機(jī)械原理習(xí)題卡答案

1、一、填空題1. 平面運(yùn)動副的最大約束數(shù)為_2_，最小約束數(shù)為_1_。2. 平面機(jī)構(gòu)中若引入一個高副將帶入_1_個約束，而引入一個低副將帶入_2_個約束。平面機(jī)構(gòu)中約束數(shù)與自由度數(shù)的關(guān)系是_約束數(shù)+自由度數(shù)=3_。3. 在機(jī)器中，零件是 最小制造 的單元，構(gòu)件是 最小運(yùn)動 的單元。4. 點(diǎn)或線 接觸的運(yùn)動副稱為高副，如 齒輪副 、 凸輪副 等。5機(jī)器中的構(gòu)件可以是單一的零件，也可以是由 多個零件 裝配成的剛性結(jié)構(gòu)。6 兩 個構(gòu)件 相互 接觸形成的 具有確定相對運(yùn)動的一種 聯(lián)接稱為運(yùn)動副。7 面 接觸的運(yùn)動副稱為低副，如 轉(zhuǎn)動副 、 移動副 等。8把兩個以上的構(gòu)件通過運(yùn)動副的聯(lián)接而構(gòu)成的相對可動的

2、系統(tǒng)稱為是運(yùn)動鏈，若 運(yùn)動鏈的各構(gòu)件構(gòu)成了首末封閉的系統(tǒng) 稱為閉鏈，若 運(yùn)動鏈的構(gòu)件未構(gòu)成首末封閉的系統(tǒng) 稱為開鏈。9平面機(jī)構(gòu)是指組成機(jī)構(gòu)的各個構(gòu)件均在 同一平面內(nèi) 運(yùn)動。10在平面機(jī)構(gòu)中，平面低副提供 2 個約束，平面高副提供 1 個約束。11機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動時所必須給定的獨(dú)立運(yùn)動參數(shù)的數(shù)目 稱為機(jī)構(gòu)的自由度。12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)等于自由度數(shù) 。二、簡答題1. 機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件是什么？答：1.要有原動件；2.自由度大于0；3.原動件個數(shù)等于自由度數(shù)。2. 何謂復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束？在計算機(jī)構(gòu)自由度時應(yīng)如何處理？答：復(fù)合鉸鏈?zhǔn)侨齻€或更多個構(gòu)件組成兩個或更多

3、個共軸線的轉(zhuǎn)動副。在有些機(jī)構(gòu)中, 其某些構(gòu)件所能產(chǎn)生的局部運(yùn)動并不影響其他構(gòu)件的運(yùn)動, 我們把這些構(gòu)件所能產(chǎn)生的這種局部運(yùn)動的自由度稱為局部自由度。虛約束是在機(jī)構(gòu)中與其他約束重復(fù)而不起限制運(yùn)動作用的約束。在計算機(jī)構(gòu)自由度時, K個構(gòu)件匯交而成的復(fù)合鉸鏈應(yīng)具有（K-1）個轉(zhuǎn)動副，同時應(yīng)將機(jī)構(gòu)中的局部自由度、虛約束除去不計。三、計算題1. 試計算圖1所示凸輪連桿組合機(jī)構(gòu)的自由度。解 由圖1a可知，F(xiàn)=3n （2pl + ph p） F= 3×5 (2×7+0 0) 0=1由圖1b可知，F(xiàn)=3n （2pl + ph p） F= 3×4 (2×6+0 0) 0=

4、0由圖1c可知，F(xiàn)=3n （2pl + ph p） F= 3×3 (2×4+0 0) 0=1 a b c圖15. 試計算圖2所示的壓床機(jī)構(gòu)的自由度。解 由圖2可知，該機(jī)構(gòu)存在重復(fù)結(jié)構(gòu)部分，故存在虛約束。實際上，從傳遞運(yùn)動的獨(dú)立性來看，有機(jī)構(gòu)ABCDE就可以了，而其余部分為重復(fù)部分，則引入了虛約束。直接由圖2知，n=14，pl=22（其中C，C”，C均為復(fù)合鉸鏈），ph=0，p=3，F(xiàn)=0，由式（1.2）得F=3n （2pl + ph p） F = 3×14 (2×22+0 3) 0=1這里重復(fù)部分所引入的虛約束數(shù)目p可根據(jù)該重復(fù)部分中的構(gòu)件數(shù)目n、低副數(shù)

5、目pl和高副數(shù)目ph來確定，即P=2pl + ph 3n =2×15 0 3×9=3計算機(jī)構(gòu)中的虛約束的數(shù)目在實際工程中是很有意義的，但就計算機(jī)構(gòu)自由度而言，此類型題用前一種解法顯得更省事。10 試計算圖10所示機(jī)構(gòu)的自由度。解 n=5，pl=7（B處為復(fù)合鉸鏈），ph=0，則F=3n 2pl ph = 3×5 2×7 0=1試畫出圖示平面機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)示意圖，并計算自由度（步驟：1）列出完整公式，2）帶入數(shù)據(jù)，3）寫出結(jié)果）。其中：圖a) 唧筒機(jī)構(gòu)用于水井的半自動汲水機(jī)構(gòu)。圖中水管4直通水下，當(dāng)使用者來回擺動手柄2時，活塞3將上下移動，從而汲出井水。解：

