《機械原理習題集》

信侑里冢*辱

機械原理習題集

姓名_______________________

專業(yè)班級______________________

學號_______________________

交通與機械工程學院基礎教研室

精oo文檔

目錄

第一章緒論..............................................1

第二章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析.................................1

第三章平面機構(gòu)的運動分析.................................9

第四章平面機構(gòu)的力分析..................................30

第五章機械效率與自鎖....................................40

第六章機械的平衡........................................47

第七章機器的運轉(zhuǎn)及其速度波動的調(diào)節(jié).....................54

第八章平面連桿機構(gòu)......................................64

第九章凸輪機構(gòu)及其設計..................................75

第十章齒輪機構(gòu)及其設計..................................84

第十一章齒輪系及其設計..................................97

第一章緒論

選擇填空

1、機構(gòu)中的構(gòu)件是由一個或多個零件所組成，這些零件間B產(chǎn)

生任何相對運動。

A、可以B、不能

2、構(gòu)件是組成機器的」______o

A、制造單位B、獨立運動單元C、原動件D、

從動件

簡答題

1、什么是機構(gòu)、機器和機械？

機構(gòu)：在運動鏈中，其中一個件為固定件（機架），一個或幾個構(gòu)件為

原動件，其余構(gòu)件具有確定的相對運動的運動鏈稱為機構(gòu)。

機器：能代替或減輕人類的體力勞動或轉(zhuǎn)化機械能的機構(gòu)。

機械：機器和機構(gòu)的總稱。

2、機器有什么特征？

（1）經(jīng)過人們精心設計的實物組合體。

（2）各部分之間具有確定的相對運動。

（3）能代替或減輕人的體力勞動，轉(zhuǎn)換機械能。

3、機構(gòu)有什么特征？

（1）經(jīng)過人們精心設計的實物組合體。

（2）各部分之間具有確定的相對運動。

4、什么是構(gòu)件和零件？

構(gòu)件：是運動的單元，它可以是一個零件也可以是幾個零件的剛性組合。

零件：是制造的單元，加工制造不可再分的個體。

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第二章平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

判斷題

1、具有局部自由度的機構(gòu)，在計算機構(gòu)的自由度時，應當首先除去局

部自由度。(J)

2、具有虛約束的機構(gòu)，在計算機構(gòu)的自由度時，應當首先除去虛約束。

(V)

3、虛約束對運動不起作用，也不能增加構(gòu)件的剛性。(X)

4、六個構(gòu)件組成同一回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動副，則該處共有三個轉(zhuǎn)動副。

(X)

選擇填空

1、原動件的自由度應為B。

A、0B、1C、2

2、機構(gòu)具有確定運動的條件是

A、自由度＞0B、自由度=原動件數(shù)C、自由度＞1

3、由K個構(gòu)件匯交而成的復合較鏈應具有個轉(zhuǎn)動副。

A、K-1B、KC、K+1

4、一個作平面運動的自由構(gòu)件有上個自由度。

A、1B、3C、6

5、通過點、線接觸構(gòu)成的平面運動副稱為o

A、轉(zhuǎn)動副B、移動副C、局副

6、通過面接觸構(gòu)成的平面運他副稱為上。

A、低副B、高副C、移動副

7、平面運動副的最大約束數(shù)是

A、1B、2C、3

8、原動件數(shù)少于機構(gòu)自由度時，機構(gòu)將B。

A、具有確定的相對運動B、無規(guī)則地亂動C、遭到破壞。

填空題

1、使兩構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生一定相對運動的聯(lián)接稱為運動

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副O(jiān)

2、平面機構(gòu)中的低副有和回轉(zhuǎn)副兩

種。

3、機構(gòu)中的構(gòu)件可分為三類：原動件、從動件和機

_________o

4、在平面機構(gòu)中若引入一個高副將引入」個約束。

5、在平面機構(gòu)中若引入一個低副將引入二個約束。

6、平面運動副按組成運動副兩構(gòu)件的接觸特性，分為低副和高副

兩類。其中兩構(gòu)件間為面接觸的運動副稱為低副；兩構(gòu)件間

為點接觸或線接觸的運動副稱為局副O(jiān)

7、在平面機構(gòu)中構(gòu)件數(shù)、約束數(shù)與機構(gòu)自由度的關系是

F=3r-2Pi-Pho

8、機構(gòu)具有確定的相對運動條件是原動件數(shù)等于機構(gòu)的自

由度數(shù)。

簡答題

1、什么是平面機構(gòu)？

組成機構(gòu)的所有構(gòu)件都在同一平面或相互平行的平面上運動。

2、什么是運動副？平面運動副分幾類，各類都有哪些運動副？其約束

等于幾個？

運動副：兩個構(gòu)件直接接觸而又能產(chǎn)生一定相對運動的聯(lián)接叫運動副。

平面運動副分兩類：

（1）平面低副（面接觸）包括：轉(zhuǎn)動副、移動副，其約束為2o

（2）平面高副（點、線接觸）包括：滾子、凸輪、齒輪副等，約束為1o

3、什么是運動鏈，分幾種？

若干個構(gòu)件用運動副聯(lián)接組成的系統(tǒng)。分開式鏈和閉式鏈。

4、什么是機架、原動件和從動件？

機架：支承活動構(gòu)件運動的固定構(gòu)件。

原動件：運動規(guī)律給定的構(gòu)件。

從動件：隨原動件運動，并且具有確定運動的構(gòu)件。

5、機構(gòu)確定運動的條件是什么？什么是機構(gòu)自由度？

條件：原動件的數(shù)目等于機構(gòu)的自由度數(shù)，

機構(gòu)自由度：機構(gòu)具有確定運動所需要的獨立運動參數(shù)。

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6、平面機構(gòu)自由度的計算式是怎樣表達的？其中符號代表什么？

