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1、机构的结构分析填充题及简答1)平面运动副的最大约束数为 ,最小约束数为 。2)平面机构中若引入一高副将带入 个约束,而引入一个低副将带入 个约束。3)机构具有确定运动的条件是什么?4)何谓复合铰链、局部自由度和虚约束?在计算机构自由度时应如何处理?5)杆组具有什么特点?如何确定杆组的级别和机构的级别?选择不同的原动件对机构级别有无影响?6) 何为“运动链”?具备什么条件,运动链才能具有运动的可能性?具备什么条件后才具有运动的确定性?具备什么条件,运动链才能成为机构?7) 何为“机构的级别”?何为“I 级机构”?计算题1)图 1 所示机构在组成上是否合理?指出其错误所在,并针对错误处更改局部运动
2、副和构件,使之成为合理的机构。 图 12)计算图 2 所示平面机构的自由度,指出复合铰链、局部自由度和虚约束,在进行高副低代后,分析机构级别。图 23)计算图 3 所示机构的自由度,若有复合铰链、局部自由度或虚约束,应予以指出, 并进行高副低代,确定该机构的级别。图 34)试计算图 4 所示凸轮-连杆组合机构的自由度。图 45)在图 5 所示机构中,AB EF CD,试计算其自由度。图 56)试计算图 6 所示齿轮-连杆组合机构的自由度。图 67) 试确定图 7 所示机构的自由度;并将其中的高副换成低副,确定机构所含的杆组合机构的级别(当取凸轮为原动件时)。图 71、填充题及简答1)平面运动副
3、的最大约束数为 5 ,最小约束数为 1 。2)平面机构中若引入一高副将带入 1 个约束,而引入一个低副将带入 2 个约束。3)机构具有确定运动的条件. 1)机构自由度 F 12)机构原动件的数目等于机构的自由度数目4)何谓复合铰链、局部自由度和虚约束?在计算机构自由度时应如何处理? 相关知识5)杆组具有什么特点?如何确定杆组的级别和机构的级别?选择不同的原动件对机构级别有无影响?2、计算题1).解:该机构的自由度 F=0,故机构不能运动。 改进措施:在 E 处增加一个自由度。2)计算图 2 所示平面机构的自由度,指出复合铰链、局部自由度和虚约束,在进行高副低代后,分析机构级别。图 2解:机构具
4、有活动构件数为 n=10, 低副个数PL=13,高副个数 Ph=2,且 D 处是复合铰链,G处是局部自由度。所以机构的自由度是: F=3n-2PL-Ph-P=3*10-2*13-2-1=13)试计算图 3 所示机构的自由度,若有复合铰链、局部自由度或虚约束,应予以指出,并进行高副低代,确定该机构的级别。解:该机构中有 9 个活动构件,低副 12 个,高副 1 个,其中 B 处是局部自由度,E 处是符合铰链.机构的自由度是: F=3n-2PL-Ph-P=3*9-(2*12+1)-1=1图 34)试计算图 4 所示凸轮-连杆组合机构的自由度。图 4解:由图 4 可知,B,E 两处的滚子转动为局部自
5、由度,即 F=2;而虚约束 p=0。机构中,n=7,PL=8(C、F 处虽各有两处接触,但都各算一个移动副),P h=2,于是由自由度计算公式得F=3n-(2pl+ph-p)-F=37-(28+2-0)-2=1这里应注意:该机构在 D 处虽存在轨迹重合的问题,但由于 D 处相铰接的双滑块为一个级杆组,未引入约束,故机构不存在虚约束。如果将相铰接的双滑块改为相固联的十字滑块时,则该机构就存在一个虚约束或变成含一个公共约束 m=4 的闭环机构了。5)在图 5 所示机构中,AB EF CD,试计算其自由度图 5解:由题意知,此平面机构 ABCDEF 具有特定的几何条件,故为平行四边形机构,由构件EF
