機械原理習題解答第13章3月ppt課件

1、2-3 機構(gòu)具有確定運動的條件是什么？當機構(gòu)的原動件數(shù)機構(gòu)具有確定運動的條件是什么？當機構(gòu)的原動件數(shù)少于或多于機構(gòu)的自在度時，機構(gòu)的運動將發(fā)生什么情況？少于或多于機構(gòu)的自在度時，機構(gòu)的運動將發(fā)生什么情況？ 答：答： 機構(gòu)具有確定運動的條件是：機構(gòu)的原動件數(shù)目應(yīng)等機構(gòu)具有確定運動的條件是：機構(gòu)的原動件數(shù)目應(yīng)等于機構(gòu)的自在度數(shù)目。機構(gòu)的原動件數(shù)目少于機構(gòu)自在度于機構(gòu)的自在度數(shù)目。機構(gòu)的原動件數(shù)目少于機構(gòu)自在度時，機構(gòu)的運動將不完全確定；機構(gòu)的原動件數(shù)多于機構(gòu)時，機構(gòu)的運動將不完全確定；機構(gòu)的原動件數(shù)多于機構(gòu)自在度時，將會導致機構(gòu)中最薄弱的環(huán)節(jié)的損壞。自在度時，將會導致機構(gòu)中最薄弱的環(huán)節(jié)的損壞。2-

2、5 在計算平面機構(gòu)的自在度時，應(yīng)留意哪些事項？在計算平面機構(gòu)的自在度時，應(yīng)留意哪些事項？ 答：答： 1、要正確計算運動副數(shù)目、要正確計算運動副數(shù)目 1 復合鉸鏈問題復合鉸鏈問題; 2兩構(gòu)件構(gòu)成多個轉(zhuǎn)動副，其軸線相互重合時，只兩構(gòu)件構(gòu)成多個轉(zhuǎn)動副，其軸線相互重合時，只 能算一個轉(zhuǎn)動副。能算一個轉(zhuǎn)動副。 3兩構(gòu)件構(gòu)成多個挪動副，其導路相互平行或重兩構(gòu)件構(gòu)成多個挪動副，其導路相互平行或重 合時，只能算一個挪動副。合時，只能算一個挪動副。 4兩構(gòu)件在多處相接觸而構(gòu)成平面高副，且各接觸兩構(gòu)件在多處相接觸而構(gòu)成平面高副，且各接觸點的公法線彼此重合，那么只能算一個平面高副。點的公法線彼此重合，那么只能算一個

3、平面高副。 2 2、要除去部分自在度、要除去部分自在度3 3 、 要 除 去 虛 約 束、 要 除 去 虛 約 束2-11 2-11 圖示為一簡易沖床的初擬設(shè)計方案。設(shè)計者的思緒圖示為一簡易沖床的初擬設(shè)計方案。設(shè)計者的思緒是：動力由齒輪是：動力由齒輪1 1輸入，使軸輸入，使軸A A延續(xù)回轉(zhuǎn)；而固裝在軸延續(xù)回轉(zhuǎn)；而固裝在軸A A上的上的凸輪凸輪2 2與杠桿與杠桿3 3組成的凸輪機構(gòu)，將使沖頭組成的凸輪機構(gòu)，將使沖頭4 4上下運動以到達上下運動以到達沖壓的目的。試繪出其機構(gòu)運動簡圖，分析其能否能實現(xiàn)沖壓的目的。試繪出其機構(gòu)運動簡圖，分析其能否能實現(xiàn)設(shè)計意圖，并提出修正方案。設(shè)計意圖，并提出修正方案

4、。5 5 自在度：自在度：13(2)3 3 (2 4 1)0hFnpp 所以該簡易機床設(shè)計方案的機構(gòu)不能運動。答：機構(gòu)運動簡圖如下圖：答：機構(gòu)運動簡圖如下圖：5 5 修正措施： 1在構(gòu)件3、4之間加一連桿及一個轉(zhuǎn)動副 2在構(gòu)件3、4之間加一滑塊及一個挪動副 3在構(gòu)件3、4之間加一部分自在度滾子及一個平面高副。 修正措施還可以提出幾種，如杠桿3可利用凸輪輪廓與推桿4接觸推進4桿等。2-13 2-13 圖示為一新型偏心輪滑閥式真空泵。其偏心輪圖示為一新型偏心輪滑閥式真空泵。其偏心輪1 1繞固繞固定軸心定軸心A A轉(zhuǎn)動，與外環(huán)轉(zhuǎn)動，與外環(huán)2 2固連在一同的滑閥固連在一同的滑閥3 3在可繞固定軸心在可