6、自由度計算： n= 3 pL= 4 pH= 0 p'= 0 F'= 0 F= 3n （2pl + ph p） F = 3×3 (2×4+0 0) 0 = 1 畫出機(jī)構(gòu)示意圖：3241圖b) 縫紉機(jī)針桿機(jī)構(gòu) 原動件1繞鉸鏈A作整周轉(zhuǎn)動，使得滑塊2沿滑槽滑動，同時針桿作上下移動，完成縫線動作。解： 自由度計算： n= 3 pL= 4 pH= 0 p'= 0 F'= 0 觀察方向F= 3n(2plphp)F = 3×3(2×400)0 = 1 畫出機(jī)構(gòu)示意圖：4321試?yán)L出圖a)所示偏心回轉(zhuǎn)油泵機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖(各部分尺寸由圖中直

7、接量取)。圖中偏心輪1繞固定軸心A轉(zhuǎn)動，外環(huán)2上的葉片a在可繞軸心c轉(zhuǎn)動的圓柱3中滑動，將低壓油從右湍吸入，高壓油從左端排出。解：1) 選取適當(dāng)比例尺l，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖(見圖b)2) 分析機(jī)構(gòu)是否具有確定運(yùn)動n= 3 pL= 4 pH= 0 p'= 0 F'= 0 F=3n(2plphp)F= 3×3(2×400)0 = 1 機(jī)構(gòu)原動件數(shù)目 1 ，機(jī)構(gòu)有無確定運(yùn)動？有確定運(yùn)動。想一想：ACB1324通過對本油泵機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的繪制，你對機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖的作用和優(yōu)點(diǎn)有何進(jìn)一步的認(rèn)識?b) l= 1 mm/mm8 在圖8所示的運(yùn)動鏈中，標(biāo)上圓弧箭頭的構(gòu)件為原動件。已

8、知lAB=lCD，lAF=lDE，lBC=lAD=lFE。試求出該運(yùn)動鏈的自由度數(shù)目。解 虛約束p=1(EF桿帶入一個虛約束)，則n=7，pl=10，ph=0，F(xiàn)=1；于是由式（1.2）得F=3n （2pl + ph p） F= 3×7 (2×10-1) 0 0=2圖8圖a所示為一具有急回作用的沖床。圖中繞固定軸心A轉(zhuǎn)動的菱形盤1為原動件，其與滑塊2在B點(diǎn)鉸接，通過滑塊2推動撥叉3繞固定軸心C轉(zhuǎn)動，而撥叉3與圓盤4為同一構(gòu)件。當(dāng)圓盤4轉(zhuǎn)動時，通過連桿5使沖頭6實現(xiàn)沖壓運(yùn)動。試?yán)L制其機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖，并計算自由度。b) l= 1 mm/mm53(4)2167解：1) 選取適當(dāng)比例

9、尺l，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖(見圖b)2) 分析機(jī)構(gòu)是否具有確定運(yùn)動n= 5 pL= 7 pH= 0 p'= 0 F'= 0 F=3n(2plphp)F= 3×5(2×700)0 1 機(jī)構(gòu)原動件數(shù)目 1 機(jī)構(gòu)有無確定運(yùn)動？ 有確定運(yùn)動 2 圖a)所示為一簡易沖床的初擬設(shè)計方案。設(shè)計者的思路是：動力由齒輪1輸入，使軸A連續(xù)回轉(zhuǎn);而固裝在軸A上的凸輪2與杠桿3組成的凸輪機(jī)構(gòu)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（各尺寸由圖上量取），分析是否能實現(xiàn)設(shè)計意圖，并提出修改方案。解 1) 選取適當(dāng)比例尺l，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖(見圖b)2) 分析是否能實現(xiàn)設(shè)計意

10、圖n= 3 pL= 4 pH= 1 p'= 0 F'= 0 F= 3n （2pl + ph p） F = 3×3 (2×4+1 0) 0 = 0 機(jī)構(gòu)有無確定運(yùn)動？ 無 能否實現(xiàn)設(shè)計意圖？ 不能 3) 提出修改方案（圖c）b) l= 300 mm/mmc)6 計算圖6所示平面機(jī)構(gòu)的自由度，并指出復(fù)合鉸鏈、局部自由度及虛約束，在進(jìn)行高副低代后，分析機(jī)構(gòu)級別。解 G處的滾子轉(zhuǎn)動為局部自由度，即F=1；而虛約束p=0，則n=10，pl=13（D處為復(fù)合鉸鏈），ph=2，于是由式（1.2）得F=3n （2pl + ph p） F= 3×10 (2×

11、;13+2 0) 1=1級機(jī)構(gòu)圖67 求圖7所示機(jī)構(gòu)的自由度，并在圖中標(biāo)明構(gòu)件號，說明運(yùn)動副的數(shù)目及其所在位置，最后分析機(jī)構(gòu)為幾級機(jī)構(gòu)。解 B處的滾子轉(zhuǎn)動為局部自由度，即F=1；而虛約束p=0，則n=7，pl=9（O,B,C處為復(fù)合鉸鏈），ph=1，于是由式（1.2）得F=3n （2pl + ph p） F= 3×7 (2×9+1 0) 1=1級機(jī)構(gòu)圖79. 試計算圖9所示凸輪連桿組合機(jī)構(gòu)的自由度。解 由圖1可知，B,E兩處的滾子轉(zhuǎn)動為局部自由度，即F=2；而虛約束p=0，則n=7，pl=8（C,F處雖各有兩處接觸，但都各算一個移動副），ph=2，于是由式（1.2）得F=3

