第二章 机构的结构分析
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第2章机构的结构分析1.判断题(1)机构能够运动的基本条件是其自由度必须大于零。
(错误 )(2)在平面机构中,一个高副引入两个约束。
(错误 )(3)移动副和转动副所引入的约束数目相等。
(正确 )(4)一切自由度不为一的机构都不可能有确定的运动。
(错误 )(5)一个作平面运动的自由构件有六个自由度。
(错误 )2.选择题(1) 两构件构成运动副的主要特征是( D )。
A .两构件以点线面相接触B .两构件能作相对运动C .两构件相连接D .两构件既连接又能作一定的相对运动(2) 机构的运动简图与( D )无关。
A .构件数目B .运动副的类型C .运动副的相对位置D .构件和运动副的结构(3) 有一构件的实际长度0.5m L =,画在机构运动简图中的长度为20mm ,则画此机构运动简图时所取的长度比例尺l μ是( D )。
A .25B .25mm/mC .1:25D .0.025m/mm(4) 用一个平面低副连接两个做平面运动的构件所形成的运动链共有(B )个自由度。
A .3B .4C .5D .6(5) 在机构中,某些不影响机构运动传递的重复部分所带入的约束为(A )。
A .虚约束B .局部自由度C .复合铰链D .真约束(6) 机构具有确定运动的条件是( D )。
A .机构的自由度0≥FB .机构的构件数4≥NC .原动件数W >1D .机构的自由度F >0, 并且=F 原动件数W(7) 如图2-34所示的三种机构运动简图中,运动不确定是( C )。
A .(a )和(b )B .(b )和(c )C .(a )和(c )D .(a )、(b )和(c )(a) (c)(b)图2-34(8)Ⅲ级杆组应由( B )组成。
A.三个构件和六个低副 B.四个构件和六个低副C.二个构件和三个低副D.机架和原动件(9)有两个平面机构的自由度都等于1,现用一个有两铰链的运动构件将它们串成一个平面机构,这时自由度等于( B )。
第二章机构的结构分析§2-1 机构结构分析的内容及目的1、研究机构的组成及其具有确定运动的条件目的是弄清机构包含哪几个部分,各部分如何相联,以及怎样的结构才能保证机构中各构件具有确定的相对运动。
2、按结构特点对机构进行分类不同的机构有各自的特点,把各种机构按结构加以分类,其目的是按其分类建立运动分析和动力分析的一般方法。
3、绘制机构运动简图研究机构特性的工具。
4.研究机构的组成原理研究按何种规律组成的机构能满足运动确定性的要求。
§2-2 机构的组成一、构件与运动副1、构件(Link) -独立的运动单元。
零件(part)-独立的制造单元,如齿轮。
如图2—1,连杆是由多个零件组成,即一个构件可是一个零件,也可是由多个构件组成的。
2、运动副运动副-两个构件直接接触组成的能产生某些相对运动的联接。
三个条件,缺一不可,如图2—2所示。
a)两个构件、b) 直接接触、c) 有相对运动运动副元素—直接接触的部分(点、线、面)图2—2运动副例如:滚动轴承(图2—3)、齿轮齿廓(图2—4)、活塞与缸套(图2—5)等。
图2—3滑动轴承图2—4齿轮齿廓图2—5活塞与缸套二、运动副的分类:1.按引入的约束数分类:I级副、II级副、III级副、IV级副、V级副如图2—6所示。
图2—6按引入的约束数对运动副分类2.按相对运动范围分类:平面运动副-平面运动,空间运动副-空间运动。
例如:球铰链(图2—7)、拉杆天线、螺旋(图2—8)、动物关节。
图2—7球铰链图2—8螺旋平面机构-全部由平面运动副组成的机构,如图2—9。
空间机构-至少含有一个空间运动副的机构如图2—10。
3.按运动副元素分类:①高副—点、线接触(应力高),例如:滚动副、凸轮副、齿轮副等,如图2—11所示。
图2—11高副②低副—面接触,应力低,例如:转动副(回转副)通过柱面接触、移动副通过平面接触,如图2—12所示。
常用构件和运动副的表示符号如下:图2—12低副图2—9平面机构图2—10空间机构图2—12运动副符号图2—13构件表示方法注意:如图画构件时应撇开构件的实际外形,而只考虑运动副的性质。
第一章绪论
1 何谓机器,何谓机构?它们有什么区别与联系?
