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1、机机 械械 原原 理理 习习 题题 活活 页页 平面机构结构分析 专业 班级 学号 姓名 2 3 A 1 5 4 D C B 2 C B D (1 B C D (2 1.图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 以达到冲压目的。试绘出其机构运动简图，分析其运动是否确定，并提出修改措 施。 解：1）取比例尺11mm/mm 绘制机构运动简图 2）分析是否能实现设计意图 由图：n=3 p=4 ph=1 因为:F=3n-2p-ph =3x3-2x4-1=0 因此，此简易冲床不能运
2、动。 因为由构件 3，4，5 及运动副 B，C，D 组成不能运动的刚性机架 3）提出修改方案 为了使此机构能运动， 应增加机构的自由度。 修改方案： 机机 械械 原原 理理 习习 题题 活活 页页 平面机构结构分析 专业 班级 学号 姓名 2 1 D 4 B A C 3 复合铰链复合铰链 5 a) 2 如图所示为一小型压力机。图中齿轮 1 与偏心轮 1 为同一构件，绕固定轴心 o 连 续转动。在齿轮 5上开有凸轮凹槽，摆杆 4上的滚子 6嵌在凹槽中，从而使摆杆 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
3、和铰链 G 使冲头 8 实现冲压运动。试绘制其机构运 动简图，并计算自由度。 解：计算该机构的自由度 n=7， p=9， ph=2 F=3n-2pe-ph=3x7-2x8-2=1 3. 试计算下列二图所示齿轮连杆组合机构的自由度。图中相切的圆周表示一对齿轮 传动的节圆；凡局部自由度、复合铰链和虚约束均需明确指出。 解：a）解 n=4 P=5 Ph=1 F=3x4-2x5-1=1 9 8 b) 7 G D6 C 3 4 2 B A 1 F E 机机 械械 原原 理理 习习 题题 活活 页页 平面机构结构分析 专业 班级 学号 姓名 b）解： n6 P=7 Ph=3 F362731 4. 试计算下
4、列二图所示压榨机的自由度。图 a 中，左右两半完全对称；图 b 中，CD = FI = KL = KM = FJ = CE，LI =KF = MJ = JE = FC = ID。凡局部自由度、复合铰链和 虚约束均需明确指出。 解：a）n=7 P=10 Ph=0 F=3x7-2x10-1=1 b）n=5 P=7 Ph=0 F=3x5-2x7-1=1 5.图示为一内燃机的机构简图，试计算其自由度并分析组成此机构的基本杆组。又如 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有所不同。 机机 械械 原原 理理 习习 题题 活活 页页 平面机构结构分析 专业 班级 学号 姓名 解：1
5、）计算此机构的自由度 n=7 P=10 Ph=0 F=3x7-2x10-1=1 2 )取构件 AB 为原动件时几个的基本杆组图为 3）取构件 EG 为原动件时几个的基本杆组图为 此时机构为 级机构 6 . 计算图示各机构的自由度，并在高副低代后，分析组成这些机构的基本杆组及杆 组的级别。 解： （a）F=3n-(2Pl+Ph)=3 4 - ( 2 5 + 1 ) = 1 此杆组为三级杆组 （b ） F=3n-(2Pl+Ph)=3 5 - ( 2 5 + 2 ) = 1 此杆组为二级杆组 （c ）F=3n-(2Pl+Ph)=3 4 - ( 2 5 + 0 ) = 1 此杆组为二级杆组 （d ）F
6、=3n-(2Pl+Ph)=3 7 - ( 2 1 0 + 1 ) = 1 此杆组为三级杆组 机机 械械 原原 理理 习习 题题 活活 页页 平面机构结构分析 专业 班级 学号 姓名 机机 械械 原原 理理 习习 题题 活活 页页 平面机构结构分析 专业 班级 学号 姓名 平面机构运动分析 1 . 试求图中各机构在图示位置时的瞬心。 （a ） ( b ) （c ） （d ） 2 . 在图示的四杆机构中，l = 3 m m / m m ， = 1 0 r a d / s ，试用瞬心法求图 示位置时 1 ） 点 C 的速度 v c ； 2 ） 构件 B C 上（即 B C 线上或其延长线上）速度最小
7、的一点 E 的位置及其速 度的大小； 3 ） 画出 V c = 0 时机构位置图。 解：1 ）由题可知做出各杆件之间的速度瞬心如图： 根据速度瞬心的特征可知： 2424 4 . APlDPl wll= 所以 24 24 4 45 .105 90 AP DP l l rad w s = 4. .5 32 30.48 cCDl m l s = = 2 ）由于 13 P 是杆件 1 和杆件 3 的相对速度瞬心；同时由于杆件 1 为大地，绝对速 度为 0 ，所以 13 P 也为绝对瞬心。 所以 34 CC = 即 13 34 . CPlCDl ll= 13 34 32 .52.35 68 CD CP
