合肥工业大学机械原理习题集

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）取比例尺绘制其机构运动简图（图b）。 2）分析其是否能实现设计意图。 图 a） 由图b可知，，，，， 故 因此，此简洁冲床根本不能运动（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），故须要增加机构的自由度。 图 b） 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，其修改方案许多，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，，， 图 b） 解，，， 3、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表示。 3－1 解3－1，，，，C、E复合铰链。 3－2 解3－2，，，，局部自由度 3－3 解3－3，，， c 4、试计算图示精压机的自由度 解，， 解，， （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 2）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（用符号干脆标注在图上）。 2、在图a所示的四杆机构中，60mm，90mm，120mm，10rad/s，试用瞬心法求 1） 当时，点C的速度； 2） 当时，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0 时，角之值（有两个解）。 解1）以选定的比例尺作机构运动简图（图b）。 b 2）求，定出瞬心的位置（图b） 因为构件3的肯定速度瞬心，则有 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点的距离最近，故从引BC线的垂线交于点E，由图可得 4）定出0时机构的两个位置（作于 图C处），量出 c 3、在图示的机构中，设已知各构件的长度＝85 mm，25mm，45mm，70mm，原动件以等角速度10rad/s转动，试用图解法求图示位置时点E的速度和加速度以及构件2的角速度及角加速度。 a μl0.002m/mm 解1）以0.002m/mm作机构运动简图（图a） 2）速度分析 依据速度矢量方程 以＝0.005m/s/mm作其速度多边形（图b）。 b 0.005m/s2/mm （接着完善速度多边形图，并求及）。 依据速度影像原理，作，且字母 依次一样得点e，由图得 （顺时针） （逆时针） 3）加速度分析 依据加速度矢量方程 以0.005m/s2/mm 作加速度多边形（图c）。 （接着完善加速度多边形图，并求及）。 依据加速度影像原理，作，且字母依次一样得点，由图得 （逆时针） 4、在图示的摇块机构中，已知30mm，100mm，50mm，40mm，曲柄以10rad/s等角速度回转，试用图解法求机构在＝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0.002m/mm作机构运动简图（图a）。 2）速度分析0.005m/s/mm 选C点为重合点，有 以作速度多边形（图b）再依据速度影像原理， 作，，求得点d及e， 由图可得 （顺时针） 3）加速度分析0.04m/s2/mm 依据 其中 以作加速度多边形（图c），由图可得 （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点的速度及齿轮3、4的速度影像。 解1）以作机构运动简图（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 取作其速度多边形于图b处，由图得 取齿轮3与齿轮4啮合点为K，依据速度影像原来，在速度图图b中，作求出k点，然后分别以c、e为圆心，以、为半径作圆得圆及圆。 求得 齿轮3的速度影像是 齿轮4的速度影像是 6、在图示的机构中，已知原动件1以等速度10rad/s逆时针方向转动，100mm，300mm，30mm。当、时，试用矢量方程解析法求构件2的角位移及角速度、角加速度和构件3的速度和加速度。 解