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1、第2章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析1判斷題(1)機(jī)構(gòu)能夠運(yùn)動的基本條件是其自由度必須大于零。 (錯(cuò)誤 )(2)在平面機(jī)構(gòu)中,一個(gè)高副引入兩個(gè)約束。 (錯(cuò)誤 )(3)移動副和轉(zhuǎn)動副所引入的約束數(shù)目相等。 (正確 )(4)一切自由度不為一的機(jī)構(gòu)都不可能有確定的運(yùn)動。 (錯(cuò)誤 )(5)一個(gè)作平面運(yùn)動的自由構(gòu)件有六個(gè)自由度。 (錯(cuò)誤 )2選擇題(1) 兩構(gòu)件構(gòu)成運(yùn)動副的主要特征是( D )。 A兩構(gòu)件以點(diǎn)線面相接觸 B兩構(gòu)件能作相對運(yùn)動 C兩構(gòu)件相連接 D兩構(gòu)件既連接又能作一定的相對運(yùn)動(2) 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖與( D )無關(guān)。A構(gòu)件數(shù)目 B運(yùn)動副的類型 C運(yùn)動副的相對位置 D構(gòu)件和運(yùn)動副的結(jié)構(gòu)(3) 有一構(gòu)件的實(shí)際
2、長度,畫在機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖中的長度為20mm,則畫此機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖時(shí)所取的長度比例尺是( D )。 A25 B25mm/m C1:25 D0025m/mm(4) 用一個(gè)平面低副連接兩個(gè)做平面運(yùn)動的構(gòu)件所形成的運(yùn)動鏈共有(B)個(gè)自由度。A3B4C5D6(5) 在機(jī)構(gòu)中,某些不影響機(jī)構(gòu)運(yùn)動傳遞的重復(fù)部分所帶入的約束為(A)。A虛約束B局部自由度C復(fù)合鉸鏈 D真約束(6) 機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件是( D )。A機(jī)構(gòu)的自由度 B機(jī)構(gòu)的構(gòu)件數(shù)C原動件數(shù)1 D機(jī)構(gòu)的自由度0, 并且原動件數(shù)(7) 如圖2-34所示的三種機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖中,運(yùn)動不確定是( C )。 A(a)和(b) B(b)和(c) C(a)和(c)
3、 D(a)、(b)和(c)(a)(b) (c)圖2-34 (8) 級桿組應(yīng)由( B )組成。A三個(gè)構(gòu)件和六個(gè)低副 B四個(gè)構(gòu)件和六個(gè)低副 C二個(gè)構(gòu)件和三個(gè)低副 D機(jī)架和原動件(9) 有兩個(gè)平面機(jī)構(gòu)的自由度都等于,現(xiàn)用一個(gè)有兩鉸鏈的運(yùn)動構(gòu)件將它們串成一個(gè)平面機(jī)構(gòu),這時(shí)自由度等于( B )。A0 B1 C2 D3(10) 內(nèi)燃機(jī)中的連桿屬于( C )。 A機(jī)器 B機(jī)構(gòu) C構(gòu)件 D零件3簡答題(1)何謂構(gòu)件?何謂運(yùn)動副及運(yùn)動副元素?運(yùn)動副是如何進(jìn)行分類的?解答:構(gòu)件是機(jī)器中每一個(gè)獨(dú)立運(yùn)動的單元體,是組成機(jī)構(gòu)的基本要素之一。運(yùn)動副是由兩個(gè)構(gòu)件直接接觸而組成的可動連接,是組成機(jī)構(gòu)的基本要素之一。運(yùn)動副元素
4、是兩構(gòu)件能夠參加接觸而構(gòu)成運(yùn)動副的表面,如點(diǎn)線面等。運(yùn)動副分類:a) 按兩構(gòu)件接觸情況分為低副和高副;b) 按兩構(gòu)件相對運(yùn)動情況分為平面運(yùn)動副和空間運(yùn)動副;c) 按兩構(gòu)件產(chǎn)生的相對運(yùn)動分為轉(zhuǎn)動副、移動副、螺旋副、球面副等;d) 按引入約束的數(shù)目分為級副、級副、級副等;e) 按運(yùn)動副始終保持接觸的方式分為形封閉運(yùn)動副和力封閉運(yùn)動副。(2)機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖有何用途?它能表示出原機(jī)構(gòu)哪些方面的特征?解答:方便了解機(jī)械的組成和對機(jī)械進(jìn)行運(yùn)動和動力分析,并表達(dá)了機(jī)械的簡單結(jié)構(gòu)及運(yùn)動傳遞情況。機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖能表示出原機(jī)構(gòu)的組成形式,包括構(gòu)件情況和運(yùn)動副情況。(3)何謂機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖?它與機(jī)構(gòu)示意圖的區(qū)別是什么?解
