解:1)取比例尺,绘制机构运动简图。(如图2-4所示) 2) n?7 pl?10 ph?0
F?3n?2pl?ph?3?7?2?10?0?1
题2-16 试计算如图所示各机构的自由度。图a、d为齿轮-连杆组合机构;图b为凸轮-连杆组合机构(图中在D处为铰接在一起的两个滑块);图c为一精压机机构。并问在图d所示机构中,齿轮3与5和齿条7与齿轮5的啮合高副所提供的约束数目是否相同?为什么?
解: a) n?4 pl?5 ph?1
F?3n?2pl?ph?3?4?2?5?1?1 A处为复合铰链
b) 解法一:n?5 pl?6 ph?2
F?3n?2pl?ph?3?5?2?6?2?1
解法二:n?7 pl?8 ph?2 虚约束p??0 局部自由度 F??2 4处存在局部F?3n?(2pl?ph?p?)?F??3?7?(2?8?2?0)?2?1 2、自由度
c) 解法一:n?5 pl?7 ph?0
F?3n?2pl?ph?3?5?2?7?0?1
解法二:n?11 pl?17 ph?0
??3n??2?10?0?3?6?2 局部自由度 F??0 虚约束p??2pl??phF?3n?(2pl?ph?p?)?F??3?11?(2?17?0?2)?0?1 C、F、K 处存
在复合铰链
d) n?6 pl?7 ph?3
F?3n?2pl?ph?3?6?2?7?3?1
齿轮3与齿轮5的啮合为高副(因两齿轮中心距己被约束,故应为单侧接触)将提供1个约束。
齿条7与齿轮5的啮合为高副(因中心距未被约束,故应为双侧接触)将提供2个约束。
题2-18 图示为一刹车机构。刹车时,操作杆1向右拉,通过构件2、3、4、5、6使两闸瓦刹住车轮。试计算机构的自由度,并就刹车过程说明此机构自由度的变化情况。(注:车轮不属于刹车机构中的构件。)
解:1)未刹车时,刹车机构的自由度
n?6 pl?8 ph?0
F?3n?2pl?ph?3?6?2?8?0?2
2)闸瓦G、J之一刹紧车轮时,刹车机构的自由度
n?5 pl?7 ph?0
F?3n?2pl?ph?3?5?2?7?0?1
3)闸瓦G、J同时刹紧车轮时,刹车机构的自由度
n?4 pl?6 ph?0
F?3n?2pl?ph?3?4?2?6?0?0
题2-20试绘制图a所示凸轮驱动式四缸活塞空气压缩机的机构运动简图。并计算其机构的自由度(图中凸轮1原动件,当其转动时,分别推动装于四个活塞上A、B、C、D处的滚子,使活塞在相应得气缸内往复运动。图上AB=BC=CD=AD)。
解:1)取比例尺,绘制机构运动简图。(如图2-7(b)所示) 2) 此机构由1个凸轮、4个滚子、4个连杆、4个活塞和机架组成。凸轮与4个滚子组成高副,4个连杆、4个滚子和4个活塞分别在A、B、C、D处组成三副复合铰链。4个活塞与4个缸(机架)均组成移动副。
解法一:
n?13 pl?17 ph?4
虚约束:
因为AB?BC?CD?AD,4和5,6和7、8和9为不影响机构传递运动的重复部分,与连杆10、11、12、13所带入的约束为虚约束。机构可简化为图2-7(b)
??3 局部重复部分中的构件数n??10 低副数pl??17 高副数ph自由度F???3
??3n??2?17?3?3?10?3?4 p??2pl??ph局部自由度 F??4
F?3n?(2pl?ph?p?)?F??3?13?(2?17?4?4)?4?1
解法二:如图2-7(b) 局部自由度 F??1
F?3n?(2pl?ph?p?)?F??3?3?(2?3?1?0)?1?1
题2-21 图a所示为一收放式折叠支架机构。该支架中的件1和5分别用木螺钉联接于固定台板1`和活动台板5`上,两者在D处铰接,使活动台板能相对于固定台板转动。又通过件1、2、3、4组成的铰链四杆机构及连杆3上E点处销子与件5上的连杆曲线槽组成的销槽联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lAB=lAD=90mm,lBC=lCD=25mm,试绘制机构的运动简图,并计算其自由度。
解:1)取比例尺,绘制机构运动简图。(如图2-11所示)
2) E处为销槽副,销槽两接触点公法线重合,只能算作一个高副。
n?4 pl?5 ph?1
F?3n?2pl?ph?3?4?2?5?1?1
题2-23 图示为以内燃机的机构运动简图,试计算自由度,并分析组