2016年-机械原理复习题解析

机械原理复习思考题1.1.构件——独立的运动单元。1.2.零件——独立的制造单元。1.3.运动副——两个构件的相关联（接触、联接）部位，并能产生某种相对运动。1.4.构成运动副个条件：a)两个构件、b)直接接触、c)有相对运动1.5运动副元素——直接接触的部位的形态（点、线、面）。1.6.P7两个构件之间的相对运动为转动副的运动副称为转动副或回转副，也称为铰链；相对运动为移动的运动副称为移动副；相对运动为螺旋运动的运动副称为螺旋副；相对运动为球面运动的运动副称为球面运动副。1.7运动链P9——构件通过运动副的连接，构成可相对运动的系统称为运动链。1.8.原动件P10——机构中按给定运动规律运动构件称为原动件。（或主动件）1.9.机构简图——用以说明机构中各构件之间的相对运动关系的简单图形。1.10.机构（定义）——具有确定运动的运动链称为机构。1.11.机构运动简图的作用1）用以说明机构中各构件之间的相对运动关系的简单图形：2）作为运动分析和动力分析的依据。1.12.机构运动简图应满足的条件：1）构件数目与实际相同；2）运动副的性质、数目与实际相符；3）.运动副之间的相对位置以及构件尺寸与实际机构成比例。1.13.机构具有确定运动的条件为：自由度数目＝原动件数目1.14.最小阻力定律P15：当机构原动件数目小于机构自由度数目时，机构的运动将遵守最小阻力定律，即优先沿阻力最小的方向运动。1.15.欠驱动机构---机构原动件数目少于自由度~。P15图2-911.5.1冗驱动机构---机构原动件数目多于自由度~。P16图2-101.16.虚约束---对机构的运动不起实际作用的约束。1.17.试计算下例机构简图的自由度，首先明确标注杆件数量？复合铰链点？高副接触？原动件?对原动件的运动进行分析说明。（1）控掘机机构及自由度计算。解：机构自由度为F＝3n－2m－p＝3×11－2×15－0＝3；原动件为液压油缸，共有3个与自由度F相等，机构能够作唯一运动。（2）装载机机构及自由度计算。解：机构自由度为F＝3n－2m－p＝3×8－2×11－0＝2原动件为2个液压油缸，原动件数量与自由度F相等，机构能够作唯一运动。（3）小汽车机械千斤顶机构及自由度计算。解：(1)计算机构自由度：F＝3n－2m－p＝3×8－2×10－2＝2；（2）原动件为丝杠,一个双向作用丝杠，转动丝杠同时驱动2个复合滑块。所以原动件为2与自由度2相等，机构能够作唯一运动。一运动。（4）圆盘锯机构及自由度计算。（5）振动筛机构及自由度计算。解：解：机构自由度为F＝3n－2m－p＝3×7－2×9－1＝2；解：图中原动件为曲柄1和凸轮6。2.1.什么是速度瞬心——两个作平面运动构件上速度相同的一对重合点，在某一瞬时两构件相对于该点作相对转动，该点称瞬时速度中心。2.2.什么是三心定律——三个彼此作平面运动的构件共有三个瞬心，且它们位于同一条直线上。（此法特别适用于两构件不直接相联的场合）。2.3.两构件通过运动副直接相连，试确定其瞬心位置？P39P45①以转动副连接——铰链中心就是其瞬心位置；②以移动副连接——瞬心就在垂直于其导路方向无穷远处；③以纯滚动高副连接——瞬心就在其接触点处；④以滚动兼滑动的高副连接——瞬心就在过接触点高副元素的公法线上，视其他条件确定。2.4.用瞬心法和三心定律求下例图形的速度瞬心？已知构件2的转速ω2，求构件4的角速度ω4？解：①瞬心数为6个；②直接观察能求出4个，余下的2个用三心定律求出。③求瞬心P24的速度，VP24＝μl(P24P12)·ω2VP24＝μl(P24P14)·ω4ω4＝ω2·(P24P12)/P24P142.5.用瞬心法和三心定律求下例图形的速度瞬心。已知构件2的转速ω2，求构件4的速度ν4。2.7.试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置，并给出连杆上E点上速度方向位置。22.8.