浙工大机械原理习题卡.pdf

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1、浙工大机械原理习题卡 11填空题： 1机械是机器和机构的总称。 机械原理课程的研究内容是有关机械的基本理论问题。 2各种机构都是用来传递与变换运动和力的可动的装置。 如：齿轮机构、连杆机构、凸轮机构等。 3凡用来完成有用功的机器是工作机。 如：机床、起重机、纺织机等。 凡将其它形式的能量转换为机械能的机器是原动机。 如：电动机、蒸气机、内燃机等。 4在机器中，零件是制造的单元，构件是运动的单元。 5 机器中的构件可以是单一的零件， 也可以是由多个零件装配成的刚性结构。 在机械原理课程中，我们将构件作为研究的基本单元。 6两个构件直接接触形成的可动联接称为运动副。 7面接触的运动副称为低副，如移

2、动副、转动副等。 点或面接触的运动副称为高副，如凸轮副、齿轮副等。 8构件通过运动副的连接而构成的可相对运动的系统是运动链，若 组成运动链的各构件构成首尾封闭的系统称为闭链，若未构成首尾封闭的 系统称为开链。 9在运动链中， 如果将其中一个构件固定而成为机架，则该运动链便成为机构。 10平面机构是指组成机构的各个构件均在同一个平面上运动。 11在平面机构中，平面低副提供2 个约束，平面高副提供1 个约束。 12机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数的数目称为机构的自由度。 13机构具有确定运动的条件是机构的原动件数目应等于机构的自由度的数目。 12试画出图示平面机构的机构示意图，并计算自由

3、度 （步骤：1）列出完整公式， 2） 带入数据， 3）写出结果）。其中： 图 a) 唧筒机构用于水井的半自动汲水机构。图中水管4 直通水下，当使用者来回 摆动手柄 2 时，活塞 3 将上下移动，从而汲出井水。 解： 自由度计算：画出机构示意图： n= 3 pL= 4 pH= 0 p= 0 F= 0 F=3n(2plphp)F = 33（2400）0 = 1 图 b) 缝纫机针杆机构原动件 1 绕铰链 A 作整周转动，使得滑块2 沿滑槽滑动，同时 针杆作上下移动，完成缝线动作。 解： 自由度计算：画出机构示意图： n= 3 pL= 4 pH= 0 p= 0 F= 0 F=3n(2plphp)F

4、= 33(2400)0 = 1 13试绘出图a)所示偏心回转油泵机构的 运动简图 (各部分尺寸由图中直接量 取)。图中偏心轮 1 绕固定轴心 A 转动， 外环 2 上的叶片 a 在可绕轴心 c 转动的 圆柱 3 中滑动，将低压油从右湍吸入， 观察方向 3 2 4 1 4 3 2 1 高压油从左端排出。 解：1) 选取适当比例尺 l， 绘制机构运动简图 (见图 b) 2) 分析机构是否具有确定运动 n= 3 pL= 4 pH= 0 p= 0 F= 0 F=3n(2plphp)F =33(2400)0 = 1 机构原动件数目1 机构有无确定运动？有确定运动 想一想： 通过对本油泵机构运动简图的绘

5、制，你对机构运动简图的作用和优点有 何进一步的认识? 14图 a 所示为一具有急回作用的冲床。 图中绕固定轴心 A 转动的菱形盘 1为原动件， 其与滑块 2 在 B 点铰接，通过滑块2 推动拨叉 3 绕固定轴心 C 转动，而拨叉 3 与圆盘 4 为同一构件。当圆盘4 转动时，通过连杆 5 使冲头 6 实现冲压运动。试 绘制其机构运动简图，并计算自由度。 b) l= 1 mm/mm A C B 1 3 2 4 解：1) 选取适当比例尺 l，绘制机构运动简图 (见图 b) 2) 分析机构是否具有确定运动 n= 5 pL= 7 pH= 0 p= 0 F= 0 F=3n(2plphp)F= 35(27

