《機(jī)械原理習(xí)題集》原稿.doc

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. . 機(jī)械原理習(xí)題集 姓 名 專業(yè)班級(jí) 學(xué) 號(hào) 交通與機(jī)械工程學(xué)院基礎(chǔ)教研室 . . 目 錄 第一章 緒 論 .......................................................1 第二章 平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析 ..........................................2 第三章 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析 ..........................................8 第四章 平面機(jī)構(gòu)的力分析 ...........................................18 第五章 機(jī)械效率與自鎖 .............................................24 第六章 機(jī)械的平衡 .................................................30 第七章 機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié) ...............................34 第八章 平面連桿機(jī)構(gòu) ...............................................41 第九章 凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) ...........................................49 第十章 齒輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì) ...........................................56 第十一章 齒輪系及其設(shè)計(jì) ...........................................67 . . 第一章 緒 論 選擇填空 1、機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件是由一個(gè)或多個(gè)零件所組成，這些零件間 B 產(chǎn)生任何相對(duì) 運(yùn)動(dòng)。 A、可以 B、不能 2、構(gòu)件是組成機(jī)器的 B 。 A、制造單位 B、獨(dú)立運(yùn)動(dòng)單元 C、原動(dòng)件 D、從動(dòng)件 簡(jiǎn)答題 1、什么是機(jī)構(gòu)、機(jī)器和機(jī)械？ 機(jī)構(gòu)：在運(yùn)動(dòng)鏈中，其中一個(gè)件為固定件（機(jī)架） ，一個(gè)或幾個(gè)構(gòu)件為原動(dòng)件，其 余構(gòu)件具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)鏈稱為機(jī)構(gòu)。 機(jī)器：能代替或減輕人類的體力勞動(dòng)或轉(zhuǎn)化機(jī)械能的機(jī)構(gòu)。 機(jī)械：機(jī)器和機(jī)構(gòu)的總稱。 2、機(jī)器有什么特征？ （1）經(jīng)過人們精心設(shè)計(jì)的實(shí)物組合體。 （2）各部分之間具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 （3）能代替或減輕人的體力勞動(dòng)，轉(zhuǎn)換機(jī)械能。 3、機(jī)構(gòu)有什么特征？ （1）經(jīng)過人們精心設(shè)計(jì)的實(shí)物組合體。 （2）各部分之間具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 4、什么是構(gòu)件和零件？ 構(gòu)件：是運(yùn)動(dòng)的單元，它可以是一個(gè)零件也可以是幾個(gè)零件的剛性組合。 零件：是制造的單元，加工制造不可再分的個(gè)體。 . . 第二章 平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析 判斷題 1、具有局部自由度的機(jī)構(gòu)，在計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，應(yīng)當(dāng)首先除去局部自由度。 （√ ） 2、具有虛約束的機(jī)構(gòu)，在計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，應(yīng)當(dāng)首先除去虛約束。 （ √ ） 3、虛約束對(duì)運(yùn)動(dòng)不起作用，也不能增加構(gòu)件的剛性。 （ ） 4、六個(gè)構(gòu)件組成同一回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)副，則該處共有三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。 （ ） 選擇填空 1、原動(dòng)件的自由度應(yīng)為 B 。 A、0 B、1 C、2 2、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是 B 。 A、自由度>0 B、自由度＝原動(dòng)件數(shù) C、自由度>1 3、由 K 個(gè)構(gòu)件匯交而成的復(fù)合鉸鏈應(yīng)具有 A 個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。 A、K－1 B、K C、K＋1 4、一個(gè)作平面運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件有 B 個(gè)自由度。 A、1 B、3 C、6 5、通過點(diǎn)、線接觸構(gòu)成的平面運(yùn)動(dòng)副稱為 C 。 A、轉(zhuǎn)動(dòng)副 B、移動(dòng)副 C、高副 6、通過面接觸構(gòu)成的平面運(yùn)動(dòng)副稱為 A 。 A、低副 B、高副 C、移動(dòng)副 7、平面運(yùn)動(dòng)副的最大約束數(shù)是 B 。 A、1 B、2 C、3 8、原動(dòng)件數(shù)少于機(jī)構(gòu)自由度時(shí)，機(jī)構(gòu)將 B 。 A、具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng) B、無規(guī)則地亂動(dòng) C、遭到破壞。 填空題 1、使兩構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生一定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接稱為 運(yùn)動(dòng)副 。 2、平面機(jī)構(gòu)中的低副有 移動(dòng)副 和 回轉(zhuǎn)副 兩種。 3、機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件可分為三類： 原動(dòng)件 、 從動(dòng)件 和 機(jī)架 。 4、在平面機(jī)構(gòu)中若引入一個(gè)高副將引入 1 個(gè)約束。 5、在平面機(jī)構(gòu)中若引入一個(gè)低副將引入 2 個(gè)約束。 6、平面運(yùn)動(dòng)副按組成運(yùn)動(dòng)副兩構(gòu)件的接觸特性，分為 低副 和 高副 兩類。 其中兩構(gòu)件間為面接觸的運(yùn)動(dòng)副稱為 低副 ；兩構(gòu)件間為點(diǎn)接觸或線接觸 的運(yùn)動(dòng)副稱為 高副 。 . . 7、在平面機(jī)構(gòu)中構(gòu)件數(shù)、約束數(shù)與機(jī)構(gòu)自由度的關(guān)系是 F=3n-2PL-Ph 。 8、機(jī)構(gòu)具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)條件是原動(dòng)件數(shù) 等于 機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)。 簡(jiǎn)答題 1、什么是平面機(jī)構(gòu)？ 組成機(jī)構(gòu)的所有構(gòu)件都在同一平面或相互平行的平面上運(yùn)動(dòng)。 2、什么是運(yùn)動(dòng)副？平面運(yùn)動(dòng)副分幾類，各類都有哪些運(yùn)動(dòng)副？