一、填空題

1.平面運(yùn)動(dòng)副的最大約束數(shù)為2,最小約束數(shù)為

1

2.平面機(jī)構(gòu)中假設(shè)引入一個(gè)高副將帶入1個(gè)約束,而

引入一個(gè)低副將帶入2個(gè)約束。平面機(jī)構(gòu)中約束數(shù)

與自由度數(shù)的關(guān)系是約束數(shù)+自由度數(shù)=3。

3.在機(jī)器中，零件是最小制造的單元,構(gòu)件是—最

小運(yùn)動(dòng)的單元。

4.點(diǎn)或線接觸的運(yùn)動(dòng)副稱為高副，如齒輪

副_、凸輪副等。

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

裝配成的剛性構(gòu)造。

6._g一個(gè)構(gòu)件相互接觸形成的具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的

一種聯(lián)接稱為運(yùn)動(dòng)副。

7.面接觸的運(yùn)動(dòng)副稱為低副,如轉(zhuǎn)動(dòng)副、移

動(dòng)副等。

8.把兩個(gè)以上的構(gòu)件通過(guò)運(yùn)動(dòng)副的聯(lián)接而構(gòu)成的相對(duì)可動(dòng)的系

統(tǒng)稱為是運(yùn)動(dòng)鏈,假設(shè)運(yùn)動(dòng)鏈的各構(gòu)件構(gòu)成了首末封閉的系統(tǒng)

稱為閉鏈，假設(shè)運(yùn)動(dòng)鏈的構(gòu)件未構(gòu)成首末封閉的系統(tǒng)稱為開(kāi)

鏈。

9.平面機(jī)構(gòu)是指組成機(jī)構(gòu)的各個(gè)構(gòu)件均在同一平面內(nèi)

運(yùn)動(dòng)。

10.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。

11.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。

12.機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)等于自由度

￡。

二、簡(jiǎn)答題

1.機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是什么

答：1.要有原動(dòng)件；2.自由度大于0；3.原動(dòng)件個(gè)數(shù)等于自由度數(shù)。

2.何謂復(fù)合較鏈、局部自由度和虛約束在計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)

若何處理

答：復(fù)合較鏈?zhǔn)侨齻€(gè)或更多個(gè)構(gòu)件組成兩個(gè)或更多個(gè)共軸線的轉(zhuǎn)

動(dòng)副。

在有些機(jī)構(gòu)中，其某些構(gòu)件所能產(chǎn)生的局部運(yùn)動(dòng)并不影響

其他構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)，我們把這些構(gòu)件所能產(chǎn)生的這種局部運(yùn)動(dòng)的

自由度稱為局部自由度。

虛約束是在機(jī)構(gòu)中與其他約束重復(fù)而不起限制運(yùn)動(dòng)作用的

約束。

在計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)，K個(gè)構(gòu)件匯交而成的復(fù)合較鏈應(yīng)具有

(K-1)個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，同時(shí)應(yīng)將機(jī)構(gòu)中的局部自由度、虛約束除去

不計(jì)。

三、計(jì)算題

1.試計(jì)算圖1所示凸輪一一連桿組合機(jī)構(gòu)的自由度。

解由圖la可知，F(xiàn)=3n—(2pi+ph—p')-F'=3x5—(2x7+0—0)

-0=1

由圖lb可知,F=3n—(2R+ph—p')—F'=3x4-(2x6+0-0)

—0=0

由圖1c可知，F(xiàn)=3n-(2pi+Ph-p，)一F'=3x3-(2x4+0-0)

ab

圖1

5.試計(jì)算圖2所示的壓床機(jī)構(gòu)

D'"D"D'D

的自由度。

解由圖2可知，該機(jī)構(gòu)存在重

復(fù)構(gòu)造局部，故存在虛約束。實(shí)

際上，從傳遞運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性來(lái)

看，有機(jī)構(gòu)ABCDE就可以了，

而其余局部為重復(fù)局部，則引入

了虛約束。

直接由圖2知，n=14,pl=22(其中C,，Cf均為復(fù)合較鏈)，

ph=0,p'=3,F'=0,由式(1.2)得

F=3n-(2pl+ph-p')-F'=3X14-(2X22+0-3)

