西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理習(xí)題答案

1—1填空題:

1.機(jī)械是機(jī)器和機(jī)構(gòu)的總稱。

機(jī)械原理課程的研究?jī)?nèi)容是有關(guān)機(jī)械的基本理論問題O

2.各種機(jī)構(gòu)都是用來傳遞及變換運(yùn)動(dòng)和力的可動(dòng)_________的裝置。

如：齒輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)等。

3.凡用來完成有用功的機(jī)器是工作機(jī)。

如：機(jī)床、起重.機(jī)、紡織機(jī)等。

凡將其它形式的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的機(jī)器是原動(dòng)機(jī)。

如：電動(dòng)機(jī)、蒸氣機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等。

4.在機(jī)器中，零件是制造的單元,構(gòu)件是運(yùn)動(dòng)的單元。

5.機(jī)器中的構(gòu)件可以是單一的零件，也可以是由多個(gè)零件裝配成的剛性結(jié)構(gòu)。在機(jī)械原理課程中，我們將

構(gòu)件作為研作的基本單元。

6.兩個(gè)構(gòu)件直接接觸形成的可動(dòng)聯(lián)接稱為運(yùn)動(dòng)副。

7.面接觸的運(yùn)動(dòng)副稱為低副,如移動(dòng)副、轉(zhuǎn)動(dòng)副等。

點(diǎn)或面接觸的運(yùn)動(dòng)副稱為高副,如凸輪副、齒輪副等。

8.構(gòu)件通過運(yùn)動(dòng)副的連接而構(gòu)成的可相對(duì)運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)是運(yùn)動(dòng)是,若組成運(yùn)動(dòng)鏈的各構(gòu)件構(gòu)成首尾

封閉的系統(tǒng)稱為閉鏈,若未構(gòu)成首尾封閉的系統(tǒng)稱為開始。

9.在運(yùn)動(dòng)鏈中，如果將其中一個(gè)構(gòu)件固定而成為機(jī)架，則該運(yùn)動(dòng)鏈便成為機(jī)構(gòu)。

10.平面機(jī)構(gòu)是指組成機(jī)構(gòu)的各個(gè)構(gòu)件均在同?個(gè)平面上運(yùn)動(dòng)。

11.在平面機(jī)構(gòu)中，平面低副提供2個(gè)約束，平面高副提供1個(gè)約束。

12.機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)時(shí)所必須給定的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)的數(shù)目稱為機(jī)構(gòu)的自由度。

13.機(jī)構(gòu)具有確柒運(yùn)動(dòng)的條件是機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)目應(yīng)等于機(jī)構(gòu)的自由度的數(shù)目。

1—2試畫出圖示平面機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)示意圖，并計(jì)算自由度（步驟：1）列出完整公式，2）帶入數(shù)據(jù)，3）寫出結(jié)果

其中：

圖a）唧筒機(jī)構(gòu)一一用于水井的半自動(dòng)汲水機(jī)構(gòu)。圖中水管4直通水下，當(dāng)使用者來回?cái)[動(dòng)手柄2時(shí)，活塞3將上下

第1頁

移動(dòng)，從而汲出井水。

解:自由度計(jì)算:畫出機(jī)構(gòu)示意圖:

n=__3

A=_4__R=—Q

2

p=0P=0?

3

F=3〃-(22+4,一。')—F'1

3X3-(2X44-0-0)-0

A

二14

圖6)縫紉機(jī)針桿機(jī)構(gòu)原動(dòng)件1繞被鏈A作整周轉(zhuǎn)切-使得滑塊_2一沿滑槽滑動(dòng)

同時(shí)針桿作上下移動(dòng)，完成縫線動(dòng)作。

解:自由度計(jì)算:畫出機(jī)構(gòu)示意圖:

1

機(jī)構(gòu)原動(dòng)/目=_L

機(jī)構(gòu)有汨角定運(yùn)動(dòng)？有確定運(yùn)動(dòng)

?想：

而過對(duì)本油泵機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪

制，你對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的作用和優(yōu)點(diǎn)有

何進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)？

1—4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(dòng)的菱形盤1為原動(dòng)件，其及滑塊2在B點(diǎn)較接，

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

及圓盤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，并

計(jì)算自由度。

解：1）選取適當(dāng)比例尺巴，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（見圖b）

2）分析機(jī)構(gòu)是否具有確定運(yùn)動(dòng)八V

n=_5_A=_7_fl,=_p=__0,F=0

39

六3〃一（2二+仇一"‘）一尸'=3X5-（2X7+（Q）~叱0

O

機(jī)構(gòu)原動(dòng)件數(shù)目=1機(jī)構(gòu)有無確定運(yùn)動(dòng)？

想一想

1.如何判斷菱形盤1和滑塊是否為同-5構(gòu)件？它們能為同一構(gòu)件嗎？

2為了使沖頭6得到上下運(yùn)動(dòng)，只要有機(jī)構(gòu)CDE即三?什還要引入機(jī)

構(gòu)ABC?（可在學(xué)過第三章后再來想想）

1—5圖a）所示為一簡(jiǎn)易沖床的初擬設(shè)訐底廠設(shè)計(jì)者的思路是：

動(dòng)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及杠桿3組成的凸輪機(jī)構(gòu)使沖頭性下運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到

沖壓的目的。試?yán)L出其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（用尺寸由圖上量?。?

