习题卡-答案.doc
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1、 第一章绪论第一章绪论 第二章第二章 机构的结构分析机构的结构分析 专业:专业: 学号:学号: 姓名:姓名: 机械原理机械原理习题卡习题卡 1 1111填空题:填空题: 1机械是 机器 和 机构 的总称。 机械原理课程的研究内容是 有关机械的基本理论问题 。 2各种机构都是用来 传递与变换运动和力的可动 的装置。 如: 齿轮 机构、 连杆 机构、 凸轮 机构等。 3 凡用来完成有用功 的机器是工作机。 如: 机床 、 起重机 、 纺织机 等。 凡将其它形式的能量转换为机械能 的机器是原动机。 如: 电动机 、 蒸气机 、 内燃机 等。 4在机器中,零件是 制造 的单元,构件是 运动 的单元。
2、5机器中的构件可以是单一的零件,也可以是由 多个零件 装配成的刚性结构。 在机械原理课程中,我们将 构件 作为研究的基本单元。 6 两 个构件 直接 接触形成的 可动 联接称为运动副。 7 面 接触的运动副称为低副,如 移动副 、 转动副 等。 点或面 接触的运动副称为高副,如 凸轮副 、 齿轮副 等。 8 构件通过运动副的连接而构成的可相对运动的系统 是运动链,若 组成运动链的各构件构成首尾封闭的系统 称为闭链,若 未构成首尾封闭的 系统 称为开链。 9在运动链中,如果 将其中一个构件固定而成为机架 ,则该运动链便成为机构。 10平面机构是指组成机构的各个构件均在 同一个平面上 运动。 11
3、在平面机构中,平面低副提供 2 个约束,平面高副提供 1 个约束。 12 机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数的数目 称为机构的自由度。 第一章绪论第一章绪论 第二章第二章 机构的结构分析机构的结构分析 专业:专业: 学号:学号: 姓名:姓名: 机械原理机械原理习题卡习题卡 2 13机构具有确定运动的条件是 机构的原动件数目应等于机构的自由度的数目 。 1212试画出图示平面机构的机构示意图,并计算自由度(步骤:1)列出完整公式, 2)带入数据,3)写出结果) 。其中: 图 a) 唧筒机构用于水井的半自动汲水机构。图中水管 4 直通水下,当使用者来回摆 动手柄 2 时,活塞 3 将上下移
4、动,从而汲出井水。 解: 自由度计算: 画出机构示意图: n= 3 pL= 4 pH= 0 p= 0 F= 0 F=3n(2plphp)F = 33(2400)0 = 1 图 b) 缝纫机针杆机构 原动件 1 绕铰链 A 作整周转动,使得滑块 2 沿滑槽滑动,同时 针杆作上下移动,完成缝线动作。 解: 自由度计算: 画出机构示意图: n= 3 pL= 4 pH= 0 p= 0 F= 0 F=3n(2plphp)F = 33(2400)0 观察方向 3 2 4 1 4 3 2 1 第一章绪论第一章绪论 第二章第二章 机构的结构分析机构的结构分析 专业:专业: 学号:学号: 姓名:姓名: 机械原理
5、机械原理习题卡习题卡 3 = 1 1313试绘出图 a)所示偏心回转油泵机构的运动简图(各部分尺寸由图中直接量取)。图 中偏心轮 1 绕固定轴心 A 转动,外环 2 上的叶片 a 在可绕轴心 c 转动的圆柱 3 中 滑动,将低压油从右湍吸入,高压油从左端排出。 解:1) 选取适当比例尺l, 绘制机构运动简图(见图 b) 2) 分析机构是否具有确定运动 n= 3 pL= 4 pH= 0 p= 0 F= 0 F=3n(2plphp)F =33(2400)0 = 1 机构原动件数目 1 机构有无确定运动? 有确定运动 想一想: 通过对本油泵机构运动简图的绘 b) l= 1 mm/mm A C B 1
6、 3 2 4 第一章绪论第一章绪论 第二章第二章 机构的结构分析机构的结构分析 专业:专业: 学号:学号: 姓名:姓名: 机械原理机械原理习题卡习题卡 4 制,你对机构运动简图的作用和优点有 何进一步的认识? 1414图 a 所示为一具有急回作用的冲床。图中绕固定轴心 A 转动的菱形盘 1 为原动件, 其与滑块 2 在 B 点铰接,通过滑块 2 推动拨叉 3 绕固定轴心 C 转动,而拨叉 3 与 圆盘 4 为同一构件。当圆盘 4 转动时,通过连杆 5 使冲头 6 实现冲压运动。试绘 制其机构运动简图,并计算自由度。 b) l= 1 mm/mm 5 3 (4) 2 1 6 7 解:1) 选取适当
7、比例尺l,绘制机构运动简图(见图 b) 2) 分析机构是否具有确定运动 n= 5 pL= 7 pH= 0 p= 0 F= 0 F=3n(2plphp)F= 35(2700)0 1 机构原动件数目 1 机构有无确定运动? 有确定运动 第一章绪论第一章绪论 第二章第二章 机构的结构分析机构的结构分析 专业:专业: 学号:学号: 姓名:姓名: 机械原理机械原理习题卡习题卡 5 想一想 1如何判断菱形盘 1 和滑块是否为同一构件?它们能为同一构件吗? 2 为了使冲头 6 得到上下运动,只要有机构 CDE 即可,为什还要引入机构 ABC?(可在学过第三章后再来想想) 1515图 a)所示为一简易冲床的初
