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1、第二章 机构的结构分析,Z2-6 试计算图示各机构的自由度。,n=4PL=5(A处为复合铰链)PH=1P=0F=0F=3n-(2PL+PH-P)-F=1,n=7PL=8（C、F处只能各算一个移动副）PH=2P=0F=2（B、E两处各有一个局部自由度）F=3n-(2PL+PH-P)-F=1,复,局,n=11PL=17（C、F、K均为复合铰链）PH=0P=2PL+PH-3n=210-36=2F=0F=3n-(2PL+PH-P)-F=1,n=6PL=7（A、B、C均为复合铰链）PH=3P=0F=0F=3n-(2PL+PH-P)-F=1齿轮3与5的啮合高副提供 1 个约束；齿条7与5的啮合高副提供 2
2、 个约束。,虚,复,复,复,复,L2-1 指出图示运动链的复合铰链、局部自由度、虚约束，并计算其自由度。,n=9PL=11（F为复合铰链）PH=2P=1（CD双转动副杆）F=2（两处的滚子）F=3n-(2PL+PH-P)-F=39-(211+2-1)-2=2,复,局,局,虚,L2-2 分别计算下列图示机构的自由度，若有复合铰链、局部自由度或虚约束，必须指出。,n=7PL=9（B为复合铰链）PH=1P=0F=1（D处有一个局部自由度）F=3n-(2PL+PH-P)-F=37-(29+1-0)-1=1,复,局,第三章 平面机构的运动分析,Z3-1 试求图示各机构在图示位置时的全部瞬心（用符号Pij
3、直接标注在图上）。,Z3-3 在图a所示的四杆机构中，lAB=60mm，lCD=90mm，lAD=lBC=120mm，2=10rad/s，试用瞬心法求：1）当=165时，点C的速度VC；,解：1）取L=3mm/mm，作机构运动简图，定出瞬心P13 的位置，如图b。P13 为构件3的绝对瞬心，则：,3=VB/lBP13=2 lAB/(L BP13)=1060/(378)=2.56（rad/s）VC=3 lCP13=3 L CP13=2.563 52/1000=0.4（m/s）,2）当=165时，构件3的BC线上速度最小的一点E的位置及速度的大小；,解：因BC线上速度最小之点必与P13点的距离最近
4、，故从P13引BC线的垂线交于点E，如图b。则：VE=3 lP13E=3 L P13E=2.563 46.5/1000=0.357（m/s）,3）当VC=0时，角之值（有两解）。,解：作出VC=0时机构的两个位置，即AB与BC共线的两个位置，如图c。量出：1=26.4 2=226.6,L3-1 图示机构中尺寸已知(L：m/mm），构件1沿构件4作纯滚动，其上S点的速度为vS(V：m/s/mm)。(1)在图上作出所有瞬心；(2)用瞬心法求出K点的速度vK。,P12,P23,P14,P13,P24,P34,vK,L3-2 在图示机构(L)中，已知原动件1 以匀角速度1逆时针方向转动，试确定：(1)
5、机构的全部瞬心；(2)构件2的角速度2、构件3的速度v3(需写出表达式)。,P12,P23,P14,P13,P34,P24,第四章 平面机构的力分析,Z4-5 图示为一曲柄滑块机构的三个位置，F为作用在活塞上的力，转动副A及B上所画的虚线小圆为摩擦圆，试决定在此三个位置时，作用在连杆AB上的作用力的真实方向（各构件的重量及惯性力略去不计）。,4-5 图示为一曲柄滑块机构的三个位置，F为作用在活塞上的力，转动副A及B上所画的虚线小圆为摩擦圆，试决定在此三个位置时，作用在连杆AB上的作用力的真实方向（各构件的重量及惯性力略去不计）。,Z4-6 图示为一摆动推杆盘形凸轮机构，凸轮1沿逆时针方向回转，
6、F为作用在推杆2上的外载荷，试确定各运动副中总反力（R31、R12、R32）的方位（不考虑构件的重量及惯性力，图中虚线小圆为摩擦圆，运动副B处摩擦角为=10）。,F,F+R12+R32=0,方向：,23,v21,R21+R31=0,解：取2为分离体：三力杆,方向：,R12,13,取1为分离体：不是二力杆,v21,L4-1 图示偏心盘杠杆机构，机构简图按L=1mm/mm作出，转动副A、B处细实线是摩擦圆，偏心盘1与杠杆2接触处的摩擦角的大小如图所示。设重物Q=1000N。试用图解法求偏心盘1在图示位置所需的驱动力矩Md的大小和方向。,Q+R12+R32=0,方向：,23,v21,R21+R31=
7、0,解：取2为分离体：三力杆,方向：,R12,13,取1为分离体：不是二力杆,第五章 机械的效率与自锁,Z5-9 在图a所示的缓冲器中，若已知各楔块接触面间的摩擦系数f及弹簧的压力FQ，试求当楔块2、3被等速推开及等速恢复原位时力 F 的大小，该机构的效率，以及此缓冲器正、反行程均不至发生自锁的条件。,F,FQ,FQ,解：1、正行程（推开）：,1）取2为分离体：三力杆,FQ+R12+R42=0,方向：,2）取1为分离体：三力杆,F+R21+R31=0,方向：,大小：,V24,V21,R12,v13,？,？,大小：,？,？,FQ,F,F,FQ,FQ,3）作力多边形，由图可得：F=FQcot(-)
