機(jī)械原理答案1-7

1、3第二章平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析題21圖a所示為一簡易沖床的初擬設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)者的思路是：動(dòng)力由齒輪1輸入，使軸A連續(xù)回轉(zhuǎn)；而固裝在軸A上的凸輪2與杠桿3組成的凸輪機(jī)構(gòu)使沖頭4上下運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到?jīng)_壓的目的。試?yán)L出其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖（各尺寸由圖上量取），分析是否能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖，并提出修改方案。解：1)取比例尺繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。(圖21a)2)要分析是否能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖首先要計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度。盡管此機(jī)構(gòu)有4個(gè)活動(dòng)件，但齒輪1和凸輪2是固裝在軸A上，只能作

2、為一個(gè)活動(dòng)件，故3?n3?lp1?hp01423323?????????hlppnF原動(dòng)件數(shù)不等于自由度數(shù)，此簡易沖床不能運(yùn)動(dòng)，即不能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖。分析：因構(gòu)件3、4與機(jī)架5和運(yùn)動(dòng)副B、C、D組成不能運(yùn)動(dòng)的剛性桁架。故需增加構(gòu)件的自由度。3)提出修改方案：可以在機(jī)構(gòu)的適當(dāng)位置增加一個(gè)活動(dòng)構(gòu)件和一個(gè)低副，或用一個(gè)高副來代替一個(gè)低副。(1)在構(gòu)件3、4之間加一連桿及一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副(圖21b)。(2)在構(gòu)件3、4之間加一滑塊及一個(gè)移動(dòng)副(圖21c

3、)。(3)在構(gòu)件3、4之間加一滾子(局部自由度)及一個(gè)平面高副(圖21d)。討論：增加機(jī)構(gòu)自由度的方法一般是在適當(dāng)位置上添加一個(gè)構(gòu)件（相當(dāng)于增加3個(gè)自由度）和11(c)題21(d)54364(a)5325215436426(b)3211個(gè)低副（相當(dāng)于引入2個(gè)約束），如圖21（b）（c）所示，這樣就相當(dāng)于給機(jī)構(gòu)增加了一個(gè)自由度。用一個(gè)高副代替一個(gè)低副也可以增加機(jī)構(gòu)自由度，如圖21（d）所示。題22圖a所示為一小型壓力機(jī)。圖上，齒輪1與偏心

4、輪1’為同一構(gòu)件，繞固定軸心O連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。在齒輪5上開有凸輪輪凹槽，擺桿4上的滾子6嵌在凹槽中，從而使擺桿4繞C軸上下擺動(dòng)。同時(shí)，又通過偏心輪1’、連桿2、滑桿3使C軸上下移動(dòng)。最后通過在擺桿4的叉槽中的滑塊7和鉸鏈G使沖頭8實(shí)現(xiàn)沖壓運(yùn)動(dòng)。試?yán)L制其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖，并計(jì)算自由度。解：分析機(jī)構(gòu)的組成：此機(jī)構(gòu)由偏心輪1’（與齒輪1固結(jié)）、連桿2、滑桿3、擺桿4、齒輪5、滾子6、滑塊7、沖頭8和機(jī)架9組成。偏心輪1’與機(jī)架9、連桿2與滑桿3、滑桿3

5、與擺桿4、擺桿4與滾子6、齒輪5與機(jī)架9、滑塊7與沖頭8均組成轉(zhuǎn)動(dòng)副，滑桿3與機(jī)架9、擺桿4與滑塊7、沖頭8與機(jī)架9均組成移動(dòng)副，齒輪1與齒輪5、凸輪(槽)5與滾子6組成高副。故解法一：7?n9?lp2?hp12927323?????????hlppnF解法二：局部自由度8?n10?lp2?hp1??F11210283)2(3??????????????FpppnFhl5若以頸骨1為機(jī)架，試?yán)L制其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖和計(jì)算其自由度，并作出大腿彎

6、曲90度時(shí)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。解：1)取比例尺繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。大腿彎曲90度時(shí)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖如虛線所示。(如圖25所示)2)5?n7?lp0?hp10725323?????????hlppnF題26試計(jì)算如圖所示各機(jī)構(gòu)的自由度。圖a、d為齒輪連桿組合機(jī)構(gòu)；圖b為凸輪連桿組合機(jī)構(gòu)（圖中在D處為鉸接在一起的兩個(gè)滑塊）；圖c為一精壓機(jī)機(jī)構(gòu)。并問在圖d所示機(jī)構(gòu)中，齒輪3與5和齒條7與齒輪5的嚙合高副所提供的約束數(shù)目是否相同？為什么？解：a)4?n

7、5?lp1?hp11524323?????????hlppnFb)解法一：5?n6?lp2?hp12625323?????????hlppnF解法二：虛約束局部自由度7?n8?lp2?hp0??p2??F12)0282(73)2(3???????????????FpppnFhlc)解法一：5?n7?lp0?hp10725323?????????hlppnF解法二：11?n17?lp0?hp虛約束局部自由度263010232???????

8、??????nppphl0??F10)20172(113)2(3???????????????FpppnFhld)6?n7?lp3?hp13726323?????????hlppnF齒輪3與齒輪5的嚙合為高副（因兩齒輪中心距己被約束，故應(yīng)為單側(cè)接觸）將提供1個(gè)約束。齒條7與齒輪5的嚙合為高副（因中心距未被約束，故應(yīng)為雙側(cè)接觸）將提供2個(gè)約束。題27試?yán)L制圖a所示凸輪驅(qū)動(dòng)式四缸活塞空氣壓縮機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。并計(jì)算其機(jī)構(gòu)的自由度（圖中凸輪1

9、原動(dòng)件，當(dāng)其轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，分別推動(dòng)裝于四個(gè)活塞上A、B、C、D處的滾子，使活塞在相應(yīng)得氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。圖上AB=BC=CD=AD）。解：1)取比例尺繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。(如圖27(b)所示)2)此機(jī)構(gòu)由1個(gè)凸輪、4個(gè)滾子、4個(gè)連桿、4個(gè)活塞和機(jī)架組成。凸輪與4個(gè)滾子組成高副，4個(gè)連桿、4個(gè)滾子和4個(gè)活塞分別在A、B、C、D處組成三副復(fù)合鉸鏈。4個(gè)活塞與4個(gè)缸（機(jī)架）均組成移動(dòng)副。解法一：13?n17?lp4?hp虛約束：因?yàn)椋?和5，6和7、8