平面机构分析

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1、Pi=3Ph=[a)第二章平面机构的结构分析题24图a所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连续冋转；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。解：1）取比例尺,绘制机构运动简图。（图2-la）2）要分析是否能实现设计意图，首先要计算机构的自由度。尽管此机构有4个活动件，但齿轮1和凸轮2是固装在轴A上，只能作为一个活动件，故F=3“_2卩[_Ph=3x3—2x4—1=0原动件数不等于自由度数，此简易冲床不

2、能运动，即不能实现设计意图。分析：因构件3、4与机架5和运动副B、C、D组成不能运动的刚性桁架。故需增加构件的自由度。3）提出修改方案：可以在机构的适当位置增加一个活动构件和一个低副，或用一个高副来代替一个低副。（1）在构件3、4之间加一连杆及一个转动副（图2-lb）o（2）在构件3、4之间加一滑块及一个移动副（图2-lc）o（3）在构件3、4之间加一滚子（局部自由度）及一个平面高副（图2-ld）0(c)(d)题2T讨论：增加机构自由度的方法一般是在适当位置上添加一个构件（相当于增加3个自由度）和1个低副（相当于引入2个约束），如图2・1（b）（c）所示，

3、这样就相当于给机构增加了一个自由度。用一个高副代替一个低副也可以增加机构自由度，如图2J（d）所示。题2・2图a所示为一小型压力机。图上，齿轮1与偏心轮E为同一构件，绕固定轴心0连续转动。在齿轮5上开有凸轮轮凹槽，摆杆4上的滚子6嵌在凹槽中，从而使摆杆4绕C轴上下摆动。同时，又通过偏心轮”、连杆2、滑杆3使C轴上下移动。最后通过在摆杆4的叉槽中的滑块7和较链G使冲头8实现冲压运动。试绘制其机构运动简图，并计算自由度。解：分析机构的组成：此机构由偏心轮”（与齿轮2固结）、连杆2、滑杆3、摆杆4、齿轮5、滚子6、滑块7、冲头8和机架9组成。偏心轮F与机架9、连

4、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：n=lP]=9ph=2F=3n—2门—几=3x7—2x9—2=1解法二：h=8p,=10ph-2局部自由度Ff-1F=3n-(2^+=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。英偏心轮1绕固定轴A转动，与外环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，可将设备中的空气按图示空

5、气流动方向从阀5屮排出，从而形成真空。由于外环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，并计算其自由度。解：1）取比例尺,绘制机构运动简图。（如图题2-3所示）a)42)n=3p,=4ph=0F=3n_2pi_Ph=3x3-2x4-0=1题2-4使绘制图a所示仿人手型机械手的食指机构的机构运动简图（以手指8作为相对固定的机架），并计算其自由度。解：1）取比例尺,绘制机构运动简图。（如图2-4所示）2）n=7=10ph=0F=3n_2p[_Ph=3x7—2x10—0=1a)题2・5图a所示是为高位截肢的人所设计的一种假肢膝关节机

6、构，该机构能保持人行走的稳定性。若以颈骨1为机架，试绘制其机构运动简图和计算其口由度，并作出大腿弯曲90度时的机构运动简图。解：1）取比例尺,绘制机构运动简图。大腿弯曲90度时的机构运动简图如虚线所示。（如图2-5所示）2）n=5Pt=7ph=0F=3n_2pi_Ph=3x5-2x7-0=1题2・6试计算如图所示各机构的自由度。图a、d为齿轮•连杆组合机构；图b为凸轮・连杆组合机构（图中在D处为较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，齿轮3与5和齿条7与齿轮5的啮合高副所提供的约束数H是否相同？为什么？解：a)〃=4Pi=5Ph"

7、F=3n_2p厂pj二3x4—2x5—1=1b）解法一：n=5Pi=6Ph=2F=3n_2p[_Ph=3x5-2x6—2=1解法二：,2=7Pl=8卩产2虚约束p=Q局部自由度F，=2F=—(2口+几一//)一尸=3x7—(2x8+2—0)-2=1c)解法一：n=5p,-7ph-0F=3n_2p(_Ph=3x5-2x7—0=1解法二：兀=11门=17ph=0c)虚约束/=2p；+p；—3/=2xl0+0—3x6=2局部白由度F，=0d)n=6刃=7Ph=3F=3n-(2p/+/?/j-//)-F,=3xll-(2xl7+0-2)-0=lF=3n_2p[_P

8、h=3x6-2x7—3=1齿轮3与齿轮5的啮合为高副（因两齿轮中心