機(jī)械原理典型例題(第二章機(jī)構(gòu)分析)10-13

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1、機(jī)械原理典型例題（第二章）——結(jié)構(gòu)分析2011.9CAB例1：試?yán)L制圖示偏心回轉(zhuǎn)油泵機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。圖中偏心輪1繞固定軸心A轉(zhuǎn)動(dòng)，外環(huán)2上的葉片在可繞軸心C轉(zhuǎn)動(dòng)的圓柱3中滑動(dòng)。當(dāng)偏心輪連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，將低壓油由右端吸入，高壓油從左端排出。解：選取合適的比例尺繪制運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖；計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度n=3,pl=4,ph=0F=3n-2pl-ph=3×3－2×4－0=1結(jié)論：此機(jī)構(gòu)為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，需要一個(gè)原動(dòng)件。例2：計(jì)算圖示精壓機(jī)構(gòu)的自由度解：該機(jī)構(gòu)中存在結(jié)構(gòu)對(duì)稱部分，從運(yùn)動(dòng)傳遞的獨(dú)立性來看，有機(jī)構(gòu)ABCDE就可以了，其

2、余部分對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)傳遞沒有影響，故引入了虛約束。將機(jī)構(gòu)中的虛約束部分去掉不計(jì)，C處為復(fù)合鉸鏈，n=5,pl=7,ph=0F=3n-2pl-ph=3×5－2×7－0=1例3:計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度。解：D點(diǎn)是三構(gòu)件相鉸接的復(fù)合鉸鏈，凸輪從動(dòng)件的滾子G引入一個(gè)局部自由度，凸輪與大齒輪固結(jié)為同一構(gòu)件。n=9,pl=12,ph=2F=3n-2pl-ph=3×9－2×12－2=1例4：圖示機(jī)構(gòu)中，AB∥=EF∥=CD，試計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度。解：C處為復(fù)合鉸鏈，m=3；G處為局部自由度；有一個(gè)虛約束。I處有一個(gè)高副虛約束。

3、機(jī)構(gòu)ABCDEF為平行四邊形機(jī)構(gòu)，構(gòu)件EF及引入的約束為虛約束。機(jī)構(gòu)自由度Fn=6,Pl=7,Ph=2F=3n-2Pl-Ph=3×6-2×7-2=2AEBDCFGHI例5：圖示凸輪驅(qū)動(dòng)式四缸活塞空氣壓縮機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，計(jì)算其自由度。凸輪1為原動(dòng)件，當(dāng)其轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，分別推動(dòng)裝于四個(gè)活塞上的ABCD處的滾子，使活塞在相應(yīng)的汽缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。連桿長(zhǎng)度AB=BC=CD=AD。解：ABCD四個(gè)滾子為局部自由度；連桿4、7、10、13為虛約束；機(jī)構(gòu)自由度Fn=5,Pl=5,Ph=4F=3n-2Pl-Ph=3×5-2×5-

4、4=1例6：計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度，作出僅含低副的低代機(jī)構(gòu)。解：計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度C處為復(fù)合鉸鏈，H處為局部自由度，F(xiàn)和G處的移動(dòng)副一個(gè)算作虛約束n=8,pl=11,ph=1F=3n-2pl-ph=3×8－2×11－1=1高副低代滾子和移動(dòng)凸輪在高副接觸點(diǎn)K處的曲率中心分別為H和O點(diǎn)，則用附加桿HO和轉(zhuǎn)動(dòng)副H和0來代替高副K，代換后的機(jī)構(gòu)為僅含低副的機(jī)構(gòu)。此時(shí)，n=9,pl=13,ph=0F=3n-2pl-ph=3×9－2×13=1例7:計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度，作出僅含低副的替代機(jī)構(gòu)，并進(jìn)行機(jī)構(gòu)組成分析，確定