5、繞固定軸心C C轉(zhuǎn)動的圓柱轉(zhuǎn)動的圓柱4 4中滑動。當偏心輪中滑動。當偏心輪1 1按圖示方向延續(xù)回轉(zhuǎn)時，按圖示方向延續(xù)回轉(zhuǎn)時，可將設(shè)備中的空氣吸入，并將空氣從閥可將設(shè)備中的空氣吸入，并將空氣從閥5 5中排出，從而構(gòu)成中排出，從而構(gòu)成真空。試繪制其機構(gòu)運動簡圖，并計算其自在度。真空。試繪制其機構(gòu)運動簡圖，并計算其自在度。解解1取比例尺作機構(gòu)運動簡圖如下圖：取比例尺作機構(gòu)運動簡圖如下圖： 2 自在度：自在度：13(2) 3 3 (2 4 0) 1hFnpp FD2-16 2-16 試計算圖示各機構(gòu)的自在度。圖試計算圖示各機構(gòu)的自在度。圖a a、d d為齒輪為齒輪- -連桿組連桿組合機構(gòu)；圖合機構(gòu)；圖

6、b b為凸輪為凸輪- -連桿組合機構(gòu)圖中連桿組合機構(gòu)圖中D D處為鉸接在一同處為鉸接在一同的兩個滑塊；圖的兩個滑塊；圖c c為一精壓機構(gòu)。并問在圖為一精壓機構(gòu)。并問在圖d d所示機構(gòu)中，所示機構(gòu)中，齒輪齒輪3 3、5 5和齒條和齒條7 7與齒輪與齒輪5 5的嚙合高副所提供的約束數(shù)目能的嚙合高副所提供的約束數(shù)目能否一樣，為什么？否一樣，為什么？FD解解 aA處為復合鉸鏈，自在度為：處為復合鉸鏈，自在度為：13(2)3 4(2 5 1 0)01hFnpppF bB、E處為部分自在度，C和F只能各算一個挪動副，所以：13(2)3 7(2 820)21hFnpppF 1111,17,0,232,0hh

7、npppppnFc13(2)3 11 (2 1702)01hFnpppF dA、B、C處為復合鉸鏈，自在度為：13(2)3 6(2 730)01hFnpppF 齒輪3，5和齒條7與齒輪5的嚙合高副所提供的約束數(shù)目不同，由于3，5處只需一個高副，而齒條7與齒輪5在齒的兩側(cè)面均堅持接觸，故為兩個高副。3-1 3-1 何為速度瞬心？相對瞬心與絕對瞬心有何異同點？何為速度瞬心？相對瞬心與絕對瞬心有何異同點？答：速度瞬心是互作平面相對運動的兩構(gòu)件上瞬時相對速答：速度瞬心是互作平面相對運動的兩構(gòu)件上瞬時相對速度為零的重合點，也就是具有同一瞬時絕對速度的重合點度為零的重合點，也就是具有同一瞬時絕對速度的重合

8、點(即瞬時絕對速度速度相等的重合點即瞬時絕對速度速度相等的重合點)，簡稱瞬心。假設(shè)瞬，簡稱瞬心。假設(shè)瞬心處的絕對速度為零，那么該瞬心稱為絕對瞬心，否那么心處的絕對速度為零，那么該瞬心稱為絕對瞬心，否那么稱為相對瞬心。稱為相對瞬心。3-2 3-2 何為三心定理？何種情況下的瞬心需用三心定理來確何為三心定理？何種情況下的瞬心需用三心定理來確定？定？答：答： 三心定理是指三個彼此作平面平行運動的構(gòu)件的三個三心定理是指三個彼此作平面平行運動的構(gòu)件的三個瞬心必位于同不斷線上。瞬心必位于同不斷線上。對于不經(jīng)過運動副直接相連的兩構(gòu)件間的瞬心位置，需用對于不經(jīng)過運動副直接相連的兩構(gòu)件間的瞬心位置，需用三心定理