12、n （2pl + ph p） F= 3×7 (2×8+2 0) 2=1這里應(yīng)注意：該機(jī)構(gòu)在D處雖存在軌跡重合的問題，但由于D處相鉸接的雙滑塊為一個級桿組，未引入約束，故機(jī)構(gòu)不存在虛約束。如果將相鉸接的雙滑塊改為相固聯(lián)的十字滑塊時，該機(jī)構(gòu)就存在一個虛約束或變成含有一個公共約束m=4的閉環(huán)機(jī)構(gòu)了。圖911 試計算圖11所示機(jī)構(gòu)的自由度，若有復(fù)合鉸鏈、局部自由度或虛約束時，應(yīng)予以指出，并進(jìn)行高副低代，確定該機(jī)構(gòu)的級別。解 B處的滾子轉(zhuǎn)動為局部自由度，即F=1；而虛約束p=0，則n=9，pl=12（E處為復(fù)合鉸鏈），ph=1，于是由式（1.2）得F=3n （2pl + ph p）

13、F= 3×9 (2×12+1 0) 1=1級機(jī)構(gòu)圖1112 判別圖12所示機(jī)構(gòu)的運(yùn)動是否確定，為什么？對該機(jī)構(gòu)進(jìn)行高副低代，拆組分析，并確定機(jī)構(gòu)的級別。解 E處的滾子轉(zhuǎn)動為局部自由度，即F=1；而虛約束p=0，則n=6，pl=7，ph=1，于是由式（1.2）得F=3n （2pl + ph p） F= 3×6 (2×7+1 0) 1=2機(jī)構(gòu)運(yùn)動確定，為級機(jī)構(gòu)。13 1）按傳動順序用數(shù)字1、2、3在圖示機(jī)構(gòu)上給構(gòu)件編號。2）計算自由度，并判斷機(jī)構(gòu)有無確定運(yùn)動：在圖中指明：復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束n= 10 pL= 14 pH= 1 p'= 1 F

14、'= 1 F=3n(2plphp)F=3×10(2×1411)1= 1 機(jī)構(gòu)原動件數(shù)目 1 機(jī)構(gòu)有無確定運(yùn)動？ 有確定運(yùn)動 編號暫略復(fù)合鉸鏈虛約束局部自由度14 傳動順序用數(shù)字1、2、3在圖示機(jī)構(gòu)上給構(gòu)件編號。2）計算自由度，并判斷有無確定運(yùn)動：在圖中指明復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束n= 9 pl= 13 ph= 0 p'= 1 F'= 0 F= 3n （2pl + ph p） F= 3×9 (2×13+0 ) 0=1 機(jī)構(gòu)原動件數(shù)目 1 ，機(jī)構(gòu)有無確定運(yùn)動？ 有 。3）桿組拆分，并判斷機(jī)構(gòu)級別：（從遠(yuǎn)離原動件的方向開始拆分） I

15、 級桿組 級桿組 級桿組 級桿組 級桿組3247689復(fù)合鉸鏈598564723可見，該機(jī)構(gòu)為 級機(jī)構(gòu)。15 按傳動順序用數(shù)字1、2、3在圖示機(jī)構(gòu)上給構(gòu)件編號。3212）計算自由度，并判斷有無確定運(yùn)動：4請在圖中指明：復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束 56復(fù)合鉸鏈n= 7 pL= 10 pH= 0 7p'= 0 F'= 0 F= 3n （2pl + ph p） F = 3×7 (2×10+0 0) 0 = 1 機(jī)構(gòu)原動件數(shù)目 1 機(jī)構(gòu)有無確定運(yùn)動？ 有 3）桿組拆分，并判斷機(jī)構(gòu)級別：（從遠(yuǎn)離原動件的方向開始拆分） 421356 級桿組 級桿組I級桿組 級桿組可見

16、，該機(jī)構(gòu)為 級機(jī)構(gòu)。3填空題：1速度瞬心是兩剛體上瞬時速度相等 的重合點(diǎn)。2若瞬心的絕對速度為零 ，則該瞬心稱為絕對瞬心；若瞬心的絕對速度不為零 ，則該瞬心稱為相對瞬心。3當(dāng)兩個構(gòu)件組成移動副時，其瞬心位于 垂直于導(dǎo)路方向的無窮遠(yuǎn) 處。當(dāng)兩構(gòu)件組成高副時，兩個高副元素作純滾動，則其瞬心就在接觸點(diǎn)處；若兩個高副元素間有相對滑動時，則其瞬心在 過接觸點(diǎn)兩高副元素的公法線上。4當(dāng)求機(jī)構(gòu)的不互相直接聯(lián)接各構(gòu)件間的瞬心時，可應(yīng)用 三心定理 來求。53個彼此作平面平行運(yùn)動的構(gòu)件間共有 3 個速度瞬心，這幾個瞬心必定位于 一條直線 上。6機(jī)構(gòu)瞬心的數(shù)目K與機(jī)構(gòu)的構(gòu)件數(shù)N的關(guān)系是KN(N1)/2 。7鉸鏈四桿

17、機(jī)構(gòu)共有6個速度瞬心，其中3 個是絕對瞬心。8速度比例尺表示圖上 每單位長度所代表的速度大小 ，單位為： (m/s)/mm 。加速度比例尺a表示圖上每單位長度所代表的加速度大小 ，單位為 (m/s2)/mm。9速度影像的相似原理只能應(yīng)用于構(gòu)件 ，而不能應(yīng)用于整個機(jī)構(gòu)。10在擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)導(dǎo)桿和滑塊的相對運(yùn)動為平動，牽連運(yùn)動為轉(zhuǎn)動時（以上兩空格填轉(zhuǎn)動或平動），兩構(gòu)件的重合點(diǎn)之間將有哥氏加速度。哥氏加速度的大小為2×相對速度×牽連角速度；方向為相對速度沿牽連角速度的方向轉(zhuǎn)過90°之后的方向 。32 試求出圖示各機(jī)構(gòu)在圖示位置時全部瞬心的位置(用符號直接標(biāo)注在圖上)

