機(jī)械原理概念復(fù)習(xí)總結(jié)

1、機(jī)械原理作業(yè)2-1解釋下列概念1運(yùn)動(dòng)副兩構(gòu)件直接接觸并能相互產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而組成的活動(dòng)連接稱(chēng)為 運(yùn)動(dòng)副。 2機(jī)構(gòu)的自由度確定機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)所需要的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)的數(shù)目。3機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖為便于研究機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，用簡(jiǎn)單的線(xiàn)條和符號(hào)代表構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副，并按 比例定出各運(yùn)動(dòng)副位置，表示機(jī)構(gòu)的組成和傳動(dòng)情況，這樣繪制出的簡(jiǎn)明圖 形就稱(chēng)為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。4機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析就是將已知機(jī)構(gòu)分解為原動(dòng)件、機(jī)架和若干個(gè)基本桿組， 進(jìn)而了解機(jī)構(gòu)的組成，并確定機(jī)構(gòu)的級(jí)別。5咼副低代為將低副機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與運(yùn)動(dòng)分析方法用于含高副的平面機(jī)構(gòu)，可按一定約束條件將高副虛擬地用低副代替，稱(chēng)之為高副低代。2-2解(a)活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n 3，低

2、副數(shù)PL 4，高副數(shù)FH 1，則機(jī)構(gòu)的自由度為：F 3n 2Pl Ph 3 3 2 4 10該機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng)。(b)活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n 4，低副數(shù)FL 6，高副數(shù)PH 0,則機(jī)構(gòu)的自由度為：F 3n 2R PH 3 4 2 6 00該機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng)。2-22-3 解：活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n 5，低副數(shù)PL7，高副數(shù)Ph 0,則機(jī)構(gòu)的自由度為:F 3n 2Pl PH 3 5 2 7 012-4解 (a)活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n 5，低副數(shù)PL7，咼副數(shù)F 3n 2Pl Ph 3 5 2 7 01A和B之間有一個(gè)虛約束2，則機(jī)構(gòu)的自由度為:(e)活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n 3，低副數(shù)PL3，高副數(shù)PHF 3n 2Pl PH 3 3 2 3 2

3、1B處的滾子為局部自由度。2-5計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度(如有復(fù)合鉸鏈、虛約束、局部自由度應(yīng)指出)，以構(gòu)件8原動(dòng)件，確定桿組的級(jí)別，要求繪制出基本桿組解:活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n 7，低副數(shù)PL 10，高副數(shù)PH 0，則機(jī)構(gòu)的自由度為:F 3n 2Pl PH 3 7 2 10 0 1以構(gòu)件2為原動(dòng)件，機(jī)構(gòu)拆分如下圖。機(jī)構(gòu)由一個(gè)I級(jí)桿組和三個(gè)U級(jí)桿組 組成，所以，機(jī)構(gòu)為U級(jí)機(jī)構(gòu)。以構(gòu)件4為原動(dòng)件，機(jī)構(gòu)拆分如下圖。機(jī)構(gòu)由一個(gè)I級(jí)桿組和三個(gè)U級(jí)桿組組 成，所以，機(jī)構(gòu)為U級(jí)機(jī)構(gòu)。以構(gòu)件8為原動(dòng)件，機(jī)構(gòu)拆分如下圖。機(jī)構(gòu)由一個(gè)I級(jí)桿組、一個(gè)U級(jí)桿組和 一個(gè)川級(jí)桿組組成，所以，機(jī)構(gòu)為川級(jí)機(jī)構(gòu)。3-2圖示沖床刀架裝置中，當(dāng)偏

