孙恒机械原理课后题答案

机械原理孙恒-陈作模 题解分析

目 录

第二章 机 构 的 结 构 分 析

第三章 平 面 机 构 的 运 动 分 析

第六章 机 械 的 平 衡

第七章 机械的运转及其速度波动的调节

第八章 平 面 连 杆 机 构 及 其 设 计

第九章

凸 轮 机 构 及 其 设 计

第第十十章章 齿齿 轮轮 机机 构构 及及 其其 设设 计计

第十一章 齿 轮 系 及 其 设 计

第二章 机 构 的 结 构 分 析

正确计算运动副的数目时要着重考虑以下几种情况:

1) 复合铰链问题。杆状构件构成的复合铰链比较明显，而由齿轮、凸轮及机架等构件构成的

复合铰链则容易被忽略。

2) 若两构件在多处构成导路平行的移动副，则只能算一个移动副，若两构件在多处构成法线

方向重合的高副，则只能算一个高副。

3) 若两齿轮的中心距受到约束而不变时，两齿轮的轮齿齿廓之间存在间隙，只能有一侧参加

接触，故只能算一个高副；若两齿轮在重力或其它外力作用下，中心距可变，两齿轮的轮齿齿廓之间相互靠紧，则轮齿的二

机械原理(第六版)孙恒-陈作模 题解分析

目 录

第二章 机 构 的 结 构 分 析

第三章 平 面 机 构 的 运 动 分 析

第六章 机 械 的 平 衡

第七章 机械的运转及其速度波动的调节

第八章 平 面 连 杆 机 构 及 其 设 计

第九章

凸 轮 机 构 及 其 设 计

第第十十章章 齿齿 轮轮 机机 构构 及及 其其 设设 计计

第十一章 齿 轮 系 及 其 设 计

第二章 机 构 的 结 构 分 析

正确计算运动副的数目时要着重考虑以下几种情况:

1) 复合铰链问题。杆状构件构成的复合铰链比较明显，而由齿轮、凸轮及机架等构件构成的

复合铰链则容易被忽略。

2) 若两构件在多处构成导路平行的移动副，则只能算一个移动副，若两构件在多处构成法线

方向重合的高副，则只能算一个高副。

3) 若两齿轮的中心距受到约束而不变时，两齿轮的轮齿齿廓之间存在间隙，只能有一侧参加

接触，故只能算一个高副；若两齿轮在重力或其它外力作用下，中心距可变，两齿轮的轮齿齿廓之间相互靠紧，

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

机械原理第八版孙恒第六章机械的平衡

长江大学工程技术学院机械系

第六章

机械的平衡

§6-1 机械平衡的目的及内容 §6-2 刚性转子的平衡计算 §6-3 刚性转子的平衡实验 §6-4 转子的许用不平衡量 §6-5 挠性转子动平衡简述 §6-6 平面机构的平衡

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机械原理第八版孙恒第六章机械的平衡

长江大学工程技术学院机械系

机娥平衡的目的及内容

§6-1 机械平衡的目的及内容1. 机械平衡的目的 机械在运转时，构件所生产的不平衡惯性力将在运动副中引 起附加的动压力。 n = 6000 r/min 例 磨削工件的砂轮 FⅠ A S B e=1 mm其方向作周期性变化 FⅠ在转动副中引起的附加反力是砂轮自重的40倍。

S

m=12.5 kg

FⅠ= meω 2 = 5000 N

增大了运动副中摩擦和构件中的内应力，降低了机械效率和 使用寿命，影响机械本身的正常工作，也必将引起机械及其基础 产生强迫振动，甚至产生共振。会导致工作机械及其厂房建筑受 到破坏。

机械原理第八版孙恒第六章机械的平衡

长江大学工程技术学院机械系

机娥平衡的目的及内容

机械平衡的目的就是设法将构件的不平衡惯性力加以平衡， 以消除或减少

习题答案

1、判断题 题号 答案 2、选择题

题号 答案 3、简答题

（1）常见的棘轮机构有哪几种型式？各具有什么特点？

答：常见的棘轮机构主要有轮齿式棘轮机构和摩擦式棘轮机构两种型式。

轮齿式棘轮机构的特点有：结构简单，制造方便，运动可靠，棘轮转角容易实现有级调整。棘爪在棘轮齿面滑过时，将引起噪声和冲击，在高速时更为严重；为了使棘爪能顺利地落入棘轮的齿槽内，主动摆杆的摆角要比棘轮运动的角度大，因而会产生一定的空程。

摩擦式棘轮机构的特点有：传递运动较平稳，无噪声，从动件的转角可作无级调整。难以避免打滑现象，所以运动的准确性较差，不能承受较大的载荷，不宜用于运动精度要求高的场合。

