《机械原理》课后习题附答案

C

B D B

C

平面机构结构分析专业———班级———学号———姓名——— 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。

C B 3

5 A 2

4 1

解：1）取比例尺μ1＝1mm/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 pι=4 p h=1

因为:F=3n-2pι-p h =3x3-2x4-1=0

因此，此简易冲床不能运动。

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：

D

(1 (2

D

G

7

D 64

C E

F

9 3

8

B 2 A

1

2

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。

b)

解：计算该机构的自由度

n=7， p ι=9， p h =2 F=3n-2p e -p h =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 ι=5 Ph=1

F=3x4-2x5-1=1

3

4 C A

复合铰链

1

a)

B

D 5

b）解：

n＝6 Pι=7 Ph=3

F＝3×6－2×7－3＝1

4.试计算下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 Pι=10 Ph=0 F=3x7-2x10-1=1

b）n=5 Pι=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。

解：1）计算此机构的自由度

n=7 Pι=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Ш 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-(2P l+P h)=3×4-(2×5+1)=1

此杆组为三级杆组

（b）F=3n-(2P l+P h)=3×5-(2×5+2)=1

此杆组为二级杆组

（c）F=3n-(2P l+P h)=3×4-(2×5+0)=1

此杆组为二级杆组

（d）F=3n-(2P l+P h)=3×7-(2×10+1)=1

此杆组为三级杆组

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，μl=3m/m，ω=10r 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。

m s m s 2 13

13 13 → → → → →

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：

w .l AP .μl = ω4 .l DP .μl

24 24

l AP

45 所以ω4 = w . 24 = 10⨯ = 5 rad l DP 24

90

s

υc = ω4 .l CD .μl = 5⨯ 32 ⨯ 3 = 0.48 m s

2）由于 P 13 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 P 13 也为绝对瞬心。 所以ν C

= ν C 即ω3.l CP .μl = ω4 .l CD .μl

3

4

13

ω3 = ω4 .l CD

l

CP 13

= 5 ⨯ 32

68

= 2.35 rad s

所以υE

= ω3.l EP .μl

只有 l EP 最小值时，υE 才取得最小值；所以过 P 13 做 B C 的垂线，交点为 E ，为

B C 杆件上速度最小的点；υE

= ω3.l EP .μl = 2.35⨯ 57 ⨯ 3 = 0.402 m s

3. 在图示的机构中，已知长度比例尺μ=0.001⎛ m ⎫

，构件 1的角速度为ω mm

⎪ ⎝ ⎭

=10(r a d / s ) ，为顺时针方向，其角加速度α= 10(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υ3 及a 3 ：

要 求 ： 1．列出相应的矢量方程式，并在方程式的下面分析各矢量的大小及方向；

⎛ ⎫

⎛ ⎫ 2取

μv = 0.02 ⎪, μa = 0.2 ⎪ mm ⎪

mm ⎪ ⎝ ⎭ ⎝ ⎭

解：1）对题目进行分析可得：

υ3 =υB 3 =υB 2 =υB 1 +υB 2B 1

大 小 ？ ω1.μl .l ab