6、00)0 1 机构原动件数目1 机构有无确定运动？有确定运动 想一想 1如何判断菱形盘1 和滑块是否为同一构件？它们能为同一构件吗? 2 为了使冲头6 得到上下运动， 只要有机构CDE 即可，为什还要引入机构ABC ？(可在学过第三章后再来想想) 15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 析是否能实现设计意图，并提出修改方案。 解1) 选取适当比例尺 l，绘制机构运动简图 (见图 b) b)

7、l= 1 mm/mm 5 3 (4) 2 1 6 7 2) 分析是否能实现设计意图 n= 3 pL= 4 pH= 1 p= 0 F= 0 F=3n(2plphp)F =35(2700)0 = 1 机构有无确定运动？有确定运动 能否实现设计意图？不能 3) 提出修改方案（图c） c) 想一想： 1通过本题你对在设计新的机械或分析现有机械时，首先要绘制机构的运动简图有什么体会? 2计算机构自由度的目的是什么? 3当机构的自由度小于1 时，可通过哪些途径来增加自由度?本题中还可列出哪些简单而又适用的修改方案？ 计算 1-61-9 题各机构的自由度。 161）按传动顺序用数字1、2、3在图示机构上给构

8、件编号。 2）计算自由度，并机构判断有无确定运动： 在图中指明复合铰链、局部自由度和虚约束 n= 8 pL= 10 pH= 2 p= 0 F= 1 b) l= 1 mm/mm 4 5 3 2 b3 4 5 3 2 1 1 4 3 2 1 1 A 编号暂略 复合铰链 局部自由度 F=3n(2plphp)F =38(21020)1= 1 机构原动件数目1 机构有无确定运动？有确定运动 171）按传动顺序用数字1、2、3在图示机构上给构件编号。 2）计算自由度，并判断机构有无确定运动： 在图中指明复合铰链、局部自由度和虚约束 n= 8 pL= 10 pH= 2 p= 1 F= 1 F=3n(2plp

9、hp)F =38(21021)1= 2 机构原动件数目2 机构有无确定运动？有确定运动 181）按传动顺序用数字1、2、3在图示机构上给构件编号。 2）计算自由度，并判断机构有无确定运动： 在图中指明：复合铰链、局部自由度和虚约束 n= 10 pL= 13 pH= 2 p= 0 F= 1 F=3n(2plphp)F 冲压机机构 编号暂略 虚约束 局部自 由度 虚约束 复合铰链 复 合 铰 链 局部自由度 编 号 暂 略 =310(21320)1= 1 机构原动件数目1 机构有无确定运动？有确定运动 191）按传动顺序用数字1、2、3在图示机构上给构件编号。 2）计算自由度，并判断机构有无确定运

10、动： 在图中指明：复合铰链、局部自由度和虚约束 n= 10 pL= 14 pH= 1 p= 1 F= 1 F=3n(2plphp)F =310(21411)1= 1 机构原动件数目1 机构有无确定运动？有确定运动 计算下列机构的自由度，并判断机构级别。 110 1）按传动顺序用数字1、2、3在图示机构上给构件编号。 2）计算自由度，并判断有无确定运动： 在图中指明复合铰链、局部自由度和虚约束 n= 9 pl= 13 ph= 0 p= 0 F= 0 F=3n(2plphp)F 复合 铰链 编 号 暂 略 编号暂略 复合铰链 虚约束 局部自由度 II 级杆组 =39(21300)0= 1 机构原动

11、件数目1 机构有无确定运动？有确定运动 3）杆组拆分，并判断机构级别： （从远离原动件的方向开始拆分）可见，该机构为II 级机构。 111 1）按传动顺序用数字1、2、3在图示机构上给构件编号。 2）计算自由度，并判断有无确定运动： 请在图中指明：复合铰链、局部自由度和虚约束 n= 7 pL= 10 pH= 0 p= 0 F= 0 F=3n(2plphp)F =37(21000)0= 1 机构原动件数目1 机构有无确定运动？有确定运动 3）杆组拆分，并判断机构级别： （从远离原动件的方向开始拆分） I 级杆组 II 级杆组II 级杆组II 级杆组 I 级杆组 II 级杆组 II 级杆组 II

