機械原理習題答案

一、填空題1.平面運動副的最大約束數(shù)為____2_____，最小約束數(shù)為_____1_____。平面機構(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.在機器中，零件是最小制造的單元，構(gòu)件是最小運動的單元。4.點或線接觸的運動副稱為高副，如齒輪副、凸輪副等。5．機器中的構(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動的一種聯(lián)接稱為運動副。7．面接觸的運動副稱為低副，如轉(zhuǎn)動副、移動副等。8．把兩個以上的構(gòu)件通過運動副的聯(lián)接而構(gòu)成的相對可動的系統(tǒng)稱為是運動鏈，若運動鏈的各構(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．平面機構(gòu)是指組成機構(gòu)的各個構(gòu)件均在同一平面內(nèi)運動。10．在平面機構(gòu)中，平面低副提供2個約束，平面高副提供1個約束。11．機構(gòu)具有確定運動時所必須給定的獨立運動參數(shù)的數(shù)目稱為機構(gòu)的自由度。12．機構(gòu)具有確定運動的條件是機構(gòu)的原動件數(shù)等于自由度數(shù)。二、簡答題1.機構(gòu)具有確定運動的條件是什么？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.何謂復合鉸鏈、局部自由度和虛約束？在計算機構(gòu)自由度時應如何處理？答：復合鉸鏈是三個或更多個構(gòu)件組成兩個或更多個共軸線的轉(zhuǎn)動副。在有些機構(gòu)中,其某些構(gòu)件所能產(chǎn)生的局部運動并不影響其他構(gòu)件的運動,我們把這些構(gòu)件所能產(chǎn)生的這種局部運動的自由度稱為局部自由度。虛約束是在機構(gòu)中與其他約束重復而不起限制運動作用的約束。在計算機構(gòu)自由度時,K個構(gòu)件匯交而成的復合鉸鏈應具有（K-1）個轉(zhuǎn)動副，同時應將機構(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=0由圖1c可知，F(xiàn)=3n–（2pl+ph–p’）–F’=3×3–(2×4+0–0)–0=1abc圖15.試計算圖2所示的壓床機構(gòu)的自由度。解由圖2可知，該機構(gòu)存在重復結(jié)構(gòu)部分，故存在虛約束。實際上，從傳遞運動的獨立性來看，有機構(gòu)ABCDE就可以了，而其余部分為重復部分，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這里重復部分所引入的虛約束數(shù)目p’可根據(jù)該重復部分中的構(gòu)件數(shù)目n’、低副數(shù)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所示機構(gòu)的自由度。解n=5，pl=7（B處為復合鉸鏈），ph=0，則F=3n–2pl–ph=3×5–2×7–0=1試畫出圖示平面機構(gòu)的機構(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)唧筒機構(gòu)――用于水井的半自動汲水機構(gòu)。圖中水管4直通水下，當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：自由度計算：n=3pL=4pH=0p'=0F'=0F=3n–（2pl+ph–p’）–F’=3×3–(2×4+0–0)–0=1畫出機構(gòu)示意圖：33241圖b)縫紉機針桿機構(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=3pL=4pH=0p'=0F'=0觀察方向F=3n－(2pl＋ph－p′)－F′觀察方向=3×3－(2×4＋0－0)－0=1畫出機構(gòu)示意圖：434321試繪出圖a)所示偏心回轉(zhuǎn)油泵機構(gòu)的運動簡圖(各部分尺寸由圖中直接量取)。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)選取適當比例尺μl，繪制機構(gòu)運動簡圖(見圖b)2)分析機構(gòu)是否具有確定運動n=3pL=4pH=0p'=0F'=0F=3n－(2pl＋ph－p′)－F′=3×3－(2×4＋0－0)－0=1機構(gòu)原動件數(shù)目＝1，機構(gòu)有無確定運動？有確定運動。想一想：ACACB1324bb)μl=1mm/mm8在圖8所示的運動鏈中，標上圓弧箭頭的構(gòu)件為原動件。已知lAB=lCD，lAF=lDE，lBC=lAD=lFE。試求出該運動鏈的自由度數(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。當圓盤4轉(zhuǎn)動時，通過連桿5使沖頭6實現(xiàn)沖壓運動。試繪制其機構(gòu)運動簡圖，并計算自由度。b)b)μl=1mm/mm53(4)2167解：1)選取適當比例尺μl，繪制機構(gòu)運動簡圖(見圖b)2)分析機構(gòu)是否具有確定運動n=5pL=7pH=0p'=0F'=0F=3n－(2pl＋ph－p′)－F′=3×5－(2×7＋0－0)－0＝1機構(gòu)原動件數(shù)目＝1機構(gòu)有無確定運動？有確定運動2圖a)所示為一簡易沖床的初擬設計方案。設計者的思路是：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組成的凸輪機構(gòu)使沖頭4上下運動，以達到?jīng)_壓的目的。試繪出其機構(gòu)運動簡圖（各尺寸由圖上量取），分析是否能實現(xiàn)設計意圖，并提出修改方案。解1)選取適當比例尺μl，繪制機構(gòu)運動簡圖(見圖b)2)分析是否能實現(xiàn)設計意圖n=3pL=4pH=1p'=0F'=0F=3n–（2pl+ph–p’）–F’=3×3–(2×4+1–0)–0=0機構(gòu)有無確定運動？無能否實現(xiàn)設計意圖？不能3)提出修改方案（圖c）bb)μl=300mm/mmc)6計算圖6所示平面機構(gòu)的自由度，并指出復合鉸鏈、局部自由度及虛約束，在進行高副低代后，分析機構(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處為復合鉸鏈），ph=2，于是由式（1.2）得F=3n–（2pl+ph–p’）–F’=3×10–(2×13+2–0)–1=1Ⅱ級機構(gòu)圖67求圖7所示機構(gòu)的自由度，并在圖中標明構(gòu)件號，說明運動副的數(shù)目及其所在位置，最后分析機構(gòu)為幾級機構(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=1Ⅲ級機構(gòu)圖79.試計算圖9所示凸輪——連桿組合機構(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=3n–（2pl+ph–p’）–F’=3×7–(2×8+2–0)–2=1這里應注意：該機構(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Ⅱ級桿組，未引入約束，故機構(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)機構(gòu)了。圖911試計算圖11所示機構(gòu)的自由度，若有復合鉸鏈、局部自由度或虛約束時，應予以指出，并進行高副低代，確定該機構(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處為復合鉸鏈），ph=1，于是由式（1.2）得F=3n–（2pl+ph–p’）–F’=3×9–(2×12+1–0)–1=1Ⅲ級機構(gòu)圖1112判別圖12所示機構(gòu)的運動是否確定，為什么？對該機構(gòu)進行高副低代，拆組分析，并確定機構(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機構(gòu)運動確定，為Ⅱ級機構(gòu)。