<机械原理>第八版 西工大教研室编
第2章
21 何谓构件?何谓运动副及运动副元素?运动副就是如何进行分类得? 答:参考教材5~7页。
22 机构运动简图有何用处?它能表示出原机构哪些方面得特征?
答:机构运动简图可以表示机构得组成与运动传递情况,可进行运动分析,而且也可用来进行动力分析。
23 机构具有确定运动得条件就是什么?当机构得原动件数少于或多于机构得自由度时,机构得运动将发生什么情况? 答:参考教材12~13页。
24 何谓最小阻力定律?试举出在机械工程中应用最小阻力定律得1、2个实例。 25 在计算平面机构得自由度时,应注意哪些事项? 答:参考教材15~17页。
26 在图220所示得机构中,在铰链C、B、D处,被连接得两构件上连接点得轨迹都就是重合得,那么能说该机构有三个虚约束吗?为什么?
答:不能,因为在铰链C、B、D中任何一处,被连接得两构件上连接点得轨迹重合就是由于其她两处得作用,所以只能算一处。 27 何谓机构得组成原理?何谓基本杆组?它具有什么特性?如何确定基本杆组得级别及机构得级别? 答:参考教材18~19页。
28 为何要对平面高副机构进行“高副低代\“高副低代”应满足得条件就是什么? 答:参考教材20~21页。
29 任选三个您身边已有得或能观察到得下列常用装置(或其她装置),试画出其机构运动简图,并计算其自由度。1)折叠桌或折叠椅;2)酒瓶软木塞开盖器;3)衣柜上得弹簧合页;4)可调臂台灯机构;5)剥线钳;6)磁带式录放音机功能键操纵机构;7)洗衣机定时器机构;8)轿车挡风玻璃雨刷机构;9)公共汽车自动开闭门机构;10)挖掘机机械臂机构;…。
210 请说出您自己身上腿部得髋关节、膝关节与踝关节分别可视为何种运动副?试画出仿腿部机构得机构运动简图,并计算其自由度。
211图示为一简易冲床得初拟设计方案。设计者得思路就是:动力由齿轮j输入,使轴A连续回转;而固装在轴^上得凸轮2与杠杆3组成得凸轮机构使冲头4上下运动,以达到冲压得目得。试绘出其机构运动简图(各尺寸由图上量取),分析就是否能实现设计意图,并提出修改方案。 1)取比例尺绘制机构运动简图 2)分析就是否能实现设计意图
解:
不合理 ∵,可改为
212图示机构为一凸轮齿轮连杆组合机构,试绘制其机构示意简图并计算自由度。
解:
216试计算图示凸轮连杆组合机构得自由度 (a)
解: A为复合铰链 (b)
解:(1) 图示机构在D处得结构与图21所示者一致,经分析知该机构共有7个活动构件,8个低副(注意移动副F与F’,E与E’均只算作一个移动副),2个高副;因有两个滚子2、4,所以有两个局部自由度,没有虚约束,故机构得自由度为
F=3n (2pl+ph p’) F’=3ⅹ7 (2ⅹ8+20) 2=1
(2)如将D处结构改为如图b所示形式,即仅由两个移动副组成。注意,此时在该处将带来一个虚约束。因为构件3、6与构件5、6均组成移动副,均要限制构件6在图纸平面内转动,这两者就是重复得,故其中有一个为虚约束。经分析知这时机构得活动构件数为6,低副数为7,高副数与局部自由度数均为2,虚约束数为1,故机构得自由度为
F=3n (2pl+ph p’) F’ =3×6 (2ⅹ7+21) 2=1
上述两种结构得机构虽然自由度均为一,但在性能上却各有千秋:前者得结构较复杂,但没有虚约束,在运动中不易产生卡涩现象;后者则相反,由于有一个虚约束,假如不能保证在运动过程中构件3、5始终垂直,在运动中就会出现卡涩甚至卡死现象,故其对制造精度要求较高。 (c)
解:(1) n=11, p1=17, ph=0, p`=2p1`+ph3n`=2, F`=0 F=3n(2p1+php`)F`=3×11(2×17+02)0=1
(2) 去掉虚约束后 F=3n(2pl+ph) =3×5(2×7+0) =1
(d)A、B、C处为复合铰链。自由度为:F=3n(2p1+php`)F`=3×6(2×7+3)0=1
齿轮3、5与齿条7与齿轮5得啮合高副所提供得约束数目不同,因为齿轮3、5处只有一个高副,而齿条7与齿轮5在齿得两侧面均保持接触,故为两个高副。