5、答:根據(jù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動尺寸,按一定的比例尺定出各運(yùn)動副的位置,用規(guī)定的運(yùn)動副及常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的代表符號和一般構(gòu)件的表示方法將機(jī)構(gòu)的運(yùn)動傳遞情況表示出來的簡化圖形稱為機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖。只是為了表明機(jī)構(gòu)的運(yùn)動狀態(tài)或各構(gòu)件的相互關(guān)系,也可以不按嚴(yán)格的比例來繪制簡圖,通常把這樣的簡圖稱為機(jī)構(gòu)示意圖。(4)機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件是什么?當(dāng)機(jī)構(gòu)的原動件數(shù)少于或多于機(jī)構(gòu)的自由度時(shí),機(jī)構(gòu)的運(yùn)動將發(fā)生什么情況?解答:機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件是機(jī)構(gòu)的原動件數(shù)目等于機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)目。當(dāng)機(jī)構(gòu)的原動件數(shù)少于機(jī)構(gòu)的自由度時(shí),機(jī)構(gòu)的運(yùn)動不確定;當(dāng)機(jī)構(gòu)的原動件數(shù)多于機(jī)構(gòu)的自由度時(shí),機(jī)構(gòu)不能正常運(yùn)轉(zhuǎn),嚴(yán)重時(shí)將損壞機(jī)構(gòu)中最薄弱的環(huán)節(jié)。(
6、5)在計(jì)算平面機(jī)構(gòu)的自由度時(shí),何為復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束?在計(jì)算自由度時(shí)如何處理?解答:復(fù)合鉸鏈指兩個(gè)以上的構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動副相連接,在計(jì)算自由度時(shí),若存在由m個(gè)構(gòu)件組成的復(fù)合鉸鏈,則有(m-1)個(gè)轉(zhuǎn)動副;局部自由度是指在有些機(jī)構(gòu)中,某些構(gòu)件所產(chǎn)生的并不影響其他構(gòu)件運(yùn)動的局部運(yùn)動,的自由度為局部自由度。在計(jì)算整個(gè)機(jī)構(gòu)的自由度時(shí),應(yīng)從機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算公式中將局部自由度去除不計(jì)。虛約束是指在機(jī)構(gòu)中,對機(jī)構(gòu)的運(yùn)動起重復(fù)約束作用的約束稱為虛約束。在計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度時(shí),應(yīng)從機(jī)構(gòu)的約束數(shù)中減去虛約束數(shù)。(6)既然虛約束對于機(jī)構(gòu)的運(yùn)動實(shí)際上不起約束作用,那么在實(shí)際機(jī)構(gòu)中為什么又常常存在虛約束?解答:
7、在實(shí)際機(jī)構(gòu)中又常常引入虛約束為了用來改善機(jī)構(gòu)的受力狀況:使機(jī)構(gòu)受力狀態(tài)更合理、使機(jī)構(gòu)平衡、 考慮機(jī)構(gòu)在特殊位置的運(yùn)動等。(7)在圖2-21所示的機(jī)構(gòu)中,在鉸鏈、處,被連接的兩構(gòu)件上連接點(diǎn)的軌跡都是重合的,那么能說該機(jī)構(gòu)有三個(gè)虛約束嗎?為什么?解答:不能。因?yàn)閷τ阢q鏈、處,被連接的兩構(gòu)件上連接點(diǎn)的軌跡重合都是由其它兩處制約而形成的,所以只能算作一個(gè)虛約束。(8)請說出自己身上腿部的髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)分別可視為何種運(yùn)動副?解答:髖關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)可視為球面副,膝關(guān)節(jié)可視為球銷副。(9)何謂機(jī)構(gòu)的組成原理?何謂基本桿組?它具有什么特性?解答:機(jī)構(gòu)的組成原理:任何機(jī)構(gòu)都可以看作是有若干個(gè)基本桿組依次連
