120609机械原理习题集.doc

1、机构的结构分析填充题及简答1）平面运动副的最大约束数为 ，最小约束数为 。2）平面机构中若引入一高副将带入 个约束，而引入一个低副将带入 个约束。3）机构具有确定运动的条件是什么？4）何谓复合铰链、局部自由度和虚约束？在计算机构自由度时应如何处理？5）杆组具有什么特点?如何确定杆组的级别和机构的级别？选择不同的原动件对机构级别有无影响？6) 何为“运动链”？具备什么条件，运动链才能具有运动的可能性？具备什么条件后才具有运动的确定性？具备什么条件，运动链才能成为机构？7) 何为“机构的级别”？何为“I 级机构”？计算题1）图 1 所示机构在组成上是否合理？指出其错误所在，并针对错误处更改局部运动

2、副和构件，使之成为合理的机构。 图 12)计算图 2 所示平面机构的自由度，指出复合铰链、局部自由度和虚约束，在进行高副低代后，分析机构级别。图 23)计算图 3 所示机构的自由度，若有复合铰链、局部自由度或虚约束，应予以指出， 并进行高副低代，确定该机构的级别。图 34）试计算图 4 所示凸轮-连杆组合机构的自由度。图 45）在图 5 所示机构中，AB EF CD,试计算其自由度。图 56)试计算图 6 所示齿轮-连杆组合机构的自由度。图 6 7) 试确定图 7 所示机构的自由度；并将其中的高副换成低副，确定机构所含的杆组合机构的级别（当取凸轮为原动件时）。图 71、填充题及简答1）平面运动

3、副的最大约束数为 5 ，最小约束数为 1 。2）平面机构中若引入一高副将带入 1 个约束，而引入一个低副将带入 2 个约束。3）机构具有确定运动的条件. 1）机构自由度 F 12）机构原动件的数目等于机构的自由度数目4）何谓复合铰链、局部自由度和虚约束？在计算机构自由度时应如何处理？ 相关知识5）杆组具有什么特点?如何确定杆组的级别和机构的级别？选择不同的原动件对机构级别有无影响？2、计算题1）.解：该机构的自由度 F=0，故机构不能运动。 改进措施：在 E 处增加一个自由度。2)计算图 2 所示平面机构的自由度，指出复合铰链、局部自由度和虚约束，在进行高副低代后，分析机构级别。图 2解：机构

4、具有活动构件数为 n=10, 低副个数PL=13,高副个数 Ph=2，且 D 处是复合铰链，G处是局部自由度。所以机构的自由度是： F=3n-2PL-Ph-P=3*10-2*13-2-1=13)试计算图 3 所示机构的自由度，若有复合铰链、局部自由度或虚约束，应予以指出，并进行高副低代，确定该机构的级别。解：该机构中有 9 个活动构件，低副 12 个，高副 1 个，其中 B 处是局部自由度，E 处是符合铰链.机构的自由度是： F=3n-2PL-Ph-P=3*9-（2*12+1）-1=1图 34）试计算图 4 所示凸轮-连杆组合机构的自由度。图 4解：由图 4 可知，B,E 两处的滚子转动为局部

5、自由度，即 F=2；而虚约束 p=0。机构中，n=7,PL=8(C、F 处虽各有两处接触，但都各算一个移动副），P h=2,于是由自由度计算公式得F=3n-(2pl+ph-p)-F=37-(28+2-0)-2=1这里应注意：该机构在 D 处虽存在轨迹重合的问题，但由于 D 处相铰接的双滑块为一个级杆组，未引入约束，故机构不存在虚约束。如果将相铰接的双滑块改为相固联的十字滑块时，则该机构就存在一个虚约束或变成含一个公共约束 m=4 的闭环机构了。5）在图 5 所示机构中，AB EF CD,试计算其自由度图 5解：由题意知，此平面机构 ABCDEF 具有特定的几何条件，故为平行四边形机构，由构件E

6、F 及转动副 E、F 引入的一个约束为虚约束；G 处的滚子转动为局部自由度；C 处为复合铰链；G 及 I 处均为两构件在两处接触的高副，因过两接触线的公法线重合，故 G、I 处各只算一个高副。 解法 1：如果去掉机构中虚约束和局部自由度，则 n=6,Pl=7,pP=2,并由自由度计算公式得 ： F=3n-2pl-ph=36-27-2=2 解法 2：由机构简图知，n=8,pl=10,ph=2,p=1,F=1,由自由度计算公式得： F=3n-(2pl+ph-p)-F=38-(210+2-1)-1=2 6)试计算图 6 所示齿轮-连杆组合机构的自由度。图 6解：（1）由图 6(a)知，n=5,p l

7、=6(A,B 处为复合铰链），p h=2,则F=3n-2pl-ph=35-26-2=1 因该机构具有一个原动件，机构具有确定运动，故计算正确。（2）如果按（1）的方法，则由图 6（b)知，n=5,p l=5,ph=2,则F=3n-2pl-ph=35-25-2=3 然而该机构实际自由度为 1，那么，为什么会出现此计算错误呢？其原因是此机构中的两对齿轮副均提供了两个高副，即 ph=4,则F=3n-2pl-ph=35-25-4=1 参考文献7)试确定图 7（a)所示机构的自由度；并将其中的高副换成低副，确定机构所含的杆组合机构的级别（当取凸轮为原动件时）。图 7（a) 图 7(b)解：（1）计算机构

8、的自由度。B 处有局部自由度，G 处为复合铰链，n=8，P l=10，P h=2，p=0，F=1，机构的自由度是：F=3n-(2pl+ph-p)-F=38-(210+2-0)-1=1 （2）高副低代后，机构如图 7(b)所示。（3）确定机构的杆组及机构的级别。该机构是由原动件 1、机架 9、两个级杆组（2-3和 6-7）和一个级杆组（4-5-6-8）组成的，故该机构为级机构。8) 计算图示机构的自由度，并在高副低代后，分析组成这次机构的基本杆组及杆组的级别解:1计算机构的自由度: F=3*4-2*5-1=12-10-1=12高副低代入图红色所示: F=3*5-2*7=15-14=13杆组分析:

9、9) 计算图示机构的自由度，并在高副低代后，分析组成这次机构的基本杆组及杆组的级别解: 1.计算机构自由度: F =3*5-(2*5+2)-2 =15-(10+2)-2 =1 2.高副低代后右图所示 3.高副低代后的机构自由度:F=5*3-2*7=14.机构杆组分析概念 1.当两构件组成转动副时,其相对速度瞬心在 处;组成移动副时,其瞬心在 处;组成滑动兼滚动的高副时,其瞬心在 处. 2.相对瞬心与绝对瞬心相同点是 ,而不同点是 . 3.速度影像的相似原理只能用于 两点,而不能用于机构 的各点. 4.速度瞬心可以定义为互相作平面相对运动的两构件上, 的点. 5.3 个彼此作平面平行运动的构件共有 个速度瞬心,这几个瞬心必位于 .含有 6 个构件的平面机构,其速度瞬心共有 个,其中 个是绝对瞬心,有 个相对瞬心1.当两构件组成转动副时,其相对速度瞬心在 转动副的圆心 处;组成移动副时,其瞬心在 垂直于移动导路的无穷远 处;组成滑动兼滚动的高副时,其瞬心在接触点两轮廓线的公法线上.