18、。ABC4321ABCD41231234BCAP12P23（P24）P34P14P131234BCDAP23（P13）P14（P24）P34P12 33 在圖a所示的四桿機(jī)構(gòu)中，lAB=60mm,lCD=90mm，lAD=lBC=120mm，2=10rad/s，試用瞬心法求：1234ABCD2a)1）當(dāng)165°時，點(diǎn)C的速度vC；2）當(dāng)165°時，構(gòu)件3的BC線上速度最小的一點(diǎn)E的位置及速度的大??；3）當(dāng)vC0時，角之值（有兩個解）；解：1）以選定的比例尺l作機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖（圖b）。 2）求vC，定出瞬心P13的位置（圖b）BCl=0.003m/mmb)1234AD=165&

19、#176;2P12P23P34P14P13EvC=3l= =2.4×174=418(mm/s)3）定出構(gòu)件3的BC線上速度最小的點(diǎn)E的位置：E點(diǎn)位置如圖所示。l=0.003m/mmc)1AB1B2C1(P13)C2(P13)21DvE=3l2.4×52×3=374(mm/s)4）定出vC0時機(jī)構(gòu)的兩個位置（作于圖c），量出：145° 227°34 在圖示機(jī)構(gòu)中，已知滾輪2與地面做純滾動，構(gòu)件3以已知速度V3向左移動，試用瞬心法求滑塊5的速度V5的大小和方向，以及輪2的角速度2的大小和方向。解：，方向為逆時針，方向向左，方向向左35 已知鉸鏈四桿

20、機(jī)構(gòu)的位置（圖a）及其加速度矢量多邊形（圖b），試根據(jù)圖b寫出構(gòu)件2與構(gòu)件3的角加速度a2、a3的表達(dá)式，并在圖a上標(biāo)出他們的方向。解：，逆時針方向，逆時針方向36已知：在圖示機(jī)構(gòu)中，lAB=lBC=lCD=l，且構(gòu)件1以1勻速轉(zhuǎn)動。AB、BC處于水平位置CDBC，試用相對運(yùn)動圖解法求3，3 （v和a可任意選擇）。解： 屬于兩構(gòu)件間重合點(diǎn)的問題1DCBA2341b2p(b3)思路：因已知B2點(diǎn)的運(yùn)動，故通過B2點(diǎn)求B3點(diǎn)的運(yùn)動。1） 速度分析 方向：BD AB CD 大小: ? 12l ？ 在速度多邊形中，b3與極點(diǎn)p重合，vB3=0 且3vB3/ lBD0，由于構(gòu)件2與構(gòu)件3套在一起，230

21、 b3'b2'p'或2） 加速度分析 方向： BD BA CD 大小: 0 ? 12l 0 ？ 在加速度多邊形中，矢量代表 則有：將矢量移至B3點(diǎn)，可見為3逆時針。411CB23A37 在圖示擺動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中，BAC90°，LAB=60mm，LAC=120mm，曲柄AB以等角速度1=30rad/s轉(zhuǎn)動。請按照尺寸按比例重新繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖，試用相對運(yùn)動圖解法求構(gòu)件3的角速度和角加速度。A 解：取長度比例尺作機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖 vB2=1lAB=3060=1800mm/s=1.8m/s aB2=12lAB=30260=54m/s2 方向：BC AB BC b3 大?。?

22、？ 1lAB ？ b2 16rad/s，順時針 方向：BC BC BA CB CB 大?。?2lBC ？ 12lAB 22vB3B2 ? 0.1b2b3 b3 1210rad/s2，逆時針 38已知鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的位置、速度多邊形和加速度多邊形如下圖所示。試求： 構(gòu)件1、2和3上速度均為的點(diǎn)X1、X2和X3的位置； 構(gòu)件2上加速度為零的點(diǎn)Q位置，并求出該點(diǎn)的速度； 構(gòu)件2上速度為零的點(diǎn)H位置，并求出該點(diǎn)的加速度； HQX3X2X11ABCD1234p´(q´)n2b´c´n3p(a,d,h)cx x1x2 x3µl0.002m/mmµa

23、0.05m/s2/mmµv0.01m/s/mmh´qaH=µv×0.05×69=3.45m/svQ=µv×0.01×39=0.39m/sb 39 圖示連桿機(jī)構(gòu)，長度比例尺l0.001m/mm，其中l(wèi)AB15mm，lCD40mm，lBC40mm，lBElEC20mm，lEF20mm，120rad/s，試用相對韻達(dá)圖解法求：（1） 2、3、4、5的大小和方向；（2） 2、3、4、5的大小和方向；（3） 構(gòu)件4上的點(diǎn)F4的速度vF4和加速度aF4（4） 構(gòu)件5上的點(diǎn)F5的速度vF5和加速度a F5。（速度多邊形和加速度多

24、邊形的比例尺分別為v0.005（m/s）/mm，a0.006（m/s2）/mm，要求列出相應(yīng)的矢量方程式和計算關(guān)系式。）解：速度多邊形和加速度多邊形如圖所示（1）2=7.75rad/s，3=9rad/s，逆時針方向4=5=5rad/s，順時針方向（2）2=165rad/s2，順時針方向；3=67.5rad/s2，逆時針方向；4=5=52.34rad/s2，順時針方向（3）aF4，（4）vF5，第4章 平面機(jī)構(gòu)的力分析 第5章機(jī)械的效率和自鎖概念：1. 凡是驅(qū)動機(jī)械產(chǎn)生運(yùn)動的力統(tǒng)稱為 力，其特征是該力與其作用點(diǎn)的速度方向 或成 ，其所作的功為 。A驅(qū)動；   B平衡；