131）按傳動順序用數(shù)字1、2、3…在圖示機構(gòu)上給構(gòu)件編號。2）計算自由度，并判斷機構(gòu)有無確定運動：在圖中指明：復合鉸鏈、局部自由度和虛約束n=10pL=14pH=1p'=1F'=1F=3n－(2pl＋ph－p′)－F′=3×10－(2×14＋1－1)－1=1機構(gòu)原動件數(shù)目＝1機構(gòu)有無確定運動？有確定運動編號暫略編號暫略復合鉸鏈虛約束局部自由度14傳動順序用數(shù)字1、2、3…在圖示機構(gòu)上給構(gòu)件編號。2）計算自由度，并判斷有無確定運動：在圖中指明復合鉸鏈、局部自由度和虛約束n=9pl=13ph=0p'=1F'=0F=3n–（2pl+ph–p’）–F’=3×9–(2×13+0)–0=1機構(gòu)原動件數(shù)目＝1，機構(gòu)有無確定運動？有。3）桿組拆分，并判斷機構(gòu)級別：（從遠離原動件的方向開始拆分）=1\*ROMANI級桿組=1\*ROMANI級桿組Ⅱ級桿組Ⅱ級桿組Ⅱ級桿組Ⅱ級桿組3247689復合鉸鏈59856472315按傳動順序用數(shù)字1、2、3…在圖示機構(gòu)上給構(gòu)件編號。3212）計算自由度，并判斷有無確定運動：3214請在圖中指明：復合鉸鏈、局部自由度和虛約束456復合鉸鏈n=7pL=10pH=056復合鉸鏈7p'=0F'=07F=3n–（2pl+ph–p’）–F=3×7–(2×10+0–0)–0=1機構(gòu)原動件數(shù)目＝1機構(gòu)有無確定運動？有3）桿組拆分，并判斷機構(gòu)級別：（從遠離原動件的方向開始拆分）421356Ⅱ級桿組Ⅱ級桿組I級桿組Ⅱ級桿組可見，該機構(gòu)為Ⅱ級機構(gòu)。421356Ⅱ級桿組Ⅱ級桿組I級桿組Ⅱ級桿組3－１填空題：1．速度瞬心是兩剛體上瞬時速度相等的重合點。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．當兩個構(gòu)件組成移動副時，其瞬心位于垂直于導路方向的無窮遠處。當兩構(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處；若兩個高副元素間有相對滑動時，則其瞬心在過接觸點兩高副元素的公法線上。4．當求機構(gòu)的不互相直接聯(lián)接各構(gòu)件間的瞬心時，可應用三心定理來求。5．3個彼此作平面平行運動的構(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．機構(gòu)瞬心的數(shù)目K與機構(gòu)的構(gòu)件數(shù)N的關(guān)系是K＝N(N－1)/2。7．鉸鏈四桿機構(gòu)共有6個速度瞬心，其中3個是絕對瞬心。8．速度比例尺μν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μa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用于構(gòu)件，而不能應用于整個機構(gòu)。10．在擺動導桿機構(gòu)中，當導桿和滑塊的相對運動為平動，牽連運動為轉(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。3－2試求出圖示各機構(gòu)在圖示位置時全部瞬心的位置(用符號直接標注在圖上)。ABABC4321ABCD412311234BCAP12P23（P24）P34P14→∞P13→∞11234BCDAP23（P13）P14（P24）P34P123－3在圖a所示的四桿機構(gòu)中，lAB=60mm,lCD=90mm，lAD=lBC=120mm，ω2=10rad/s，試用瞬心法求：1234ABCD1234ABCDφω2a)2）當φ＝165°時，構(gòu)件3的BC線上速度最小的一點E的位置及速度的大??；3）當vC＝0時，φ角之值（有兩個解）；解：1）以選定的比例尺μl作機構(gòu)運動簡圖（圖b）。2）求vC，定出瞬心P13的位置（圖b）BCμl=0.003m/mmb)12BCμl=0.003m/mmb)1234ADφ=165°ω2P12P23P34P14P13E==≈2.4×174=418(mm/s)3）定出構(gòu)件3的BC線上速度最小的點E的位置：E點位置如圖所示。μl=0.003m/mmc)1AB1B2C1(P13μl=0.003m/mmc)1AB1B2C1(P13)C2(P13)φ2φ1D=374(mm/s)4）定出vC＝0時機構(gòu)的兩個位置（作于圖c），量出：φ1≈45°φ2≈27°3－4在圖示機構(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ω2的大小和方向。解：，方向為逆時針，方向向左，方向向左3－5已知鉸鏈四桿機構(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的表達式，并在圖a上標出他們的方向。解：，逆時針方向，逆時針方向3－6已知：在圖示機構(gòu)中，lAB=lBC=lCD=l，且構(gòu)件1以ω1勻速轉(zhuǎn)動。AB、BC處于水平位置CD⊥BC，試用相對運動圖解法求ω3，α3（μv和μa可任意選擇）。解：屬于兩構(gòu)件間重合點的問題ω1DCBA23ω1DCBA2341b2p(b3)速度分析方向：⊥BD⊥AB∥CD大小:?ω12l？在速度多邊形中，∵b3與極點p重合，∴vB3=0且ω3＝vB3/lBD＝0，由于構(gòu)件2與構(gòu)件3套在一起，∴ω2＝ω3＝0b3b3'b2'p'或π方向：⊥BDB→A∥CD大小:0?ω12l0？在加速度多邊形中，矢量代表則有：將矢量移至B3點，可見為α3逆時針。411CB23A3－7在圖示擺動導桿機構(gòu)中，∠BAC＝90°，LAB=60mm，LAC=120mm411CB23AA解：取長度比例尺作機構(gòu)運動簡圖AvB2=ω1?lAB=30?60=1800mm/s=1.8m/saB2=ω12?lAB=302?60=54m/s2方向：⊥BC⊥AB∥BCb3大?。?？ω1lAB？b3b2ω1≈b2方向：B→C⊥BCB→AC→B⊥CB大?。害?2lBC？ω12lAB2ω2vB3B2?0.1b2’b3b2’b3’b3’’b3’’α1≈210rad/s2，逆時針3－8已知鉸鏈四桿機構(gòu)的位置、速度多邊形和加速度多邊形如下圖所示。試求：=1\*GB3①構(gòu)件1、2和3上速度均為的點X1、X2和X3的位置；=2\*GB3②構(gòu)件2上加速度為零的點Q位置，并求出該點的速度；=3\*GB3③構(gòu)件2上速度為零的點H位置，并求出該點的加速度；HHQX3X2X1ω1ABCD1234p′(q′)n2b′c′n3p(a,d,h)cxx1x2x3μl＝0.002m/mmμa＝0.05m/s2/mmμv＝0.01m/s/mmh′qaH=μv×≈0.05×69=3.45m/svQ=μv×≈0.01×39=0.39m/sb3－9圖示連桿機構(gòu)，長度比例尺μl＝0.001m/mm，其中l(wèi)AB＝15mm，lCD＝40mm，lBC＝40mm，lBE＝lEC＝20mm，lEF＝20mm，ω1＝20rad/s，試用相對韻達圖解法求：ω2、ω3、ω4、ω5的大小和方向；α2、α3、α4、α5的大小和方向；構(gòu)件4上的點F4的速度vF4和加速度aF4構(gòu)件5上的點F5的速度vF5和加速度aF5。（速度多邊形和加速度多邊形的比例尺分別為μv＝0.005（m/s）/mm，μa＝0.006（m/s2）/mm，要求列出相應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）ω2=7.75rad/s，ω3=9rad/s，逆時針方向ω4=ω5=5rad/s，順時針方向（2）α2=165rad/s2，順時針方向；α3=67.5rad/s2，逆時針方向；α4=α5=52.34rad/s2，順時針方向（3）aF4＝，（4）vF5＝，平面機構(gòu)的力分析第5章機械的效率和自鎖概念：1.凡是驅(qū)動機械產(chǎn)生運動的力統(tǒng)稱為力，其特征是該力與其作用點的速度方向或成，其所作的功為。A．驅(qū)動；