分析是否能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖，并提出修改%厘。

解1）選取適當(dāng)比例尺〃”繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（見圖b）

2）分析是否能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖

n=3"〃尸1mn

限Pir_1

p=0P=0

F=3〃一(22十刀一萬)一,、’

=3X3—(2><4+1—0)—0

=0

a)

機(jī)構(gòu)有無確定運(yùn)動(dòng)？無確定運(yùn)動(dòng)

能否實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖？不能

3）提出修改方案（圖c）

1

想一想：/.1

1.通過本題.你和機(jī)械時(shí)，首先要繪制

機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖有樣么體會(huì)?

2.計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度的目的是什么經(jīng)

3.當(dāng)機(jī)構(gòu)的自由度小于

還可列出哪些簡(jiǎn)單而又適用的修改方案?

計(jì)算題各機(jī)構(gòu)

1—61）按傳動(dòng)順序用數(shù)字1、2、3…在圖示機(jī)構(gòu)上給構(gòu)件編號(hào)。

2）計(jì)算自由度，并機(jī)構(gòu)判斷有無確定運(yùn)功

在圖中指明且合錢鏈、局部門由度制虛約束

機(jī)構(gòu)原動(dòng)件數(shù)目=_」_機(jī)構(gòu)有無確定運(yùn)動(dòng)？

1—71）按傳動(dòng)順序用數(shù)字1、2、3…在圖示機(jī)構(gòu)上給構(gòu)件編號(hào)。

2）計(jì)算自由度，并判斷機(jī)勾有無確定運(yùn)動(dòng):

在圖中指明復(fù)合較鏈、局部自由度和虛約束

n=8n=10flr_2

PP=1

F=3n-(2q+0-)一/

=3X8-(2X10+2-1)-1=2

機(jī)構(gòu)原動(dòng)件數(shù)目=2機(jī)構(gòu)有無確定運(yùn)動(dòng)？

1—81）按傳動(dòng)順序用數(shù)字1、2、3…在圖示機(jī)構(gòu)上給構(gòu)件編號(hào)。

第4頁

2）計(jì)算自由度，并判斷機(jī)構(gòu)有無確定運(yùn)動(dòng):

局部自由度V

在圖中指明：復(fù)合較鏈、局部自由度和虛約束

X__13_flr_2

AO

復(fù)

三3〃一（2，+以一小）一尸

合

校

鏈

=3X10-(2X13+2—0)—1=___1編

號(hào)

暫

機(jī)構(gòu)原動(dòng)件數(shù)目=略

沖壓機(jī)機(jī)構(gòu)

機(jī)構(gòu)有無確定運(yùn)動(dòng)？有確定運(yùn)動(dòng)

1-/-91）按傳動(dòng)順序用數(shù)字1、2、3…在圖示機(jī)構(gòu)上給構(gòu)件編號(hào)。

2）計(jì)算自由度，并判斷機(jī)構(gòu)有無確定運(yùn)動(dòng):

在圖中指明：復(fù)合校鏈、局部自由度和虛約束

A/

局部自由度

--、^/=3〃一⑵入+%一D

=3X10-(2X14+l-l)-l=

虛約束

機(jī)構(gòu)原動(dòng)件數(shù)口=_1

機(jī)構(gòu)有無確定運(yùn)動(dòng)？有確定運(yùn)動(dòng)編號(hào)暫略

計(jì)算下列機(jī)構(gòu)的自由度，并判斷機(jī)構(gòu)級(jí)別。

1—101）按傳動(dòng)順序用數(shù)字1、2、3…在圖示機(jī)構(gòu)上給構(gòu)件編4

2）計(jì)算自由度，并判斷有無確定運(yùn)動(dòng):

在圖中指明復(fù)合較鏈、局部自由度和虛約束

n二9P\-__L3__Ph=__Q

D=0F-0

/F=3〃一（2二+例一〃）一少編

號(hào)

暫

第5頁略

e

=3X9—（2X13+0—0）-0=_1

機(jī)構(gòu)原動(dòng)件數(shù)目=____10

機(jī)構(gòu)有無確定運(yùn)動(dòng)？有確定運(yùn)動(dòng)

3）桿組拆分，并判斷機(jī)構(gòu)級(jí)別：

\\:

