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(shù)等于機構的自由度數(shù)。 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(chǎn)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(nèi)燃機的機構運動簡圖。 解 (1) 分析、 確定構件類型。 圖示的內(nèi)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(jù)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(shù)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(nèi)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(shù)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(shù)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(jù)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- 配套講稿:
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