25、0;  C阻抗；   D消耗功； E正功；F相同；   G相反；   H銳角；   I鈍角；       J負(fù)功答：AFHE2. 簡述進(jìn)行質(zhì)量代換需要滿足的三個條件？動代換和靜代換各應(yīng)滿足什么條件？答：質(zhì)量代換法需滿足三個條件：1、 代換前后構(gòu)件的質(zhì)量不變；2、 代換前后構(gòu)件的質(zhì)心位置不變；3、 代換前后構(gòu)件對質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)動慣量不變；其中：動代換需要滿足前面三個條件；靜代換滿足前兩個條件便可。3. 什么是當(dāng)量摩擦系數(shù)？分述幾種情況下的當(dāng)量摩擦系數(shù)數(shù)

26、值。答：為了計算摩擦力簡便，把運(yùn)動副元素幾何形狀（接觸面形狀）對運(yùn)動副的摩擦力的影響因素計入到摩擦系數(shù)中，這種轉(zhuǎn)化后的摩擦系數(shù)稱為當(dāng)量摩擦系數(shù)。對單一平面 ；槽角為時；半圓柱面接觸時，4移動副中總反力的方位如何確定？答：1）總反力與法向反力偏斜一摩擦角2）總反力的偏斜方向與相對運(yùn)動方向相反。5. 移動副的自鎖條件是 驅(qū)動力作用在移動副的摩擦角內(nèi) 。6. 轉(zhuǎn)動副的自鎖條件是 驅(qū)動力臂摩擦圓半徑 。7. 判定機(jī)械自鎖的條件有哪些？答：1)驅(qū)動力位于摩擦錐或摩擦圓內(nèi)； 2）機(jī)械效率小于或等于0 3）能克服的工作阻力小于或等于08.判斷對錯，在括號中打上 或 ×：在機(jī)械運(yùn)動中，總是有摩擦力存

27、在，因此，機(jī)械功總有一部分消耗在克服摩擦力上。 （ ）分析與計算：1. 圖示為一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的a)、b)、c)三個位置，F(xiàn)為作用在活塞上的力，轉(zhuǎn)動副A及B上所畫的虛線小圓為摩擦圓，試決定在此三個位置時作用在連桿AB上的作用力的真實方向（構(gòu)件重量及慣性力略去不計）。2. 圖示為一擺動推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪1沿逆時針方向回轉(zhuǎn)，F(xiàn)為作用在推桿2上的外載荷，試確定各運(yùn)動副中總反力（FR31、FR12及FR32）的方位（不考慮構(gòu)件的重量及慣性力，圖中虛線小圓為摩擦圓，運(yùn)動副B處摩擦角如圖所示）。3. 圖示為一帶式運(yùn)輸機(jī)，由電動機(jī)1經(jīng)帶傳動及一個兩級齒輪減速器，帶動運(yùn)輸帶8。設(shè)已知運(yùn)輸帶8所需的曳引力P=

28、5500N，運(yùn)送速度u=1.2m/s。帶傳動（包括軸承）的效率1=0.95,每對齒輪（包括其軸承）的效率2=0.97,運(yùn)輸帶8的機(jī)械效率3=0.9。試求該系統(tǒng)的總效率及電動機(jī)所需的功率。解：該系統(tǒng)的總效率為 電動機(jī)所需的功率為4.如圖所示為一輸送輥道的傳動簡圖。設(shè)已知一對圓柱齒輪傳動的效率為0.95；一對圓錐齒輪傳動的效率為0.92 (均已包括軸承效率)。求該傳動裝置的總效率。解：此傳動裝置為一混聯(lián)系統(tǒng)。圓柱齒輪1、2、3、4為串聯(lián)圓錐齒輪5-6、7-8、9-10、11-12為并聯(lián)。此傳動裝置的總效率5.圖示為由幾種機(jī)構(gòu)組成的機(jī)器傳動簡圖。已知：1=2=0.98，3=4=0.96，5=6=0.

29、94，7=0.42，Pr=5KW，Pr=0.2KW。求機(jī)器的總效率。56123471256734PrPr解：設(shè)機(jī)構(gòu)3、4、5、6、7 組成的效率為3，則機(jī)器的總效率為=123而， P2 34= Pr ，P2 567= Pr將已知代入上式可得總效率=123=0.8376. 如圖所示，構(gòu)件1為一凸輪機(jī)構(gòu)的推桿，它在力F的作用下，沿導(dǎo)軌2向上運(yùn)動，設(shè)兩者的摩擦因數(shù)f=0.2，為了避免發(fā)生自鎖，導(dǎo)軌的長度L應(yīng)滿足什么條件（解題時不計構(gòu)件1的質(zhì)量）？解：力矩平衡可得：, 得： ，其中R1FR2FfR正壓力產(chǎn)生的磨擦力為：要使推桿不自鎖，即能夠上升，必須滿足：，即解得：7. 圖示為一焊接用的楔形夾具，利用

30、這個夾具把兩塊要焊接的工件1及1預(yù)先夾妥,以便焊接。圖中2為夾具體，3為楔塊，試確定此夾具的自鎖條件（即當(dāng)夾緊后，楔塊3不會自動松脫出來的條件）。 解：此題是判斷機(jī)構(gòu)的自鎖條件，因為該機(jī)構(gòu)簡單，故可選用多種方法進(jìn)行求解。解法一：根據(jù)反行程時的條件來確定。反行程時（楔塊3退出）取楔塊3為分離體，其受工件1、1和夾具2作用的總反力FR13和FR23以及支持力F。各力方向如圖5-5（a）、(b)所示 ，根據(jù)楔塊3的平衡條件，作力矢量三角形如圖5-5（c）所示 。由正弦定理可得 當(dāng)時，于是此機(jī)構(gòu)反行程的效率為 令，可得自鎖條件為： 。解法二：根據(jù)反行程時生產(chǎn)阻力小于或等于零的條件來確定。根據(jù)楔塊3的力