4、心輪1繞固定中心A轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，構(gòu)件2繞活動(dòng)中心C擺動(dòng)，同時(shí)推動(dòng)后者帶著刀架 3上下移動(dòng)。B點(diǎn)為偏心輪的幾何中心。問(wèn) 該裝置是何種機(jī)構(gòu)？ 它是如何演化出來(lái)的？解該裝置是曲柄滑快機(jī)構(gòu)，通過(guò)擴(kuò)大曲柄與機(jī)架的轉(zhuǎn)動(dòng)副使曲柄變?yōu)槠?輪，再擴(kuò)大滑快的尺寸演化出來(lái)的3-3圖示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，已知lBC 50mm， lCD 35mm ， lAD 30mm，AD為機(jī)架，并且1）若此機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，且AB為曲柄，求Iab的最大值。Icd，即 30 50 Iab 35，則Ibc為最長(zhǎng)桿，Iad IbclAB2）若此機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)，求Iab的最小值 3）若此機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)，求Iab的數(shù)值。解（1）機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)

5、構(gòu)，且 AB為曲柄 由桿長(zhǎng)條件可知lAB IbC IcD l AD即 |AB 5035 30，貝qIab 15mm（1）（2）機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)則Iad為最短桿，并且滿(mǎn)足桿長(zhǎng)條件可分兩種情況討論：lAB 45mm(3)oA(b)(c)P241Bpm e軸232 0所以 45 lab 55mm , Iab 的最小值為 lab =45mm。（3）機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)不滿(mǎn)足式（1）、式（2）和式（3）,則有15<Iab 45mm， 55<lAB 115 mm1 AD lBC 1 CD =115 mm3-4試求圖示各機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí)全部瞬心的位置輪1以等角速度i 10rad/s逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。試

6、用順心法求從動(dòng)件 2的角速度解方法lAB 55mm3-6圖示凸輪機(jī)構(gòu)中，已知r50mm， lOA22mm， lAC 80mm， i 90°，凸P対THL2 2 2xb (yB l ao ) rJ'Xb 1 AC(Xb, yB 1 AO)0yB由式(1)可得2 2Xb (yB 22)2500xb 80(Xbb 22)0yB由式(2)可得Xb Yb 44yB 20162 2Xb Yb 80Xb 22Yb 0由式(3)可得80xb 22 yB 2016由式(4)可得22 201680Yb80(1)(2)(3)(4)(5)由式（5）代入式（3）的第一個(gè)方程，可得21.075625yB

7、 30.14yB 1380.960(6)Yb =30.14+ 30.1424 1.075625 1 380.962 1.07562552.4833Xb2280 Yb201680228052.4833+20168039.6329建立B和O所在的直線(xiàn)方程y 2252.4833 22x 39.6329在上式中，令y 0，可得(7)(8)(9)Xp120.769128.603(10)故有:2 CR2 1 AP12方法1 AR2CP1210 28.603 2.634 rad /s108.603OCA arctan loA1 ACarcta n2215.376。80lOA22l ocsin OCA sin

8、 15.376°82.97 mmr50oOCB arcsin arcsin37.058°loc82.97l BC2oc r82.972 50266.212 mmOCAOCB 15.3760 37.058052.434°CP2lBCcos66.212cos52.434°108.602 mmAP12CP12lAC 108.60280 28.602 mm空2CP1210 28.602108.6022.634 rad /s3-16圖示楔塊機(jī)構(gòu)中,已知60o ,1000N，各接觸面摩擦系數(shù)0.15。如Q是有效阻力，試求所需要的驅(qū)動(dòng)力解 先求摩擦角arctanf a

9、rctan0.15 8.53°建立水平線(xiàn)為x軸，垂直線(xiàn)為y軸。畫(huà)出構(gòu)件1和構(gòu)件2的受力圖。與 x軸的夾角FR32與X軸的夾角° ° °308.5338.53 。°F 2,xF R32F R12 cos38.53°Fr32 sin 98.53°F R12 sin38.53°(1)0.148332 0.7823FR1210000.9889Fr32 0.6229FR120(2)1000 0.9889F R120.1483 0.6229 0.78230.98891451.62(3)Fr21 與 X軸的夾角 3 180

10、76;2 141.47°,F R31 與X軸的夾角4 30° 8.53° 38.53°, F 與 x軸的夾角60(4)F,xFr21 cos141.47°Fr31 c°s38.53°F c°s60°0F1,yFR21sin141.47°FR31 sin 38.53°F sin60°0(5)FR21FR12 1451.62 N0.7823FR31 0.5F1135.570.6229Fr31 0.866F904.250.7823 0.866+0.5 062291430.59(6)