-0=1

這里重復(fù)局部所引入的虛約束數(shù)目p'可根據(jù)該重復(fù)局部中的構(gòu)

件數(shù)目#、低副數(shù)目pF和高副數(shù)目ph，來(lái)確定，即

P'=2pf+ph'-3n'=2X15-0-3X9=3

計(jì)算機(jī)構(gòu)中的虛約束的數(shù)目在實(shí)際

c

工程中是很有意義的，但就計(jì)算機(jī)構(gòu)q

w\

自由度而言，此類型題用前一種解法i

顯得更省事。,/\B

D2?y/

10試計(jì)算圖10所示機(jī)構(gòu)的自由度。/'

解n=5,pl=7（B處為復(fù)合錢鏈），jAI

ph=0,則

F=3n-2pl-ph=3X5-2X7-0=1

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(lái)回?cái)[動(dòng)手柄2時(shí)，活塞3將上下移動(dòng)，從而

汲出井水。

解:自由度計(jì)算：

n=3

pL=4pH=0

P-0F=0

3n-(2pl+ph-p')

=3X3-(2X4+0-0)-0

畫出機(jī)構(gòu)示意圖:

4

圖b）縫紉機(jī)針桿機(jī)構(gòu)原動(dòng)件1繞較鏈A作整周轉(zhuǎn)動(dòng)，使得滑

塊2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:

n=3

pL=4pH=0

p，=0F=0

3n-(2pl+ph—pz)-F'

=3X3-(2X4+0-0)-0

畫出機(jī)構(gòu)示意圖:觀察方向

2

試?yán)L出圖a）所示偏13L構(gòu)的運(yùn)切間因（在同部尺寸由圖

中直接量取）。圖安心輪1繞固定加"、'A掛*從立rL的葉

4

片a在可繞軸心c枝動(dòng)的圓柱3中吸入,

高壓油從左端排出。

解：1）選取適當(dāng)比例尺UL

繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（見(jiàn)圖b）

2）分析機(jī)構(gòu)是否具有確定運(yùn)動(dòng)

n=3

a)

pL=4pH=0

p，=0F=0

F=3n—(2pl+ph—pz)—F'

=3X3-(2X4+0-0)-0

1

機(jī)構(gòu)原動(dòng)件數(shù)目=1,機(jī)構(gòu)有無(wú)確定運(yùn)動(dòng)有確定運(yùn)動(dòng)。

想一想:

通過(guò)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)?.出3

4C

2

8在圖8所

B

示的運(yùn)動(dòng)

A—

鏈中，標(biāo)上b)〃/=1imm/mm

圓弧箭頭

的構(gòu)件為原動(dòng)件。IAB=ICD,

1AF=IDE,1BC=1AD=1FEO試求出

該運(yùn)動(dòng)鏈的自由度數(shù)目。

解虛約束p'=1(EF桿帶入一個(gè)虛約束)，則n=7,pl=10,ph=O,

『=1；于是由式(1.2)得

F=3n-(2pl+ph-p')-F'=3X7-(2X10-1)-0-

0=2

圖8

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，其與滑塊2在B點(diǎn)錢接，通過(guò)滑塊2推動(dòng)

撥叉3繞固定軸心C轉(zhuǎn)動(dòng)，而撥叉3與圓盤4為同一構(gòu)件。當(dāng)

圓盤4轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)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。

if)〃尸1mm/mm

解：1)選取適當(dāng)比例尺U1,繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖(見(jiàn)圖b)

2)分析機(jī)構(gòu)是否具有確定運(yùn)動(dòng)

n=5pL=7pH=0p*=0

F=0

F=3n-(2pl+ph-p/)-F'=3X5-(2X7+0-0)-0=

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

定運(yùn)動(dòng)

2圖a）所示為一簡(jiǎn)易沖床的初擬設(shè)計(jì)方案。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與

杠桿3組成的凸輪機(jī)構(gòu)使沖頭4上下運(yùn)動(dòng)，以到達(dá)沖壓的目的。

試?yán)L出其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（各尺寸由圖上量?。?，分析是否能實(shí)現(xiàn)

