机械原理前三章复习题

机械原理复习题平面机构的结构分析1、如图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连续回转；而固装在轴A上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构将使冲头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），分析其是否能实现设计意图？并提出修改方案。解1）取比例尺l绘制其机构运动简图（图b）。2）分析其是否能实现设计意图。ab由图b可知，3n，4lp，1hp，0p，0F故：00)0142(33)2(3FpppnFhl因此，此简单冲床根本不能运动（即由构件3、4与机架5和运动副B、C、D组成不能运动的刚性桁架），故需要增加机构的自由度。3）提出修改方案（图c）。为了使此机构能运动，应增加机构的自由度（其方法是：可以在机构的适当位置增加一个活动构件和一个低副，或者用一个高副去代替一个低副，其修改方案很多，图c给出了其中两种方案）。图c1）图c2）2、试画出图示平面机构的运动简图，并计算其自由度。图a）解：3n，4lp，0hp，123hlppnF机械原理复习题图b）解：4n，5lp，1hp，123hlppnF3、计算图示平面机构的自由度。将其中的高副化为低副。机构中的原动件用圆弧箭头代替3-13-23-3解3－1：7n，10lp，0hp，123hlppnF，C、E复合铰链解3－2：8n，11lp，1hp，123hlppnF，局部自由度解3－3：9n，12lp，2hp，123hlppnF4、试计算图示精压机的自由度解：10n，15lp，0hp解：11n，17lp，0hpc)机械原理复习题13305232nppphl26310232nppphl0F0FFpppnFhl)2(3FpppnFhl)2(310)10152(10310)20172(113（其中E、D及H均为复合铰链）（其中C、F、K均为复合铰链）5、图示为一内燃机的机构简图，试计算其自由度，并分析组成此机构的基本杆组。又如在该机构中改选EG为原动件，试问组成此机构的基本杆组是否与前者有所不同。解1）计算此机构的自由度110273)2(3FpppnFhl2）取构件AB为原动件时机构的基本杆组图为此机构为Ⅱ级机构3）取构件EG为原动件时此机构的基本杆组图为此机构为Ⅲ级机构平面机构的运动分析1、试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置（用符号ijP直接标注在图上）。机械原理复习题2、在图a所示的四杆机构中，ABl=60mm，CDl=90mm，ADl=BCl=120mm，2=10rad/s，试用瞬心法求：1）当=165时，点C的速度Cv；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；3）当Cv=0时，角之值（有两个解）。解1）以选定的比例尺l作机构运动简图（图b）。2）求Cv，定出瞬心13P的位置（图b）因13p为构件3的绝对速度瞬心，则有：)/(56.278003.0/06.010132313sradBPulwlvwlABBPB)/(4.056.252003.0313smwCPuvlC3）定出构件3的BC线上速度最小的点E的位置因BC线上速度最小之点必与13P点的距离最近，故从13P引BC线的垂线交于点E，由图可得：)/(357.056.25.46003.0313smwEPuvlE4）定出Cv=0时机构的两个位置（作于图C处），量出4.2616.2262c)机械原理复习题3、在图示的机构中，设已知各构件的长度ADl＝85mm，ABl=25mm，CDl=45mm，BCl=70mm，原动件以等角速度1=10rad/s转动，试用图解法求图示位置时点E的速度Ev和加速度Ea以及构件2的角速度2及角加速度2。a)μl=0.002m/mm解1）以l=0.002m/mm作机构运动简图（图a）2）速度分析根据速度矢量方程：CBBCvvv以v＝0.005(m/s)/mm作其速度多边形（图b）。b)a=0.005(m/s2)/mm（继续完善速度多边形图，并求Ev及2）。根据速度影像原理，作BCEbce~，且字母顺序一致得点e，由图得：)(31.062005.0smpevvE)(25.207.0/5.31005.02smlbcwBCv（顺时针）)(27.3045.0/33005.03smlpcwCOv（逆时针）3）加速度分析根据加速度矢量方程：tCBnCBBtCnCCaaaaaa以a=0.005(m/s2)/mm作加速度多边形（图c）。（继续完善加速度多边形图，并求Ea及2）。根据加速度影像原理，作BCEecb~，且字母顺序一致得点e，由图得：)/(5.37005.02smepaaE)/(6.1907.0/5.2705.0/222sradlCnlaaBCaBCtCB（逆时针）4、在图示的摇块机构中，已知ABl=30mm，ACl=100mm，BDl=50mm，DEl=40mm，曲柄以1=10rad/s等角速度回转，试用图解法求机构在1＝45时，点D和点E的速度和加速度，以及构件2的角速度和角加速度。