免费版 平面机构的结构分析
1、如图a所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1输入,使轴A连续回转;而固装在轴A上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构将使冲头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),分析其是否能实现设计意图?并提出修改方案。
解 1)取比例尺?l绘制其机构运动简图(图b)。 2)分析其是否能实现设计意图。
图 a) 由图b可知,n?3,pl?4,ph?1,p??0,F??0 故:F?3n?(2pl?ph?p?)?F??3?3?(2?4?1?0)?0?0
因此,此简单冲床根本不能运动(即由构件3、4与机架5和运动副B、C、D组成不能运动的刚性桁架),故需要增加机构的自由度。
图 b)
3)提出修改方案(图c)。
为了使此机构能运动,应增加机构的自由度(其方法是:可以在机构的适当位置增加一个活动构件和一个低副,或者用一个高副去代替一个低副,其修改方案很多,图c给出了其中两种方案)。
图 c1) 图 c2)
2、试画出图示平面机构的运动简图,并计算其自由度。
图a)
解:n?3,pl?4,ph?0,F?3n?2pl?ph?1 图 b)
解:n?4,pl?5,ph?1,F?3n?2pl?ph?1
3、计算图示平面机构的自由度。将其中的高副化为低副。机构中的原动件用圆弧箭头表示。
3-1
解3-1:n?7,pl?10,ph?0,F?3n?2pl?ph?1,C、E复合铰链。
3-2
解3-2:n?8,pl?11,ph?1,F?3n?2pl?ph?1,局部自由度
3-3 解3-3:n?9,pl?12,ph?2,F?3n?2pl?ph?1
4、试计算图示精压机的自由度
解:n?10,pl?15,ph?0 解:n?11,pl?17,ph?0
p??2pl??p?h?3n??2?5?0?3?3?1 p??2pl??p?h?3n??2?10?3?6?2
F??0 F??0
F?3n?(2pl?ph?p?)?F? F?3n?(2pl?ph?p?)?F?
?3?10?(2?15?0?1)?0?1 ?3?11?(2?17?0?2)?0?1
(其中E、D及H均为复合铰链) (其中C、F、K均为复合铰链)
5、图示为一内燃机的机构简图,试计算其自由度,并分析组成此机构的基本杆组。又如在该机构中改选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。
解1)计算此机构的自由度
F?3n?(2pl?ph?p?)?F??3?7?2?10?1
2)取构件AB为原动件时 机构的基本杆组图为
此机构为 Ⅱ 级机构
3)取构件EG为原动件时 此机构的基本杆组图为
此机构为 Ⅲ 级机构
平面机构的运动分析
1、试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置(用符号Pij直接标注在图上)。
lCD=90mm,lAB=60mm,lAD=lBC=120mm,?2=10rad/s,2、在图a所示的四杆机构中,
试用瞬心法求:
??1) 当?=165时,点C的速度vC;
2) 当?=165时,构件3的BC线上速度最小的一点E的位置及其速度的大小; 3)当vC=0 时,?角之值(有两个解)。
解1)以选定的比例尺?l作机构运动简图(图b)。
?? b)
2)求vC,定出瞬心P13的位置(图b) 因p13为构件3的绝对速度瞬心,则有:
?w3?vBlBP13?w2lABul?BP13?10?0.06/0.003?78?2.56(rad/s)
vC?ulCP13w3?0.003?52?2.56?0.4(m/s)
3)定出构件3的BC线上速度最小的点E的位置
因BC线上速度最小之点必与P13点的距离最近,故从P13引BC线的垂线交于点E,由图可得:
vE?ul?P13Ew3?0.003?46.5?2.56?0.357(m/s)
4)定出vC=0时机构的两个位置(作于 图C处),量出 ?1?26.4?
?2?226.6? c)
??lBC=70mm,原动件以等角速度?1=10rad/s转动,试用图解法求图示位置时点E的速度vE?和加速度aE以及构件2的角速度?2及角加速度?2。
a) μl=mm
解1)以?l=mm作机构运动简图(图a)
2)速度分析 根据速度矢量方程:vC?vB?vCB (继续完善速度多边形图,并求vE及?2)。 根据速度影像原理,作?bce~?BCE,且字母 顺序一致得点e,由图得:
3、在图示的机构中,设已知各构件的长度lAD=85 mm,lAB=25mm,lCD=45mm,
???以?v=(m/s)/mm作其速度多边形(图b)。 b) ?a=(m/s)/mm
2
?vE??v?pe?0.005?62?0.31(ms)
w2??v?bclBC?0.005?31.5/0.07?2.25(ms)