9、來確定。三心定理來確定。3-3 3-3 試求圖示機構(gòu)在圖示位置時全部瞬心的位置。試求圖示機構(gòu)在圖示位置時全部瞬心的位置。答答 瞬心的位置如下圖：瞬心的位置如下圖：P13P12P14 P24P34P23 P12P23(P24)P13 P14 P34P12 P34 P14 P13 P24 P23 P12 P14 P34 P23 P13 P24 3-4 3-4 在圖示的齒輪在圖示的齒輪- -連桿組合機構(gòu)中，試用瞬心法求齒輪連桿組合機構(gòu)中，試用瞬心法求齒輪1 1與與3 3的傳動比的傳動比1/31/3。答：答：1機構(gòu)一切的瞬心數(shù)：機構(gòu)一切的瞬心數(shù)：K=N-1/2=6(6-1)/2=15。 2求出如下三個

10、瞬心求出如下三個瞬心P16，P36，P13，如以下圖所，如以下圖所示。示。1336131613/P PP PKP13P23P36P16P123-11 3-11 速度多邊形和加速度多邊形有哪些特性？試標出圖速度多邊形和加速度多邊形有哪些特性？試標出圖中中VABVAB、VBCVBC、VCAVCA及及VAVA、VBVB、VCVC的方向？的方向？答：速度多邊形具有以下特點：答：速度多邊形具有以下特點： 1作圖起點作圖起點p稱為速度多邊形的極點稱為速度多邊形的極點p，它代表機構(gòu)中速，它代表機構(gòu)中速度為零的點。度為零的點。 2在速度多邊形中，銜接在速度多邊形中，銜接p點和任一點的矢量代表該點點和任一點的矢

11、量代表該點在機構(gòu)圖中同名點的絕對速度，其指向是從在機構(gòu)圖中同名點的絕對速度，其指向是從p點指向該點。點指向該點。 3在速度多邊形中，銜接其他恣意兩點的矢量代表該兩在速度多邊形中，銜接其他恣意兩點的矢量代表該兩點在機構(gòu)圖中同名點間的相對速度，其指向與速度的下角標點在機構(gòu)圖中同名點間的相對速度，其指向與速度的下角標相反。相反。 (4BCEbce，圖形，圖形bce稱為圖形稱為圖形BCE的速度影像。的速度影像。 5在速度多邊形中，當知同一構(gòu)件上兩點的速度時，利在速度多邊形中，當知同一構(gòu)件上兩點的速度時，利用速度影像原理可求得此構(gòu)件上其他各點的速度。用速度影像原理可求得此構(gòu)件上其他各點的速度。 加速度多

12、邊形與速度多邊形特性類似。加速度多邊形與速度多邊形特性類似。加速度多邊形具有以下特點：加速度多邊形具有以下特點：1在加速度多邊形中，銜接極點和任一點的矢量代表該點在加速度多邊形中，銜接極點和任一點的矢量代表該點在機構(gòu)圖中的同名點的絕對加速度，其指向是從極點在機構(gòu)圖中的同名點的絕對加速度，其指向是從極點p指向該點。指向該點。2每個加速度的兩個分量必需銜接著畫，不能分開。每個加速度的兩個分量必需銜接著畫，不能分開。3在加速度多邊形中，銜接兩絕對加速度矢端的矢量代表在加速度多邊形中，銜接兩絕對加速度矢端的矢量代表該兩點在機構(gòu)圖中的同名點的相對加速度，其指向和加該兩點在機構(gòu)圖中的同名點的相對加速度，其

13、指向和加速度的角標相反，例如：矢量速度的角標相反，例如：矢量 代表加速度代表加速度 而不而不是是 ，方向由，方向由b 指向指向c。4極點極點p代表機構(gòu)一切構(gòu)件上加速度為零的影像點。代表機構(gòu)一切構(gòu)件上加速度為零的影像點。5BCEbce ，圖形，圖形bce稱為構(gòu)件圖形稱為構(gòu)件圖形BCE的加的加速度影像，字母速度影像，字母BCE的順序與字母的順序與字母bce的順序一樣。的順序一樣。 也就是說，在加速度關(guān)系中也存在和速度影像原理一致也就是說，在加速度關(guān)系中也存在和速度影像原理一致的加速度影像原理。所以，假設(shè)要求的加速度影像原理。所以，假設(shè)要求E點的加速度點的加速度aE,可可以以bc為邊作為邊作bce