\可見，該機(jī)構(gòu)為II級(jí)機(jī)構(gòu)。

/\（從遠(yuǎn)離原動(dòng)件的方向開始拆分）

1—111）按傳動(dòng)順序用數(shù)字1、2、3…在圖示機(jī)構(gòu)上給構(gòu)件編號(hào)

2）計(jì)算自由度，并判斷有無確定運(yùn)動(dòng)：

/請(qǐng)?jiān)趫D中指明：復(fù)合較鏈、局部自由度和虛約束

也里,入口

較鏈°

n二_7_凡=_10_自二_0----Q----

z>=0P-____0

F=3〃一（20,+a,一。'）一F'

編<>

=3X7-（2義10+0-0）-0=1:K

略

機(jī)構(gòu)原動(dòng)件數(shù)目=1機(jī)構(gòu)有無確定運(yùn)動(dòng)？_有堿弋，

XX

段

IL級(jí)桿組

并判斷機(jī)構(gòu)級(jí)別:

（從遠(yuǎn)離原動(dòng)件的方向開始拆分）

可見，該機(jī)構(gòu)為-11_級(jí)機(jī)構(gòu)。

第7頁

2-1填空題：

1.諫度瞬心曷兩剛體匕瞬時(shí)速度相等的重合，點(diǎn)。

2.若瞬心的絕對(duì)速度為零，則該瞬心稱為絕對(duì)瞬心；

若瞬心的絕對(duì)流度不為零,則該瞬心稱為相對(duì)瞬心0

3.當(dāng)兩個(gè)構(gòu)件組成移動(dòng)副時(shí)，其瞬心位于垂直于導(dǎo)路方向的無窮遠(yuǎn)處。當(dāng)兩構(gòu)件組成高副時(shí)，兩個(gè)高副元素

作純滾動(dòng)，則其瞬心就在接觸點(diǎn)處；若兩個(gè)高副元素間有相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，則其瞬心在過接觸點(diǎn)兩高副

元素的公法線上。

4.當(dāng)求機(jī)構(gòu)的不互相直接聯(lián)接各構(gòu)件間的瞬心時(shí)，可應(yīng)用三心定理來求。

5.3個(gè)彼此作平面平行運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件間共有3個(gè)速度瞬心,這幾個(gè)瞬心必定位于一條直線上。

6.機(jī)構(gòu)瞬心的數(shù)目K及機(jī)構(gòu)的構(gòu)件數(shù)N的關(guān)系是K=M,V—l）/2。

7.錢鏈四桿機(jī)構(gòu)共有6個(gè)速度瞬心,其中3_個(gè)是絕對(duì)瞬心。

8.諫度比例尺U,.表示圖表每單位長(zhǎng)度所代表的速度大小,單位為：（m/s）/mm.

加速度比例尺U.表示圖上卷單位長(zhǎng)度所代表的加速度大小，單位為（m/s-'）/mm。

9.速度影像的相似原理只能應(yīng)用于構(gòu)件，而不能應(yīng)用于整個(gè)機(jī)構(gòu)。

10.在擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)導(dǎo)桿和滑塊的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為平動(dòng),牽連運(yùn)動(dòng)為轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)（以上兩空格填轉(zhuǎn)動(dòng)或平動(dòng)）,

兩構(gòu)件的重合點(diǎn)之間將有哥氏加速度。哥氏加速度的大小為2X相對(duì)速度又牽連角速度:方向?yàn)橄鄬?duì)速度沿牽

連角速度的方向轉(zhuǎn)過90°之后的方向。

2-2試求出圖示各機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí)全部瞬心的位置（用符號(hào)舄直接標(biāo)注在圖上）。

PL8

PL8

P23(P.3)

P23(P2ICP31

2—3在圖a所示誠盧杜理甲，九二6端叫4『90丑巾，4c二120mm,G）2=iC-ratl/s,試用瞬心滿求：B

1）當(dāng)巾w4%（%）2：1'o

2）當(dāng)巾=16]葭一構(gòu)件三5?論線上建手暇小的一點(diǎn)E的位置及連榭i工方??；2i

P,:,3）當(dāng)晚=。時(shí)，":螺值%

解二1）以選定的比例尺〃，沏L構(gòu)

2）求我,定出瞬心兒的位.