B．平衡；

C．阻抗；

D．消耗功；E．正功；F．相同；

G．相反；

H．銳角；

I．鈍角；

J．負功答：AFHE2.簡述進行質(zhì)量代換需要滿足的三個條件？動代換和靜代換各應滿足什么條件？答：質(zhì)量代換法需滿足三個條件：代換前后構(gòu)件的質(zhì)量不變；代換前后構(gòu)件的質(zhì)心位置不變；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。3.什么是當量摩擦系數(shù)？分述幾種情況下的當量摩擦系數(shù)數(shù)值。答：為了計算摩擦力簡便，把運動副元素幾何形狀（接觸面形狀）對運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）機械效率小于或等于03）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×：在機械運動中，總是有摩擦力存在，因此，機械功總有一部分消耗在克服摩擦力上。（√）分析與計算：圖示為一曲柄滑塊機構(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，運動副B處摩擦角φ如圖所示）。3.圖示為一帶式運輸機，由電動機1經(jīng)帶傳動及一個兩級齒輪減速器，帶動運輸帶8。設已知運輸帶8所需的曳引力P=5500N，運送速度u=1.2m/s。帶傳動（包括軸承）的效率η1=0.95,每對齒輪（包括其軸承）的效率η2=0.97,運輸帶8的機械效率η3=0.9。試求該系統(tǒng)的總效率及電動機所需的功率。解：該系統(tǒng)的總效率為電動機所需的功率為4.如圖所示為一輸送輥道的傳動簡圖。設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.圖示為由幾種機構(gòu)組成的機器傳動簡圖。已知：η1=η2=0.98，η3=η4=0.96，η5=η6=0.94，η7=0.42，Pr’=5KW，Pr’’=0.2KW。求機器的總效率η。55612347η1η2η5η6η7η3η4Pr’Pr’’解：設機構(gòu)3、4、5、6、7組成的效率為η3’，則機器的總效率為η=η1η2η3’而，P2’η3η4=Pr’，P2’’η5η6η7=Pr’’將已知代入上式可得總效率η=η1η2η3’=0.8376.如圖所示，構(gòu)件1為一凸輪機構(gòu)的推桿，它在力F的作用下，沿導軌2向上運動，設兩者的摩擦因數(shù)f=0.2，為了避免發(fā)生自鎖，導軌的長度L應滿足什么條件（解題時不計構(gòu)件1的質(zhì)量）？解：力矩平衡可得：,得：，其中R1FRR1FR2Ff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，利用這個夾具把兩塊要焊接的工件1及1’預先夾妥,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（即當夾緊后，楔塊3不會自動松脫出來的條件）。解：此題是判斷機構(gòu)的自鎖條件，因為該機構(gòu)簡單，故可選用多種方法進行求解。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。由正弦定理可得當時，于是此機構(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，則應使即得自鎖條件為：解法三：根據(jù)運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φ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.圖示楔塊機構(gòu)。已知：，各摩擦面間的摩擦系數(shù)均為,阻力N。試：①畫出各運動副的總反力；②畫出力矢量多邊形；③求出驅(qū)動力P值及該機構(gòu)效率。由正弦定理：和于是代入各值得：取上式中的，可得于是第6章機械的平衡概念：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。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)件進行動平衡時，應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.機構(gòu)的完全平衡是使機構(gòu)的總慣性力恒為零，為此需使機構(gòu)的質(zhì)心

恒固定不動。

9.平面機構(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質(zhì)量即可獲得平衡B動不平衡只有在轉(zhuǎn)子運轉(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.平面機構(gòu)的平衡問題，主要是討論機構(gòu)慣性力和慣性力矩對

的平衡。A.曲柄

B.連桿

C.