其約束等于幾個(gè)？ 運(yùn)動(dòng)副：兩個(gè)構(gòu)件直接接觸而又能產(chǎn)生一定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接叫運(yùn)動(dòng)副。 平面運(yùn)動(dòng)副分兩類： （1）平面低副（面接觸）包括：轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副，其約束為 2。 （2）平面高副（點(diǎn)、線接觸）包括：滾子、凸輪、齒輪副等，約束為 1。 3、什么是運(yùn)動(dòng)鏈，分幾種？ 若干個(gè)構(gòu)件用運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接組成的系統(tǒng)。分開式鏈和閉式鏈。 4、什么是機(jī)架、原動(dòng)件和從動(dòng)件？ 機(jī)架：支承活動(dòng)構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的固定構(gòu)件。 原動(dòng)件：運(yùn)動(dòng)規(guī)律給定的構(gòu)件。 從動(dòng)件：隨原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)，并且具有確定運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件。 5、機(jī)構(gòu)確定運(yùn)動(dòng)的條件是什么？什么是機(jī)構(gòu)自由度？ 條件：原動(dòng)件的數(shù)目等于機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)。 機(jī)構(gòu)自由度：機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)所需要的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)。 6、平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算式是怎樣表達(dá)的？其中符號(hào)代表什么？ F ＝3n- 2P L-PH 其中： n----活動(dòng)構(gòu)件的數(shù)目，P L----低副的數(shù)目，P H----高副的數(shù)目。 7、在應(yīng)用平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式時(shí)應(yīng)注意些什么？ 應(yīng)注意復(fù)合鉸鏈、局部自由度、虛約束。 8、什么是復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束，在計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)如何處理？ 復(fù)合鉸鏈：多個(gè)構(gòu)件在同一軸線上組成轉(zhuǎn)動(dòng)副，計(jì)算時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)副數(shù)目為 m-1 個(gè) 局部自由度：與整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)無關(guān)的自由度，計(jì)算時(shí)將滾子與其組成轉(zhuǎn)動(dòng)副的構(gòu)件 假想的焊在一起，預(yù)先排除局都自由度。 虛約束：不起獨(dú)立限制作用的約束，計(jì)算時(shí)除去不計(jì)。 9、什么是機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，有什么用途？ 拋開構(gòu)件的幾何形狀，用簡(jiǎn)單的線條和運(yùn)動(dòng)副的符號(hào)，按比例尺畫出構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)學(xué) 尺寸，用來表達(dá)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)情況的圖形。 用途：對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、運(yùn)動(dòng)分析和力分析。 . . 習(xí)題 2-1 如圖所示為一簡(jiǎn)易沖床的初擬設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)的思路是：動(dòng)力由 1 輸入，使軸 A 連續(xù)回轉(zhuǎn)；而固定在軸 A 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(dòng)以達(dá)到?jīng)_壓的目的。試?yán)L出其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，分析其是否能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖？并提 出修改方案。 . . 2-2 如圖所示為一具有急回運(yùn)動(dòng)的沖床。圖中繞固定軸心 A 轉(zhuǎn)動(dòng)的菱形盤 1 為原動(dòng) 件，其滑塊 2 在 B 點(diǎn)鉸接，通過滑塊 2 推動(dòng)撥叉 3 繞固定軸心 C 轉(zhuǎn)動(dòng)，而撥叉 3 與 圓盤 4 為同一構(gòu)件，當(dāng)圓盤 4 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過連桿 5 使沖頭 6 實(shí)現(xiàn)沖壓運(yùn)動(dòng)。試?yán)L制 其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。 2-3 試計(jì)算圖示齒輪--連桿組合機(jī)構(gòu)的自由度。 解：(a) A 為復(fù)合鉸鏈 n=4, P L=5, Ph=1. F=3n-2PL-Ph=34－25－1＝1 (b) B C D 為復(fù)合鉸鏈 n=6, P L=7, Ph=3 F=3n-2PL-Ph=36－27－3=1 . . 2-4 試計(jì)算圖示凸輪--連桿組合機(jī)構(gòu)的自由度。圖 a 中鉸接在凸輪上 D 處的滾子可 在 CE 桿上的曲線槽中滾動(dòng)；圖 b 中在 D 處為鉸接在一起的兩個(gè)滑塊。 解： （a) L D 為局部自由度 方法 1：n=9 P L=11 Ph=2 F=2 F=3n-2PL-Ph-F =39－211－2－ =1 方法 2：n=7 P L=9 Ph=2 F=3n-2PL -Ph =37－29－2 =1 （b) 局部自由度 E，B。虛約 C 方法 1：n=7 P L=8 Ph=2 F=2 F=3n-2PL-Ph-F =37－28－2－ =1 訪法 2：n=5 P L=6 Ph= F=3n-2PL-Ph =35-26- =1 2-5 試計(jì)算如圖所示各平面機(jī)構(gòu)的自由度。 . . 解： （a） 局部自由度 C 簡(jiǎn)化法：n=4 ,p l =5, ph=1. F=34－25－1 =1 （b） 局部自由度 F 簡(jiǎn)化：n=6, p L=8 ph=1 F=36－28－1 =1 2-6 計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度，圖中標(biāo)箭頭的構(gòu)件為原動(dòng)件（應(yīng)注明活動(dòng)件、低副、高副的 數(shù)目，若機(jī)構(gòu)中存在復(fù)合鉸鏈，局部自由度或虛約束，也須注明） 。 解 ： 局 部 自 由 度 E， 復(fù) 合 鉸 鏈 C。 簡(jiǎn)化：n＝7, p L＝9, p h＝1 F＝37－29－1 ＝2 . . 2-7 計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度并分析組成此機(jī)構(gòu)的基本桿組、確定機(jī)構(gòu)的級(jí)別。 解 ： n＝ 5, pL＝ 7, ph＝ 0. F＝ 35－ 27－ 0 =1 解：n＝9, p＝13, p＝0. F＝39-213－0 =1 Ⅱ級(jí)桿組 . . 第三章 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析 判斷題 1、兩構(gòu)件組成一般情況的高副即非純滾動(dòng)高副時(shí)，其瞬心就在高副接觸點(diǎn)處。 （ ） 2、平面連桿機(jī)構(gòu)的活動(dòng)件數(shù)為 n，則可構(gòu)成的機(jī)構(gòu)瞬心數(shù)是 n（n+1）/2。 （ √ ） 3、在同一構(gòu)件上，任意兩點(diǎn)的絕對(duì)加速度間的關(guān)系式中不包含哥氏加速度。 （ √ ） 4、在平面機(jī)構(gòu)中，不與機(jī)架直接相連的構(gòu)件上任一點(diǎn)的絕對(duì)速度均不為零。 （ ） 選擇填空 1、在兩構(gòu)件的相對(duì)速度瞬心處，瞬時(shí)重合點(diǎn)間的速度應(yīng)有 A 。 A、兩點(diǎn)間相對(duì)速度為零，但兩點(diǎn)絕對(duì)速度不等于零； B、兩點(diǎn)間相對(duì)速度不等于零，但其中一點(diǎn)的絕對(duì)速度等于零； C、兩點(diǎn)間相對(duì)速度不等于零且兩點(diǎn)的絕對(duì)速度也不等于零； D、兩點(diǎn)間的相對(duì)速度和絕對(duì)速度都等于零。 2、速度影像原理適用于 B 。 A、不同構(gòu)件上各點(diǎn) B、同一構(gòu)件上所有點(diǎn) C、同一構(gòu)件上的特定點(diǎn)。 3、速度瞬心是指兩構(gòu)件上 C 。 A、絕對(duì)速度相等的點(diǎn) B、相對(duì)速度為零的點(diǎn) C、等速重合點(diǎn) 4、加速度影像原理不能用于 C 。 A、同一構(gòu)件上的某些點(diǎn) B、同一構(gòu)件上各點(diǎn) C、不同構(gòu)件上的點(diǎn)。 填空題: 1、速度瞬心可以定義為相互作平面相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩構(gòu)件上 瞬時(shí)速度相等重合 點(diǎn)。 Ⅱ級(jí)桿組 . . 2、相對(duì)瞬心與絕對(duì)瞬心的相同點(diǎn)是 都是等速重合點(diǎn) ，不同點(diǎn)是絕對(duì)速度是否為 零 ；在由 N 個(gè)構(gòu)件組成的機(jī)構(gòu)中，有 N(N-1)/2—(N-1)個(gè)相對(duì)瞬心，有 N-1 個(gè)絕對(duì)瞬心。 3、當(dāng)兩構(gòu)件組成轉(zhuǎn)動(dòng)副時(shí)，其相對(duì)瞬心在 轉(zhuǎn)動(dòng)中心 處；組成移動(dòng)副時(shí)，其瞬心 在 垂直于導(dǎo)路 處；組成兼有滑動(dòng)和滾動(dòng)的高副時(shí)，其瞬心在 過接觸點(diǎn)的公法 線上 處。 4、作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的三個(gè)構(gòu)件的三個(gè)瞬心必 在同一條直線上 5、平面四桿機(jī)構(gòu)共有相對(duì)瞬心 3 個(gè)，絕對(duì)瞬心 3 個(gè)。 6、用矢量方程圖解法對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析時(shí)，影像原理只能應(yīng)用于 同一構(gòu)件上 的各點(diǎn)。 簡(jiǎn)答題 1、平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的容、目的和方法是什么？ 容：構(gòu)件的位置、角位移、角速度、角加速度、構(gòu)件上點(diǎn)的軌跡、位移、 速度、加速度。 目的：改造現(xiàn)有機(jī)械的性能，設(shè)計(jì)新機(jī)械。 方法：圖解法、解析法、實(shí)驗(yàn)法。 2、什么是速度瞬心，機(jī)構(gòu)瞬心的數(shù)目如何計(jì)算？ 瞬心：兩個(gè)構(gòu)件相對(duì)速度等于零的重合點(diǎn)。 K = N (N-1) / 2 3、速度瞬心的判定方法是什么？根據(jù)瞬心的定義判定有幾種？ 判定方法有兩種：根據(jù)瞬心的定義判定和三心定理，根據(jù)瞬心的定義判定有四種： （1）兩構(gòu)件組成轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸心。 （2）兩構(gòu)件組成移動(dòng)副，瞬心在無窮遠(yuǎn)處。 （3）純滾動(dòng)副的按觸點(diǎn)， （4）高副接融點(diǎn)的公法線上。 4、用相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法求構(gòu)件的速度和加速度的基本原理是什么？ 基本原理是理論力學(xué)中的剛體平面運(yùn)動(dòng)和點(diǎn)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)。 5、什么是基點(diǎn)法？什么樣的條件下用基點(diǎn)法？動(dòng)點(diǎn)和基點(diǎn)如何選擇？ 基點(diǎn)法：構(gòu)件上某－點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)可以認(rèn)為是隨其上任選某一點(diǎn)的移動(dòng)和繞其點(diǎn) 的轉(zhuǎn)動(dòng)所合成的方法。 求同一構(gòu)件上兩點(diǎn)間的速度和加速度關(guān)系時(shí)用基點(diǎn)法，動(dòng)點(diǎn)和基點(diǎn)選在運(yùn)動(dòng)要素己 知的鉸鏈點(diǎn)。 6、用基點(diǎn)法進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析的步驟是什么？ （1）選長(zhǎng)度比例尺畫機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 （2）選同一構(gòu)件上已知運(yùn)動(dòng)要素多的鉸鏈點(diǎn)作動(dòng)點(diǎn)和基點(diǎn)，列矢量方程，標(biāo)出已 知量的大小和方向。 . . （3）選速度和加速度比例尺及極點(diǎn) p、p′按已知條件畫速度和加速度多邊形，求 解未知量的大小和方向。 （4）對(duì)所求的量進(jìn)行計(jì)算和判定方向。 7、什么是運(yùn)動(dòng)分析中的影像原理？注意什么？ 影像原理：已知同－構(gòu)件上兩點(diǎn)的速度或加速度求另外－點(diǎn)的速度和加速度，則這 三點(diǎn)速度或加速度矢端所圍成的三角形與這三點(diǎn)在構(gòu)件上圍成的三角形相似，這就 稱作運(yùn)動(dòng)分析中的影像法，又稱運(yùn)動(dòng)分析中的相擬性原理。 注意：三點(diǎn)必須在同一構(gòu)件上，對(duì)應(yīng)點(diǎn)排列的順序同為順時(shí)針或逆時(shí)針方向。 8．什么是速度和加速度極點(diǎn)？ 在速度和加速度多邊形中，絕對(duì)速度為零或絕對(duì)加速度為零的點(diǎn)，并且是絕對(duì)速度 或絕對(duì)加速度矢量的出發(fā)點(diǎn)。 9、速度和加速度矢量式中的等號(hào)，在速度和加速度多邊形中是哪一點(diǎn)？ 箭頭對(duì)頂?shù)狞c(diǎn)。 10、在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析中在什么情況下應(yīng)用應(yīng)用重合點(diǎn)法？ 兩個(gè)活動(dòng)構(gòu)件有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，求重合點(diǎn)的速度和加速度。 11、應(yīng)用重合點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析時(shí)，什么情況下有哥氏加速度？ 當(dāng)牽連角速度和重會(huì)點(diǎn)間相對(duì)速度不等于零時(shí)，有哥氏加速度，若其中之一等于零， 則哥氏加速度等于零。 大小 為： a kB1B2 = 2ω 2VB1B2 方向?yàn)椋篤 B1B2 的矢量按牽連角速度 ω 2方向旋轉(zhuǎn) 90 0 。 12、應(yīng)用重合點(diǎn)法進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析時(shí)的步驟是什么？ （1）選擇比例尺畫機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。 （2）選運(yùn)動(dòng)要素已知多的鉸鏈點(diǎn)為重合點(diǎn)，列速度，加速度矢量方程。 （3）選速度比例尺和速度極點(diǎn)畫速度多邊形。 （4）選加速度比例尺和加速度極點(diǎn)畫加速度多邊形圖。 （5）回答所提出的問題。 習(xí)題 3-1 試求圖示各機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí)的全部瞬心的位置。 . . . . . . . . 3-2 在圖示的機(jī)構(gòu)中，已知各構(gòu)件長(zhǎng)度（機(jī)構(gòu)比例尺 μ L=實(shí)際構(gòu)件長(zhǎng)度/圖上長(zhǎng) 度=0.002m/mm） ，原動(dòng)件以等角速度 ω 1 =10 rad/s 逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，試用圖解法求在 圖示位置時(shí)點(diǎn) E 的速度 vE和加速度 aE，構(gòu)件 2 的角速度 ω 2和角加速度 α 2。