北京郵電大學(xué)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課后題解模塊三.doc

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機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 模塊 三 一、填空 1、圖示機(jī)構(gòu)中有 1 虛約束。 2、圖示機(jī)構(gòu)要有確定運(yùn)動(dòng)，需要有 1 原動(dòng)件。 3、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是：原動(dòng)件數(shù)等于機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)。 4、運(yùn)動(dòng)副是指能使兩構(gòu)件之間既能保持 直接 接觸，而又能產(chǎn)生一定的形式相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接。 5、機(jī)器或機(jī)構(gòu)各部分之間應(yīng)具有 確定 運(yùn)動(dòng)。 6、運(yùn)動(dòng)副接觸形式有: 點(diǎn) 、線 、面 。 題3-1-1圖 題3-1-2圖 二、判斷 1、機(jī)構(gòu)都是可動(dòng)的。(√) 2、機(jī)器是由機(jī)構(gòu)組合而成的，機(jī)構(gòu)的組合一定就是機(jī)器。 （） 3、構(gòu)件可以是一個(gè)零件，也可以是幾個(gè)零件通過(guò)剛性連接組成的一個(gè)整體。（√） 4、按其接觸形式，運(yùn)動(dòng)副分為點(diǎn)線接觸的高副和面接觸的低副。（√） 5、具有兩個(gè)自由度和一個(gè)約束條件的移動(dòng)副是平面低副。（） 6、移動(dòng)副的導(dǎo)路必須與相對(duì)移動(dòng)方向一致。（√） 7、機(jī)構(gòu)能具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的條件是其自由度F＞0。（√） 8、速度瞬心法可以用于求解機(jī)構(gòu)的加速度問(wèn)題。（） 三、計(jì)算與分析 1、繪制如圖所示內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。 解 (1) 分析、 確定構(gòu)件類(lèi)型。 圖示的內(nèi)燃機(jī)是由活塞1、連桿2、曲軸3與氣缸體4組成的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)；同曲軸3固聯(lián)的齒輪5，同凸輪軸7固聯(lián)的齒輪6與氣缸體4組成的齒輪機(jī)構(gòu)；凸輪7、進(jìn)氣閥頂桿8與氣缸體4組成的凸輪機(jī)構(gòu)(排氣閥在圖中未畫(huà)出)共同組成的。氣缸體4作為機(jī)架，是固定件；燃?xì)馔苿?dòng)下的活塞1是原動(dòng)件；其余構(gòu)件都是從動(dòng)件。 (2) 確定運(yùn)動(dòng)副類(lèi)型。 各構(gòu)件之間的聯(lián)接方式如下：5和6，7和8之間構(gòu)成高副；1和4，8和4之間構(gòu)成移動(dòng)副；7和4， 2和1，2和3，3和4之間均為相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，構(gòu)成回轉(zhuǎn)副。 (3) 定視圖方向。 連桿運(yùn)動(dòng)平面為視圖方向。 (4) 選擇比例尺, 繪制簡(jiǎn)圖。 先畫(huà)出滑塊導(dǎo)路中心線及曲軸中心位置, 然后根據(jù)構(gòu)件尺寸和運(yùn)動(dòng)副之間的尺寸, 按選定的比例尺和規(guī)定符號(hào)繪出，如圖所示。 題3-3-1圖 題3-3-1答案 1-活塞；2-連桿；3-曲軸；4-氣缸體；5、6-齒輪；7-凸輪；8-進(jìn)氣閥頂桿 2、繪制如圖所示活塞泵的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。 題3-3-2圖 題3-3-2答案 1-曲柄；2-連桿；3-齒扇；4-齒條活塞；5-機(jī)架 解： (1) 分析、 確定構(gòu)件類(lèi)型。 活塞泵由曲柄1、連桿2、齒扇3、齒條活塞4和機(jī)架5等五個(gè)構(gòu)件組成。曲柄1是原動(dòng)件，2、3、4是從動(dòng)件。當(dāng)原動(dòng)件1回轉(zhuǎn)時(shí)，活塞在氣缸中往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 (2) 確定運(yùn)動(dòng)副類(lèi)型。 各構(gòu)件之間的連接如下：構(gòu)件1和5，2和1，3和2，3和5之間為相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，分別構(gòu)成A、B、C、D轉(zhuǎn)動(dòng)副。構(gòu)件3的輪齒與構(gòu)件4的齒構(gòu)成平面高副E。構(gòu)件4與5之間為相對(duì)移動(dòng)，構(gòu)成移動(dòng)副F。 (3) 定視圖方向。 連桿運(yùn)動(dòng)平面為視圖方向。 (4) 選擇比例尺, 繪制簡(jiǎn)圖。 