機(jī)械原理例題ppt課件

1、機(jī)械原理典型例題第二章機(jī)械原理典型例題第二章構(gòu)造分析構(gòu)造分析2019.9AB例例1：試?yán)L制圖示偏心回轉(zhuǎn)油泵機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖。圖中偏心輪：試?yán)L制圖示偏心回轉(zhuǎn)油泵機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖。圖中偏心輪 1 繞固定軸心繞固定軸心A轉(zhuǎn)動，外環(huán)轉(zhuǎn)動，外環(huán)2上的葉片在可繞軸心上的葉片在可繞軸心 C 轉(zhuǎn)動的圓轉(zhuǎn)動的圓柱柱 3 中滑動。當(dāng)偏心輪延續(xù)轉(zhuǎn)動時，將低壓油由右端吸入，中滑動。當(dāng)偏心輪延續(xù)轉(zhuǎn)動時，將低壓油由右端吸入，高壓油從左端排出。高壓油從左端排出。解：解：選取適宜的比例尺繪制選取適宜的比例尺繪制運(yùn)動簡圖；運(yùn)動簡圖；計算機(jī)構(gòu)自在度計算機(jī)構(gòu)自在度 n = 3, pl = 4, ph =0 F = 3n - 2 pl

2、- ph = 33240 = 1結(jié)論：此機(jī)構(gòu)為曲柄滑結(jié)論：此機(jī)構(gòu)為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，需求一個原塊機(jī)構(gòu)，需求一個原動件。動件。C例例2: 計算圖示機(jī)構(gòu)的自在度。計算圖示機(jī)構(gòu)的自在度。解：解：D 點(diǎn)是三構(gòu)件相鉸接的復(fù)合鉸鏈，點(diǎn)是三構(gòu)件相鉸接的復(fù)合鉸鏈，凸輪從動件的滾子凸輪從動件的滾子G引入一個部分引入一個部分自在度，凸輪與大齒輪固結(jié)為同自在度，凸輪與大齒輪固結(jié)為同一構(gòu)件。一構(gòu)件。n = 9, pl = 12, ph = 2F = 3n - 2pl - ph = 392122 = 1例例3：圖示機(jī)構(gòu)中，：圖示機(jī)構(gòu)中，AB=EF =CD，試計算機(jī)構(gòu)自在度。，試計算機(jī)構(gòu)自在度。解：解： C處為復(fù)合鉸鏈，處為

3、復(fù)合鉸鏈， m=3；G處為部分自在度；有一個虛約束。處為部分自在度；有一個虛約束。 I處有一個高副虛約束。處有一個高副虛約束。機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)ABCDEF為平行四邊形機(jī)構(gòu)，構(gòu)件為平行四邊形機(jī)構(gòu)，構(gòu)件EF及及引入的約束為虛約束。引入的約束為虛約束。 機(jī)構(gòu)自在度機(jī)構(gòu)自在度F n=6, Pl=7, Ph=2 F=3n-2Pl- Ph =36-27-2 =2AEBDCFGHI例例4：圖示凸輪驅(qū)動式四缸活塞空氣緊縮機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖，：圖示凸輪驅(qū)動式四缸活塞空氣緊縮機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖，計算其自在度。凸輪計算其自在度。凸輪1為原動件，當(dāng)其轉(zhuǎn)動時，分別推進(jìn)裝于為原動件，當(dāng)其轉(zhuǎn)動時，分別推進(jìn)裝于四個活塞上的四個活塞上的A

4、BCD處的滾子，使活塞在相應(yīng)的汽缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)處的滾子，使活塞在相應(yīng)的汽缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動。連桿長度動。連桿長度AB=BC=CD=AD。解：解： ABCD四個滾子為部分自在度；四個滾子為部分自在度； 連桿連桿4、7、10、13為虛約束；為虛約束； 機(jī)構(gòu)自在度機(jī)構(gòu)自在度F n=5, Pl=5, Ph=4 F=3n-2Pl-Ph =35-25-4 =1例例5:圖示凸輪圖示凸輪連桿組合機(jī)構(gòu)的自在度。鉸接在凸輪連桿組合機(jī)構(gòu)的自在度。鉸接在凸輪上上D處的滾子可在處的滾子可在CE桿上的曲線槽中滾動。桿上的曲線槽中滾動。 F=38-210-2 =2部分自在度部分自在度復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈 F=37-29-2 =1虛約束虛

