浙江工业大学机械原理习题卡

第二章 机构的结构分析一、试画出图示平面机构的机构示意图，并计算自由度（步骤：1）列出完整公式，2）带入数据，3）写出结果）。

图a ) 唧筒机构――用于水井的半自动汲水机构。

图中水管4直通水下，当使用者来回摆动手柄2时，活塞3将上下移动，从而汲出井水。

n= 3p L = 4 p H = 0p '= 0 F '= 0 F=3n －(2p l ＋p h －p ′)－F ′= 3×3－（2×4＋0－0）－0 = 1图b ) 缝纫机针杆机构 原动件1绕铰链A 作整周转动，使得滑块2沿滑槽滑动，同时针杆作上下移动，完成缝线动作。

解： 自由度计算： 画出机构示意图：n= 3p L = 4 p H = 0p '= 0 F '= 0 F=3n －(2p l ＋p h －p ′)－F ′ = 3×3－(2×4＋0－0)－0 = 1图c ）所示为一具有急回作用的冲床。

图中绕固定轴心A 转动的菱形盘1为原动件，其与滑块2在B 点铰接，通过滑块2推动拨叉3绕固定轴心C 转动，而拨叉3与圆盘4为同一构件。

当圆盘4转动时，通过连杆5使冲头6实现冲压运动。

试绘制其机构运动简图，并计算自由度。

观察方向3241 432 1解：1) 选取适当比例尺μl ，绘制机构运动简图(见图b)2) 分析机构是否具有确定运动n= 5 p L = 7 p H = 0 p '= 0 F '= 0 F =3n －(2p l ＋p h －p ′)－F ′= 3×5－(2×7＋0－0)－0 ＝ 1 机构原动件数目＝ 1 机构有无确定运动 有确定运动想一想1．如何判断菱形盘1和滑块是否为同一构件它们能为同一构件吗2 为了使冲头6得到上下运动，只要有机构CDE 即可，为什还要引入机构ABC(可在学过第三章后再来想想)二、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），分析是否能实现设计意图，并提出修改方案。

解 1) 选取适当比例尺μl ，绘制机构运动简图(见图b)2) 分析是否能实现设计意图 n= 3p L = 4 p H = 1p '= 0 F '= 0b ) μl = 1 mm/mm53 (4)21 67F=3n －(2p l ＋p h －p ′)－F ′ =3×5－(2×7＋0－0)－0 = 1机构有无确定运动 有确定运动 能否实现设计意图 不能3) 提出修改方案（图c ）c )想一想：1．通过本题．你对在设计新的机械或分析现有机械时，首先要绘制机构的运动简图有什么体会 2．计算机构自由度的目的是什么3．当机构的自由度小于1时，可通过哪些途径来增加自由度本题中还可列出哪些简单而又适用的修改方案三、计算图示机构的自由度，并在图上指出其中的复合铰链、局部自由度和虚约束。

n= 8 p L = 10 p H = 2 p '= 0 F '= 1F=3n －(2p l ＋p h －p ′)－F ′=3×8－(2×10＋2－0)－1= 1n= 8 p L = 10 p H = 2p '= 1 F '= 1F =3n －(2p l ＋p h －p ′)－F ′b ) μl = 1 mm/mm4 5 32b 3’’ b4 5321’143211’A复合铰链局部自由度虚约束局部自由度 复合铰链=3×8－(2×10＋2－1)－1= 2n= 10 p L= 14 p H= 1p'= 1 F'= 1F=3n－(2p l＋p h－p′)－F′=3×10－(2×14＋1－1)－1= 1复合铰链虚约束局部自由度四、对图示翻台机构：(1) 绘出机构简图；(2) 计算自由度；(3) 进行结构分析，并指出杆组的数目与级别以及机构级别。

图中箭头所在构件为原动件。

G五、试计算图示机构的自由度。

（若有复合铰链、局部自由度或虚约束，必须明确指出。

〕并指出杆组的数目与级别以及机构级别。

G IL第3章平面机构的运动分析答案一、填空题：1．速度瞬心是两刚体上瞬时速度相等的重合点。

2．若瞬心的绝对速度为零，则该瞬心称为绝对瞬心；若瞬心的绝对速度不为零，则该瞬心称为相对瞬心。

3．当两个构件组成移动副时，其瞬心位于垂直于导路方向的无穷远处。

当两构件组成高副时，两个高副元素作纯滚动，则其瞬心就在接触点处；若两个高副元素间有相对滑动时，则其瞬心在过接触点两高副元素的公法线上。

4．当求机构的不互相直接联接各构件间的瞬心时，可应用三心定理来求。

5．3个彼此作平面平行运动的构件间共有 3 个速度瞬心，这几个瞬心必定位于一条直线上。

6．机构瞬心的数目K与机构的构件数N的关系是K＝N(N－1)/2 。

7．铰链四杆机构共有6个速度瞬心，其中3个是绝对瞬心。

8．速度比例尺μν表示图上每单位长度所代表的速度大小，单位为：(m/s)/mm 。

加速度比例尺μa表示图上每单位长度所代表的加速度大小，单位为(m/s2)/mm。

9．速度影像的相似原理只能应用于构件，而不能应用于整个机构。

10．在摆动导杆机构中，当导杆和滑块的相对运动为平动，牵连运动为转动时（以上两空格填转动或平动），两构件的重合点之间将有哥氏加速度。

哥氏加速度的大小为2×相对速度×牵连角速度；方向为相对速度沿牵连角速度的方向转过90°之后的方向。

二、试求出图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置(用符号ijP直接标注在图上)。

）PP23→∞12三、 在图a 所示的四杆机构中，l AB =60mm,l CD =90mm ，l AD =l BC =120mm ，ω2=10rad/s ，试用瞬心法求：1）当φ＝165°时，点C 的速度v C ；2）当φ＝165°时，构件3的BC 线上速度最小的一点E 的位置及速度的大小；3）当v C ＝0时，φ角之值（有两个解）； 解：1）以选定的比例尺μl 作机构运动简图（图b ）。

