機(jī)械原理習(xí)題答案第四章

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上機(jī)械原理習(xí)題解答例4-1 繪制圖4-2所示液壓泵機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。解：該機(jī)構(gòu)由機(jī)架1、原動(dòng)件2和從動(dòng)件3、4組成，共4個(gè)構(gòu)件，屬于平面四桿機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)中構(gòu)件1、2，構(gòu)件2、3，構(gòu)件4、1之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為轉(zhuǎn)動(dòng)，即兩構(gòu)件間形成轉(zhuǎn)動(dòng)副，轉(zhuǎn)動(dòng)副中心分別位于A、B、C點(diǎn)處；構(gòu)件3、4之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為移動(dòng)，即兩構(gòu)件間形成移動(dòng)副，移動(dòng)副導(dǎo)路方向與構(gòu)件3的中心線平行。構(gòu)件1的運(yùn)動(dòng)尺寸為A、C兩點(diǎn)間距離，構(gòu)件2的運(yùn)動(dòng)尺寸為A、B兩點(diǎn)之間的距離，構(gòu)件3從B點(diǎn)出發(fā)，沿移動(dòng)副導(dǎo)路方向與構(gòu)件4在C點(diǎn)形成移動(dòng)副，構(gòu)件4同時(shí)又在C點(diǎn)與構(gòu)件1形成轉(zhuǎn)動(dòng)副。選擇與各構(gòu)件運(yùn)動(dòng)平面平行的平面作為繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)

2、簡(jiǎn)圖的視圖平面。選擇比例尺=0.001m/mm，分別量出各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)尺寸，繪出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并標(biāo)明原動(dòng)件及其轉(zhuǎn)動(dòng)方向，如圖4-2所示。圖4-3簡(jiǎn)易沖床機(jī)構(gòu)=0.001m/mm例4-2 繪制圖4-3所示簡(jiǎn)易沖床的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。解：圖示機(jī)構(gòu)中已標(biāo)明原動(dòng)件，構(gòu)件6為機(jī)架，其余構(gòu)件為從動(dòng)件。需要注意的是，在區(qū)分構(gòu)件時(shí)應(yīng)正確判斷圖中各構(gòu)件都包括哪些部分，例如：構(gòu)件3就包括兩部分，如圖所示。該機(jī)構(gòu)中構(gòu)件1與機(jī)架以轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，轉(zhuǎn)動(dòng)副中心位于固定軸的幾何中心A點(diǎn)處；構(gòu)件2除與構(gòu)件1形成回轉(zhuǎn)中心位于C點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)副外，又與構(gòu)件3形成移動(dòng)副，移動(dòng)副導(dǎo)路沿BC方向；構(gòu)件3也繞固定軸上一點(diǎn)B轉(zhuǎn)動(dòng)，即構(gòu)件3與機(jī)架形成的轉(zhuǎn)動(dòng)

3、副位于B點(diǎn)，同時(shí)構(gòu)件3與構(gòu)件2形成移動(dòng)副，又與構(gòu)件4形成中心位于D點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)副；構(gòu)件4與構(gòu)件5形成中心位于E點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)副；構(gòu)件5與機(jī)架6形成沿垂直方向的移動(dòng)副。該機(jī)構(gòu)屬于平面機(jī)構(gòu)，因此選擇與各構(gòu)件運(yùn)動(dòng)平面平行的平面作為繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的視圖平面。選擇比例尺=0.001m/mm，量出各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)尺寸，繪出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并標(biāo)明原動(dòng)件及其轉(zhuǎn)動(dòng)方向，如圖4-3所示。題4-圖機(jī)構(gòu)的拓?fù)鋱D機(jī)構(gòu)示意圖4-3 題4-圖為外科手術(shù)用剪刀。其中彈簧的作用是保持剪刀口張開，并且便于醫(yī)生單手操作。忽略彈簧，并以構(gòu)件1為機(jī)架，分析機(jī)構(gòu)的工作原理，畫出機(jī)構(gòu)的示意圖，寫出機(jī)構(gòu)的關(guān)聯(lián)矩陣和鄰接矩陣，并說(shuō)明機(jī)構(gòu)的類型。解：若以構(gòu)件