试题图所示，偏心圆凸轮机构中，AB=L，凸轮半径为R，OA=h,∠OAB=90°,凸轮以角速度ω转动，试求推杆2的角速度ω2?（提示：使用三心定理，正确标注瞬心位置）（1）应用三心定理，瞬心位置标注见图；（2）∵∠P0BC=∠BP0C=45°又∵OA=AP0=h∴AP0·ω=BP0·ω2ω2=AP0·ω/BP0=h·ω/(L+h)2.9.试题图所示，滑块导轨机构中，ω=10rad/s，θ=30°,AB=200mm，试用瞬心法求构件3的速度v3?（提示：使用瞬心法，正确标注瞬心位置）（2.9）解：（1）应用瞬心法，瞬心位置标注见图；（2）∵AB=P14P23=0.2P14P0=AB/(√3/2)=0.2/(√3/2)V3=P14P0·ω=0.2/(√3/2)·ω=0.2/(√3/2)×10=4/√32.10.速度影像P37——同一构件上各点间的相对速度矢量构成的图形bce称为该构件图形BCE的速度影像。2.11.机构速度分析图解法P36；P50题3-5；P50题3-6；5.1采用非平面运动副，摩擦力为什么会增大？——因为G一定时，其法向力N21的大小取决于运动副元素的几何形状，形成当量摩擦系数fv。5.1.1当量摩擦系数fv大于摩擦系数f，即fv＞f是因为运动副元素的_几何形状改变而产生的。2.6.fv称为当量摩擦系数,其取值为:(1)平面接触:fv=f；(2)槽面接触:fv=f/sinθ；(3)半圆柱面接触:fv=kf，（k=1~π/2）。5.2.为了提高机械效率，在进行设计机械时应尽量减少摩擦损失，具体措施有：a)用滚动代替滑动；b)考虑润滑；c)合理选材。5.2.1机械效率η----输出功W出与输入功W入的比值（η=W出/W入）。5.3.当机械出现自锁时，无论驱动力多大，都不能运动，从能量的观点来看，就是:驱动力做的功永远≤由其引起的摩擦力所做的功5.4.机械的自锁的条件是什么？。1）传动效率η＜0；2）对于移动副，当驱动力F的作用线落在摩擦锥内时，则机械发生自锁。3）对于转动副，当驱动力F的作用线穿过摩擦圆(aρ)时，发生自锁。5.5摩擦圆半径ρ--摩擦阻力矩Mf21与轴承总反力R2之比，即ρ=Mf21/R21=fvr，(aρ)时，发生自锁6.1.平面机构的平衡有两种方法一种是完全平衡，另一种是。6.2.平面机构部分平衡的措施是？1)利用非对称机构平衡；2)利用平衡质量平衡3)利用弹簧平衡6.3.质量代换的条件：P571）代换前后各构件质量不变；2）质心位置不变；3）对质心轴的转动惯量不便。6.4.质量代换法？P57将各构件的质量，按一定条件用集中于某些特定点的假象质量来替代，这样只需求集中质量的惯性力，而无需求惯性力偶矩。从而将问题简化。这上方法称为~。6.5.δ＝(ωmax－ωmin)/ωm为机器运转速度不均匀系数，它表示了机器速度波动的程度。6.6机械运转速度波动调节方法？1）对周期性速度波动，可在转动轴上安装一个质量较大的回转体（俗称飞轮）达到调速的目的。2）.对非周期性速度波动，需采用专门的调速器才能调节。8.1平面连杆机构的三种基本型式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。8.2曲柄摇杆机构特征、作用？特征-----曲柄＋摇杆作用-----将曲柄的整周回转转变为摇杆的往复摆动。8.3.双曲柄机构的特征、作用及特例？特征------两个曲柄；作用------将等速回转转变为等速或变速回转。特例------平行四边形机构。铸造翻箱机构、风扇摇头机构；之8.4双摇杆机构的特征、作用及特例？特征------两个摇杆;特例：等腰梯形机构------汽车转向机构8.5压力角α：——从动件驱动力F与力作用点绝对速度之间所夹锐角。8.5.1传动角γ：——γ是作用力与构件半径线之间的夹角，α与γ互为余角，α+γ=90°。通常用γ衡量机构传动力性能，并称之为～。α越小，则γ越大，机构传动力性能越好，反之越差。为了保证机构正常循环工作，要求:γmin≥40°--50°8.6什么是机构的死点位置？