機座答：C11.判斷對錯，在括號中打上√或×：=1\*GB3①經(jīng)過動平衡校正的剛性轉(zhuǎn)子，任一回轉(zhuǎn)面內(nèi)仍可能存在偏心質(zhì)量。(

√

)=2\*GB3②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。(

√

)=3\*GB3③設計形體不對稱的回轉(zhuǎn)構(gòu)件，雖已進行精確的平衡計算，但在制造過程中仍需安排平衡校正工序。(

√

)=4\*GB3④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?shù)丶悠胶赓|(zhì)量即可達到動平衡。(

√

)=5\*GB3⑤通常提到連桿機構(gòu)慣性力平衡是指使連桿機構(gòu)與機架相聯(lián)接的各個運動副內(nèi)動反力全為零，從而減小或消除機架的振動。(

×

)=6\*GB3⑥作往復運動或平面復合運動的構(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。(

×

)=7\*GB3⑦若機構(gòu)中存在作往復運動或平面復合運動的構(gòu)件，則不論如何調(diào)整質(zhì)量分布仍不可能消除運動副中的動壓力。(

√

)=8\*GB3⑧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)量來達到慣性力系平衡的目的。(

√

)=9\*GB3⑨為了完全平衡四桿鉸鏈機構(gòu)ABCD的總慣性力，可以采用在原機構(gòu)上附加另一四桿鉸鏈機構(gòu)AB’C’D來達到。條件是lAB=lAB’，lBC=lBC’lCD=lCD’，各桿件質(zhì)量分布和大小相同。(

×

)=10\*GB3⑩為了完全平衡四桿鉸鏈機構(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)量和來達到。平衡質(zhì)量的位置和大小應通過計算求得。(

×

)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)，則其中軸已達靜平衡，軸已達動平衡。

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Ⅰ處有一直徑φ=50mm的通孔，位置Ⅱ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Ⅰ及Ⅱ中的平衡質(zhì)量mbⅠ及mbⅡ的回轉(zhuǎn)半徑均為50cm，試求mbⅠ及mbⅡ的大小和方位。解：解法一：先確定圓盤的各偏心質(zhì)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)(a)(b)機械的運轉(zhuǎn)及其速度波動的調(diào)節(jié)概念：等效構(gòu)件的等效質(zhì)量

或

等效轉(zhuǎn)動慣量具有的動能等于原機械系統(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)，而與機器的運動無關(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。機器產(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。4.什么是機械系統(tǒng)的等效動力學模型?

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)件稱為原機械系統(tǒng)的等效動力學模型。5.等效構(gòu)件上作用的等效力或力矩產(chǎn)生的瞬時功率等于原機械系統(tǒng)所有外力產(chǎn)生的瞬時功率之和。

6.試論述飛輪在機械中的作用。答案：

飛輪在機械中的作用，實質(zhì)上相當于一個儲能器。

當外力對系統(tǒng)作盈功時，它以動能形式把多余的能量儲存起來，使機械速度上升的幅度減??；

當外力對系統(tǒng)作虧功時，它又釋放儲存的能量，使機械速度下降的幅度減小。另外還有一種應用，渡過死點7.飛輪在機械中的作用，實質(zhì)上相當于一個儲能器。

8.機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)方法是除機器本身有自調(diào)性的外一般加裝調(diào)速器。9.機器安裝飛輪后，原動機的功率可以比未安裝飛輪時D。A.一樣

B.大

C.小

D.

A、C的可能性都存在10.機器運轉(zhuǎn)出現(xiàn)周期性速度波動的原因是C。

A．機器中存在往復運動構(gòu)件，慣性力難以平衡；

B.機器中各回轉(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.機器中各運動副的位置布置不合理。11.采用飛輪進行機器運轉(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.機器等效動力學模型中，等效力的等效條件是什么？不知道機器的真實運動，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，等于作用在整個機械系統(tǒng)中的所有外力所做之功的總和。不知道機器的真實運動，可以求出等效力，因為等效力只與機構(gòu)的位置有關(guān)，與機器的真實運動無關(guān)。13.機器產(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×：=1\*GB3①機器中安裝飛輪后，可使機器運轉(zhuǎn)時的速度波動完全消除。(

×

)=2\*GB3②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。(

√

)=3\*GB3③機器穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的含義是指原動件(機器主軸)作等速轉(zhuǎn)動。(

×

)=4\*GB3④機器作穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，必須在每一瞬時驅(qū)動功率等于阻抗功率。(

×

)=5\*GB3⑤機器等效動力學模型中的等效質(zhì)量(轉(zhuǎn)動慣量)是一個假想質(zhì)量(轉(zhuǎn)動慣量)，它的大小等于原機器中各運動構(gòu)件的質(zhì)量(轉(zhuǎn)動慣量)之和。(

×

)=6\*GB3⑥機器等效動力學模型中的等效力(矩)是一個假想力(矩)，它的大小等于原機器所有作用外力的矢量和。(

×

)=7\*GB3⑦機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，因而在未求得機構(gòu)的真實運動前是無法計算的。(

×

)=8\*GB3⑧機器等效動力學模型中的等效質(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，因而在未求得機構(gòu)的真實運動前是無法計算的。(

×

)=9\*GB3⑨為了調(diào)節(jié)機器運轉(zhuǎn)的速度波動，在一臺機器中可能需要既安裝飛輪，又安裝調(diào)速器。(

×

)=10\*GB3⑩為了使機器穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，機器中必須安裝飛輪。(

