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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，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。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
2、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：， 解：，3、计算图示平面机构的自由度。 解：， 解：，局部自由度解：， 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：=50mm，=35mm，=30mm，为
3、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，计算行程速度比系数。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，量得此机构为 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
4、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 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=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。已知凸轮以等角速度逆时针回转，正偏距=10mm，基圆半径=30mm，滚子半径=10mm。推杆运动规律为：凸轮转角=0150，推杆等速上升16mm；=150180，推杆不动；=180300 时，推杆
5、等加速等减速回程16mm;=300360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： ，2） 回程：等加速段 ， 等减速段 ，取=1mm/mm作图如下：计算各分点得位移值如下：总转角0153045607590105120135150165s01.63.24.86.489.611.212.814.41616180195210225240255270285300315330360s1615.51411.584.520.500003、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
6、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=20,=8mm,=20,=1,试求：其齿廓曲线在分度圆及齿顶圆上的曲率半径、 及齿顶圆压力角。解：求、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： 3、设已知一对斜齿轮传动，z1=20,z2=40,=8mm,=20, =1, =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
7、 初取，则取，则2）计算几何尺寸及当量齿数尺寸名称小齿轮大齿轮分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径基圆直径齿顶高、齿根高法面及端面齿厚法面及端面齿距当量齿数3）计算重合度4、已知一对等顶隙收缩齿标准直齿圆锥齿轮传动，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：，齿顶高：齿根高：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
8、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、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： ，故手柄转过90度时，转盘H转过22.5度4、在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、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，
9、=69,z5=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：此轮系是一个复合轮系在12（3）4定轴轮系中： （转向见图）在4567行星轮系中在789H行星轮系中 故，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：，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内，其大小及回转半径分别为m1=5kg,m2=7kg,m3=8kg,m4=10kg;r1=r4=10cm,r2=20cm,r3=15cm，方位如图a所示。又设
10、平衡质量mb的回转半径rb=15cm。试求平衡质量mb的大小及方位。解 根据静平衡条件有 以作质径积多边形图b，故得2、在图a所示的转子中，已知各偏心质量m1=10kg,m2=15kg,m3=20kg,m4=10kg,它们的回转半径分别为r1=40cm,r2=r4=30cm,r3=20cm,又知各偏心质量所在的回转平面间的距离为l12=l23=l34=30cm,各偏心质量的方位角如图。若置于平衡基面I及II中的平衡质量mb1及mb的回转半径均为50cm，试求mb及mb的大小和方位。 解 根据动平衡条件有以作质径积多边形图b和图c，由图得平衡基面I 平衡基面 联接 1、图示为一升降机构，承受载荷
11、F =150 kN，采用梯形螺纹，d = 60 mm，d2 = 56 mm，P = 8 mm，线数n = 3。支撑面采用推力球轴承，升降台的上下移动处采用导向滚轮，它们的摩擦阻力近似为零。试计算：(1)工作台稳定上升时的效率（螺纹副当量摩擦系数为0.10）。(2)稳定上升时加于螺杆上的力矩。(3)若工作台以720 mm/min的速度上升，试按稳定运转条件求螺杆所需转速和功率。(4)欲使工作面在载荷作用下等速下降，是否需要制动装置？加于螺栓上的制动力矩是多少？解：1） ， 2）3），=3158w 4） 不自锁，需要制动装置，制动力矩 2、图示为一用两个M12螺钉固定的牵曳钩，若螺钉材料为Q235钢，装配时控制预紧力，结合面摩擦系数f = 0.15，求其允许的最大牵曳力。 解：由结构形式可知，结合面 联接螺栓数目 ，由表9.5查得 控制预紧力，取。 ，由表查取 ， 取 3、图示为一刚性凸缘联轴器，材料为Q215钢，传递的最大转矩为1400 N.m（静载荷）。联轴器用4个M16的铰制孔用螺栓联接，螺栓材料为Q235钢，试选择合适的螺栓长度，并校核该联接的强度。