建議 取：μ v=0.005(m/s)/ mm；μ a=0.05(m/s2)/mm。 解 ： 速 度 分 析 ， CBBcVV ????? 方向 ⊥CD ⊥AB ⊥BC 大小 ? ω 1L1 ? 速度比例尺 μ V=0.005(m/s)/mmsmB/3.0?? , smC/2.0? ? rlCDc/43? srlVBC/2?? 求 VE： 作△bce∽△BCE 用影像法得出 Ｖ Ｅ ＝μ Ｖ ｐｅ＝０.３５ｍ/ｓ . . 加速度分析。 （１）求 ac ?? CBnCBnBcncc aaa ?????? ???? 方向 C→D ⊥CD B→A C→B ⊥BC 大小 CDl23? ？ ABl 21? BCl 2 ？ .cpa ac?? .epaaE?? . . （用影像法求 Ea) .epaaCB? ?? BC aBClcnl.2???? 3 3-3 在圖示的機(jī)構(gòu)中，已知各構(gòu)件長(zhǎng)度(μ L=0.002m/mm)，原動(dòng)件以等角速度 ω 1=10 rad/s 逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，試用圖解法求點(diǎn) D 的速度 vD和加速度 aD。建議取： μ v=0.03(m/s)/mm；μ a=0.6(m/s2)/mm。 解 ： （ 1） 選 F 點(diǎn) 為 重 合 點(diǎn) ， 則 32FFV? 1212FV ????? 方向 ⊥EF ⊥AF ∥AF 大小 ？ 1l? ？ 作速度多邊形，如圖所示。 . . 2.2pfVvF?? （2）求 D，D 是 EF 上的一點(diǎn)。用影像法求解。 2pf dE? pdVvD.?? 加速度分析 (１) rFkFnFFnF aaa 1212122 ?????? 方向 Ｆ→Ｅ ┴ＥＦ Ｆ→Ａ ┴ＡＦ ∥ＡＦ 大小 EFl 23? ? AFl 21? 12F? ? . . （2）求 Da 用速度影像法求解。 2fp dEF? ∴ .Ddpa??? 3-4 在圖示的機(jī)構(gòu)中，已知各構(gòu)件的尺寸及原動(dòng)件 1 的角速度 ω 1（為常數(shù)） ，試 以圖解法求在 φ 1= 90時(shí)構(gòu)件 3 的角速度 ω 3及角加速度 α 3（比例尺任選） 。 . . 解：選 B 點(diǎn)為重合點(diǎn)， 12B? ?? 速度分析 2323 B ??? 方向 ⊥BD ⊥AB ∥CD 大小 ？ ABl1? ? 作速度多邊形，如圖所示： 3 .3pbB???? BDl 33??? （沿逆時(shí)針方向） 加速度分析 rBkBnBBnB aaa 2323233 ????? ??? 方向 B→D ⊥BD B→A ⊥CD ∥CD 大小 BDl 23? ? ABl 21? 23B? ? 作加速度多邊形，如圖所示： . . 3.3bhaaB? ?? BDl a??33? （順時(shí)針方向） 3-5 在圖示的搖塊機(jī)構(gòu)中，已知 LAB＝30mm，L AC＝100mm，L BD＝50mm，L DE = 40mm， 曲柄以等角速度 ω 1 = 10rad／s 回轉(zhuǎn)，試用圖用法求機(jī)構(gòu)在 φ 1＝45位置時(shí)，點(diǎn) C 和點(diǎn) E 的速度和加速度，以及構(gòu)件 2 的角速度和角加速度。 解：選擇 B 點(diǎn)為重合點(diǎn) 速度分析 21BB vv? 2323 B ?????? 方向 ⊥BC ⊥AB ∥BC 大小 ？ 1l? ？ 做速度多邊形，如圖所示： . . BCBClpbl323 .3????? （ 順時(shí)針方向） ∵ 0C? 求 E 取△BEC∽△b 3ep ∴ pe.??? 加速度分析， rBkBnBBnB aaa 2323233 ????? ????? 方向 B→C ⊥BC B→A ⊥BC ∥BC 大小 BCl 23? ? ABl 21? 23B? ? 作加速度多邊形，如圖所示： 0?ca BC aBClbla".323???? 求 E 作影像圖，取 △BEC∽△b 3ep 則 .epa? . . 3-6 在圖示六桿機(jī)構(gòu)中，已知機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖以及原動(dòng)件的角速度 ω 1為常數(shù)，試用 矢量方程圖解法求： （1）構(gòu)件 2 的角速度 ω 2； （2）速度 vD及角速度 ω 5。 要求列出矢量方程式，并分析各量的大小和方向，做出矢量多邊形，可不按比例尺 但方向必須正確。 解：速度分析 （1）求 Bv BAA v????? 方向 ⊥BC ⊥AＯ ⊥AB 大小 ？ 1l? ？ 作速度多邊形，如圖所示 . . ABABl abl.2???? 逆時(shí)針方向 （2）求 AB 桿上的 2D 。 影像法，作△ABD∽△abd 則 2.2pd????方向如圖。 （3）求 5D ,重合點(diǎn)法， 45D ?? 2424 DD ????? 方向 ⊥DE √ ∥AB 大小 ？ √ ？ 由速度多邊形可知 4.5pdvD??? ? DEDEl pdl45.5???? (逆時(shí)針） 3-7 在圖示六桿機(jī)構(gòu)中，已知： lBC=lCD=l1=l3=420mm, lAB=140mm， l2=180mm，ω 1=20rad/s。 （1）分析該機(jī)構(gòu)的自由度以及機(jī)構(gòu)的級(jí)別； （2）用相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法求解在圖示位置時(shí)，F(xiàn) 點(diǎn)的速度； （3）構(gòu)件 2 的角速度 ω 2。 . . 解：（1）求自由度 N=5, PL=7 Ph=0 F=35－27－0 =1 （2）求 c v? (基點(diǎn)法) CBBc? ??? 方向 ⊥CD ⊥AB ⊥BC 大小 ？ 1l? ？ 作速度多邊形，如圖所示： Ⅱ級(jí)桿組 . . BCBCl bclv.2???? （ 逆時(shí)針方向） （3）求 2 桿上的 E 點(diǎn)速度， 作影像圖， 則Ｅ ２ 的大小，方向可求。 （4）求 5 桿上的Ｅ點(diǎn)速度， （重合點(diǎn)法） 2525 EEEv? ????? 方向 ∥ＥＦ √ ∥ＢＣ 大小 ？ √ ？ 5.5pevEF???? 3-8 圖示為干草壓縮機(jī)中的六桿機(jī)構(gòu)，已知各構(gòu)件長(zhǎng)度 lAB=600mm， lOA=150mm， lBC=120mm， lBD=500 mm， lCE=600 mm 及 xD=400 mm， yD=500 mm， yE=600 mm， ω 1=10rad/s。欲求活塞 E 在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中的位移、速度和加速 度，試寫出求解步驟并畫出計(jì)算流程圖。 . . 解：（１）ｎ＝５，Ｐ Ｌ =７,Ｐ ｈ =０ Ｆ=３５－２７ =１ (２) （３）求 B? （基點(diǎn)法） BAABv? ????? 方向 ⊥ＢＤ ⊥ＡＯ ⊥ＢＡ 大小 ？ 1l? ？ 作速度多邊形，如圖所示： . . ABl ???2 （逆時(shí)針方向） (４) 求 C 用影像法求解， pcvC.??? （５）求 E? ECCE? ????? 方向 水平 √ ⊥ＥＣ 大小 ？ √ ？ peE.??? ECEClcl.4?? (順時(shí)針方向） 第四章 平面機(jī)構(gòu)的力分析 判斷題 1、在機(jī)械中，因構(gòu)件作變速運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的慣性力一定是阻力。 （ ） 2、在車床刀架驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中，絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)使與刀架固聯(lián)的螺母作移動(dòng)，則絲杠與螺 . . 母之間的摩擦力矩屬于生產(chǎn)阻力。 （ ） 3、考慮摩擦的轉(zhuǎn)動(dòng)副，不論軸頸在加速、等速、減速不同狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，其總反力 的作用線一定都切于摩擦圓。 （√ ） 4、三角螺紋的摩擦大于矩形螺紋的摩擦，因此，前者多用于緊固聯(lián)接。 （ √ ） 選擇填空題 1、作變速運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件上的慣性力， B 。 