机械原理第二章第三章课后答案西工大版教学文案Word文件下载.docx
- 文档编号:21221772
- 上传时间:2023-01-28
- 格式:DOCX
- 页数:31
- 大小:2.91MB
机械原理第二章第三章课后答案西工大版教学文案Word文件下载.docx
《机械原理第二章第三章课后答案西工大版教学文案Word文件下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《机械原理第二章第三章课后答案西工大版教学文案Word文件下载.docx(31页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
8)轿车挡风玻璃雨刷机构;
9)公共汽车自动开闭门机构;
10)挖掘机机械臂机构;
…。
2-10请说出你自己身上腿部的髋关节、膝关节和踝关节分别可视为何种运动副?
试画出仿腿部机构的机构运动简图,并计算其自由度。
2-11图示为一简易冲床的初拟设计方案。
设计者的思路是:
动力由齿轮j输入,使轴A连续回转;
而固装在轴^上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构使冲头4上下运动,以达到冲压的目的。
试绘出其机构运动简图(各尺寸由图上量取),分析是否能实现设计意图,并提出修改方案。
1)取比例尺绘制机构运动简图
2)分析是否能实现设计意图
解:
f?
3?
2?
4?
1?
0f?
0,可改为∵不合理.
图示机构为一凸轮齿轮连杆组合机构,试绘制其机构示意简图并计算自由度。
2-12
1?
8?
?
10f
2-16连杆组合机构的自由度试计算图示凸轮-a)(
5?
34?
2解:
A为复合铰链
)(b
解:
(1)图示机构在D处的结构与图2-1所示者一致,经分析知该机构共有7个活动构件,8个低副(注意移动副F与F'
,E与E'
均只算作一个移动副),2个高副;
因有两个滚子2、4,所以有两个局部自由度,没有虚约束,故机构的自由度为
F=3n-(2p+pp'
)-F'
=3ⅹ7-(2ⅹ8+2-0)-2=1
h-l
(2)如将D处结构改为如图b所示形式,即仅由两个移动副组成。
注意,此时在该处将带来一个虚约束。
因为构件3、6和构件5、6均组成移动副,均要限制构件6在图纸平面内转动,这两者是重复的,故其中有一个为虚约束。
经分析知这时机构的活动构件数为6,低副数为7,高副数和局部自由度数均为2,虚约束数为1,故机构的自由度为
F=3n-(2p+p-p'
=3×
6-(2ⅹ7+2-1)-2=1
hl上述两种结构的机构虽然自由度均为一,但在性能上却各有千秋:
前者的结构较复杂,但没有虚约束,在运动中不易产生卡涩现象;
后者则相反,由于有一个虚约束,假如不能保证在运动过程中构件3、5始终垂直,在运动中就会出现卡涩甚至卡死现象,故其对制造精度要求较高。
(c)
(1)n=11,p=17,p=0,p`=2p`+p-3n`=2,F`=0hh11F=3n-(2p+p-p`)-F`=3×
11-(2×
17+0-2)-0=1
h1
(2)去掉虚约束后F=3n-(2p+p)=3×
5-(2×
7+0)=1hl
(d)A、B、C处为复合铰链。
自由度为:
F=3n-(2p+p-p`)-F`=3×
6-(2×
7+3)-0=1h1
齿轮3、5和齿条7与齿轮5的啮合高副所提供的约束数目不同,因为齿轮3、5处只有一个高副,而齿条7与齿轮5在齿的两侧面均保持接触,故为两个高副。
2-13图示为一新型偏心轮滑阎式真空泵。
其偏心轮1绕固定轴心A转动,与外环2固连在一起的滑阀3在可绕固定轴心C转动的圆柱4中滑动。
当偏心轮按图示方向连续回转时可将设备中的空气吸入,并将空计算其自由度。
(2)试绘制其机构运动简图;
(1)中排出,从而形成真空。
5气从阀.
