机械原理(西工大第六版)

第二章平面机构的结构 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 机构增加了一个自由度。用一个高副代替一个低副也可以增加机构自由度，如图2-1（d）所示。题2-1图a所示为一简易冲床的初拟设计 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。设计者的思路是：动力由齿轮1输入，使轴A连续回转；而固装在轴A上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构使冲头4上题2-2图a所示为一小型压力机。图上，齿轮1与偏心下运动，以达到冲压的目的。试绘出其机构运动简图（各轮1'为同一构件，绕固定轴心0连续转动。在齿轮5上尺寸由图上量取），分析是否能实现设计意图，并提出修开有凸轮轮凹槽，摆杆4上的滚子6嵌在凹槽中，从而使改方案。解：1）取比例尺，绘制机构运动简图。（图2-1a）2）要分析是否能实现设计意图，首先要计算机构的自由度。尽管此机构有4个活动件，但齿轮凸轮2是固装在轴A上,只能作为一个活动件,n3piPh1摆杆4绕C轴上下摆动。同时，又通过偏心轮1'连杆2、滑杆3使C轴上下移动。最后通过在摆杆4的叉槽中的滑块7和铰链G使冲1和头8实现冲压运动。试绘制其机构运动简图，并计算自由度。F3n2PiPh解：分析机构的组成:原动件数不等于自由度数,此简易冲床不能运动，此机构由偏心轮1'（与齿轮1固结）、连杆2、滑杆不能实现设计意图。3、摆杆4、齿轮5、滚子6、滑块7、冲头8和机架9组分析：因构件3、4与机架5和运动副B、C、D组成成。偏心轮1'与机架9、连杆2与滑杆3、滑杆3与摆杆不能运动的刚性桁架。故需增加构件的自由度。4、摆杆4与滚子6、齿轮5与机架9、滑块7与冲头8均3）提出修改方案：可以在机构的适当位置增加一个活组成转动副，滑杆3与机架9、摆杆4与滑块7、冲头8动构件和一个低副，或用一个高副来代替一个低副。与机架9均组成移动副，齿轮1与齿轮5、凸轮（槽）5与(1)在构件3、4之间加一连杆及一个转动副(图2-1b)。滚子6组成高副。在构件3、4之间加一滑块及一个移动副(图2-1c)。解法一：nPh2在构件3、4之间加一滚子（局部自由度）及一个平3n(a)面高副（图2-1d）。解法二:(b)2piPh3P10Ph局部自由度■—-3©5卫6(d)2I.—1LJ■I1讨论：增加机构自由度的方法一般是在适当位置上添加一个构件（相当于增加3个自由度）和1个低副（相当于引入2个约束），如图2-1（b）（c）所示，这样就相当于给F3n(2piPhP)F8210211rpir~^F3n2口Ph3721001题2-3如图a所示为一新型偏心轮滑阀式真空泵。其偏心轮1绕固定轴A转动，与外环2固连在一起的滑阀3在可绕固定轴心C转动的圆柱4中滑动。当偏心轮1按图示方向连续转动时，可将设备中的空气按图示空气流动方向从阀5中排出，从而形成真空。由于外环2与泵腔6有一小间隙，故可抽含有微小尘埃的气体。试绘制其机构的运动简图，并计算其自由度。解：1）取比例尺，绘制机构运动简图。（如图题2-3所示）a)4C23题2-32)n3Pi4Ph0F3n2piPh332401题2-4使绘制图a所示仿人手型机械手的食指机构的机构运动简图（以手指8作为相对固定的机架），并计算其自由度。解：1）取比例尺，绘制机构运动简图。（如图2-4所示）2)n7p10Ph0题2-4题2-5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）n5Pi7Ph0题2-5F3n2p1Ph352701题2-6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)n4pi5ph1b)F3n2PlPh342511b)解法一:n5Pl6Pr12F3n2PlPh352621解法「一：n7Pl8Ph2虚约束p0局部自由度F2F3n(2PlPhP)F37(2820c)解法一:n5Pl7Pr10F3n2PlPh352701解法二n11Pl17Ph0虚约束p2PlPh3n2100362局部自由度F0F3n(2piPhp)F311(217d)n6P7Ph3F3n2plPh362731齿轮3与齿轮5的啮合为高副（因两齿轮中心距己被约束，故应为单侧接触）将提供1个约束。齿条7与齿轮5的啮合为高副（因中心距未被约束，故应为双侧接触）将提供2个约束。个滚子和4个活塞分别在A、B、C、D处组成三副复合铰链。4个活塞与4个缸（机架）均组成移动副。解法一：虚约束：递运动的重复部分，与连杆因为（b）ABBCCDAD,4和5，6和7、8和9为不影响机构传10、11、12、13所带入的约束为虚约束。机构可简化为图2-7（b）重复部分中的构件数n10低副数pl17高02)01副数Ph3局部自由度F3P2PPh3n217331034局部自由度W)F47\-'d)F3n(2PlPhP)F313(21744)解法二：如图2-7（b）F3n(2口Php)F(2310)1题2-7试绘制图a所示凸轮驱动式四缸活塞空气压缩机的机构运动简图。