A、當(dāng)構(gòu)件加速運(yùn)動(dòng)時(shí)它是驅(qū)動(dòng)力，當(dāng)構(gòu)件減速運(yùn)動(dòng)時(shí)它是阻力； B、當(dāng)構(gòu)件加速運(yùn)動(dòng)時(shí)它是阻力，當(dāng)構(gòu)件減速運(yùn)動(dòng)時(shí)它是驅(qū)動(dòng)力； C、無論構(gòu)件是加速運(yùn)動(dòng)還是減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，它總是阻力； D、無論構(gòu)件是加速運(yùn)動(dòng)還是減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，它總是驅(qū)動(dòng)力。 2、相同材料組成的平滑塊與楔形滑塊相比較，在外載荷相同的情況下， A 。 A、平滑塊的摩擦總小于楔形滑塊的摩擦 B、平滑塊的摩擦與楔形滑塊的摩 擦相同 C、平滑塊的摩擦總大于楔形滑塊的摩擦 3、構(gòu)件 1、2 間的平面摩擦的總反力 R12的方向與構(gòu)件 2 對(duì)構(gòu)件 1 的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向 所成角度恒為 C 。 A、0 B、90 C、鈍角 D、銳角 4、在機(jī)械中阻力與其作用點(diǎn)速度方向 D 。 A、相同 B、一定相反 C、成銳角 D、相反或成鈍角 5、在機(jī)械中驅(qū)動(dòng)力與其作用點(diǎn)的速度方向 C 。 A、一定同向 B、可成任意角度 C、相同或成銳角 D、成鈍角 6、在機(jī)械中，因構(gòu)件作變速運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的慣性力 D 。 A、一定是驅(qū)動(dòng)力 B、在原動(dòng)機(jī)中是驅(qū)動(dòng)力，在工作機(jī)中是阻力 C、一定是阻力 D、無論在什么機(jī)器中，它都有時(shí)是驅(qū)動(dòng)力，有時(shí)是 阻力。 7、圖示徑向軸承，虛線所示為摩擦圓，初始狀態(tài)為靜止 不動(dòng)的軸頸，在外力的作用下，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是 C 。 A、勻速運(yùn)動(dòng) B、仍然靜止不動(dòng) C、加速運(yùn)動(dòng) D、減速運(yùn)動(dòng) 8、如果作用在徑向軸頸上的外力加大，那么軸頸上摩擦 圓 C 。 A、變大 B、變小 C、不變 9、當(dāng)考慮摩擦?xí)r，徑向軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)副中，總反力 RBA A 。 . . A、必切于摩擦圓，且 RBA對(duì)軸心的力矩方向與 ω AB的方向相反； B、必切于摩擦圓，且 RBA對(duì)軸心的力矩方向與 ω BA的方向相反； C、必與摩擦圓相割，且 RBA對(duì)軸心的力矩方向與 ω AB的方向相反。 10、考慮摩擦的轉(zhuǎn)動(dòng)副，不論軸頸在加速、等速、減速不同狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，其總反力 的作用線 C 切于摩擦圓。 A、都不可能 B、不全是 C、一定都 填空題 1、對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行力分析的目的是：(1) 確定運(yùn)動(dòng)副反力 ；(2) 確定機(jī)構(gòu)平衡力或 平衡系力偶。 2、靜力分析一般適用于 低速機(jī)械，慣性力小，忽略不計(jì)的 情況。 3 所謂動(dòng)態(tài)靜力分析是指 把慣性力視為加于機(jī)構(gòu)上的外力，再按靜力分析 的一種力分析方法，它一般適用于 高速，重載 情況。 4、機(jī)械中三角帶傳動(dòng)比平型帶傳動(dòng)用得更為廣泛，從摩擦角度來看，其主要原因 是 相同情況下，三角帶傳動(dòng)摩擦力大于平型帶傳動(dòng)摩擦力 。 簡(jiǎn)答題 1、什么是機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析？在什么樣的機(jī)構(gòu)中必須考慮慣性力的影響？ 在機(jī)構(gòu)中將慣性力視為一般外力加于構(gòu)件上，再按靜力學(xué)方法進(jìn)行分析計(jì)算，這種 考慮慣性力的機(jī)構(gòu)受力分析的方法稱為動(dòng)態(tài)靜力分析，在高速重載機(jī)械中必須考慮 慣性力，因?yàn)閼T性力很大。 2、什么是慣性力和總慣性力？ 慣性力：是一種加在變速運(yùn)動(dòng)構(gòu)件質(zhì)心上的虛構(gòu)的外力。P i = - m as 總慣性力：是質(zhì)心上的慣性力大小方向不變的平移，即使其對(duì)質(zhì)心的力矩等于慣性 力矩。P i hμ L = －J s ε。這時(shí)的 慣性力稱總慣性力。 3、構(gòu)件組的靜定條件是什么？ 3n - 2pL = 0 。 4、機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力分析的目的是什么、步驟、方法是什么？ 目的：確定各云動(dòng)副中的反力，確定機(jī)械上的平衡力或平衡力矩。 步驟： （1）對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，求出質(zhì)點(diǎn) s 的加速度 a s 和各構(gòu)件的角加速度。 （2）按 Pi = - m as 和 M = - Jsε 確定慣性力和力矩加在相應(yīng)的構(gòu)件上作為外 力。 （3）確定各個(gè)運(yùn)動(dòng)副中的反力，首先按靜定條件 F = 3n - 2pL = 0 來拆靜定的 自由度為零的桿組，把桿組的外端副的反力分解為沿桿長(zhǎng)方向的反力 Rn 和沿桿長(zhǎng) . . 垂直方向的反力 Rt ，再用桿組的力平衡條件寫出矢量式，按比例尺畫出力封閉多 邊形求出各外端副的法向反力 Rn 。最后用各構(gòu)件的力平衡條件求出端副的法向反 力。 （4）確定原動(dòng)件上的平衡力和平衡力矩，用靜力學(xué)力和力矩平衡條件進(jìn)行計(jì)算。 5、圖示軸頸 1 在軸承 2 中沿 ω 方向轉(zhuǎn)動(dòng)，Q 為驅(qū)動(dòng)力，ρ 為摩擦圓半徑。 （1）試判斷圖 A、B、C 中哪個(gè)圖的總反力 R21是正確的？ （2）針對(duì)正確圖形，說明軸頸是勻速、加速、減速運(yùn)動(dòng)還是自鎖？ 題 5 題 6 6、圖 a、b 給出運(yùn)轉(zhuǎn)著軸頸受力的兩種情況，Q 為外力，ρ 為摩擦圓半徑。試畫出 軸承對(duì)軸頸的總反力 R21，并說明在此兩種情況下該軸的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(勻速、加速或減 速轉(zhuǎn)動(dòng))。 習(xí)題 4-1 圖示為一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的三個(gè)位置，P 為作用在滑塊上的驅(qū)動(dòng)力，摩擦圓摩擦 角如圖所示。試在圖上畫出各運(yùn)動(dòng)副反力的真實(shí)方向。 （構(gòu)件重量及慣性力略去不 計(jì)） 。 解題步驟：1，判斷受拉？受壓？ 2，判斷 ω 21， ω 23 ,的方向。 3，判斷總反力切于摩察圓上方還是下方。 . . 4-2 在圖示的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，已知機(jī)構(gòu)的位置、各構(gòu)件的尺寸和驅(qū)動(dòng)力 F，各轉(zhuǎn) 動(dòng)副的半徑和當(dāng)量摩擦系數(shù)均為 r 和 fv。若不計(jì)各構(gòu)件的重力、慣性力，求各轉(zhuǎn) 動(dòng)副中反作用力的作用線和作用在從動(dòng)件 3 上的阻力偶矩 M3的方向。 容提要：（1） ，2 桿受壓 （ 2） ，ω 21， ω23 都是逆時(shí)針轉(zhuǎn)向 (3), 3 桿：力矩平衡 （4） ，1 桿：三力匯交 . . 4-3 在圖示的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，已知機(jī)構(gòu)的位置和各構(gòu)件的尺寸，驅(qū)動(dòng)力為 Pd， 圖中的虛線小圓為摩擦圓，不計(jì)各構(gòu)件的重力和慣性力，要求各轉(zhuǎn)動(dòng)副中反作用力 的作用線和機(jī)構(gòu)能克服的作用在從動(dòng)件 3 上的阻力偶矩 M3的轉(zhuǎn)向。 . . 4-4 在圖示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，已知 lAB=90 mm， lBC=240 mm；曲柄上 E 點(diǎn)作用有 生產(chǎn)阻力 Q 且與曲柄垂直；滑塊與機(jī)架間的摩擦角 φ=8，鉸鏈 A、B、C 處的虛線 小圓為摩擦圓，其半徑分別為 ρ A=8 mm，ρ B=ρ C=6 mm；滑塊上作用有水平驅(qū)動(dòng)力 F=1000 N。