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1、平面机构及其自由度 1、如图 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 组成的凸轮机构将使冲头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），分析其是否能实现设计 意图？并提出修改方案。 解1）取比例尺 l绘制其机构运动简图（图 b） 。 图 b） 2）分析其是否能实现设计意图。 由图 b 可知，3n，4 l p，1 h p，0p，0F 故：00)0142(33)2(3FpppnF hl 因此，此简单冲床根本不能运动（即由构件3、4 与机架5 和运动副B、C、D 组 成不能运动的
2、刚性桁架），故需要增加机构的自由度。 3）提出修改方案（图c） 。 为了使此机构能运动，应增加机构的自由度（其方法是： 可以在机构的适当位置增 加一个活动构件和一个低副，或者用一个高副去代替一个低副，其修改方案很多，图 c 给出了其中两种方案） 。 图 c 1）图 c 2） 2、试画出图示平面机构的运动简图，并计算其自由度。 解： 3n ，4 lp ，0 hp ，123 hlppnF 解：4n，5 l p，1 h p，123 hl ppnF 3、计算图示平面机构的自由度。 解：7n，10 l p，0 h p，123 hl ppnF 解：8n，11 l p，1 h p，123 hl ppnF，局
3、部自由度 解：9n，12 l p，2 h p，123 hl ppnF 解：D,E,FG 与 D，H，J，I 为对称结构，去除左边或者右边部分，可得，活动构件总数为 7，其中转动副总数为8，移动副总数为2，高副数为0，机构自由度为1。 （其中 E、D 及 H 均为复合铰链） 4、试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置（用符号 ij P直接标注在图上） 。 平面连杆机构及其设计 1、在图示铰链四杆机构中，已知： BC l=50mm， CD l=35mm， AD l=30mm，AD为机架， 1）若此机构为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，求 AB l的最大值； 2）若此机构为双曲柄机构，求 AB l的围
4、； 3）若此机构为双摇杆机构，求 AB l的围。 解： 1）AB 为最短杆 ADCDBCAB llll mml AB 15 max 2）AD 为最短杆，若 BCAB ll ABCDBCAD llllmmlAB45 若 BCAB ll CDBCABAD llll mml AB 55 3) AB l为最短杆 ADCDBCAB llll，mmlAB15 ADAB ll CDABBCAD llllmmlAB45 AB l为最短杆 CDBCABAD llllmml AB 55 由四杆装配条件mmllll CDBCADAB 115 2、在图示的铰链四杆机构中，各杆的长度为a=28mm，b=52mm ，c=
5、50mm，d=72mm。 试问此为何种机构？请用作图法求出此机构的极位夹角，杆CD的最大摆角，计算行程 速度比系数 K。 解 1）作出机构的两个 极位，由图中量得 6.18 6.70 2）求行程速比系数 23.1 180 180 K 3）作出此机构传动 角最小的位置，量得 7 .22 min 此机构为曲柄摇杆机构 3、画出各机构的压力角传动角。箭头标注的构件为原动件。 4、现欲设计一铰链四杆机构，已知其摇杆CD的长 CD l=75mm，行程速比系数K=1.5， 机架AD的长度为 AD l=100mm，又知摇杆的一个极限位置与机架间的夹角为45 ，试求 其曲柄的长度 AB l和连杆的长 BC l
6、。 （有两个解） 解：先计算 36.16 180 180 K K 并取 l作图，可得两个解 1mmACACl lAB 5 .492/ )355 .84(22/)( 12 mmACACl lBC 5.1192/ )355.84(22/)( 12 2mmACACl lAB 222/ )1335(22/ )( 21 mmACACl lBC 482/)1335(22/ )( 21 凸轮机构及其设计 1、已知一偏置尖顶推杆盘形凸轮机构如图所示，试用作图法求其推杆的位移曲线。 解以同一比例尺 l=1mm/mm 作推杆的位移线图如下所示。 2、试以作图法设计一偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构的凸轮轮廓曲线。已知
7、凸轮以等 角速度逆时针回转，正偏距e=10mm，基圆半径 0 r=30mm，滚子半径 r r=10mm。推杆运动 规律为：凸轮转角=0 150，推杆等速上升 16mm；=150 180，推杆不动； =180 300 时，推杆等加速等减速回程16mm; =300 360时，推杆不动。 解推杆在推程段及回程段运动规律的位移方程为： 1） 推程： 0 /hs，)1500( 2） 回程：等加速段 2 0 2 /2hhs ，)600( 等减速段 2 0 2 0 /)(2hs，)12060( 取 l=1mm/mm 作图如下： 计算各分点得位移值如下： 总转角 0153045607590105 120 13
8、5 150 165 s 0 1.6 3.2 4.8 6.4 8 9.6 11.2 12.8 14.4 16 16 180 195 210 225 240 255 270 285 300 315 330 360 s 16 15.5 14 11.5 8 4.5 2 0.5 0 0 0 0 3、在图示凸轮机构中，凸轮为偏心轮，转向如图。E、F 为凸轮与滚子的两个接触点， 试在图上标出： 1）从 E点接触到 F 点接触凸轮所转过的角度； 2）F点接触时的从动件压力角； 3）由 E点接触到 F 点接触从动件的位移s； 4）画出凸轮理论轮廓曲线和基圆。 齿轮机构 1、设有一渐开线标准齿轮z=20,m=8m
