第2章習(xí)題與解答

word文檔精品文檔分享第二章習(xí)題及解答2-1如題圖2-1所示為一小型沖床，試?yán)L制其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度?！病场瞓〕題圖2-1解：1)分析該小型沖床由菱形構(gòu)件1、滑塊2、撥叉3和圓盤、連桿、沖頭6等構(gòu)件組成，其中菱形構(gòu)件1為原動(dòng)件，繞固定點(diǎn)A作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，通過鉸鏈B與滑塊2聯(lián)接，滑塊2與撥叉3構(gòu)成移動(dòng)副，撥叉3與圓盤4固定在一起為同一個(gè)構(gòu)件且繞C軸轉(zhuǎn)動(dòng)，圓盤通word文檔精品文檔分享過鉸鏈與連桿5聯(lián)接，連桿帶動(dòng)沖頭6做往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)沖裁運(yùn)動(dòng)。2)繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖選定比例尺后繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖〔b〕所示。3)自由度計(jì)算其中n=5，L=7,H=0,LH=3×5-2×7=1故該機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)。2-2如題圖2-2所示為一齒輪齒條式活塞泵，試?yán)L制其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度?！病场瞓〕題圖2-2word文檔精品文檔分享解：1)分析該活塞泵由飛輪曲柄1、連桿、扇形齒輪3、齒條活塞4等構(gòu)件組成，其中飛輪曲柄1為原動(dòng)件，繞固定點(diǎn)A作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，通過鉸鏈B與連桿2聯(lián)接，連桿2通過鉸鏈與扇形齒輪3聯(lián)接，扇形齒輪3通過高副接觸驅(qū)動(dòng)齒條活塞4作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，活塞與機(jī)架之間構(gòu)成移動(dòng)副。2)繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖選定比例尺后繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖〔b〕所示。3)自由度計(jì)算其中n=4，L=5,H=1F=3n-2PL-PH=3×4-2×5-1=1故該機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)。2-3如圖2-3所示為一簡(jiǎn)易沖床的初步設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)者的意圖是電動(dòng)機(jī)通過一級(jí)齒輪1和2減速后帶動(dòng)凸輪3旋轉(zhuǎn)，然后通過擺桿4帶動(dòng)沖頭實(shí)現(xiàn)上下往復(fù)沖壓運(yùn)word文檔精品文檔分享動(dòng)。試根據(jù)機(jī)構(gòu)自由度分析該方案的合理性，并提出修改后的新方案。題圖2-3解：1)分析2)繪制其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖(圖2-3b)選定比例尺后繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖〔b〕所示。3)計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度并分析其是否能實(shí)現(xiàn)word文檔精品文檔分享設(shè)計(jì)意圖由圖b可知，45200npppFlh故3(2)34(2520)00FnpppFlh因此，此簡(jiǎn)易沖床根本不能運(yùn)動(dòng)，需增加機(jī)構(gòu)的自由度。4)提出兩種修改方案為了使機(jī)構(gòu)能運(yùn)動(dòng)，應(yīng)增加機(jī)構(gòu)的自由度。方法可以是：在機(jī)構(gòu)的適當(dāng)位置，增加一個(gè)活動(dòng)構(gòu)件和一個(gè)低副，或者用一個(gè)高副去代替一個(gè)低副，其修改方案很多，圖c圖d給出其中的兩種方案。新方案中：562npplh新方案的機(jī)構(gòu)自由度：F35(262)1改良后的方案具有確定的運(yùn)動(dòng)。2-4如題圖2-4所示為一小型壓力機(jī)，試?yán)L制其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度。word文檔精品文檔分享〔〕〔b〕題圖2-4解：1)分析該壓力機(jī)由齒輪、偏心輪1、導(dǎo)桿、叉形連桿4、齒輪5、滾子6、滑塊、沖頭8所組成，其中齒輪1與偏心輪’固定連接組成一個(gè)構(gòu)件，且為原動(dòng)件，偏心輪2通過轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接，連桿通過鉸鏈推動(dòng)導(dǎo)桿移動(dòng)，導(dǎo)桿的另外一端與連桿4構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副，連桿4的中部有一個(gè)滾子6，齒輪5的端面加工有一個(gè)凹槽，形成一個(gè)端面槽形凸輪，滾子6嵌入凸輪槽中，叉形連桿4另外一端與滑塊7構(gòu)成移動(dòng)副，滑塊7word文檔精品文檔分享通過鉸鏈與沖頭聯(lián)接，驅(qū)動(dòng)沖頭滑塊作往復(fù)上下沖壓運(yùn)動(dòng)。2)作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖選定比例尺后繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖〔b〕所示。3)計(jì)算該機(jī)構(gòu)的自由度n8l10ph2p0F1(D處滾子的轉(zhuǎn)動(dòng))F(2plhp)F38(21020)11故該機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)。2-5如題圖2-5所示為一人體義腿膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，假設(shè)以脛骨1為機(jī)架，試?yán)L制其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度?！病场瞓〕題圖2-5word文檔精品文檔分享解：1)分析該機(jī)構(gòu)所有構(gòu)件均為桿狀，且都是通過轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)接，2)繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖選定比例尺后繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖〔b〕所示。3)計(jì)算自由度n5l7ph0p0F0F3n(2lphp)F35271故該機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)。