F=3n-2PL-PH其中：

n--活動構(gòu)件的數(shù)目，PL--低副的數(shù)目，PH—高副的數(shù)目。

7、在應用平面機構(gòu)自由度計算公式時應注意些什么？

應注意復合較鏈、局部自由度、虛約束。

8、什么是復合校鏈、局部自由度和虛約束，在計算機構(gòu)自由度時應如

何處理？

復合較鏈：多個構(gòu)件在同一軸線上組成轉(zhuǎn)動副，計算時，轉(zhuǎn)動副數(shù)目為

m-1個

局部自由度：與整個機構(gòu)運動無關的自由度，計算時將滾子與其組成轉(zhuǎn)

動副的構(gòu)件假想的焊在一起，預先排除局都自由度。

虛約束：不起獨立限制作用的約束，計算時除去不計。

9、什么是機構(gòu)運動簡圖，有什么用途？

拋開構(gòu)件的幾何形狀，用簡單的線條和運動副的符號，按比例尺畫出構(gòu)

件的運動學尺寸，用來表達機構(gòu)運動情況的圖形。

用途：對機構(gòu)進行結(jié)構(gòu)分析、運動分析和力分析。

習題

2-1如圖所示為一簡易沖床的初擬設計方案。設計的思路是：動力由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

輪機構(gòu)將使沖頭4上下運動以達到?jīng)_壓的目的。試繪出其機構(gòu)運動簡圖,

分析其是否能實現(xiàn)設計意圖？并提出修改方案。

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2-2如圖所示為一具有急回運動的沖床。圖中繞固定軸心A轉(zhuǎn)動的菱形

盤1為原動件，其滑塊2在B點較接，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。

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A

4

D3

5

E

K/

kK

6

2-3試計算圖示齒輪-連桿組合機構(gòu)的自由度。

解：⑻A為復合較鏈n=4,PL=5,Ph=1.

F=3n-2PL-Ph=3X4-2X5-1=1

(b)BCD為復合錢鏈n=6,PL=7,Ph=3

F=3n-2PL-Ph=3X6-2X7-3=1

2-4試計算圖示凸輪-連桿組合機構(gòu)的自由度。圖a中校接在凸輪上D

處的滾子可在CE桿上的曲線槽中滾動；圖b中在D處為錢接在一起的

兩個滑塊。

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夕

F口叫

3

KZZ]K//1

F77ICF77I

(b)

解：(a)LD為局部自由度

方法1：n=9PL=11Ph=2F=2

F=3n-2PL-Ph-F'

=3X9-2X11-2-

=1

方法2：n=7PL=9Ph=2

F=3n-2PL-Ph

=3X7-2X9-2

=1

(b)局部自由度E,Bo虛約C

方法1：n=7PL=8Ph=2F=2

F=3n-2PL-Ph-F'

=3X7-2X8-2-

=1

訪法2：n=5PL=6Ph=

F=3n-2PL-Ph

=3X5-2X6-

=1

2-5試計算如圖所示各平面機構(gòu)的自由度。

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解：(a)

局部自由度C

簡化法：n=4,pi=5,ph=1.

F=3X4-2X5-1

=1

(b)

局部自由度F

簡化：n=6,PL=8ph=1

F=3X6-2X8-1

=1

2-6計算機構(gòu)自由度，圖中標箭頭的構(gòu)件為原動件（應注明活動件、低

副、高副的數(shù)目，若機構(gòu)中存在復合較鏈，局部自由度或虛約束，也須

注明）。

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解：局部自由度E,復合較鏈C。

簡化：n=7,PL=9,ph=1

F=3X7-2X9-1=2

2-7計算機構(gòu)自由度并分析組成此機構(gòu)的基本桿組、確定機構(gòu)的級別。

n—5,pi_=7,ph=O.

F=3X5-2X7-0

=1

J

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解：n=9,p=13,p=0.

F=3X9-2X13-0

第三章平面機構(gòu)的運動分析

判斷題

1、兩構(gòu)件組成一般情況的高副即非純滾動高副時，其瞬心就在高副接

觸點處。（X）

2、平面連桿機構(gòu)的活動件數(shù)為n,則可構(gòu)成的機構(gòu)瞬心數(shù)是n（n+1）

/2o（V）

3、在同一構(gòu)件上，任意兩點的絕對加速度間的關系式中不包含哥氏加

速度。（V）

4、在平面機構(gòu)中，不與機架直接相連的構(gòu)件上任一點的絕對速度均不

為零。（X）

選擇填空

1、在兩構(gòu)件的相對速度瞬心處，瞬時重合點間的速度應有

A、兩點間相對速度為零，但兩點絕對速度不等于零；

B、兩點間相對速度不等于零，但其中一點的絕對速度等于零；

C、兩點間相對速度不等于零且兩點的絕對速度也不等于零；

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D、兩點間的相對速度和絕對速度都等于零。

2、速度影像原理適用于

A、不同構(gòu)件上各點B、同一構(gòu)件上所有點C、同一構(gòu)件上

的特定點。

3、速度瞬心是指兩構(gòu)件上0^。

A、絕對速度相等的點B、相對速度為零的點C、等速重合

點

4、加速度影像原理不能用于

A、同一構(gòu)件上的某些點B、同一構(gòu)件上各點C、不同構(gòu)件

上的點。

填空題：

1、速度瞬心可以定義為相互作平面相對運動的兩構(gòu)件上瞬時速度相等

重合點。

2、相對瞬心與絕對瞬心的相同點是都是等速重合點，不同點是絕對

速度是否為零；在由N個構(gòu)件組成的機構(gòu)中，有N(N-1)/2一(N?1)