213图示为一新型偏心轮滑阎式真空泵。其偏心轮1绕固定轴心A转动,与外环2固连在一起得滑阀3在可绕固定轴心C转动得圆柱4中滑动。当偏心轮按图示方向连续回转时可将设备中得空气吸入,并将空气从阀5中排出,从而形成真空。(1)试绘制其机构运动简图;(2)计算其自由度。
解 (1)取比例尺作机构运动简图如图所示。
(2) F=3n(2p1+php’)F’=3×4(2×4+00)1=1
214 图示就是为高位截肢得人所设汁得一种假肢膝关节机构。该机构能保持人行走得稳定性。若以胫骨1为机架,试绘制其机构运动简图与计一算其自由度,并作出大腿弯曲时得机构运动简图。 解 把胫骨l相对固定作为机架.假肢膝关节机构得机构运动简图如图
所示, 大腿弯曲90。时得机构运动简图,如图中虚线所示。其自由度为: F=3n(2pl+php’)F’=3×5(2×7+00)0=1
215试绘制图n所示仿人手型机械手得食指机构得机构运动简图(以手掌8作为相对
固定得机架),井计算自由度。 (1)取比倒尺肌作机构运动简图 (2)计算自由度
解:
218图示为一刹车机构。刹车时,操作杆j向右拉,通过构件2、3、4、5、6使两闸瓦刹住车轮。试计算机构得自由度,并就刹车过程说明此机构自由度得变化情况。(注;车轮不属于刹车机构中得构件。
(1)未刹车时,刹车机构得自由度
2)闸瓦G、J之一剃紧车轮时.刹车机构得自由度
3)闸瓦G、J同时刹紧车轮时,刹车机构得自由度
解: 1> 2> 3>
223图示为一内然机得机构运动简图,试计算自由度t并分析组成此机构得基本杆组。如在该机构中改选EG为原动件,试问组成此机构得基本杆组就是否与前者有所不同。
解:
2-21 图示为一收放式折叠支架机构。该支架中得件1与5分别用木螺钉连接于固定台板1’与括动台板5`上.两者在D处铰接,使活动台板能相对于固定台极转动。又通过件1,2,3,4组成得铰链四杆机构及连杆3上E点处得销子与件5上得连杆曲线槽组成得销槽连接使活动台板实现收放动作。在图示位置时,虽在活动台板上放有较重得重物.活动台板也不会自动收起,必须沿箭头方向推动件2,使铰链B,D重合时.活动台板才可收起(如图中双点划线所示)。现已知机构尺寸lAB=lAD=90 mm;lBC=lCD=25 mm,其余尺寸见图。试绘制该机构得运动简图,并计算其自由度。
解:机械运动简图如下:
F=3n(2p1+pbp`)F`=3×5(2×6+10)1=1
第3章
3—1 何谓速度瞬心?相对瞬心与绝对瞬心有何异同点? 答:参考教材30~31页。
3—2 何谓三心定理?何种情况下得瞬心需用三心定理来确定? 答:参考教材31页。
33试求图示各机构在图示位置时全部瞬心得位置(用符号P,,直接标注在图上) (a)
(b) 答:
答:
(10分)
(d)
(10分)
34标出图示得齿轮一连杆组合机构中所有瞬心,并用瞬心法求齿轮1与齿轮3得传动比ω1/ω3。
(2分)
答:1)瞬新得数目:
K=N(N1)/2=6(61)/2=15
2)为求ω1/ω3需求3个瞬心P16、P36、P13得位置 3)
ω1/ω3= P36P13/P16P13=DK/AK
由构件1、3在K点得速度方向相同,可知ω3与ω1同向。
36在图示得四杆机构中,LAB=60mm,LCD=90mm,LAD=LBC=120mm, ω2=10rad/s,试用瞬心法求: 1)当φ=165°时,点得速度vc;
2)当φ=165°时,构件3得BC线上速度最小得一点E得位置及速度得大小; 3)当VC=0时,φ角之值(有两个解)。
解:1)以选定得比例尺μ机械运动简图(图b) 2)求vc定出瞬心p12得位置(图b)
因p13为构件3得绝对瞬心,则有 ω3=vB/lBp13=ω2lAB/μl、Bp13=10×0、06/0、003×78=2、56(rad/s) vc=μc p13ω3=0、003×52×2、56=0、4(m/s)
3)定出构件3得BC线上速度最小得点E得位置,因BC线上速度最小得点必与p13点得距离最近,故丛p13引BC线得垂线交于点E,由图可得
(3分) vE=μl、p13Eω3=0、003×46、5×2、56=0、357(m/s) 4)定出vc=0时机构得两个位置(图c)量出
φ1=26、4° φ2=226、6°
机械原理第八版课后练习答案(西工大版)