解
(1)取比例尺作机构运动简图如图所示。
(2)F=3n-(2p+p-p'
)-F'
=3×
4-(2×
4+0-0)-1=1
h1
2-14图示是为高位截肢的人所设汁的一种假肢膝关节机构。
该机构能保持人行走的稳定性。
若以胫骨1为机架,试绘制其机构运动简图和计一算其自由度,并作出大腿弯曲时的机构运动简图。
解把胫骨l相对固定作为机架.假肢膝关节机构的机构运动简图如图
所示,大腿弯曲90。
时的机构运动简图,如图中虚线所示。
其自由度为:
F=3n-(2p+p-p'
7+0-0)-0=1
hl
2-15试绘制图n所示仿人手型机械手的食指机构的机构运动简图(以手掌8作为相对
固定的机架),井计算自由度。
(1)取比倒尺肌作机构运动简图
(2)计算自由度
解:
7?
10?
1使两闸瓦刹住车轮。
试计算、6、图示为一刹车机构。
刹车时,操作杆2-18j向右拉,通过构件2、3、45(注;
车轮不属于刹车机构中的构件。
机构的自由度,并就刹车过程说明此机构自由度的变化情况。
未刹车时,刹车机构的自由度
(1)2)闸瓦G、J之一剃紧车轮时.刹车机构的自由度同时刹紧车轮时,刹车机构的自由度G、J3)闸瓦
28?
6?
1>
7f?
2>
13>
2-23图示为一内然机的机构运动简图,试计算自由度t并分析组成此机构的基本杆组。
如在该机构中改选EG为原动件,试问组成此机构的基本杆组是否与前者有所不同。
110?
2f?
解:
2-21图示为一收放式折叠支架机构。
该支架中的件1和5分别用木螺钉连接于固定台板1'
和括动台板5`上.两者在D处铰接,使活动台板能相对于固定台极转动。
又通过件1,2,3,4组成的铰链四杆机构及连杆3上E点处的销子与件5上的连杆曲线槽组成的销槽连接使活动台板实现收放动作。
在图示位置时,虽在活动台板上放有较重的重物.活动台板也不会自动收起,必须沿箭头方向推动件2,使铰链B,D重合时.活动台板才可收起(如图中双点划线所示)。
现已知机构尺寸l=l=90mm;
l=l=25mm,其余尺寸见图。
试绘制该机构的运动简图,并CDABBCAD计算其自由度。
机械运动简图如下:
F=3n-(2p+p6+1-0)-1=1
×
-p`)-F`=3b1.
第3章
3—1何谓速度瞬心?
相对瞬心与绝对瞬心有何异同点?
参考教材30~31页。
3—2何谓三心定理?
何种情况下的瞬心需用三心定理来确定?
参考教材31页。
3-3试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置(用符号P,,直接标注在图上)
(a)
(b)
答:
分)(10(d)
分)(10
。
ω/ω标出图示的齿轮一连杆组合机构中所有瞬心,并用瞬心法求齿轮1与齿轮3的传动比3-431
2分)
(1)瞬新的数目:
K=N(N-1)/2=6(6-1)/2=15
的位置、P、ω需求3个瞬心PP/2)为求ω13316136
)3=DK/AK
P/PP=Pω/ω1316336131与ω点的速度方向相同,可知ω在、由构件13K同向。
13
ω=10rad/s,试用瞬心法求:
L=60mm,L=90mm,L=L=120mm,3-6在图示的四杆机构中,2ABADCDBC°
时,点的速度vc;
1)当φ=165
E的位置及速度的大小;
=165°
时,构件3的BC线上速度最小的一点2)当φ)。
V=0时,φ角之值(有两个解3)当C
1)以选定的比例尺μ机械运动简图(图b))vc定出瞬心p12的位置(图b2)求的绝对瞬心,则有因p为构件31378=2.56(rad/s)=10×
0.06/0.003×
/lBpω=v=ωl/μ.Bp133ABB132l=μcpω=0.003v×
52×
2.56=0.4(m/s)
313c
3)定出构件3的BC线上速度最小的点E的位置,因BC线上速度最小的点必与p13点的距离最近,故丛p13(3分)引BC线的垂线交于点E,由图可得
v=μpEω0.003×
46.5×
2.56=0.357(m/s)3=E13l.
