机械原理习题及解答

第二章习题及解答

2-1 如题图2-1所示为一小型冲床，试绘制其机构运动简图，并计算机构自由度。

（a）（b）

题图2-1

解：

1)分析

该小型冲床由菱形构件1、滑块2、拨叉3和圆盘4、连杆5、冲头6等构件组成，其中菱形构件1为原动件，绕固定点A作定轴转动，通过铰链B与滑块2联接，滑块2与拨叉3构成移动副，拨叉3与圆盘4固定在一起为同一个构件且绕C轴转动，圆盘通过铰链与连杆5联接，连杆带动冲头6做往复运动实现冲裁运动。

2)绘制机构运动简图

选定比例尺后绘制机构运动简图如图（b）所示。

3)自由度计算

其中n=5，P L=7, P H=0,

F=3n-2P L-P H=3×5-2×7=1

故该机构具有确定的运动。

2-2 如题图2-2所示为一齿轮齿条式活塞泵，试绘制其机构运动简图，并计算机构自由度。

（a）（b）

题图2-2

解：

1)分析

该活塞泵由飞轮曲柄1、连杆2、扇形齿轮3、齿条活塞4等构件组成，其中飞轮曲柄1为原动件，绕固定点A作定轴转动，通过铰链B与连杆2联接，连杆2通过铰链与扇形齿轮3联接，扇形齿轮3通过高副接触驱动齿条活塞4作往复运动，活塞与机架之间构成移动副。

2) 绘制机构运动简图

选定比例尺后绘制机构运动简图如图（b）所示。

3)自由度计算

其中n=4，P L=5, P H=1

F=3n-2P L-P H=3×4-2×5-1=1

故该机构具有确定的运动。

2-3 如图2-3所示为一简易冲床的初步设计方案，设计者的意图是电动机通过一级齿轮1和2减速后带动凸轮3旋转，然后通过摆杆4带动冲头实现上下往复冲压运动。试根据机构自由度分析该方案的合理性，并提出修改后的新方案。

题图2-3

解：

1)分析

2)绘制其机构运动简图(图2-3 b)

选定比例尺后绘制机构运动简图如图（b ）所示。

3)计算机构自由度并分析其是否能实现设计意图

由图b 可知，4

5200l h n p p p F ''===== 故3(2)34(2520)00l h F n p p p F ''=-+--=?-?+--=

因此，此简易冲床根本不能运动，需增加机构的自由度。

4)提出两种修改方案

为了使机构能运动，应增加机构的自由度。方法可以是：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 图d 给出其中的两种方案。

新方案中：562l h n p p ===

新方案的机构自由度：35(262)1F =?-?+=

改进后的方案具有确定的运动。

2-4 如题图2-4所示为一小型压力机，试绘制其机构运动简图，并计算机构自由度。