10x60

x58x3

83x3公2.4X174=418(nun/s)

3）定出構(gòu)件3的BC線上

速度最小的點(diǎn)E的位置：

E點(diǎn)位置如圖所示。

EP

咋：二3廣勺3〃產(chǎn)2.4X52X3

=374（mm/s）C（P13）

4）定出眩=0時(shí)機(jī)構(gòu)的兩個(gè)位置（作于圖c）,量出：°

C］（PI3）

。產(chǎn)45。也比27。

想--想：、%

;要向瞬心法求解某構(gòu)件（如構(gòu)件3）上點(diǎn)的速度，首先需要定出該構(gòu)件的后種瞬心*\'0

2.構(gòu)件（如構(gòu)件3）上某點(diǎn)的速度為零，則該點(diǎn)一定就是它的什么瞬心？區(qū)1區(qū)

_______?—?-&pt=0.003m/mm

2—4在圖示擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中，ZBAC=90°,L,w=60mni,LJC=120mm,曲柄AB以等

角速度3,=30rad/s轉(zhuǎn)動(dòng)。請(qǐng)按照尺寸按比例重新繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，試用相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法求構(gòu)沖B的角速度福角加速

度。

助

\\解：取長(zhǎng)度比例尺出=000im/mm作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖

><

丫況=3i74B=3060=1800mm/s=l.8m/s

22

為2=3;1?7AB=30*60=54m/s

3

A

>

V大?。?？3?

第9頁

31~6rad/s,順時(shí)針

方向：B~C±BCB-AC-B±CB

a產(chǎn)ZlOrad/s：逆時(shí)針

（注：3,和％計(jì)算過程略）

2-5圖示的各機(jī)構(gòu)中，設(shè)已知各構(gòu)件的尺寸，原動(dòng)件1以等角速度以順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。試用圖解法求機(jī)構(gòu)在圖示位

置時(shí)構(gòu)件3上C點(diǎn)的速度及加速度（列出相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法矢量公式，進(jìn)行大小、方向分析，最后將下面的速度矢量圖和

3："B?

大小：？3；幾0233匕3c=20?

有：匕3二31AB%3=0

2—6已知：在圖示機(jī)構(gòu)中，，『/仗二4行，，且構(gòu)件1以巴勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。AB、BC處于水平位置CD_LBC,試用相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解

法求環(huán)，明（人和上可任意選擇）。

解：屬于兩構(gòu)件間重合點(diǎn)的問題

思路：因已知B2點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，故通過B2點(diǎn)求瓦點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)。

1）速度分析

方向：±BD±AB〃CD

大?。海?；/?

在速度多邊形中，???瓦及極點(diǎn)p重合，...VaR

且3

b；

VB//?）一p'或

0,由于

aB3B2

構(gòu)件2及

構(gòu)件3套

b；

在一起,

33=0

2）加速度分析

方向:1BDB-*A//CD

大小:0?09

UUUT

矢量叫代表

在加速度多邊形中,

a'.V2?<w,2/

a,=―2i=—產(chǎn)——=co.2

五，

則有:lBDl

ULO

將矢量4'3移至'點(diǎn)，可見為明逆時(shí)針。

2-7已知錢鏈四桿機(jī)構(gòu)的位置、速度多邊形和加速度多邊形如下圖所示。試求:

①構(gòu)件1、2和3上速度均為'x的點(diǎn)x?X,和X3的位置；

②構(gòu)件2上加速度為零的點(diǎn)Q位置，并求出該點(diǎn)的速度；

③構(gòu)件2上速度為零的點(diǎn)H位置，并求出該點(diǎn)的加速度a”；

\H

（颼度矢量和加速度矢量的大小任意，但方向必勾及此答案相同）

\2第11頁

從002m/mm

B

一、填空題：

1.作用在機(jī)械上的力分為驅(qū)動(dòng)力和阻抗力兩大類。

2.對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行力分析的目的是：

(1)確定運(yùn)動(dòng)副中的反力；(2

確定機(jī)械上的平衡力或平衡力矩.

3.確定構(gòu)件慣性力的一般性方法中，對(duì)作平面移動(dòng)的物體，其慣性力為rna；

對(duì)繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的構(gòu)件，若轉(zhuǎn)動(dòng)軸線不通過質(zhì)心，則其慣性力為-ma,而慣性力

偶矩為Ta；若轉(zhuǎn)動(dòng)軸線通過質(zhì)心，則只存在-Ja.

4.質(zhì)量代換法曷指把.構(gòu)件質(zhì)量按一定條件用集中于構(gòu)件上某幾個(gè)選定點(diǎn)的假

想集中質(zhì)量來代替。假想的集中質(zhì)量稱為代換質(zhì)量，其所在的位置稱為

代換點(diǎn)。

5.質(zhì)量代換應(yīng)滿足三個(gè)基本條件：

①?代換前后構(gòu)件的質(zhì)曷不變；

②代換前后構(gòu)件的質(zhì)心位置不變____________________；

③代換前后構(gòu)件對(duì)質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量?不變。

6.質(zhì)量代換中，動(dòng)代換是指滿足質(zhì)量不變、質(zhì)心位置不變以及對(duì)質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不變:而靜代換則是指只滿足述I

件的質(zhì)量不變和質(zhì)心位置不變。

7.在滑動(dòng)摩擦系數(shù)相同條件下，槽面摩擦比平面摩擦大，其原因是槽面摩擦的當(dāng)量摩擦系數(shù)為啟

sin?,明顯大

于f,因此，機(jī)械中三角帶傳動(dòng)比平型帶傳動(dòng)用得更為廣泛，而聯(lián)接用的螺紋更多地采用三角形為螺紋牙型。

4.考慮摩擦的移動(dòng)副，當(dāng)發(fā)生加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，說明外力的作用線及運(yùn)動(dòng)方向法線的夾角大于摩擦角，當(dāng)發(fā)生勻速運(yùn)

動(dòng)時(shí)，說明外力的作用線及運(yùn)動(dòng)方向法線的夾角等于摩擦角，當(dāng)發(fā)生減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，說明外力的作用線及運(yùn)動(dòng)方向

法線的夾角小于摩擦角.

