机械原理习题答案

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1、题2-1图a所示为一简易冲床的初拟设计方案。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上下运动,以达到冲压的目的。试绘出其机构运动简图(各尺寸由图上量取),分析是否能实现设计意图,并提出修改方案。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1和凸轮2是固装在轴A上,只能作为一个活动件,故原动件数不等于自由度数,此简易冲床不能运动,即不能实现设计意图。分析

2、:因构件3、4与机架5和运动副B、C、D组成不能运动的刚性桁架。故需增加构件的自由度。3)提出修改方案:可以在机构的适当位置增加一个活动构件和一个低副,或用一个高副来代替一个低副。(1)在构件3、4之间加一连杆及一个转动副(图2-1b)。(2)在构件3、4之间加一滑块及一个移动副(图2-1c)。(3)在构件3、4之间加一滚子(局部自由度)及一个平面高副(图2-1d)。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

3、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)b)解法一:解法二:虚约束局部自由度c)解法一:解法二:虚约束局部自由度d)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。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

4、:1)计算此机构的自由度2)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。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Pij直接标注在图上)解:题3-3在图a所示的四杆机构中,lAB=60mm,lCD=90mm,lAD=lBC=120mm,ω2=10rad/s,试用瞬心法求:1)当φ=165°时,点C的速度Vc;2)当φ=165°时,构件3的BC线上速度最小的一点E的位置及速度的大小;

5、3)当Vc=0时,φ角之值(有两个解)解:1)以选定比例尺,绘制机构运动简图。(图3-3)2)求VC,定出瞬心P13的位置。如图3-3(a)3)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)4)当时,P13与C点重合,即AB与BC共线有两个位置。作出的两个位置。量得题8-9如图所示为一已知的曲柄摇杆CD和滑块F连接起来,使摇杆的三个已知位置C1D、C2D、C3D和滑块的三个位置F1、F2、F3相对应

6、(图示尺寸系按比例尺绘出),试以作图法确定此连杆的长度及其摇杆CD铰接点的位置。(作图法求解时,应保留全部作图线。)解:由题意知,本题实际是为按两连架杆(摇杆与滑块)的预定事对应位置设计四杆机构的问题。具体作图过程如图8-9所示,连杆的长度为题8-11如图所示,现欲设计一铰链四杆机构,已知其摇杆CD的长lCD=75mm,行程速比系数K=1.5,机架AD的长度为lAD=100mm,又知摇杆的一个极限位置与机架间的夹角为ψ=45°,试求曲柄的长度lAB和连杆的长lBC。(有两个解。)解:解法一:如图8-1

7、0(a)所设计的四杆机构的两极限位置为AB1C1D和AB2C2D量得各杆长度:解法一:如图8-10(a)所设计的四杆机构的两极限位置为AB1′C1′D和AB2′C2′D量得各杆长度:题8-13试设计一偏置曲柄滑块机构(图a),设已知其滑块的行程速比系数K=1.5,滑块的冲程H=40mm,偏距e=15mm。并求其最大压力角αmax。解:计算取作出滑块的冲程H的两极位C1及C2,作θ圆,作偏距线,两者交点即为铰链A的位置。量得各杆长度:题9-6图示为一偏置滚子推杆盘形凸轮机构。已知凸轮轮廓由三段圆弧和一段

8、直线组成。它们的圆心分别为O、O'及O",半径分别为r=18mm,r'=36mm及r"=5mm,偏距e=8mm。滚子半径rr=5mm。现要求:1)画出凸轮的理论轮廓曲线及基圆。2)求出推杆的行程h、推程运动角0及回程运动角0';3)标出图示位置推杆的位移及凸轮机构的压力角α;4)标出凸轮由图示位置转过60°时,推杆的位移s'及凸轮机构的压力角α'。解:1)作理论轮廓曲线及基圆。2)作推杆的行程h和推程运动角及回程运动角。3)标出位移、和压力角、。2320

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