[工学]机械设计考点及常见题型精解

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1、1.3考点及常见题型精解1.3.1本章考点本章考点有以下几个方面：（1）机构中的构件、运动副、复合铰链、局部自由度和虚约束等基本概念；（2）运用规定的符号，绘制常用机构的机构运动简图；（3）平面机构自由度的正确计算；（4）速度瞬心的概念和三心定理的正确运用；（5）用速度瞬心法作机构的速度分析。1.3.2常见题型精解例1.1试绘制图1.1（a）所示偏心回转油泵机构的运动简图（其各部分尺寸可由图中直接量取），并判断该机构是否具有确定的运动。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。当偏心轮1按图示方向连续

2、回转时，可将低压油由右端吸入，高压油从左端排出。　　　(a)　　　　　　(b)图1.1 解（1）选取合适的长度比例尺绘制此机构的运动简图，如图1.1（b）所示。（2）计算机构的自由度此机构为曲柄摇块机构。由图1.1（b）可知，，，由式（1-1）计算该机构的自由度为又该机构有一个原动件，所以此机构具有确定的运动。【评注】绘制机构运动简图时，关键是分析相连两个构件的约束关系，确定运动副的类型，然后再用规定的符号表示出来。例1.2试计算图1.2所示凸轮—连杆组合机构的自由度。图1.2解在图1.2中，B，E两处的滚子转动为局部自由度，C，F处虽

3、各有两处与机架接触构成移动副，但都各算一个移动副，该机构在D处虽存在轨迹重合的问题，但由于D处相铰接的双滑块为一个自由度为零的Ⅱ级杆组，即D处未引入约束，故机构中不存在虚约束。　　将机构中的局部自由度除去不计，则有，，，于是可得该机构的自由度为　　　　【评注】注意，如果将该机构中D处相铰接的双滑块改为相固联的十字滑块时，则机构中就存在一个虚约束。在机构中，两构件构成运动副所引入的约束起着限制两构件之间某些相对运动，使相对运动或自由度减少的作用。但在机构中，某些运动副和构件带入的约束可能与机构所受的其他约束相重复，因而对机构的运动实际上不

4、起约束作用，这种约束就是虚约束.例1.3试计算图1.3所示的精压机构的自由度。图1.3解由图1.3可以发现，该机构中存在结构对称部分，从传递运动的独立性来看，有机构ABCDE就可以了，而其余部分为不影响机构运动传递的重复部分，故引入了虚约束。　　将机构中引入虚约束的重复部分去掉不计，则，（C处为复合铰链），，于是可得该机构的自由度为　　【评注】存在虚约束的机构，一般常具有相似或对称部分的结构特征。所以，如研究的机构在结构上具有相似或对称部分，就有可能存在虚约束，因而就要注意分析，以免发生错误.例1.4试计算图1.4所示机构的自由度。图1

5、.4解图1.4所示的楔块机构全由移动副组成，此机构中，，于是由式（1-2）可得该机构的自由度为【评注】这里应注意，若机构中只存在移动副，在各构件之间不出现相对转动，这时机构自由度的计算不能用式（1-1），只能用式（1-2）来计算，否则会导致计算错误。例1.5图1.5所示的凸轮机构中，已知，，，，凸轮1以等角速度逆时针转动，比例尺。试用瞬心法求从动件2的角速度。图1.5解由三心定理求出所需的瞬心，和，则点处的速度为则（逆时针）【评注】利用速度瞬心法对某些平面机构，特别是平面高副机构，进行速度分析是比较简便的。求两构件的角速度之比，一般先分

6、别求出两构件与机架的瞬心（绝对瞬心）和这两个构件的瞬心（相对瞬心），然后连接三点成一直线，那么两构件的角速度之比等于其绝对速度瞬心连线被相对速度瞬心分得的两线段的反比。如果两构件的相对瞬心内分该连线，则两构件转向相反，反之则转向相同。例1.6已知一牛头刨床机构的机构运动简图如图1.6所示，设在图示瞬间构件1的角速度为，机构各部分尺寸见图。（１）计算此机构的自由度；（２）试求图示位置滑枕的速度。图1.6解（1）计算机构的自由度　　在该机构中，，（F和处的移动副只能算一个），，因此该机构的自由度为（2）速度分析　　先求出构件3的绝对瞬心的位

7、置，再求出瞬心的位置。因为为构件1和3的等速重合点，所以 　　与转向相同，因为外分连线。则有（水平向左）　　或者求出瞬心的位置，直接利用瞬心求得　（水平向左）【评注】应用速度瞬心进行平面机构的速度分析，就是利用瞬心是两构件的等速重合点这一桥梁，将两个构件的速度在瞬心处直接联系起来。2.3考点及常见题型精解2.3.1本章考点　　本章的重点包括以下几点，四杆机构的基本特性；四杆机构中周转副存在的判断；四杆机构的设计。试题有基本的概念题（一般以填空、选择、判断及简答题形式出现）、计算题、作图题。本章涉及的试题主要包括：1.绘制各种四杆机构及其

8、演化机构的运动简图，并能举出应用实例。2.通过已知条件判断机构是否有急回特性和死点，求行程速比系数。3.根据四杆机构各杆长度判断整转副的存在，并确定属于何种机构。4.按行程速比系数设计四杆机构。5.已知连杆