2）求v C ，定出瞬心P 13的位置（图b ）v C =ω33413P P μl=34132313Bl l v P P P P μμg g g=1060583833⨯⨯⨯⨯≈×174=418(mm/s) 3）定出构件3的BC 线上速度最小的点E 的位置：E 点位置如图所示。

v E =ω313EP μl ≈×52×3Ca )（P 13）P=374(mm/s)4）定出v C ＝0时机构的两个位置（作于图c ），量出： φ1≈45° φ2≈27°想一想：1.要用瞬心法求解某构件（如构件3）上点的速度，首先需要定出该构件的何种瞬心2.构件（如构件3）上某点的速度为零，则该点一定就是它的什么瞬心四、 在图示摆动导杆机构中，∠BAC ＝90°，L AB =60mm ，L AC =120mm ，曲柄AB 以等角速度ω1=30rad/s转动。

请按照尺寸按比例重新绘制机构运动简图，试用相对运动图解法求构件3的角速度和角加速度。

'3b πXv Q v Ha作用在机械上的力分为 驱动力 和 阻抗力 两大类。

2．对机构进行力分析的目的是： (1) 确定运动副中的反力 ；(2) 确定机械上的平衡力或平衡力矩 。

c3. 质量代换中，动代换是指满足质量不变、质心位置不变以及对质心轴的转动惯量不变；而静代换则是指只满足 构件的质量不变和质心位置不变 。

4. 在滑动摩擦系数相同条件下，槽面摩擦比平面摩擦大，其原因是槽面摩擦的当量摩擦系数为θsin ff =∇，明显大于f ，因此，机械中三角带传动比平型带传动用得更为广泛，而联接用的螺纹更多地采用三角形为螺纹牙型。

5. 虑摩擦的移动副，当发生加速运动时，说明外力的作用线与运动方向法线的夹角 大于摩擦角 ，当发生匀速运动时，说明外力的作用线与运动方向法线的夹角 等于摩擦角 ，当发生减速运动时，说明外力的作用线与运动方向法线的夹角 小于摩擦角6. 考虑摩擦的转动副，当发生加速运动时，说明外力的作用线 在摩擦圆之外 ，当发生匀速运动时，说明外力的作用线 与摩擦圆相切 ，当发生减速运动时，说明外力的作用线 与摩擦圆相割 。

选择题：1. 在车床刀架驱动机构中，丝杠的转动使与刀架固联的螺母作移动，则丝杠与螺母之间的摩擦力矩属于 C 。

A)驱动力； B )生产阻力； C)有害阻力； D)惯性力。

2. 风力发电机中的叶轮受到流动空气的作用力，此力在机械中属于 A 。

A)驱动力； B)生产阻力； C)有害阻力； D)惯性力。

3. 在空气压缩机工作过程中，气缸中往复运动的活塞受到压缩空气的压力，此压力属于 B 。

A)驱动力； B)生产阻力； C)有害阻力； D)惯性力。

4. 在外圆磨床中，砂轮磨削工件时它们之间的磨削力是属于 B 。

A)驱动力； B)生产阻力； C)有害阻力； D)惯性力。

5.在带传动中，三角胶带作用于从动带轮上的摩擦力是属于 A 。

A)驱动力； B)生产阻力；C)有害阻力；D)惯性力。

6.在机械中，因构件作变速运动而产生的惯性力 D 。

A)一定是驱动力；B)一定是阻力；C)在原动机中是驱动力，在工作机中是阻力；D)无论在什么机器中，它都有时是驱动力，有时是阻力。

7. 在机械中阻力与其作用点速度方向 D 。

A).相同; B).一定相反; C).成锐角; D).相反或成钝角 8. 在机械中驱动力与其作用点的速度方向 C 。

A〕一定同向；B〕可成任意角度；C〕相同或成锐角；D〕成钝角9.考虑摩擦的转动副，不论轴颈在加速、等速、减速不同状态下运转，其总反力的作用线C 切于摩擦圆。

A) 都不可能；B)不全是；C)一定都。

综合题1：当图示的轧钢机的轧辊回转时,不需外力的帮助即能将轧件带入轧辊之间。

（忽略轧件自重）1．试证明这时轧辊与轧件间的摩擦角ϕ不应小于β；2．若d=1200mm,a=25mm及轧辊与轧件间的摩擦系数f＝，求轧件的最大厚度h。

解：1．图示工件在A点处受到辊子给工件的作用力，根据摩擦角的定义，该力方向将沿接触点公法线方向，向阻碍工件相对辊子运动方向偏转摩擦角，如图所示同理，在A点对应的点处也有同样情况明显，两个力的合力必须产生向右的分力才能将工件牵引入内，即必须βϕ≥才能完成牵引2．由几何关系mmtgrrh6085.7525)]}1.0(cos[600600{225)cos(21=+-=+-=-ϕ综合题2：对图示机构的各构件作出力分析，画出各构件的受力分析图（不考虑惯性力,考虑摩擦力与不考虑摩擦力分别分析，摩擦角自定）。