4)定出vc=0时机构的两个位置(图c)量出
φ=26.4°
1φ=226.6°
2
(3分)
3-8机构中,设已知构件的尺寸及点B的速度v(即速度矢量pb),试作出B各机构在图示位置时的速度多边形。
分)(10
答:
3—11速度多边形和加速度多边彤有哪些特性?
试标出图中的方向。
答速度多边形和加速度多边形特性参见下图,各速度方向在图中用箭头标出。
3-12在图示的机构中,设已知构件的尺寸及原动件1的角速度ω(顺时针),试用图解法求机构在图示位置1时C点的速度和加速度。
分)(1(1分)
分)(2V=V+V=V+VBC3C2C3Bc3C2rtkn=a+a3+a分)a=a+a(+aC3BC2C3BC3C2C3BC3C2
分)(2V=0a=0C2C2k分)(a3=0V=0ω=0C3C23C3B(b)
(2分)
(2分)
V=V+V=V+V(2分)C3c2C3C2BC2Bω=ω=0(1分)23
tknr+a+a=aa+a+a(3分)C2C3C3BC2C3C2BC2B(c)
(2分)
V=V+V分)(2B3B2B3B2VVV(2分)C=B3+CB3
(1分)
ntkr+a+a+a=aa(3分)B3B2B2B3B3B2B3
3-13试判断在图示的两机构中.B点足否都存在哥氏加速度?
又在何位置哥氏加速度为零?
怍出相应的机构位置图。
并思考下列问题。
(1)什么条件下存在氏加速度?
(2)根椐上一条.请检查一下所有哥氏加速度为零的位置是否已全部找出。
k==2ωv对吗?
为什么。
(3)图(a)中,aB2B3B2B32
解1)图(a)存在哥氏加速度,图(b)不存在。
k==2ωv故ω,v中只要有一项为零,则哥氏加速度为零。
图(a)中
(2)由于aB点到达最高B2B32B2B3B2B33和最低点时构件1,3.4重合,此时v=0,当构件1与构件3相互垂直.即_f=;
点到达最左及最右位B2B3置时ω=ω=0.故在此四个位置无哥氏加速度。
图(b)中无论在什么位置都有ω=ω=0,故该机构在任何3322位置哥矢加速度都为零。
(3)对。
因为ω≡ω。
233-14在图示的摇块机构中,已知l=30mm,l=100mm,l=50mm,l=40mm,曲柄以等角速度ω=40radlDEACBDAB/S回转,试用图解法求机构在φ=45o位置时,点D及E的速度和加速度,以及构件2的角速度和角加1速度。
解
(1)以μ作机构运动简图(a)所示。
l
(2)速度分析:
以C为重合点,有
v=v+v=v+vC2C3C2BBC2C3
大小?
ωl?
0'
AB1方向?
┴AB┴BC//BC
以μ作速度多边形图(b),再根据速度影像原理,作△bde∽/△BDE求得d及e,由图可得lv=μpd=0.23m/svDv=μpe=0.173m/s
vEω=μbc/l=2rad/s(顺时针)BC2v2
(3)加速度分析:
以C为重合点,有
ntkr+a+a+a==aa==a+aC2C3C2BBC2C3C2C3C2B
22l?
0ωlω2ωv?
大小C2C312ABBC3方向B—AC—B┴BC┴BC//BC
n22k2,以μ作加速度多边形如图(c)/=0.7mv=2s=0.49ml=其中aω/,aωs所示,由图aC2C3C2C32C2BBC3可得.