設(shè)計(jì)意圖，并提出修改方案。

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

2）分析是否能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖

二0

機(jī)構(gòu)有無(wú)確定運(yùn)動(dòng)無(wú)

能否實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖不能

3）提出修改方案（圖c）

6）〃產(chǎn)300mm/mm

c）

6計(jì)算圖6所示平面機(jī)構(gòu)的自由度，并指出復(fù)合較鏈、局部自由

度及虛約束，在進(jìn)展高副低代后，分析機(jī)構(gòu)級(jí)別。

解G處的滾子轉(zhuǎn)動(dòng)為局部自由度，即F=l；而虛約束p=0,則

n=10,pF131D處為復(fù)合較鏈)，ph=2,于是由式(1.2)得

F=3n-(2pi+ph-p')-F5=3x10-(2x13+2-0)-1=1

II級(jí)機(jī)構(gòu)

圖6

7求圖7所不機(jī)構(gòu)的自由度，并在圖中標(biāo)明構(gòu)件號(hào)，說(shuō)明運(yùn)動(dòng)副

的數(shù)目及其所在位置，最后分析機(jī)構(gòu)為幾級(jí)機(jī)構(gòu)。

解B處的滾子轉(zhuǎn)動(dòng)為局部自由度，即F=l；而虛約束p=0,則

n=7,pi=91O,B,C處為復(fù)合較鏈)，ph=l,于是由式(1.2)得

F=3n—I2pi+ph—p')—F'=3x7-(2x9+1-0)—1=1

HI級(jí)機(jī)構(gòu)

圖7

9.試計(jì)算圖9所示凸輪一一連桿組合機(jī)構(gòu)的自由度。

解由圖1可知，B,E兩處的滾子轉(zhuǎn)動(dòng)為局部自由度，即F=2；

而虛約束p'=0,則n=7,PF8(C,F處雖各有兩處接觸，但都各

算一個(gè)移動(dòng)副)，Ph=2,于是由式(1.2)得

F=3n—(2pi+ph-p')—F'=3x7-(2x8+2-0)-2=1

這里應(yīng)注意：該機(jī)構(gòu)在D處雖存在軌跡重合的問(wèn)題，但由于

D處相較接的雙滑塊為一個(gè)H級(jí)桿組，未引入約束，故機(jī)構(gòu)不存

在虛約束。如果將相較接的雙滑塊改為相固聯(lián)的十字滑塊時(shí)，該

機(jī)構(gòu)就存在一個(gè)虛約束或變成含有一個(gè)公共約束m=4的閉環(huán)機(jī)

構(gòu)了。

圖9

11試計(jì)算圖11所示機(jī)構(gòu)的自由度，假設(shè)有復(fù)合校鏈、局部自由

度或虛約束時(shí)，應(yīng)予以指出，并進(jìn)展高副低代，確定該機(jī)構(gòu)的級(jí)

別。

解B處的滾子轉(zhuǎn)動(dòng)為局部自由度，即F=l；而虛約束p=0,則

n=9,Pl=12(E處為復(fù)合較鏈)，ph=l,于是由式(1.2)得

F=3n—(2pi+ph—p')—F'=3x9-(2x12+1-0)—1=1

m級(jí)機(jī)構(gòu)

圖11

12判別圖12所示機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)是否確定，為什么對(duì)該機(jī)構(gòu)進(jìn)展高

副低代，拆組分析，并確定機(jī)構(gòu)的級(jí)別。

解E處的滾子轉(zhuǎn)動(dòng)為局部自由度，即F=l；而虛約束p=0,則

n=6,pi=7,ph=l,于是由式(1.2)得

F=3n-]2pi+ph-p')-F'=3x6-(2x7+1-0)-1=2

機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)確定，為n級(jí)機(jī)構(gòu)。

131)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(wú)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=10z?i=14〃n=1

片11

F=3——(2〃i+/%—〃')一P

=3X10-(2X14+1-1)-1二1

機(jī)構(gòu)原動(dòng)件數(shù)目1

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

14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(wú)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=9〃尸13分=0