8、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 是否能实现设计意图,并提出修改方案。 解解 1) 选取适当比例尺l,绘制机构运动简图(见图 b) 2) 分析是否能实现设计意图 n= 3 pL= 4 pH= 1 p= 0 F= 0 F=3n(2plphp)F =33(2410)0 = 0 机构有无确定运动? 无确定运动 能否实现设计意图? 不能 3) 提出修改方案(图 c) c) b b) ) l= 1 mm/mm 4 5 3
9、 2 b3 b2 p 1 1 4 5 3 2 1 1 4 3 2 1 1 A 第一章绪论第一章绪论 第二章第二章 机构的结构分析机构的结构分析 专业:专业: 学号:学号: 姓名:姓名: 机械原理机械原理习题卡习题卡 6 想一想: 1通过本题你对在设计新的机械或分析现有机械时,首先要绘制机构的运动简图有什么体会? 2计算机构自由度的目的是什么? 3当机构的自由度小于 1 时,可通过哪些途径来增加自由度?本题中还可列出哪些简单而又适用的修改方案? 计算计算 1-61-9 题各机构的自由度。题各机构的自由度。 16161)按传动顺序用数字 1、2、3在图示机构上给构件编号。 2)计算自由度,并机构判
10、断有无确定运动: 在图中指明复合铰链、局部自由度和虚约束 n= 8 pL= 10 pH= 2 p= 0 F= 1 F=3n(2plphp)F =38(21020)1= 1 机构原动件数目 1 机构有无确定运动? 有确定运动 17171)按传动顺序用数字 1、2、3在图示机构上给构件编号。 2)计算自由度,并判断机构有无确定运动: 在图中指明复合铰链、局部自由度和虚约束 n= 8 pL= 10 pH= 2 p= 1 F= 1 F=3n(2plphp)F 编号暂略 复合铰链 局部自由度 编号暂略 虚约束 局部自 由度 虚约束 复合铰链 第一章绪论第一章绪论 第二章第二章 机构的结构分析机构的结构分
11、析 专业:专业: 学号:学号: 姓名:姓名: 机械原理机械原理习题卡习题卡 7 =38(21021)1= 2 机构原动件数目 2 机构有无确定运动? 有确定运动 18181)按传动顺序用数字 1、2、3在图示机构上给构件编号。 2)计算自由度,并判断机构有无确定运动: 在图中指明:复合铰链、局部自由度和虚约束 n= 10 pL= 13 pH= 2 p= 0 F= 1 F=3n(2plphp)F =310(21320)1= 1 机构原动件数目 1 机构有无确定运动? 有确定运动 19191)按传动顺序用数字 1、2、3在图示机构上给构件编号。 2)计算自由度,并判断机构有无确定运动: 在图中指明
12、:复合铰链、局部自由度和虚约束 n= 10 pL= 14 pH= 1 p= 1 F= 1 冲压机机构 复 合 铰 链 局部自由度 编 号 暂 略 局部自由度 第一章绪论第一章绪论 第二章第二章 机构的结构分析机构的结构分析 专业:专业: 学号:学号: 姓名:姓名: 机械原理机械原理习题卡习题卡 8 F=3n(2plphp)F =310(21411)1= 1 机构原动件数目 1 机构有无确定运动? 有确定运动 计算下列机构的自由度,并判断机构级别。计算下列机构的自由度,并判断机构级别。 110110 1)按传动顺序用数字 1、2、3在图示 机构上给构件编号。 2)计算自由度,并判断有无确定运动:
13、 在图中指明复合铰链、局部自由度和虚约 束 n= 9 pl= 13 ph= 0 p= 0 F= 0 F=3n(2plphp)F =39(21300)0= 1 机构原动件数目 1 机构有无确定运动? 有确定运动 3)杆组拆分,并判断机构级别: 复合 铰链 编 号 暂 略 编号暂略 复合铰链 虚约束 II 级杆组 第一章绪论第一章绪论 第二章第二章 机构的结构分析机构的结构分析 专业:专业: 学号:学号: 姓名:姓名: 机械原理机械原理习题卡习题卡 9 (从远离原动件的方向开始拆分)可见,该机构为 II 级机构。 111111 1)按传动顺序用数字 1、2、3在图示机构上给构件编号。 2)计算自由
14、度,并判断有无确定运动: 请在图中指明:复合铰链、局部自由度和虚约束 n= 7 pL= 10 pH= 0 p= 0 F= 0 F=3n(2plphp)F =37(21000)0= 1 机构原动件数目 1 机构有无确定运动? 有确定运动 3)杆组拆分,并判断机构级别:(从远离原动件的方向开始拆分) I 级杆组 II 级杆组 II 级杆组 II 级杆组 I 级杆组 II 级杆组 II 级杆组 II 级杆组 复合 铰链 编 号 暂 略 第一章绪论第一章绪论 第二章第二章 机构的结构分析机构的结构分析 专业:专业: 学号:学号: 姓名:姓名: 机械原理机械原理习题卡习题卡 10 可见,该机构为 II