8、l rad s l = 所以 13 3. . EEPl l= 只有 13 EP l 最小值时， E 才取得最小值；所以过 13 P 做 B C 的垂线，交点为 E ，为 B C 杆件上速度最小的点； 13 3 m .2.35 57 30.402 EEPl l s = = 3 . 在图示的机构中，已知长度比例尺=0.001 m mm ，构件 1的角速度为 = 1 0 ( r a d / s ) ，为顺时针方向，其角加速度= 1 0 0 ( r a d / s 2 ) ，为逆时针方向。 试用矢量方程图解法确定图示位置时的 3 及 3 a ： 要求： 1 列出相应的矢量方程式，并在方程式的下面分析各
9、矢量的大小及方向； 2 取 2 0.02,0.2 va m m ss mmmm = 解：1 ）对题目进行分析可得： 33212 1BBBB B =+ 大小 ？ 1. . lab l ？ 方向 BC P AB DB P 且 1. .10 55 10.55 Bilab m l s = = uur 所以做出速度矢量图如下： 2 12 1 .0.02 150.3 B Bb b m l s = 水平向右 32 .0.02 230.46 b p m l s = ( ) DB P 332 112121 ntkr BB BBBBBB aaa aaaa =+ uuuruuuruuuuuruuuuur uu ru
10、uu ruuu r 方向 BC P BA ( )AB ( )BD BD P 大小 ？ 2 1 . lAB l 1 . lAB l 12 1 2. B B ？ 所以做出加速度矢量图如下： 2 2 1 1 55 105.5 n B m a s = = uuu r 2 2 1 1 55 105.5 t B m a s = = uuu r 2 2 1 2 10 0.5511 k B B m a s = uuuuu r 2 2 3 .0.26012 p b m al s = uu r ( )BC P 4 . 已 知 图 所 示 的 机构 的 尺 寸 及 1 1 r a d / s ，试用图解法求3 ，a
11、 3 , v D 和 a D 。 解：1 ）由题分析可知该机构的速度矢量方 程如下： 3232BBBB vvv=+ uuu ruuu ruuuuu r 大小： ？ 1.AB l ？ 方向 ：BC ( )AB BD P 2 1470.047 B m v s = = uuu r 取 () 0.001 m s m m v = 做出速度矢量图如下： 由上可知： 3 3 .1460.046 Bvpb m vl s = = uuu r 3 3 46 0.92 50 b BC v rad s l = 顺时针 322 3 .0.056 B Bvb b m vl s = uuuuu r 垂直向上 .1250.0
12、27 Dvpd m vl s = = uu r 2 ） 根据以上分析， 可得出加速度矢量方程为： 322323 kr BBBBBB =+ uuuuuruuuuur uuuruuur 而且有 21BB = uuuruuur 22 333232 BB ntntkr BBBBBB +=+ uuuruuuruuuruuuruuuuuruuuuur 大小： 2 3.BC l ？ 2 1 . AB l 0 33 2 2 B B v ？ 方向： BC BC BA AB BD向右 BD P 2 2 3 500.920.042 n B m s = uuur 2 2 5010.050 n B m s = uuur
13、 2 32 20.0560.920.103 k BB m s = uuuuur 取 2 () 0 .0 0 2 a m s m m =，做出矢量图如下： 于是可得： 2 3323 .0.00229.40.059 t Barbbnb m al s = uuur 垂直于 B C 向上 所以 3 3 1.18 t B bc a rads l = uuur 顺时针 利用速度影响原理可求出： 2 3 3 0.72 5 d rad s= 第四章平面机构的力分析第四章平面机构的力分析 1、图示为一曲柄滑块机构的三个位置，图示为一曲柄滑块机构的三个位置，p 为作用在活塞上的力，转到副为作用在活塞上的力，转到副
14、 A 及及 B 上所画的虚线小圆为摩擦 圆，试决定在此三个位置时，作用在连杆 上所画的虚线小圆为摩擦 圆，试决定在此三个位置时，作用在连杆 AB 上的作用力的真实方向（各构件的重量及惯性力略去不计） 。上的作用力的真实方向（各构件的重量及惯性力略去不计） 。 解解 1）判断连杆）判断连杆 2 承受拉力还是压力（如图） ；承受拉力还是压力（如图） ； 2）确定）确定21、23的方向（如图）的方向（如图） 3）判断总反力应切于）判断总反力应切于 A、B 处摩擦圆的上方还是下方（如图）处摩擦圆的上方还是下方（如图） B O pR12 pR32 P 2 3 1 4 A M 23 21 B O PR1 PR32 P 2 3 1 4 M 23 21 B O pR12 P 2 3 1 4 A M 21 23 PR32 A 2.在图示曲柄滑块机构中 ，曲柄 1 在驱动力矩 1 M作用下等速转动。设已知各转动副的轴颈半径 r=10mm， 当量摩擦系数0.15 v f =， 移动副中的滑块摩擦系数0.15f =，100 AB l=mm，350 BC l=mm。 各构件的质量和转动惯量忽略不计。 当 1 20M =Nm 时， 试求