1E=0

F=3n-(2p]+Dh—D')-F'=3x9-(2x13+0)—0=1

機(jī)構(gòu)原動(dòng)件數(shù)目=],機(jī)構(gòu)有無(wú)確定運(yùn)動(dòng)

3）桿組拆分，并判斷機(jī)構(gòu)級(jí)別：1從遠(yuǎn)離原動(dòng)件的方向開(kāi)場(chǎng)拆分）

可見(jiàn)，該機(jī)構(gòu)為11級(jí)機(jī)構(gòu)。

15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(wú)確定運(yùn)動(dòng):2

請(qǐng)?jiān)趫D中指明：復(fù)合較鏈、局部自強(qiáng)

n=7DI=10pn=0

復(fù)合較鏈

V-0F-0

F=3n—(2pi+ph—p'〕—F

=3x7—(2x10+0-0)—0=1

機(jī)構(gòu)原動(dòng)件數(shù)目1機(jī)構(gòu)有無(wú)確定運(yùn)

o

動(dòng)有

3）桿組拆分，并判斷機(jī)構(gòu)級(jí)別：（從遠(yuǎn)離原動(dòng)件的方向開(kāi)場(chǎng)拆

分）

II級(jí)桿組

可見(jiàn)，該機(jī)構(gòu)為n級(jí)機(jī)構(gòu)。

3—1填空題：

1.速度瞬心是兩剛體上瞬時(shí)速度相等的重合點(diǎn)。

2.假設(shè)瞬心的絕對(duì)速度為零,則該瞬心稱為絕對(duì)瞬心；

假設(shè)瞬心的絕對(duì)速度不為零，則該瞬心稱為相對(duì)

瞬心。

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(wú)

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；假設(shè)兩個(gè)高副元素間有相

對(duì)滑動(dòng)時(shí)，則其瞬心在過(guò)接觸點(diǎn)兩高副元素的公法線

±0

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(lái)求。

5.3個(gè)彼此作平面平行運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件間共有個(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與機(jī)構(gòu)的構(gòu)件數(shù)N的關(guān)系是K=N（N

-1）/2o

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.速度比例尺Pv表示圖上每單位長(zhǎng)度所代表的速度大小，

單位為：（m/s）/mm。

加速度比例尺u,表示圖上每單位長(zhǎng)度所代表的加速度大

小,單位為（m/s2）/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)1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(guò)90°之后的方向。

3-2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)

與直接標(biāo)注在圖上）。

/AD=/BC=120mm,g=10rad/s,試用瞬心法求:

1）當(dāng)（p=165°時(shí)，點(diǎn)C的速度定;

2）當(dāng)（p=165°時(shí)，構(gòu)件3的BC

線上速度最小的一點(diǎn)E的位置及速度

的大??；

3）當(dāng)比=0時(shí)，①角之值（有兩個(gè)

解）;

解：1）以選定的比例尺力作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（圖b）。

2）求無(wú)，定出瞬心P13的位置（圖b）

vc-4/

E點(diǎn)位置如以以下列圖。

蚱=必麗〃/"2.4X52X3

=374(mm/s)

4）定出vc=0時(shí)機(jī)構(gòu)的兩個(gè)位置

（作于圖c）,量出:

9產(chǎn)45°S*27°

3-4在圖示機(jī)構(gòu)中，滾輪2與地面做純滾動(dòng)，構(gòu)件3以速度V3

向左移動(dòng)，試用瞬心法求滑塊5的速度V5的大小和方向，以及

輪2的角速度初的大小和方向。

解：%=匕

e二」二，方向?yàn)槟鏁r(shí)針

展03=耳瓦從用，方向向左

匕=匕+匕＞503,方向向左

3-5錢鏈四桿機(jī)構(gòu)的位置（圖a）及

試根據(jù)圖b寫出構(gòu)件2與構(gòu)件3的彳

在圖a上標(biāo)出他們的方向。

解：

〃,=%=絲旦，逆時(shí)針?lè)较?/p>

BC出

逆時(shí)針?lè)较?/p>

1（JDCD/J、

3-6：在圖示機(jī)構(gòu)中，/AB=/BC=/CD=/，且構(gòu)件1以⑨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83,43