4.考慮摩擦的轉(zhuǎn)動(dòng)副，當(dāng)發(fā)生加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，說明外力的作用線在摩擦圓之外，當(dāng)發(fā)生勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，說明外力的作

用線及摩擦圓相切，當(dāng)發(fā)生減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，說明外力的作用線及摩擦圓相割

二、分析計(jì)算題

1.當(dāng)圖示的軋鋼機(jī)的軋車?yán)セ剞D(zhuǎn)時(shí)，不需外力的幫助即能將軋件帶入軋輯之間。(忽略軋件自重)

1.試證明這時(shí)軋輻及扎件間的摩擦角中不應(yīng)小于尸;

2.若d=1200mm,a=25mm及軋輯及扎件間的摩擦系數(shù)f=0.3,求扎件的最大厚度h。

1.圖示工件在A點(diǎn)處受到輻子給工件的作用力，根據(jù)摩擦角的定義，該力方向?qū)⒀亟佑|點(diǎn)公法線方向，向阻礙工件相

對(duì)輯子運(yùn)動(dòng)方向偏轉(zhuǎn)摩擦角，如圖所示

同理，在A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)處也有同樣情況/~、

明顯，兩個(gè)力的合力必須產(chǎn)生向右的分力才能/\。

將工件牽引入內(nèi)，即必須夕2△才能完成牽引

第12頁

2.由幾何關(guān)系

2.對(duì)圖示機(jī)構(gòu)的各構(gòu)件作出力分析，畫出各構(gòu)件的受力分析圖（不考慮慣性力，考慮摩擦力及不考慮摩擦力分別分析,

摩擦角和摩擦圓大小自定）。

3.對(duì)圖示機(jī)構(gòu)的各構(gòu)件作出力分析，畫出各構(gòu)件的受力分弁圖（不考慮慣性力,考慮摩擦力及不考慮摩擦力分別分析,

摩擦圓大小自定）。

考慮摩擦各構(gòu)件不考慮摩擦各構(gòu)件

第13頁

一'填空題：

1.設(shè)機(jī)器中的實(shí)際驅(qū)動(dòng)力為戶，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《，則機(jī)器效率的計(jì)算式是〃=

匕/7.

2.設(shè)機(jī)器中的實(shí)際生產(chǎn)阻力為0,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°。，則機(jī)器效率的

計(jì)算式是__Q/Qo_。

3.假設(shè)某機(jī)器由兩個(gè)機(jī)構(gòu)串聯(lián)而成，其傳動(dòng)效率分別為7和〃2,則該機(jī)器的傳動(dòng)效率為-7*〃2。

4.假設(shè)某機(jī)器由兩個(gè)機(jī)構(gòu)并聯(lián)而成，其傳動(dòng)效率分別為7和〃2,則該機(jī)器的傳動(dòng)效率為_(p,*n,+p:*n2)

/(P,+P2).

5.從受力觀點(diǎn)分析，移動(dòng)副的自鎖條件是外力的作用線及運(yùn)動(dòng)方向法線的夾角小于等于摩擦角：轉(zhuǎn)動(dòng)副的自鎖條件

是外力的作用線及摩擦圓相切或相割：從效率觀點(diǎn)來分析，機(jī)械自鎖的條件是效率小于等于零。

二、分析計(jì)算題

1.某滑塊受力如圖所示，已知滑塊及地面間摩擦系數(shù)f,試求F及Q

分別為驅(qū)動(dòng)力時(shí)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)效率。Q.______!