12、级杆组 复合 铰链 编 号 暂 略 可见，该机构为II 级机构。 第二章 平面机构的运动分析 专业：学号：姓名：机械原理习题卡 10 2填空题： 1速度瞬心是两刚体上瞬时速度相等的重合点。 2若瞬心的绝对速度为零，则该瞬心称为绝对瞬心； 若瞬心的绝对速度不为零，则该瞬心称为相对瞬心。 3当两个构件组成移动副时， 其瞬心位于垂直于导路方向的无穷远处。当两构 件组成高副时，两个高副元素作纯滚动，则其瞬心就在接触点处；若两个 高副元素间有相对滑动时，则其瞬心在过接触点两高副元素的公法线上。 4当求机构的不互相直接联接各构件间的瞬心时，可应用三心定理来求。 53 个彼此作平面平行运动的构件间共有3 个

13、速度瞬心， 这几个瞬心必定位 于一条直线上。 6机构瞬心的数目K 与机构的构件数 N 的关系是KN(N1)/2 。 7铰链四杆机构共有6个速度瞬心，其中3个是绝对瞬心。 8速度比例尺 表示图上每单位长度所代表的速度大小，单位为： (m/s)/mm 。 加速度比例尺 a表示图上每单位长度所代表的加速度大小，单位为(m/s 2)/mm。 9速度影像的相似原理只能应用于构件，而不能应用于整个机构。 10在摆动导杆机构中，当导杆和滑块的相对运动为平动，牵连运动为转动 时（以上两空格填转动或平动） ，两构件的重合点之间将有哥氏加速度。哥氏加速 度的大小为 2相对速度牵连角速度；方向为相对速度沿牵连角速度

14、的方向转 第二章 平面机构的运动分析 专业：学号：姓名：机械原理习题卡 11 过 90之后的方向。 22 试求出图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置(用符号 ij P 直接标注在图上 )。 1 2 3 4 B C D A P23（P13） P14（P24） P34 P12 2 3 4 90 A B 1 C P12 P14（P13） P23(P24) P34 3 2 B 4 A 1 P13 P34 P24P14 P23 P12 1 2 3 4 B C A P12 P23（P24）P34 P14 P13 第二章 平面机构的运动分析 专业：学号：姓名：机械原理习题卡 12 23 在图 a 所示的四杆

15、机构中， lAB=60mm,lCD=90mm，lAD=lBC=120mm，2=10rad/s，试 用瞬心法求： 1）当 165时，点 C 的速度 vC； 2）当 165时，构件 3 的 BC 线上速度 最小的一点 E 的位置及速度的大小； 3）当 vC0 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） 。 2）求 vC，定出瞬心 P13的位置（图 b） vC=3 34 13 P Pl = 3413 2313 B l l v P P P P gg g = 1060 583 833 2.4 174=418(mm/s) 3）定出构件 3 的 BC线上 速度最小的点 E

16、的位置： E点位置如图所示。 vE=3 13 EPl2.4 523 =374(mm/s) 4）定出 vC0 时机构的两个位置（作于 图 c） ，量出： 145227 想一想： 1. 要用瞬心法求解某构件（如构件 3）上点的速度， 首先需 要定出该构件的何种瞬心？ 2. 构件（如构件3）上某点的速度为零，则该点一定就是它的什么瞬心？ 1 2 3 4 A B C D 2 a) l=0.003m/mm c) 1 A B1 B2 C1(P13) C2(P13) 2 1 D B C l=0.003m/mm b) 1 2 3 4 A D =1652 P12 P23 P34 P14 P13 E 第二章 平面

17、机构的运动分析 专业：学号：姓名：机械原理习题卡 13 24 在图示摆动导杆机构中，BAC90，LAB=60mm ，LAC=120mm ，曲柄 AB 以 等角速度 1=30rad/s 转动。请按照尺寸按比例重新绘制机构运动简图，试用相对运动图 解法求构件 3 的角速度和角加速度。 解：取长度比例尺mmm l /001.0作机构运动简图 vB2=1? lAB=30? 60=1800mm/s =1.8m/s aB2=1 2? l AB=30 2? 60=54m/s2 3232BBBB vvv vvv 方向： BC AB BC 大小：？ 1lAB ？ 16rad/s ，顺时针 3323232 ntk

