机械原理习题与解答

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1、-第二章习题及解答2-1如题图2-1所示为一小型冲床,试绘制其机构运动简图,并计算机构自由度。(a)(b)题图2-1解:1)分析该小型冲床由菱形构件1、滑块2、拨叉3和圆盘4、连杆5、冲头6等构件组成,其中菱形构件1为原动件,绕固定点A作定轴转动,通过铰链B与滑块2联接,滑块2与拨叉3构成移动副,拨叉3与圆盘4固定在一起为同一个构件且绕C轴转动,圆盘通过铰链与连杆5联接,连杆带动冲头6做往复运动实现冲裁运动。2)绘制机构运动简图选定比例尺后绘制机构运动简图如图(b)所示。3)自由度计算其中n=5,PL=7,PH=0,F=3n-2PL-PH=3×5-2×7

2、=1故该机构具有确定的运动。2-2如题图2-2所示为一齿轮齿条式活塞泵,试绘制其机构运动简图,并计算机构自由度。----(a)(b)题图2-2解:1)分析该活塞泵由飞轮曲柄1、连杆2、扇形齿轮3、齿条活塞4等构件组成,其中飞轮曲柄1为原动件,绕固定点A作定轴转动,通过铰链B与连杆2联接,连杆2通过铰链与扇形齿轮3联接,扇形齿轮3通过高副接触驱动齿条活塞4作往复运动,活塞与机架之间构成移动副。2)绘制机构运动简图选定比例尺后绘制机构运动简图如图(b)所示。3)自由度计算其中n=4,PL=5,PH=1F=3n-2PL-PH=3×4-2×5-1=1故该机构具有

3、确定的运动。2-3如图2-3所示为一简易冲床的初步设计方案,设计者的意图是电动机通过一级齿轮1和2减速后带动凸轮3旋转,然后通过摆杆4带动冲头实现上下往复冲压运动。试根据机构自由度分析该方案的合理性,并提出修改后的新方案。----题图2-3解:1)分析2)绘制其机构运动简图(图2-3b)选定比例尺后绘制机构运动简图如图(b)所示。3)计算机构自由度并分析其是否能实现设计意图由图b可知,故因此,此简易冲床根本不能运动,需增加机构的自由度。4)提出两种修改方案为了使机构能运动,应增加机构的自由度。方法可以是:在机构的适当位置,增加一个活动构件和一个低副,或者

4、用一个高副去代替一个低副,其修改方案很多,图c图d给出其中的两种方案。新方案中:新方案的机构自由度:改进后的方案具有确定的运动。2-4如题图2-4所示为一小型压力机,试绘制其机构运动简图,并计算机构自由度。----(a)(b)题图2-4解:1)分析该压力机由齿轮1、偏心轮1’、连杆2、导杆3、叉形连杆4、齿轮5、滚子6、滑块7、冲头8所组成,其中齿轮1与偏心轮1’固定连接组成一个构件,且为原动件,偏心轮1’与连杆2通过转动副联接,连杆通过铰链推动导杆移动,导杆的另外一端与连杆4构成转动副,连杆4的中部有一个滚子6,齿轮5的端面加工有一个凹槽,形成一个端面

5、槽形凸轮,滚子6嵌入凸轮槽中,叉形连杆4另外一端与滑块7构成移动副,滑块7通过铰链与冲头联接,驱动冲头滑块作往复上下冲压运动。2)作机构运动简图选定比例尺后绘制机构运动简图如图(b)所示。3)计算该机构的自由度故该机构具有确定的运动。2-5如题图2-5所示为一人体义腿膝关节机构,若以胫骨1为机架,试绘制其机构运动简图,并计算机构自由度。----(a)(b)题图2-5解:1)分析该机构所有构件均为杆状,且都是通过转动副相联接,2)绘制机构运动简图选定比例尺后绘制机构运动简图如图(b)所示。3)计算自由度故该机构具有确定的运动。2-6 计算图2-6所示压榨机

6、机的机构自由度。(a)(b)题图2-6----解:该机构中存在结构对称部分,构件4、5、6和构件8、9、10。如果去掉一个对称部分,机构仍能够正常工作,故可将构件8、9、10上转动副G、H、I、D处带来约束视为虚约束;构件7与构件11在左右两边同时形成导路平行的移动副,只有其中一个起作用,另一个是虚约束;构件4、5、6在E点处形成复合铰链。机构中没有局部自由度和高副。去掉机构中的虚约束,则得到图(b)中实线所示的八杆机构,其中活动构件数为,机构中低副数,于是求得机构的自由度为:故该机构具有确定的运动。2-7计算题图2-7所示测量仪表机构的自由度。题图2-

7、7解:1)分析该机构包括6个活动构件,其中导杆与扇形齿轮固联在一起组成构件5,齿轮与指针固联在一起组成构件6。2)计算自由度活动构件数为,机构中低副数,高副数于是求得机构的自由度为:故该机构具有确定的运动。2-8如题图2-8所示为一物料输送机构,试绘制机构运动简图,并计算机构的自由度。----(a)(b)题图2-8解1)分析该机构中共包含有8个构件,且所有构件均通过转动副联接,其中曲柄为原动件。2)绘制机构运动简图选定比例尺后绘制机构运动简图如图2-8(b)所示。3)计算自由度活动构件数为,机构中低副数,高副数于是求得机构的自由度为:故该机构具有确定的运

8、动。2-9如题图2-8所示为一拟人食指机械手,试绘制该机构的运动简图,并计算机构

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