2p`d`=0.64m/S=μaaD2p`e`=2.8m/s=μaaEt/l=μn`2C`2/lBC=8.36rad/s(顺时针)α=ai
2aC2BBC23-l5在图(a)示的机构中,已知l=70mm,;
l=40mm,l=60mm,
EFAEABl==35mm,l=75mm,l=50mm.原动件以等角速度ω=10rad/s回转.试以图解法求机构在φ=50。
1BCDE1CD位置时.点C的速度V和加速度acc解:
1)速度分析:
以F为重合点.有
v=v=v+vF5F1F5F4F1以μl作速度多边形图如图(b)得,f(f)点,再利用速度影像求得b及d点54
vpc就代表了+v=v+v继续作速度图,矢量根据v=vCCBBCDCDrtnk+aa=a+a+a=a2)加速度分析:
根据F5F1F5F1F4F4F1F4d'
点。
点,再利用加速度影像求得b`及作加速度多边形图a(c),得f`(f`)以μ54tnnt+a+a+a=a+aa根据=aCDDCBCDCCBBa.则求得p`c`继续作图,则矢量就代表了Cspc=0.69m/v=μvC2/sμa=pc=3maC,R=25mm转动,凸轮为一偏心圆,其半径s以等角速度ω3-16在图示凸轮机构中,已知凸轮1=10rad/1与角加速度α的角速度ω,试用图解法求构件=90o=50mml=15mml.,φ2。
221ADAB.
提示:
可先将机构进行高副低代,然后对其替代机构进行运动分析。
解
(1)以μ作机构运动简图如图(a)所示。
先将机构进行高副低代,其替代机构如图(a)所示,并以B为重合点。
有
V=v+vB2B4
B2B4
ωl?
AB1方向┴BD┴AB//|CD
2作速度多边形图如图(b),由图可得=0.005rn/s以μvω2=vB2/lBD=μvpb2(μlBD)=2.333rad/s(逆时针)
(3)加速度分析:
ntkr+a=a+aa=a+aB2B4B2B2B4B2B4B2
22l2ωv?
ω大小ω?
lB2B41ABBD24方向B-D┴BDB-A┴CD//CD
n22k2.作图(c)得=0.746m/其中a=ωsl=0.286m/s,aB2B42B2BDt2:
(顺时针=9.143rad/s)
α=a=/lμn`b`/lBDa2B22BD3-18在图(a)所示的牛头刨机构中.l=200mnl,l=960mm,l=160mm,设曲柄以等角速度ω=5rad1ABCDDE/s.逆时针方向回转.试以图解法求机构在φ=135o位置时.刨头点的速度v。
C1
。
(a)1)以μ作机构运动简图.如图解l,P.P(b)依次定出瞬心P2)利用瞬心多边形图153613=1.24m/S
APωμv=v=l151CP15以倍.设已知原动件21的直径为齿轮图示齿轮一连杆组合机构中,MM为固定齿条,齿轮34的3-19
的速度影像。
4vE顺时针方向回转,试以图解法求机构在图示位置时等角速度ω点的速度,3以及齿轮E1.
(1)以μ作机构运动简图如(a)所示。
l
(2)速度分斫:
此齿轮连杆机构可看作,ABCD受DCEF两个机构串联而成,则可写出:
v=v+vCBCBv=v+vECEC以μ作速度多边形如图(b)所示.由图得vv=μpem/S
vE取齿轮3与齿轮4的啮合点为k,根据速度影像原理,作△dck∽△DCK求得k点。
然后分别以c,e为圆心,以ck.ek为半径作圆得圆g和圆g。
圆g代表齿轮3的速度影像,圆g代表齿轮4的速度影像。
43433-21图示为一汽车雨刷机构。
其构件l绕固定轴心A转动,齿条2与构件1在B点处铰接,并与绕固定轴心D转动的齿轮3啮合(滚子5用来保征两者始终啮合),固连于轮3上的雨刷3'
作往复摆动。
设机构的尺寸为l=18mm,轮3的分度圆半径r=12mm,原动件1以等角速度ω=lrad/s顺时针回转,试以图解3AB法确定雨刷的摆程角和图示位置时雨刷的角速度和角加速度。
(1)以μ作机构运动简图(a)。
l在图作出齿条2与齿轮3啮合摆动时占据的两个极限位置C'
,C”可知摆程角φ如图所示:
(2)速度分析:
将构件6扩大到B点,以B为重合点,有
v=v+vB6B2B6B2
大小?