18、r BBBB BB B aaaaa vvvvv 方向： BC BC BA CB CB 大小： 3 2l BC？1 2l AB 22vB3B2 ? V 0.1mmsm/ 32 k B B a v p 1210rad/s 2，逆时针 (注：1和1计算过程略 ) 1 4 1 C B 2 3 A p b3 b2 mmsm a /1 2 A b3 b3 b2 c 第二章 平面机构的运动分析 专业：学号：姓名：机械原理习题卡 14 25 图示的各机构中， 设已知各构件的尺寸， 原动件 1 以等角速度 1顺时针方向转动。 试用图解法求机构在图示位置时构件3 上 C 点的速度及加速度 (列出相对运动图解法矢

19、量公式，进行大小、方向分析，最后将下面的速度矢量图和加速度矢量图补充完整。) 上图中， ABCDBC lll2 CBCB vvv vvv ntnt CCBCBCB aaaaa vvvvv 方向： CD AB BC 方向：CD CD BA C B CB 大小：？1lAB ？大小： CD 2l CD？1 2l AB CB 2l CB？ 有： vC=0，3=0，2=0.51 aC= aC t=1.5 aB=1.51 2 lAB 33232CBCBCC C vvvvv vvvvv 方向： ? AB BC BC 大小：？1lAB ？ 0 ? 1 b B 2 1 4 D 3 A C p （c） b p 1

20、 2 C 3 4 A B 1 b(c3) p(c2) )( 3 cp ) ( 3 nb n2 ， c 第二章 平面机构的运动分析 专业：学号：姓名：机械原理习题卡 15 33323232 ntkr CBC BC BCC CC C aaaaaaa vvvvv 方向： ? BA C B CB BC 大小： ？1 2l AB 3 2l CB？ 0 23vC3C2=0 ? 有： vC3=1lAB aC3=0 26 已知：在图示机构中， lAB=lBC=lCD=l，且构件 1 以 1匀速转动。 AB、BC 处于水平 位置 CDBC，试用相对运动图解法求3，3（v和 a可任意选择）。 解： 属于两构件间重

21、合点的问题 思路：因已知 B2点的运动，故通过 B2点求 B3点的 运动。 1）速度分析 3232 BBB B vvv vvv 方向： BD AB CD 大小: ? 1 2l ？ 在速度多边形中， b3与极点 p 重合，vB3=0 且3vB3/ lBD0，由于构件 2 与构件 3 套在一起， 230 2）加速度分析 33323232 ntnkr BBBBB BB B aaaaaa vvvvvv 方向：BD BA CD 大小: 0 ? 1 2l 0？ 在加速度多边形中，矢量 3 b uuu v 代表 3 t B a v 32B B v 1 D C B A 2 3 4 1 b2 p(b3) 3 t

22、 B a32 r B B a b3 b2 p或 第二章 平面机构的运动分析 专业：学号：姓名：机械原理习题卡 16 则有： 2 231 31 2 2 t B BD al ll 将矢量 3 b uuu v 移至 B3点，可见为 3逆时针。 27 已知铰链四杆机构的位置、速度多边形和加速度多边形如下图所示。试求： 构件 1、2 和 3 上速度均为 X v 的点 X1、X2和 X3的位置； 构件 2 上加速度为零的点Q 位置，并求出该点的速度 Q v ； 构件 2 上速度为零的点H 位置，并求出该点的加速度 H a； 第二章 平面机构的运动分析 专业：学号：姓名：机械原理习题卡 17 ( 各速度矢量和加速度矢量的大小任意，但方向必须与此答案相同) H Q X3 X2 X1 1 A B C D 1 2 3 4 p (q ) n2 b c n3 p(a,d,h) c x x1 x2 x3 l0.002m/mm a0.05m/s 2/mm v0.01m/s/mm h q aH=v h p0.05 69=3.45m/s vQ=vpq0.01 39=0.39m/s b 其他常用机构、平衡、速度波动的调节 专业：学号：姓名：机械原理习题卡 18