31、矢量三角形如圖5-5（c），由正弦定理可得 若楔塊不自動松脫，則應(yīng)使即得自鎖條件為：解法三：根據(jù)運(yùn)動副的自鎖條件來確定。由于工件被夾緊后F力就被撤消，故楔塊3的受力如圖5-5(b)所示，楔塊3就如同受到FR23（此時為驅(qū)動力）作用而沿水平面移動的滑塊。故只要FR23作用在摩擦角之內(nèi)，楔塊3即發(fā)生自鎖。即 ，由此可得自鎖條件為： 。討論：本題的關(guān)鍵是要弄清反行程時FR23為驅(qū)動力。用三種方法來解，可以了解求解這類問題的不同途徑。8. 圖示楔塊機(jī)構(gòu)。已知：，各摩擦面間的摩擦系數(shù)均為,阻力 N。試：畫出各運(yùn)動副的總反力；畫出力矢量多邊形；求出驅(qū)動力P值及該機(jī)構(gòu)效率。由正弦定理： 和于是代入各值得：取

32、上式中的，可得于是第6章 機(jī)械的平衡概念：1. 在轉(zhuǎn)子平衡問題中，偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力可以用 相對地表示。答：質(zhì)徑積2. 剛性轉(zhuǎn)子的動平衡的條件是 。答：偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力和慣性力矩矢量和為03.轉(zhuǎn)子靜平衡和動平衡的力學(xué)條件有什么異同？答：靜平衡：偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力平衡動平衡：偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力和慣性力矩同時平衡4造成轉(zhuǎn)子不平衡的原因是什么？平衡的目的又是什么？答：原因：轉(zhuǎn)子質(zhì)心與其回轉(zhuǎn)中心存在偏距； 平衡目的：使構(gòu)件的不平衡慣性力和慣性力矩平衡以消除或減小其不良影響。5. 造成轉(zhuǎn)子動不平衡的原因是什么？如何平衡？答：轉(zhuǎn)子的偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力和慣性力偶矩不平衡；平衡方法：增加或減小配重

33、使轉(zhuǎn)子偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力和慣性力偶矩同時得以平衡。6. 回轉(zhuǎn)構(gòu)件進(jìn)行動平衡時，應(yīng)在 兩 個平衡基面上加平衡質(zhì)量。7. 質(zhì)量分布在同一平面內(nèi)的回轉(zhuǎn)體，經(jīng)靜平衡后_（一定、不一定、一定不）滿足動平衡，經(jīng)動平衡后_（一定、不一定、一定不）滿足靜平衡；質(zhì)量分布于不同平回轉(zhuǎn)面內(nèi)的回轉(zhuǎn)體，經(jīng)靜平衡后_（一定、不一定、一定不）滿足動平衡，經(jīng)動平衡后_（一定、不一定、一定不）滿足靜平衡。答：一定 一定 不一定 一定8. 機(jī)構(gòu)的完全平衡是使機(jī)構(gòu)的 總慣性力 恒為零，為此需使機(jī)構(gòu)的質(zhì)心 恒固定不動 。 9. 平面機(jī)構(gòu)的平衡問題中，對“動不平衡”描述正確的是 B 。A只要在一個平衡面內(nèi)增加或出去一個平衡

34、質(zhì)量即可獲得平衡B動不平衡只有在轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下才能表現(xiàn)出來C靜不平衡針對軸尺寸較小的轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)子軸向?qū)挾萣與其直徑D之比b/D<0.2）D使動不平衡轉(zhuǎn)子的質(zhì)心與回轉(zhuǎn)軸心重合可實現(xiàn)平衡10.平面機(jī)構(gòu)的平衡問題，主要是討論機(jī)構(gòu)慣性力和慣性力矩對         的平衡。A. 曲柄    B. 連桿     C.   機(jī)座答：C11.判斷對錯，在括號中打上 或 ×：經(jīng)過動平衡校正的剛性轉(zhuǎn)子，任一回轉(zhuǎn)面內(nèi)仍可能存在偏心

35、質(zhì)量。 (    )若剛性轉(zhuǎn)子滿足動平衡條件，這時我們可以說該轉(zhuǎn)子也滿足靜平衡條件。 (    )設(shè)計形體不對稱的回轉(zhuǎn)構(gòu)件，雖已進(jìn)行精確的平衡計算，但在制造過程中仍需安排平衡校正工序。 (    )不論剛性回轉(zhuǎn)體上有多少個平衡質(zhì)量，也不論它們?nèi)绾畏植?，只需要在任意選定兩個平面內(nèi)，分別適當(dāng)?shù)丶悠胶赓|(zhì)量即可達(dá)到動平衡。 (    )通常提到連桿機(jī)構(gòu)慣性力平衡是指使連桿機(jī)構(gòu)與機(jī)架相聯(lián)接的各個運(yùn)動副內(nèi)動反力全為零，從而減小或消除機(jī)架的振動。 (  ×&#

