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时间:2018-07-29
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1、第二章 机构的结构分析一.填空题1.组成机构的基本要素是构件和运动副。机构具有确定的运动件是:。2.在平面机构中,每一个高副引入1个约束,每一个低副引入2个约束,所以平面机构自由度的计算公式为F=。应用该公式时,应注意的事项是:正确计算运动负的数目 。3.机构中各构件都应有确定的运动,但必须满足的条件是:。二.综合题1.根据图示机构,画出去掉了虚约束和局部自由度的等效机构运动简图,并计算机构的自由度。设标有箭头者为原动件,试判断该机构的运动是否确定,为什么?1n=7,pl=9,ph=1从图中可以看出该机构有2个原动件,而由于原动件数与机构的自由度数相等,故该机构具有确定的运动
2、。2.75计算图示机构的自由度。如有复合铰链、局部自由度、虚约束,请指明所在之处。2.(a)D、E处分别为复合铰链(2个铰链的复合);B处滚子的运动为局部自由度;构件F、G及其联接用的转动副会带来虚约束。n=8,pl=11,ph=13.计算图示各机构的自由度。.(c)n=6,pl=7,ph=3(e)n=7,pl=10,ph=04.计算机构的自由度,并进行机构的结构分析,将其基本杆组拆分出来,指出各个基本杆组的级别以及机构的级别。.(a)n=5,pl=7,ph=075Ⅱ级组Ⅱ级组因为该机构是由最高级别为Ⅱ级组的基本杆组构成的,所以为Ⅱ级机构。(a)(b)5.计算机构的自由度,并分析
3、组成此机构的基本杆组。如果在该机构中改选FG为原动件,试问组成此机构的基本杆组是否发生变化。n=7,pl=10,ph=0Ⅱ级组Ⅲ级组75当以构件AB为原动件时,该机构为Ⅲ级机构。Ⅱ级组Ⅱ级组Ⅱ级组当以构件FG为原动件时,该机构为Ⅱ级机构。可见同一机构,若所取的原动件不同,则有可能成为不同级别的机构。6.试验算图示机构的运动是否确定。如机构运动不确定请提出其具有确定运动的修改方案。(a)(b)(a)n=3,pl=4,ph=1因为机构的自由度为0,说明它根本不能运动。而要使机构具有确定的运动,必须使机构有1个自由度(与原动件个数相同)。其修改方案可以有多种,下面仅例举其中的两种方案。
4、75n=4,pl=5,ph=1此时机构的自由度数等于原动件数,故机构具有确定的运动。平面机构的运动分析一、综合题1、试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置(用符号直接在图上标出)。752、已知图示机构的输入角速度w1,试用瞬心法求机构的输出速度w3。要求画出相应的瞬心,写出w3的表达式,并标明方向。由相对瞬心的定义可知:所以方向为逆时针转向,(如图所示)753、在图示的齿轮--连杆组合机构中,试用瞬心法求齿轮1与3的传动比ω1/ω2。1)计算此机构所有瞬心的数目K=N(N-1)/2=6(6-1)/2=15;2)如图所示,为了求传动比ω1/ω2,需找出瞬心P16、P36、P12、
5、P23,并按照三心定理找出P13;3)根据P13的定义可推得传动比ω1/ω2计算公式如下由于构件1、3在K点的速度方向相同,从而只和同向。4、在图示的四杆机构中,=60mm,=90mm,==120mm,=10rad/s,试用瞬心法求:(1)当=165°时,点C的速度;(2)当=165°时,构件3的BC线上速度最小的一点E的位置及其速度的大小;75(3)当时,角之值(有两个解)。解:1)以选定的比例尺作机构运动简图(图b)。2)求定出瞬心的位置(图b),因为为构件3的绝对瞬心,有=100.06/0.00378=2.56(rad/s)=0.4(m/s)3)定出构件3的BC线上速度最小
6、的点E的位置因为BC线上的速度最小点必与点的距离最近,故从引BC的垂线交于点E,由图可得=0.357(m/s)4)定出时机构的两个位置(见图c75,注意此时C点成为构件3的绝对瞬心),量出1=26.4°;2=226.6°5、如图为一速度多边形,请标出矢量、、及矢量、、的方向?6、已知图示机构各构件的尺寸,构件1以匀角速度ω175转动,机构在图示位置时的速度和加速度多边形如图b)、c)所示。(1)分别写出其速度与加速度的矢量方程,并分析每个矢量的方向与大小,(2)试在图b)、c)上分别标出各顶点的符号,以及各边所代表的速度或加速度及其指向。6、解:(1)把B点分解为B2和B3两点,
7、运用相对运动原理列出速度与加速度的矢量方程,并分析每个矢量的方向与大小如下:方向^AB⊥AB向下//BC大小?w1´lAB?方向B→C⊥BCB→A⊥BC向下∥BC大小w32´lBC?w12´lAB2w3´vB3B2?(2)标出各顶点的符号,以及各边所代表的速度或加速度及其指向如下:75ABV11237、已知图示机构中各构件的尺寸,原动件1以匀速V1移动,求出图示位置时构件3的角速度ω3和角加速度a3。要求列出矢量方程式、分析各矢量的大小和方向、作出速度与加速度多边形(可不按比例)
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