15、级机构。 第三章第三章 平面机构的运动分析平面机构的运动分析 专业:专业: 学号:学号: 姓名:姓名: 机械原理机械原理习题卡习题卡 11 2 填空题:填空题: 1速度瞬心是两刚体上 瞬时速度相等 的重合点。 2若 瞬心的绝对速度为零 ,则该瞬心称为绝对瞬心; 若 瞬心的绝对速度不为零 ,则该瞬心称为相对瞬心。 3当两个构件组成移动副时,其瞬心位于 垂直于导路方向的无穷远 处。当两构 件组成高副时,两个高副元素作纯滚动,则其瞬心就在 接触点处 ;若两个 高副元素间有相对滑动时,则其瞬心在 过接触点两高副元素的公法线上 。 4当求机构的不互相直接联接各构件间的瞬心时,可应用 三心定理 来求。 5
16、3 个彼此作平面平行运动的构件间共有 3 个速度瞬心,这几个瞬心必定位 于 一条直线 上。 6机构瞬心的数目 K 与机构的构件数 N 的关系是 KN(N1)/2 。 7铰链四杆机构共有 6 个速度瞬心,其中 3 个是绝对瞬心。 8速度比例尺 表示图上 每单位长度所代表的速度大小 ,单位为: (m/s)/mm 。 加速度比例尺 a表示图上每单位长度所代表的加速度大小 ,单位为 (m/s2)/mm。 9速度影像的相似原理只能应用于 构件 ,而不能应用于整个机构。 10在摆动导杆机构中,当导杆和滑块的相对运动为 平 动,牵连运动为 转 动 时(以上两空格填转动或平动) ,两构件的重合点之间将有哥氏加
17、速度。哥氏加速 第三章第三章 平面机构的运动分析平面机构的运动分析 专业:专业: 学号:学号: 姓名:姓名: 机械原理机械原理习题卡习题卡 12 度的大小为 2相对速度牵连角速度;方向为 相对速度沿牵连角速度的方向转 过 90之后的方向 。 22 试求出图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置(用符号直接标注在图上)。 ij P 1 2 3 4 B C D A P23(P13) P14(P24) P34 P12 2 3 4 90 A B 1 C P12 P14(P13) P23(P24) P34 3 2 B 4 A 1 P13 P34 P24 P14 P23 P12 1 2 3 4 B C A P
18、12 P23(P24 ) P34 P14 P13 第三章第三章 平面机构的运动分析平面机构的运动分析 专业:专业: 学号:学号: 姓名:姓名: 机械原理机械原理习题卡习题卡 13 23 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 的位置及速度的大小; 3)当 vC0 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) 。 2)求 vC,定出瞬心 P13的位置(图 b) vC=
19、3l 3413 P P = 3413 23 13 B l l v P P P P gg g =2.4174=418(mm/s) 10 60 58 3 83 3 3)定出构件 3 的 BC 线上 速度最小的点 E 的位置: E 点位置如图所示。 vE=3l2.4523 13 EP =374(mm/s) 4)定出 vC0 时机构的两个位置(作于 图 c) ,量出: 145 227 想一想: 1.要用瞬心法求解某构件(如构件 3)上点的速度,首先需 1 2 3 4 A B C D 2 a) l=0.003m/mm c) 1 A B1 B2 2 C1(P13) C2(P13) 2 1 D B C l=
20、0.003m/mm b) 1 2 3 4 A D =165 P12 2 P12 P23 P34 P14 P13 E 第三章第三章 平面机构的运动分析平面机构的运动分析 专业:专业: 学号:学号: 姓名:姓名: 机械原理机械原理习题卡习题卡 14 要定出该构件的何种瞬心? 2.构件(如构件 3)上某点的速度为零,则该点一定就是它的什么瞬心? 24 在图示摆动导杆机构中,BAC90,LAB=60mm,LAC=120mm,曲柄 AB 以等 角速度 1=30rad/s 转动。请按照尺寸按比例重新绘制机构运动简图,试用相对运动图解 法求构件 3 的角速度和角加速度。 解:解:取长度比例尺作机构运动简图m
21、mm l /001 . 0 vB2=1lAB=3060=1800mm/s=1.8m/s aB2=12lAB=30260=54m/s2 323 2BBB B vvv vvv 方向:BC AB BC 大小: ? 1lAB ? 16rad/s,顺时针 3323 23 2 ntkr BBBB BB B aaaaa vvvvv 方向:BC BC BA CB CB 大小:32lBC ? 12lAB 22vB3B2 ? 0.1 V mmsm/ 3 2 k B B a v p 1 4 1 1 C B 2 3 A p b3 b2 A b3 b3 b2 c 第三章第三章 平面机构的运动分析平面机构的运动分析 专业
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