ωl?
AB1方向┴BD┴AB∥BC
v=ωl=0.018m/s
ABB2l以μ作速度多边形图(b),有vω=ω=v/l=μpb/μBD=0.059rad/s(逆时针)l6BD6v2B6v=μbb=0.01845rn/s
62vB2B6
加速度分析:
(3)
rkntnaa+a=a+a=a+B6B2B5B6B6B2B2B6
22?
v2ωω?
大小ωllB6B2126BDABBC
∥┴BCA-B┴BDDB-方向
n22n22k2.以μa作速度v=0.00217m/s/a,=ωal=0.08m/ss,a=2=ωωl=0.00018m其中,B2B6B2B6B2B6BD16AB6多边形图(c)。
t2(顺时针)
=1,71rad/sα=a=/lμb``r`/lBD6a6B6BD3-22图示为一缝纫机针头及其挑线器机构,设已知机构的尺寸l=32mm,l=100mm,,l=28mm,BEBCABl=90mm,原动件1以等角速度ω=5rad/s逆时针方向回转.试用图解法求机构在图示位置时缝纫机针头1FG和挑线器摆杆FG上点G的速度及加速度。
(1)以μ作机构运动简图如图(a)所示。
v=v+vC2B2C2B2
ωlAB?
方向//AC┴AB┴BC
以μ作速度多边形图如图(b),再根据速度影像原理;
作△bce∽△BCE求得e,即e。
由图得1v2222ω=v/l=μcb/l=0.44rad/s(逆时针)BCa22C2B2BC2以E为重合点v=v+vE5E4E4E5大小?
√?
方向┴EF√//EF
继续作图求得vE5,再根据速度影像原理,求得
v=μpg=0.077m/s
vGω=μpg/l=0.86rad/s(逆时针)FG5vv=μee=0.165rn/s4vE5E45(3)加速度分析:
nnta++a=aaC2B2B2C2C2B2
22lω?
?
ωl大小BC12AB方向//ACB-AC-B┴BC
n22sla其中=0.8m=ω/ABB21nn2S=0.02m=ωa/aC2B2C2B22)/mm作加速度多边形图(c),再利用加速度影像求得=0,01(rn以μ/se`。
然后利用重合点E建立方2a程
ntkr+a十a+a=aaE5E4E5E4E5E4E5继续作图。
则矢量p`d就代表了a。
再利用加速度影像求得g'
。
E552a=μS/p`g`=0.53maG.
第3章
(10分)
3-4标出图示的齿轮一连杆组合机构中所有瞬心,并用瞬心法求齿轮1与齿轮3的传动比ω/ω。
31.
分)瞬新的数目:
1)K=N(N-1)/2=6(6-1)/2=15
的位置、P/ω需求3个瞬心P、P2)为求ω13163136
3)=DK/AK
Pωω/=PP/P1336161133同向。
1、3在K点的速度方向相同,可知ω与ω由构件13
=90mm,LL=L=120mm,ω=10rad/s,试用瞬心法求:
3-6在图示的四杆机构中,L=60mm,2CDADBCAB1)当φ=165°
的BC的位置及速度的大小;
线上速度最小的一点E2)当φ=165°
时,构件3。
(有两个解)3)当V=0时,φ角之值C
)以选定的比例尺μ机械运动简图(图b)解:
1)的位置(图b)求2vc定出瞬心p12的绝对瞬心,则有为构件3因p1378=2.56(rad/s)×
=10ωl/μ.Bp×
0.06/0.003ω=v/lBp=13AB13l32B=μcpω=0.003×
v3c13
2.56=0.357(m/s)3=13El.
2(3分)
b)(
3—11速度多边形和加速度多边彤有哪些特性?
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 机械 原理 第二 第三 课后 答案 西工大版 教学 文案
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)