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机械原理习题卡 班级: 姓名: 学号: 一、机构的组成和结构1-1. 试画出下列平面机构的机构运动简图,并计算其自由度。1)自卸汽车翻斗机构 2)偏心回转油泵机构 3)唧筒机构 4)缝纫机针杆机构 1-2.解:(1)偏心盘2和杆3组成转动副,转动中心为。(2) 弧形滑块4和机架1组成转动副,转动中心为 。(3) 该机构为 曲柄摇杆机构,偏心盘2为 曲柄 ,杆3为 连杆 , 弧形滑块4为 摇杆 。(4) 机构运动简图如右: 1-3. 验算下列各运动链能否成为机构,说明理由,并给出修改办法。1) 原机构 不能成为机构修改后如图 原动件数 2) 原机构 不能成为机构修改后如图 原动件数 3) 原机构 不能成为机构修改后如图 原动件数1-4.解:C处:构件2、3、4组成复合铰链,3、5以及4、0组成移动副;E处:构件6、7组成转动副, 6、5以及7、0组成移动副;D处:构件5、0组成转动副 原 动 件 数机构具有确定的相对运动 1-5. 计 算 自 由 度 原 动 件 数1-6. 解: 低代前 原 动 件 数 机构具有确定的相对运动低代后 1-7替代前: 原 动 件 数 机构具有确定的相对运动替代后:1-8未去掉滑块前:去掉滑块后:证明:AB=BC=BD, CAD三点共圆,且CD为直径,始终为直角,构件2上D点的轨迹是垂直于AC的一条直线。滑块4引入的约束是使D点在垂直于AC的导路上移动,与构件2上的D点轨迹重合,该约束不起作用,因此是虚约束。二、连杆机构2-1答:因为a+bc+d,且a为最短杆,因此存在整转副,转动副A、B 为整转副2)若以AD为机架,为 曲柄摇杆机构 ;3)若此机构为双曲柄机构,则应以AB为机架4)若此机构为双摇杆机构,则应以CD为机架5)若将杆AD改为d=400mm,其他各杆长度不变,则分别以1、2、3杆为机架时,所获得的机构为_双摇杆机构_机构。 2-2. 图示机构中:1)当e 0时,杆AB为曲柄的条件是_。证明:将转动副B拆开,曲柄上B点轨迹为圆,连杆上B点可运动范围为之间, 因此:转动副A为整转副的充分必要条件是:包含圆a2)当e = 0 时,杆AB为曲柄的条件是: ;3)e = 0 时,若以杆AB为机架时,此机构将成为 转动导杆机构 机构。 2-3解:L=1mm/mm 如图所示:1)28+7250+52,且a为最短杆,此机构为曲柄摇杆机构;2)3) 摇杆CD的最大摆角=660;机构的最小传动角min=3002-4. 2-5. 解:L=1mm/mm ,L=构件实际长度/图上所画构件长度1. 求瞬心 ,2. 已知1 求2,应求出相对速度瞬心,绝对速度瞬心,是构件1、2的相对速度瞬心,是构件1和构件2上具有同一绝对速度的重合点。, ,方向同;3. =2rad/s4. VE = 2 * LpEp24 =2*73*10-3=0.146m/s VD =2 * LDp24 =2*92*10-3=0.184m/s,方向如图 另:本题也可先求,应求出相对速度瞬心,绝对速度瞬心, ,=2rad/s,方向同,其余同上。2-6.L=1mm/mm ,L=构件实际长度/图上所画构件长度解:1)机构的全部瞬心,;2)相对速度瞬心,绝对速度瞬心,是构件1、2的相对速度瞬心,是构件1和2上具有同一绝对速度的重合点。,方向同;2-7解: L=3mm/mm 1.求瞬心 ,2 应求出相对速度瞬心,绝对速度瞬心, 是构件1、3的相对速度瞬心,是构件1和构件3上具有同一绝对速度的重合点。,30mm,=150mm rads 方向同,顺时针。2-8. 解: 无 哥 氏 加 速 度,因为2-9.解: m/s2-11 解:取 L=2mm/mm,按比例作图极位夹角 = 1800(K-1)/(k+1)=360,1. 作图 AD,AC1,,交c圆弧于C2,3. 量得=42mm,=101mm=42*2=84mm,=101*2=202mm 4.=+=202mm, =-=84mm; =59mm,=143mm2-12 解:取 L=0.5mm/mm,按比例作图1.极位夹角 = 1800(K-1)/(k+1)=360,2. 作图 , 交C1C2平分线于O,3. 以O为圆心,OC2为半径作圆交偏距线于A,A为铰链中心。量得=50mm,=136mm4.