边功率谱密度为n0，发送的二进制码元为“0”和“1”，其发送概率分别为P(0)和P(1)，显然，P(0) + P(1) = 1。

如果通信系统的基带截止频率小于fH，则根据低通信号抽样定理，接收噪声电压可以用其抽样值表示，抽样速率要求不小于其奈奎斯特速率2fH。设在一个码元持续时间Ts内以2fH的速率抽样，共得到k个抽样值，即k ＝ 2fHTs。

由于每个噪声电压抽样值ni都是正态分布的随机变量，k 维联合概率密度函数又可以表示为

f(n)?1?2π?n?k?1exp???n0?Ts0?n(t)dt? (8-1)

?2其中，n = (n1, n2, …, nk)是k 维矢量，表示一个码元内噪声的k个抽样值。

码元持续时间Ts、噪声单边功率谱密度n0和抽样数k给定后，f(n)仅决定于该码元期间内噪声的能量

?Ts0n2(t)dt。由于噪声的随机性，每个码元持续时间内噪声的波形和能量都是

重大&西华大学

《测试技术与信号分析》

习题与题解

适用专业: 机械类、自动化 课程代码: 学 时: 42-48 编写单位:机械工程与自动化学院 编 写 人: 余愚 审 核 人: 审 批 人:

第二章 习题解答

2-1．什么是信号？信号处理的目的是什么？

2-2．信号分类的方法有哪些？

22-3．求正弦信号x?t??Asin?t的均方值?x。 解：

1T21T22???x?t?dt??Asin?tdtT0T022T222T21?cos2?t2?A?sin?tdt?A?dt

00TT222?Tsin?T?A2?A????T?44??22xA2也可先求概率密度函数：p(t)?则：???xp(x)dx?。

22??2?A?x12x?2

2-4．求正弦信号x?t??Asin(?t??)的概率密度函数p(x)。

xdt1??,?Adx?1Ax1?()2A?1解： ?t?arcsin?A?x22

代入概率密度函数公式得：

?t?12dt1?2?

第8章 带传动

8.1 带传动的主要类型有哪些？各有何特点？试分析摩擦带传动的工作原理。

答：按传动原理的不同，带传动可分为摩擦型带传动和啮型带传动。前者是依靠传动带与带轮间的摩擦力实现传动；后者是依靠带内侧凸点与带轮外像上的齿槽相啮合实现传功。

摩擦带传动是由主动轮、从动轮、紧套在两轮上的传功带及机架组成的，当原动机驱动主功轮转动时，8.2 什么是有效拉力？什么是初拉力？它们之间有何关系？

答：当传动带静止时，带两边承受相等的拉力，此力称为初拉力F0。

当传动带传动时，带两边的拉力不再相等。紧边拉力为F1，松边拉力为F2。带两边的拉力之差称为由于带与带轮间摩擦力的作用，使从动轮一起转动，从而实现运动和动力的传递。

带传动的有效拉力F 。设环形带的总长度不变，可推出F0?1?F1?F2? 28.3 小带轮包角对带传动有何影响？为什么只给出小带轮包角?1的公式？

答：从而提高传动能力。由于大带轮的包角?2大?1角增大说明了整个接触弧上的摩擦力的总和增加，于小带轮的包角?1，打滑首先发在小带轮，因此，只要考虑小带轮的包角?1值。

8.4 带传动工作时，带截面上产生哪些应力？应力沿带全长是如何分布的？最大应力在何处？ 答：带传动时，带中

第8章 带传动

8.1 带传动的主要类型有哪些？各有何特点？试分析摩擦带传动的工作原理。

答：按传动原理的不同，带传动可分为摩擦型带传动和啮型带传动。前者是依靠传动带与带轮间的摩擦力实现传动；后者是依靠带内侧凸点与带轮外像上的齿槽相啮合实现传功。

摩擦带传动是由主动轮、从动轮、紧套在两轮上的传功带及机架组成的，当原动机驱动主功轮转动时，8.2 什么是有效拉力？什么是初拉力？它们之间有何关系？

答：当传动带静止时，带两边承受相等的拉力，此力称为初拉力F0。

当传动带传动时，带两边的拉力不再相等。紧边拉力为F1，松边拉力为F2。带两边的拉力之差称为由于带与带轮间摩擦力的作用，使从动轮一起转动，从而实现运动和动力的传递。

带传动的有效拉力F 。设环形带的总长度不变，可推出F0?1?F1?F2? 28.3 小带轮包角对带传动有何影响？为什么只给出小带轮包角?1的公式？

答：从而提高传动能力。由于大带轮的包角?2大?1角增大说明了整个接触弧上的摩擦力的总和增加，于小带轮的包角?1，打滑首先发在小带轮，因此，只要考虑小带轮的包角?1值。

8.4 带传动工作时，带截面上产生哪些应力？应力沿带全长是如何分布的？最大应力在何处？ 答：带传动时，带中