1、第二章 平面机构的结构分析 2-1 绘制图示机构的运动简图。 123ABCa进 油 口出 油 口4( a )ABC1234解：大 腿小 腿213456(b)ACBFEDB解：ABCDGO 1O 211 239566 78ABCDEFGH解：2-3 计算图示机构的自由度，并指出复合铰链、局部自由度和虚约束。 ABCDE( a )ABDCE(b)ABCDE( c )ABCDEFGHKIJ1234567C H D G E F( d )(e )(f)ABCDEFIJHG1234567O( g )解： (a) C 处为复合铰链。 7,n ph=0， pl=10。 自由度 3 2 3 7 2 1 0 0
2、1W l hF n p p 。 (b) B 处为局部自由度，应消除。 3n ， ph=2， pl=2 自由度 3 2 3 3 2 3 1 2 1W l hF n p p 。 (c) B、 D 处为局部自由度，应消除。 3n ， ph=2， pl=2。 自由度 3 2 3 3 2 3 1 2 1W l hF n p p 。 (d) CH 或 DG、 J 处为虚约束， B 处为局部自由度，应消除。 6n ， ph=1， pl=8。 自由度 3 2 3 6 2 8 1 1W l hF n p p 。 (e) 由于采用对称结构，其中一边的双联齿轮构成虚约束，在连接的轴颈处，外壳与支架处的连接构成一个虚
3、约束转动副 ,双联齿轮与外壳一边构成虚约束。其中的一边为复合铰链。其中 4n ， ph=2， pl=4。 自由度 3 2 3 4 2 4 2 2W l hF n p p 。 (f) 其中， 8n ， ph=0， pl=11。 自由度 3 2 3 8 2 1 1 0 2W l hF n p p 。 (g) 当未刹车时， 6n ， ph=0， pl=8，刹车机构自由度为 3 2 3 6 2 8 0 2W l hF n p p 当闸瓦之一刹紧车轮时， 5n ， ph=0， pl=7，刹车机构自由度为 3 2 3 5 2 7 0 1W l hF n p p 当两个闸瓦同时刹紧车轮时， 4n ， ph=
4、0， pl=6，刹车机构自由度为 3 2 3 4 2 6 0 2W l hF n p p 2-3 判断图示机构是否有确定的运动，若否，提出修改方案。 ( a )1234( b )123456分析 (a) 要分析其运动是否实现设计意图，就要计算机构自由度，不难求出该机构自由度为零，即机构不能动。要想使该机构具有确定的运动，就要设法使其再增加一个自由度。 （ b）该机构的自由度不难求出为 3，即机构要想运动就需要 3 个原动件，在一个原动件的作用下，无法使机构具有确定的运动，就要设法消除两个自由度。 解： （ a）机构自由度 3 2 3 3 2 4 1 0W l hF n p p 。 该机构不能运
5、动。 修改措施： （ 1）在构件 2、 3 之间加一连杆及一个转动副（图 a-1 所示）； （ 2）在构件 2、 3 之间加一滑块及一个移动副（图 a-2 所示）； （ 3）在构件 2、 3 之间加一局部自由度滚子及一个平面高副（图 a-3 所示）。 （ 4）在构件 2、 4 之间加一滑块及一个移动副（图 a-4 所示） ( a - 1 )12345( a - 2 )123451234( a - 3 )1234( a - 4 )5修改措施还可以提出几种，如杠杆 2 可利用凸轮轮廓与推杆 3 接触推动 3 杆等。 （ b）机构自由度 3 2 3 5 2 6 0 3W l hF n p p 。在滑
6、块的输入下机构无法具有确定的运动。 修改措施 （ 1）构件 3、 4、 5 改为一个构件，并消除连接处的转动副（图 b-1 所示 ）； （ 2）构件 2、 3、 4 改为一个构件，并消除连接处的转动副（图 b-2 所示）； （ 3）将构件 4、 5 和构件 2、 3 分别改为一个构件，并消除连接处的转动副（图 b-3 所示）。 ( b - 1 )123( 4 )( 5 )6( b - 2 )123456( b - 3 )12( 3 )4( 5 )6第三章 平面机构的运动分析 3-1 试确定图示各机构在图示位置的瞬心位置。 解：瞬心的位置直接在题图上标出。 P 1 4P 1 2P 2 3( P
7、2 4 )P 3 4( P 1 3 )ABCD1234P 1 4AP 1 2BP 2 3( P 2 4 )34P ( P 1 3 )C( a )( b )( c )( d )22233114443AABCCBP 1 434P P 1 412P 34P P 1 3P 2 3P 2 4v MMP 1 2P 2 3P 1 3P 2 4图 3-1 3-2 在图示四杆机构中， ABl =60mm， CDl =90mm， ADl =BCl =120mm， 2 =10rad/s，试用瞬心法求： (1)当 =45时，点 C的速度 Cv ； (2)当 =165时，构件 3的 BC 线 上 (或其延长线上 )速度
8、最小的一点 E的位置及其速度大小； (3)当 Cv =0时， 角之值 (有两个解 )。 11 45 P 1 3BCAD1234( a )1 165 1ABECDP 2 41234( b ) 11 2ADB 2B 1C 2C 1( c )P 1 3P 1 3解：以选定的比例尺 0.005 /l m mm 作机构运动简图如图 3-2 所示。 （ 1）定瞬心 P13的位置，求 vc。 1 3 1 331 6 .0 7 r a d /A P D Pl l s3 0 .5 4 7 /clv C D m s （ 2）如图（ b）所示，定出构件 2 的 BC 线上速度最小的一点 E 位置及速度的大小。 因为