設(shè)不計(jì)各構(gòu)件的重力和慣性力，求當(dāng)曲柄處于 θ=50位置時(shí)，驅(qū)動(dòng)力 F 所能克服的生產(chǎn)阻力 Q 的大小 解：（1） ，取 2 桿研究：受壓，ω 21 ，ω 23都是順時(shí)針轉(zhuǎn)向， （2） ，取 3 塊研究： 04323??RF （3） ，取 1 桿研究： 04121??RQ . . 4-5、在圖示雙滑塊機(jī)構(gòu)中，已知工作阻力 Q=500 N，轉(zhuǎn)動(dòng)副 A、B 處摩擦圓及移動(dòng) 副中的摩擦角 φ 如圖所示。試用圖解法求出所需驅(qū)動(dòng)力 P。 [ 規(guī)定 ]：取力比例尺 μ P = 10 N/mm 。 解：(1)取 2 桿研究： 為二力桿， 受壓， ω 21‘ ω 23 均為逆時(shí)針轉(zhuǎn)向 (2) 取 3 桿研究： 0432??RQ ?? 三力匯交 . . (3)取 1 塊研究 ：02141??RP ?? 第五章 機(jī)械效率與自鎖 選擇填空題 1、在機(jī)器穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中，若輸入功為 Wd，輸出功為 Wr，損失功為 Wf，則機(jī)器的機(jī)械效率為 A 。 A、W r／W d B、W f／W d C、W r／W f 2、機(jī)械出現(xiàn)自鎖是由于 A 。 A、機(jī)械效率小于零 B、驅(qū)動(dòng)力太小 C、阻力太大 D、約束反力太大 3、從機(jī)械效率的觀點(diǎn)分析，機(jī)械自鎖的條件為 B 。 . . A、機(jī)械效率≥0 B、機(jī)械效率≤0 C、機(jī)械效率≠0 4、在由若干機(jī)器并聯(lián)構(gòu)成的機(jī)組中，若這些機(jī)器中單機(jī)效率相等均為 η 0，則機(jī) 組的總效率 η 必有如下關(guān)系 C 。 A、η>η 0 B、η<η 0 C、η=η 0 D、η=nη 0 (n 為單機(jī)臺(tái)數(shù)) 5、在由若干機(jī)器并聯(lián)構(gòu)成的機(jī)組中，若這些機(jī)器的單機(jī)效率均不相同，其中最高 效率和最低效率分別為 η max和 η min，則機(jī)組的總效率 η 必有如下關(guān)系 D 。 A、ηη max C、η min≤η≤η max D、η min<η<η max 6、在由若干機(jī)器串聯(lián)構(gòu)成的機(jī)組中，若這些機(jī)器的單機(jī)效率均不相同，其中最高 效率和最低效率分別為 η max和 η min，則機(jī)組的總效率 η 必有如下關(guān)系 A 。 A、ηη max C、η min≤η≤η max D、η min<η1 B、η=1 C、0<η<1 D、η≤0 8、自鎖機(jī)構(gòu)一般是指 B 的機(jī)構(gòu)。 A、正行程自鎖 B、反行程自鎖 C、正反行程都自鎖 9、在其他條件相同的情況下，矩形螺紋的螺旋與三角螺紋的螺旋相比，前者 C 。 A、效率較高，自鎖性也較好 B、效率較低，但自鎖性較好 C、效率較高，但自鎖性較差 D、效率較低，自鎖性也較差 填空題 1、設(shè)機(jī)器中的實(shí)際驅(qū)動(dòng)力為 P， 在同樣的工作阻力和不考慮摩擦?xí)r的理想驅(qū)動(dòng)力 為 P0，則機(jī)器效率的計(jì)算式是 η= ρ 0／ρ 。 2、設(shè)機(jī)器中的實(shí)際生產(chǎn)阻力為 Q， 在同樣的驅(qū)動(dòng)力作用下不考慮摩擦?xí)r能克服的 理想生產(chǎn)阻力為 Q0，則機(jī)器效率的計(jì)算式是 η= Q／Q 0 。 3、在認(rèn)為摩擦力達(dá)極限值條件下計(jì)算出機(jī)構(gòu)效率 η 后，則從這種效率觀點(diǎn)考慮， 機(jī)器發(fā)生自鎖的條件是 η≤0 。 4、設(shè)螺紋的升角 λ，接觸面的當(dāng)量摩擦系數(shù)為 fv，則螺旋副自鎖的條件是 λ＜arctg f v 。 5、并聯(lián)機(jī)組的效率與機(jī)組中與 各機(jī)器 效率，以及各機(jī)器所傳遞的功率大小 有關(guān)。 簡(jiǎn)答題 1、寫出移動(dòng)副中的摩擦的幾種情況下其水平驅(qū)動(dòng)力與鉛垂載荷之間的關(guān)系式。 （1）平面摩擦 P = Q tg φ，tg φ = f。 . . （2）斜平面摩擦 P = Q tg（α + φ） 。 （3）平槽面摩擦 P = Q tg φ v，tg φ v = fv = f / sinθ，θ 為槽形半角， φ v、f v分別為當(dāng)量摩擦角、當(dāng)量摩擦系數(shù)。 （4）斜槽面摩擦 P = Q tg （α + φ v） 。 2、螺旋副中的水平驅(qū)動(dòng)力和鉛垂載荷關(guān)系如何？ （1）矩形螺紋 P = Q tg （α + φ） ，M = Pd 2 / 2。 （2）三角螺紋 P = Q tg （α + φ v） ，M = Pd2 / 2，φ v = arc tg fv ，f v = f / cosβ，β 為牙形半角。 3、轉(zhuǎn)動(dòng)副中軸頸摩擦的摩擦力或摩擦力矩公式如何？ Fv = fv Q 式中的 fv 是轉(zhuǎn)動(dòng)副的當(dāng)量摩擦系數(shù)。 Mf = ρR 21 = r fv Q = ρQ，ρ= r f v 。 4、移動(dòng)副和轉(zhuǎn)動(dòng)副中總反力的確定方法是什么？ 移動(dòng)副：R 21與 V12成 90+φ。轉(zhuǎn)動(dòng)副：R 21對(duì)摩擦圓中心力矩方向與 ω 12轉(zhuǎn)向相反 并切于摩擦圓。摩擦圓半徑 ρ=r f v，f v=（1~1.5）f。 5、什么是機(jī)械效率？考慮摩擦?xí)r和理想狀態(tài)機(jī)械效率有何不同？ 機(jī)械穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的一個(gè)能量循環(huán)過程中，輸功出與輸入功的比值稱為機(jī)械效率?？?慮摩擦?xí)r機(jī)械效率總是小于 1，而理想狀態(tài)下的機(jī)械效率等于 1。 6、機(jī)械效率用力和力矩的表達(dá)式是什么？ 理想驅(qū)動(dòng)力（或力矩） 實(shí)際工作阻力（或力矩）η = ——————————— = ——————————— 實(shí)際驅(qū)動(dòng)力（或力矩） 理想 工作阻力（或力矩） 7、串聯(lián)機(jī)組的機(jī)械效率如何計(jì)算？ 等于各個(gè)單機(jī)機(jī)械效率的乘積。 8、什么是機(jī)械的自鎖？自鎖與死點(diǎn)位置有什么區(qū)別？ 自鎖：因?yàn)榇嬖谀Σ?，?dāng)驅(qū)動(dòng)力增加到無窮時(shí)，也無法使機(jī)械運(yùn)動(dòng)起來的這種現(xiàn)象。 區(qū)別；死點(diǎn)位置不是存在摩擦而產(chǎn)生的，而是機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角等于零。自鎖是在任何 位置都不能動(dòng)，死點(diǎn)只是傳動(dòng)角等于零的位置不動(dòng)，其余位置可動(dòng)。 9、判定機(jī)械自鎖的方法有幾種？ （1）平面摩擦：驅(qū)動(dòng)力作用在摩擦角。 （2）轉(zhuǎn)動(dòng)副摩擦：驅(qū)動(dòng)力作用在摩擦圓。 （3）機(jī)械效率小于等于零（串聯(lián)機(jī)組中有一個(gè)效率小于等于零就自鎖） 。 （4）克服的生產(chǎn)阻力小于等于零。 習(xí)題 5-1 在圖示曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，曲柄 l 在驅(qū)動(dòng)力矩 M1作用下等速轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)已知各轉(zhuǎn) 動(dòng)副中的軸頸半徑 r=10 mm，當(dāng)量摩擦系數(shù) fv =0.2，移動(dòng)副中的滑動(dòng)摩擦系數(shù) . . f=0.15， lAB=100 mm， ， lBC=350 mm，各構(gòu)件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量忽略不計(jì)。當(dāng) M1=20 Nm 時(shí)，試求機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí)所能克服的有效阻力 F3及機(jī)械效率 η。 