×

)分析與計算：1.某內(nèi)燃機的曲柄輸出力矩Md隨曲柄轉(zhuǎn)角φ的變化曲線如圖所示，其運動周期φT=π，曲柄的平均轉(zhuǎn)速nm=620r/min。當用該內(nèi)燃機驅(qū)動一阻抗力為常數(shù)的機械時，如果要求其運轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)δ=0.01。試求=1\*GB2⑴曲柄最大轉(zhuǎn)速nmax和相應的曲柄轉(zhuǎn)角位置φmax；=2\*GB2⑵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）。MφMφABC0Mdπ/9π/613π/18200N·mMφABC0Mdπ/9π/613π/18200N·mMer=Med350/3DEFGs1s2s3a)φEφFφCb)在一個運動循環(huán)內(nèi)，驅(qū)動功Wd應等于阻抗功Wr，即Mer·π=Wr=Wd=(π/9)·200/2+(π/6)·200+(13π/18)·200/2=350π/3所以Mer=350/3N·m畫出等效阻力矩Mer曲線，如答圖a)所示。由得DE=7π/108，由得FG=91π/216，EF=π－DE－FG=111π/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=-=-=-3.781πs2=梯形ABFE面積=＋=28.356πs3=⊿FGC面積=-=-24.576π作能量指示圖，如圖b)所示，可知：在φ=φE=7π/108=11.667o處，曲柄有最小轉(zhuǎn)速nmin在φ=φF=125π/216=104.167o處，曲柄有最大轉(zhuǎn)速nmax由ωmax=ωm(1+δ/2)ωmin=ωm(1-δ/2)知nmax=nm(1+δ/2)=620×(1+0.01/2)=623.1r/min最大盈虧功⊿Wmax=s2=6125π/216=89.085裝在曲柄上的飛輪轉(zhuǎn)動慣量JF==2.11kg·m22.圖a所示為某機械系統(tǒng)的等效驅(qū)動力矩及等效阻抗力矩對轉(zhuǎn)角的變化曲線，為其變化的周期轉(zhuǎn)角。設己知各下尺面積為，，，，，，，而單位面積所代表的功為，試求系統(tǒng)的最大盈虧功。又如設己知其等效構(gòu)件的平均轉(zhuǎn)速為。等效轉(zhuǎn)動慣量為。試求該系統(tǒng)的最大轉(zhuǎn)速及最小轉(zhuǎn)速，并指出最大轉(zhuǎn)束及最小轉(zhuǎn)速出現(xiàn)的位置。解：1）求作此系統(tǒng)的能量指示圖（圖b），由圖b知：此機械系統(tǒng)的動能最小及最大值分別出現(xiàn)在b及e的位置，即系統(tǒng)在及處，分別有及。2)求運轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)設求和3.已知某軋機的原動機功率等于常數(shù)：N1=300KW，鋼板通過軋輥時消耗的功率為常數(shù)：N2=900KW，鋼材通過軋輥的時間t2=5s，主軸平均轉(zhuǎn)速n1=50r/min,機械運轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)δ=0.2，設軋鋼機的全部轉(zhuǎn)動慣量集中在飛輪上。求：

