西工大机械原理第八版答案

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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）取比例尺丨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，n3，p i 4，p h 1，p 0，F 0

故：F 3n (2p l p h p) F 3 3 (2 4 1 0) 0 0

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。

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，其修改方案很多，图给出了其中两种方案）。

D

C

E

) %

£

E

图cl）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: n 3，p i 4，P h 0，F 3n 2p i P h 1 Array

图

b）

解: n 4， p i 5，P h 1，F 3n 2 p i P h

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。

解3—1: n 7, p l10, p h 0, F 3n

解3-2：n 8, p l 11 , P h 1 , F 3n

2P i

解3-3：n 9, p l 12 , P h 2, F 3n 2P] p h 1

N 4、试计算图示精压机的自由度

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

n 级机构

3）取构件

EG

为原动件时 此机构的基本杆组图为

解：

n 10, P i 15

, P h 0

p 2p i p h 3n 2 5 0 3 3

F 0

F 3n (2p i P h P) F

3 10 （2 15 0 1） 0 1 （其中E 、D 及H 均为复合铰链）

解:

n 11 , P i 17 , P h 0

1

p 2p i p h 3n 2 10 3 6 2

F

F 3n (2P i

P h P) F

3 11 (2 仃 0 2) 0 1

（其中C 、F 、K 均为复合铰链）

F 3n (2p i p h p ) F 3 7 2 10 1

此机构为川级机构

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R j直接标注在图上）

2、在图a 所示的四杆机构中，I AB =60mm , l CD=90mm , l AD= l BC=120mm ,

2=10rad/s，试用瞬心法求：

1）当=165时，点C的速度V C；

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V c=O时，角之值（有两个解）。

C

2）求V c，定出瞬心P i3的位置（图b）

因P i3为构件3的绝对速度瞬心，则有:

W3 V B l BP13W2I AB/U BR3 10 0.06/0.003 78 2.56(rad /s) v c U|CP13w30.003 52 2.56 0.4(m/s)

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P13点的距离最近，故从P13引BC线的垂线交于点E,由图可得：

4）定出V C =0时机构的两个位置 图C 处），量出

1

26.4 2

226.6

l BC =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

v E 和加速度a E 以及构件2的角速度

2

及角加速度 2

a ） p =0.002m/mm

解1）以|=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： V C V B V CB

以 v = 0.005（m/s ）/mm 作其速度多边形 （图b ）。 （继续完善速度多边形图，并求 v E 及2 ）。

根据速度影像原理，作 bce~ BCE ，且字母 顺序一致得点e ,由图

得：

v E v

pe 0.005 62 0.31(m s)

w 2

v

bc l BC 0.005 31.5/0.07 2.25(m s)

(顺时针)

w 3

v

pc l CO 0.005 33/0.045 3.27(m s)

(逆时针)

3)加速度分析

根据加速度矢量方程：

nt nt

a

c a

C a

C a

B a

CB a

CB

以a =0.005(m/s 2

)/mm 作加速度多边形(图 c )。

V E

U R3EW 3 0.003 46.5 0.357( m/s)

c)

3、在图示的机构中,

AD ，I AB

CD

b) a =0.005(m/s 2

)/mm