個相對瞬心，有N-1個絕對瞬心。

3、當兩構(gòu)件組成轉(zhuǎn)動副時，其相對瞬心在轉(zhuǎn)動中心處;組成移動副

時，其瞬心在垂直于導路處;組成兼有滑動和滾動的高副時，其瞬

心在|過接觸點的公法線上I處O

4、作相對運動的三個構(gòu)件的三個瞬心必在同一條直線上

5、平面四桿機構(gòu)共有相對瞬心3個,絕對瞬心3個。

6、用矢量方程圖解法對機構(gòu)進行運動分析時，影像原理只能應用于」亙

一構(gòu)件上的各點。

簡答題

1、平面機構(gòu)運動分析的內(nèi)容、目的和方法是什么？

內(nèi)容：構(gòu)件的位置、角位移、角速度、角加速度、構(gòu)件上點的軌跡、位

移、

速度、加速度。

目的：改造現(xiàn)有機械的性能，設計新機械，

方法：圖解法、解析法、實驗法。

2、什么是速度瞬心，機構(gòu)瞬心的數(shù)目如何計算？

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瞬心：兩個構(gòu)件相對速度等于零的重合點，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)動副的軸心。

(2)兩構(gòu)件組成移動副，瞬心在無窮遠處。

(3)純滾動副的按觸點，

(4)高副接融點的公法線上。

4、用相對運動圖解法求構(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中的剛體平面運動和點的復合運動。

5、什么是基點法？什么樣的條件下用基點法？動點和基點如何選擇？

基點法：構(gòu)件上某一點的運動可以認為是隨其上任選某一點的移動和繞

其點

的4^-gjfj的y去

求同一構(gòu)件上兩點間的速度和加速度關系時用基點法，動點和基點選在

運動要素己知的錢鏈點。

6、用基點法進行運動分析的步驟是什么？

(1)選長度比例尺畫機構(gòu)運動簡圖

(2)選同一構(gòu)件上已知運動要素多的較鏈點作動點和基點，列矢量方

程，標出已知量的大小和方向。

(3)選速度和加速度比例尺及極點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)對所求的量進行計算和判定方向。

7、什么是運動分析中的影像原理？注意什么？

影像原理：已知同一構(gòu)件上兩點的速度或加速度求另外一點的速度和加

速度，則這三點速度或加速度矢端所圍成的三角形與這三點在構(gòu)件上圍

成的三角形相似，這就稱作運動分析中的影像法，又稱運動分析中的相

擬性原理。

注意：三點必須在同一構(gòu)件上，對應點排列的順序同為順時針或逆時針

方向。

8.什么是速度和加速度極點？

在速度和加速度多邊形中，絕對速度為零或絕對加速度為零的點，并且

是絕對速度或絕對加速度矢量的出發(fā)點。

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9、速度和加速度矢量式中的等號，在速度和加速度多邊形中是哪一點？

箭頭對頂?shù)狞c。

10、在機構(gòu)運動分析中在什么情況下應用應用重合點法？

兩個活動構(gòu)件有相對運動時，求重合點的速度和加速度。

11、應用重合點進行運動分析時，什么情況下有哥氏加速度？

當牽連角速度和重會點間相對速度不等于零時，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：akB1B2=2U)2VB1B2

方向為：VB1B2的矢量按牽連角速度32方向旋轉(zhuǎn)90°o

12、應用重合點法進行運動分析時的步驟是什么？

(1)選擇比例尺畫機構(gòu)運動簡圖。

(2)選運動要素已知多的較鏈點為重合點，列速度，加速度矢量方程。

(3)選速度比例尺和速度極點畫速度多邊形。

(4)選加速度比例尺和加速度極點畫加速度多邊形圖。

(5)回答所提出的問題。

習題

3-1試求圖示各機構(gòu)在圖示位置時的全部瞬心的位置。

P13(P23)

(a)