=50*0.5=25mm, =136*0.5=68.5mm =-=25mm,=+=68.5mm, =21.75mm,=46.75mm2-13 解:本题含有两个机构:转动导杆机构ACB 及对心曲柄滑块机构ADE1)滑块E冲程=2倍曲柄AD的长度, LAD =H/2=60mm;2)转动导杆机构ACB 本身没有急回特性,但其导杆滑块C在图示C1C2位置时曲柄滑块机构中的滑块E到达极限值,分析转动导杆机构ACB运动情况:导杆机构曲柄BC顺时针转动,从BC1BC2,转动1800+,导杆由AD1AD2,滑块E1E2,为慢行程;从BC1BC2,转动1800-,导杆由AD2AD1,滑块E2E1,为快行程;极位夹角 = 1800(K-1)/(k+1)=360,转动导杆机构曲柄BC的长度 LBC=161.8mm, 曲柄滑块机构曲柄AD的长度 LAD =60mm。三、 凸轮机构3-1 图示为一尖端移动从动件盘形凸轮机构从动件的部分运动线图。试在图上补全各段的位移及加速度曲线,并指出在哪些位置会出现刚性冲击?哪些位置会出现柔性冲击?将分析结果用代码 A、B、C、D 填入下表中。区间速度 v加速度a的大小冲击情况10-等加速常数无冲击处a有限值突变,柔性冲击2-等速a=0无冲击处v 突变, v 0a= - 刚性冲击3-v=0,a=0无冲击处v 突变, 0 -va= - 刚性冲击4-等速a=0无冲击处a有限值突变,柔性冲击5- 等加速常数无冲击处a有限值突变,柔性冲击6-2v=0,a=0无冲击0, 2处a有限值突变,柔性冲击加速度a的大小: A.常数, B. 0, C .-, D. 有限值突变;冲击情况:A. 无冲击 B.柔性冲击 C.刚性冲击。3-4 图示为一平底摆动从动件盘形凸轮机构,已知凸轮轮廓是一个圆。试在图上画出:1)凸轮从初始位置回转90时,从动件角位移902)从动件最大角位移max 及凸轮推程运动角;3)分析该凸轮机构压力角特点?1)作基圆,以OA为半径作A圆,作A0A90=900,过A90分别作基圆及凸轮廓线切线,得到90 = 130。 2)0D延长线交凸轮廓于Bmax,过Bmax作切线得Amax,再作基圆切线,其交角为最大角位移max =370,A0OAmax为凸轮推程运动角=2190;3)该凸轮机构压力角始终为0。3-5 1)作凸轮理论轮廓曲线,如图圆,R=35,为滚子中心轨迹;作基圆:半径rb =30+5-10=25;与圆相切;作偏距圆,半径e=152)连接FA交圆于F,F为凸轮与滚子在F接触时滚子中心位置,过F作偏距圆的切线,交基圆于F0,切线方向为F点接触时导路方向,为初始位置到F点接触凸轮所转过的角度;3)FA为F点法线,其与F点导路运动方向的夹角为压力角F;4)图中Co为初始位置,F点位移SF = FoF。 四、 齿轮机构4-1 证明:图a),同理图b), ,同理 4-2解: 基圆大于根圆的条件:, 当时, 时基圆大于根圆;时,基圆小于根圆当时, 时基圆大于根圆;时,基圆小于根圆。4-3. 解:;渐开线极坐标方程为: 压力角:分度圆=200,基圆b=0,齿顶圆a,cosa=rb/ra=93.97/105, a=26.50;渐开线齿廓的曲率半径:分度圆=rsin200=100*0.342=34.2mm,基圆b =0,齿顶圆上a=rsin26.50=105*0.446=46.85;展角: 分度圆=0.014904,弧度变角度0.014904*180/=0.8540,基圆b=0, 齿顶圆a=0.036069;弧度变角度0.036069*180/=2.0670。4-4解:1)略2) ;, m =7.7286/cos200=8.225; , m =7.7286/cos250=8.5;, m=7.7286/cos150=8.0;该齿轮=192+ =204.8 mm =12.8, , =192-16(1+)=171.2, =0.3 3)基圆齿距 基圆齿厚 基圆齿厚也可用任意圆齿厚公式计算!1) 4-5.解:(l)中心距 a a=5(20+36)/2+3=143啮合角变大,a/a=cos/cos,cos=cos200*140/143=0.92 =23.10,节圆半径:变大;r1/r1=a/a=cos/cos,r1=50*143/140=51.1mm r2=130*143/140=91.9mm,分度圆半径不变; 节圆压力角等于啮合角=23.10。
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