机械原理

1.何谓质量代换法?进行质量代换法的目的何在?动代换和静代换各应满足什么条件?各有何优缺点?静代换两代点与构件质心不在一直线上可以吗?质量代换法设想把构件的质量，按一定条件用集中于构件上某几个选定点的假想集中质量来代替的方法叫质量代换法。目的：质量代换法只需求各集中质量的惯性力，而无需求惯性力偶矩，从而达到简化惯性力确定的目的。条件：代换前后构件的质量不变，代换前后构件的质心位置不变，代换后构件对质心轴的转动惯性不变。④优点：使用简便，常为工程上所彩用的。缺点：代换后，构件的惯性力偶会产生一定误差。⑤不可以，如果不在一条直线上，则无法满足代换前后构件的质心位置不变这个条件。2.构件组的静定条件是什么?基本杆组都是静定杆组吗?答：构件组的静定条件：3n=2Pl+Ph，其中n为构件组中构件数目，Pl为低副个数，Ph为高副个数。由于基本杆组3n-2Pl-Ph=0应符合，所以基本杆组都满足静定条件，都是静定杆组.3.采用当量摩擦系数Fv及当量摩擦角vvf与实际摩擦系数f不同，是因为两物体接触面几何形状改变，从而引起摩擦系数改变的结果，对吗？答：⑴采用当量摩擦系数及当量摩擦角Fv素的几何形状如何，其摩擦力均按F=fv*Py计算，当量摩擦角φv=arctanfv。⑵不对。当量摩擦系数vf与实际摩擦系数f不同，并非实际摩擦因数改变，而是因为两物体接触面几何形状的改变，引起摩擦力大小的改变。f与物体的材料有关，而与形状无关。vf是为了计算摩擦力方便，把运动副元素几何形状对运动副摩擦力的影响计入后的摩擦系数，不是真正的摩擦系数。4.（在转动副中，无论什么情况，总反力始终应与摩擦圆相切的论断正确否？为什么？答：不正确，只有轴颈相对于轴承滑动，轴承对轴颈的总反力才始终切于摩擦圆。当轴颈相对于轴承无滑动时，没有摩擦力，总反力不能切于摩擦圆.5当作用在转动副中轴颈上的外力为一单力，并分别作用在其摩擦圆之内、之外或相切时，轴颈将作种运动?当作用在转动副中轴颈上的外力为一力偶矩时，也会发生自锁吗?答：当作用在转动副中轴颈上的外力为一单力，并分别作用在其摩擦圆之内发生自锁，轴不能运动；作用在其摩擦圆之外或相切时，轴颈将转动。当作用在转动副中轴颈上的外力为一力偶矩时，不会发生自锁。6图示曲柄滑块机构中，曲柄1在驱动力矩M1作用下等速转动。设已知各转动副的轴颈半径r=10mm，当量摩擦系数fv=0.1，移动副中的滑块摩擦系数f=0.15，lAB=100mm，lBC=350mm。各构件的质量和转动惯量略而不计。当M1=20N.m时，试求机构在图示位置所能克服的有效阻力F3及机械效率。解：（1）根据已知条件fvr=0.1ⅹ10=1mmφ=arctanf=8.53º计算可得图示位置α=45.67º,β=14.33º（2）考虑摩擦时，运动副中反力如图（a）所示（3）（3）构件1的平衡条件为：FR21(lABsinα+2ρ)=M16—1什么是静平衡?什么是动平衡?各至少需要几个平衡平面?静平衡、动平衡的力学条件各是什么?6—2动平衡的构件一定是静平衡的，反之亦然，对吗?为什么?在图示（a）（b）两根曲轴中，设各曲拐的偏心质径积均相等，且各曲拐均在同一轴平面上。试说明两者各处于何种平衡状态?答：动平衡的构件一定是静平衡的，反之不一定。因各偏心质量产生的合惯性力为零时，合惯性力偶不一定为零。（a）图处于动平衡状态，（b）图处于静平衡状态。6一3既然动平衡的构件一定是静平衡的，为什么一些制造精度不高的构件在作动平衡之前需先作静平衡?7—3飞轮为什么可以调速?能否利用飞轮来调节非周期性速度波动，为什么?答：飞轮可以凋速的原因是飞轮具有很大的转动惯量，因而要使其转速发生变化．就需要较大的能量，当机械出现盈功时，飞轮轴的角速度只作微小上升，即可将多余的能量吸收储存起来；而当机械出现亏功时，机械运转速度减慢．飞轮又可将其储存的能量释放，以弥补能最的不足，而其角速度只作小幅度的下降。非周期性速度波动的原因是作用在机械上的驱动力(力矩)和阻力(力矩)的变化是非周期性的。当长时问内驱动力(力矩)和阻力(力矩)做功不相等，机械就会越转越快或越转越慢．而安装飞轮并不能改变驱动力(力矩)或阻力(力矩)的大小也就不能改变驱动功与阻力功不相等的状况，起不到调速的作用，所以不能利用飞轮来调节非周期陛速度波动。7—5由式JF=△Wmax／(ωm2[δ])，你能总结出哪些重要结论(希望能作较全面的分析)?答：①当△Wmax与ωm一定时，若[δ]下降，则JF增加。所以，过分追求机械运转速度的均匀性，将会使飞轮过于笨重。②由于JF不可能为无穷大，若△Wmax≠0，则[δ]不可能为零，即安装飞轮后机械的速度仍有波动，只是幅度有所减小而已。③当△Wmax与[δ]一定时，JF与ωm的平方值成反比，故为减小JF，最好将飞轮安装在机械的高速轴上。当然，在实际设计中还必须考虑安装飞轮轴的刚性和结构上的可能性等因素。9-1何谓凸轮机构传动中的刚性冲击和柔性冲击?试补全图示各段sv指出哪些地方有刚性冲击，哪些地方有柔性冲击？答凸轮机构传动中的刚性冲击是指理论上无穷大的惯性力瞬问作用到构件上，使构件产生强烈的冲击；而柔性冲击是指理论上有限大的惯性力瞬间作用到构件上，使构件产生的冲击。s-δ,v-δ,a-δ曲线见图。在图9-1中B，C处有刚性冲击，在0，A，D，E处有柔性冲击。9—2何谓凸轮工作廓线的变尖现象和推杆运动的失真现象?它对凸轮机构的工作有何影响?如何加以避免?答在用包络的方法确定凸轮的工作廓线时，凸轮的工作廓线出现尖点的现象称为变尖现象：凸轮的工作廓线使推杆不能实现预期的运动规律的现象件为失真现象。变尖的工作廓线极易磨损，使推杆运动失真．使推杆运动规律达不到设计要求，因此应设法避免。变尖和失真现象可通过增大凸轮的基圆半径．减小滚子半径以及修改推杆的运动规律等方法来避免。9—3力封闭与几何封闭凸轮机构的许用压力角的确定是否一样?为什么?答力封闭与几何封闭凸轮机沟的许用压力角的确定是不一样的。因为在回程阶段-对于力封闭的凸轮饥构，由于这时使推杆运动的不是凸轮对推杆的作用力F，而是推杆所受的封闭力．其不存在自锁的同题，故允许采用较大的压力角。但为使推秆与凸轮之间的作用力不致过大。也需限定较大的许用压力角。而对于几何形状封闭的凸轮机构，则需要考虑自锁的问题。许用压力角相对就小一些。9—4一滚子推杆盘形凸轮机构，在使用中发现推杆滚子的直径偏小，欲改用较大的滚子？问是否可行?为什么?答不可行。因为滚子半径增大后。凸轮的理论廓线改变了．推杆的运动规律也势必发生变化