4、1為機(jī)架，則該手術(shù)用剪刀由機(jī)架、原動(dòng)件、從動(dòng)件、組成，共個(gè)構(gòu)件。屬于平面四桿機(jī)構(gòu)。當(dāng)用手握住剪刀，即構(gòu)件(固定鉗口)不動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)構(gòu)件，使構(gòu)件繞構(gòu)件轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，通過(guò)構(gòu)件帶動(dòng)構(gòu)件(活動(dòng)鉗口)也沿構(gòu)件(固定鉗口)上下移動(dòng)，從而使剪刀的刀口張開或閉合。其機(jī)構(gòu)示意圖和機(jī)構(gòu)拓?fù)鋱D如上圖所示。其關(guān)聯(lián)矩陣為：鄰接矩陣為：；例4-4計(jì)算圖4-13所示壓榨機(jī)機(jī)構(gòu)的自由度。解：機(jī)構(gòu)為平面機(jī)構(gòu)。圖4-13 壓榨機(jī)機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)中構(gòu)件1為偏心輪，構(gòu)件2繞構(gòu)件1的幾何中心發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，即形成中心位于偏心輪幾何中心的轉(zhuǎn)動(dòng)副，因此偏心輪相當(dāng)于一個(gè)有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副的構(gòu)件，一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副是在點(diǎn)A與機(jī)架11形成的，另外一個(gè)是在偏心輪幾何中心處與

5、構(gòu)件2形成的。該機(jī)構(gòu)中存在結(jié)構(gòu)對(duì)稱部分，構(gòu)件8、9、10 和構(gòu)件4、5、6。如果去掉一個(gè)對(duì)稱部分，機(jī)構(gòu)仍能夠正常工作，所以可以將構(gòu)件8、9、10以及其上的轉(zhuǎn)動(dòng)副G、H、I和C處的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副視為虛約束；構(gòu)件7與構(gòu)件11在左右兩邊同時(shí)形成導(dǎo)路平行的移動(dòng)副，只有其中一個(gè)起作用，另一個(gè)是虛約束；構(gòu)件4、5、6在D點(diǎn)處形成復(fù)合鉸鏈。機(jī)構(gòu)中沒(méi)有局部自由度和高副。去掉機(jī)構(gòu)中的虛約束，則機(jī)構(gòu)中活動(dòng)構(gòu)件數(shù)為，機(jī)構(gòu)中低副數(shù)，得圖4-14 自動(dòng)駕駛儀操縱機(jī)構(gòu)例4-5 計(jì)算圖4-14所示自動(dòng)駕駛儀操縱機(jī)構(gòu)的自由度。解：自動(dòng)駕駛儀操縱機(jī)構(gòu)為空間機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)中共有3個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，其中構(gòu)件1、2之間形成圓柱副，屬級(jí)副；構(gòu)件2、

6、3形成轉(zhuǎn)動(dòng)副，屬級(jí)副；構(gòu)件3、4形成球面副，屬級(jí)副；構(gòu)件4、1形成轉(zhuǎn)動(dòng)副，屬級(jí)副。則機(jī)構(gòu)自由度為:4-6 在題4-6圖所示所有機(jī)構(gòu)中，原動(dòng)件數(shù)目均為1時(shí)，判斷圖示機(jī)構(gòu)是否有確定的運(yùn)動(dòng)。如有局部自由度、復(fù)合鉸鏈和虛約束請(qǐng)予以指出。解：（a）、，機(jī)構(gòu)有確定的運(yùn)動(dòng)。其中：、D、B、C四處均為復(fù)合鉸鏈，沒(méi)有局部自由度、虛約束；（b）、，機(jī)構(gòu)沒(méi)有確定的運(yùn)動(dòng)。其中：處為復(fù)合鉸鏈，處為局部自由度，沒(méi)有虛約束；（C）、，機(jī)構(gòu)有確定的運(yùn)動(dòng)。其中：構(gòu)件AB、BC、CD、AD四桿中有一桿為虛約束，如果將構(gòu)件AD視為虛約束，去掉虛約束，則點(diǎn)、均為復(fù)合鉸鏈，沒(méi)有局部自由度；（d）、，系統(tǒng)不能運(yùn)動(dòng)，所以也就不是一個(gè)機(jī)構(gòu)。