F為驅(qū)動(dòng)力：9=tg'f

F=公淪(90。+9)

于是由正弦定理：sin(90°-Q-(p)Q______

P=___Q._____

令9=0,得。sin(90°-3)

0、\90+J

F

nnO—c

n（90°-0-（p）_cos（6+夕）

因此，其效率為Fsin(90+e)sin(90—6>)coscos0cos。

當(dāng)Q為驅(qū)動(dòng)力，F(xiàn)變?yōu)樽枇?，取一。代替上式中?,并取倒數(shù)，得

2.圖示楔塊機(jī)構(gòu)。已知：。='=60",各摩擦面間的摩擦系數(shù)均為了二=°」5,阻力0=1000汽試:

①畫出各運(yùn)動(dòng)副的總反力；

②畫出力矢量多邊形；\P

③求出驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)值及該機(jī)構(gòu)效率。\

由正弦定理：、_

￥

kz.Q-

第14頁

p

QR12

sin(l800+2夕一,一夕)sin(90°-(p)sin('-2。)sin(90°+夕)

不11

sin(l80°+2(py0)*sin(90°+(p)

P=*Q

(

于是sin(90-9)sin(^-2p)

代入各值得：=1430.70077V

取上式中的9=,可得鳥=100°*

n=—=0.6990

于是P

第15頁

一、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)生的慣性力和慣性力偶矩，減少或消除在機(jī)構(gòu)各運(yùn)動(dòng)副

中所引起的附加動(dòng)壓力,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。和軸向?qū)挾戎?符合＜5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2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.只使剛性轉(zhuǎn)子的慣性力得到平衡稱靜平衡,此時(shí)只需在1個(gè)平衡平面中增減平衡質(zhì)量:使慣性力和慣性力偶

工同時(shí)達(dá)到平衡稱動(dòng)平衡，此時(shí)至少要在2個(gè)選定的平衡平面中增減平衡質(zhì)量，方能解決轉(zhuǎn)子的不平衡問題。

4.剛性轉(zhuǎn)子靜平衡的力學(xué)條件是質(zhì)徑積向量和等于零，而動(dòng)平衡的力學(xué)條件是質(zhì)徑積向量和等于零，離心力引起

的合力矩等于零。

5.符合靜平衡條件的回轉(zhuǎn)構(gòu)件，其質(zhì)心位置在回轉(zhuǎn)軸線上,靜不平衡的回轉(zhuǎn)構(gòu)件，由于重力矩的作用，必定在度

心最低處位置靜止,由此可確定應(yīng)加上或去除平衡質(zhì)量的方向。

6.圖a、b、c中，S為總質(zhì)心，圖a,b中的轉(zhuǎn)子具有靜不平衡,圖中的轉(zhuǎn)子是動(dòng)不平衡。

7.機(jī)構(gòu)總慣性力在機(jī)架上平衡的條件是機(jī)構(gòu)的總質(zhì)心靜止不動(dòng)。

8.在圖示a、b、c三根曲軸中，已知“再=加2弓，并作軸向等間隔布置，并且各曲拐都在同一軸平

面內(nèi)，則其中a,b,c軸己達(dá)靜平衡,^軸已達(dá)動(dòng)平衡。

二、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。（V）

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)平面內(nèi)，分別適當(dāng)?shù)丶悠胶赓|(zhì)

量即可達(dá)到動(dòng)平衡。（J）

3.經(jīng)過動(dòng)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o（V）

4.作往復(fù)運(yùn)動(dòng)或平面復(fù)合運(yùn)動(dòng)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。（X）

三、選擇題：

1.設(shè)圖示回轉(zhuǎn)體的材料均勻，制造精確，安裝正確，當(dāng)它繞期軸線回轉(zhuǎn)時(shí)是處于_D_狀態(tài)。

A）靜不平衡

B）靜平衡

0完全不平衡

D）動(dòng)平衡

2.圖示為一圓柱凸輪。設(shè)該凸輪的材料均勻，制造精確，安裝正確，則當(dāng)它繞〃1軸線轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，是處于從狀態(tài)。

A）靜不平衡

B）靜平衡

0完全不平衡

D）動(dòng)平衡

3.機(jī)械平衡研究的內(nèi)容是_C

A）驅(qū)動(dòng)力及阻力間的平衡

B）各構(gòu)件作用力間的平衡

第16頁

C）慣性力系間的平衡

D）輸入功率及輸出功率間的平衡

4.圖示一變直徑帶輪。設(shè)該帶輪的材料均勻，制造精確，安裝正確，當(dāng)它繞44軸線回轉(zhuǎn)時(shí)是處于_L狀態(tài)。

A）靜不平衡

B）靜平衡

C）完全不平衡

D）動(dòng)平衡

5.圖示為一發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸。設(shè)各曲拐部分的質(zhì)量及質(zhì)心至回轉(zhuǎn)軸線的距離都相等，當(dāng)該曲軸繞如軸線回轉(zhuǎn)時(shí)是處于」

狀態(tài)。

A）靜不平衡

B）靜平衡

0完全不平衡

ABCl

O設(shè)滑塊。和C'質(zhì)量相等，3=L,0C=BC-；機(jī)構(gòu)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)能達(dá)到旦。

A）慣性力全部平衡，且不產(chǎn)生附加慣性力偶矩。

B）慣性力全部平衡，但產(chǎn)生附加慣性力偶矩。

C）慣性力部分平衡，且不產(chǎn)生附加慣性力偶矩。

D）慣性力部分平衡，但產(chǎn)生附加慣性力偶矩。

四、計(jì)算題

1.圖示兩個(gè)回轉(zhuǎn)構(gòu)件是否符合靜平衡條件？是否符合動(dòng)平衡條件？為什么？

對(duì)a

?.?處于靜平衡狀態(tài)