9、m,=20o, a h=1,试求：其齿廓曲线在分度圆 及齿顶圆上的曲率半径、 a 及齿顶圆压力角 a。 解：求、 a、a mmtgtgr rra mmtgtgar mmadd mmhzmd mm aba aba b b aa 75.453 .1931175.75 3 .1931)88/175.75(cos)/(cos 36.2720175.75 36.15020cos160cos 176)1220(8)2( 160208 11 * 2、已知一对外啮合标准直齿圆柱齿轮的标准中心距a =160mm ，齿数z1 = 20，z2 = 60，求 模数和分度圆直径d1、d2。 解： mmmZZma4)(
10、2 1 21 mm mm 240604 80204 22 11 3、设已知一对斜齿轮传动，z1=20,z2=40, n m=8mm, n=20 , an h =1, n c =0.25,B=30mm, 初取 =15 ，试求该传动的中心距 a(a 值应圆整为个位数为0 或 5，并相应重算螺旋角 ) 、几何尺寸、当量齿数和重合度。 解 1）计算中心距a 初取15，则466.248 15cos2 )4020(8 )( cos2 21 zz m a n 取mma250，则735116 2502 )4020(8 arccos 2 )( arccos 21 a zzmn 2）计算几何尺寸及当量齿数 尺寸名
11、称小齿轮大齿轮 分度圆直径 mmzmd n 67.166cos/ 11 mmd33.333 2 齿顶圆直径mmhdd aa 67.1822 11 33.349 2a d 齿根圆直径mmhdd ff 67.1462 11 33.313 2f d 基圆直径 mmdd tb 85.155cos 11 mmdb69.311 2 齿顶高、齿根高 mmmhh naa 8 * mmmchh naa 10)( * 法面及端面齿厚 mmms nn 57.122/mmms nt 09.13)cos2/( 法面及端面齿距mmmp nn 14.25mmpp nt 19.26cos 当量齿数61.22cos3 11 z
12、zv61.22cos 3 22 zzv 3）计算重合度 945420)735116cos/20()cos/(tgarctgtgarctg nt 946231)67.182/84.155arccos()/arccos( 211abat dd 330526)33.349/69.311arccos()/arccos( 222abat dd 59.1 2 )945420330526(40)945420946231(20 2 )()( 2211 tgtgtgtg tgtgztgtgz tt 332.08/735116sin30/sin n mB 92.1332.059.1 4、已知一对等顶隙收缩齿标准直
13、齿圆锥齿轮传动，齿数z1 = 20，z2 = 38，模数m = 4mm ， 分度圆压力角= 20, 齿顶高系数ha = 1，齿顶间隙系数c = 0.2 ，轴交角= 90。 求两锥齿轮的齿顶圆锥角a1、a2及其它主要尺寸。 解：齿顶圆锥角：24.62 1 2 1 z z arcctg，76.2790 12 齿顶高：mmmhh aa 4 * 齿根高：mmmchh af 8.4)( * 轮系及其设计 1、如图所示为一手摇提升装置，其中各轮齿数均已知，试求传动比i15, 指出当提升重 物时手柄的转向（在图中用箭头标出）。 解此轮系为空间定轴轮系 78.577 1811520 52403050 4321
14、 5432 15 zzzz zzzz i 2 、在图示齿轮系中，已知z1=z2=19，z3=26，z4=30，z4=20，z5=78，齿轮1与齿轮3同轴 线，求齿轮3的齿数及传动比i15。 解： 3 1 2 33 2 d d d dmZ 321 2ZZZ 57 3 Z 5.13)1( 4321 54322 15 ZZZZ ZZZZ i 3、 在图示的行星减速装置中，已知z1=z2=17，z3=51。 当手柄转过90时转盘H转过多少度？ 解：3 0 21 321 13 ZZ ZZ n nn i H HH 题图 5-2 4 1 H n n ，故手柄转过90 度时，转盘H 转过 22.5 度 4、在
15、图示的差动齿轮系中，已知各轮齿数z1=15，z2=25，z2=20，z3=60。若n1 = 200r/min ， n3 = 50r/min，且转向相同，试求行星架H的转速nH。 解：5 2015 6025 )1( 50 200 ) 1( 12 32 3 1 13 H H H HH n n ZZ ZZ nn nn i 75 H n 5、在图示的复合轮系中，设已知n1=3549r/min ，又各轮齿数为 z1=36,z2=60,z3=23，z4=49,z4 ，=69,z 5=31,z6=131,z7=94,z8=36,z9=167, 试求行星架H的转速 nH （大小及转向）？ 解：此轮系是一个复合
16、轮系 在 12（3） 4 定轴轮系中： 551.3 2336 4960 31 42 14 ZZ ZZ i（转向见图） 在 4 5 67 行星轮系中 899.2 69 131 111 4 6 7 6474 Z Z ii 在 789H 行星轮系中 777.2 94 167 111 7 9 797 Z Z ii H H 777.2899.2551.3 774141HH iiii 587.28 故min)/(15.124587.28/3549 11 rinn HH ，其转向与轮4 转向相同 其他常用机构及动力分析 1 、已知槽轮机构的槽数z=5，拨盘的圆销数K=1，转速 n1=75 r/min ，求槽轮的运动时间 tm 和静止时间ts。 解：3 .0 2 )2( z z t tm ，stm 24.0，st56.0 题图 5-6 2、在图 a 所示的盘形转子中，有四个偏心质量位于同一回转平面，其大小及回转半径分 别为 m1=5kg,m2=7kg,m3=8kg,m4=10kg;r1=r4=10cm,r2=20cm,