8、F0=FQcot=F0/F=tan(-)/tan令0，得自锁条件：。不自锁条件为：。,2、反行程（恢复原位）：FQ为驱动力,F,FQ,FQ,正行程：F=FQcot(-),F=FQcot(+)FQ=Ftan(+)FQ0=Ftan=FQ0/FQ=tan/tan(+)令0，得自锁条件：+90 不自锁条件为：90-,Z8-2 如图所示，设已知四杆机构各构件的长度a=240mm，b=600mm，c=400mm，d=500mm，试回答下列问题：1）当取杆4为机架时，是否有曲柄存在？若有曲柄，则杆 1 为曲柄，此时该机构为 曲柄摇杆 机构。2）要使此机构成为双曲柄机构，则应取杆 1 为机架。3）要使此机构成
9、为双摇杆机构，则应取杆 3 为机架，且其长度的允许变动范围为 140c1340。4）如将杆4的长度改为d=400mm，而其它各杆的长度不变，则当分别以1、2、3杆为机架时，所获得的机构为双摇杆机构。,第八章 平面连杆机构及其设计,3）解：,1、Lmin+LmaxLi+Lj，且以最短杆相对的杆为机架：,CD最短：不可能,CD中间长：240+600500+LCD LCD340,CD最长：240+LCD600+500 LCD860,340LCD860,2、Lmin+LmaxLi+Lj：,CD最短：LCD+600240+500 LCD140,CD中间长：240+600500+LCD LCD340,CD
10、最长：240+LCD600+500 LCD860,但CD最长也不得超过240+600+500=1340，即LCD1340,140 LCD340,860 LCD1340,综合：当140 LCD1340时，得到双摇杆机构。,Z8-11 如图所示，现欲设计一铰链四杆机构，已知其摇杆CD的长lCD=75mm，行程速比系数K=1.5，机架AD的长度为lAD=100mm，,lBC-lAB=LAC1=AC1L=352,lBC+lAB=LAC2=AC2L=84.52,解得：lAB=49.5mm lBC=119.5mm,lBC-lAB=LAC2=AC2L=132,lBC+lAB=LAC1=AC1L=352,解得
11、：lAB=22mm lBC=48mm,解：=36,又知摇杆的一个极限位置与机架间的夹角=45，试求曲柄的长度lAB和连杆的长度lBC。（有两个解。）,L8-1 设计一曲柄滑块机构。已知曲柄长a=20mm，偏心距e=15mm，其最大压力角=30。试用作图法确定连杆长度BC，滑块的最大行程，并标明其极位夹角，求出其行程速度变化系数。,L8-2 设计一偏置曲柄滑块机构。已知滑块行程为50mm，曲柄为原动件，当滑块处于左、右两个极限位置时，机构传动角分别为30和60。试（取L=1mm/mm）：1）用图解法求曲柄长度LAB、连杆长度LBC和偏距e；2）该机构的行程速比系数K；3）要使滑块从左向右运动为工
12、作行程，在图中标出曲柄的转向；4）作出此机构的最小传动角min。,Z9-6 图示为一偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构。已知凸轮轮廓由三段圆弧和一段直线组成，它们的圆心分别为O、O、O，半径分别为 r=18mm，r=36mm及r=5mm，偏距e=8mm。滚子半径rr=5mm。现要求：,1）画出凸轮的理论廓线及基圆；2）求出推杆的行程h、推程运动角0及回程运动角度0；3）标出图示位置推杆的位移s及凸轮机构的压力角；4）标出凸轮由图示位置转过60时推杆的位移s及凸轮机构的压力角。,r0=23；h=21；0=125；0=57；s=9.5；=10；s=11；=60。,例 图示为一偏心圆盘（滚子偏置直动从动件
13、）凸轮机构，圆盘的几何中心在C点，O为凸轮的转动中心。试用图解法：,1）画出凸轮的理论廓线、基圆及偏距圆；2）作出从动件的行程h；3）标出图示位置从动件的位移s及凸轮机构的压力角；4）标出凸轮由图示位置转过90时从动件的位移s及凸轮机构的压力角。,L10-1 一对外啮合正常直齿圆柱标准齿轮传动，已知：m=10mm，传动比i12=3，标准中心距a=360mm，=20，ha*=1，c*=0.25。试计算以下各值：1）齿数Z1、Z2；2）两轮的分度圆直径d1、d2；3）两轮的齿顶圆直径da1、da2；4）分度圆齿厚s和顶隙c。,L10-2 一对正常齿标准直齿圆柱齿轮传动，小齿轮因遗失需配制。已测得大
14、齿轮的齿顶圆直径da2=408mm，齿数Z2=100，压力角=20，两轴的中心距a=310mm，试确定小齿轮的模数m、齿数Z1、分度圆直径d1、基圆直径d b1、齿根圆直径df1。,L11-1 如图所示的复合轮系中，已知各轮齿数为：Z1=20，Z2=40，Z2=50，Z3=30，Z3=20，Z4=30。若n1=1000rpm，转向如图。试计算转轴5的转速n5的大小，并判断其转向。,L11-2 如图为锥齿轮周转轮系，已知齿轮齿数为Z1=20，Z2=24，Z3=30，Z4=40，转速n1=300r/min，n4=-25r/min（轮1、4的转向相反），求两轮行星架的转速nH（说明转向）。,11-11 在图示的复合轮系，设已知n1=3549r/min，各轮齿数为 z1=36，z2=60，z3=23，z4=49，z 4=69，z5=31，z6=131，z7=94，z8=36，z6=167，试求行星架H的转速nH（大小及转向）。,解：1）分清轮系,=,=,-,=-1.899,行星轮系：456（7）,定轴轮系：1234,2）分别列出各轮系的传动比计算式,i14=n1/n4=z2z4/z1z3=3.551（转向如图）,3）写出联接关系式,n4=n4,4）联立求解,nH=124.15(r/min)（H的转向与轮4相同）,行星轮系：789（H）,=,=,-,=-1.777,