并计算其机构的自由度（图中凸轮1原动件，当其转动时，分别推动装于四个活塞上A、B、C、D处的滚子，使活塞在相应得气缸内往复运动。图上AB=BC=CD=AD）。解：1）取比例尺，绘制机构运动简图。（如图2-7（b）所示）2）此机构由1个凸轮、4个滚子、4个连杆、4个活塞和机架组成。凸轮与4个滚子组成高副，4个连杆、4局部自由度F1题2-8图示为一刹车机构。刹车时，操作杆1向右拉，通过构件2、3、4、5、6使两闸瓦刹住车轮。试计算机构的自由度，并就刹车过程说明此机构自由度的变化情况。（注：车轮不属于刹车机构中的构件。）解：1）未刹车时，刹车机构的自由度n6Pi8Ph0F3n2plph3628022）闸瓦G、J之一刹紧车轮时，刹车机构的自由度HYPERLINK\l"bookmark35"\o"CurrentDocument"n5Pi7Ph0HYPERLINK\l"bookmark37"\o"CurrentDocument"F3n2plph3527013）闸瓦G、J同时刹紧车轮时，刹车机构的自由度n4Pi6Ph0F3n2Piph342600题2-9试确定图示各机构的公共约束m和族别虚约束p〃，并人说明如何来消除或减少共族别虚约束。解:(a)楔形滑块机构的楔形块1、2相对机架只能在该平面的x、y方向移动，而其余方向的相对独立运动都被约束，故公共约束数m4,为4族平面机构。PiP53mPiF06nipi3将移动副改为圆柱下刨，可减少虚约束。(b)由于齿轮1、2只能在平行平面内运动，故为公共约束数m3,为3族平面机构。P52P41mpi3n2PiPh32F06nipi2将直齿轮改为鼓形齿轮，可消除虚约束。(c)由于凸轮机构中各构件只能在平行平面内运动，故为m3的3族平面机构。a）F°6nipiFmPip53P41F1将平面高副改为空间高副，可消除虚约束。53P5题2-10图示为以内燃机的机构运动简图，试计算自由度，并分析组成此机构的基本杆组。如在该机构中改选EG为原动件，试问组成此机构的基本杆组是否与前者不同。解：1)计算此机构的自由度n7Pi10Ph0F3n2piPh37210012)取构件AB为原动件时机构的基本杆组图2-10(b)所示。此机构为二级机构。3)取构件GE为原动件时机构的基本杆组图2-10(c)所示。此机构为三级机构。2211第三章平面机构的运动分析题3-1试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置（用符号Pj直接标注在图上）解：丹3（P13）B32P34P12AC4P14P24)-D(a)P1214B1CAco1P14Pl3(P34)2(b)ooP13叹P24)3Ap12F23.wR4P14C(c)o■vP34APl2oP14F243D3322C用24B717,4H71EA5F466G6155(a)二询(b)(c)图2-10题2-11图a所示为一收放式折叠支架机构。该支架中的件1和5分别用木螺钉联接于固定台板1'和活动台板5'上，两者在D处铰接，使活动台板能相对于固定台板转动。又通过件1、2、3、4组成的铰链四杆机构及连杆3上E点处销子与件5上的连杆曲线槽组成的销槽联接使活动台板实现收放动作。在图示位置时，虽在活动台板上放有较重的重物，活动台板也不会自动收起，必须沿箭头方向推动件2，使铰链B、D重合时，活动台板才可收起（如图中双点划线所示）。现已知机构尺寸Iab=IAD=90mm,lBc=lcD=25mm，试绘制机构的运动简图，并计算其自由度。解:1）取比例尺，绘制机构运动简图。（如图2-11所示）2）E处为销槽副，销槽两接触点公法线重合，只能算作一个高副。n4pi5Ph1F3n2piph342511J广32Op2A1-(e)题3-2在图示在齿轮-连杆机构中，试用瞬心法求齿轮1与齿轮3的传动比w1/w3.解:1）计算此机构所有瞬心的数目KN(NI.!5CP342）为求传动比3需求出如下三个瞬心P16、F^6、P133）传动比P13如图3-2所示。13计算公式为:C2P23P124BO2P232--(a)cF34P3co2A"P12DP14P13B「％F232P1302P344P4(b)2B2F2a图3-35P36D图3-1Vb3IabVcALP-/•—1O2(c)垩里2.56rad/slBP13iCF>330.4ms3）定出构件3的BC线上速度最小的点E的位置。因为BC线上速度最小的点必与P13点的距离最近，所以过P13点引BC线延长线的垂线交于E点。如图3-3（a）vE1ER330.375ms当Vc0时，P13与C点重合，即AB与BC共线有两个位置。作出Vc0的两个位置。量得126.42226.6题3-3在图a所示的四杆机构中，lAB=60mm,lcD=90mm,lAD=lBc=120mm,o2=10rad/s，试用瞬心法求:题3-4在图示的各机构中，设已知各构件的尺寸、原动件1）当0=165。时，点C的速度Vc;1以等角速度o1顺时针方向转动。试用图解法求机构在2）当$=165。时，构件3的BC线上速度最小的一图示位置时构件3上C点的速度及加速度。