5、桿組和機(jī)構(gòu)的級(jí)別。解：①計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度F處為復(fù)合鉸鏈，G處為局部自由度，則n=7,pl=9,ph=2F=3n-2pl-ph=3×7－2×9－2=1②高副低代用附加桿DB和GK及轉(zhuǎn)動(dòng)副B和D、G和K來代替兩高副，代換后的機(jī)構(gòu)為僅含低副的機(jī)構(gòu)。此時(shí)，n=9,pl=13,ph=0F=3n-2pl-ph=3×9－2×13－0=1該機(jī)構(gòu)由兩個(gè)Ⅱ級(jí)桿組和一個(gè)Ⅲ桿組與原動(dòng)件組成，故機(jī)構(gòu)為Ⅲ級(jí)機(jī)構(gòu)。例8:計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度，并進(jìn)行機(jī)構(gòu)組成分析，確定桿組和機(jī)構(gòu)的級(jí)別。解：計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度A處為復(fù)合鉸鏈，則n=6,pl=

6、8,ph=0F=3n-2pl-ph=3×6－2×8－0=2機(jī)構(gòu)的組成①以構(gòu)件1、2為原動(dòng)件：6-5為Ⅱ級(jí)桿組；3-4為Ⅱ級(jí)桿組機(jī)構(gòu)為Ⅱ級(jí)機(jī)構(gòu)。?以構(gòu)件2、6為原動(dòng)件：1-3-4-5為Ⅲ級(jí)桿組，機(jī)構(gòu)為Ⅲ級(jí)機(jī)構(gòu)。?以構(gòu)件1、6為原動(dòng)件：4-5為Ⅱ級(jí)桿組；2-3為Ⅱ級(jí)桿組機(jī)構(gòu)為Ⅱ級(jí)機(jī)構(gòu)。不同的原動(dòng)件，組成機(jī)構(gòu)的桿組與級(jí)別不相同。例9：圖示牛頭刨機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案圖。設(shè)計(jì)者的意圖是動(dòng)力由曲柄1輸入，通過滑塊2使擺動(dòng)導(dǎo)桿3做往復(fù)擺動(dòng)，并帶動(dòng)滑枕4往返移動(dòng)以達(dá)到刨削的目的。試分析此方案有無結(jié)構(gòu)組成原理上的錯(cuò)誤，若有，請(qǐng)說明

7、原因并修改。（作業(yè)：補(bǔ)充修改方案）解：機(jī)構(gòu)的自由度，n=4,pl=6,ph=0F=3n-2pl-ph=3×4－2×6－0=0F＜機(jī)構(gòu)原動(dòng)件數(shù)不能運(yùn)動(dòng)。修改：增加機(jī)構(gòu)自由度的方法是：在機(jī)構(gòu)的適當(dāng)位置添加一個(gè)活動(dòng)構(gòu)件和一個(gè)低副或者用一個(gè)高副代替原來機(jī)構(gòu)中的一個(gè)低副。基本概念題1.選擇題：1）當(dāng)機(jī)構(gòu)的自由度F>0，且原動(dòng)件數(shù)，則該機(jī)構(gòu)即具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。A.小于B.等于C.大于D.大于或等于2）有兩個(gè)平面機(jī)構(gòu)的自由度都等于1，現(xiàn)用一個(gè)帶有兩鉸鏈的運(yùn)動(dòng)構(gòu)件將他們串成一個(gè)平面機(jī)構(gòu)，則其自由度等于。A.0B.1C.

8、23）機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件是由一個(gè)或多個(gè)零件所組成，這些零件間產(chǎn)生任何相對(duì)運(yùn)動(dòng)。A.可以B.不能C.不一定4）在機(jī)構(gòu)中主動(dòng)件數(shù)目機(jī)構(gòu)自由度數(shù)目時(shí)，該機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)。A.小于B.等于C.大于5）平面機(jī)構(gòu)中運(yùn)動(dòng)副引入的約束的數(shù)目最少為個(gè)。A.一個(gè)B.兩個(gè)C.三個(gè)BBBBB6）平面機(jī)構(gòu)中自由度數(shù)目最多為個(gè)。A.一個(gè)B.兩個(gè)C.三個(gè)7）平面機(jī)構(gòu)中若引入一個(gè)高副將帶入個(gè)約束。A.一個(gè)B.兩個(gè)C.三個(gè)8）平面機(jī)構(gòu)中若引入一個(gè)低副將帶入個(gè)約束。