(1)此軋鋼機的運轉(zhuǎn)周期；

(2)飛輪的最大轉(zhuǎn)速和最小轉(zhuǎn)速；

(3)安裝在主軸上的飛輪的轉(zhuǎn)動慣量。(13分)答案：

(1)設運動周期為T，則有：

T×N1=N2×t2

所以：T=N2×t2/N1=900×5/300=15s

(2)平均轉(zhuǎn)速：ωm=n1×2π/60=5.23rad/s

最大轉(zhuǎn)速：ωmax=ωm(1+δ/2)=5.75rad/s

最小轉(zhuǎn)速：ωmin=ωm(1-δ/2)=4.71rad/s

(3)最大盈虧功：Amax=(N2-N1)×t2=3×106Nm

飛輪的轉(zhuǎn)動慣量：

(Kg.m2)第八章平面連桿機構(gòu)及其設計一、填空題：平面連桿機構(gòu)是由一些剛性構(gòu)件用轉(zhuǎn)動副和移動副連接組成的。在鉸鏈四桿機構(gòu)中，運動副全部是低副。在鉸鏈四桿機構(gòu)中，能作整周連續(xù)回轉(zhuǎn)的連架桿稱為曲柄。在鉸鏈四桿機構(gòu)中，只能擺動的連架桿稱為搖桿。在鉸鏈四桿機構(gòu)中，與連架桿相連的構(gòu)件稱為連桿。某些平面連桿機構(gòu)具有急回特性。從動件的急回性質(zhì)一般用行程速度變化系數(shù)表示。對心曲柄滑塊機構(gòu)無急回特性。平行四邊形機構(gòu)的極位夾角00，行程速比系數(shù)1。對于原動件作勻速定軸轉(zhuǎn)動，從動件相對機架作往復直線運動的連桿機構(gòu)，是否有急回特性，取決于機構(gòu)的極位夾角是否為零。機構(gòu)處于死點時，其傳動角等于。在擺動導桿機構(gòu)中，若以曲柄為原動件，該機構(gòu)的壓力角00。曲柄滑塊機構(gòu)，當以滑塊為原動件時，可能存在死點。組成平面連桿機構(gòu)至少需要4個構(gòu)件。二、判斷題：平面連桿機構(gòu)中，至少有一個連桿。 （√）在曲柄滑塊機構(gòu)中，只要以滑塊為原動件，機構(gòu)必然存在死點。 （√）平面連桿機構(gòu)中，極位夾角越大，值越大，急回運動的性質(zhì)也越顯著。 （√）有死點的機構(gòu)不能產(chǎn)生運動。 （×）曲柄搖桿機構(gòu)中，曲柄為最短桿。 （√）雙曲柄機構(gòu)中，曲柄一定是最短桿。 （×）平面連桿機構(gòu)中，可利用飛輪的慣性，使機構(gòu)通過死點位置。 （√）在擺動導桿機構(gòu)中，若以曲柄為原動件，則機構(gòu)的極位夾角與導桿的最大擺角相等。 （√）機構(gòu)運轉(zhuǎn)時，壓力角是變化的。 （√）三、選擇題：鉸鏈四桿機構(gòu)存在曲柄的必要條件是最短桿與最長桿長度之和A其他兩桿之和。A B C>鉸鏈四桿機構(gòu)存在曲柄的必要條件是最短桿與最長桿長度之和小于或等于其他兩桿之和，而充分條件是取A為機架。A最短桿或最短桿相鄰邊B最長桿C最短桿的對邊。鉸鏈四桿機構(gòu)中，若最短桿與最長桿長度之和小于其余兩桿長度之和，當以B為機架時，有兩個曲柄。A最短桿相鄰邊B最短桿C最短桿對邊。鉸鏈四桿機構(gòu)中，若最短桿與最長桿長度之和小于其余兩桿長度之和，當以A為機架時，有一個曲柄。A最短桿相鄰邊B最短桿C最短桿對邊。鉸鏈四桿機構(gòu)中，若最短桿與最長桿長度之和小于其余兩桿長度之和，當以C為機架時，無曲柄。A最短桿相鄰邊B最短桿C最短桿對邊。鉸鏈四桿機構(gòu)中，若最短桿與最長桿長度之和B其余兩桿長度之和，就一定是雙搖桿機構(gòu)。A<B>C=對曲柄搖桿機構(gòu)，若曲柄與連桿處于共線位置，當C為原動件時，此時機構(gòu)處在死點位置。A曲柄B連桿C搖桿對曲柄搖桿機構(gòu)，若曲柄與連桿處于共線位置，當A為原動件時，此時為機構(gòu)的極限位置。A曲柄B連桿C搖桿對曲柄搖桿機構(gòu)，當以曲柄為原動件且極位夾角B時，機構(gòu)就具有急回特性。A<0B>0C=0對曲柄搖桿機構(gòu)，當以曲柄為原動件且行程速度變化系數(shù)B時，機構(gòu)就具有急回特性。A<1B>1C=1在死點位置時，機構(gòu)的壓力角α=C。A0oB45oC90o若以B為目的，死點位置是一個缺陷，應設法通過。A夾緊和增力B傳動若以A為目的，則機構(gòu)的死點位置可以加以利用。A夾緊和增力；B傳動。判斷一個平面連桿機構(gòu)是否具有良好的傳力性能，可以A的大小為依據(jù)。 A傳動角B擺角C極位夾角壓力角與傳動角的關(guān)系是=C。 A180oB45oC90o要將一個曲柄搖桿機構(gòu)轉(zhuǎn)化為雙搖桿機構(gòu)，可用機架轉(zhuǎn)換法將原機構(gòu)的C。 A曲柄作為機架 B連桿作為機架 C搖桿作為機架對心曲柄滑塊機構(gòu)以曲柄為原動件時，其最大傳動角為C。A B C D四、簡答題：什么叫連桿、連架桿？不與機架連接的構(gòu)件稱為“連桿”與機架相連接的構(gòu)件稱為“連架桿”什么叫連桿機構(gòu)的急回特性？它用什么來表達？原動件作等速定軸轉(zhuǎn)動、從動件相對機架作往復運動的連桿機構(gòu)，從動件正、反行程平均速度不相等的現(xiàn)象稱為“連桿機構(gòu)的急回特性”，它用行程速度變化系數(shù)來表達。什么叫極位夾角？它與機構(gòu)的急回特性有什么關(guān)系？從動件處于兩個極限位置時對應的原動件(曲柄)位置所夾的角度，稱為“極位夾角”，用表示。