机械原理习题卡答案(2)

2 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) 选取适当比例尺μl，绘制机构运动简图(见图b)

2) 分析是否能实现设计意图 n= 3 pL= 4 pH= 1

p'= 0 F'= 0 F= 3n –（2pl + ph – p’）– F’ = 3×3 – (2×4+1 – 0) –0 = 0

机构有无确定运动？ 无 能否实现设计意图？ 不能 3) 提出修改方案（图c）

b) μl= 300 mm/mm

c)

6

6 计算图6所示平面机构的自由度，并指出复合铰链、局部自由度及虚约束，在进行高副低代后，分析机构级别。

解 G处的滚子转动为局部自由度，即F’=1；而虚约束p’=0，则n=10，pl=13（D处为复合铰链），ph=2，于是由式（1.2）得

F=3n –（2pl + ph – p’）– F’= 3×10 – (2×13+2 – 0) –1=1

Ⅱ级机构

图6

7 求图7所示机构的自由度，并在图中标明构件号，说明运动副的数目及其所在位置，最后分析机构为几级机构。

解 B处的滚子转动为局部自由度，即F’=1；而虚约束p’=0，则n=7，pl=9（O,B,C处为复合铰链），ph=1，于是由式（1.2）得

F=3n –（2pl + ph – p’）– F’= 3×7 – (2×9+1 – 0) –1=1

Ⅲ级机构

图7

7

9. 试计算图9所示凸轮——连杆组合机构的自由度。

解 由图1可知，B,E两处的滚子转动为局部自由度，即F’=2；而虚约束p’=0，则n=7，pl=8（C,F处虽各有两处接触，但都各算一个移动副），ph=2，于是由式（1.2）得

F=3n –（2pl + ph – p’）– F’= 3×7 – (2×8+2 – 0) –2=1

这里应注意：该机构在D处虽存在轨迹重合的问题，但由于D处相铰接的双滑块为一个Ⅱ级杆组，未引入约束，故机构不存在虚约束。如果将相铰接的双滑块改为相固联的十字滑块时，该机构就存在一个虚约束或变成含有一个公共约束m=4的闭环机构了。

图9

11 试计算图11所示机构的自由度，若有复合铰链、局部自由度或虚约束时，应予以指出，并进行高副低代，确定该机构的级别。

解 B处的滚子转动为局部自由度，即F’=1；而虚约束p’=0，则n=9，pl=12（E处为复合铰链），ph=1，于是由式（1.2）得

F=3n –（2pl + ph – p’）– F’= 3×9 – (2×12+1 – 0) –1=1

Ⅲ级机构

图11

8

12 判别图12所示机构的运动是否确定，为什么？对该机构进行高副低代，拆组分析，并确定机构的级别。

解 E处的滚子转动为局部自由度，即F’=1；而虚约束p’=0，则n=6，pl=7，ph=1，于是由式（1.2）得

F=3n –（2pl + ph – p’）– F’= 3×6 – (2×7+1 – 0) –1=2

机构运动确定，为Ⅱ级机构。

13 1）按传动顺序用数字1、2、3…在图示机构上给构件编号。

2）计算自由度，并判断机构有无确定运动： 在图中指明：复合铰链、局部自由度和虚约束

n= 10 pL= 14 pH= 1 p'= 1 F'= 1

F=3n－(2pl＋ph－p′)－F′ =3×10－(2×14＋1－1)－1= 1 机构原动件数目＝ 1

机构有无确定运动？ 有确定运动 局部自由度

虚约复合铰

编号暂

9 14 传动顺序用数字1、2、3…在图示机构上给构件编号。 2）计算自由度，并判断有无确定运动： 在图中指明复合铰链、局部自由度和虚约束 n= 9 pl= 13 ph= 0 p'= 1 F'= 0

F= 3n –（2pl + ph – p’）– F’= 3×9 – (2×13+0 ) –0=1 机构原动件数目＝ 1 ，机构有无确定运动？ 有 。 3）杆组拆分，并判断机构级别：（从远离原动件的方向开始拆分）

3 2 复合铰链 5 6 4 7 8 9 2 3 Ⅱ 级杆组 4 7 6 5 9 8 Ⅱ 级杆组 可见，该机构为 Ⅱ 级机构。

10 Ⅱ 级杆组 Ⅱ 级杆组

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