北京郵電大學《機械設計基礎》課后題解模塊三.doc

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機械設計基礎 模塊 三 一、填空 1、圖示機構中有 1 虛約束。 2、圖示機構要有確定運動，需要有 1 原動件。 3、機構具有確定運動的條件是：原動件數等于機構的自由度數。 4、運動副是指能使兩構件之間既能保持 直接 接觸，而又能產生一定的形式相對運動的連接。 5、機器或機構各部分之間應具有 確定 運動。 6、運動副接觸形式有: 點 、線 、面 。 題3-1-1圖 題3-1-2圖 二、判斷 1、機構都是可動的。(√) 2、機器是由機構組合而成的，機構的組合一定就是機器。 （） 3、構件可以是一個零件，也可以是幾個零件通過剛性連接組成的一個整體。（√） 4、按其接觸形式，運動副分為點線接觸的高副和面接觸的低副。（√） 5、具有兩個自由度和一個約束條件的移動副是平面低副。（） 6、移動副的導路必須與相對移動方向一致。（√） 7、機構能具有相對運動的條件是其自由度F＞0。（√） 8、速度瞬心法可以用于求解機構的加速度問題。（） 三、計算與分析 1、繪制如圖所示內燃機的機構運動簡圖。 解 (1) 分析、 確定構件類型。 圖示的內燃機是由活塞1、連桿2、曲軸3與氣缸體4組成的曲柄滑塊機構；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組成的齒輪機構；凸輪7、進氣閥頂桿8與氣缸體4組成的凸輪機構(排氣閥在圖中未畫出)共同組成的。氣缸體4作為機架，是固定件；燃氣推動下的活塞1是原動件；其余構件都是從動件。 (2) 確定運動副類型。 各構件之間的聯(lián)接方式如下：5和6，7和8之間構成高副；1和4，8和4之間構成移動副；7和4， 2和1，2和3，3和4之間均為相對轉動，構成回轉副。 (3) 定視圖方向。 連桿運動平面為視圖方向。 (4) 選擇比例尺, 繪制簡圖。 先畫出滑塊導路中心線及曲軸中心位置, 然后根據構件尺寸和運動副之間的尺寸, 按選定的比例尺和規(guī)定符號繪出，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-進氣閥頂桿 2、繪制如圖所示活塞泵的機構運動簡圖。 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-機架 解： (1) 分析、 確定構件類型。 活塞泵由曲柄1、連桿2、齒扇3、齒條活塞4和機架5等五個構件組成。曲柄1是原動件，2、3、4是從動件。當原動件1回轉時，活塞在氣缸中往復運動。 (2) 確定運動副類型。 各構件之間的連接如下：構件1和5，2和1，3和2，3和5之間為相對轉動，分別構成A、B、C、D轉動副。構件3的輪齒與構件4的齒構成平面高副E。構件4與5之間為相對移動，構成移動副F。 (3) 定視圖方向。 連桿運動平面為視圖方向。 (4) 選擇比例尺, 繪制簡圖。 選取適當比例，按題圖示尺寸，定出A、B、C、D、E、F的相對位置，用構件和運動副的規(guī)定符號畫出機構運動簡圖，在原動件上標注箭頭，如圖所示。 3、計算如圖所示圓盤鋸主體機構的自由度。 題3-3-3圖 解 機構中有七個活動構件，n＝7,A、B、C、D四處都是三個構件匯交的復合鉸鏈，各有兩個轉動副，E、F處各有一個轉動副，故PL＝10，該機構沒有高副。計算得 F＝37-210=1 F與機構原動件數相等。當原動件6轉動時，圓盤中心E將確定地沿EE′移動。 4、計算如圖所示內燃機機構的自由度。 題3-3-4圖 解 該機構有6個活動構件，4個轉動副，3個移動副，1個齒輪高副，2個凸輪高副組成。即n=6，PL=7，PH=3。 該機構的自由度為F=3n-2PL-PH=36-27-3=1。 5、求如圖所示平面鉸鏈五桿機構的自由度，并分析其是否具有確定的運動。 題3-3-5圖 解 如圖所示，5為機架，l、2、3、4為活動構件，A、B、C、D、E為5個轉動副(低副)，因此，n＝4，PL＝5，PH＝o。自由度為 F＝3n-2PL-PH＝34-25—0＝2 即該機構必須有兩個主動構件，才能具有確定的運動。若只有1個主動構件，則機構將不能有確定的運動。如圖所示，如果只有主動構件l，則其余構件可以在位置2、3、4，也可以在位置2′、3′，4′，即機構的運動不確定。 6、計算推土機機構的自由度，并判斷機構的運動是否確定。 解 推土機機構有8個可動構件，11個低副（其中有2個移動副、9個轉動副）， 即n=8 ， PL=11，沒有高副所以，該機構的自由度為： F=3n-2PL-PH=38-211-0=2 該機構有兩個原動件（活塞桿 5 和 7 ）。原動件數等于機構自由度，機構的運動確定。 題3-3-6圖 1-鏟斗；2-連桿；3-動臂；4-搖臂；5-活塞桿；6-轉斗油缸；7-活塞桿；8-動臂油缸； 9-車體 7、如圖所示為鉸鏈四桿機構，已知繪制機構運動簡圖的長度比例尺μl、各個構件的尺寸以及構件2的角速度ω2。求構件4的角速度ω4。 解 (1) 該機構的瞬心數目為 (2) 確定各構件的瞬心。 轉動副中心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求。 鉸鏈四桿機構的瞬心多邊形為四邊形， 如圖 (b) 所示， 其頂點分別表示機構中的四個構件1、2、3和4。 每兩個頂點之間的連線代表相應構件的速度瞬心，因此四個棱邊分別表示瞬心P12、 P23、 P34和P14。 (3) 求構件4的角速度ω4。 根據瞬心的概念，構件2和構件4在瞬心P24處的絕對速度相等。所以，在瞬心P24處存在如下的關系： vP24=ω2﹒P12P24=ω4﹒P24P14 P12P24和P24P14可直接從所作的圖中按比例量取。可得出 題3-3-7圖