提示：首先將考慮摩擦?xí)r的機(jī)構(gòu)各構(gòu)件受力示于機(jī)構(gòu)圖上，然后再用解析法建立驅(qū) 動(dòng)力矩 M1與有效阻力 F3的關(guān)系式．再求出該機(jī)構(gòu)機(jī)械效率的表扶式．最后計(jì)算其 數(shù)值。 . . 5-2 圖示為一對(duì)心偏心輪式凸輪機(jī)構(gòu)。已知機(jī)構(gòu)的尺寸參數(shù)如圖所示，G 為推桿 2 所受的載荷 (包括其重力和慣性力)，M 為作用在凸輪軸上的驅(qū)動(dòng)力矩，設(shè) f1和 f2分別為推桿與凸輪之間 及推桿與導(dǎo)路之間的摩擦系數(shù)， fv為凸輪軸頸與軸承之間的當(dāng)量摩擦系數(shù)(凸輪軸頸直徑為 d1)。 試求當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)角為 θ 時(shí)該機(jī)構(gòu)的機(jī)械效率 η。 提示：在考慮摩擦受力分析時(shí)，因 fv及 d2的值均相對(duì)很小，在所建立的力平衡方程式中含有 d2sinφ v的項(xiàng)可忽略不計(jì)。 . . 5-3 圖示為一帶式運(yùn)輸機(jī)，由電動(dòng)機(jī) 1 經(jīng)帶傳動(dòng)及一個(gè)兩級(jí)齒輪減速器帶動(dòng)運(yùn)輸帶 8。設(shè)已知 運(yùn)輸帶 8 所需的曳引力 F=5500N，運(yùn)送速度 v=1.2 m／s。帶傳動(dòng)(包括軸承)的效率 η l=0.95， 每對(duì)齒輪(包括其軸承)的效率 η 2=0.97，運(yùn)輸帶 8 的機(jī)械效率 η 3=0.92。試求該系統(tǒng)的總效 率 η 及電動(dòng)機(jī)所需的功率。 5-4 如圖所示，電動(dòng)機(jī)通過帶傳動(dòng)及圓錐、圓柱齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)工作機(jī) A 及 B。設(shè)每對(duì)齒輪(包 括軸承)的效率 η 1=0.97，帶傳動(dòng)的效率 η 2=0.92（包括軸承效率） ，工作機(jī) A、B 的功率分別 為 PA=5 kw，P B=1 kw，效率分別為 η A=0.8，η B=0.5，試求電動(dòng)機(jī)所需的功率。若改為：P A=1 kw，P B=5 kw，其余條件不變，又將如何? . . 5-5 在圖示斜面機(jī)構(gòu)中，設(shè)已知摩擦面間的摩擦系數(shù) f=0.2。求在 G 力作用下(反行程)，此斜 面機(jī)構(gòu)的臨界自鎖條件，和在此條件下正行程(在 F 力作用下)的效率。 . . 第六章 機(jī)械的平衡 判斷題 1、若剛性轉(zhuǎn)子滿足動(dòng)平衡條件，這時(shí)我們可以說該轉(zhuǎn)子也滿足靜平衡條件。 （ √ ） 2、不論剛性回轉(zhuǎn)體上有多少個(gè)平衡質(zhì)量，也不論它們?nèi)绾畏植?，只需要在任意選 定兩個(gè)平面，分別適當(dāng)?shù)丶悠胶赓|(zhì)量即可達(dá)到動(dòng)平衡。 （ ） 3、設(shè)計(jì)形體不對(duì)稱的回轉(zhuǎn)構(gòu)件，雖已進(jìn)行精確的平衡計(jì)算，但在制造過程中仍需 安排平衡校正工序。 （ √ ） 4、經(jīng)過動(dòng)平衡校正的剛性轉(zhuǎn)子，任一回轉(zhuǎn)面仍可能存在偏心質(zhì)量。 （ √ ） 選擇填空題 1、機(jī)械平衡研究的容是 C 。 A、驅(qū)動(dòng)力與阻力間的平衡 B、各構(gòu)件作用力間的平衡 C、慣性力系間的平衡 D、輸入功率與輸出功率間的平衡。 2、達(dá)到靜平衡的剛性回轉(zhuǎn)件，其質(zhì)心 A 位于回轉(zhuǎn)軸線上。 A、一定 B、不一定 C、一定不 3、對(duì)于靜平衡的回轉(zhuǎn)件，則 B 。 A、一定是動(dòng)平衡的 B、不一定是動(dòng)平衡的 C、必定不是動(dòng)平衡的 4、對(duì)于動(dòng)平衡的剛性回轉(zhuǎn)件，則 B 。 A、不一定是靜平衡的 B、一定是靜平衡的 C、必定不是靜平衡的 5、在轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡中， B 。 A、只有作加速運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子才需要進(jìn)行動(dòng)平衡，因?yàn)檫@時(shí)轉(zhuǎn)子將產(chǎn)生慣性力矩 M=－Jα。 B、對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)平衡，必須設(shè)法使轉(zhuǎn)子的離心慣性力系的合力和合力偶矩均為零。 C、對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)平衡，只要能夠使轉(zhuǎn)子的離心慣性力系的合力為零即可。 D、對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)平衡，只要使轉(zhuǎn)子的離心慣性力系的合力偶矩為零即可。 6、經(jīng)過平衡設(shè)計(jì)的剛性回轉(zhuǎn)件在理論上是完全平衡的，因而 B 。 A、不需作平衡試驗(yàn) B、仍需作平衡試驗(yàn) 填空題 1、研究機(jī)械平衡的目的是部分或完全消除構(gòu)件在運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的 不平衡慣性 力 ，減少或消除在機(jī)構(gòu)各運(yùn)動(dòng)副中所引起的 運(yùn)動(dòng)力 力，減輕有害的機(jī)械 振動(dòng)，改善機(jī)械工作性能和延長(zhǎng)使用壽命。 2、回轉(zhuǎn)構(gòu)件的直徑 D 和軸向?qū)挾?b 之比 D/b 符合 ≥0.2 條件或有 . . 重要作用的回轉(zhuǎn)構(gòu)件，必須滿足動(dòng)平衡條件方能平穩(wěn)地運(yùn)轉(zhuǎn)。如不平衡，必須至少 在 兩個(gè) 個(gè)校正平面上各自適當(dāng)?shù)丶由匣蛉コ胶赓|(zhì)量，方能獲得平衡。 3、剛性回轉(zhuǎn)件的平衡按其質(zhì)量分布特點(diǎn)可分為 靜不平衡 和 動(dòng)不平衡 。 4、回轉(zhuǎn)構(gòu)件的動(dòng)平衡是指消除 慣性力和慣性力矩 。 5、在圖示 a、b、c 三根軸中。已知 m1r1=m2r2=m3r3=m4r4,并作軸向等間隔布置，且 都在曲柄的同一含軸平面，則其中 a,b,c 軸已達(dá)靜平衡， c 軸已達(dá)動(dòng)平衡。 簡(jiǎn)答題 1、什么是機(jī)械的平衡？ 使機(jī)械中的慣牲力得到平衡，這個(gè)平衡稱為機(jī)械平衡。 目的：是消除或部分的消除慣性力對(duì)機(jī)械的不良作用。 2、機(jī)械中的慣性力對(duì)機(jī)械的不良作用有哪些？ （1）慣性力在機(jī)械各運(yùn)動(dòng)副中產(chǎn)生附加動(dòng)壓力增加運(yùn)動(dòng)副的磨擦磨損從而降低機(jī) 械的效率和壽命。 （2）慣性力的大小方向產(chǎn)生周期性的變化引起機(jī)械及基礎(chǔ)發(fā)生振動(dòng)使機(jī)械工作精 度和可靠性下降，也造成零件部的疲勞損壞。當(dāng)振動(dòng)頻率接近振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率 時(shí)會(huì)產(chǎn)生共振，從而引起其機(jī)器和廠房的破壞甚至造成人員傷亡。 3、機(jī)械平衡分哪兩類？什么是回轉(zhuǎn)件的平衡？又分幾種？ 分回轉(zhuǎn)件的平衡和機(jī)構(gòu)在機(jī)座上的平衡兩類： （1）繞固定軸線回轉(zhuǎn)的構(gòu)件產(chǎn)生的慣性力和力距的平衡，稱為回轉(zhuǎn)件的平衡?；?轉(zhuǎn)件的平衡又分兩種： ? 剛性轉(zhuǎn)子的平衡，不產(chǎn)生明顯的彈性變形，可用理論力學(xué)中的力系平衡原 理進(jìn)行計(jì)算。 ? 撓性轉(zhuǎn)子的平衡。 4、什么是剛性回轉(zhuǎn)件的靜平衡、動(dòng)平衡？?jī)烧叩年P(guān)系和區(qū)別是什么？ 靜平衡：剛性回轉(zhuǎn)件慣性力的平衡 動(dòng)平衡：剛性回轉(zhuǎn)件的慣性力和慣性力偶的平衡。 區(qū)別：B / D總消耗功 B、動(dòng)能增加，輸入功>總消耗功 C、動(dòng)能增加，輸入功<總消耗功 D、動(dòng)能不變，且輸入功=0 2、在機(jī)械系統(tǒng)中安裝飛輪， D 。 A、可以完全消除速度波動(dòng) B、可以完全消除周期性速度波動(dòng) C、可完全消除非周期性速度波動(dòng) D、可減小周期性速度波動(dòng)的幅度 3、對(duì)存在周期性速度波動(dòng)的機(jī)器，安裝飛輪是為了在 C 階段進(jìn)行速度調(diào) 節(jié)。 