機構(gòu)的急回特性用行程速度變化系數(shù)來衡量，而。什么叫死點？它與運動鏈的自由度有什么區(qū)別？機構(gòu)的傳動角為的位置，稱為“死點”。運動鏈的自由度意味著運動鏈不能成為機構(gòu)，無法運動。而具有死點的機構(gòu)能運動并且構(gòu)件間的相對運動規(guī)律確定，即使機構(gòu)處在死點位置，也可以通過一定的方式(如運用飛輪的慣性等)使機構(gòu)克服死點位置而實現(xiàn)從動件預期的運動規(guī)律。什么叫連桿機構(gòu)的壓力角、傳動角？研究傳動角的意義是什么？在不計摩擦時，主動件曲柄通過連桿作用在從動件上力的方向與該點速度方向之間所夾的銳角稱為機構(gòu)在此位置的壓力角；壓力角的余角稱為“傳動角”。常用傳動角來衡量機構(gòu)傳動性能的好壞，傳動角越大，機構(gòu)的傳動效率就越高。五、分析計算設計題：根據(jù)題45圖中標注的尺寸判斷各機構(gòu)是曲柄搖桿機構(gòu)、雙曲柄機構(gòu)還是雙搖桿機構(gòu)。題45圖雙曲柄機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)雙搖桿機構(gòu)在題46圖所示的曲柄搖桿機構(gòu)中，各構(gòu)件長度已知(自取長度比例尺，數(shù)值從圖中量出)，曲柄1為原動件。=1\*GB2⑴在圖中標出極位夾角并求出行程速度變化系數(shù)；=2\*GB2⑵在圖中標出構(gòu)件3的最大擺角；=3\*GB2⑶在圖中標出最小傳動角；=4\*GB2⑷若構(gòu)件3向左擺動為工作行程，機構(gòu)工作的性質(zhì)為慢進快退，請確定原動件1的轉(zhuǎn)向；=5\*GB2⑸當分別取構(gòu)件1、2、3為機架時，各獲得何種機構(gòu)？答46圖構(gòu)件1作機架，雙曲柄機構(gòu)構(gòu)件2作機架，曲柄搖桿機構(gòu)構(gòu)件3作機架，雙搖桿機構(gòu)題47圖所示為一六桿機構(gòu)，各構(gòu)件尺寸已知(自取長度比例尺，數(shù)值從圖中量出)，構(gòu)件AB為原動件。試用作圖法確定：=1\*GB2⑴滑塊5的沖程；=2\*GB2⑵滑塊5往返行程的平均速度是否相同？若不同，求其行程速度變化系數(shù)；=3\*GB2⑶滑塊的最小傳動角（保留作圖線）。題47圖在曲柄搖桿機構(gòu)ABCD中，AB為曲柄，AD為機架，CD為搖桿，BC為連桿，搖桿CD的長度已知(自取長度比例尺，數(shù)值從圖中量出)，擺角，行程速度變化系數(shù)，機架長度。試用圖解法確定曲柄AB及連桿BC的長度。答48圖∵∴由圖中數(shù)據(jù)可求得，已知一曲柄滑塊機構(gòu)滑塊的行程速比系數(shù)，滑塊的行程，偏距。試用作圖法設計此曲柄滑塊機構(gòu)，并求其最大壓力角。答49圖極位夾角根據(jù)圖中測量數(shù)據(jù)，可求得，，第9章單項選擇題1．與連桿相比，凸輪機構(gòu)的最大的缺點是。A．慣性力難以平衡B．點、線接觸易磨損C．設計較為復雜D．不能實現(xiàn)間歇運動2．與其他機構(gòu)相比，凸輪機構(gòu)最大的優(yōu)點是。A．可實現(xiàn)各種預期的運動規(guī)律B．便于潤滑C．制造方便，易獲得較高的精度D．從動件的行程可較大3．盤形凸輪機構(gòu)的壓力角恒等于常數(shù)。A．擺動尖頂推桿B．直動滾子推桿C．擺動平底推桿D．擺動滾子推桿4．對于直動推桿盤形凸輪機構(gòu)來講，在其他條件相同的情況下，偏置直動推桿與對心直動相比，兩者在推程段最大壓力角的關(guān)系為。A．偏置比對心大B．對心比偏置大C．一樣大D．不一定5．下述幾種運動規(guī)律中，即不會產(chǎn)生柔性沖擊也不會產(chǎn)生剛性，可用于調(diào)整場合。A．等速運動規(guī)律B．擺線運動規(guī)律(正弦加速度運動規(guī)律)C．等加速等減速運動規(guī)律D．簡諧運動規(guī)律(余弦加速度運動規(guī)律)6．對心直動尖頂推桿盤形凸輪機構(gòu)的推程壓力角超過許用壓力角許用值時，可采用措施來解決。A．增大基圓半徑B．改用滾子推桿C．改變凸輪轉(zhuǎn)向D．改為偏置直動尖頂推桿填空題1．在凸輪機構(gòu)幾種常用的推桿運動規(guī)律中，等速運動規(guī)律只宜用于低速；等加速、等減速運動規(guī)律和余弦加速度運動規(guī)律不宜用于高速；而正弦加速度運動規(guī)律和五次多項式運動規(guī)律都可在高速下應用。2．滾子推桿盤形凸輪的基圓半徑是從凸輪回轉(zhuǎn)中心到凸輪理論廓線的最短距離。3．平底垂直于導路的直動推桿盤形凸輪機構(gòu)中，其壓力角等于0。4．在凸輪機構(gòu)推桿的常用運動規(guī)律中，等速運動規(guī)律有剛性沖擊；等加速等減速運動規(guī)律、余弦加速度運動規(guī)律有柔性沖擊；正弦加速度運動規(guī)律和五次多項式運動規(guī)律無沖擊。5．凸輪機構(gòu)推桿運動規(guī)律的選擇原則為：①滿足機器工作的需要；②考慮機器工作的平穩(wěn)性；③考慮凸輪實際廓線便于加工。6．凸輪機構(gòu)中，使凸輪與從動件保持接觸的方法有力封閉法和幾何封閉法兩種。7．凸輪的基圓半徑越小，則凸輪機構(gòu)的壓力角越大，而凸輪機構(gòu)的尺寸越緊湊。8．用作圖法繪制直動從動件盤形凸輪廓線時，常采用反轉(zhuǎn)法法。即假設凸輪

