123(07081第一二三章)习题卡答案.doc

第一章绪论第一章绪论 第二章第二章 机构的结构分析机构的结构分析 专业 专业 学号 学号 姓名 姓名 机械原理机械原理 习题卡习题卡 1 1 11 1填空题 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 第一章绪论第一章绪论 第二章第二章 机构的结构分析机构的结构分析 专业 专业 学号 学号 姓名 姓名 机械原理机械原理 习题卡习题卡 2 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 1 21 2试画出图示平面机构的机构示意图 并计算自由度 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 2pl ph p F 3 3 2 4 0 0 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 2pl ph p F 3 3 2 4 0 0 0 观察方向 3 2 4 1 4 3 2 1 第一章绪论第一章绪论 第二章第二章 机构的结构分析机构的结构分析 专业 专业 学号 学号 姓名 姓名 机械原理机械原理 习题卡习题卡 3 1 1 31 3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 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 2pl ph p F 3 3 2 4 0 0 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 b l 1 mm mm A C B 1 3 2 4 第一章绪论第一章绪论 第二章第二章 机构的结构分析机构的结构分析 专业 专业 学号 学号 姓名 姓名 机械原理机械原理 习题卡习题卡 4 制 你对机构运动简图的作用和优点有 何进一步的认识 1 41 4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 5 3 4 2 1 6 7 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 2pl ph p F 3 5 2 7 0 0 0 1 机构原动件数目 1 机构有无确定运动 有确定运动 第一章绪论第一章绪论 第二章第二章 机构的结构分析机构的结构分析 专业 专业 学号 学号 姓名 姓名 机械原理机械原理 习题卡习题卡 5 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 1 51 5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 解解 1 选取适当比例尺 l 绘制机构运动简图 见图 b 2 分析是否能实现设计意图 n 3 pL 4 pH 1 p 0 F 0 F 3n 2pl ph p F 3 5 2 7 0 0 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 b b l 1 mm mm 4 5 3 2 b3 b2 p 1 1 4 5 3 2 1 1 4 3 2 1 1 A 第一章绪论第一章绪论 第二章第二章 机构的结构分析机构的结构分析 专业 专业 学号 学号 姓名 姓名 机械原理机械原理 习题卡习题卡 6 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 计算计算 1 6 1 9 题各机构的自由度 题各机构的自由度 1 61 61 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 F 3n 2pl ph p F 3 8 2 10 2 0 1 1 机构原动件数目 1 机构有无确定运动 有确定运动 1 71 71 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 2pl ph p F 编号暂略 复合铰链 局部自由度 编号暂略 虚约束 局部自 由度 虚约束 复合铰链 第一章绪论第一章绪论 第二章第二章 机构的结构分析机构的结构分析 专业 专业 学号 学号 姓名 姓名 机械原理机械原理 习题卡习题卡 7 3 8 2 10 2 1 1 2 机构原动件数目 2 机构有无确定运动 有确定运动 1 81 81 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 2pl ph p F 3 10 2 13 2 0 1 1 机构原动件数目 1 机构有无确定运动 有确定运动 1 91 91 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 14 pH 1 p 1 F 1 冲压机机构 复 合 铰 链 局部自由度 编 号 暂 略 局部自由度 第一章绪论第一章绪论 第二章第二章 机构的结构分析机构的结构分析 专业 专业 学号 学号 姓名 姓名 机械原理机械原理 习题卡习题卡 8 F 3n 2pl ph p F 3 10 2 14 1 1 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 计算下列机构的自由度 并判断机构级别 1 101 10 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 2pl ph p F 3 9 2 13 0 0 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 复合 铰链 编 号 暂 略 编号暂略 复合铰链 虚约束 II 级杆组 第一章绪论第一章绪论 第二章第二章 机构的结构分析机构的结构分析 专业 专业 学号 学号 姓名 姓名 机械原理机械原理 习题卡习题卡 9 从远离原动件的方向开始拆分 可见 该机构为 II 级机构 1 111 11 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 2pl ph p F 3 7 