机械原理作业集

第一章测试题一.思考题1:本课程研究的内容主要包括哪几个方面的问题？答案本课程研究的内容主要包括以下五个方面的问题①机构的组成及其自由度计算;②机构的运动分析；③机构的力分析初机器动力学分析；④常用机构的分析与设计;⑤机构的选型与组合。2:何谓机器？机器的功用是什么？答案机器是根据某种使用要求而设计的机械运动装置,其功能是能完成有益的机械功或转化机械能。3:为什么把机构作为本课程研究的对象？答案本课程研究的对象是机械,但由于机构是组成机械和机器的主要和基本部分所以本课程把机构作为研究的对象。4:根据本课程的内容、性质和特点，你认为在学习过程中应注意哪些问题？答案在学习过程中应注意以下问题；①应注意掌握基本的概念、原理及机构的分析与综合的方法;②注重理论联系实际；(3)初步建立工程观点；（4）认真对待教学的每一个环节。第二章测试题一.思考题1:何谓构件？构件与零件有何区别？答案从运动学角度来说，构件是机构中独立运动的最小单元体;从加工制造的角度来说，零件是单独加工出来的最小单元体。一个构件可能就是一个零件，也可能是由彼此刚接在一起的若干个零件组成的独立运动的单元体。2:何谓高副？何谓低副？在平面机构中髙副和低副夂般各引人几个约束？齿轮副的约束数应如何确定？答案两构件以点或线接触所构成的运动副称为髙副。两构件接触所构成的运动副称为低副。在平面机构中副一般引入一个约束,低副一般引入两个齿轮副为高副，故一个齿轮副一般引入一个约束。3:何谓运动链？运动链与机构有何联系和区别？答案构件通过运动副联接而构成的相对可动的系统称为运动链。若将运动链中的某一构件作为机架，某几个构件作为原动件，使其余构件具有确定的相对运动，即成为机构。两者的主要区别是运动链中没有机架，而机构必须有固定构件(机架）。4:何谓机构运动简图？它与机构示意图有何区别？绘制机构运动简图的目的和意义是什么？绘制机构运动简图的主要步骤如何？答案按机构的运动尺寸以一定的比例尺定出运动副的位置，并用运动副的代表符号、常用机构运动简图符号和简单的线条把机构的运动情况表示出来的图机构运动简图。它与机构示意图的主要区别是机构示意图只是反映机构的组成情况及运动传递方式，故不要求严格按比例绘图，但机构运动简图必须按比例绘制。因机构运动简图是表明机构运动情况的简单图形，它排除了所看与运动无关的因素，因而对机构的运动分析十分有利。绘制机构运动简图的主要步骤是:首先，搞清机械的实际构造和运动情况，査明该机构是由多少构件组成的，各构件之间构成了何种运动副；其次，恰当的选择投影面，即选择最能反映该机械运动特征的运动平面为投影面;最后，选择适当的比例尺进行绘制。5:何谓机构的自由度？在计算平面机构的自由度时应注意哪些问题？答案机构具有确定运动时所必需给定的独立运动参梳的数目叫机构的自由度。在计算平面机构的自由度时应注意机构丰是否有复合铰链、局部自由度和虚约束。6:什么是虚约束？虚约束对机构有哪些重要影响？答案在机构中，有些运动副所引人的某些约束，对机构的运动实际上起不到约束作用，我们把这种对机构的运动实际上不产生约束效果的约束称为虚约束。机构中的虚约束都是在一些特定的几何条件下出现的，若这些几何条件不满足,这些虚约束将会变为实际有效的约束,使机构的自由度减小。但在实际机械中，为了改善构件的受力情况，增加机构的刚度，或保证机械运动的顺利等目的,机构中虚约束往往是多处存在的。7:机构具有确定运动的条件是什么？该条件是在什么前提下获得的？若不满足这一条件，机构将会出现什么情况？答案机构具有确定运动的条件是:机构的自由度等于原动件的数目。这个条件是假定机构的原动件与机架相联，且这样的厚动件一般只能给定一个独立的运动参数。当机构不满足上述条件时,如果机构的原动件数目小于机构的自由度,机械的运动将不确定；如果机构的原动件数目大于机构的自由度,则将导致机构中最薄弱环节的损坏。二.问答题1:试画出图2-1所示茱机构的机构运动简图，并计算其自由度。