.>mr.=10x10-4x15-4x10=0.乩丁納丁但

對(duì)b,——，一處于靜平衡狀態(tài)

將“2分解到1,3平面內(nèi)在平面1中，

〉2加百第1）0-4x15=0

在平面3中

>,加,彳=4x10—4x10=0

m[=m2-=4

第18頁

2.圖示為繞。點(diǎn)回轉(zhuǎn)的薄片圓盤，在位置八2處鉆孔，r'=0-lm,々=62m,孔部分材料質(zhì)量分別為

加?=1.0kg,加2=0?5kg。為進(jìn)行靜平衡，欲在半徑〃=°.5m的圓周上鉆一孔。試表示出孔的方向斗，并求

出鉆去材料的質(zhì)量b。

mAi\=l.OxO.l=0.1kg-m

m2r2=0.5x0.2=0.1kg-m

由靜平衡條件：

mr,+mg+m.r.=0

3.圖示為一鼓輪，上有重塊兒B,已知它x們附質(zhì)量2

=4kgm=2kg得的/=°」kgr

mAZKg,今欲在平面點(diǎn)〃上分別加-平

衡質(zhì)量"b‘和"『，它們分布在01200mm的圓周上，使鼓

輪達(dá)到完全平衡。試求4和b”的大小，并在圖中畫出它的

安放位置。

將不平衡質(zhì)量.、I

“"分解至/，//平

Y

m

SSZ

面內(nèi)，因?yàn)閇位于O

0

9

平面/內(nèi)，不用分解,

所以只需要分解與

在平面/內(nèi)，

mr=0小

Z''得

設(shè)及豎直方向的夾角為4,則

在平面II內(nèi)

一

由,V乙m.'r.='0得

方向如圖所示。

4.某轉(zhuǎn)子由兩個(gè)互相錯(cuò)開90。的偏心輪組成，每一

偏心輪的質(zhì)量均為“，偏心距均為尸，擬在平衡平

面小8上半徑為2〃處添加平衡質(zhì)量，使其滿足動(dòng)平衡條件，試求平衡質(zhì)量("b)A和|("b)B的大小和方向。

解：

第20頁

一、填空題

1.設(shè)某機(jī)器的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為常數(shù)，則該機(jī)器作勻速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的條件在每一瞬時(shí)，驅(qū)動(dòng)功率等于阻抗功率，作變速

穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的條件是在一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期中，驅(qū)動(dòng)功等于阻抗功O

2.機(jī)器中安裝飛輪的原因，一般是為了調(diào)節(jié)周期性速度波動(dòng)，同時(shí)還可獲降低原動(dòng)機(jī)功率的效果。

3.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，即等速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)和變速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn),在前一種情

況，機(jī)器主軸速度是常數(shù)，在后一種情況，機(jī)器主軸速度是作周期性波動(dòng).

4.機(jī)器中安裝飛輪的目的是降低速度波動(dòng)，降低電動(dòng)機(jī)功率o

5-某機(jī)器的主軸平均角速度"松=100radls,機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的速度不均勻系數(shù)5=0Q5,則該機(jī)器的最大角速度

①max=102.5rad/s,最小角速度縱而二97.5rad/s0

6.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)一動(dòng)能相等（等效質(zhì)量的動(dòng)能等于機(jī)器所有運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的動(dòng)能之和）

原則進(jìn)行轉(zhuǎn)化的，因而它的數(shù)值除了及各構(gòu)件本身的質(zhì)量（轉(zhuǎn)動(dòng)慣量）有關(guān)外，還及各構(gòu)件質(zhì)心處速度、構(gòu)件角速度

及等效點(diǎn)的速度之比的平方有關(guān)。

7.機(jī)器等效動(dòng)力模型中的等效力（矩）是根據(jù)瞬時(shí)功率相等原則進(jìn)行轉(zhuǎn)化的,因而它的數(shù)值除了及原作用力（矩）的

大小有關(guān)外，還及外力作用點(diǎn)及等效點(diǎn)的速度之比有關(guān)。

8.若機(jī)器處于起動(dòng)（開車）階段，則機(jī)器的功能關(guān)系應(yīng)是輸入功大于輸出功和損失功之和，系統(tǒng)動(dòng)能增加,機(jī)器主

軸轉(zhuǎn)速的變化情況將是機(jī)器主:軸的轉(zhuǎn)速大于它的初速，由零點(diǎn)逐步增加到正常值0

9.若機(jī)器處于停車階段，則機(jī)器的功能關(guān)系應(yīng)是輸入功小于輸出功和損失功之和，系統(tǒng)動(dòng)能減少,機(jī)器主軸轉(zhuǎn)速

