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1、班级 姓名 学号 机械原理免费版平面机构的结构分析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)取比例尺绘制其机构运动简图(图b)。 2)分析其是否能实现设计意图。 图 a)由图b可知,故: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组成不能运动的刚性桁架),故需要增加机构的自由度。图 b)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
2、(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 c1) 图 c2)2、试画出图示平面机构的运动简图,并计算其自由度。 图a) 解:, 图 b) 解:,3、计算图示平面机构的自由度。将其中的高副化为低副。机构中的原动件用圆弧箭头表示。 31解31:,C、E复合铰链。 32解32:,局部自由度 33解33:,c)4、试计算图示精压机的自由度 解:, 解:, (其中E、D及H均为复合铰链) (其中C、F、K均为复合铰链)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
3、EG为原动件,试问组成此机构的基本杆组是否与前者有所不同。解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为此机构为 级机构3)取构件EG为原动件时此机构的基本杆组图为此机构为 级机构平面机构的运动分析1、试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置(用符号直接标注在图上)。 2、在图a所示的四杆机构中,=60mm,=90mm,=120mm,=10rad/s,试用瞬心法求:1) 当=时,点C的速度; 2) 当=时,构件3的BC线上速度最小的一点E的位置及其速度的大小;3)当=0 时,角之值(有两个解)。解1)以选定的比例尺作机构运动简图(图b)。 b)2)求,定出瞬心的位置(图b
4、)因为构件3的绝对速度瞬心,则有: 3)定出构件3的BC线上速度最小的点E的位置因BC线上速度最小之点必与点的距离最近,故从引BC线的垂线交于点E,由图可得:4)定出=0时机构的两个位置(作于 图C处),量出 c)3、在图示的机构中,设已知各构件的长度85 mm,=25mm,=45mm,=70mm,原动件以等角速度=10rad/s转动,试用图解法求图示位置时点E的速度和加速度以及构件2的角速度及角加速度。 a) l=0.002m/mm解1)以=0.002m/mm作机构运动简图(图a)2)速度分析 根据速度矢量方程:以0.005(m/s)/mm作其速度多边形(图b)。 b) =0.005(m/s
5、2)/mm(继续完善速度多边形图,并求及)。根据速度影像原理,作,且字母顺序一致得点e,由图得:(顺时针)(逆时针)3)加速度分析 根据加速度矢量方程:以=0.005(m/s2)/mm 作加速度多边形(图c)。(继续完善加速度多边形图,并求及)。 根据加速度影像原理,作,且字母顺序一致得点,由图得:(逆时针)4、在图示的摇块机构中,已知=30mm,=100mm,=50mm,=40mm,曲柄以=10rad/s等角速度回转,试用图解法求机构在时,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)以=0.002m/mm作机构运动简图(图a)。2)速度分析=0.005(m/s)/mm选C点
6、为重合点,有:以作速度多边形(图b)再根据速度影像原理,作,求得点d及e,由图可得(顺时针)3)加速度分析=0.04(m/s2)/mm根据其中:以作加速度多边形(图c),由图可得:(顺时针)5、在图示的齿轮-连杆组合机构中,MM为固定齿条,齿轮3的齿数为齿轮4的2倍,设已知原动件1以等角速度顺时针方向回转,试以图解法求机构在图示位置时,E点的速度及齿轮3、4的速度影像。解1)以作机构运动简图(图a)2)速度分析(图b)此齿轮连杆机构可看作为ABCD及DCEF两个机构串连而成,则可写出取作其速度多边形于图b处,由图得取齿轮3与齿轮4啮合点为K,根据速度影像原来,在速度图图b中,作求出k点,然后分
7、别以c、e为圆心,以、为半径作圆得圆及圆。求得齿轮3的速度影像是齿轮4的速度影像是6、在图示的机构中,已知原动件1以等速度=10rad/s逆时针方向转动,=100mm,=300mm,=30mm。当=、时,试用矢量方程解析法求构件2的角位移及角速度、角加速度和构件3的速度和加速度。解 取坐标系xAy,并标出各杆矢量及方位角如图所示:1)位置分析 机构矢量封闭方程 分别用和点积上式两端,有故得:2)速度分析 式a对时间一次求导,得 上式两端用点积,求得:式d)用点积,消去,求得 3)加速度分析 将式(d)对时间t求一次导,得:用点积上式的两端,求得:用点积(g),可求得:351.06318.316
8、2.1692.69025.10920.1740.8670.3896.6527.5027、在图示双滑块机构中,两导路互相垂直,滑块1为主动件,其速度为100mm/s,方向向右,=500mm,图示位置时=250mm。求构件2的角速度和构件2中点C的速度的大小和方向。解:取坐标系oxy并标出各杆矢量如图所示。1) 位置分析 机构矢量封闭方程为: 2)速度分析 当, ,(逆时针) , 像右下方偏。8、在图示机构中,已知=,=100rad/s,方向为逆时针方向,=40mm,=。求构件2的角速度和构件3的速度。解,建立坐标系Axy,并标示出各杆矢量如图所示:1位置分析 机构矢量封闭方程2速度分析 消去,求
9、导, 平面连杆机构及其设计1、在图示铰链四杆机构中,已知:=50mm,=35mm,=30mm,为机架,1)若此机构为曲柄摇杆机构,且为曲柄,求的最大值;2)若此机构为双曲柄机构,求的范围;3)若此机构为双摇杆机构,求的范围。 解:1)AB为最短杆 2)AD为最短杆,若 若 3) 为最短杆 , 为最短杆 由四杆装配条件 2、在图示的铰链四杆机构中,各杆的长度为a=28mm,b=52mm,c=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,杆的最大摆角,机构的最小传动角和行程速度比系数。解1)作出机构的两个极位,由图中量得 2)求行程速比系数3)作出此机构传动角最小的位置
10、,量得此机构为 曲柄摇杆机构 3、现欲设计一铰链四杆机构,已知其摇杆的长=75mm,行程速比系数=1.5,机架的长度为=100mm,又知摇杆的一个极限位置与机架间的夹角为45,试求其曲柄的长度和连杆的长。(有两个解)解:先计算并取作图,可得两个解 4、如图所示为一已知的曲柄摇杆机构,现要求用一连杆将摇杆和滑块连接起来,使摇杆的三个已知位置、和滑块的三个位置、相对应(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与摇杆铰接点E的位置。(作图求解时,应保留全部作图线 。=5mm/mm)。解(转至位置2作图)故5、图a所示为一铰链四杆机构,其连杆上一点E的三个位置E1、E2、E3位于给定直线上。现指定E1、E2、E3和固定铰链中心A、D的位置如图b所示,并指定长度=95mm, =70mm。用作图法设计这一机构,并简要说明设计的方法和步骤。解:以D为圆心,为半径作弧,分别以,为圆心,为半径交弧,代表点E在1,2,3位置时占据的位置,使D反转,得使D反转,得 CD作为机架,DA、CE连架杆,按已知两连架杆对立三个位置确定B。凸轮机构及其设计1、在直动推杆盘形凸轮机构中,已知凸轮的推程运动角/2,推杆的行程=50mm。试求:当凸轮的角速度=10rad/s时,等速、等加等减速、