答案在绘制机构运动简图时,首先必须搞清机构的组成及运动传递情况。在图示机构中,偏心盘1为原动件，其与机架4构成转动副A;构件1与带环的柱塞2构成转动副不管转动副外形尺寸大小如何,均系绕着它的转动中心回转，故均用在转动中心处的小圆圈来表示)；构件2则在摆动盘3的槽中来回移动,构成移动副，其相对移动方向沿BC方向；构件3与机架4组成转动副C，其在摆动盘3的中心处。根据上述分析，再选定一适当晚比例尺和视图平面，并依次定出各转动副的位置和移动副导路的方位。就不难画出其机构运动简图，如图解2-1所示。由于该机构具有三个活动构件、三个转动副和一个移动副，没有髙副，没有局部自由度和虚约束，故机构的自由度为-2:试_出图2-2所示冲压机和的机构运动简图,并判断其是否具有确定的相对运动。答案首先弄清图2-2所示机构的组成及运动传递情况。其中偏心盘1为原动件,与机架4构成转动副A，构件1与月牙块2在以R为半径的圆弧上部分接触,月牙块与偏心盘之间的相对运动为绕着B点的转动，故构件1，2之巧组成转动中心在B点的转动副;构件2,3之间有类似情况，它们在C点处构成转动副；构件3与机架4组成移动副。弄清了机构的组成情况及运动传递情况之后，再选定一适当比例尺和视图平面，就不i循出其机构运动简图如图解2-2所示。此题的关键在于要认识到构件2(月牙块）上的两个运劫副为转动副，并能正确找出它们所在的位置。机构的自由度为机构只有一个原动件(构件1)，其数目.与机构的自由度相等，故知机构具有确定的相对运动。3:试计算图2-3所示凸轮一连杆组合机构的自由度。答案4:试确定图2-4所示机构的自由度。答案5:图2-5所示为一小型压力机‘试绘制其机构运动简图，并计算其自由度。答案6:试计算图2-6中所示两种压力机的自由度。答案7:试计算图2-7中所示凸轮-连杆组合机构的自由度。答案8:试计算图2-8中所示各平面髙副机构的自由度。答案9:试计算图2-9所示的三个机构的自由度。答案10:试计算图2-10所示的齿轮一连杆组合机构的自由度。答案11:试计算图2-11所示机构的自由度。答案12:试计算图2—12麻示机枸的自由度。答案13:计算图2-13所示机构的自由度。答案第三章测试题一.思考题1:何谓速度瞬心？相对瞬心与绝对瞬心有何区别？答案当两构件作平面相对运动时，在任一瞬时们的相对运动可看作是绕其某一重合点的转动,此重合点称为瞬时转动中心或速度瞬心。如果瞬心的绝对速度为零;则称之为绝对瞬心；如果绝对速度不为零，则称之为相对瞬心。绝对瞬心是运动构件上绝对速度为零的点。2:何谓三心定理？答案三个彼此作平面相对运动的构件有三个瞬心，三个瞬心必位于同一直线上。3:速度瞬心法一般适用于什么场合？能否利用速度瞬心法对机构进行加速度分析？答案速度瞬心法一般适用于构件数目不太多的简单平面机构的速度分析，不能进行机构的加速度分析。4:何谓速度影像？应用影像法要注意哪些问题？答案机构中构件的图形与该构件的速度图形之间存在一定的关系，即速度图与构件图的对应边相垂直，其角标字母符号的顺序也一致，只是前者的位置是后者沿w的方向转过了90°而已，所以我们把这个速度图称为诱构件图形的速度影像。速度影像只有在同一构件上各间的速度关系中才存在，对于整个机构则无这种关系。5:用图解法(瞬心法、矢量方程图解法)对机构作运动分析,若不首先准确作出机构运动简图将产生什么后果？采用解析法是否也有同样的问题？答案用图解法(瞬心法、矢量方程图解法）对机构作运动分析，若不首先准确作出机构运动简图，则将直接影响速度分析的准确性。采用解析法时可以不要求准确作出机构运动简图，但机构示意图必须要画出。6:用解析法作机构运动分析的关键是什么？解析法和图解法各有哪些特点？各应用在卄么场合下比较适宜？答案用解析法作机构运动分析的关键是依据机构运动简图或机构示意图，建立机构的位移方程,然后将机构的位移方程式对时间求一阶、二阶导数，即可获得机构的速度方程和加速度方程。