机械原理(西工大第二版)习题选解

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1、图a)图c)将这些构件符号依次连接起来，就得到机构运动简图,图d)如题2-11答图Q或b）所示。第二章机构的结构分析2-11.图示为一简易冲床的初拟设计方案。设计者的思路是：动力由齿轮1输入，使轴A连续回转;而固装在轴A上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构使冲头4上下运动，以达到冲压的目的。试绘出其机构运动简图（各尺寸由图上量取），分析是否能实现设计意图，并提出修改方案（要求用机构示意图表示出来）。解⑴分析：绘制机构运动简图沿着运动传递的路线，根据各个活动构件参与构成运动副的情况（两构件组成的运动副的类型，取决于两构件之间的相对运动关系），确

2、定表示各个构件的符号，再将各个构件符号连接起來，就得到机构运动简图（或机构示意图）。构件2：与机架5构成转动副A；与构件3构成凸轮高副。所以构件2的符号为图a）。构件3：与构件2构成凸轮高副；与机架5构成转动副；与机架4构成转动副。所以构件3的符号为图b）o构件4：与机架3构成转动副；与机架5构成移动副。所以构件4的符号为图c）或图d)o机构运动简图，如题2・11答图a）或b）所不。a）⑵分析：是否能实现设计意图题2・11答图）在机构的结构分析屮判断该方案否能实现设计意图，应该从以下两点考虑：①机构口由度是否大于零；②机构原动件的数目是否

3、等于机构口由度的数目。因此，必须计算该机构的自由度F=3n-（2pL+pH）=3X3-（2X4+1）=0o因为机构的自由度为F=3n-（2pL+pH）=3x3-（2x4+l）=0可知，该机构不能运动，不能实现设计意图。⑶分析修改方案因为原动件的数口为I,所以修改的思路为：将机构的自由度由0变为I。因此，修改方案应有2种。方案1：给机构增加1个构件（增加3个独立运动）和1个低副（增加2个约束），使机构自由度增加1,即由0变为1。如题2-11答图c）、d）、e）所示。方案2：将机构中的1个低副（2个约束）替换为1个高副（1个约束），使机构中的

4、约束数减少1个，从而使机构自由度增加1,即由0变为1。如题2-11答图f）所示。修改方案如题2・11答图c）、d）＞c）^f）所示。题2・11答图题2・2图a所示为一小型压力机。图上，齿轮1与偏心轮1，为同一构件，绕固定轴心0连续转动。在齿伦5上开有凸伦伦凹槽，摆杆4上的滚了6嵌在凹槽屮，从而使摆杆4绕C轴上下摆动。同时,乂通过偏心轮1'、连杆2、滑杆3使C轴上卜.移动。最后通过在摆杆4的叉槽屮的滑块7和饺链G使冲头8实现冲压运动。试绘制其机构运动简图，并计算白由度。解：分析机构的组成：此机构由偏心轮1,（与齿轮1固结）、连杆2、滑杆3、

5、摆杆4、齿轮5、滚了6、滑块7、冲头8和机架9组成。偏心轮「与机架9、连杆2与滑杆3、滑杆3与摆杆4、摆杆4与滚子6、齿轮5与机架9、滑块7与冲头8均组成转动副,滑杆3与机架9、摆杆4与滑块7、冲头8与机架9均组成移动副，齿轮1与齿轮5、凸轮（槽）5与滚子6组成高副。故解法一：=7pf=9]儿=2F=3n_2p[_Ph=3x7-2x9-2=1解法二h=8Pi=Ph=2局部自由度F=1F=3/?-(2p/+/?/l-//)-F,=3x8-2x10-2-1=1a)题2・3如图a所示为一新型偏心轮滑阀式真空泵。其偏心轮1绕固定轴A转动，与外

6、环2固连在一起的滑阀3在可绕固定轴心C转动的圆柱4中滑动。当偏心轮1按图示方向连续转动时，可将设备屮的空气按图示空气流动方向从阀5中排出，从而形成真空。由于外坏2与泵腔6有一小间隙，故可抽含有微小尘埃的气体。试绘制其机构的运动简图，并计算其自山度。解：1）取比例尺,绘制机构运动简图。（如图题2・3所示）2)Z2=3=4ph=0F=3n_2p[_Ph=3x3-2x4-0=l2-16.试计算图示各机构的自由度。图a、d为齿轮一连杆组合机构；图b为凸轮一连杆组合机构（图屮在D处为钱接在一起的两个滑块）；图c为一精压机机构。并问在图d所示机构中，

7、齿轮3、5和齿条7与齿轮5的啮合高副所提供的约束数目是否相同？为什么？解a)分析：A为复合饺链，不存在局部自由度和虚约束。F=3n-(2pl+ph)=3x4-(2x5+1)=1或F=3n-(2pL+pH-p')-F=3x4-(2x5+l-0)-0=lb)分析：B、E为局部自由度。F=3n-(2pl+ph)=3x5-(2x6+2)=1或F=3n-(2pL+pH-p,)-F,=3x7-(2x8+2-0)-2=l注意：该机构在D处虽存在轨迹重合的问题，但由于D处相较接的双滑块为一个II级杆组，未引入约束，故机构不存在虚约束。如果将相饺接的双滑块

8、改为相固联的十字滑块，则该机构就存在一个虚约束。c)分析：该机构存在重复结构部分，故存在虚约束。实际上，从传递运动的独立性來看，有机构ABCDE就可以了，而其余部分为重复部分，则引入了虚约朿。