机械原理习题课教案

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目 录

一. 机构的结构分析 ----------------------------------------------- 1 二. 平面机构的运动分析 ----------------------------------------- 5 三. 机械中的摩擦和机械效率 ----------------------------------- 8 四. 机械的运转及其速度波动的调节 ------------------------ 11 五. 平面连杆机构及其设计 --------------------------------------14 六. 凸轮机构及其设计 --------------------------------------------17 七. 齿轮机构及其设计 --------------------------------------------20 八. 齿轮系及其设计 -----------------------------------------------23

机械原理习题课教案

一. 机构的结构分析

1-1 试画出如图所示泵机构的机构运动简图，并计算其自由度。

解 在绘制机构运动简图时，首先必须搞清机构的组成及运动传递情况。在图示机构中，偏心盘1为原动件，其与机架4构成转动副A；构件1与带环的柱塞2构成转动副B；A A 1 B A 1 B B 2 构件2在摆动盘3的槽中来回移动，构成移动1 4 4 副，其相对移动方向沿BC方向；构件3与机

2 2 架4组成转动副C，其在摆动盘3的中心处。

3 根据上述分析，再选定一适当的比例尺和视图平面，并依次定出各转动副的位置和移动副导路的方位。就不难画出其机构运动简图，如答图a或b所示。

由于该机构具有3个活动构件、3个转动副和1个移动副，没有高副，没有局部自由度和虚约束，故机构的自由度为

F=3n－（2pL＋pH）=3×3－（2×4＋0）=1

C 3 4 题1-1图

3 C C a)

题1-1答图

b)

1-2 图示为毛纺设备洗毛机中所采用的双重偏心轮机构，偏心轮1可以在偏心轮2中相对转动，偏心轮2可以在构件3的圆环中相对转动。⑴试绘制其在图示位置时的机构运动简图；⑵当以偏心盘1为原动件时，该机构是否有确定的运动？ 解 在绘制机构运动简图时，首先必须搞清机构的组成及运动传递情况。在图示机构中，偏心盘1为原动件，其与机架构成转动副A；偏心盘1与偏心盘2构成转动副O；偏心盘2与带环的构件3构成转动副O?；构件3与机架组成转动副B。

1 B 3 B 3 2 O? O 2 1 A O? 根据上述分析，再选定一适当的比例尺和视图平面，并依次定出各转动副的位置。就不难画出其机构运动简图，如答图所示。 由于该机构具有3个活动构件、4个转动副，没有高副，没有局部自由度和虚约束，故机构的自由度为

F=3n－（2pL＋pH）=3×3－（2×4＋0）=1

A O 题1-2图 题1-2答图

1-3 在图示的机构中，偏心盘1绕固定轴O转动，迫使滑块2在圆盘3的槽中来回滑动，而圆盘3又相对于机架4转动。试画出该机构的机构运动简图，并计算其自由度。 解 在绘制机构运动简图时，首先必须搞清机构的组成及运动传递情况。在图示机构中，偏心盘1为原动件，其与机架4构成转动副O；偏心盘1与滑块2构成转动副A；滑块2与圆盘3构成移动副，其相对移动方向沿AB方向；圆盘3与机架4组成转动副B。

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根据上述分析，再选定一适当的比例尺和视图平面，并依次定出各转动副的位置和移动副导路的方位。就不难画出其机构运动简图，如答图a或b所示。 由于该机构具有3个活动构件、3个转动副和1个移动副，没有高副，没有局部自由度和虚约束，故机构的自由度为

F=3n－（2pL＋pH）=3×3－（2×4＋0）=1

A O 1 B 2 3 A 1 2 A O 4 B 3 a) 题1-3答图

2 3 1 O B b)

4

4 1-4 在图示的机构中，偏心盘

1绕固定轴O转动，通过构件题1-3图 2，使滑块3相对于机架4往

复移动。试画出该机构的机构运动简图，并计算其自由度。

解 在绘制机构运动简图时，首先必须搞清机构的组成及运动传递情况。在图示机构中，偏心盘1为原动件，其与机架4构成转动副O；偏心盘1与构件2构成转动副A；构件2与滑块3构成转动副B；滑块3与机架4组成移动副，其相对移动方向沿OB方向。

根据上述分析，再选定一适当的比例尺和视图平面，并依次定出各转动副的位置和移动副导路的方位。就不难画出其机构运动简图，如答图所示。

O 1 O A 1 4 2 3 B 3 B A 2 题1-4图 题1-4答图

由于该机构具有3个活动构件、3个转动副和

1个移动副，没有高副，没有局部自由度和虚约束，故机构的自由度为 F=3n－（2pL＋pH）=3×3－（2×4＋0）=1

1-5 计算图示机构的自由度。如有复合铰链、局部自由度、虚约束，请说明在何处。

E 1 A C D H G A 27 C 3 B F 6 5 4 E G B F 题1-5图

D 题1-5答图

解 B处有局部自由度，H（或G）为虚约束。除去局部自由度和虚约束，如图所示。 F=3n－（2pL＋pH）=3×6－（2×8＋1）=1

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1-6 试分析题1-6图a、b所示两个机构：①若在机构中具有复合铰链、局部自由度、虚约束，请说明在何处；②计算机构的自由度，分析其运动的确定性，并说明机构的组成

5 3 B 2 1 A 5 C D 4 E B 2 6 A 1 3 4 D C 5 F 7 E （a）

题1-6图

（b） 是否合理，若不合理应怎样修改？ 解

（a）：B处有局部自由度，F（或E）为虚约束。 F=3n－（2pL＋pH）=3×3－（2×4＋1）=0

该机构自由度为零，不能运动，机构的组成不合理。修改方法至少有以下三个：如答图a、b、c所示。

E 3 B 2 1 A F C D 1 A 5 4 B 2 3 C D 4 E F （a）

题1-6a答图

（b） E 3 B 2 D 1 A 5 F C （b）：A处为构件1、3、7组成的复合铰链，B处为构件2、3、4组成的复合铰链，C处为构件4、5、6组成的复合铰链；E处（或D处）为虚约束。

F=3n－（2pL＋pH）=3×6－（2×7＋2）=2 该机构自由度为2，而只有1个原动件，机构运动不确定，机构的组成不合理。修改方法为：将构件1也变成原动件，或将构件1改为固定件（机架）等。

4 （c）

1-7 如图所示为牛头刨床的一个机构设计方案。设计者的意图是动力由曲柄1输入，通过滑块2使摆动导杆3作往复摆动，并带动滑枕4往复移动以达到刨削的目的。试分析

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