5、約束例例6: 試計算所示慣性篩機(jī)構(gòu)的自在度，判別機(jī)構(gòu)能試計算所示慣性篩機(jī)構(gòu)的自在度，判別機(jī)構(gòu)能否具有確定的運(yùn)動標(biāo)箭頭的構(gòu)件為原動件。否具有確定的運(yùn)動標(biāo)箭頭的構(gòu)件為原動件。F=37+29-1=2F=原動件個數(shù)原動件個數(shù)有確定的運(yùn)動有確定的運(yùn)動復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈部分自在度部分自在度虛約束虛約束例例7：計算各運(yùn)動鏈的自在度，并判別其能否成：計算各運(yùn)動鏈的自在度，并判別其能否成為機(jī)構(gòu)。為機(jī)構(gòu)。F=3F=37-27-210-0=110-0=1F=F=原動件數(shù)，因此為機(jī)構(gòu)。原動件數(shù)，因此為機(jī)構(gòu)。F=3F=37-27-210-0=110-0=1F=F=原動件數(shù)，因此為機(jī)構(gòu)。原動件數(shù)，因此為機(jī)構(gòu)。復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸

6、鏈復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈復(fù)合鉸鏈？復(fù)合鉸鏈？例例8: 計算圖示機(jī)構(gòu)的自在度，作出僅含低副的替代機(jī)構(gòu)，并計算圖示機(jī)構(gòu)的自在度，作出僅含低副的替代機(jī)構(gòu)，并進(jìn)展機(jī)構(gòu)組成分析，確定桿組和機(jī)構(gòu)的級別。進(jìn)展機(jī)構(gòu)組成分析，確定桿組和機(jī)構(gòu)的級別。解：解：計算機(jī)構(gòu)的自在度計算機(jī)構(gòu)的自在度F 處為復(fù)合鉸鏈，處為復(fù)合鉸鏈， G 處為部分自在度，那么處為部分自在度，那么 n = 7, pl = 9, ph = 2 F = 3n - 2 pl - ph = 37292 = 1高副低代高副低代 用附加桿用附加桿 DB 和和 GK 及轉(zhuǎn)動副及轉(zhuǎn)動副 B 和和 D 、G 和和 K 來替代兩高副，代換后來替代兩高副，代換后的機(jī)構(gòu)為僅

7、含低副的機(jī)構(gòu)。此時，的機(jī)構(gòu)為僅含低副的機(jī)構(gòu)。此時，n = 9, pl = 13, ph = 0 F = 3n - 2 pl - ph = 392130 = 1該機(jī)構(gòu)由兩個該機(jī)構(gòu)由兩個級桿組和一個級桿組和一個桿組與桿組與原動件組成，故機(jī)構(gòu)為原動件組成，故機(jī)構(gòu)為級機(jī)構(gòu)。級機(jī)構(gòu)。例例9: 計算圖示機(jī)構(gòu)的自在度，并進(jìn)展機(jī)構(gòu)組成分析，計算圖示機(jī)構(gòu)的自在度，并進(jìn)展機(jī)構(gòu)組成分析，確定桿組和機(jī)構(gòu)的級別。確定桿組和機(jī)構(gòu)的級別。解：解：計算機(jī)構(gòu)的自在度計算機(jī)構(gòu)的自在度 A處為復(fù)合鉸鏈，那么處為復(fù)合鉸鏈，那么 n = 6, pl = 8, ph = 0 F = 3n - 2 pl - ph = 36280 =2 機(jī)

8、構(gòu)的組成機(jī)構(gòu)的組成 以構(gòu)件以構(gòu)件1、2為原動件：為原動件：6-5為為級桿組；級桿組；3-4為為級桿組級桿組機(jī)構(gòu)為機(jī)構(gòu)為級機(jī)構(gòu)。級機(jī)構(gòu)。 以構(gòu)件以構(gòu)件2、6為原動件：為原動件：1-3-4-5為為級桿組，機(jī)構(gòu)為級桿組，機(jī)構(gòu)為級機(jī)構(gòu)。級機(jī)構(gòu)。 以構(gòu)件以構(gòu)件1、6為原動件：為原動件：4-5為為級桿組；級桿組；2-3為為級桿組級桿組機(jī)構(gòu)為機(jī)構(gòu)為級機(jī)構(gòu)。級機(jī)構(gòu)。不同的原動件，組成機(jī)構(gòu)的桿組與級別不一樣。不同的原動件，組成機(jī)構(gòu)的桿組與級別不一樣。例例10：繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖，并：繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖，并計算自在度。計算自在度。115243F例例11：圖示牛頭刨機(jī)構(gòu)設(shè)計方案圖。設(shè)計者的意圖是動力由曲：圖示牛頭刨機(jī)構(gòu)