的變化情況烙是機(jī)器主軸的轉(zhuǎn)速，由正常速度逐步減小到零O

10.用飛輪進(jìn)行調(diào)速時(shí)，若其它條件不變，則要求的速度不均勻系數(shù)越小，飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量將越上，在滿足同

樣的速度不均勻系數(shù)條件下，為了減小飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，應(yīng)將飛輪安裝在高速軸上。

11.當(dāng)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于負(fù)荷發(fā)生變化使機(jī)器原來的能量平衡關(guān)系遭到破壞，引起機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)速度的變化，稱為非周期

性速度波動(dòng)。為了重新達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，需要采用調(diào)速器來調(diào)節(jié)。513

12.在機(jī)器穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中，運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的重力作功等于零,因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)構(gòu)件重心的位置沒有改變o

13.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,前者采用安裝飛輪調(diào)節(jié)，后者采用安

裝調(diào)速器進(jìn)行調(diào)節(jié)。

14.若機(jī)器處于變速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)期，機(jī)器的功能特征應(yīng)有一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)輸入功于等于輸出功及損失功之和，它的

運(yùn)動(dòng)特征是每一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)的初速度和末速度相等,

15.當(dāng)機(jī)器中僅包含定傳動(dòng)比機(jī)構(gòu)時(shí),等效動(dòng)力學(xué)模型中的等效質(zhì)量（轉(zhuǎn)動(dòng)慣量）是常量，若機(jī)器中包含變傳動(dòng)比

機(jī)構(gòu)時(shí)，等效質(zhì)量（轉(zhuǎn)動(dòng)慣量）是機(jī)構(gòu)位置的函數(shù)。

16.圖示為某機(jī)器的等效驅(qū)動(dòng)力矩”“（8）和等效阻力矩的M

線圖，其等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為常數(shù)，該機(jī)器在主軸位置角°等于乃/2時(shí)，?“

07-1-16

冗/2

主軸角速度達(dá)到,ax,在主軸位置角9等于2萬時(shí)，主軸角速度達(dá)到°min。

二、判斷題

1.為了使機(jī)器穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，機(jī)器中必須安裝飛輪。（X）

2.機(jī)器中安裝飛輪后，可使機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的速度波動(dòng)完全消除。（X）

3.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。（J）

4.機(jī)器穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的含義是指原動(dòng)件（機(jī)器主軸）作等速轉(zhuǎn)動(dòng)。（X）

5.機(jī)器作穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，必須在每一瞬時(shí)驅(qū)動(dòng)功率等于阻抗功率。（X）

6.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）是一個(gè)假想質(zhì)量（轉(zhuǎn)動(dòng)慣量），它的大小等于原機(jī)器中各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的質(zhì)

量（轉(zhuǎn)動(dòng)慣量）之和。（X）

7.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）是一個(gè)假想質(zhì)量（轉(zhuǎn)動(dòng)慣量），它不是原機(jī)器中各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的質(zhì)量（轉(zhuǎn)

動(dòng)慣量）之和，而是根據(jù)動(dòng)能相等的原則轉(zhuǎn)化后計(jì)算得出的。（Q

8.機(jī)器等效動(dòng)力學(xué)模型中的等效力（矩）是一個(gè)假想力（矩），它的大小等于原機(jī)器所有作用外力的矢量和。（X）

9.機(jī)器等效動(dòng)力學(xué)模型中的等效力（矩）是一個(gè)假想力（矩），它不是原機(jī)器中所有外力（矩）的合力，而是根據(jù)瞬時(shí)功率

相等的原則轉(zhuǎn)化后算出的。（J）

10.機(jī)器等效動(dòng)力模型中的等效力（矩）是根據(jù)瞬時(shí)功率相等原則轉(zhuǎn)化后計(jì)算得到的，因而在未求得機(jī)構(gòu)的真實(shí)運(yùn)動(dòng)前是

無法計(jì)算的。（X）

三、選擇題

1.在機(jī)械穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中，應(yīng)有」

（A）慣性力和重力所作之功均為零；

（B）慣性力所作之功為零，重力所作之功不為零；

（C）慣性力和重力所作之功均不為零；

（D）慣性力所作之功不為零，重力所作之功為零。

2.機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)出現(xiàn)周期性速度波動(dòng)的原因是

（A）機(jī)器中存在往復(fù)運(yùn)動(dòng)構(gòu)件，慣性力難以平衡：

（B）機(jī)器中各回轉(zhuǎn)構(gòu)件的質(zhì)量分布不均勻；

（C）在等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為常數(shù)時(shí)，各瞬時(shí)驅(qū)動(dòng)功率和阻抗功率不相等，但其平均值相等，且有公共周期:

（D）機(jī)器中各運(yùn)動(dòng)副的位置布置不合理。

3.