点E的位置及速度的大小;解：a）速度方程:Vc3VbVc3BVC2VC2C33）当Vc=0时，0角之值（有两个解）加速度方程:解：1）以选定比例尺，绘制机构运动简图。（图3-3）ntaC3aC3ntkraBac3BaC3Bac2aC3C2aC2）求Vc，定出瞬心P13的位置。如图3-3（a）Bpl1p(c、c4、a)p'(c,G，a)l拮罟o.。。％C2(a)b'(n)b)速度方程：VB3VB2VB3B2Vb1Jab100.0150.15ms速度方程：VB3VB2VB3B2VPb0i50.0042msmm速度多边形如图3-5（b）vB3B2Vb2b30.004237.570.158%——Dfp3nda)24Bp(bd,ca)\1■A3-(b)b(b)b'(b'k,)D加速度方程：aB3aB3aB2aB3B2aB3B22B(c)iAVB3vpb3lBDlBD2）加速度分析:b)速度方程：VB3VB2VB3B2加速度方程:naB3taB3KaB2aB3B2raB3B2aB21.5b35KaB3B2raB3B2P(a,d)C1A—■3aB2(c)b(b,b)题3-5在图示机构中，已知各构件的尺寸及原动件1的角速度31（为常数），试以图解法求$仁90°时，构件3的角速度33及角加速度a3（比例尺如图）。（应先写出有关的速度、加速度矢量方程，再作图求解。）解：1）速度分析：图3-5（b）naB3taB3aB2naB3[IBdaB3B23VB3B2taB3lBDanb3lBD2.2620.0520.265ms21020.0151.5ms222.2350.1580.71ms20-0428129.840.00152.22转向顺s时针。题3-6在图示的摇块机构中，已知lAB=30mm,lAc=100mm,lBD=50mm,lDE=40mm。曲柄以等角速度31=10rad/s回转,试用图解法求机构在01=45°位置时，点D和点E的速度和加速度，以及构件2的角速度和角加速度。解：1）选定比例尺lABlAB0.0375"0.002m绘制机构运动简图。（图3-6（a））速度分析：图3-6（b）Vb1lAB100.030.3ms速度方程VC2VbVC2BVC3VC2C3Vbpb竺0.005m60由速度影像法求出Ve题3-7在图示的机构中，已知lAE=70mm，lAB=40mm，|EF=60mm,lDE=35mm,lcD=75mm,lBc=50mm，原动件1以等角速度3仁10rad/s回转，试以图解法求点C在$仁50。时的速度Vc和加速度aco解：1）速度分析：以F为重合点（F1、F5、、F4）有速度方程:VF4VF5VF1VF5F1以比例尺Vdvpd0.005速度多边形如图3-6（b）0.22444.83mv0.03m速度多边形如图3-7（b）,由速度影像法求出VCVBVCBVdvpe0.00534.180.171%2）加速度分析：以比例尺0.6m有加速度方程:naC2BtaC2Bac2aBkaC3aC2C3naF4aF4taF4由加速度影像法求出aC2C3taCBpc0.69叹naBaCBpc由加速度影像法求出aE加速度多边形如图3-6(c)aB'lAB1020.033ms2aC2B122lCB220.1220.5m.kac2C323VC2C322.0.1750.7ms2aD0.04652.6aEape0.04712.8kraF1aF5F1aF5F1aB、aDnaDaCD2taCDaC2B2lBCaC2C2lBC°.°425・68.390.00261.53（顺时针）(Fi,F5,F4)(a)an4aB1：Iab1020.0151.5ms2aB2花2.2920.00125410.269ms2kaB2B422vB2B422.290.160.732ms2ktaB2lBDab2b2iBD0.04120.00125419.36转向顺时针。题3-8在图示的凸轮机构中，已知凸抡1以等角速度i10rad「s转动，凸轮为一偏心圆，其半径R25mm,lAB15mm,lAD50mm,190，试用图解法求构件2的角速度2与角加速度2。解：1)高副低代，以选定比例尺，绘制机构运动简图。(图3-8)2)速度分析：图3-6(b)vB4vB11lAB100.0150.15ms取B4、、B2为重合点。题3-9在图a所示的牛头刨床机构中，h=800mm，h1=360mm，h2=120mm，lAB=200mm，lCD=960mm,lDE=160mm,设曲柄以等角速度31=5rad/s逆时针方向回转，试用图解法求机构在01=135。位置时，刨头上点C的速度Vc。解：选定比例尺，丨如0.001mAB12/mm绘制机构运动简图。(图3-9(a))解法一：速度分析：先确定构件3的绝对瞬心P36,利用瞬心多边形，如图3-9(b)由构件3、5、6组成的三角形中，瞬心P36、P35、P56必在一条直线上，由构件3、4、6组成的三角形中，瞬心P36、P34、P46也必在一条直线上，二直线的交点即为绝对瞬心P36。速度方程：VB2VB4VB2B4速度多边形如图3-8(b)vB2Vpb20.00523.50.1175听