9、設(shè)計方案圖。設(shè)計者的意圖是動力由曲柄柄1輸入，經(jīng)過滑塊輸入，經(jīng)過滑塊2使擺動導(dǎo)桿使擺動導(dǎo)桿3做往復(fù)擺動，并帶動滑枕做往復(fù)擺動，并帶動滑枕4往返挪動以到達(dá)刨削的目的。試分析此方案有無構(gòu)造組成原理往返挪動以到達(dá)刨削的目的。試分析此方案有無構(gòu)造組成原理上的錯誤，假設(shè)有，請闡明緣由并修正。作業(yè)：補(bǔ)充修正方上的錯誤，假設(shè)有，請闡明緣由并修正。作業(yè)：補(bǔ)充修正方案案解：解：機(jī)構(gòu)的自在度，機(jī)構(gòu)的自在度，n = 4, pl = 6, ph = 0 F = 3n - 2 pl - ph = 34260 =0 F機(jī)構(gòu)原動件數(shù)機(jī)構(gòu)原動件數(shù) 不能運(yùn)動。不能運(yùn)動。修正：修正： 添加機(jī)構(gòu)自在度的方法是：在添加機(jī)構(gòu)自在度的方

10、法是：在機(jī)構(gòu)的適當(dāng)位置添加一個活動機(jī)構(gòu)的適當(dāng)位置添加一個活動構(gòu)件和一個低副或者用一個高構(gòu)件和一個低副或者用一個高副替代原來機(jī)構(gòu)中的一個低副。副替代原來機(jī)構(gòu)中的一個低副。根本概念題根本概念題1.選擇題：選擇題：1當(dāng)機(jī)構(gòu)的自在度當(dāng)機(jī)構(gòu)的自在度F0，且原動件數(shù)，那么該機(jī)構(gòu)即具有確定，且原動件數(shù)，那么該機(jī)構(gòu)即具有確定的相對運(yùn)動。的相對運(yùn)動。A.小于小于B.等于等于 C.大于大于 D.大于或等于大于或等于 2有兩個平面機(jī)構(gòu)的自在度都等于有兩個平面機(jī)構(gòu)的自在度都等于1，現(xiàn)用一個帶有兩鉸鏈的運(yùn)動構(gòu)，現(xiàn)用一個帶有兩鉸鏈的運(yùn)動構(gòu)件將他們串成一個平面機(jī)構(gòu)，那么其自在度等于。件將他們串成一個平面機(jī)構(gòu)，那么其自在度等

11、于。 A.0 B.1 C.2 3機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件是由一個或多個零件所組成，這些零件間機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件是由一個或多個零件所組成，這些零件間 產(chǎn)生任何相對運(yùn)動。產(chǎn)生任何相對運(yùn)動。 A.可以可以 B.不能不能 C.不一定不一定4平面機(jī)構(gòu)中運(yùn)動副引入的約束的數(shù)目最多為個。平面機(jī)構(gòu)中運(yùn)動副引入的約束的數(shù)目最多為個。 A.一個一個 B.兩個兩個 C.三個三個BBBB5平面機(jī)構(gòu)中原動件自在度數(shù)目最多為個。平面機(jī)構(gòu)中原動件自在度數(shù)目最多為個。 A.一個一個 B.兩個兩個 C.三個三個 6平面機(jī)構(gòu)中假設(shè)引入一個高副將帶入個約束。平面機(jī)構(gòu)中假設(shè)引入一個高副將帶入個約束。 A.一個一個 B.兩個兩個 C.三個三個7平面機(jī)構(gòu)

12、中假設(shè)引入一個低副將帶入個約束。平面機(jī)構(gòu)中假設(shè)引入一個低副將帶入個約束。 A.一個一個 B.兩個兩個C.三個三個 8) 圖所示構(gòu)件系統(tǒng)是不能運(yùn)動的。圖所示構(gòu)件系統(tǒng)是不能運(yùn)動的。 AA1.選擇題：選擇題：BC2.判別題：判別題：1 運(yùn)動鏈可以成為機(jī)構(gòu)的條件是，運(yùn)動鏈相對于機(jī)運(yùn)動鏈可以成為機(jī)構(gòu)的條件是，運(yùn)動鏈相對于機(jī)架的自在度大于零，且等于原動件的數(shù)目。架的自在度大于零，且等于原動件的數(shù)目。2 平面機(jī)構(gòu)的級別取決于機(jī)構(gòu)可以分解出的根本桿平面機(jī)構(gòu)的級別取決于機(jī)構(gòu)可以分解出的根本桿組的級別。組的級別。YN 最高級別最高級別作業(yè)評講作業(yè)評講2-11: 圖示為一簡易沖床的初擬設(shè)計方案。設(shè)計者的思緒是：動圖