14、BCE，且其角標字母順序的，且其角標字母順序的繞行方向一樣，即可求得繞行方向一樣，即可求得e點和點和aE 。cb CBaBCa3-12 3-12 在圖示各機構(gòu)中，設(shè)知各構(gòu)件的尺寸，原動件在圖示各機構(gòu)中，設(shè)知各構(gòu)件的尺寸，原動件1 1以等以等角速度角速度11順時針方向轉(zhuǎn)動，試以圖解法求機構(gòu)在圖示位置順時針方向轉(zhuǎn)動，試以圖解法求機構(gòu)在圖示位置時構(gòu)件時構(gòu)件3 3上上C C點的速度及加速度比例尺任選。點的速度及加速度比例尺任選。A解解 分別如圖分別如圖a、b、 c所示：所示：b(c3)p(c2,c4,a)23(,)pckca3()bnAp(b3,d,c3,a)b(b2,b1)3(,)pnad213(,

15、)bbkc3bbpp(a,d)b(b2, b1,b3)c312(,)b b bk33,nc(c)3b3-14 3-14 圖示曲柄搖塊機構(gòu)中，知圖示曲柄搖塊機構(gòu)中，知lAB=30mm,lAC=100mmlAB=30mm,lAC=100mm，lBD=50mm,lDE=40mm,lBD=50mm,lDE=40mm,曲柄以曲柄以等角速度等角速度1=10rad/s1=10rad/s回轉(zhuǎn)。試用圖解法求機構(gòu)在回轉(zhuǎn)。試用圖解法求機構(gòu)在 位置時，位置時，D D點和點和E E點的速度和加速度，以及點的速度和加速度，以及構(gòu)件構(gòu)件2 2的角速度和角加速度。的角速度和角加速度。0145答答 1以以 作機構(gòu)運動簡圖，如以

16、下圖所示：作機構(gòu)運動簡圖，如以下圖所示： 2速度分析 以C為重合點，有?vC2大小大小=vC2B+vC2C3vC3方向方向vB=+？1lAB？0？BCA BBClC(C2,C3,C4)C2pebdC3C(C2,C3,C4)?vC2大小大小=vC2B+vC2C3vC3方向方向vB=+？1lAB？0？BCA BBC 以 作速度多邊形如圖b所示v0.23 /Dvvpdm sC(C2,C3,C4)C2pebdC3 再根據(jù)速度影像原理，作再根據(jù)速度影像原理，作bde BDE求得求得d及及e，由圖可得，由圖可得 3加速度分析 以C為重合點，有=+2Ca32 32C Cv21ABl2nC BaBa+2tC

17、Ba=3Ca+23kC Ca+23rC Ca大小大小方向方向？22 BCl0 0BCBCBCBACBp3C2Cke2nb其中其中222222 332 30.49 /,20.7/nkC BBCC CC Calm s avm sC(C2,C3,C4)p3C2Cke2nb22.64/Daap dm s 22.8/Eaap em s 2222 2/8.36/()tC BBCaBCaln clrad s 順時針以以 作加速度多邊形如圖作加速度多邊形如圖c所示，由圖可得：所示，由圖可得：aC(C2,C3,C4)3-15 3-15 圖示機構(gòu)中，知圖示機構(gòu)中，知lAE=70mmlAE=70mm，lAB=40mmlAB=40mm，lEF=60mm,lDE=35mm,lCD=75mm,lBC=50mm,lEF=60mm,lDE=35mm,lCD=75mm,lBC=50mm,原動件以等角速原動件以等角速度度1=10rad/s1=10rad/s回轉(zhuǎn)。試以圖解法求機構(gòu)在回轉(zhuǎn)。試以圖解法求機構(gòu)在 =50 =50位置時位置時,C,C點的速度點的速度vCvC和加速度和加速度aCaC。1解解 1速度分析：以速度分析：以F為重合點，有：為重合點，有：4515 1FFFF Fvvvv 以v作速度多邊形圖如圖b得f4(f5)點，再利用速度影像求得b及d點。 根據(jù)vC=vB+vCB=vD+