2-6計(jì)算圖2-6所示壓榨機(jī)機(jī)的機(jī)構(gòu)自由度。〔a〕word文檔精品文檔分享〔b〕題圖2-6解：該機(jī)構(gòu)中存在構(gòu)造對(duì)稱局部，構(gòu)件4、5、6和構(gòu)件910機(jī)構(gòu)仍能夠正常工作，故可將構(gòu)件8910上轉(zhuǎn)動(dòng)副、、I、D處帶來約束視為虛約束；構(gòu)件7與構(gòu)件11在左右兩邊同時(shí)形成導(dǎo)路平行的移動(dòng)副，只有其中一個(gè)起作用，另一個(gè)是虛約束；構(gòu)件、5、6在E點(diǎn)處形成復(fù)合鉸鏈。機(jī)構(gòu)中沒有局部自由度和高副。去掉機(jī)構(gòu)中的虛約束，那么得到圖(b)中實(shí)線所示的八桿機(jī)構(gòu)，其中活動(dòng)構(gòu)件數(shù)為n7，機(jī)構(gòu)中低副數(shù)10Pl為：F3n2Plh372101故該機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)。2-7計(jì)算題圖2-7所示測(cè)量?jī)x表機(jī)構(gòu)的自由度。word文檔精品文檔分享題圖2-7解：1)分析該機(jī)構(gòu)包括6個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，其中導(dǎo)桿與扇形齒輪固聯(lián)在一起組成構(gòu)件5，齒輪與指針固聯(lián)在一起組成構(gòu)件6。2)計(jì)算自由度活動(dòng)構(gòu)件數(shù)為n6，機(jī)構(gòu)中低副數(shù)P，L8高副數(shù)P于是求得機(jī)構(gòu)的自由度為：H1F2PP362811LH故該機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)。2-8如題圖2-8所示為一物料輸送機(jī)構(gòu)，試?yán)L制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度。word文檔精品文檔分享〔a〕〔b〕題圖2-8解〕分析該機(jī)構(gòu)中共包含有8個(gè)構(gòu)件，且所有構(gòu)件均通過轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接，其中曲柄為原動(dòng)件?！忱L制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖選定比例尺后繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖2-8〔〕所示。3)計(jì)算自由度活動(dòng)構(gòu)件數(shù)為n7，機(jī)構(gòu)中低副數(shù)P，L10高副數(shù)P于是求得機(jī)構(gòu)的自由度為：H0F3n2PP3721001LH故該機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)。2-9如題圖2-8所示為一擬人食指機(jī)械手，word文檔精品文檔分享試?yán)L制該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，并計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度?！瞐〕〔b〕題圖2-9解：1)分析該機(jī)構(gòu)共有8活塞A作直線移動(dòng)，為原動(dòng)件，其余運(yùn)動(dòng)副均為轉(zhuǎn)動(dòng)副。2〕繪制運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖選定比例尺后繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖2-9〔〕所示。3〕自由度計(jì)算機(jī)構(gòu)中活動(dòng)構(gòu)件數(shù)：n7pl1ph0p0FF(2lphp)F372101word文檔精品文檔分享故該機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)。2-9如題圖2-9所示為某一機(jī)械中制動(dòng)器的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，工作中當(dāng)活塞桿1被向右拉時(shí)，通過各構(gòu)件傳遞運(yùn)動(dòng)迫使擺桿4、6作相向擺動(dòng)，制動(dòng)塊壓緊制動(dòng)輪實(shí)現(xiàn)制動(dòng)；當(dāng)活塞桿1被向左拉時(shí)，迫使構(gòu)件4、6作反相擺動(dòng)，此時(shí)制動(dòng)塊與制動(dòng)輪脫離接觸，不起制動(dòng)作用。試分析該機(jī)構(gòu)由不制動(dòng)狀態(tài)過渡到制動(dòng)狀態(tài)時(shí)機(jī)構(gòu)自由度變化情況。解：〕分析工作過程制動(dòng)過程中閘瓦經(jīng)歷了不接觸制動(dòng)輪，到單邊閘瓦接觸制動(dòng)輪，再到兩側(cè)閘瓦全部壓緊制動(dòng)輪三種情況。閘瓦接觸到制動(dòng)輪之后，擺桿停頓擺動(dòng)，此時(shí)的擺桿可認(rèn)為變成了機(jī)架的一局部，因此，制動(dòng)過程中機(jī)構(gòu)的word文檔精品文檔分享構(gòu)件數(shù)目會(huì)發(fā)生變化。1)未剎車時(shí)，剎車機(jī)構(gòu)的自由度n6l8h0p0F0F(2ppp)F36282lh2)閘瓦G,J之一剎緊車輪時(shí)，剎車機(jī)構(gòu)的自由度n5l7h0p0F0F(2plhp)F352713)閘瓦G,J同時(shí)剎緊車輪時(shí)，剎車機(jī)構(gòu)的自由度n4l6h0p0F0F(2plhp)F342602-10題4-３圖為外科手術(shù)用剪刀。其中彈簧的作用是保持剪刀口X開，并且便于醫(yī)生單手操作。忽略彈簧，并以構(gòu)件1為機(jī)架，分析機(jī)構(gòu)的工作原理，畫出該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。word文檔精品文檔分享〔〕〔b〕題圖2-10解：1〕工作原理分析假設(shè)以構(gòu)件1為機(jī)架，那么該手術(shù)用剪刀由機(jī)架１、原動(dòng)件２、從動(dòng)件３、４組成，共４個(gè)構(gòu)件。屬于平面四桿機(jī)構(gòu)。當(dāng)用手握住剪刀，即構(gòu)件１(固定鉗口)不動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)構(gòu)件２，使構(gòu)件２繞構(gòu)件１轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，通過構(gòu)件３帶動(dòng)構(gòu)件４(活動(dòng)鉗口)也沿構(gòu)件１(固定鉗口)上下移動(dòng)，從而使剪刀的刀口X開或閉合?！忱L制運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖選定比例尺后繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖2-10〔b〕所示。〕自由度計(jì)算n3l4ph0p0F0F(2plhp)F332402-11如題圖2-11所示為一內(nèi)燃機(jī)簡(jiǎn)圖，試計(jì)算該