36、160; )作往復(fù)運(yùn)動或平面復(fù)合運(yùn)動的構(gòu)件可以采用附加平衡質(zhì)量的方法使它的慣性力在構(gòu)件內(nèi)部得到平衡。 (  ×  )若機(jī)構(gòu)中存在作往復(fù)運(yùn)動或平面復(fù)合運(yùn)動的構(gòu)件，則不論如何調(diào)整質(zhì)量分布仍不可能消除運(yùn)動副中的動壓力。 (    )繞定軸擺動且質(zhì)心與擺動軸線不重合的構(gòu)件，可在其上加減平衡質(zhì)量來達(dá)到慣性力系平衡的目的。 (    )為了完全平衡四桿鉸鏈機(jī)構(gòu)ABCD的總慣性力，可以采用在原機(jī)構(gòu)上附加另一四桿鉸鏈機(jī)構(gòu)ABCD來達(dá)到。條件是lAB=lAB，lBC=lBClCD=lCD，各桿件質(zhì)量分布

37、和大小相同。 (  ×  )為了完全平衡四桿鉸鏈機(jī)構(gòu)的總慣性力，可以采用在AB桿和CD桿上各自加上平衡質(zhì)量和來達(dá)到。平衡質(zhì)量的位置和大小應(yīng)通過計算求得。 (  ×  )12.在圖示a、b、c三根曲軸中，已知，并作軸向等間隔布置，且都在曲軸的同一含軸平面內(nèi)，則其中軸已達(dá)靜平衡，軸已達(dá)動平衡。答：（a）、（b）、（c）；（c）分析與計算：1. 圖示為一鋼制圓盤，盤厚b=50mm，位置處有一直徑=50mm的通孔，位置處是一質(zhì)量m2=0.5kg的重塊。為了使圓盤平衡，你在圓盤上r=200mm處制一通孔。試求此孔的

38、直徑與位置。（鋼的密度=7.8g/cm3）解：解法一：先確定圓盤的各偏心質(zhì)量大小 設(shè)平衡孔質(zhì)量 根據(jù)靜平衡條件 由 在位置相反方向挖一通孔解法二：由質(zhì)徑積矢量方程式，取 作質(zhì)徑積矢量多邊形如圖平衡孔質(zhì)量 量得 2. 在圖示的轉(zhuǎn)子中，已知各偏心質(zhì)量m1=10kg，m2=15kg，m3=20kg，m4=10kg，它們的回轉(zhuǎn)半徑分別為r1=40cm，r2=r4=30cm，r3=20cm，又知各偏心質(zhì)量所在的回轉(zhuǎn)平面的距離為l12=l23=l34=30cm，各偏心質(zhì)量的方位角如圖。若置于平衡基面及中的平衡質(zhì)量mb及mb的回轉(zhuǎn)半徑均為50cm，試求mb及mb的大小和方位。解：解法一：先確定圓盤的各偏心質(zhì)

39、量在兩平衡基面上大小 根據(jù)動平衡條件 同理 解法二：根據(jù)動平衡條件由質(zhì)徑積矢量方程式，取 作質(zhì)徑積矢量多邊形如圖6-2（b） 提高思考題：如圖所示轉(zhuǎn)子，其工作的轉(zhuǎn)速=300r/min，其一階臨界轉(zhuǎn)速=6000r/min，現(xiàn)在兩個支撐軸承的垂直方向分別安裝測振傳感器，測得的振動線圖如圖9-15（b）所示，試問：1) 該轉(zhuǎn)子是剛性轉(zhuǎn)子還是撓性轉(zhuǎn)子？若此轉(zhuǎn)子的工作轉(zhuǎn)速為6500r/min,該轉(zhuǎn)子又屬于哪種轉(zhuǎn)子？2) 該轉(zhuǎn)子是否存在不平衡質(zhì)量？(a)(b)3) 能否從振動線圖上判斷其是靜不平衡還是動不平衡？第7章 機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動的調(diào)節(jié)概念：1. 等效構(gòu)件的等效質(zhì)量  

40、60;  或    等效轉(zhuǎn)動慣量具有的動能等于原機(jī)械系統(tǒng)的總動能；等效質(zhì)量（或等效轉(zhuǎn)動慣量）的值是 的函數(shù)，只與 位置 有關(guān)，而與機(jī)器的 運(yùn)動 無關(guān)。按 功率等效 的原則來計算等效力矩，按 動能等效 的原則來計算轉(zhuǎn)動慣量。2. 機(jī)器產(chǎn)生速度波動的主要原因是輸入功不等于輸出功。3. 速度波動的類型有  周期性 和 非周期性   兩種。4. 什么是機(jī)械系統(tǒng)的等效動力學(xué)模型?具有等效質(zhì)量或等效轉(zhuǎn)動慣量，其上作用有等效力或等效力矩的等效構(gòu)件稱為原機(jī)械系統(tǒng)的等效動力學(xué)模型。5. 等效構(gòu)件上作用的等效力或力矩產(chǎn)生的瞬

41、時功率等于原機(jī)械系統(tǒng) 所有外力產(chǎn)生的瞬時功率之和 。 6. 試論述飛輪在機(jī)械中的作用。答案： 飛輪在機(jī)械中的作用，實質(zhì)上相當(dāng)于一個儲能器。 當(dāng)外力對系統(tǒng)作盈功時，它以動能形式把多余的能量儲存起來，使機(jī)械速度上升的幅度減??； 當(dāng)外力對系統(tǒng)作虧功時，它又釋放儲存的能量，使機(jī)械速度下降的幅度減小。 另外還有一種應(yīng)用，渡過死點(diǎn)7. 飛輪在機(jī)械中的作用，實質(zhì)上相當(dāng)于一個儲能器。 8. 機(jī)器周期性速度波動的調(diào)節(jié)方法一般是加裝 飛輪_，非周期性速度波動調(diào)節(jié)方法是除機(jī)器本身有自調(diào)性的外一般加裝 調(diào)速器 。9. 機(jī)器安裝飛輪后，原動機(jī)的功率可以比未安裝飛輪時 D 。A.一樣   &