摇杆为主动件，且连杆与曲柄两次共线时，有：γ=0，此时机构不能运动.8.7避免机构“死点”措施是什么？(1)两组机构错开排列，如火车轮机构;(2)装加飞轮，靠飞轮的惯性力越过（如内燃机、缝纫机等）。8.8曲柄存在的条件？1）最长杆与最短杆的长度之和应≤其他两杆长度之和，称为杆长条件。2）连架杆或机架之一为最短杆。8.9对于四杆机构而言，当选择不同的构件作为机架时，可得不同的机构。下例图形各为什么机构？a.()b.()c.()d.()（如果铰链四杆机构各杆长度满足杆长条件，当最短杆为连架杆时，则机构为曲柄摇杆机构；当最短杆为机架时，则机构为双曲柄机构；当最短杆的相对杆为机架时，机构为双摇杆机构。）8.10铰链四杆机构的三类设计要求是什么？1)满足预定的运动规律，两连架杆转角对应，如:飞机起落架、函数机构。2)满足预定的连杆位置要求，如铸造翻箱机构。3)满足预定的轨迹要求，如鹤式起重机、搅拌机等。8.11P145，试用做图法按给定的行程速比系数K设计四杆机构。已知：CD杆长，摆角φ及K。（提示：在已有的图形上完成最后两部设计）解：步骤如下：①计算θ＝180°(K-1)/(K+1)；②任取一点D，作等腰三角形腰长为CD，夹角为φ；③作C2P⊥C1C2，作C1P使∠C2C1P=90°－θ,交于P；④作△PC1C2的外接圆，则A点必在此圆上。⑤在PC21圆弧上确定曲柄中心A的位置（同一弦长所对应的圆周角处处相等），设曲柄为l1，连杆为l2，则:AC1=l1+l2；A2=l2-l1=l1=(AC1－AC2)/2⑥以A为圆心，AC2为半径作弧交于E,得：l1=EC1/2；l2=AC1－（EC1/2）8.12图示为四杆机构中连杆BC的两个极限位置B1C1和B2C2,当连杆位于B1C1时，摇杆DC处于铅垂位置；当连杆位于B2C2时，B1B2连线为水平线，且此时四杆机构的传动角为最小。试用作图法求出各杆长度，要求保留作图线。B1C1B2C2C1B1B2C2A1D1解：（保留作图线）8.13.用做图法设计导杆机构。已知：机架长度d，行程速比K，设计此机构。解：由于θ与导杆摆角φ相等，设计此机构时，仅需要确定曲柄长度a。①计算θ＝180°(K-1)/(K+1)；②任选D作∠mDn＝φ＝θ；作角分线；③取A点，使得AD=d,则:a=dsin(φ/2)。8.14.用做图法设计曲柄滑块机构。已知K，滑块行程H，偏距e，设计此机构①计算:θ＝180°(K-1)/(K+1)；②作C1C2＝H；③作射线C1O使∠C2C1O=90°－θ,作射线C2O使∠C1C2O=90°－θ,两射线交点为O；④以O为圆心，C1O为半径作圆；⑤作偏距线e，交圆弧于A，即为所求的曲柄轴心；⑥以A为圆心，AC1为半径作弧交于E,得：l1=EC2/2；l2=AC2－EC2/2。8.15.万向机构-----用于传递两相交轴或平行轴之间运动和动力的机构。8.16.双万向铰链机构安装要求是？①主动、从动、中间三轴共面；②主动轴、从动轴的轴线与中间轴的轴线之间的夹角应相等；③中间轴两端的叉面应在同一平面内。9.1.描述凸轮机构推杆的运动规律的名词术语有：基圆、基圆半径、推程运动角、远休止角、回程、回程运动角、近休止角、行程。9.2.简述凸轮廓线设计方法的基本原理(反转原理)：给整个凸轮机构施以-ω1时，不影响各构件之间的相对运动，此时，凸轮将静止，而从动件尖顶复合运动的轨迹即为凸轮的轮廓曲线。9.3.按从动件运动副元素的形状分：尖顶从动件、平底从动件、滚子从动件。9.4.当凸轮机构从动件以余弦规律运动时，在行程的起点和终点处存在有限的突变，故会产生。P1279.5.当凸轮机构从动件以正弦规律运动时，其速度和加速度均无突变，故在运动中不会产生，适用于。P1289.6设计凸轮机构时若发现设计结果α＞[α]（压力角＞许用压力角）时，可增大rmin（基圆半径）。9.7设计凸轮机构时，导路和瞬心位于中心同侧时，压力角将减小。9.8设计凸轮机构时，导路和瞬心位于中心两侧时，压力角将增大。10.渐开线--------―条直