6、 及转动副 E、F 引入的一个约束为虚约束;G 处的滚子转动为局部自由度;C 处为复合铰链;G 及 I 处均为两构件在两处接触的高副,因过两接触线的公法线重合,故 G、I 处各只算一个高副。 解法 1:如果去掉机构中虚约束和局部自由度,则 n=6,Pl=7,pP=2,并由自由度计算公式得 : F=3n-2pl-ph=36-27-2=2 解法 2:由机构简图知,n=8,pl=10,ph=2,p=1,F=1,由自由度计算公式得: F=3n-(2pl+ph-p)-F=38-(210+2-1)-1=2 6)试计算图 6 所示齿轮-连杆组合机构的自由度。图 6解:(1)由图 6(a)知,n=5,p l=
7、6(A,B 处为复合铰链),p h=2,则F=3n-2pl-ph=35-26-2=1 因该机构具有一个原动件,机构具有确定运动,故计算正确。(2)如果按(1)的方法,则由图 6(b)知,n=5,p l=5,ph=2,则F=3n-2pl-ph=35-25-2=3 然而该机构实际自由度为 1,那么,为什么会出现此计算错误呢?其原因是此机构中的两对齿轮副均提供了两个高副,即 ph=4,则F=3n-2pl-ph=35-25-4=1 参考文献7)试确定图 7(a)所示机构的自由度;并将其中的高副换成低副,确定机构所含的杆组合机构的级别(当取凸轮为原动件时)。图 7(a) 图 7(b)解:(1)计算机构的
8、自由度。B 处有局部自由度,G 处为复合铰链,n=8,P l=10,P h=2,p=0,F=1,机构的自由度是:F=3n-(2pl+ph-p)-F=38-(210+2-0)-1=1 (2)高副低代后,机构如图 7(b)所示。(3)确定机构的杆组及机构的级别。该机构是由原动件 1、机架 9、两个级杆组(2-3和 6-7)和一个级杆组(4-5-6-8)组成的,故该机构为级机构。8) 计算图示机构的自由度,并在高副低代后,分析组成这次机构的基本杆组及杆组的级别解:1计算机构的自由度: F=3*4-2*5-1=12-10-1=12高副低代入图红色所示: F=3*5-2*7=15-14=13杆组分析:9
9、) 计算图示机构的自由度,并在高副低代后,分析组成这次机构的基本杆组及杆组的级别解: 1.计算机构自由度: F =3*5-(2*5+2)-2 =15-(10+2)-2 =1 2.高副低代后右图所示 3.高副低代后的机构自由度:F=5*3-2*7=14.机构杆组分析概念 1.当两构件组成转动副时,其相对速度瞬心在 处;组成移动副时,其瞬心在 处;组成滑动兼滚动的高副时,其瞬心在 处. 2.相对瞬心与绝对瞬心相同点是 ,而不同点是 . 3.速度影像的相似原理只能用于 两点,而不能用于机构 的各点. 4.速度瞬心可以定义为互相作平面相对运动的两构件上, 的点. 5.3 个彼此作平面平行运动的构件共有
10、 个速度瞬心,这几个瞬心必位于 .含有 6 个构件的平面机构,其速度瞬心共有 个,其中 个是绝对瞬心,有 个相对瞬心1.当两构件组成转动副时,其相对速度瞬心在 转动副的圆心 处;组成移动副时,其瞬心在 垂直于移动导路的无穷远 处;组成滑动兼滚动的高副时,其瞬心在接触点两轮廓线的公法线上.2.相对瞬心与绝对瞬心相同点是 都是两构件上相对速度为零,绝对速度相等的点 ,而不同点是 相对瞬心的绝对速度不为零,而绝对瞬心的绝对速度为零 .3.速度影像的相似原理只能用于 同一构件上的 两点,而不能用于机构 不同构件上 的各点.4.速度瞬心可以定义为互相作平面相对运动的两构件上,相对速度为零,绝对速度相等
