机械原理第2346章课后答案西北工业大学.doc

第二章 机构的结构分析 题2-11 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)取比例尺,绘制机构运动简图。(图2-11a) 2)要分析是否能实现设计意图,首先要计算机构的自由度。尽管此机构有4个活动件，但齿轮1和凸轮p?3p?13n? 2是固装在轴A上，只能作为一个活动件，故 hlF?3n?2p?p?3?3?2?4?1?0 hl原动件数不等于自由度数，此简易冲床不能运动，即不能实现设计意图。 分析：因构件3、4与机架5和运动副B、C、D组成不能运动的刚性桁架。故需增加构件的自由度。 3)提出修改方案：可以在机构的适当位置增加一个活动构件和一个低副，或用一个高副来代替一个低副。 (1) 在构件3、4之间加一连杆及一个转动副(图2-11b)。 (2) 在构件3、4之间加一滑块及一个移动副(图2-11c)。 (3) 在构件3、4之间加一滚子(局部自由度)及一个平面高副(图2-11d)。 33445226511(b)(a)44 3355226611(d)(c)题2-11 讨论：增加机构自由度的方法一般是在适当位置上添加一个构件（相当于增加3个自由度）和1个低副（相当于引入2个约束），如图2-1（b）（c）所示，这样就相当于给机构增加了一个自由度。用一个高副代替一个低副也可以增加机构自由度，如图2-1（d）所示。 连续转动。在齿O为同一构件，绕固定轴心1与偏心轮1所示为一小型压力机。图上，齿轮a图2-12 题． 轮5上开有凸轮轮凹槽，摆杆4上的滚子6嵌在凹槽中，从而使摆杆4绕C轴上下摆动。同时，又通过偏心轮1、连杆2、滑杆3使C轴上下移动。最后通过在摆杆4的叉槽中的滑块7和铰链G使冲头8实现冲压运动。试绘制其机构运动简图，并计算自由度。 解：分析机构的组成： 此机构由偏心轮1（与齿轮1固结）、连杆2、滑杆3、摆杆4、齿轮5、滚子6、滑块7、冲头8和机架9组成。偏心轮1与机架9、连杆2与滑杆3、滑杆3与摆杆4、摆杆4与滚子6、齿轮5与机架9、滑块7与冲头8均组成转动副，滑杆3与机架9、摆杆4与滑块7、冲头8与机架9均组成移动副，齿轮1与齿轮5、凸轮(槽)5与滚子6组成高副。故 p?9p?27n? 解法一： hlF?3n?2p?p?3?7?2?9?2?1 hl?2p?p?108n??F1 解法二：局部自由度 hl???3?8?2?10?2?2pp?p?)?F1?1F?3n?( hl题2-13如图a所示为一新型偏心轮滑阀式真空泵。其偏心轮1绕固定轴A转动，与外环2固连在一起的滑阀3在可绕固定轴心C转动的圆柱4中滑动。当偏心轮1按图示方向连续转动时，可将设备中的空气按图示空气流动方向从阀5中排出，从而形成真空。由于外环2与泵腔6有一小间隙，故可抽含有微小尘埃的气体。试绘制其机构的运动简图，并计算其自由度。 解：1)取比例尺,绘制机构运动简图。(如图题2-3所示) p?4p?03?n 2) hlF?3n?2p?p?3?3?2?4?0?1 hl题2-14 图a所示为高位截肢的人所设计的一种假肢膝关节机构，该机构能保持人行走的稳定性。若以颈骨1为机架，试绘制其机构运动简图和计算其自由度，并作出大腿弯曲90度时的机构运动简图。 解：1)取比例尺,绘制机构运动简图。大腿弯曲90度时的机构运动简图如虚线所示。(如图所示) p?7p?05n? 2) hlF?3n?2p?p?3?5?2?7?0?1 弯曲90o 时的机构运动简图如下： hl ，作为相对固定的机架）8所示仿人手型机械手的食指机构的机构运动简图（以手指a使绘制图2-15 题． 并计算其自由度。 解：1)取比例尺,绘制机构运动简图。(如图2-4所示) p?10p?07n? 2) hlF?3n?2p?p?3?7?2?10?0?1 hl题2-16 试计算如图所示各机构的自由度。图a、d为齿轮-连杆组合机构；图b为凸轮-连杆组合机构（图中在D处为铰接在一起的两个滑块）；图c为一精压机机构。并问在图d所示机构中，齿轮3与5和齿条7与齿轮5的啮合高副所提供的约束数目是否相同为什么 p?5p?14n? 解： a) hlF?3n?2p?p?3?4?2?5?1?1 A处为复合铰链 hlp?6p?25n? b) 解法一： hlF?3n?2p?p?3?5?2?6?2?1 hl??2p?8?p0p?7?n?2F 解法二： 虚约束 局部自由度 hl?