2010 机械原理--期中课堂练习--zuixin 答案

华东理工大学2009–2010学年第二学期
《机械原理》课程期中课堂测验
开课学院：机械学院，专业：机设、过程等测验形式：闭卷，所需时间 120 分钟考生姓名：学号：班级任课教师
一、填空题（共20分，每小题 2分）
1、平面机构中每个低副引入的约束为 2 ，每个平面高副引入的约束数为 1 。

2、在设计滚子从动件盘状凸轮廓线时，若发现工作廓线有变尖现象，则在尺寸参数改变上应采取的措施是增大基圆半径或减小滚子半径。

3、基本杆组的自由度应为0 ，受力是静定。

4、高副低代的条件代替前后机构的自由度完全相同；代替前后机构的运动状况相同。

5、平面连杆机构设计可分为函数机构设计，轨迹机构设计，
导引机构设计三种。

6、为使凸轮轮廓在任何位置既不变尖更不相交，滚子半径必须小于理论轮廓外凸部分的最小曲率半径。

7、凸轮轮廓的形状是由_ 基圆半径_和从动件运动规律决定的。

8、凸轮机构中的压力角是从动件在凸轮轮廓接触点所处正压力（法线方向）和从动件上速度方向所夹的锐角。

9、凸轮机构常用从动件运动规律中，等速运动规律只适宜用于低速，等加速等减速运动规律和余弦加速度运动规律只适用于中速运动场合。

10、曲柄滑块机构是改变曲柄摇杆机构中的摇杆长度而形成的。

在曲柄滑块机构中扩大曲柄与机架间转动副的半径而形成偏心轮机构。

二、判断题（共15分，每小题1.5分。

对"√"，错"×"）
1、如果机构的自由度为2，则机构作无确定性的运动。

（×）
2、两个理论轮廓线相同，滚子半径不同的凸轮机构，从动件运动规律不同。

（×）
3、曲柄滑块机构一定具有急回特性。

（×）
4、平面四杆机构一定具有死点位置。

（×）
5、从动件按等速运动规律运动时，推程起始点存在刚性冲击，因此常用于低速的凸轮机构中。

( √)
6、凸轮的理论廓线与实际廓线大小不同，但其形状总是相似的。

( ×)
7、在平面机构中，不与机架直接相连的构件上任一点的绝对速度均不为零。

( ×)
8、尖顶直动从动件盘形凸轮机构的压力角随凸轮基圆半径增大而减小。

( √)
9、构件是由一个或多个零件所组成，这些零件间可以产生相对运动。

（×）
10、解析法设计连杆机构，函数机构最多可实现连架杆的5组对应位置。

（√）
三、问答题（共20分）
1、试举例论述机构死点和自锁的区别，并画出示意图。

（5分）
答：
死点是指从动件传动角为0时机构所处的位置，如飞机起落架机构。

自锁指机构无论驱动力（力矩）多大都不能使机构运动。

如驱动力作用在摩擦角之内的运动副，或驱动力作用在摩擦圆以内的转动副。

2、请问图示机构有几个速度瞬心。

画出机构中的所有速度瞬心。

并指出哪些是
绝对速度瞬心，哪些是相对速度瞬心，（5 分）
答：有6个速度瞬心，
其中P12 ，P14，P13是绝对速度瞬心。

P23 ，P24，P34是相对速度瞬心。

3、图示运动链，如何选择机架才能使其分别构成双曲柄机构、双摇杆机构和曲柄摇杆机构。

（5分）
答：AD为机架构成双曲柄机构，
BC为机架构成双摇杆机构，
CD或AB为机架构成曲柄摇杆机构
4、画出凸轮机构在图示位置时的压力角、传动角，并表明速度和受力方向。

（5分）
答：
四、计算题（共45分）
1、计算图示机构的自由度（若有复合铰链、局部自由度及虚约束应明确指出），进行拆杆组分析，并确定机构的级别。

（图中CD＝GE＝HF，DE＝CG，EF＝GH，CD∥GE∥HF）（10分）
答案：图中B处为局部自由度；GE杆的两转动副联接的机架上G点和杆DF上E点之间的距离本来就是始终不变的，因此引入虚约束。

•拆杆组分析：高幅低代后，构件2、3组成Ⅱ级组；除去虚约束的构件5及其两个转动副，构件4、6 组成二级杆组，机构为二级机构。

F=3X4-2X5-1=1
F=3X5-2X7=1
2、设计一曲柄滑块机构，已知曲柄长度l AB =15mm ，偏距e=10mm ，要求最小传动角γ
min =60°。

（15分）
(1)确定连杆的长度l BC ;
(2)在图上画出滑块的极限位置、极位夹角θ及行程H ； (3)求出极位夹角θ及行程H 的值; (4)确定行程速比系数Ｋ。

答：首先找出最小传动角位置，AB 在竖直方向，依据图可求出BC 长度(50mm)， 极为夹角︒≈+--=76.715
5010
arcsin 155010arcsin
θ，
确定行程速比系数k=(180+7.76)/(180-7.76)=1.09。

极限位置76.7cos 65*35*265352221-+=C C =30.68mm
3、在图示凸轮机构中，凸轮为偏心圆盘，圆盘半径R=30mm，圆盘几何中心到回转中心的距离lOA=15mm，滚子半径rr=10mm。

当凸轮逆时针方向转动时，试用图解法作出:
(1)该凸轮的基圆；
(2)该凸轮的理论廓线；
(3)图示位置时凸轮机构的压力角α；
(4)凸轮由图示位置转过90 时从动件的实际位移s。

（10分）
解：（1）基圆为A为圆心，25为半径的圆。

（2）理论轮廓为O为圆心40为半径的圆。

(3) 压力角α=ARCSIN(15/40)=22.02O
(4)实际位移S=AB2-AB1=17.8mm
4、图示连杆机构。

A，B，C处的细实线圆为转动副的摩擦圆，移动副的摩擦角φ(大小可自己设定)，Q为生产阻力，P为驱动力。

设Q为已知。

(1) 试在机构图中标出各运动副的总反力R41,R21,R43,R23；
(2)写出构件1、3的力平衡方程式，并画出力矢量多边形。

（10分）
解：
先选择3研究，
先确定R43方向，滑块右移，摩擦力向左
因为构件2 是二力杆，所以R32=R12，构件2受拉力，
因3相对2逆时针旋转，故R23在C处与上半圆相切，
因1相对2逆时针转动，故R21在B处与下半圆相切，
依此确定R23和R21。

最后确定构件1上的作用力R41。

因1相对于4逆时针旋转，故摩擦力矩顺时针旋转，方向右下方，在A点切于上半圆，与P和R12汇交于一点。

（请在答案上写出构件1、3的力平衡方程式）。