11、的点.5.3 个彼此作平面平行运动的构件共有 3 个速度瞬心,这几个瞬心必位于 同一条直线上 .含有 6 个构件的平面机构,其速度瞬心共有 15 个,其中 5 个是绝对瞬心,有 9 个相对瞬心.连杆机构 填充题1)一对心曲柄滑块机构,若以滑块为机架,则将演化成 机构。2)在图 1 所示铰链四杆机构中,若机构以 AB杆为机架时,则为 机构;以 BC杆为机架时,则为 机构;以 CD杆为机架时,则为 机构;以 AD杆为机架时,则为 机构。3)在 条件下,曲柄滑块机构具有急回特性。4)在曲柄摇杆机构中,当 和 两次共线位置时出现最小传动角。5)机构的压力角是指 ,压力角愈大,则机构 效率 。6)机构处
12、于死点位置时,其传动角 为 度 ,压力角 为度。7) 铰链四杆机构具有两个曲柄的条件是什么?8)何为连杆机构的传动角 ?传动角大小对四杆机构的工作有何影响?9)铰链四杆机构在死点位置时,推动力任意增大也不能使机构产生运动,这与机构的自锁现象是否相同?试加以说明?10) 铰链四杆机构中,当最短杆和最长杆长度之和大于其它两杆长度之和时,只能获得 机构 11) 在平面四杆机构中,能实现急回运动的机构有, , 12) 在摆动导杆机构中,导杆摆角等于 30,其行程速比系数的值为 13) 在摆动导杆机构中,若以曲柄为原动件时,该机构的压力角为度,其传动角为度 14) 一对心曲柄滑块机构中,若改为以曲柄为机
13、架,则将演化为 机构 平面连杆机构及其设计习题解答1、填充题及简答1)一对心曲柄滑块机构,若以滑块为机架,则将演化成 直动滑杆机构(定块机构,或移动导杆机构)机构。2)在图 1 所示铰链四杆机构中,若机构以 AB 杆为机架时,则为双曲柄 机构;以 BC 杆为机架时,则为 曲柄摇杆机构 机构;以 CD 杆为机架时,则为 双摇杆 机构;以 AD 杆为机架时,则为曲柄摇杆 机构。3)在 偏距 e0 的条件下,曲柄滑块机构具有急回特性。4)在曲柄摇杆机构中,当 曲柄 和 机架 两次共线位置时出现最小传动角。5)机构的压力角是指 作用在从动件 上力的作用线方向与作用点速度方向之间的夹角 ,压力角愈大,则
14、机构 的传力效应越差 。6)机构处于死点位置时,其传动角 为 0 度,压力角 为 90 度 。7) 铰链四杆机构具有两个曲柄的条件是什么? 参考8)何为连杆机构的传动角 ?传动角大小对四杆机构的工作有何影响? 参考9)铰链四杆机构在死点位置时,推动力任意增大也不能使机构产生运动,这与机构的自锁现象是否相同?试加以说明? 参考10) 铰链四杆机构中,当最短杆和最长杆长度之和大于其它两杆长度之和时,只能获得双摇杆机构 11)在平面四杆机构中,能实现急回运动的机构有曲柄摇杆机构 , 偏置曲柄滑块机构, 摆动导杆机构 12)在摆动导杆机构中,导杆摆角等于 30,其行程速比系数的值为1.4 13) 在摆动导杆机构中,若以曲柄为原动件时,该机构的压力角为 0 度,其传动角为 90 度 14) 一对心曲柄滑块机构中,若改为以曲柄为机架,则将演化为转动导杆机构 凸轮机构、填空题1)凸轮机构从动件按余弦加速度规律运动时,在运动开始和终止的位置, 有突变,会产生 冲击。2)根据从动件凸轮廓线保持接触方法的不同,凸轮机构可分为力封闭和几何形状封闭两大类型。写出两种几何形状封闭的凸轮