西工大机械原理作业及解答

平面机构的结构分析

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 l绘制其机构运动简图（图b）。 2）分析其是否能实现设计意图。

图 a） 由图b可知，n 3，pl 4，ph 1，p 0，F 0 故：F 3n (2pl ph p ) F 3 3 (2 4 1 0) 0 0

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。

图 b）

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 c1） 图 c2）

2、试画出图示平面机构的运动简图，并计算其自由度。

图a）

解：n 3，pl 4，ph 0，F 3n 2pl ph 1

图 b）

解：n 4，pl 5，ph 1，F 3n 2pl ph 1

3、计算图示平面机构的自由度。将其中的高副化为低副。机构中的原动件用圆弧箭头表示。

3－1

解3－1：n 7，pl 10，ph 0，F 3n 2pl ph 1，C、E复合铰链。

3－2

解3－2：n 8，pl 11，ph 1，F 3n 2pl ph 1，局部自由度

3－3 解3－3：n 9，pl 12，ph 2，F

3n 2pl ph 1

4、试计算图示精压机的自由度

解：n 10，pl 15，ph 0 解：n 11，pl 17，ph 0

p 2pl p h 3n 2 5 0 3 3 1 p 2pl p h 3n 2 10 3 6 2

F 0 F 0

F 3n (2pl ph p ) F F 3n (2pl ph p ) F

3 10 (2 15 0 1) 0 1 3 11 (2 17 0 2) 0 1

（其中E、D及H均为复合铰链） （其中C、F、K均为复合铰链）

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者有所不同。

解1）计算此机构的自由度

F 3n (2pl ph p ) F 3 7 2 10 1

2）取构件AB为原动件时 机构的基本杆组图为

此机构为 Ⅱ 级机构

3）取构件EG为原动件时 此机构的基本杆组图为

此机构为 Ⅲ 级机构

平面机构的运动分析

1、试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置（用符号Pij直接标注在图上）。

2、在图a所示的四杆机构中，lAB=60mm，lCD=90mm，lAD=lBC=120mm，

2=10rad/s，试用瞬心法求：

1） 当 =165时，点C的速度vC；

2） 当 =165时，构件3的BC线上速度最小的一点E的位置及其速度的大小； 3）当vC=0 时， 角之值（有两个解）。

解1）以选定的比例尺 l作机构运动简图（图b）。

b)

2）求vC，定出瞬心P13的位置（图b） 因p13为构件3的绝对速度瞬心，则有：

w3 vBBP13 w2lABul BP13 10 0.06/0.003 78 2.56(rad/s) vC ulCP13w3 0.003 52 2.56 0.4(m/s)

3）定出构件3的BC线上速度最小的点E的位置

因BC线上速度最小之点必与P13点的距离最近，故从P13引BC线的垂线交于点E，由图可得：

vE ul P(m/s) 13Ew3 0.003 46.5 2.56 0.357

4）定出vC=0时机构的两个位置（作于 图C处），量出

1 26.4

2 226.6 c)

3、在图示的机构中，设已知各构件的长度lAD＝85 mm，lAB=25mm，lCD=45mm，

lBC=70mm，原动件以等角速度 1=10rad/s转动，试用图解法求图示位置时点E的速度

vE和加速度aE以及构件2的角速度 2及角加速度 2。

a) μl=0.002m/mm

解1）以 l=0.002m/mm作机构运动简图（图a） 2）速度分析 根据速度矢量方程：vC vB vCB

以 v＝0.005(m/s)/mm作其速度多边形（图b）。 b) （继续完善速度多边形图，并求vE及 2）。 根据速度影像原理，作 bce~ BCE，且字母 顺序一致得点e，由图得：

a=0.005(m/s2)/mm

vE v pe 0.005 62 0.31(s)

w2 v BC 0.005 31.5/0.07 2.25(s)

（顺时针）

w3 v pcCO 0.005 33/0.045 3.27(s)

（逆时针）

3）加速度分析 根据加速度矢量方程：

n t n taC aC aC aB aCB aCB

以 a=0.005(m/s2)/mm 作加速度多边形（图c）。

（继续完善加速度多边形图，并求aE及 2）。

根据加速度影像原理，作 b c e ~ BCE，且字母顺序一致得点e ，由图得：

aE a pe 0.05 70 3.5(m/s2)

t

C/lBC 0.05 27.5/0.07 19.6(rad/s2)（逆时针） a2 aCBBC a n2

4、在图示的摇块机构中，已知lAB=30mm，lAC=100mm，lBD=50mm，lDE=40mm，曲柄以 1=10rad/s等角速度回转，试用图解法求机构在 1＝45时，点D和点E的速度和加速度，以及构件2的角速度和角加速度。

解1）以 l=0.002m/mm作机构运动简图（图a）。

2）速度分析 v=0.005(m/s)/mm 选C点为重合点，有：

vC2 vB vC2B vC3

方向？ AB BC大小？w1lAB？0

vC2C3

//BC ?

以 v作速度多边形（图b）再根据速度影像原理， 作bd2 BC， bde~ BDE，求得点d及e， 由图可得

vD vpd 0.005 45.5 0.23(m/s) …… 此处隐藏：3475字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……