解1）以l=0.002m/mm作机构运动简图（图a）。2）速度分析v=0.005(m/s)/mm选C点为重合点，有：机械原理复习题?0//132322？？大小？方向ABCCCBCBClwBCBCABvvvvv以v作速度多边形（图b）再根据速度影像原理，作BCBDbCbd2，BDEbde~，求得点d及e，由图可得)/(23.05.45005.0smpdvvD)/(173.05.34005.0smpevvE)/(2122.0/5.48005.012sradlbcwBCv（顺时针）3）加速度分析a=0.04(m/s2)/mm根据?20??//?323222132323222CCBCABrCCkCCCtBCnBCBCvwlwlwBCBCBCBCABaaaaaaa大小方向其中：49.0122.022222BCnBClwa7.035005.022232232CCkCCvwa以a作加速度多边形（图c），由图可得：)/(64.26604.02smdpaaD)/(8.27004.02smepaaE)/(36.8122.0/5.2504.0122.0//22222sradCnlaaaCBtBC（顺时针）5、在图示的齿轮-连杆组合机构中，MM为固定齿条，齿轮3的齿数为齿轮4的2倍，设已知原动件1以等角速度1顺时针方向回转，试以图解法求机构在图示位置时，E点的速度Ev及齿轮3、4的速度影像。解1）以l作机构运动简图（图a）2）速度分析（图b）此齿轮－连杆机构可看作为ABCD及DCEF两个机构串连而成，则可写出CBBCvvv机械原理复习题ECCEvvv取v作其速度多边形于图b处，由图得)/(smpevvE取齿轮3与齿轮4啮合点为K，根据速度影像原来，在速度图图b中，作DCKdck~求出k点，然后分别以c、e为圆心，以ck、ek为半径作圆得圆3g及圆4g。求得pevvE齿轮3的速度影像是3g齿轮4的速度影像是4g平面连杆机构及其设计1、在图示铰链四杆机构中，已知：BCl=50mm，CDl=35mm，ADl=30mm，AD为机架，1）若此机构为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，求ABl的最大值；2）若此机构为双曲柄机构，求ABl的范围；3）若此机构为双摇杆机构，求ABl的范围。解：1）AB为最短杆ADCDBCABllllmmlAB15max2）AD为最短杆，若BCABllABCDBCADllllmmlAB45若BCABllCDBCABADllllmmlAB553)ABl为最短杆ADCDBCABllll，mmlAB15ADABllCDABBCADllllmmlAB45机械原理复习题ABl为最短杆CDBCABADllllmmlAB55由四杆装配条件mmllllCDBCADAB1152、在图示的铰链四杆机构中，各杆的长度为a=28mm，b=52mm，c=50mm，d=72mm。试问此为何种机构？请用作图法求出此机构的极位夹角，杆CD的最大摆角，机构的最小传动角min和行程速度比系数K。解1）作出机构的两个极位，由图中量得6.186.702）求行程速比系数23.1180180K3）作出此机构传动角最小的位置，量得7.22min此机构为曲柄摇杆机构3、现欲设计一铰链四杆机构，已知其摇杆CD的长CDl=75mm，行程速比系数K=1.5，机架AD的长度为ADl=100mm，又知摇杆的一个极限位置与机架间的夹角为＝45○，试求其曲柄的长度ABl和连杆的长BCl。（有两个解）解：先计算36.16180180KK并取l作图，可得两个解○1mmACACllAB5.492/)355.84(22/)(12mmACACllBC5.1192/)355.84(22/)(12○2mmACACllAB222/)1335(22/)(21mmACACllBC482/)1335(22/)(21机械原理复习题4、如图所示为一已知的曲柄摇杆机构，现要求用一连杆将摇杆CD和滑块连接起来，使摇杆的三个已知位置DC1、DC2、DC3和滑块的三个位置1F、2F、3F相对应（图示尺寸系按比例尺绘出），试以作图法确定此连杆的长度及其与摇杆CD铰接点E的位置。（作图求解时，应保留全部作图线。l=5mm/mm）。解（转至位置2作图）故mmFEllEF130265225、图a所示为一铰链四杆机构，其连杆上一点E的三个位置E1、E2、E3位于给定直线上。现指定E1、E2、E3和固定铰链中心A、D的位置如图b所示，并指定长度CDl=95mm，ECl=70mm。用作图法设计这一机构，并简要说明设计的方法和步骤。解：以D为圆心，CDl为半径作弧，分别以1E，2E，3E为圆心，ECl为半径交弧1C，2C，3C，1DC，2DC，3DC代表点E在1，2，3位置时占据的位置，2ADC使D反转12，12CC，得2DA3ADC使D反转13，13CC，得3DACD作为机架，DA、CE连架杆，按已知两连架杆对立三个位置确定B。