机械原
理
第八版 西北工业大学 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 （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 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： 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：
?4）定出vC=0时机构的两个位置（作于 图C处），量出 ?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) ?a=0.005(m/s)/mm
?（继续完善速度多边形图，并求vE及?2）。
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： （顺时针） （逆时针） 3）加速度分析 根据加速度矢量方程： 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： t?C?/lBC?0.05?27.5/0.07?19.6(rad/s2)（逆时针） a2?aCBlBC??a?n24、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：
以?v作速度多边形（图b）再根据速度影像原理， 作bdbC2?BDBC，?bde~?BDE，求得点d及e，
机械原理第八版答案与解析