7、從圖中可以看出，鉸鏈點(diǎn)C是構(gòu)件BC上的點(diǎn)，其軌跡應(yīng)當(dāng)是以鉸鏈點(diǎn)B為圓心的圓，同時(shí)，鉸鏈點(diǎn)C又是構(gòu)件CD上的點(diǎn)，軌跡應(yīng)當(dāng)是移動(dòng)副F約束所允許的直線，兩者是矛盾的，所以，系統(tǒng)不能運(yùn)動(dòng)。系統(tǒng)中沒(méi)有局部自由度、復(fù)合鉸鏈、虛約束。（e）、，機(jī)構(gòu)沒(méi)有確定的運(yùn)動(dòng)。沒(méi)有局部自由度、復(fù)合鉸鏈、虛約束。題4-圖4-7 計(jì)算題4-7圖所示齒輪連桿機(jī)構(gòu)的自由度。題4-圖解：（a）、,鉸鏈點(diǎn)A為復(fù)合鉸鏈，齒輪副為高副。（b）、，鉸鏈點(diǎn)B、C 、D均為復(fù)合鉸鏈。題4-圖4-8 題4-圖所示為縫紉機(jī)中的送料機(jī)構(gòu)。計(jì)算該機(jī)構(gòu)的自由度，該機(jī)構(gòu)在什么條件下具有確定的運(yùn)動(dòng)？解：C處的滾子為局部自由度，構(gòu)件1于構(gòu)件2、構(gòu)件3與構(gòu)件2

8、之間形成兩對(duì)高副，但是，每對(duì)高副的法線都是重合的，所以，每對(duì)高副中有一個(gè)高副為虛約束。由于該機(jī)構(gòu)具有個(gè)自由度，所以該機(jī)構(gòu)在有個(gè)原動(dòng)件的條件下就具有確定的運(yùn)動(dòng)。4-9 計(jì)算題4-圖所示機(jī)構(gòu)的自由度。題4-9圖解：（a）、（b）、（注：滑塊受到的運(yùn)動(dòng)約束與構(gòu)件FGC上的運(yùn)動(dòng)軌跡相重合，所以滑塊及其上的轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副均應(yīng)視為虛約束。）4-10 構(gòu)思出自由度分別為、和的級(jí)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案。解：由機(jī)構(gòu)的組成原理可知，一個(gè)機(jī)構(gòu)中，至少應(yīng)當(dāng)包含有一個(gè)級(jí)基本桿組。將一個(gè)級(jí)基本桿組中的一個(gè)外副與一個(gè)單自由度的機(jī)構(gòu)相聯(lián)，另外兩個(gè)外副與機(jī)架相聯(lián)，則可以得到一個(gè)單自由度的機(jī)構(gòu)；如果將級(jí)基本桿組中的兩個(gè)外副分別與兩個(gè)單自由度的機(jī)構(gòu)相聯(lián)，另外一個(gè)外副與機(jī)架相聯(lián)，則可以得到一個(gè)有兩個(gè)自由度的機(jī)構(gòu)。而最簡(jiǎn)單的單自由度機(jī)構(gòu)是一個(gè)構(gòu)件與機(jī)架通過(guò)一個(gè)低副（如：轉(zhuǎn)動(dòng)副）聯(lián)接所形成的機(jī)構(gòu)。按照以上分析，自由度分別為、和的級(jí)機(jī)構(gòu)最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)分別如圖中（a）、（b）和（c）所示。4-12 確定圖4-19a所示機(jī)構(gòu)當(dāng)構(gòu)件