A、起動(dòng) B、停車 C、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn) 4、若不考慮其它因素，單從減輕飛輪的重量上看，飛輪應(yīng)安裝在 A 。 A、高速軸上 B、低速軸上 C、任意軸上 5、為了減小機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)中周期性速度波動(dòng)的程度，應(yīng)在機(jī)械中安裝 C 。 A、調(diào)速器 B、變速裝置 C、飛輪 6、等效驅(qū)動(dòng)力矩、等效阻力矩和等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量均為常量的機(jī)器 C 。 . . A、需要裝飛輪； B、需要裝調(diào)速器； C、不需要裝飛輪或調(diào)速器。 填空題 1、機(jī)器中安裝飛輪的原因，一般是為了 調(diào)速 ，同時(shí)還可獲得 儲(chǔ)能與釋放 能量 的效果。 2、在機(jī)器的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)期，機(jī)器主軸的轉(zhuǎn)速可有兩種不同情況，即 周期變速 穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)和 等速 穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，在前一種情況，機(jī)器主軸速度是 周期 性變化 ，在后一種情況，機(jī)器主軸速度是 恒定不變 。 3、機(jī)器等效動(dòng)力學(xué)模型中的等效質(zhì)量(轉(zhuǎn)動(dòng)慣量)是根據(jù) 總動(dòng)能不變 的原則進(jìn) 行轉(zhuǎn)化的，因而它的數(shù)值除了與各構(gòu)件本身的質(zhì)量（轉(zhuǎn)動(dòng)慣量)有關(guān)外，還與 速 度，轉(zhuǎn)速 有關(guān)。 4、機(jī)器等效動(dòng)力模型中的等效力(矩)是根據(jù) 總功率不變 的原則進(jìn)行 轉(zhuǎn)化的，因而它的數(shù)值除了與原作用力(矩)的大小有關(guān)外，還與 速度，轉(zhuǎn)速 有關(guān)。 5、機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的速度波動(dòng)有 周期性 速度波動(dòng)和 非周期性 速度波動(dòng)兩種，前者采用 飛輪 ，后者采用 調(diào)速器 進(jìn)行調(diào)節(jié)。 簡(jiǎn)答題 1、機(jī)械的開始運(yùn)動(dòng)到終止運(yùn)動(dòng)分哪三個(gè)階段，各是什么特點(diǎn)？ （1）起動(dòng)階段：驅(qū)動(dòng)力功大于阻力功，機(jī)械的動(dòng)能增加，速度加快。 （2）穩(wěn)定運(yùn)行階段：在這個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中驅(qū)動(dòng)力功等于阻力功。動(dòng)能的總變化等于 零。機(jī)械系統(tǒng)的速度在某平均值上作周期性的波動(dòng)。 （3）停車階段：驅(qū)動(dòng)力等于零，驅(qū)動(dòng)力功小于阻力功，起動(dòng)時(shí)積累的動(dòng)能減少到 零，機(jī)械系統(tǒng)速度下降到零。 2、什么是機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程，其用途是什么？ 建立機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的函數(shù)式稱為機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程。用于研究機(jī)械系統(tǒng)在外 力（驅(qū)動(dòng)力和工作阻力）作用下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其速度調(diào)節(jié)原理。 3、什么是機(jī)械系統(tǒng)中的等效質(zhì)量（或等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量） 、等效驅(qū)動(dòng)力（或力矩）和等 效阻力（或阻力矩）？ 在機(jī)械系統(tǒng)中選一個(gè)構(gòu)件，根據(jù)質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)能定理把該機(jī)械系統(tǒng)視為一個(gè)整體。將作 用于該系統(tǒng)的所有外力及所有質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量向所選構(gòu)件轉(zhuǎn)化，這個(gè)構(gòu)件稱等效構(gòu) 件，轉(zhuǎn)化到這個(gè)構(gòu)件上的質(zhì)量或轉(zhuǎn)動(dòng)慣量稱為等效質(zhì)量或等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；轉(zhuǎn)化到這 個(gè)構(gòu)件上的驅(qū)動(dòng)力（或驅(qū)動(dòng)力矩）和阻力（或阻力矩）稱為等效驅(qū)動(dòng)力（或等效驅(qū) 動(dòng)力矩）和等效阻力（或等效阻力矩） 。 4、建立等效構(gòu)件時(shí)所遵循的原則是什么？ 遵循該機(jī)械系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化前后動(dòng)力效應(yīng)不變的原則，即： . . （1）等效構(gòu)件具有的動(dòng)能應(yīng)等于機(jī)械中各構(gòu)件所具有的動(dòng)能總和。 （2）作用在等效構(gòu)件上等效力和等效力矩所作的功應(yīng)等于作用在各構(gòu)件上的外力 和外力矩所作功之和。 5、什么是等效動(dòng)力學(xué)模型？ 由等效構(gòu)件和機(jī)架組成的，在功和動(dòng)能方面與實(shí)際機(jī)械系統(tǒng)全面等效的模型。 6、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分哪三種，其速度波動(dòng)如何調(diào)節(jié)？采用飛輪調(diào)速是否能完全 消除速度波動(dòng)？ （1）等速運(yùn)動(dòng)。 （2）周期性速度波動(dòng)。 （3）非周期性速度波動(dòng)。 等速運(yùn)動(dòng)的機(jī)械系統(tǒng)不存在速度波動(dòng)調(diào)節(jié)問題。周期性速度波動(dòng)的機(jī)械系統(tǒng)通常采 用飛輪調(diào)節(jié)。非周期牲速度波動(dòng)一般采用反饋控制（如調(diào)速器）進(jìn)行調(diào)節(jié)。 采用飛輪不能完全消除機(jī)械系統(tǒng)的周期性速度波動(dòng)。因?yàn)轱w輪是一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大 的盤形零件，可以起到儲(chǔ)存和釋放能量的作用，可以對(duì)周期性速度波動(dòng)幅度加以調(diào) 節(jié)，調(diào)節(jié)的能力取決于飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的大小，而在理論上當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量無窮大時(shí)， 速度波動(dòng)變化才能無限小，所以不能完全消除只是調(diào)節(jié)。 7、什么是盈功、虧功、最大盈虧功，求最大盈虧功在飛輪設(shè)計(jì)中的用途是什么？ 當(dāng)驅(qū)動(dòng)功大于阻抗功時(shí)，驅(qū)動(dòng)功比阻抗功多余的部分稱為盈功。當(dāng)阻抗功大于驅(qū)動(dòng) 功時(shí)，驅(qū)動(dòng)功比阻抗功少的部分稱為虧功。最大盈虧功是在整個(gè)周期中最大盈功與 最大虧功之差稱為最大盈虧功。 在已知平均角速度和速度不均勻系數(shù)時(shí)，據(jù)最大盈虧功，可求得等效構(gòu)件上所需要 的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，最后求得飛輪所需的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量來設(shè)計(jì)飛輪。 習(xí)題 7-1 如圖所示的齒輪傳動(dòng)中，已