（2）槽轮机构中槽轮槽数与拨盘上圆柱销数应满足什么关系？为什么要在拨盘上加上锁止弧？

答：槽轮槽数z与拨盘上圆柱销数k应满足：k?2zz?21 √ 2 × 3 × 4 √ 5 √ 6 √ 7 √ 1 D 2 B 3 C 4 D ；

圆柱销进入轮槽时，锁止弧松开，槽轮转动；当圆柱销离开槽时，槽轮又被拨盘的外锁止槽卡住，槽轮静止。故在拨盘上加上锁止弧以实现间歇运动。

（3）不完全齿轮机构安装瞬心线附加杆的目的是什么？

答：不完全齿轮机构安装瞬心线附加杆的目的是：减小冲击

习题答案

1、判断题 题号 答案 2、选择题

题号 答案 3、简答题

（1）常见的棘轮机构有哪几种型式？各具有什么特点？

答：常见的棘轮机构主要有轮齿式棘轮机构和摩擦式棘轮机构两种型式。

轮齿式棘轮机构的特点有：结构简单，制造方便，运动可靠，棘轮转角容易实现有级调整。棘爪在棘轮齿面滑过时，将引起噪声和冲击，在高速时更为严重；为了使棘爪能顺利地落入棘轮的齿槽内，主动摆杆的摆角要比棘轮运动的角度大，因而会产生一定的空程。

摩擦式棘轮机构的特点有：传递运动较平稳，无噪声，从动件的转角可作无级调整。难以避免打滑现象，所以运动的准确性较差，不能承受较大的载荷，不宜用于运动精度要求高的场合。

（2）槽轮机构中槽轮槽数与拨盘上圆柱销数应满足什么关系？为什么要在拨盘上加上锁止弧？

答：槽轮槽数z与拨盘上圆柱销数k应满足：k?2zz?21 √ 2 × 3 × 4 √ 5 √ 6 √ 7 √ 1 D 2 B 3 C 4 D ；

圆柱销进入轮槽时，锁止弧松开，槽轮转动；当圆柱销离开槽时，槽轮又被拨盘的外锁止槽卡住，槽轮静止。故在拨盘上加上锁止弧以实现间歇运动。

（3）不完全齿轮机构安装瞬心线附加杆的目的是什么？

答：不完全齿轮机构安装瞬心线附加杆的目的是：减小冲击

题2-14 图a所示是为高位截肢的人所设计的一种假肢膝关节机构，该机构能保持人行走的稳定性。若以颈骨1为机架，试绘制其机构运动简图和计算其自由度，并作出大腿弯曲90度时的机构运动简图。

解：1)取比例尺,绘制机构运动简图。大腿弯曲90度时的机构运动简图如虚线所示。(如图2-5所示)

2) n?5 pl?7 ph?0

F?3n?2pl?ph?3?5?2?7?0?1

弯曲90o 时的机构运动简图

题2-16 试计算如图所示各机构的自由度。图a、d为齿轮-连杆组合机构；图b为凸轮-连杆组合机构（图中在D处为铰接在一起的两个滑块）；图c为一精压机机构。并问在图d所示机构中，齿轮3与5和齿条7与齿轮5的啮合高副所提供的约束数目是否相同？为什么？

解： a) n?4 pl?5 ph?1

F?3n?2pl?ph?3?4?2?5?1?1 A处为复合铰链

b) 解法一：n?5 pl?6 ph?2

F?3n?2pl?ph?3?5?2?6?2?1

解法二：n?7 pl?8 ph?2 虚约束p??0 局部自由度 F??2

F?3n?(2pl?ph?p?)?F??3?7?(2?8?2?0)?2?1 2、4处存在局部自由

度

c) 解法一：

第一章 微型计算机概述

1.1 微处理器、微型计算机和微型计算机系统三者之间有什么不同？

答：① 微处理器是微型计算机的核心，是微型计算机的一部分。它是集成在一块芯片上的CPU，由运算器和控制器组成。 ② 微型计算机包括微处理器、存储器、I/O接口和系统总线，是微型计算机系统的主体。

③ 微型计算机系统包括微型计算机、外设及系统软件三部分。

1.2 CPU在内部结构上由哪几部分组成？CPU应具备哪些主要功能？ 答：1.CPU在内部结构上由以下几部分组成：

算术逻辑部件(ALU)；累加器和通用寄存器组；程序计数器(指令指针)、指令寄存器和译码器；时序和控制部件。 2.CPU应具备以下主要功能： 可以进行算术和逻辑运算；可保存少量数据；能对指令进行译码并执行规定的动作；能和存储器、外设交换数据；提供整个系统所需要的定时和控制；可以响应其他部件发来的中断请求。

1.3 累加器和其他通用寄存器相比，有何不同？

答：许多指令的执行过程以累加器为中心；输入/输出指令一般也以累加器来完成。

1.4 微处理器的控制信号有哪两类？

答：一类是通过对指令的译码，由CPU内部产生的。这些信号由CPU送到存储器、I/O接口电路和其他部件。另一类是微型机系统的其他部件

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。