解析法精确，但计算工作量大，有时需采用计算机编程计算;而图解法直观、方便，但作图精度较低。二.问答题1:试确定图3-1所示各机构在图示位置时全部瞬心的位置(用符号ijP表示）。答案各机构在图示位置时全部瞬心的位置(用符号P0表示）如图解3-1所示。2:在图3-2所示各机构中，设已知机构的尺寸及点B的速度，试作出机构在图示位置时的速度多边形。答案各机构在图示位置时的速度多边形如图解3-2所示。3:在图3-3所示机构中答案4:在图3-4所示的齿轮-连杆组合机构中,试用瞬心法求齿轮1与齿轮3的传动比答案如图解3-4所示。5:在图3-5所示的四杆机构中答案6:图3-6所示为一凸轮一连杆组合机构，设已知凸轮1的角速度1试用瞬心法确定在图示位置时构件4角速度4的大小和方向。答案7:答案8:答案第四章测试题一.思考题1:何谓驱动力?何谓阻抗力?何谓有效阻力?何谓有害阻力？答案驱使机械产生运动的力称为驱动力；阻止机械产生运动的力称为阻抗力；在生产过程中预定要克服的与生产工作直接有关的阻力为有效阻力;机械在运转过程中除有效阻力外，所受到的其它阻力为有害阻力。2:何谓当量摩擦系数？何谓当量摩擦角?为何要引进当置摩擦的概念?为什么槽面摩擦大于平面摩獠?答案3:何谓摩擦圆？摩擦圆的大小与哪些因素有关?在转动副中如何确定其总反力作用线的方位？答案(3)总反力与对轴颈轴心的力矩之方向必与轴颈相对于轴承的角速度的方向相反。4:何谓机械效率？对机械效率的力比形式的计算公式应如何理解？答案机械的输出功与输人功之比称为机械的效率。不存在摩擦损耗的理想机械中，为了克服同样的生产阻力，所需的理想驱动力比实际驱动力要小，它们的比值同样反映了机械的效率。5:何谓机械的自锁现象?对于机械自锁时，其效率应如何理解？答案机械的自锁现象是指由于机械中存在摩擦的缘故，在一定的几何条件下，即使把驱动力增加到无穷大，也无法使它运动，这种现象称为机械的自锁。机械自锁时,机构不能运动，其输出功等于零,故可认为其效率该式往往用来确定机械的自锁条件。二.问答题1:图4-1所示为小型压力机的传动机构，试确定其机械效益答案2:试确定图4-2所示复合铰链的摩擦圆半径。答案3:答案4:图4-4所示为一钢锭抓取器，求其能抓起钢锭的自锁条件。设抓取器与钢锭之间的摩擦系数为f，忽略各转动副中的摩擦及抓取器各构件的自重。答案5:图4-5所示为一带式运输机，由电动机1通M联轴器2畨动一个两级圆锥一圆柱齿轮减速器，再经过一级链传动4带动运输带6。答案第五章测试题一.思考题1:为什么要对回转构件进行平衡？答案构件在回转过程中产生的不平衡惯性力，不仅会在运动副中引起附加的动载荷，从而增大运动副中的摩擦和构件中的内应力，降低机械效率和使用寿命，而且还会使机械产生振动，降低其工作精度和可靠性:，甚至在寿命期内遭到破坏，因而必须对回转构件进行平衡。2:何谓动平衡?何谓静平衡?它们各需要满包什么糸件?哪一类构件只需要进行静平衡？哪一类构件必须进行动平衡?答案刚性转子平衡时，如果只要求其惯性力达到平衡，则称之为静平衡；如果不仅要求其惯性力达到平衡,而且还要求由惯性力引起的力偶矩也达到平衡，则称之为动平衡。转子静平衡的条件是:分布在该转子回转平面内的各个偏心质量的质径积的矢量和为零3:要求进行动平衡的回转构件，如果只进行静平衡，是否一定能减轻偏心质量造成的不良影响:答案不一定。因为只进行静平衡，但各偏心质量所产生的离心惯性力不在同一回转平面内，因而将形成惯性力偶矩，所以仍然要在支承中引起附加的动载荷和机械振动。4:经过平衡以后的回转构件，当其运转速度发生波动时是否仍有动载荷产生？答案经过平衡以后的回转构件卩当其运转速度发生波动财仍有动载荷产生。因为速度波动会导致在运动副中产生附加的动压力，引起机械的振动。5:在工程上为什么要规定许用不平衡量？为什么说完全的绝对平衡是不可能的，也是不必要的？答案经过平衡的转子，由于试验设备和测试技术不可能绝对准确，所以还只是相对平衡，也就是说，还会有一些残存的不平衡。而要减小这些