13、示為一簡易沖床的初擬設(shè)計方案。設(shè)計者的思緒是：動力由齒輪力由齒輪1輸入，使軸輸入，使軸A來延續(xù)回轉(zhuǎn)，而固定在來延續(xù)回轉(zhuǎn)，而固定在A軸上的凸輪軸上的凸輪2與與杠桿杠桿3組成的凸輪機(jī)構(gòu)將使沖頭組成的凸輪機(jī)構(gòu)將使沖頭4上下運(yùn)動到達(dá)沖壓的目的。試上下運(yùn)動到達(dá)沖壓的目的。試?yán)L出機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖，分析能否能實(shí)現(xiàn)設(shè)計意圖，并提出修正方案。繪出機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖，分析能否能實(shí)現(xiàn)設(shè)計意圖，并提出修正方案。選取比例尺作機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖，選取比例尺作機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖，如圖如圖b)所示。所示。此圖中，此圖中，n = 3, Pl = 4, ph =1, F = 3n - 2pl - ph = 33241 = 0計算結(jié)果闡明該設(shè)計方案不能

14、計算結(jié)果闡明該設(shè)計方案不能運(yùn)動。運(yùn)動。該方案的運(yùn)動情況該方案的運(yùn)動情況:構(gòu)件構(gòu)件3與構(gòu)與構(gòu)件件4的鉸接點(diǎn)不能同時實(shí)現(xiàn)的鉸接點(diǎn)不能同時實(shí)現(xiàn)沿沿CD方向的直線運(yùn)動，又方向的直線運(yùn)動，又沿以沿以B為圓心、為圓心、BC為半徑的為半徑的圓弧運(yùn)動，因此不能實(shí)現(xiàn)設(shè)圓弧運(yùn)動，因此不能實(shí)現(xiàn)設(shè)計意圖。計意圖。b)a)為了實(shí)現(xiàn)設(shè)計意圖，需在為了實(shí)現(xiàn)設(shè)計意圖，需在C處添加一個自在度。處添加一個自在度。在分析設(shè)計方案能否合理時，在分析設(shè)計方案能否合理時，應(yīng)首先畫出方案的運(yùn)動簡圖，應(yīng)首先畫出方案的運(yùn)動簡圖，根據(jù)運(yùn)動鏈成為機(jī)構(gòu)的條件，根據(jù)運(yùn)動鏈成為機(jī)構(gòu)的條件，檢驗(yàn)方案能否可行，并提出檢驗(yàn)方案能否可行，并提出修正方案。修正方

15、案。添加機(jī)構(gòu)自在度的方法是：在添加機(jī)構(gòu)自在度的方法是：在機(jī)構(gòu)的適當(dāng)位置添加一個活機(jī)構(gòu)的適當(dāng)位置添加一個活動構(gòu)件和一個低副如動構(gòu)件和一個低副如c、d、e方案或者用一個高方案或者用一個高副替代原來機(jī)構(gòu)中的一個低副替代原來機(jī)構(gòu)中的一個低副如副如f方案。方案。從機(jī)構(gòu)運(yùn)動的角度來看，機(jī)構(gòu)從機(jī)構(gòu)運(yùn)動的角度來看，機(jī)構(gòu)的組成可以有多種方案的組成可以有多種方案 。至于選定那一種修正方案最至于選定那一種修正方案最正確，還必需根據(jù)實(shí)踐中的正確，還必需根據(jù)實(shí)踐中的許多要素加以分析、比較、許多要素加以分析、比較、評價來決議。評價來決議。c)b)d)e)f)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

16、偏心輪滑閥式真空泵。其偏心輪1繞固定繞固定軸心軸心A轉(zhuǎn)動，與外環(huán)轉(zhuǎn)動，與外環(huán)2固連在一同的滑閥固連在一同的滑閥3在可繞固定軸心在可繞固定軸心C轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動的圓柱動的圓柱4中滑動。當(dāng)偏心輪中滑動。當(dāng)偏心輪1 按圖示方向延續(xù)回轉(zhuǎn)時，可將按圖示方向延續(xù)回轉(zhuǎn)時，可將設(shè)備中的空氣吸入，并將空氣從閥設(shè)備中的空氣吸入，并將空氣從閥5中排出，從而構(gòu)成真空。中排出，從而構(gòu)成真空。試?yán)L制其運(yùn)動簡圖，并計算其自在度。試?yán)L制其運(yùn)動簡圖，并計算其自在度。n選取比例尺作機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖，如下圖。選取比例尺作機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖，如下圖。n求自在度：求自在度：nn = 3, Pl = 4, ph =0,n F = 3n - 2pl - ph