選取適當(dāng)比例，按題圖示尺寸，定出A、B、C、D、E、F的相對(duì)位置，用構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副的規(guī)定符號(hào)畫(huà)出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，在原動(dòng)件上標(biāo)注箭頭，如圖所示。 3、計(jì)算如圖所示圓盤(pán)鋸主體機(jī)構(gòu)的自由度。 題3-3-3圖 解 機(jī)構(gòu)中有七個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，n＝7,A、B、C、D四處都是三個(gè)構(gòu)件匯交的復(fù)合鉸鏈，各有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，E、F處各有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，故PL＝10，該機(jī)構(gòu)沒(méi)有高副。計(jì)算得 F＝37-210=1 F與機(jī)構(gòu)原動(dòng)件數(shù)相等。當(dāng)原動(dòng)件6轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，圓盤(pán)中心E將確定地沿EE′移動(dòng)。 4、計(jì)算如圖所示內(nèi)燃機(jī)機(jī)構(gòu)的自由度。 題3-3-4圖 解 該機(jī)構(gòu)有6個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，4個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，3個(gè)移動(dòng)副，1個(gè)齒輪高副，2個(gè)凸輪高副組成。即n=6，PL=7，PH=3。 該機(jī)構(gòu)的自由度為F=3n-2PL-PH=36-27-3=1。 5、求如圖所示平面鉸鏈五桿機(jī)構(gòu)的自由度，并分析其是否具有確定的運(yùn)動(dòng)。 題3-3-5圖 解 如圖所示，5為機(jī)架，l、2、3、4為活動(dòng)構(gòu)件，A、B、C、D、E為5個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副(低副)，因此，n＝4，PL＝5，PH＝o。自由度為 F＝3n-2PL-PH＝34-25—0＝2 即該機(jī)構(gòu)必須有兩個(gè)主動(dòng)構(gòu)件，才能具有確定的運(yùn)動(dòng)。若只有1個(gè)主動(dòng)構(gòu)件，則機(jī)構(gòu)將不能有確定的運(yùn)動(dòng)。如圖所示，如果只有主動(dòng)構(gòu)件l，則其余構(gòu)件可以在位置2、3、4，也可以在位置2′、3′，4′，即機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)不確定。 6、計(jì)算推土機(jī)機(jī)構(gòu)的自由度，并判斷機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)是否確定。 解 推土機(jī)機(jī)構(gòu)有8個(gè)可動(dòng)構(gòu)件，11個(gè)低副（其中有2個(gè)移動(dòng)副、9個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副）， 即n=8 ， PL=11，沒(méi)有高副所以，該機(jī)構(gòu)的自由度為： F=3n-2PL-PH=38-211-0=2 該機(jī)構(gòu)有兩個(gè)原動(dòng)件（活塞桿 5 和 7 ）。原動(dòng)件數(shù)等于機(jī)構(gòu)自由度，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)確定。 題3-3-6圖 1-鏟斗；2-連桿；3-動(dòng)臂；4-搖臂；5-活塞桿；6-轉(zhuǎn)斗油缸；7-活塞桿；8-動(dòng)臂油缸； 9-車(chē)體 7、如圖所示為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，已知繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的長(zhǎng)度比例尺μl、各個(gè)構(gòu)件的尺寸以及構(gòu)件2的角速度ω2。求構(gòu)件4的角速度ω4。 解 (1) 該機(jī)構(gòu)的瞬心數(shù)目為 (2) 確定各構(gòu)件的瞬心。 轉(zhuǎn)動(dòng)副中心A、 B、 C和D分別是瞬心P12、 P23、 P34和P14，可直接找出。 瞬心P13和P24則用瞬心多邊形法來(lái)求。 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的瞬心多邊形為四邊形， 如圖 (b) 所示， 其頂點(diǎn)分別表示機(jī)構(gòu)中的四個(gè)構(gòu)件1、2、3和4。 每?jī)蓚€(gè)頂點(diǎn)之間的連線代表相應(yīng)構(gòu)件的速度瞬心，因此四個(gè)棱邊分別表示瞬心P12、 P23、 P34和P14。 (3) 求構(gòu)件4的角速度ω4。 根據(jù)瞬心的概念，構(gòu)件2和構(gòu)件4在瞬心P24處的絕對(duì)速度相等。所以，在瞬心P24處存在如下的關(guān)系： vP24=ω2﹒P12P24=ω4﹒P24P14 P12P24和P24P14可直接從所作的圖中按比例量取?？傻贸? 題3-3-7圖