西工大机械原理作业及答案

班级 姓名 学号 机械原理 评语 任课教师 日期 1

欢迎大家下载 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l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，3n，4lp，1hp，0p，0F

故：00)0142(33)2(3FpppnFhl 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） 班级 姓名 学号 机械原理

评语 任课教师 日期 2

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：3n，4lp，0hp，123hlppnF

图 b） 解：4n，5lp，1hp，123hlppnF 班级 姓名 学号 机械原理 评语 任课教师 日期 3

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3－1：7n，10lp，0hp，123hlppnF，C、E复合铰链。

3－2 解3－2：8n，11lp，1hp，123hlppnF，局部自由度 班级 姓名 学号 机械原理

评语 任课教师 日期 4

3－3 解3－3：9n，12lp，2hp，123hlppnF

4、试计算图示精压机的自由度 班级 姓名 学号 机械原理

评语 任课教师 日期 5

解：10n，15lp，0hp 解：11n，17lp，0hp 13305232nppphl 26310232nppphl

0F 0F

FpppnFhl)2(3 FpppnFhl)2(3

10)10152(103 10)20172(113 （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

110273)2(3FpppnFhl

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 班级 姓名 学号 机械原理 评语 任课教师 日期 6

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ijP直接标注在图上）。 班级 姓名 学号 机械原理

评语 任课教师 日期 7

2、在图a所示的四杆机构中，ABl=60mm，CDl=90mm，ADl=BCl=120mm，2=10rad/s，试用瞬心法求：

1） 当=165时，点C的速度Cv； 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Cv=0 时，角之值（有两个解）。

解1）以选定的比例尺l作机构运动简图（图b）。 b) 2）求Cv，定出瞬心13P的位置（图b）

因13p为构件3的绝对速度瞬心，则有： )/(56.278003.0/06.010132313sradBPulwlvwlABBPB )/(4.056.252003.0313smwCPuvlC

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13P点的距离最近，故从13P引BC线的垂线交于点E，由图可得： 班级 姓名 学号 机械原理 评语 任课教师 日期 8

)/(357.056.25.46003.0313smwEPuvlE 4）定出Cv=0时机构的两个位置（作于 图C处），量出 4.261

6.2262

c)

3、在图示的机构中，设已知各构件的长度ADl＝85 mm，ABl=25mm，CDl=45mm，BCl=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

Ev和加速度Ea以及构件2的角速度2及角加速度2。

a) μl=0.002m/mm 解1）以l=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：CBBCvvv 以v＝0.005(m/s)/mm作其速度多边形（图b）。 b) a=0.005(m/s2)/mm （继续完善速度多边形图，并求Ev及2）。 根据速度影像原理，作BCEbce~，且字母 顺序一致得点e，由图得：

)(31.062005.0smpevvE

)(25.207.0/5.31005.02smlbcwBCv （顺时针） )(27.3045.0/33005.03smlpcwCOv （逆时针） 3）加速度分析 根据加速度矢量方程： tCBnCBBtCnCCaaaaaa

以a=0.005(m/s2)/mm 作加速度多边形（图c）。 班级 姓名 学号 机械原理 评语 任课教师 日期 9

（继续完善加速度多边形图，并求Ea及2

）。

根据加速度影像原理，作BCEecb~，且字母顺序一致得点e，由图得： )/(5.37005.02smepaaE )/(6.1907.0/5.2705.0/222sradlCnlaaBCaBCtCB（逆时针）

4、在图示的摇块机构中，已知ABl=30mm，ACl=100mm，BDl=50mm，DEl=40mm，曲柄以1=10rad/s等角速度回转，试用图解法求机构在1＝45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l=0.002m/mm作机构运动简图（图a）。

2）速度分析v=0.005(m/s)/mm 选C点为重合点，有：

?0//132322？？大小？方向ABCCCBCBClwBCBCABvvvvv

以v作速度多边形（图b）再根据速度影像原理， 作BCBDbCbd2，BDEbde~，求得点d及e， 由图可得 )/(23.05.45005.0smpdvvD )/(173.05.34005.0smpevvE )/(2122.0/5.48005.012sradlbcwBCv（顺时针）

3）加速度分析a=0.04(m/s2)/mm 班级 姓名 学号 机械原理

评语 任课教师 日期 10

根据 ?20??//?323222132323222CCBCABrCCkCCCtBCnBCBCvwlwlwBCBCBCBCABaaaaaaa大小方向

其中：49.0122.022222BCnBClwa 7.035005.022232232CCkCCvwa

以a作加速度多边形（图c），由图可得： )/(64.26604.02smdpaaD )/(8.27004.02smepaaE )/(36.8122.0/5.2504.0122.0//22222sradCnlaaaCBtBC（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1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Ev及齿轮3、4的速度影像。

解1）以l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

CBBCvvv

ECCEvvv 取v作其速度多边形于图b处，由图得 )/(smpevvE

取齿轮3与齿轮4啮合点为K，根据速度影像原来，在速度图图b中，作DCKdck~