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1、机械原理习题卡 班级： 姓名： 学号： 一、机构的组成和结构1-1. 试画出下列平面机构的机构运动简图，并计算其自由度。1）自卸汽车翻斗机构 2）偏心回转油泵机构 3）唧筒机构 4）缝纫机针杆机构 1-2.解：(1)偏心盘2和杆3组成转动副，转动中心为。(2) 弧形滑块4和机架1组成转动副，转动中心为 。(3) 该机构为 曲柄摇杆机构，偏心盘2为 曲柄 ,杆3为 连杆 , 弧形滑块4为 摇杆 。(4) 机构运动简图如右： 1-3. 验算下列各运动链能否成为机构，说明理由，并给出修改办法。1) 原机构 不能成为机构修改后如图 原动件数 2) 原机构 不能成为机构修改后如图 原动件数 3) 原机构
2、 不能成为机构修改后如图 原动件数1-4.解：C处：构件2、3、4组成复合铰链，3、5以及4、0组成移动副；E处：构件6、7组成转动副， 6、5以及7、0组成移动副；D处：构件5、0组成转动副 原 动 件 数机构具有确定的相对运动 1-5. 计 算 自 由 度 原 动 件 数1-6. 解： 低代前 原 动 件 数 机构具有确定的相对运动低代后 1-7替代前： 原 动 件 数 机构具有确定的相对运动替代后：1-8未去掉滑块前：去掉滑块后：证明：AB=BC=BD, CAD三点共圆，且CD为直径，始终为直角，构件2上D点的轨迹是垂直于AC的一条直线。滑块4引入的约束是使D点在垂直于AC的导路上移动，
3、与构件2上的D点轨迹重合，该约束不起作用，因此是虚约束。二、连杆机构2-1答：因为a+bc+d，且a为最短杆，因此存在整转副，转动副A、B 为整转副2）若以AD为机架，为 曲柄摇杆机构 ；3）若此机构为双曲柄机构，则应以AB为机架4）若此机构为双摇杆机构，则应以CD为机架5）若将杆AD改为d=400mm,其他各杆长度不变，则分别以1、2、3杆为机架时，所获得的机构为_双摇杆机构_机构。 2-2. 图示机构中：1)当e 0时，杆AB为曲柄的条件是_。证明：将转动副B拆开，曲柄上B点轨迹为圆，连杆上B点可运动范围为之间， 因此：转动副A为整转副的充分必要条件是：包含圆a2）当e = 0 时，杆AB
4、为曲柄的条件是: ；3）e = 0 时，若以杆AB为机架时，此机构将成为 转动导杆机构 机构。 2-3解：L=1mm/mm 如图所示：1）28+7250+52，且a为最短杆，此机构为曲柄摇杆机构；2）3) 摇杆CD的最大摆角=660；机构的最小传动角min=3002-4. 2-5. 解：L=1mm/mm ，L=构件实际长度/图上所画构件长度1. 求瞬心 ，2. 已知1 求2，应求出相对速度瞬心，绝对速度瞬心，是构件1、2的相对速度瞬心，是构件1和构件2上具有同一绝对速度的重合点。， ，方向同；3. =2rad/s4. VE = 2 * LpEp24 =2*73*10-3=0.146m/s VD
5、 =2 * LDp24 =2*92*10-3=0.184m/s,方向如图 另：本题也可先求，应求出相对速度瞬心，绝对速度瞬心， ，=2rad/s，方向同，其余同上。2-6.L=1mm/mm ，L=构件实际长度/图上所画构件长度解：1）机构的全部瞬心，；2）相对速度瞬心，绝对速度瞬心，是构件1、2的相对速度瞬心，是构件1和2上具有同一绝对速度的重合点。，方向同；2-7解： L=3mm/mm 1.求瞬心 ，2 应求出相对速度瞬心，绝对速度瞬心， 是构件1、3的相对速度瞬心，是构件1和构件3上具有同一绝对速度的重合点。，30mm，=150mm rads 方向同，顺时针。2-8. 解： 无 哥 氏 加
6、 速 度，因为2-9.解： m/s2-11 解：取 L=2mm/mm，按比例作图极位夹角 = 1800(K-1)/(k+1)=360,1. 作图 AD，AC1，,交c圆弧于C2，3. 量得=42mm，=101mm=42*2=84mm，=101*2=202mm 4.=+=202mm, =-=84mm； =59mm，=143mm2-12 解：取 L=0.5mm/mm，按比例作图1.极位夹角 = 1800(K-1)/(k+1)=360,2. 作图 , 交C1C2平分线于O，3. 以O为圆心，OC2为半径作圆交偏距线于A，A为铰链中心。量得=50mm，=136mm4.=50*0.5=25mm， =13