42、#160; B.大      C.小       D.  A、C 的可能性都存在10.機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)出現(xiàn)周期性速度波動的原因是 C 。    A機(jī)器中存在往復(fù)運(yùn)動構(gòu)件，慣性力難以平衡；    B.機(jī)器中各回轉(zhuǎn)構(gòu)件的質(zhì)量分布不均勻；  C.在等效轉(zhuǎn)動慣量為常數(shù)時，各瞬時驅(qū)動功率和阻抗功率不相等，但其平均值相等，且有公共周期；    D.機(jī)器中各運(yùn)動副的位置布置不合理。11.采用飛輪進(jìn)行

43、機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)速度波動的調(diào)節(jié)，它可調(diào)節(jié) B 速度波動。A非周期性；                   B周期性；C周期性與非周期性；       D前面的答案都不對12.機(jī)器等效動力學(xué)模型中，等效力的等效條件是什么？不知道機(jī)器的真實運(yùn)動，能否求出等效力？為什么？答：等效力的等效條件：作用在等效構(gòu)件上的外力所做之功，等于作用在整個機(jī)械系統(tǒng)中的所有外力所做之功的總和

44、。不知道機(jī)器的真實運(yùn)動，可以求出等效力，因為等效力只與機(jī)構(gòu)的位置有關(guān)，與機(jī)器的真實運(yùn)動無關(guān)。13.機(jī)器產(chǎn)生周期性速度波動的原因是什么？ 答：1）和的變化是具有規(guī)律地周而復(fù)始，Je為常數(shù)或有規(guī)律地變化 2）在一個周期內(nèi)，能量既沒有增加也沒有減少。14.判斷對錯，在括號中打上 或 ×：機(jī)器中安裝飛輪后，可使機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時的速度波動完全消除。 (  ×  )為了減輕飛輪的重量，最好將飛輪安裝在轉(zhuǎn)速較高的軸上。 (    )機(jī)器穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的含義是指原動件(機(jī)器主軸)作等速轉(zhuǎn)動。 (  ×&

45、#160; )機(jī)器作穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，必須在每一瞬時驅(qū)動功率等于阻抗功率。 (  ×  )機(jī)器等效動力學(xué)模型中的等效質(zhì)量(轉(zhuǎn)動慣量)是一個假想質(zhì)量(轉(zhuǎn)動慣量)，它的大小等于原機(jī)器中各運(yùn)動構(gòu)件的質(zhì)量(轉(zhuǎn)動慣量)之和。 (  ×  )機(jī)器等效動力學(xué)模型中的等效力(矩)是一個假想力(矩)，它的大小等于原機(jī)器所有作用外力的矢量和。 (  ×  )機(jī)器等效動力模型中的等效力(矩)是根據(jù)瞬時功率相等原則轉(zhuǎn)化后計算得到的，因而在未求得機(jī)構(gòu)的真實運(yùn)動前是無法計算的。 (  

46、15;  )機(jī)器等效動力學(xué)模型中的等效質(zhì)量(轉(zhuǎn)動慣量)是根據(jù)動能相等原則轉(zhuǎn)化后計算得到的，因而在未求得機(jī)構(gòu)的真實運(yùn)動前是無法計算的。 (  ×  )為了調(diào)節(jié)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的速度波動，在一臺機(jī)器中可能需要既安裝飛輪，又安裝調(diào)速器。(  ×  )為了使機(jī)器穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，機(jī)器中必須安裝飛輪。 (  ×  )分析與計算：1. 某內(nèi)燃機(jī)的曲柄輸出力矩Md隨曲柄轉(zhuǎn)角的變化曲線如圖所示，其運(yùn)動周期T=，曲柄的平均轉(zhuǎn)速nm=620r/min。當(dāng)用該內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動一阻抗力為常數(shù)的機(jī)械時，如果要求其

47、運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)=0.01。試求曲柄最大轉(zhuǎn)速nmax和相應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角位置max；裝在曲柄上的飛輪轉(zhuǎn)動慣量JF（不計其余構(gòu)件的轉(zhuǎn)動慣量）。MABC0Md/9/613/18200N·mMABC0Md/9/613/18200N·mMer=Med350/3DEFGs1s2s3a)EFCb)解 選定曲柄為等效構(gòu)件，所以 等效驅(qū)動力矩Med=Md 等效阻力矩Mer=常數(shù)在一個運(yùn)動循環(huán)內(nèi)，驅(qū)動功Wd應(yīng)等于阻抗功Wr，即 Mer·= Wr =Wd=(/9)·200/2+(/6)·200+(13/18)·200/2=350/3所以 Mer=350/3 N

48、·m畫出等效阻力矩Mer曲線，如答圖a)所示。由得DE=7/108，由得FG=91/216，EF=DEFG=111/216各區(qū)間盈虧功，即等效驅(qū)動力矩Med曲線與等效阻力矩Med曲線之間所圍的面積s1=DE0面積=-=-=-3.781s2=梯形ABFE面積=28.356s3=FGC面積=-=-24.576作能量指示圖，如圖b)所示，可知：在=E=7/108=11.667º處，曲柄有最小轉(zhuǎn)速nmin在=F=125/216=104.167º處，曲柄有最大轉(zhuǎn)速nmax由max=m(1+/2) min=m(1-/2) 知nmax=nm(1+/2)=620×(1+0.01/2)=623.1 r/min最大盈虧功Wmax=s2=6125/216=89.085裝在曲柄上的飛輪轉(zhuǎn)動慣量JF=2.11 kg