机械设计基础 樊智敏 孟兆明 课后答案.docVIP

平面机构及其自由度 1、如图 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 组成的凸轮机构将使冲头 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），分析其是否能实现设计 意图？并提出修改方案。 解 1）取比例尺 μ 绘制其机构运动简图（图 b）。 l 图 b） 2）分析其是否能实现设计意图。 由图 b 可知， n = 3， p = 4 ， p =1， p′ = 0， F′ = 0 l h 故： F = 3n ? (2p + p ? p′) ? F′ = 3×3? (2×4 +1? 0) ? 0 = 0 l h 因此，此简单冲床根本不能运动（即由构件 3、4 与机架 5 和运动副 B、C、D 组 成不能运动的刚性桁架），故需要增加机构的自由度。 3）提出修改方案（图 c）。 为了使此机构能运动，应增加机构的自由度（其方法是：可以在机构的适当位置增 加一个活动构件和一个低副，或者用一个高副去代替一个低副，其修改方案很多，图 c 给出了其中两种方案）。 图 c 1） 图 c 2） 2、试画出图示平面机构的运动简图，并计算其自由度。 解： n = 3， = 4 l p p ， p = 0 ， F = 3n ? 2p ? =1 l h h 解： n = 4 ， p = 5， =1 n l p p ， F = 3 ? 2p ? =1 l h h 3、计算图示平面机构的自由度。 解： n = 7 ， p =10 ， p = 0， = 3 ? 2pl ? p =1 F n l h h 解： n = 8， p =11， p =1， F = 3n ? 2 l ? p =1，局部自由度 p l h h 解： n = 9 ， p =12 ， p = 2， F = 3 ? 2 l ? p =1 n p l h h 解： D,E,FG 与 D，H，J，I 为对称结构，去除左边或者右边部分，可得，活动构件总数为 7，其中转动副总数为 8，移动副总数为 2，高副数为 0，机构自由度为 1。 （其中 E、D 及 H 均为复合铰链） 4、试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置（用符号 P 直接标注在图上）。 ij 平面连杆机构及其设计 1、在图示铰链四杆机构中，已知：l =50mm，l =35mm，l =30mm，AD 为机架， BC CD AD 1）若此机构为曲柄摇杆机构，且 AB 为曲柄，求l 的最大值； AB 2）若此机构为双曲柄机构，求 l 的范围； AB 3）若此机构为双摇杆机构，求l 的范围。 AB 解：1）AB 为最短杆 lAB + l ≤ l + l BC CD AD l = mm AB 15 max 2）AD 为最短杆，若 AB l l ≤ BC l + ≤ + l mm AD l l l AB ≤ 45 BC CD AB 若 AB l l ≥ BC l + ≤ + AD l l l AB BC CD l mm AB ≤ 55 3) l 为最短杆 AB lAB + l l + l ，lAB 15mm BC CD AD l AB l AD l + + l mm AD l l l AB 45 BC AB CD l 为最短杆 AB lAD + l l + l l mm AB 55 AB BC CD 由四杆装配条件 lAB l + l + l =115mm AD BC CD 2、在图示的铰链四杆机构中，各杆的长度为 a=28mm，b=52mm，c=50mm，d=72mm。 试问此为何种机构？请用作图法求出此机构的极位夹角θ ，杆CD 的最大摆角? ，计算行程 速度比系数 K 。 解 1）作出机构的两个 极位，由图中量得 θ = 18.6° ? = 70.6° 2）求行程速比系数 K = 180° +θ 180° ?θ = 1.23 3）作出此机构传动 角最小的位置，量得 γ min γ = = ′ 22.7° 此机构为 曲柄摇杆机构 3、画出各机构的压力角传动角。箭头标注的构件为原动件。 4、现欲设计一铰链四杆机构，已知其摇杆CD 的长 l =75mm，行程速比系数 K =1.5， CD 机架 AD 的长度为l =100mm，又知摇杆的一个极限位置与机架间的夹角为ψ ＝45○，试求 AD 其曲柄的长度l 和连杆的长l 。（有两个解） AB BC 180° + K 解：先计算θ = = 16.36° 180° ? K 并取 μ 作图，可得两个解 l ○1 lAB = μ (AC2 ? AC1) / 2 = 2(84.5?35) / 2 = 49.5mm l l AC AC mm BC = μ ( 2 + 1) / 2 =