7、6*0.5=68.5mm =-=25mm，=+=68.5mm, =21.75mm，=46.75mm2-13 解：本题含有两个机构：转动导杆机构ACB 及对心曲柄滑块机构ADE1）滑块E冲程=2倍曲柄AD的长度， LAD =H/2=60mm；2）转动导杆机构ACB 本身没有急回特性，但其导杆滑块C在图示C1C2位置时曲柄滑块机构中的滑块E到达极限值，分析转动导杆机构ACB运动情况：导杆机构曲柄BC顺时针转动，从BC1BC2，转动1800+，导杆由AD1AD2，滑块E1E2，为慢行程；从BC1BC2，转动1800-，导杆由AD2AD1，滑块E2E1，为快行程；极位夹角 = 1800(K-1)/(k
8、+1)=360,转动导杆机构曲柄BC的长度 LBC=161.8mm， 曲柄滑块机构曲柄AD的长度 LAD =60mm。三、 凸轮机构3-1 图示为一尖端移动从动件盘形凸轮机构从动件的部分运动线图。试在图上补全各段的位移及加速度曲线，并指出在哪些位置会出现刚性冲击？哪些位置会出现柔性冲击？将分析结果用代码 A、B、C、D 填入下表中。区间速度 v加速度a的大小冲击情况10-等加速常数无冲击处a有限值突变,柔性冲击2-等速a=0无冲击处v 突变, v 0a= - 刚性冲击3-v=0,a=0无冲击处v 突变, 0 -va= - 刚性冲击4-等速a=0无冲击处a有限值突变,柔性冲击5- 等加速常数无冲
9、击处a有限值突变,柔性冲击6-2v=0,a=0无冲击0, 2处a有限值突变,柔性冲击加速度a的大小: A.常数， B. 0, C .-, D. 有限值突变；冲击情况：A. 无冲击 B.柔性冲击 C.刚性冲击。3-4 图示为一平底摆动从动件盘形凸轮机构，已知凸轮轮廓是一个圆。试在图上画出：1）凸轮从初始位置回转90时,从动件角位移902）从动件最大角位移max 及凸轮推程运动角；3）分析该凸轮机构压力角特点？1)作基圆，以OA为半径作A圆，作A0A90=900，过A90分别作基圆及凸轮廓线切线，得到90 = 130。 2）0D延长线交凸轮廓于Bmax，过Bmax作切线得Amax，再作基圆切线，其
10、交角为最大角位移max =370，A0OAmax为凸轮推程运动角=2190；3）该凸轮机构压力角始终为0。3-5 1）作凸轮理论轮廓曲线,如图圆，R=35，为滚子中心轨迹；作基圆：半径rb =30+5-10=25；与圆相切；作偏距圆，半径e=152）连接FA交圆于F，F为凸轮与滚子在F接触时滚子中心位置，过F作偏距圆的切线，交基圆于F0，切线方向为F点接触时导路方向，为初始位置到F点接触凸轮所转过的角度；3）FA为F点法线，其与F点导路运动方向的夹角为压力角F；4）图中Co为初始位置，F点位移SF = FoF。 四、 齿轮机构4-1 证明：图a)，同理图b）， ，同理 4-2解： 基圆大于根圆
11、的条件：， 当时， 时基圆大于根圆；时，基圆小于根圆当时， 时基圆大于根圆；时，基圆小于根圆。4-3. 解：；渐开线极坐标方程为： 压力角：分度圆=200，基圆b=0，齿顶圆a，cosa=rb/ra=93.97/105, a=26.50；渐开线齿廓的曲率半径：分度圆=rsin200=100*0.342=34.2mm，基圆b =0，齿顶圆上a=rsin26.50=105*0.446=46.85；展角： 分度圆=0.014904，弧度变角度0.014904*180/=0.8540，基圆b=0， 齿顶圆a=0.036069；弧度变角度0.036069*180/=2.0670。4-4解：1）略2） ；
12、, m =7.7286/cos200=8.225； ， m =7.7286/cos250=8.5；, m=7.7286/cos150=8.0；该齿轮=192+ =204.8 mm =12.8， ， =192-16（1+）=171.2， =0.3 3）基圆齿距 基圆齿厚 基圆齿厚也可用任意圆齿厚公式计算！1) 4-5.解：（l）中心距 a a=5（20+36）/2+3=143啮合角变大，a/a=cos/cos，cos=cos200*140/143=0.92 =23.10，节圆半径：变大；r1/r1=a/a=cos/cos，r1=50*143/140=51.1mm r2=130*143/140=91.9mm，分度圆半径不变； 节圆压力角等于啮合角=23.10。