2 10 0 0 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 级杆组 复合 铰链 编 号 暂 略 第一章绪论第一章绪论 第二章第二章 机构的结构分析机构的结构分析 专业 专业 学号 学号 姓名 姓名 机械原理机械原理 习题卡习题卡 10 可见 该机构为 II 级机构 第二章第二章 平面机构的运动分析平面机构的运动分析 专业 专业 学号 学号 姓名 姓名 机械原理机械原理 习题卡习题卡 11 2 填空题 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 5 3 个彼此作平面平行运动的构件间共有 3 个速度瞬心 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 K N N 1 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 s2 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 第二章第二章 平面机构的运动分析平面机构的运动分析 专业 专业 学号 学号 姓名 姓名 机械原理机械原理 习题卡习题卡 12 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的方向转 过 90 之后的方向 2 2 试求出图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置 用符号直接标注在图上 ij P 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 P24 P14 P23 P12 1 2 3 4 B C A P12 P23 P24 P34 P14 P13 第二章第二章 平面机构的运动分析平面机构的运动分析 专业 专业 学号 学号 姓名 姓名 机械原理机械原理 习题卡习题卡 13 2 3 在图 a 所示的四杆机构中 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 vC 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 2 求 vC 定出瞬心 P13的位置 图 b vC 3 l 3413 P P 3413 23 13 B l l v P P P P gg g 2 4 174 418 mm s 10 60 58 3 83 3 3 定出构件 3 的 BC 线上 速度最小的点 E 的位置 E 点位置如图所示 vE 3 l 2 4 52 3 13 EP 374 mm s 4 定出 vC 0 时机构的两个位置 作于 图 c 量出 1 45 2 27 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 1 2 3 4 A B C D 2 a l 0 003m mm c 1 A B1 B2 2 C1 P13 C2 P13 2 1 D B C l 0 003m mm b 1 2 3 4 A D 165 P12 2 P12 P23 P34 P14 P13 E 第二章第二章 平面机构的运动分析平面机构的运动分析 专业 专业 学号 学号 姓名 姓名 机械原理机械原理 习题卡习题卡 14 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 2 4 在图示摆动导杆机构中 BAC 90 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 解 取长度比例尺作机构运动简图mmm l 001 0 vB2 1 lAB 30 60 1800mm s 1 8m s aB2 12 lAB 302 60 54m s2 323 2BBB B vvv vvv 方向 BC AB BC 大小 1lAB 1 6rad s 顺时针 3323 23 2 ntkr BBBB BB B aaaaa vvvvv 方向 B C BC B A C B CB 大小 32lBC 12lAB 2 2vB3B2 0 1 V mmsm 3 2 k B B a v 1 4 1 1 C B 2 3 A p b3 b2 A b3 b2 第二章第二章 平面机构的运动分析平面机构的运动分析 专业 专业 学号 学号 姓名 姓名 机械原理机械原理 习题卡习题卡 15 p 1 210rad s2 逆时针 注 1和 1计算过程略 2 5 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量列出相对运动图解法矢量 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 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 C D CD B A C B CB 大小 1lAB 大小 CD2lCD 12lAB CB2lCB 有 vC 0 3 0 2 0 5 1 aC aC t 1 5 aB 1 5 1 2 lAB 1 b B2 1 4 D 3 AC p c b p 1 2 C 3 4 A B 1 p c2 3 cp mmsm a 1 2 b3 c n2 c 第二章第二章 平面机构的运动分析平面机构的运动分析 专业 专业 学号 学号 姓名 姓名 机械原理机械原理 习题卡习题卡 16 33232CBC BCC C vvvvv vvvvv 方向 AB BC BC 大小 1lAB 0 33323232 ntkr CBC BC BCC CC C aaaaaaa vvvvv 方向 B A C B CB BC 大小 12lAB 32lCB 0 2 3vC3C2 0 有 vC3 1lAB aC3 0 2 6 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 CD BC 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 12l 在速度多边形中 b3与极点 p 重合 vB3 0 且 3 vB3 lBD 0 由于构