靜止不動，從動件作作繞凸輪軸線的反向轉(zhuǎn)動（-ω方向轉(zhuǎn)動）和沿從動件導路方向的往復移動的復合運動。9．設計滾子從動件盤形凸輪機構(gòu)時，滾子中心的軌跡稱為凸輪的理論廓線；與滾子相包絡的凸輪廓線稱為實際廓線。簡答題1．(1)凸輪施加給從動件的正壓力方向與從動件受力點處的速度方向所夾銳角。(2)壓力角的大小可影響凸輪機構(gòu)尺寸和凸輪機構(gòu)的傳力效果。2．(1)與基圓半徑有關(guān)；(2)與偏距大小、方向有關(guān)；(3)與從動件類型有關(guān)；(4)與運動規(guī)律的選擇有關(guān)。3．(1)向右偏置好。(2)向右偏置，可使工作行程中的壓力角減小。(3)偏置過多，會使行程始末點附近的壓力角增大過多。若偏距超出基圓半徑，會導致從動件與凸輪脫離接觸。4．(1)不相同。(2)凸輪的實際廓線相同，而從動件端部形狀不同時，該凸輪的理論廓線不相同，故從動件的運動規(guī)律不相同。5．(1)由等速運動規(guī)律和等加速等減速運動規(guī)律組合而成。(2)有沖擊。(3)ABCD處有柔性沖擊。計算分析題1．2．(1)s線圖如圖示（=）。(2)凸輪廓線如圖示。34．①找出凸輪轉(zhuǎn)過90的位置。②標出，＝10③標出，5．(1)理論廓線如圖所示（由三段圓弧和一段直線所組成）。(2)基圓半徑如圖示。(3)行程h如圖示?！稒C械原理》習題卡齒輪機構(gòu)：習題1專業(yè)：學號：姓名：單項選擇題1．漸開線上某點的壓力角是指該點所受正壓力的方向與該點方向線之間所夾的銳角。A．絕對速度B．相對速度C．滑動速度D．牽連速度2．漸開線在基圓上的壓力角為。A．20°B．0°C．15°D．25°3．漸開線標準齒輪是指均為標準值，且分度圓齒厚齒槽寬的齒輪。A．小于B．大于C．等于D．小于且等于4．一對漸開線標準直齒圓柱齒輪要正確嚙合，它們的必須相等。A．直徑B．寬度C．齒數(shù)D．模數(shù)5．齒數(shù)大于42，壓力角α=20°的正常齒漸開線標準直齒外齒輪，其齒根圓基圓。A．大于B．等于C．小于D．小于且等于6．漸開線直齒圓柱齒輪傳動的重合度是實際嚙合線段與的比值。A．齒距B．基圓齒距C．齒厚D．齒槽寬7．漸開線直齒圓柱齒輪與齒條嚙合時，其嚙合角恒等于齒輪上的壓力角。A．基圓B．齒頂圓C．分度圓D．齒根圓8．用標準齒條型刀具加工的漸開線標準直齒輪時，不發(fā)生根切的最少齒數(shù)為。A．14B．15C．16D．179．正變位齒輪的分度圓齒厚標準齒輪的分度圓齒厚。A．大于B．等于C．小于D．小于且等于10．負變位齒輪的分度圓齒槽寬標準齒輪的分度圓齒槽寬。A．大于B．等于C．小于D．小于且等于11．斜齒圓柱齒輪的標準模數(shù)和標準壓力角在上。A．端面B．軸面C．主平面D．法面12．在蝸桿傳動中，用來計算傳動比i12是錯誤的。A．i12=ω1/ω2B．i12=d1/d2C．i12=z1/z2D．i12=n1/n2填空題1．漸開線離基圓愈遠的點，其壓力角愈大。2．漸開線直齒圓柱外齒輪齒廓上各點的壓力角是不同的，它在基圓上的壓力角為零，在齒頂圓上的壓力角最大；在分度圓上的壓力角則取為標準值。3．用標準齒條型刀具加工的標準齒輪時，刀具的中線與輪坯的分度圓之間作純滾動。4．用同一把刀具加工m、z、α均相同的標準齒輪和變位齒輪，它們的分度圓、基圓和齒距均相等。5．一對漸開線標準直齒圓柱齒輪按標準中心距安裝時，兩輪的節(jié)圓分別與其分度圓重合。6．有一對的標準直齒圓柱齒輪傳動，當正確安裝時，頂隙為1mm，理論上的側(cè)隙為0；當中心距變動量mm時，頂隙變?yōu)?.5mm。7．正變位齒輪與標準齒輪比較其齒頂高增大，齒根高減小。8．斜齒圓柱齒輪的齒頂高和齒根高，無論從法面或端面來都是相同的。9．一對外嚙合斜齒圓柱齒輪的正確嚙合條件為法面模數(shù)與壓力角相等并等于標準值，螺旋角大小相等方向相反。10．蝸桿的標準模數(shù)和標準壓力角在軸面，蝸辦經(jīng)的標準模數(shù)和標準壓力角在端面。11．直齒錐齒輪的幾何尺寸通常都以大端作為基準。12．齒輪分度圓是指齒輪尺寸計算的基準圓，一般在其上具有標準模數(shù)和標準壓力角的圓；節(jié)圓是指一對齒輪嚙合時作純滾動的圓。13．用范成法加工漸開線直齒圓柱齒輪，發(fā)生根切的原因是刀具的齒頂線或齒頂圓超過了嚙合線與輪坯基圓的切點。14．決定漸開線標準直齒圓柱齒輪尺寸的參數(shù)有z、m、a、、；寫出用參數(shù)表示的齒輪尺寸公式：r=；；；。15．一對漸開線標準直齒圓柱齒輪非正確安裝時，節(jié)圓與分度圓不重合，分度圓的大小取決于m、z，而節(jié)圓的大小取決于安裝中心距和傳動比 。三、簡答題1.一個齒輪只有分度圓，只有一對齒輪傳動時才有節(jié)圓。在標準安裝時分度圓和節(jié)圓相等。 3.因為齒廓在任一點接觸傳動時，其接觸點的公法線通過連心線上的定點。(公法線為同一條直線兩輪基圓的一條內(nèi)公切線)。4.分度圓是齒輪基本尺寸計算的基準圓；在分度圓上具有標準模數(shù)和標準壓力角值；分度圓上的齒厚等于齒槽寬；分度圓與用齒條刀加工時的節(jié)圓重合。5．根據(jù)漸開線直齒圓柱齒輪正確嚙合條件：兩齒輪法節(jié)(即法線齒距，等于基圓齒距，等于)，必須相等。題中，齒輪的法節(jié)為： mm齒條的法節(jié)為： mm因為，所以，這一齒輪和齒條能夠正確嚙合傳動。6．(1)齒數(shù)增加，齒頂高系數(shù)增加，嚙合角減小，將使重合度增加； (2)模數(shù)與重合度無關(guān)； (3)兩輪中心距變大，重合度減小。7．當實際中心距比標準中心距大時：傳動比不變，齒側(cè)間隙變大，頂隙變大，嚙合角變大，重合度變小。8．的一對齒輪具有較大的重合度。因齒高較高，因而實際嚙合線長，而兩者的基節(jié)(或法節(jié))相等，按定義可知，的較大。四、分析計算題1．解：KrkrbKrkrb∴另外，2．解：設圓棒與齒廓的接觸點為B點，由漸開線性質(zhì)可知，過B點作齒廓法線與基圓相切于N點，該法線也要通過圓棒圓心，且為直角三角形，,又在直角中，根據(jù)正弦定理有(a)式中故且將以上諸值代入式(a)中，整理后得mm3．模數(shù)為標準系列，故必為，其第三位小數(shù)值是由測量或制造誤差引起的。4.解：⑴求、及⑵求及⑶求當時所以則有5．解：正確嚙合條件：標準安裝：6．解：已知p刀＝mmm刀＝p刀/＝5mm即m=m刀=5mm刀＝a=O1P=60mmr=O1P=60mm由r=mz/2mm7．解：(1)mm(2)(3)，不根切8．解：由題意知，當基圓與齒根圓重合時，則有解上式有當時，即 故，即這時齒根圓大于基圓。9．解：(1)3齒輪rb大，所以齒廓平直；(2)1齒輪齒最高，因為m最大；(3)3齒輪尺寸最大，因為d最大；(4)1齒輪和2齒輪不能嚙合，因為10．解：1)求B1B2及arccos(rb1/ra1)=arcos(r1cosα/ra1)arccos(rb2/ra2)=arcos(r2cosα/ra2)0.63%0.63%0.37%B1B20.63%0.63%0.37%B1B2單B1B2/Pb=B1B2/πmcosα=1.63單雙當剛好能連續(xù)傳動時，有：1雙即εα=[z1(t