11、(7)4-1在擺動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)中，從動(dòng)件行程角max30°，0120°，120°，120°，從動(dòng)件推程、回程分別采用等加速度和正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律。試寫(xiě)出擺動(dòng)從動(dòng)件在各行程的位移方程式。解由表4-11.等加速度等減速度推程階段推程階段1(00/2，即 0°60°)2 max/240推程階段2(0/20，即 60°120°)2maxmax202301202402.正弦加速度回程階段即 240°360°).2sin -030,2401 -120丄sin型 2402 12030 1240sin 3

12、120 24-3圖示偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)中，凸輪1的工作輪廓為圓，其圓心和半徑分別為C和R,凸輪1沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)從動(dòng)件往復(fù)移動(dòng)。已知R 100mm， OC 20mm，偏距e 10mm，滾子半徑rr 10mm，試回答：1）凸輪的理論輪廓。2）凸輪的基圓半徑r。，從動(dòng)件行程h各為多少？3）推程運(yùn)動(dòng)角°，回程運(yùn)動(dòng)角0，遠(yuǎn)休止角s，近休止角s各為多少？4）從動(dòng)件推程、回程位移方程式。5） 凸輪機(jī)構(gòu)的最大壓力角max、最小壓力角min各為多少？又分別在工作輪廓上哪一點(diǎn)出現(xiàn)。解建立坐標(biāo)系：以0為原點(diǎn)，水平方向?yàn)閤軸，垂直方向?yàn)?設(shè)CO與x軸的夾角為 。在設(shè)C點(diǎn)坐標(biāo)為Xc，yc

13、,貝Uxc OC cos20cosyc OC sin20sin設(shè)直線(xiàn)BC與x軸的夾角為 。則有：arccose 冷 / R rrarccos 1 2cos /11凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)方程（即B點(diǎn)的坐標(biāo)）為：YbYcRrr sin20sin110sinYb與的關(guān)系如下圖y軸(1)(2)dyBd20cos110cos由式（2）可得1 2cos cos11sinR rr1211 2cos11由式（5）可得d_ 2sind11sin(4)(5)(6)(7)將式（5）至式（7）代入式（4）,化簡(jiǎn)后可得sin 1 2coscos1211 2cos.2 sin1 2cos121cos21 2cos2 cos2

14、(8)(9)1 2cos121cos2(10)1 2cos 11cos(11)cos 1cos360o1丄13o1cos 2cos36029B成一條直線(xiàn)時(shí),(12)yB max 疋 °yB maxC、°C R rr eB的y坐標(biāo)值。.1302 102129.615mm(13)1 K1301201 10100加SO70605040汨汕0(14)(15)(16)(17)(18)(19)1 arccos 1/13 =85.588°yBmax是O C O B成一條直線(xiàn)時(shí)，B的y坐標(biāo)值。yBminR OC rre2.90_Io2 89.442 mm2360o arccos

15、1/13 =263.621°凸輪的基圓半徑ro、從動(dòng)件的行程hh yBmax yBmin 129.615 89.443 40.172 mm凸輪的基圓半徑為理想輪廓的最小徑向距離，故凸輪的基圓半徑為:r0 R OC rr 100 20 10 90 mm從動(dòng)件推程、回程位移方程式從動(dòng)件的位移s為s yB yBmin 20sin 110sin 89.443推程運(yùn)動(dòng)角0、回程運(yùn)動(dòng)角0，遠(yuǎn)休止角s、近休止角s0360°21 360° 263.621 85.588 181.967°021263.621 85.588178.033°0°凸輪的理論輪廓s0一 r。2 e2902 102 .8000 89.443 mm由書(shū)上公式(4-1 )，注意起始角度和旋轉(zhuǎn)方向()，可得凸輪的理論輪廓x 20sin263.62f110sin c°s 10sin0360°( 20)凸輪機(jī)構(gòu)的最大壓力角max、最小壓力