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Pl3M

3-2在圖示的機構(gòu)中，已知各構(gòu)件長度(機構(gòu)比例尺四=實際構(gòu)件長度

/圖上長度=0.002m/mm),原動件以等角速度cm=10rad/s逆時針轉(zhuǎn)動,

試用圖解法求在圖示位置時點E的速度VE和加速度aE,構(gòu)件2的角速

2

度32和角加速度。2。建議取：|Jy=0.005(m/s)/mm；pa=0.05(m/s)/mmo

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方向±CD±AB±BC

大??？3山?*

速度比例尺uv=0.005(m/s)/mm

VR=O.3A?Z/SVc=0.2m/s

①3二—=4r/53)=——=2r/s

-I

ICDBC

求VE：

作△bces/XBCE用影像法得出

VE—Pv.p6=0.35m/s

加速度分析。(1)求ac

%—ac+ac—aB+aCB+aCB

方向C-D±CDB-AC-B

±BC

大小g】cD??■

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(用影像法求.石)

a_&CB_兒?〃BC?C

^CB_Na?Pe-IBCIBC

3

3-3在圖示的機構(gòu)中，已知各構(gòu)件長度(|JL=0.002m/mm),原動件

以等角速度0)1=10rad/s逆時針轉(zhuǎn)動，試用圖解法求點D的速度VD和

2

加速度aD。建議取：pv=0.03(m/s)/mm；pa=0.6(m/s)/mmo

Ao_///////////////////ojE

4

D

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解：（1）選F點為重合點，則出=匕

v%=5+vs-尸

方向±EF±AF〃AF

大小?Wi?

作速度多邊形，如圖所示。

%=N??P于2

(2)求V。，D是EF上的一點。用影像法求解。

ED_pci___

EF=p,2%=氏?Pd

加速度分析

d/￡7IdJrC^L匚Id/r-*JrI>7TT

(1\七f2和七六1卜24

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方向F—E-LEFF—A-LAF//AF

大小短環(huán)?①"F2可1/耐?

（2）求aD

用速度影像法求解。

EDp'd'——

三萬一萬萬.?■旬=Av?P'd'

3-4在圖示的機構(gòu)中，已知各構(gòu)件的尺寸及原動件1的角速度coi（為

常數(shù)），試以圖解法求在（P1=90。時構(gòu)件3的角速度33及角加速度。3（比

例尺任選）。

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解：選B點為重合點，噓2二噓1

速度分析力3約83約

方向±BD±AB//CD

大小?①JAB?

作速度多邊形,如圖所示：

b2VP

當

3?

-3=，BD（沿逆時針方向）

加速度分析

--n.--T_-J72_1_Kk_1_K廠

C/LnIDaDIaDDICLDD

*383約占約“382

方向B-D±BDB-A±CD//CD

大?、?1BD?aIAB2電魄也?

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作加速度多邊形，如圖所示:

*3=Na"%I”（順時針方向）

3-5在圖示的搖塊機構(gòu)中，已知l_AB=30mm,LAC=100mm,LBD=

50mm,LDE=40mm,曲柄以等角速度的=10rad/s回轉(zhuǎn)，試用圖用

法求機構(gòu)在0=45。位置時，點C和點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點為重合點

速度分析北=匕2

vs="嗎+"嗎?

3

方向_LBC_LAB〃BC

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大小？3Tli9

做速度多邊形，如圖所示：

P(c)

?

e

助一3?---------------

,BC曦(順時針方向)

..%=°

V

求EMZABEC^Ab3ep

?.?VE=A3

一拉.一7—-n.-k.-r

aoIaDd口ICLnoIao〃

力口速度分析，"3與％與B?B3B2

方向B-C±BCB-A±BC〃

BC

21

大小03%C?"lAB233VB加?9

■

作加速度多邊形，如圖所示：

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求作影像圖，取△BECs/^b'e'p'

則

3-6在圖示六桿機構(gòu)中，已知機構(gòu)運動簡圖以及原動件的角速度0）1為

常數(shù)，試用矢量方程圖解法求：

（1）構(gòu)件2的角速度32；

（2）速度VD及角速度35。

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。

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解：速度分析

(1)求“

瑪=心十瑪A

方向±BC±A0±AB

大??？?

作速度多邊形，如圖所示

CD?1----------------

(AB(AB逆時針方向

(2)求AB桿上的匕o

影像法，作△ABDsZXabd

則VD2-44°2方向如圖。

vv-

(3)求小D，重合點法，口D

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vvv

r>4=r>2+r>4r>2

方向±DEJ〃AB

大?。縅?

由速度多邊形可知_______

_-----co="=N\Pda

5

叱。5=〃、-P&4lOElnE（逆時

針）

3-7在圖不六桿機構(gòu)中，已知：IBC=ICD=I1=/a=420rnrn,IAB=^40rnm,

/2=180mm,u）i=20rad/So

（1）分析該機構(gòu)的自由度以及機構(gòu)的級別；

（2）用相對運動圖解法求解在圖示位置時，F(xiàn)點的速度；

（3）構(gòu)件2的角速度32。

解：(1)求自由度

N=5,PL=7Ph=0

F=3X5-2X7-0

=1

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V

（2）求右（基點法）

遲=瑪十%

方向±CD±AB_LBC

大?。?*

作速度多邊形，如圖所示:

（逆時針方向）

（3）求2桿上的E點速度,

作影像圖，則E2的大小,方向可求。

（4）求5桿上的E點速度，（重合點法）

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vr=v+底

七5乜2乜5乜2

方向〃EFV//BC

大?。縑?

叱尸=HvPG

3-8圖示為干草壓縮機中的六桿機構(gòu)，已知各構(gòu)件長度/^B=600mm,

150mm,/BC=120mm,IBD=500mm,/CE=600mm及XD=400mm,

yp=500mm,ye=600mm,cui=10rad/So欲求活塞E在一個運動循環(huán)

中的位移、速度和加速度，試寫出求解步驟并畫出計算流程圖。

F=3X52X7

=1

(2)

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(3)求?(基點法)

土B=2

方向±BD±A0±BA

大小?51

作速度多邊形，如圖所示:

Aa

(逆時針方向)

(4)求?用影像法求解，Vc=〃"C

(5)求VE

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VE=匕S+EC

方向水平V±EC

大?。縑?

乙=QPe

EC4?ec

/二

（順時針方向）

第四章平面機構(gòu)的力分析

判斷題

1、在機械中，因構(gòu)件作變速運動而產(chǎn)生的慣性力一定是阻力。（X）

2、在車床刀架驅(qū)動機構(gòu)中，絲杠的轉(zhuǎn)動使與刀架固聯(lián)的螺母作移動，

則絲杠與螺母之間的摩擦力矩屬于生產(chǎn)阻力。（X）

3、考慮摩擦的轉(zhuǎn)動副，不論軸頸在加速、等速、減速不同狀態(tài)下運轉(zhuǎn),

其總反力的作用線一定都切于摩擦圓。（4）

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。

（d）

選擇填空題

1、作變速運動的構(gòu)件上的慣性力，B

A、當構(gòu)件加速運動時它是驅(qū)動力，當構(gòu)件減速運動時它是阻力；

B、當構(gòu)件加速運動時它是阻力，當構(gòu)件減速運動時它是驅(qū)動力；

C、無論構(gòu)件是加速運動還是減速運動時，它總是阻力；

D、無論構(gòu)件是加速運動還是減速運動時，它總是驅(qū)動力。

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,

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Ao

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對構(gòu)件1的相

對運動方向所成角度恒為C。

A、0°B、90°C、車屯角D、

銳角

4、在機械中阻力與其作用點速度方向D。

A、相同B、一定相反C、成銳角D、相

反或成鈍角

5、在機械中驅(qū)動力與其作用點的速度方向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、在機械中，因構(gòu)件作變速運動而產(chǎn)生的慣性力o

A、一定是驅(qū)動力B、在原動機中是驅(qū)動力，在工作機中是

阻力

C、一定是阻力D、無論在什么機器中，它都有時是驅(qū)動

力，有時是阻力。

7、圖示徑向軸承，虛線所示為摩擦圓，初始狀態(tài)

為靜止不動的軸頸，在外力的作用下，其運動狀態(tài)

是CO

A、勻速運動B、仍然靜止不動

C、加速運動D、減速運動

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、當考慮摩擦時，徑向軸頸轉(zhuǎn)動副中，總反力RBAA。

A、必切于摩擦圓，且RBA對軸心的力矩方向與3AB的方向相反；

B、必切于摩擦圓，且RBA對軸心的力矩方向與U)BA的方向相反；

C、必與摩擦圓相割，且RBA對軸心的力矩方向與3AB的方向相反。

10、考慮摩擦的轉(zhuǎn)動副，不論軸頸在加速、等速、減速不同狀態(tài)下運轉(zhuǎn),

其總反力的作用線C切于摩擦圓。

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A、都不可能B、不全是C、一定都

填空題

1、對機構(gòu)進行力分析的目的是：(1)確定運動副反力；(2)確定機構(gòu)

平衡力或平衡系力偶。

2、靜力分析一般適用于低速機械，慣性力小，忽略不計的情況。

3所謂動態(tài)靜力分析是指把慣性力視為加于機構(gòu)上的外力，再按靜力分

杭________________________________________________的一種力分析

方法，它一般適用于高速，重載情況。

4、機械中三角帶傳動比平型帶傳動用得更為廣泛，從摩擦角度來看，

其主要原因是一相同情況下，三角帶傳動摩擦力大于平型帶傳動摩

擦力O

簡答題

1、什么是機構(gòu)的動態(tài)靜力分析？在什么樣的機構(gòu)中必須考慮慣性力的

影響?

在機構(gòu)中將慣性力視為一般外力加于構(gòu)件上，再按靜力學方法進行分析

計算，這種考慮慣性力的機構(gòu)受力分析的方法稱為動態(tài)靜力分析，在高

速重載機械中必須考慮慣性力，因為慣性力很大。

2、什么是慣性力和總慣性力？

慣性力：是一種加在變速運動構(gòu)件質(zhì)心上的虛構(gòu)的外力。Pi=-mas

總慣性力：是質(zhì)心上的慣性力大小方向不變的平移，即使其對質(zhì)心的力

矩等于慣性力矩。PihpL=-Js這時的慣性力稱總慣性力。

3、構(gòu)件組的靜定條件是什么？

3n-2PL=0o

4、機構(gòu)動態(tài)靜力分析的目的是什么、步驟、方法是什么？

目的：確定各云動副中的反力，確定機械上的平衡力或平衡力矩。

步驟：

(1)對機構(gòu)進行運動分析，求出質(zhì)點s的加速度as和各構(gòu)件的角

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加速度。

（2）按R=-mas和M=-Js￡確定慣性力和力矩加在相應的構(gòu)件上

作為外力。

（3）確定各個運動副中的反力，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方向

的反力中和沿桿長垂直方向的反力R,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中。最

后用各構(gòu)件的力平衡條件求出內(nèi)端副的法向反力。

（4）確定原動件上的平衡力和平衡力矩，用靜力學力和力矩平衡條件

進行計算。

5、圖示軸頸7在軸承2中沿3方向轉(zhuǎn)動，Q為驅(qū)動力，P為摩擦圓半

徑。

（1）試判斷圖A、B、C中哪個圖的總反力R21是正確的？

（2）針對正確圖形，說明軸頸是勻速、加速、減速運動還是自鎖？

題5題6

6、圖a、b給出運轉(zhuǎn)著軸頸受力的兩種情況，Q為外力，P為摩擦圓半

徑。試畫出軸承對軸頸的總反力R21,并說明在此兩種情況下該軸的運

動狀態(tài)（勻速、加速或減速轉(zhuǎn)動）。

習題

4-1圖示為一曲柄滑塊機構(gòu)的三個位置，P為作用在滑塊上的驅(qū)動力，

摩擦圓摩擦角如圖所示。試在圖上畫出各運動副反力的真實方向。（構(gòu)

件重量及慣性力略去不計）。

解題步驟：1,判斷受拉？受壓？

2,判斷321,323,的方向。

3,判斷總反力切于摩察圓上方還是下方。

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4-2在圖示的較鏈四桿機構(gòu)中，已知機構(gòu)的位置、各構(gòu)件的尺寸和驅(qū)動

力F,各轉(zhuǎn)動副的半徑和當量摩擦系數(shù)均為,和。。若不計各構(gòu)件的重

力、慣性力，求各轉(zhuǎn)動副中反作用力的作用線和作用在從動件3上的阻

力偶矩M3的方向。

內(nèi)容提要：（1）,2桿受壓（2）,321,323都是逆時針轉(zhuǎn)向

（3）,3桿：力矩平衡（4）,1桿：三力匯交

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R21

4-3在圖示的較鏈四桿機構(gòu)中，已知機構(gòu)的位置和各構(gòu)件的尺寸，驅(qū)動

力為Pd,圖中的虛線小圓為摩擦圓，不計各構(gòu)件的重力和慣性力，要求

各轉(zhuǎn)動副中反作用力的作用線和機構(gòu)能克服的作用在從動件3上的阻力

偶矩M3的轉(zhuǎn)向。

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Rl2

4-4在圖示的曲柄滑塊機構(gòu)中，已知"s=90mm,/BC=240mm；曲柄上

E點作用有生產(chǎn)阻力Q且與曲柄垂直；滑塊與機架間的摩擦角（p=8°,

錢鏈A、B、C處的虛線小圓為摩擦圓，其半徑分別為pA=8mm,pB=pc=6

mm；滑塊上作用有水平驅(qū)動力F=1000N。設不計各構(gòu)件的重力和慣性

力，求當曲柄處于6=50。位置時，驅(qū)動力F所能克服的生產(chǎn)阻力Q的大

小

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(3),取1桿研究：&+。+&=°

4-5＞在圖示雙滑塊機構(gòu)中，已知工作阻力Q=500N,轉(zhuǎn)動副A、B處

摩擦圓及移動副中的摩擦角(P如圖所示。試用圖解法求出所需驅(qū)動力P。

［規(guī)定］：取力比例尺|Jp=10N/mmo

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4

解：(1)取2桿研究：為二力桿，52壓，321，323均為逆時

針轉(zhuǎn)向

(2)取3桿研究：0+息+鼠=。二力匯交

\43

⑶取1塊研究

P+61+R?]—0：

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第五章機械效率與自鎖

選擇填空題

1、在機器穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的一個運動循環(huán)中，若輸入功為Wd，輸出功為Wr,

損失功為Wf,則機器的機械效率為-A_______o

A、Wr/WdB、Wf/WdC、Wr/Wf

2、機械出現(xiàn)自鎖是由于Ao

A、機械效率小于零B、驅(qū)動力太小C、阻力太大D、

約束反力太大

3、從機械效率的觀點分析，機械自鎖的條件為B0

A、機械效率20B、機械效率WOC、機械效率

4、在由若干機器并聯(lián)構(gòu)成的機組中，若這些機器中單機效率相等均為

n。，則機組的總效率n必有如下關系_0_。

A、r|>r|oB、q<qoC、n=OoD、n=nr|o（n為單機

臺數(shù)）

5、在由若干機器并聯(lián)構(gòu)成的機組中，若這些機器的單機效率均不相同，

其中最高效率和最低效率分別為nmax和nmin,則機組的總效率R必有

如下關系D。

A、r|<nminB、P|>nmaxC、r|min—Q—QmaxD、

nminVr]Vr|max

6、在由若干機器串聯(lián)構(gòu)成的機組中，若這些機器的單機效率均不相同,

其中最高效率和最低效率分別為F]max和r>in,則機組的總效率Q必有如

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下關系上_______。

A、n〈nminB、f|>r|maxC、r|min—Q—QmaxD、

nminVn〈nmax

7、反行程自鎖的機構(gòu)，其正行程效率C,反行程效率

Do

A、q>1B、q=1C、0<n<1D、r|<0

8、自鎖機構(gòu)一般是指B的機構(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、設機器中的實際驅(qū)動力為P,在同樣的工作阻力和不考慮摩擦時的

理想驅(qū)動力為Po,則機器效率的計算式是n=Po/P。

2、設機器中的實際生產(chǎn)阻力為Q,在同樣的驅(qū)動力作用下不考慮摩擦

時能克服的理想生產(chǎn)阻力為Qo,則機器效率的計算式是1^=Q1

Qoo

3、在認為摩擦力達極限值條件下計算出機構(gòu)效率n后，則從這種效率

觀點考慮，機器發(fā)生自鎖的條件是-

0O

4、設螺紋的升角入，接觸面的當量摩擦系數(shù)為fv,則螺旋副自鎖的條

件是x<arctg。

5、并聯(lián)機組的效率與機組中與各機器效率，以及各機器所傳遞的功率大小有關。

簡答題

1、寫出移動副中的摩擦的幾種情況下其水平驅(qū)動力與鉛垂載荷之間的

關系式。

(1)平面摩擦P=Qtg(p,tg(p=fo

(2)斜平面摩擦P=Qtg(a+(p)o

(3)平槽面摩擦P=Qtg(pv,tgq)v=fv=f/sin&6為槽形半角，⑺、

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fv分別為當量摩擦角、當量摩擦系數(shù)。

（4）斜槽面摩擦P=Qtg（。+（pv）o

2、螺旋副中的水平驅(qū)動力和鉛垂載荷關系如何？

（1）矩形螺紋P=Qtg（a+（p）,M=Pd2/2o

（2）三角螺紋P=Qtg（。+5）,M=Pd2/2,（pv=arctgfv.fv=

f/cosp,B為牙形半角。

3、轉(zhuǎn)動副中軸頸摩擦的摩擦力或摩擦力矩公式如何？

A=fvQ式中的fv是轉(zhuǎn)動副的當量摩擦系數(shù)。Mf=pR2i=rfvQ=

pQ,p=rfvo

4、移動副和轉(zhuǎn)動副中總反力的確定方法是什么？

移動副：R21與V12成90。+0）。轉(zhuǎn)動副：R21對摩擦圓中心力矩方向與312

轉(zhuǎn)向相反并切于摩擦圓。摩擦圓半徑p=rfv,fv=（1-1.5）fo

5、什么是機械效率？考慮摩擦時和理想狀態(tài)機械效率有何不同？

機械穩(wěn)定轉(zhuǎn)動時的一個能量循環(huán)過程中，偷功出與輸入功的比值稱為機

械效率?？紤]摩擦時機械效率總是小于1,而理想狀態(tài)下的機械效率等

于1。

6、機械效率用力和力矩的表達式是什么？

理想驅(qū)動力（或力矩）實際工作阻力（或力矩）

n=---------------------------------=-----------------------------------

"實際驅(qū)動力（或力矩）一理想工作阻力（或力矩）

7、串聯(lián)機組的機械效率如何計算？

等于各個單機機械效率的乘積。

8、什么是機械的自鎖？自鎖與死點位置有什么區(qū)別？

自鎖：因為存在摩擦，當驅(qū)動力增加到無窮時，也無法使機械運動起來

的這種現(xiàn)象。

區(qū)別；死點位置不是存在摩擦而產(chǎn)生的，而是機構(gòu)的傳動角等于零。自

鎖是在任何位置都不能動，死點只是傳動角等于零的位置不動，其余位

置可動。

9、判定機械自鎖的方法有幾種？

（1）平面摩擦：驅(qū)動力作用在摩擦角內(nèi)。

（2）轉(zhuǎn)動副摩擦：驅(qū)動力作用在摩擦圓內(nèi)。

（3）機械效率小于等于零（串聯(lián)機組中有一個效率小于等于零就自鎖）。

（4）克服的生產(chǎn)阻力小于等于零。

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習題

5-1在圖示曲柄滑塊機構(gòu)中，曲柄I在驅(qū)動力矩⑷作用下等速轉(zhuǎn)動。設

已知各轉(zhuǎn)動副中的軸頸半徑r=10mm,當量摩擦系數(shù)L=0.2,移動副中

的滑動摩擦系數(shù)左0.15,/AB=100mm,,/Bc=350mm,各構(gòu)件的質(zhì)量和

轉(zhuǎn)動慣量忽略不計。當Mi=20N?m時，試求機構(gòu)在圖示位置時所能克

服的有效阻力F3及機械效率no

提示：首先將考慮摩擦時的機構(gòu)各構(gòu)件受力示于機構(gòu)圖上，然后再用解

析法建立驅(qū)動力矩Mi與有效阻力F3的關系式.再求出該機構(gòu)機械效率

的表扶式.最后計算其數(shù)值。

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5-2圖示為一對心偏心輪式凸輪機構(gòu)。已知機構(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)動力矩，設「和內(nèi)分別為推桿與凸

輪之間及推桿與導路之間的摩擦系數(shù)，fv為凸輪軸頸與軸承之間的當量摩擦系數(shù)（凸輪軸頸

直徑為必）。試求當凸輪轉(zhuǎn)角為e時該機構(gòu)的機械效率小

提示：在考慮摩擦受力分析時，因fv及d2的值均相對很小，在所建立的力平衡方程式中含

有dzsincpv的項可忽略不計。

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5-3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F=5500N,運送速度v=1.2m/s。帶傳動（包括軸承）的效率

午0.95,每對齒輪（包括其軸承）的效率加=0.97,運輸帶8的機械效率m=0.92。試求該系

統(tǒng)的總效率n及電動機所需的功率。

5-4如圖所示，電動機通過帶傳動及圓錐、圓柱齒輪傳動帶動工作機A及B。設每對齒輪（包

括軸承）的效率中=0.97,帶傳動的效率02=0.92（包括軸承效率），工作機A、B的功率分

別為PA=5kw,PB=1kw,效率分別為VA=0.8,件。5,試求電動機所需的功率。若改為:

