机械设计基础第二版(晓南_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=1②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 =1A、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 =1B 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 = 2B、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 = 2B、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。

23-10 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 = v P13 =w1l P13P14 （←）解(b)v3 = v P13 =w1l P13P14 （↓）解(c)∵ v P13 =w1l P13P14 =w3l P13P34 （↑）解(d)v3 = v P13 =w1l P13P14 （↑）l P13P14 （ ）∴ w3 = w1lP13P343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) ∵ l max +l min =110+ 40 =150 ＜S l 其余= 90+ 70 =160最短杆为机架∴ 该机构为双曲柄机构(b) ∵ l max +l min =120+ 45 =165＜S l 其余=100+ 70 =170 最短杆邻边为机架∴ 该机构为曲柄摇杆机构(c) ∵ l max +l min =100+50 =150＞S l 其余= 70+ 60 =130∴ 该机构为双摇杆机构(d) ∵ l max +l min =100+50 =150＜S l 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 在什么围时机构有曲柄存在？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 C D 杆。

b ＞d ： l max +l min = b +c ≤S l 其余= a + d图 6-53 习题 6-10 图∴ b ≤a + d -c =17 + 21-8 = 30 b ＜d ：l max +l min = d +c ≤S l 其余= a +b ∴ b ≥d +c -a = 21+8-17 =12结论：12≤b ≤30 时机构有曲柄存在，C D 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l CD =500mm ，l AD =1000mm 。

试用图解法求曲柄 AB 和连杆 BC 的长度。

解 作图步骤：①按m l = 0.01 m/mm 比例，作出 A 、D 、C 、C 1 和 C 2 点。

②连接 AC 1、AC 2，以 A 为圆心 AC 1 为半径作圆交 AC 2 于 E 点。

③作 EC 2 的垂直平分线 n -n 交 EC 2 于 F 点，则 FC 2 的长度为曲柄 AB 的长度。

④作出机构运动简图 ABCD 及 B 1、B 2 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。

l AB =m l AB = 0.01´8 = 0.08 m = 80 mm （计算值：77.85 mm ）l BC =m l 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l 4 =100 mm ，摆角y = 450 ，行程速比系数 K =1.25 。

试根据g min解≥ 40o 的条件确定其余三杆的尺寸。

l AB =m l AB = 0.002´14.5 = 0.029 m = 29 mm （计算值：29 mm）l BC=m l BC = 0.002´73.5 = 0.147 m =147 mm （计算值:146.68 mm）g min= 33°（计算值：32.42°）不满足g min ≥40o 传力条件，重新设计l AB =m l AB = 0.002´17 = 0.034m = 34 mm （计算值：33.81 mm）l BC =m l BC =0.002´54.5 = 0.109 m =109 mm （计算值：108.63 mm）g min = 40°（计算值：40.16°）满足g min ≥ 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。

K l AB =m l AB1 = 0.002´13 = 0.026 m = 26 mm（计算值：25.88 mm）6-16 设计一曲柄滑块机构。

如图6-57 所示，已知滑块的行程图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。

l AB =m l AB2 = 0.001´23.5 = 0.0235 m = 23.5 mm （计算值：23.62 mm）l BC=m l B2C2 = 0.001´39.5 = 0.0395 m = 39.5 mm （计算值：39.47 mm）第七章部分题解参考7-10在图7-31 所示运动规律线图中，各段运动规律未表示完全，请根据给定部分补足其余部分（位移线图要求准确画出，速度和加速度线图可用示意图表示）。

图7-31 习题7-10 图解7-11一滚子对心移动从动件盘形凸轮机构，凸轮为一偏心轮，其半径R = 30mm，偏心距e =15mm ，滚子半径r k =10mm ，凸轮顺时针转动，角速度w为常数。

试求：⑴画出凸轮机构的运动简图。

⑵作出凸轮的理论廓线、基圆以及从动件位移曲线s ~j图。

解7-12按图7-32 所示位移曲线，设计尖端移动从动件盘形凸轮的廓线。

并分析最大压力角发生在何处（提示：从压力角公式来分析）。

v2 解由压力角计算公式：tan a=(r b + s)w∵ v2 、r b 、w均为常数∴ s = 0→ a=a max amax¢即j=0°、j=300°，此两位置压力角a最大图7-32 习题7-12 图7-13设计一滚子对心移动从动件盘形凸轮机构。

已知凸轮基圆半径r b = 40mm，滚子半径r k =10mm ；凸轮逆时针等速回转，从动件在推程中按余弦加速度规律运动，回程中按等加-等减速规律运动，从动件行程h = 32mm ；凸轮在一个循环中的转角为：j t =150°，j s = 30°，j h =120°，j s¢ = 60°，试绘制从动件位移线图和凸轮的廓线。