8、接于原動件和機(jī)架上而構(gòu)成?;緱U組:不能再拆分的最簡單的自由度為零的構(gòu)件組,特性為不可再分、自由度為零。(10)如何確定基本桿組的級別及機(jī)構(gòu)的級別?解答:基本桿組的級別:桿組中包含有最多運(yùn)動副的構(gòu)件的運(yùn)動副數(shù)。機(jī)構(gòu)的級別:機(jī)構(gòu)中最高級別基本桿組的級別。4計(jì)算題(1)圖2-35所示為一簡易沖床的初擬設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)者的思路是:動力由齒輪輸入,使軸連續(xù)回轉(zhuǎn),而固定在軸上的凸輪2與杠桿3組成的凸輪機(jī)構(gòu),將使沖頭4上下運(yùn)動以達(dá)到?jīng)_壓的目的。試?yán)L出其機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖,分析其是否能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖,并提出修改方案。43512A圖 2-35解答:機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖如解圖2-35a所示,因其活動構(gòu)件數(shù),所以得機(jī)構(gòu)自由度為,故
9、該設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)意圖不能實(shí)現(xiàn)。修改方案如解圖2-35b所示。解圖2-35a解圖2-35b(2)在圖2-36所示偏心輪機(jī)構(gòu)中,1為機(jī)架,2為偏心輪,3為滑塊,4為擺輪。試?yán)L制該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖,并計(jì)算其自由度。圖2-3643CB2A1解答:繪制該機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖:題解圖2-36a)曲柄搖塊機(jī)構(gòu);題解圖2-36b)擺動導(dǎo)桿塊機(jī)構(gòu)。ABC1234解圖2-36a 曲柄搖塊機(jī)構(gòu)ABC1234解圖2-36b 擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)解題分析:偏心輪2繞固定鉸鏈點(diǎn)A轉(zhuǎn)動,其幾何中心B與A點(diǎn)之間距離AB為偏心距,亦為曲柄長度。擺輪4繞其固定中心C擺動,滑塊在擺輪4的滑槽中移動,故此機(jī)構(gòu)看成4為搖塊、3為導(dǎo)桿的曲柄搖塊機(jī)構(gòu),
10、也可看成4為擺動導(dǎo)桿、3為滑塊的擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。 計(jì)算該機(jī)構(gòu)的自由度:(3)圖2-37所示為沖床刀架機(jī)構(gòu),當(dāng)偏心輪1繞固定中心轉(zhuǎn)動時(shí),構(gòu)件2繞活動中心擺動,同時(shí)帶動刀架3上下移動。點(diǎn)為偏心輪的幾何中心,構(gòu)件4為機(jī)架。試?yán)L制該機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖,并計(jì)算其自由度。4BCA123圖-37解答:繪制該機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖:題解圖2-37(曲柄滑塊機(jī)構(gòu))。解題分析:偏心輪1的回轉(zhuǎn)中心A與其幾何中心B點(diǎn)之間距離為偏心距,故AB為曲柄。構(gòu)件2(連桿)繞活動中心C擺動,并帶動刀架3(滑塊)在機(jī)架4的滑槽中上下移動。故該機(jī)構(gòu)為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)(連桿包括在加大了結(jié)構(gòu)尺寸的滑塊內(nèi))。解圖2-37計(jì)算該機(jī)構(gòu)的自由度:(4)試計(jì)算如圖2-38所示的各機(jī)構(gòu)自由度,并明確指出復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束。(a) (b)(C) (d) (f)圖2-38(e) 解答: (a) 在C處存在復(fù)合鉸鏈;在F處有局部自由度;在J或I處有虛約束。 (b) ,滾子為局部自由度;對稱處看做虛約束。(c) ,滾子為局部自由度;有1處虛約束。(d) ,在1處存在復(fù)合鉸鏈;沒有局部自由度;沒有虛約束。(e) 存在1處復(fù)合鉸鏈;1處有局部自由度;1處有虛約束。(f)在3處存在二副復(fù)合鉸鏈;沒有有局部自由度;沒有虛約束。 (5) 如圖2-39所示牛頭刨床設(shè)計(jì)方案草圖。設(shè)計(jì)思路為:動力由曲柄1輸入
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