2 参照内燃机的机构分析,试对机械手进行分解,说明它是由哪些机构组成的。
3 举例说明什么是构件、零件?
第二章机构的结构分析
1 什么是运动副、运动副元素、运动链?运动副是如何分类的?
2 何谓“高副”和“低副”?在平面机构中高副和低副一般各带入几个约束?
3 机构具有确定运动的条件是什么?
4 既然虚约束对于机构的运动实际上不起约束作用,那么在实际机械中为什么又常常存在虚约束?
5 杆组具有什么特点?如何确定机构的级别?选择不同的原动件对机构的级别有无影响?
6 图所示机构在组成上是否合理?指出其错误所在,并针对错误处更改局部运动副和构件,使之成为合理的机构。
7 计算图示平面机构的自由度,指出复合铰链、局部自由度和虚约束,在进行高副低代后,分析机构级别。
8 计算图所示机构的自由度,若有复合铰链、局部自由度或虚约束,应予以指出,并进行高副低代,确定该机构的级别。
9试计算图所示凸轮-连杆组合机构的自由度。
10 在图所示机构中,AB EF CD,试计算其自由度。
11试计算图所示齿轮-连杆组合机构的自由度。
12试计算图所示齿轮-连杆组合机构的自由度。
13 试确定图所示机构的自由度;并将其中的高副换成低副,确定机构所含的杆组合机构的级别(当取凸轮为原动件时)。
14计算图示机构的自由度,并在高副低代后,分析组成这次机构的基本杆组及杆组的级别
15计算图示机构的自由度,并在高副低代后,分析组成这次机构的基本杆组及杆组的级别
16根据图示机构,画出去掉了虚约束和局部自由度的等效机构运动简图,并计算机构的自由度。
设标有箭头者为原动件,试判断该机构的运动是否确定,为什么?
17计算图示机构的自由度。
如有复合铰链、局部自由度、虚约束,请指明所在之处。
A
D
E
C
H
G
F I
B
K
1
2
3
4
5
6
78
9
18计算图示各机构的自由度。
19计算图示各机构的自由度。
20 计算机构的自由度,并进行机构的结构分析,将其基本杆组拆分出来,指出各个基本杆组的级别以及机构的级别。
21计算机构的自由度,并进行机构的结构分析,将其基本杆组拆分出来,指出各个基本杆组的级别以及机构的级别。
22 计算机构的自由度,并分析组成此机构的基本杆组。
如果在该机构中改选FG为原动件,试问组成此机构的基本杆组是否发生变化。
23试验算图示机构的运动是否确定。
如机构运动不确定请提出其具有确定运动的修改方案。
24 填充题及简答题:
(1)平面运动副的最大约束数为,最小约束为。
(2)平面机构中若引入一个高副将带入个约束,而引入一个低副将带入个约束。
约束数与自由度数的关系是。
(3)构件的自由度为,运动链的自由度为,机构的自由度为。
(4)机构具有确定运动的条件是。
25在图示机构中试分析计算该机构的自由度数,并判断该机构运动是否确定;若有复合铰链与局部自由度,虚约束则在图上明确指示(打箭头的为原动件)。
26 在图示机构中,,试计算其自由度。
27 已知机构的尺寸和位置如图所示,试求:
(1)计算机构的自由度F。
是否存在复合铰链,局部自由度和虚约束?若存在,指出其位置;
(2)画出高副低代的机构运动简图。
28 计算图示机构的自由度,并作出它们仅含低副的替代机构。
29 计算图示机构的自由度,并画出高副低代的机构简图。
30分析图示机构的杆组(凡是高副,应先进行高副低代),并确定杆组及机构的级别(图中有箭头的为原动件)。
31 试计算图示机构的自由度(若有复合铰链、局部自由度或虚约束,必须明确指出)。
并判断该机构的运动是否确定(标有箭头的构件为原动件)。
若其运动是确定的,要进行杆组分析,并显示出拆组过程,指出各级杆组的级别、数目以及机构的级别。