9、 BC 线上速度最小之点必与 P24点的距离最近，故从 P24点引 BC 线的垂线交于点 E，由图可知 2421 / 7 .3 1 r a d /sA B B Pll242 0 .1 8 9 /E EPv l m s（ 3）定出 0cv 的两个位置见图（ c）所示，量出 1 160.42 ， 2 313.43 。 第五章 机械效率 5-6 图示为一颚式破碎机在破碎矿石时要矿石不 至被向上挤出，试问 a 角应满足什么条件 ?经分析你可得出什么结论 ? 1234412344QF RF R题 5-6 图 题 5-6 解图 解：设矿石的重量为 Q，矿石与鄂板间的摩擦因数为 f，则摩擦角为 arctan
10、 f 矿石有向上被挤出的趋势时，其受力如图所示，由力平衡条件知： 2 sin 02RFQ 即 2 si n2RFQ 0 s i n s i n22RRFF 当 0 时，即 02 ，矿石将被挤出，即自锁条件为 2 。 第六章 平面连杆机构 6 3 在图示铰链四杆机构中，各杆长度分别为 ABl =28mm， BCl =52mm， CDl =50mm， ADl =72mm。 (1) 若取 AD 为机架，求该机构的极位夹角 ，杆 CD 的最大摆角 和最小传动角 min ； (2) 若取 AB 为机架，该机构将演化成何种类型的机构 ?为什么 ?请说明这时 C 、 D 两个转动副是周转副还是摆转副 ? A
11、BCDABCDC 1B 1B 2C 2B C C B 1234题 6-3 题 6-3解图 解：（ 1）作出机构的两个极位，如图所示，并由图中量得 19， 71， 23， 51 所以 min 23 。 （ 2）由 1 4 2 3l l l l可知，所 示的铰链四杆机构各杆长度符合杆长条件；当取最短杆1为机架时，该机构将演化成双曲柄机构；最短杆 1参与构成的转动副 A， B都是周转副，而C， D为摆转副。 6 4 在图示的连杆机构中，已知各构件的尺寸为 ABl =160mm， BCl =260mm， CDl =200mm，ADl =80mm；并已知构件 AB 为原动件，沿顺时针方向匀速回转，试确定
12、： (1) 四杆机构 ABCD 的类型； (2) 该四杆机构的最小传动角 min ； (3) 滑块 F 的行程速比系数 K 。 解：（ 1）由 AD BC AB CDl l l l 且最短杆 AD为机架可知，题中的四杆机构 ABCD为双曲柄机构。 （ 2）作出四杆机构 ABCD传动角最小时的位置，如题 6-4解图所示，并量得 61，13，所以， min 13 。 （ 3）作出滑块 F的上、下两个极位及原动件 AB与之对应的两个极位，并量得 44，求出滑块 F的行程速比系数为 1 8 0 1 8 0 4 4 1 . 6 51 8 0 1 8 0 4 4K 行程速比系数为 1.65K 。 ABCD
13、EF = 9 0 BAEFCDB 1B 2C 1 C 2E 1E 2F 1F 2B C C 题 6-4 题 6-4解图 6 8 如图示，设已知破碎机的行程速比系数 K =1.2，颚板长度 CDl =300mm，颚板摆角35，曲柄长度 ABl =80mm，求连杆的长度，并检验最小传动角 min 是否符合要求。 ABCDAB 1B 2C 1C 2DB B C C EFs 1 题 6-8图 题 6-8解图 解：先计算极位夹角： 1 1 . 2 11 8 0 1 8 0 1 6 . 3 61 1 . 2 1KK 取相应比例尺 1作出摇杆 CD的两极限位置 C1D和 C2D和固定铰链 A所在圆 s1（保
14、留作图线）。 如图（题 6-8解图）所示，以 C2为圆心， 2AB为半径作圆，同时以 F为圆心， 2FC2为半径作圆，两圆交于点 E，作 C2E的延长线与圆 s1的交点，即为铰链 A的位置。 由图知： 1 310B C l A Bl A C l m m m in 4 5 4 0 第八章 齿轮机构 8-5 已知一对渐开线外啮合标准直齿圆柱齿轮机构， =20， *h =1， m =4mm， 1z =18，2z =41。试求： (1) 标准安装时的重合度 ； (2) 用作图法画出理论啮合线 21NN ，在其上标出实际啮合线段 21BB ，并标出单齿啮合区和双齿啮合区，以及节点 P 的位置。 解：（
15、1）求重合度 ： 11 *1 c o s 1 8 c o s 2 0a r c c o s a r c c o s 3 2 .2 52 1 8 2 1azzh 22 *2 c o s 4 1 c o s 2 0a r c c o s a r c c o s 2 6 .3 62 4 1 2 1azzh 其实际啮合线 12BB 长度： 1.623pbpbpb0.62pb0.62pb0.38pbPB 2N 2B 1N 1r b 1r b 2r a 2r a 1O 1O 2题 8-5 解图 1 2 1 1 2 2c o s ( ta n ta n ) ( ta n ta n ) 24 c o s 2
16、0 1 8 ( ta n 3 2 .2 5 ta n 2 0 ) 4 1 ( ta n 2 6 .3 6 ta n 2 0 ) 21 9 .1 7mB B z zmm 12 19.17 1.623c o s 4 c o s 2 0BBm （ 2） 理论啮合曲线和实际啮合曲线以及啮合区如图题 8-5解图所示。 8-8 某牛头刨床中，有一对渐开线外啮合标准齿轮传动，已知 1z =17， 2z =118， m =5mm，*h =1， =337.5mm。检修时发现小齿轮严重磨损，必须报废。大齿轮磨损较轻，沿分度圆齿厚共需磨 0.75mm，可获得光滑的新齿面，拟将大齿轮修理后使用，仍用原来的箱体，试设计这对齿轮。 解：（ 1）确定传动类型：