17、 n = 33240 = 12-16：計算圖示機(jī)構(gòu)的自在度：計算圖示機(jī)構(gòu)的自在度：a齒輪齒輪連桿組合機(jī)構(gòu)連桿組合機(jī)構(gòu)解：解：A點(diǎn)是三構(gòu)件相鉸接的復(fù)合鉸鏈；點(diǎn)是三構(gòu)件相鉸接的復(fù)合鉸鏈；n = 4, pl = 5, ph = 1F = 3n - 2pl - ph = 34251 = 12-16：計算圖示機(jī)構(gòu)的自在度：計算圖示機(jī)構(gòu)的自在度：b圖示凸輪圖示凸輪連桿組合機(jī)構(gòu)。在連桿組合機(jī)構(gòu)。在D處為鉸接在處為鉸接在一同的兩個滑塊。一同的兩個滑塊。虛約束虛約束部分自在度部分自在度F=35+26-2=12-16：計算圖示機(jī)構(gòu)的自在度：計算圖示機(jī)構(gòu)的自在度：c凸輪凸輪連桿組合機(jī)構(gòu)：精壓機(jī)構(gòu)連桿組合機(jī)構(gòu)：精壓機(jī)

18、構(gòu)解：解：該機(jī)構(gòu)中存在構(gòu)造對稱部分，從運(yùn)該機(jī)構(gòu)中存在構(gòu)造對稱部分，從運(yùn)動傳送的獨(dú)立性來看，有機(jī)構(gòu)動傳送的獨(dú)立性來看，有機(jī)構(gòu) ABCDE 就可以了，其他部分對就可以了，其他部分對機(jī)構(gòu)的運(yùn)動傳送沒有影響，故引機(jī)構(gòu)的運(yùn)動傳送沒有影響，故引入了虛約束。入了虛約束。將機(jī)構(gòu)中的虛約束部分去掉不計，將機(jī)構(gòu)中的虛約束部分去掉不計， C處為復(fù)合鉸鏈，處為復(fù)合鉸鏈，n = 5, pl = 7, ph =0F = 3n - 2pl - ph = 35270 = 12-16：計算圖示機(jī)構(gòu)的自在度：計算圖示機(jī)構(gòu)的自在度：d齒輪齒輪連桿組合機(jī)構(gòu)：連桿組合機(jī)構(gòu)：解：解：齒輪齒輪3-5嚙合中心距堅持不變，故算一個高副。嚙合中

19、心距堅持不變，故算一個高副。齒輪齒輪5-齒條齒條7嚙合中心距變化，齒的兩側(cè)面堅持嚙合中心距變化，齒的兩側(cè)面堅持接觸，故為兩個高副。接觸，故為兩個高副。n = 6, pl = 7, ph =3F = 3n - 2pl - ph = 36273 = 12-18：圖示為一剎車機(jī)構(gòu)。剎車時支配桿：圖示為一剎車機(jī)構(gòu)。剎車時支配桿1向右拉，經(jīng)向右拉，經(jīng)過由構(gòu)件過由構(gòu)件2、3、4、5、6使兩閘瓦剎住車輪。是計算機(jī)使兩閘瓦剎住車輪。是計算機(jī)構(gòu)的自在度，并就剎車過程闡明機(jī)構(gòu)自在度的變化情況：構(gòu)的自在度，并就剎車過程闡明機(jī)構(gòu)自在度的變化情況：未剎車時，未剎車時，n = 6, pl = 8, ph =0 F =36

20、280 = 2G或者或者J剎緊時，構(gòu)件剎緊時，構(gòu)件4或或6不能運(yùn)不能運(yùn)動：動：n = 5, pl = 7, ph =0 F =35270=1G和和J同時剎緊時，構(gòu)件同時剎緊時，構(gòu)件4和和6都不都不能運(yùn)動：能運(yùn)動：n = 4, pl = 6, ph =0 F =34260 = 02-23:圖示一內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖，試計算其自在圖示一內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖，試計算其自在度。當(dāng)分別以構(gòu)件度。當(dāng)分別以構(gòu)件AB和和EG為原動件時，試對該機(jī)構(gòu)為原動件時，試對該機(jī)構(gòu)進(jìn)展構(gòu)造分析。進(jìn)展構(gòu)造分析。F=37+210=11AB為原動件：為原動件：該機(jī)構(gòu)為該機(jī)構(gòu)為級機(jī)構(gòu)級機(jī)構(gòu) 。虛線表示虛線表示沒有機(jī)架沒有機(jī)架2-23:圖示一內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖，