機械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書重要

1、機械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師：第二章機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析基本要求了解平面機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析的目的。搞清運動副、運動鏈、機構(gòu)等概念。掌握機構(gòu)運動簡圖的繪制；機構(gòu)具有確定運動的條件及平面機構(gòu)自由度的計算?；靖拍铑}與1.什么是平面機構(gòu)？答：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？答：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 2。（2） 平面（點、線接觸）包括：滾子、凸輪、齒輪副等，約束為 1。3.什么是運動鏈， 分幾種？答：

2、若干個構(gòu)件用運動副聯(lián)接組成的系統(tǒng)。式鏈和閉式鏈。4.什么是機架、件和從動件？答：機架：支承活動構(gòu)件運動的固定構(gòu)件。件：運動規(guī)律給定的構(gòu)件。從動件：隨件運動，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？答：條件：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運動參數(shù)。6 .平面機構(gòu)自由度的計算式是怎樣表達(dá)的？其中符號代表什么？2機械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師：答：F 3n- 2PL-PH其中：n-活動構(gòu)件的數(shù)目，PL-低副的數(shù)目，pH-的數(shù)目。7.在應(yīng)用平面機構(gòu)自由度計算公式時應(yīng)注意些什么？答：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

3、、局部自由度和虛約束，在計算機構(gòu)自由度時應(yīng)如何處理？答：復(fù)合鉸鏈：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(yù)先排除局都自由度。虛約束：不起限制作用的約束，計算時除去不計。9.什么是機構(gòu)運動簡圖，有什么用途？答：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(xué)，用來表達(dá)機構(gòu)運動情況的圖形。用途：對機構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、運動分析和力分析。典型例題例2-1 試計算圖示各運動鏈的自由度數(shù)，并判定他們能否成為機構(gòu)（標(biāo)有箭頭 的構(gòu)件為件）。（a）（b）3機械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師

4、：（d）（c）解（a）A處為復(fù)合鉸鏈（注意小齒輪與機架n 4，PL =5，PH = 1F 3n 2PL PH = 3×42× 51 1的轉(zhuǎn)動副易被忽略）。此運動鏈有一個件，故能成為機構(gòu)。（b）D處滾子為局部自由度 ；E（或F） 處為虛約束；D 處有一個為虛約束（注意：此點易被忽略）。n 4，PL 5，PH = 1F 3n2PL PH 3× 42×5 11此運動鏈有一個（c）A處為復(fù)合鉸鏈。件，故能成為機構(gòu)。n 10，PL 14F = 3n2PL 3×l02×14 2此運動鏈有兩個自由度，但只有一個件，運動鏈的運動不能確定，故不能成為機

5、構(gòu)。欲使其成為機構(gòu)，需再增加一個件（如桿AK）。（d）此輪系有兩 行星輪 2，其中有一個為“對傳遞運動不起作用的對稱部分”，則此行星輪及與其有一個轉(zhuǎn)動副和兩個為虛約束。另外，輪 5（系桿H）與機架在B和C處均轉(zhuǎn)動副，可將B 處的轉(zhuǎn)動副視為虛約束；也可將C處的轉(zhuǎn)動副視為虛約束，則B處為復(fù)合鉸鏈。n 5，PL 5，PH =4F 3n2PL pH =3×52×5 4 1此輪系有一個件，故能成為機構(gòu)。4機械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師：第三章 平面機構(gòu)的運動分析基本要求了解平面機構(gòu)運動分析的目的和方法，以及機構(gòu)位置圖、構(gòu)件上各點的軌跡和位置的求法。掌握速度瞬心位置的確定。了解用速度瞬

6、心求解速度的方法。掌握用相對運動圖解法作機構(gòu)的速度和度的分析。熟練掌握影像法的應(yīng)用。搞清用法中的矩陣法作機構(gòu)的速度和度的分析，最后要達(dá)到會編程序上機作習(xí)題的程度?；靖拍铑}與1.什么是速度瞬心，機構(gòu)瞬心的數(shù)目如何計算？答：瞬心：兩個構(gòu)件相對速度等于零的重合點。K = N (N-1) / 22.速度瞬心的判定方法是什么？直觀判定有幾種？答：判定方法有兩種：直觀判定和三心定理，直觀判定有四種：（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(yuǎn)處。（3） 純滾動副的按觸點，（4）接融點的公法線上。3.速度瞬心的用途是什么？答：用來求解構(gòu)件的角速度和構(gòu)件上點的速度，但絕對不能求度，

7、度和角在四桿機構(gòu)中用瞬心法求連桿和從動件上任一點的速度和角速度最方便。4.平面機構(gòu)運動分析的內(nèi)容、目的和方法是什么？ 答：內(nèi)容：構(gòu)件的位置、角位移、角速度、角位移、度、構(gòu)件上點的軌跡、速度、度。5機械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師：目的：改造現(xiàn)有機械的性能，設(shè)計新機械。方法：圖解法、法、實驗法。5.用相對運動圖解法求構(gòu)件的速度和度的基本原理是什么？答：基本原理是理論力學(xué)中的剛體平面運動和點的復(fù)合運動。6.什么是基點法？什么樣的條件下用基點法？動點和基點如何選擇？答：基點法：構(gòu)件上某點的運動可以認(rèn)為是隨其上任選某一點的移動和繞其點的轉(zhuǎn)動所的方法。求同一構(gòu)件上兩點間的速度和在運動要素己知的鉸鏈點。度關(guān)

8、系時用基點法，動點和基點選7 用基點法進(jìn)行運動分析的步驟是什么？ 答：（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鉸鏈點作動點和基點，列矢量方程，標(biāo)出已知量的大小和方向。（3）選速度和度比例尺及極點P、P按已知條件畫速度和度多邊形，求解未知量的大小和方向。（4）對所求的量進(jìn)行計算和判定方向。8 什么是運動分析中的影像原理？又稱什么方法？注意什么？答：影像原理：已知同構(gòu)件上兩點的速度或度求另外點的速度和度，則這三點速度或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(yīng)點排列的順序同

9、為順時針或逆時針方向。9什么是速度和答：在速度和度極點？度多邊形中 絕對速度為零或 絕對度為零的點，并且是絕對速度或絕對度的出發(fā)點。10.速度和度矢量式中的等號，在速度和度多邊形中是哪一點？答：箭頭對頂?shù)狞c。11.在機構(gòu)運動分析中應(yīng)用重合點法的基本原理是什么？答：點的復(fù)合運動。6機械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師：12.重合點法在什么倩況下應(yīng)用？答：兩個活動構(gòu)件有相對運動時，求重合點的速度和度。13.應(yīng)用重合點進(jìn)行運動分析時，什么情況下有哥氏度？答：當(dāng)牽連角速度和重會點間相對速度不等于零時，有哥氏度，若其中之一等于零，則哥氏度等于零。akB1B2 = 22VB1B2大小 為：方向為：VB1B2 的

10、矢量按牽連角速度 2方向旋轉(zhuǎn) 900 。14. 應(yīng)用重合點法進(jìn)行運動分析時的步驟是什么？ 答：（1）選擇比例尺畫機構(gòu)運動簡圖。（2） 選運動要素已知多的鉸鏈點為重合點，列速度（3） 選速度比例尺和速度極點畫速度多邊形。度矢量方程。（4）選度比例尺和度極點畫度多邊形圖。（5）回答所提出的問題。典型例題例3-1圖（a） 和（b）分別為移動導(dǎo)桿機構(gòu)和正切機構(gòu)的運動簡圖，其長度比例尺 L2 mm/mm。圖中的構(gòu)件1均為件，且已知 110rads 。試分別求出其全部瞬心點，并用瞬心法分別求出：構(gòu)件3的速度V3 、構(gòu)件2上速度為零的點I2 和構(gòu)件2的角速度 2。解 這兩個機構(gòu)均為含有兩個移動副的四桿機構(gòu)，

11、各有六個瞬心點。但因?qū)返男螤畈煌?，故瞬心點的位置不盡相同。（1） 移動導(dǎo)桿機構(gòu)其六個瞬心點的位置如圖（a）所示。其中：P14在A點，P12在B點； P23在導(dǎo)路的曲率中心O處（而不是在無窮遠(yuǎn)處！這點應(yīng)該注意），P34 在與導(dǎo)路垂直的無窮遠(yuǎn)處；根據(jù)三心定理，P13在P14和P34連線與P12和P23連線的交點處，P24在P14和P12連線與P23和P34連線的交點處。例 3-1 圖 2 mm / mm，0.04 m /s / mmLv因為構(gòu)件1的角速度 1已知，而構(gòu)件3為平移運動，所以可利用P13求出構(gòu)件3的速度v3vp13 1LAP13 1AP13L=10×30×2=60

12、0mms方向：向右。7機械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師：（a）（b）構(gòu)件2上速度為零的點I20）。，就是構(gòu)件 2 與機架 4 的瞬心點P24（vP24在圖示位置上，構(gòu)件2繞P24（I2）點作瞬時通過瞬心點P12的速度vP12求出，即：轉(zhuǎn)動，其角速度 2可vP12 vB 1LAB 1ABL 10×22×2 440mm / s 2= 11radsvP12 / LI2BvP12 /（ I2B×L） 440 /（ 20×2）方向：逆時針。（2）正切機構(gòu)六個瞬心點的位置如圖（b）所示。請注意利用三心定理求P13 和P24 的方法。構(gòu)件3的平移速度 v3，可利用瞬心點

13、P13 求出v3 vP13 1LAp13 1AP13L 10×38×2 760mm / s方向：向下。構(gòu)件 2上速度為零的點I2，即為瞬心。P24由于構(gòu)件 2與構(gòu)件 12 1移動副，二者之間沒有相對轉(zhuǎn)動，因此 10 rad / s逆時針方向8機械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師：例3-2 在圖（a）所示的機構(gòu)中，已知：LAB 38mm，LCE 20mm，LDE = 50mm，xD =150 mm，yD 60mm；構(gòu)件1以逆時針等角速度 1 20 rad / s轉(zhuǎn)動。試求出此機構(gòu)的全部瞬心點，并用向量多邊形法求出構(gòu)件 3 的角速度 3 和角度 3，以及點 E 的速度vE 和解（1）

14、求速度瞬心度 aE 。在A點，P12 在B點，P34 在 D點，P 23 在與導(dǎo)路 CE 相垂直的P14無窮遠(yuǎn)處，這四個瞬心容易求出，如圖（a）所示。根據(jù)三心定理，P13 既在P14 和P34 的連線上，又在P12和P 23的連線上，因此，過B（P12）點作導(dǎo)路CE的垂線，與AD連線的交點即為P13 點；同理，過 D（P34）點作導(dǎo)路 CE的垂線，與 AB 連線的延長線的交點即為點。（2）速度分析P24取長度比例尺 L = 4 mm/mm，按給定條件作出機構(gòu)運動簡圖，如圖（b）所示。在此機構(gòu)中，構(gòu)件 2 為作平面運動的構(gòu)件，且運動副 B 點的運動已知，因此，B2為動點，動系選在構(gòu)件 3上。為求

15、得重合點，需將構(gòu)件3向B點擴大，得到與B2點重合的、屬于構(gòu)件3的牽連運動點B3 。按“重合點法”列出的速度方程式為：9機械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師：vB2ABLAB1vB3BD？vB2B3CE？=+方向大小其中，vB2 LAB138×20 760 mm / s。取速度比例尺 20 mm / s / mm。則的代表線段長度為vB2vpb2vB2/v760/2038mm取速度極點 P作速度多邊形 pb2b3 如圖（c）所示。則 3 4.6 rad / svB3 / LBD pb3v /BDL 28.5×20 / 31×4 方向：順時針。由于滑塊2與導(dǎo)桿3之間沒有相對

16、轉(zhuǎn)動，因此2 3 4.6rad / s至此，在構(gòu)件 3 上已經(jīng)有了 D 和 B 兩個點的速度已知（注意：D 為固定鉸鏈，vD0，aD0，為運動已知點，這一點易被忽略），所以， 可以用影像法來求構(gòu)件 3上 E 點的速度。為此，在圖（c）中作 pb3e DBE ，得 e 點，則vE pe v 11.5×20 230mm / s（3）度分析由于動系（構(gòu)件速度方程為anB23）繞D點作轉(zhuǎn)動，所以存在哥氏度。其加anB3BD已知atB3BD？atB2B3CE？+ akB2B3CE 已知=+方向大小BALAB21其中：anB2anB3LAB21LBD23 38×202 15200mm

17、/ s2 BDL2 31×4×4.62 2620 mm/s 23ak2 vB2B33 B2B3 2 3b2b3v 2×4.6×13.5×20 2484mm/s2取度比例尺 a500mm/s2/mm，選極點p在圖（d）中依次作出上述各已知向量的代表線段。pb2 an/ B2apn3 an/ B3a 15200 / 500 30.4mm 2620 / 500 5.24 mmakB2B3 3 /akb22484 / 500 4.97mm在此基礎(chǔ)上作出度多邊形，如圖（d）所示。則10機械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師：atB3 / LBD3 n3b3a /

18、BDL 39×500 / 31×4 157.3rad/s2方向：順時針。利用影像原理，在圖（d）中，連pb3，作 pb3eDBE ， 得 e點，則 pe即為 aE 的代表線段，其大小為aE pea 16×500 8000 mm / s2 8 m / s2例 33 圖（a）所示為一四鉸鏈機構(gòu)的機構(gòu)運動簡圖、速度多邊形度多邊形，作圖的比例尺分別為： L2 mm/mm、 v20和mm/s/mm、 a200 mm/s2/mm。已知順時針方向轉(zhuǎn)動。要求：（1） 根據(jù)兩個向量多邊形分別列出相應(yīng)的速度和各個向量標(biāo)在向量多邊形中相應(yīng)的代表線段旁邊。（2） 求出構(gòu)件 2和 3的角速

19、度 2 、 3和角件 1 以勻角速度 1 = 10 rad / s度向量方程，度 、。23（3）在構(gòu)件 1、2和 3上分別求出速度為 vx 300 mm / s（方向為 px ）的點 x1、x2和 x3 。（4）求出構(gòu)件 2 上速度為零的點 I2和度為零的點 Q2 。（5）求出 I2點的度和 Q2a I 2點的速度 vQ2 。解 （ 1）速度和度向量方程分別為vcancvBvCB十a(chǎn)tcanBancBatcB十十多邊形中各線段所代表的向量如圖（b）所示。（2）由圖（a）中量取有關(guān)線段，即可分別求得2 vCB / LBC =逆時針方向3 vC / LCD =逆時針方向2 at/ L=CBBC逆時

20、針方向bcv /BCL = 18.5×20 / 58.5×2 = 3.16 rad / spcv /CDL = 25.5×20 / 25×2 = 10.2rad / sBCL = 48.7×200 / 58.5×2 = 83.25 rad / s 2n2ca /atCD = 13×200 / 25×2 = 52 rad / s 23 / L=n c /CCD3aL逆時針方向11機械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師：（3）x1、x2 和 x3點的位置可用影像法原理求出：在速度多邊形中連接 xb 和xc。在機構(gòu)運動簡圖上分別

21、作相似形 ABX1 pbx CBX2 cbx DCX3 pcx即可分別求出 x1、x2和 x3 三個點，如圖（b）所示。（4）由于 I2 點與極點 p 相對應(yīng)，Q2 點與極點 p 相對應(yīng)，根據(jù)影像原理，在機構(gòu)運動簡圖上分別作BCQ2 bc p BCI2 bc p即可求得 I2 點和 Q2（5）在圖（b）的 得 i2 點，連接 pi2點的位置，如圖（b）所示。 bci2 BCI2度多邊形中作即為的代表線段，則a I 2 pi2a 57×200 11400 mm / s2 11.4 m / s2a I 2方向： p i212機械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師：在速度多邊形中作得q 2 點，連

22、接 pq2 bcq2 BCQ2vQ2即為的代表線段，則vQ2 pq2v 22×20=440 mm / s方向：p q2此例需要反過來應(yīng)用向量多邊形法和影像原理，解題過程雖較簡單但要求基本概念清楚，解題方法熟練。另外，通過此例也可以看出，在求某I、度度為零的點 Q、與給定速度或一構(gòu)件上速度為零的點應(yīng)的點，以及點 I 的種便捷的解題方法。度相對aI點 Q的速度vQ時，應(yīng)用影像法原理是13機械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師：第四章平面機構(gòu)的力分析基本要求了解平面機構(gòu)力分析的目的和方法，熟悉用“一般力學(xué)方法”確定構(gòu)件的慣性力以及用圖解法作機構(gòu)的動態(tài)靜力分析。了解用動態(tài)靜力分析。法作機構(gòu)的基本概念

23、題1.機械力分析的主要目的是什么？ 答：（1）確定運動副中的反力。（2）確定機械上的平衡力或平衡力矩。2.什么是機構(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？答：在機構(gòu)中將慣性力作為靜力學(xué)方法進(jìn)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，在高速重型機械中必須考慮慣性力，因為慣性力很大。3.什么是慣性力和總慣性力？答：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 = - m as 總慣性力：是質(zhì)心上的慣性力大小方向不變的平移，即使其對質(zhì)心的力矩等于慣性力矩。Pi hL = - Js 。這時的 慣性力稱總慣性力。4.構(gòu)件組的靜定條件是什么？ 答：3n -

24、2pL = 0 。5.機構(gòu)動態(tài)靜力分析的目的是什么、步驟、方法是什么？答：目的：確定各步驟：副中的反力，確定機械上的平衡力或平衡力矩。14機械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師：（1）對機構(gòu)進(jìn)行運動分析，求出質(zhì)點 s 的度。度 as和各構(gòu)件的角（2） 按 Pi= - m as 和 M= - Js 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Rn 和沿桿長垂直方向的反力，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。最后用各

25、構(gòu)件的力平衡條件求出內(nèi)端副的法向反力。RtRn（4）確定計算。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15機械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師：第五章機械中的摩擦和機械效率基本要求清楚研究機械中的摩擦和機械效率的目的。熟練掌握下列內(nèi)容：運動副中的摩擦（包括平面、槽面、矩形螺旋，三角螺旋和回轉(zhuǎn)副）；有摩擦?xí)r的機構(gòu)受力分析；機械效率和機械自鎖的分析和計算?；靖拍铑}與1.移動副中的摩擦分幾種情況？寫出其水平驅(qū)動力與鉛垂載荷之間的關(guān)系式。答：分四種：（1） 平面摩擦 P = Q tg ， tg = f 。（2） 斜平面摩擦 P = Q tg（ + ）。（3） 平槽面摩擦 P = Q tg v，

26、 tg v = fv =f / sin ， 為槽形半角， 、 fv 分別為當(dāng)量摩擦角、當(dāng)量摩擦系數(shù)。v（4）斜槽面摩擦 P = Q tg（ + v）。2.螺旋副中的摩擦有幾種，水平驅(qū)動力和鉛垂載荷關(guān)系如何？ 答：有兩種：（1）矩形螺紋P = Q tg（ + ），M = Pd2 / 2。（2）三角螺紋P = Q tg（ + v），M = Pd2 / 2， v = arc tgfv ，fv = f/ cos ， 為牙形半角。3.轉(zhuǎn)動副中的摩擦分幾種情況，摩擦力或摩擦力矩公式如何？ 答：分兩種：（1）軸頸摩擦Fv = fv QQ， =式中的 fv 是轉(zhuǎn)動副的當(dāng)量摩擦系數(shù)。Mf = R21 =r fv

27、 Q= r fv。（2）軸端摩擦（沒講）16機械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師：4.移動副和轉(zhuǎn)動副中總反力的確定方法是什么？答：移動副：R21 與V12 成 900 + 。轉(zhuǎn)動副：R21 對摩擦圓中心力矩方向與 12 轉(zhuǎn)向相反并切于摩擦圓。摩擦圓半徑 = r fv ，fv = （1 1.5）f 。5.考慮摩擦?xí)r，機構(gòu)進(jìn)行受力分析的方法是什么？答：（1）根據(jù)給定的軸頸和摩擦系數(shù)畫出各轉(zhuǎn)動副的摩擦圓。（2）確定運動副中的總反力。首先要確定移動副或滑動摩擦的平面高副的總反力，再根據(jù)已知條件或二力桿及二力桿受力狀態(tài)來確定轉(zhuǎn)動副的總反力。（3）取件、桿組為分離體，由力平衡條件求出各運動副的總反力的大小和平衡

28、力和平衡力距。6.什么是機械效率？考慮摩擦?xí)r和理想狀態(tài)機械效率有何不同？答：機械穩(wěn)定轉(zhuǎn)動時的一個能量循環(huán)過程中，輸功出與輸入功的比值稱為機械效率。考慮摩擦?xí)r機械效率總是小于1于1 。，而理想狀態(tài)下的機械效率等7.機械效率用力和力矩的表是什么？理想驅(qū)動力（或力矩） 答： = 實際驅(qū)動力（或力矩）實際工作阻力（或力矩）理想 工作阻力（或力矩）=8.串聯(lián)機組的機械效率如何計算？答：等于各個單機機械效率的乘積。9.什么是機械的自鎖？自鎖與死點位置有什么區(qū)別？答：自鎖：因為存在摩擦，當(dāng)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

29、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。10.判定機械自鎖的方法有幾種？答：（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)。17機械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師：（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） 生產(chǎn)阻力小于等于零。試題與一、（共12分）已知滑塊 2 在主動力 P 作用下，克服沿斜面向下的工作 Q ，沿斜面向上勻速滑動（ = 300 ）。，主動力 P 與水平方向夾角為 = 150 ，接觸面之間的摩擦角 = 100 。（1）用多邊形法求出主動力 P與工作 Q 之間的數(shù)學(xué)關(guān)系式；（注意：必須列出力平衡方程

30、，畫出相應(yīng)的力多邊形求解，否則不給分?jǐn)?shù)?。?分）（2）為避免滑塊2 上發(fā)生自鎖， 所能取得的最大值應(yīng)為多少？（即滑塊 2 上解：（1）滑塊不發(fā)生自鎖條件）。（5分）的力平衡方程為：2P+QR12+=0（1分）R12圖（1分）；（3分）全反力的力三角形根據(jù)正弦定理： P / sin（900 + ） ） =Q / sin 900 -（ + +Q cos/ cos （+ + ）（2分）P =（2）欲使滑塊向上不自鎖，應(yīng)有工作阻力 Q > 0即則Q = P = cos （ + + ）/ cos > 0（2分）cos（ + + ）> 0 ， + + < 900 < 900

31、 - - = 900 - 300 - 100 = 500故 角所能取得的最大值應(yīng)為500 。18機械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師：二、（共12分）在圖示斜塊機構(gòu)中，已知驅(qū)動力之間的摩擦角 及斜面與垂直方向的夾角P = 30 N，各接觸面。試列出斜塊 1、2的力平衡方程式，并用圖解法求出所能克服的工作 規(guī)定 ：取力比例尺 P = 1 N / mm 。 解：在機構(gòu)圖中畫出各全反力如圖其中 R12（R21）給 2 分，R31、R32 各給 1斜塊 1 的力平衡方程式：Q 的大小。分，（4分）PR21R31+=0（2分）斜塊2的力平衡方程式：QR12R32+=0（2分）的力多邊形如圖按比例尺 P = 1

32、 N / mm 。分別畫出楔快（3分）1、2并從圖中量得 da= 16.5 mm，則 Q =16.5 N （1分）da P=16.5×1 =三、（共14分）在圖示雙滑塊機構(gòu)中，已知工作阻力 Q= 500 N，轉(zhuǎn)動副 A、B 處摩擦圓及移動副中的摩擦角 法求出所需驅(qū)動力 P 。 規(guī)定 ：取力比例尺 P = 10 N / mm 。解：在機構(gòu)圖中畫出各全反力。其中。試用圖解R21（R12）、R23、（R32）各給2給 1 分；1的力平衡方程：分，R43 、R41 各PR21R 41+= 03的力平衡方程：19機械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師：QR12+R23R32+R43= 0桿 AB 的力

33、平衡方程：+=0的力多邊形如圖；按 P = 10 N / mm 分別畫出1、3考慮到R21 = - R12，R12 = - R32 ，R32= -R23從力多邊形圖中量得P = 10 × 40 = 400 N四、圖（a）所示為一凸輪 - 杠桿機構(gòu)， 件凸輪 1 逆時針方向轉(zhuǎn)動，通過從動件杠桿提起重量為 Q的重物 。已知此機構(gòu)運動簡圖是按長度比例尺 L =4 mm / mm畫出的，重量 Q = 300 N 轉(zhuǎn)動副 A 和 C 處的摩擦圓半徑 = 10 mm，接觸點 B 處的摩擦角 = 200 。試用圖解法求出為提起重量 Q ，在凸輪 1上所需施加的主動力偶距M1的大小和方向。解：杠桿

34、2 的力平衡方程為：Q+R32 + R12= 0其中：Q 為工作阻力（已知）； R12 為主動力，根據(jù)杠桿 2 在 B 點相對于凸輪 1 的滑動方向，可判定R12從法線方向向上偏轉(zhuǎn) 角，且與 Q 力相交于 M 點；因為杠桿 2 在凸輪 1 的推動下順時針方向轉(zhuǎn)動 23所示），且 C 全反力的大致方向是從右指向左，所R32（如圖中以應(yīng)切于摩擦圓上方且通過匯交點 M。受力圖如圖（b）所示。取力R32比例尺= 20 N / mm 畫出力三角形。P20機械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師：從而求得： R12 =ca P = 28 × 20 = 560 NR12的反作用力R21作用在凸輪 1上，根據(jù)

35、凸輪 1的力平衡條件，在轉(zhuǎn)動副 A 處應(yīng)有一與大小相等、方向相反的全反力（與R21R31應(yīng)切于摩擦圓的上方，R21。平行）。因 1 為逆時針方向，故R31R21R31和之間的垂直距離為 h1 ，它們形成一個順時針方向的工作阻力距，則主動力偶距 M1應(yīng)與此阻力距大小相等、方向相反?？紤]到R12=R21故=R3 =560 NM1 = R21 ×h 1 ×L =560 ×11.5× 4 = 25760 N mm = 25.76NmM1的方向為逆時針（與 1同向）。21機械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師：第六章機械的平衡基本要求了解回轉(zhuǎn)件平衡的目的。掌握回轉(zhuǎn)件的平衡

36、計算，熟悉動、靜平衡的實驗原理和基本操作方法。基本概念題與1.什么是機械的平衡？答：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？答：（1）慣性力在機械各運動副中產(chǎn)生附加動增加運動副的磨擦磨損從而降低機械的效率和。（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(chǔ)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(dāng)振動頻率接近振動系統(tǒng)的固有頻率時會產(chǎn)生共振，從而引起其和廠房的破壞甚至造成傷亡。3.機械平衡分哪兩類？什么是回轉(zhuǎn)件的平衡？又分幾種？答：分回轉(zhuǎn)件的平衡和機構(gòu)在機座上的平衡兩類：

37、（1）繞固衡?；剞D(zhuǎn)件的平衡又分兩種：一、是剛性轉(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)行計算。二、是撓性轉(zhuǎn)子的平衡（不講）。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4.什么是剛性回轉(zhuǎn)件的靜平衡、動平衡？兩者的關(guān)系和區(qū)別是什么？答：靜平衡：剛性回轉(zhuǎn)件慣性力的平衡22機械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師：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 / D 0.2 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(jìn)行平衡。5.機械平衡中

38、重徑積作用是什么？答：用重量和半徑的乘積表達(dá)剛性回轉(zhuǎn)件中所產(chǎn)主的慣性力的大小和方向。6.B / D 0.2 的剛性回轉(zhuǎn)件只要進(jìn)行靜平衡就可以了，但是在同一個回轉(zhuǎn)平面不能加平衡的重徑積若達(dá)到機械平衡，得需要什么樣的平衡？答；在上述情況下，得到在兩個相互平行的回轉(zhuǎn)平面內(nèi)加平衡重徑積，使慣性力平衡，還必須達(dá)到慣性力偶的平衡，因此：得到用動平衡的方法來進(jìn)行了平衡。典型例題例1 在圖（a ）所示的薄型圓盤轉(zhuǎn)子上 ，鉆有四個圓孔，其直徑以及到圓盤轉(zhuǎn)軸 O 的距離分別為：d1 = 50 mm，d2 = 70 mm，d3 = 90 mm，d4 = 60 mm；r1 =250 mm，r2 = 200 mm ，r

39、3 = 200 mm，r4 = 260 mm。各孔=600 ，=900，=600 。的方位，其中：122334已知圓盤由均質(zhì)材料制成。試求為使圓盤平衡，在位置 rb=300mm 處平衡孔的直徑 db 和方位角。4b解：由于圓盤的材質(zhì)是均勻的，因此，圓盤上各孔的直徑 d 即可代表該處所欠缺的質(zhì)量，孔徑 d 與距離 r的乘積 d r 也就代表了不平衡積 mr 的大小。由已知條件算出的 di ri 值如下：d1 r1 = 50×250 = 12500 mm 2 d2 r2 = 70×200 = 14000mm 2 d3 r3 = 90×200 = 18000mm 2 d

40、4 r4 = 60×260 = 15600mm 2取比例尺 d r = 1000 mm2 / mm，即可求出各不平衡“積”的代表線段的長度W1 = d1 r1 / d r = 12500 / 1000 =12.5 mm W2 = d2 r2 / d r = 14000 / 1000 = 14 mm W3 = d3 r3 / d r = 18000 / 1000 = 18 mm W4 = d4 r4 / d r = 15600 / 1000 = 15.6 mm根據(jù)向量方程式23機械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師：db rb+d1 r1+d2 r2+d3 r3+d4 r4=0作向量多邊形如圖

41、（b）所示。其封閉向量 Wb 即為 db rb的代表線段，因而mm2所以db rb= Wb ×d r = 16.5 × 1000 = 16500db =db rb /rb= 16500 / 300 = 55 mm95.50。rb 的方位角從圖中量得為： 4b =例2 圖（a）所示的剛性轉(zhuǎn)子中，已知各個不平衡質(zhì)量、方位角以及所在回轉(zhuǎn)平面的位置分別為：m1 = 12 kg，m2 = 20 kg，m3 = 21 kg；r1 = 20mm，r2 = 15 mm，r3 = 10 mm； 1 =600， 2 =900， 3 =300；L1 = 50 mm，L2 = 80 mm，L3 =

42、 160 mm。該轉(zhuǎn)子選定的兩個平衡平面 T ' 和T '' 之間距離 L = 120 mm，應(yīng)加配重的分別為 rb' = 30 mm 和 rb'' = 30 mm。求應(yīng)加配重的質(zhì)量 mb' 和 mb'' 以及它們的方位角 b' 和 b''。解：根據(jù)已知條件，計算出各個不平衡質(zhì)量的別為m1 r1 = m2 r2 =m3 r3 =12×20 = 240 kg mm20×15 = 300 kg mm21×10 = 210 kg mm按照平行力分析的原則，分別求出各不平衡T

43、''內(nèi)的分量積在兩個平衡平面 T ' 和m1' r1' = m1 r1 (L - L1) / L =240× (120 - 50) / 120 = 140 kg mm m2' r2' = m2 r2 (L - L2) / L =300× (120 - 80) / 120 = 100 kg mmm3' r3' = m3 r3 (L - L3) / L =210× (120 - 160) / 120 = - 70 kg mm(方向與r3相反）m1'' r1'' =

44、m1 r1×L1 / L =240× 50 / 120 = 100 kg mm m2'' r2'' = m2 r2 ×L2 / L =300×80 / 120 = 200 kg mmm3'' r3'' = m3 r3 × L3 / L =210×160 / 120 = 280 kg mm在兩個平衡平面內(nèi)的積向量方程分別為mb' rb'm1' r1'm2' r2'm3' r3'=0+mb'' r

45、b''m1'' r1''+ m2'' r2''m3'' r3''= 0+取積比例尺 w = 10 kg mm / mm，分別按上述兩個向量方程作向量多邊形 a' b' c' d' 和 a '' b'' c'' d''，如圖（b）和（c）所示，從而求得mb' rb' mb'' rb''則 mb'= Wb' ×w = 1

46、3.2 × 10 = 132 kg mm= Wb'' ×w = 18.8 × 10 = 188 kg mm= mb' rb' / rb'= 132 / 30 = 4.4 kg24機械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師：mb''= mb'' rb'' / rb''= 180 / 40 = 4.7 kg從圖（b）和（c）中分別量得其方位角為b' = 60=81.50b''25機械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師：第七章機械的運轉(zhuǎn)及其速度波動的調(diào)節(jié)基本要求了

47、解機械運轉(zhuǎn)的三個階段以及等效轉(zhuǎn)動慣量和等效力矩等概念。掌握周期性和非周期性兩種速度波動的概念及其調(diào)節(jié)方法。熟練掌握平均角速度、最大盈虧功、不均勻系數(shù)等的確定方法。最后要能確定飛輪的轉(zhuǎn)動慣量和飛輪的結(jié)構(gòu)。基本概念題與1.機械的開始運動到終止運動分哪三個階段，各是什么特點？答：（1）起動階段：驅(qū)動力功大于阻力功，機械的動能增度加快。（2） 穩(wěn)定運行階段：在這個運動循環(huán)中驅(qū)動力功等于阻力功。動能的總變化等于零。機械系統(tǒng)的速度在某平均值上作周期性的波動。（3） 停車階段：驅(qū)動力等于零，驅(qū)動力功小于阻力功，起動時積累的動能減少到零，機械系統(tǒng)速度下降到零。2什么是機械系統(tǒng)的運動方程，其用途是什么？答：建立

48、機械系統(tǒng)的運動規(guī)律的函數(shù)式稱為機械系統(tǒng)運動方程。用于研究機械系統(tǒng)在外力（驅(qū)動力和工作阻力）作用下的運動規(guī)律及其速度調(diào)節(jié)原理。3.什么是機械系統(tǒng)中的等效質(zhì)量（或等效轉(zhuǎn)動慣量）、等效驅(qū)動力（或力矩）和等效阻力（或阻力矩）？答：在機械系統(tǒng)中選一個構(gòu)件，根據(jù)質(zhì)點系動能定理把該機械系統(tǒng)視為一個整體。將作用于該系統(tǒng)的所有外力及所有質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量向所選構(gòu)件轉(zhuǎn)化，這個構(gòu)件稱等效構(gòu)件，轉(zhuǎn)化到這個構(gòu)件上的質(zhì)量或轉(zhuǎn)動慣量稱為等效質(zhì)量或等效轉(zhuǎn)動慣量：轉(zhuǎn)化到這個構(gòu)件上的驅(qū)動力（或驅(qū)動力矩）和阻力（或阻力矩）稱為等效驅(qū)動力（或等效驅(qū)動力矩）和等效阻力（或等效阻力矩）。26機械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師：4.建立等效構(gòu)件時

49、所遵循的原則是什么？答：遵循該機械系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化前后動力效應(yīng)不變的原則，即：（1） 等效構(gòu)件具有的動能應(yīng)等于機械中各構(gòu)件所具有的動能總和。（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。5.什么是等效動力學(xué)模型？答：由等效構(gòu)件和機架組成的，在功和動能方面與實際機械系統(tǒng)全面等效的模型。6.機械系統(tǒng)運動狀態(tài)分哪三種，其速度波動如何調(diào)節(jié)？采用飛輪調(diào)速是否能完全消除速度波動？答：（1）等速運動。（2）周期性速度波動。（3）非周期性速度波動。等速運動的機械系統(tǒng)不存在速度波動調(diào)節(jié)問題。周期性速度波動的機械系統(tǒng)通常采用飛輪調(diào)節(jié)。非周期牲速度波動一般采用反饋進(jìn)行調(diào)節(jié)。

50、（如調(diào)速器）采用飛輪不能完全消除機械系統(tǒng)的周期性速度波動。因為飛輪是一個轉(zhuǎn)動慣量較大的零件，可以起到儲存和能量的作用，可以對周期性速度波動幅度加以調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)的能力取決于飛輪的轉(zhuǎn)動慣量的大小，而在理論上當(dāng)轉(zhuǎn)動慣量無窮大時，速度波動變化才能無限小，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)計中的用途是什么？答：當(dāng)驅(qū)動功大于阻時，驅(qū)動功比阻多余的部分稱為盈功。當(dāng)阻大于驅(qū)動功時，驅(qū)動功比阻少的部分稱為虧功。最大盈虧功是在整個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，據(jù)最大盈虧功，可求得等效構(gòu)件上所需要的等效轉(zhuǎn)動慣量，最后求得飛

51、輪所需的轉(zhuǎn)動慣量來設(shè)計飛輪。典型例題例 在一臺用電作機的剪床機械系統(tǒng)中，電的轉(zhuǎn)速為 nm，電1500r / min。已知折算到電機軸上的等效阻力矩Mer 的曲線的驅(qū)動力矩為；機械系統(tǒng)本身各構(gòu)件的轉(zhuǎn)動慣量均忽略不計（認(rèn)27機械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師：為 Je 0）。當(dāng)要求該系統(tǒng)的速度不均勻系數(shù) 0.05時，求安裝在電機軸上的飛輪所需的轉(zhuǎn)動慣量 Jf 。解：此題的等效構(gòu)件為電（1）求等效驅(qū)動力矩Med的軸。圖中只給出了等效阻力矩Mer的變化曲線，并知道電的驅(qū)動力矩為，但不知其具體數(shù)值。為求Med 以便求盈虧功，可根據(jù)功相等的原MedMer則，即：在一個周期內(nèi)等效驅(qū)動力矩所做的功應(yīng)等于等效阻力矩

52、所消耗的功（輸入功等于輸出功）。先求出（輸出功）A r ：Mer在一個周期內(nèi)的總消耗功Ar 200 ×2 （1600 - 200）× / 4 十 1 / 2×（1600 - 200） / 4 = 925Nm一個周期內(nèi)的輸入功Ad 應(yīng)為Ad = Med×2 = 925 NmMed= 462.5Nm則（2） 求最大盈虧功A 在圖中畫出等效驅(qū)動力矩Med=462.5Nm 的直線，它與Mer 曲線之間所夾的各單元面積所對應(yīng)的盈功或虧功分別為A1 = （462.5 - 200）× / 2 = 412.3 NmA2 = - （ 1600 - 462.5）× / 4 + （1600 - 462.5）/ 2 × （1600 - 462.5）/ （1600 - 200）× / 4 =-1256.3 NmA3 =（462.5 - 200）× 0.5× 1 - （1600 - 462.5）/（1600 - 200）