机械原理概念复习总结

机械原理作业

2-1 解释下列概念

1 运动副

两构件直接接触并能相互产生相对运动而组成的活动连接称为运动副。 2 机构的自由度

确定机构运动所需要的独立运动参数的数目。 3 机构运动简图

为便于研究机构的运动，用简单的线条和符号代表构件和运动副，并按比例定出各运动副位置，表示机构的组成和传动情况，这样绘制出的简明图形就称为机构运动简图。 4 机构结构分析

机构结构分析就是将已知机构分解为原动件、机架和若干个基本杆组，进而了解机构的组成，并确定机构的级别。 5 高副低代

为将低副机构的结构分析与运动分析方法用于含高副的平面机构，可按一定约束条件将高副虚拟地用低副代替，称之为高副低代。 2-2

解 （a ）活动构件数3n =，低副数4L P =，高副数H 1P =，则机构的自由度为：

32332410L H F n P P =--=⨯-⨯-=

该机构不能运动。

（b ）活动构件数4n =，低副数6L P =，高副数H 0P =，则机构的自由度为：

32342600L H F n P P =--=⨯-⨯-=

该机构不能运动。

2-3 解：活动构件数5n =，低副数7L P =，高副数H 0P =，则机构的自由度为：

32352701L H F n P P =--=⨯-⨯-=

2-4 解(a) 活动构件数5n =，低副数7L P =，高副数H 0P =，则机构的自由度为：

32352701L H F n P P =--=⨯-⨯-=

A 和

B 之间有一个虚约束。

(e) 活动构件数3n =，低副数3L P =，高副数H 2P =，则机构的自由度为：

32332321L H F n P P =--=⨯-⨯-=

B 处的滚子为局部自由度。

2-5 计算图示机构的自由度(如有复合铰链、虚约束、局部自由度应指出)，以构件8原动件，确定杆组的级别，要求绘制出基本杆组。

解：活动构件数7n =，低副数10L P =，高副数H 0P =，则机构的自由度为：

323721001L H F n P P =--=⨯-⨯-=

以构件2为原动件，机构拆分如下图。机构由一个Ⅰ级杆组和三个Ⅱ级杆组组成，所以，机构为Ⅱ级机构。

以构件4为原动件，机构拆分如下图。机构由一个Ⅰ级杆组和三个Ⅱ级杆组组成，所以，机构为Ⅱ级机构。

以构件8为原动件，机构拆分如下图。机构由一个Ⅰ级杆组、一个Ⅱ级杆组和一个Ⅲ级杆组组成，所以，机构为Ⅲ级机构。

3-2 图示冲床刀架装置中，当偏心轮1绕固定中心A 转动时，构件2绕活动

中心C 摆动，同时推动后者带着刀架3上下移动。B 点为偏心轮的几何中心。问该装置是何种机构？ 它是如何演化出来的？

解 该装置是曲柄滑快机构，通过扩大曲柄与机架的转动副使曲柄变为偏心轮，再扩大滑快的尺寸演化出来的。

3-3 图示铰链四杆机构中，已知50mm BC l =，35mm CD l =，30AD l mm =，AD 为机架，并且

1）若此机构为曲柄摇杆机构，且AB 为曲柄，求AB l 的最大值。 2）若此机构为双曲柄机构，求AB l 的最小值。 3）若此机构为双摇杆机构，求AB l 的数值。 解 （1）机构为曲柄摇杆机构，且AB 为曲柄。 由杆长条件可知

AB BC CD AD l l l l +≤+

即503530AB l +≤+，则

15AB l mm ≤ （1）

（2）机构为双曲柄机构

则AD l 为最短杆，并且满足杆长条件。对于最长杆，可分两种情况讨论：

① BC l 为最长杆，AD BC AB CD l l l l +≤+，即305035AB l +≤+，则

45AB l mm ≥ （2）

② AB l 为最长杆，AB AD BC CD l l l l +≤+，即+303550AB l ≤+，则

55AB l mm ≤ （3）

所以4555AB l mm ≤≤，AB l 的最小值为=45AB l mm 。

（3）机构为双摇杆机构

不满足式（1）、式（2）和式（3），则有

15<45AB l mm <，55<115 AB l mm < =115 AD BC CD l l l mm ++

3-4 试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置。

3-6 图示凸轮机构中，已知50r mm =，22OA l mm =，80AC l mm =，190ϕ=，凸轮1以等角速度110/rad s ω=逆时针方向转动。试用顺心法求从动件2的角速度

2ω。

解 方法一：

222() (,)0B B AO B AC B B AO B x y l r x l x y l y

⎧+-=⎪

-⎛⎫⎨

-= ⎪⎪⎝⎭⎩

（1） 由式（1）可得

22(22)2500 80(,22)0

B B B B B B x y x x y y ⎧+-=⎪

-⎛⎫⎨

-= ⎪⎪⎝⎭⎩

（2） 由式（2）可得

2222

442016

80220B B B B B B B

x y y x y x y ⎧+-=⎨+--=⎩ （3） 由式（3）可得

80222016B B x y -= （4）

由式（4）可得

222016

8080

B B x y =+

（5） 由式（5）代入式（3）的第一个方程，可得

2

1.07562530.141380.960B B y y --= （6）

230.14+30.1441.0756251380.9652.4833B y +⨯⨯= （7）

22201622201652.4833+39.632980808080B B x y =

+=⨯= （8） 建立B 和O 所在的直线方程

2252.483322

0.769139.6329y x --== （9） 在上式中，令0y =，可得

1222

28.6030.7691

P x -=

=- （10） 故有：