PA=1kw,PB=5kw,其余條件不變,又將如何?

n-ii-g-i

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5-5在圖示斜面機構(gòu)中，設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。

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第六章機械的平衡

判斷題

1、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。（7）

2、不論剛性回轉(zhuǎn)體上有多少個平衡質(zhì)量，也不論它們?nèi)绾畏植迹恍?/p>

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。

（X）

3、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。（q）

4、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。

（v）

選擇填空題

1、機械平衡研究的內(nèi)容是.C。

A、驅(qū)動力與阻力間的平衡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、對于靜平衡的回轉(zhuǎn)件，則Bo

A、一定是動平衡的B、不一定是動平衡的C、必定不

是動平衡的

4、對于動平衡的剛性回轉(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)子的動平衡中，B

A、只有作加速運動的轉(zhuǎn)子才需要進行動平衡，因為這時轉(zhuǎn)子將產(chǎn)生慣

性力矩M=—Jao

B、對轉(zhuǎn)子進行動平衡，必須設法使轉(zhuǎn)子的離心慣性力系的合力和合力

偶矩均為零。

C、對轉(zhuǎn)子進行動平衡，只要能夠使轉(zhuǎn)子的離心慣性力系的合力為零即

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可。

D、對轉(zhuǎn)子進行動平衡，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)過平衡設計的剛性回轉(zhuǎn)件在理論上是完全平衡的，因而

Bo

A、不需作平衡試驗B、仍需作平衡試驗

填空題

1、研究機械平衡的目的是部分或完全消除構(gòu)件在運動時所產(chǎn)生的

不平衡慣性力，減少或消除在機構(gòu)各運動副中所引起的運動力

力，減輕有害的機械振動，改善機械工作性能和延長使用壽命。

2、回轉(zhuǎn)構(gòu)件的直徑D和軸向?qū)挾萣之比D/b符合N0.2

條件或有重要作用的回轉(zhuǎn)構(gòu)件，必須滿足動平衡條件方能平穩(wěn)地運轉(zhuǎn)。

如不平衡，必須至少在」二個校正平面上各自適當?shù)丶由匣蛉コ?/p>

衡質(zhì)量，方能獲得平衡。

3、剛性回轉(zhuǎn)件的平衡按其質(zhì)量分布特點可分為靜不平衡和動不

平衡。

4、回轉(zhuǎn)整件的動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miri=m2r2=m3r3=m4r%并作軸向等

間隔布置，且都在曲柄的同一含軸平面內(nèi)，則其中a,b,c軸已達靜平

衡，c軸已達動平衡。

加3廠3恤"刁71rl加3后丁〃3廠3

a)b)c)

簡答題

1、什么是機械的平衡？

使機械中的慣牲力得到平衡，這個平衡稱為機械平衡。

目的：是消除或部分的消除慣性力對機械的不良作用。

2、機械中的慣性力對機械的不良作用有哪些？

(1)慣性力在機械各運動副中產(chǎn)生附加動壓力增加運動副的磨擦磨損

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從而降低機械的效率和壽命。

(2)慣性力的大小方向產(chǎn)生周期性的變化引起機械及基礎發(fā)生振動使

機械工作精度和可靠性下降，也造成零件內(nèi)部的疲勞損壞。當振動頻率

接近振動系統(tǒng)的固有頻率時會產(chǎn)生共振，從而引起其機器和廠房的破壞

甚至造成人員傷亡。

3、機械平衡分哪兩類？什么是回轉(zhuǎn)件的平衡？又分幾種？

分回轉(zhuǎn)件的平衡和機構(gòu)在機座上的平衡兩類：

(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。回轉(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，可用理論力學中的力

系平衡原理進行計算。

?撓性轉(zhuǎn)子的平衡。

4、什么是剛性回轉(zhuǎn)件的靜平衡、動平衡？兩者的關系和區(qū)別是什么？

靜平衡：剛性回轉(zhuǎn)件慣性力的平衡

動平衡：剛性回轉(zhuǎn)件的慣性力和慣性力偶的平衡。

區(qū)別：B/D<0.2即不平衡質(zhì)量分布在同一回轉(zhuǎn)面上，用靜平衡。靜平

衡可以是靜止軸上的力的平衡。B/D0.2即不均勻質(zhì)量分布在不同

的回轉(zhuǎn)面上，用動平衡。動平衡必須在高速轉(zhuǎn)動的動平衡實驗臺上進行

平衡。

5、B/DW0.2的剛性回轉(zhuǎn)件只要進行靜平衡就可以了，但是在該回

轉(zhuǎn)平面不能加平衡的質(zhì)徑積，若達到機械平衡，得需要什么樣的平衡？

在上述情況下，得到在兩個相互平行的回轉(zhuǎn)平面內(nèi)加平衡質(zhì)徑積，使慣

性力平衡，還必須達到慣性力偶的平衡，因此，得到用動平衡的方法來

進行平衡。

6、動平衡的構(gòu)件一定是靜平衡的，反之亦然，對嗎？為什么？在圖(a),

(b)所示的兩根曲軸中，設各曲拐的偏心質(zhì)徑積均相等.且各曲拐均在同

?軸平面上，試說明兩者各處于何種平衡狀態(tài)？

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