（內(nèi)和出可任意選擇）。

解：屬于兩構(gòu)件間重合點(diǎn)的問(wèn)題

思路：因B2點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，故通過(guò)B2點(diǎn)求B3

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，Tbs與極點(diǎn)p重合，???VB3=0

且G)3=VB3//BD=O，由于構(gòu)件2與構(gòu)件3套

IJL,,,G)2~W3—0

2)加速度分析

方向：

//CD

大小：0

uiwt

在加速度多邊形中，矢量〃瓦代表43

貝府。3苧=維孚=/

(BDV2?I

uuur

將矢量4a移至B3點(diǎn)，可見(jiàn)為a3逆時(shí)針。

3-7在圖示擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中，NBAC=90°,LAB=60mm,

LAC=120mm,曲柄AB以等角速度3i=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C，/、的1B

11_1/n/

角速度和角加速度。3、

機(jī)必動(dòng)

解：取長(zhǎng)度比例尺〃,=0.001m/mmf

簡(jiǎn)圖

VB2=3]?/AB=30?60=1800mn41

4B2=0I2,/AB=30*60=54m/s2

山3=%+北3B2方向：-LBC±AB〃BC

大?。篧I/AB

31=6rad/s,順時(shí)針ba

方向：B-C±BCB-AC-B±CB

2

大?。?/BC3I%B221^382?//v=0.1m/s!mm

v,

“B3B2

b/'

<Zi^210rad/s2,逆時(shí)針

3-8錢鏈四桿機(jī)構(gòu)的位置、速度多邊形和加速度多邊形如以以

下列圖所示。試求：

①構(gòu)件1、2和3上速度均為心的點(diǎn)Xi、X2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)的速度也;

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

3-9圖示連

桿機(jī)構(gòu)，長(zhǎng)度

比例尺內(nèi)=

0.001m/mm,

其中LAB—

15mm,ICD—

40mm,IBC=

40mm,IBE=

ZEC—20mm,

ZEF—20mm,

aH=IA，Xp'h,^0.05X69=3.4v^=LL.Xpq01XRQ=n^Qm

如=20rad/s,試用相對(duì)韻達(dá)圖解法求:

(1)a)2、g、3、①5的大小和方向；

(2)。2、?3＞。4、。5的大小和方向;

(3)構(gòu)件4上的點(diǎn)尸4的速度"4和加速度即4

(4)構(gòu)件5上的點(diǎn)尸5的速度"5和加速度即5。(速度多邊形和

加速度多邊形的比例尺分別為〃尸0.005(m/s)/mm,"=

0.006[m/s2)/mm,要求列出相應(yīng)的矢量方程式和計(jì)算關(guān)

系式。)

解：速度多邊形和加速度多邊形如以以下列圖

⑴c?2=7.75rad/s,g=9rad/s,逆時(shí)針?lè)较?/p>

694=05=5rad/s,順時(shí)針?lè)较?/p>

(2)?2=165rad/s2,順時(shí)針?lè)较?ot3=67.5rad/s2,逆時(shí)針?lè)较颍?/p>

?4=?5=52.34rad/s2,順時(shí)針?lè)较?/p>

2

13)(2F4=44=36x0.005=0.18/〃/5,aF4==2.52m/s

7：2

(4)VF5—=30x0.005=0.15n?/.v,aF5=~pf^a=\.62mls

第4章平面機(jī)構(gòu)的力分析第5章機(jī)械的效率和自鎖

概念：

1.但凡驅(qū)動(dòng)機(jī)械產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的力統(tǒng)稱為力，其特征是該力與其作

用點(diǎn)的速度方向或成，其所作的功為。

A.驅(qū)動(dòng)；B.平衡；C.阻抗；D.消耗功；E.正功；

F.一樣；G.相反；H.銳角；I.鈍角；J.負(fù)功

答：AFHE

2.簡(jiǎn)述進(jìn)展質(zhì)量代換需要滿足的三個(gè)條件動(dòng)代換和靜代換各應(yīng)

滿足什么條件

答：質(zhì)量代換法需滿足三個(gè)條件：

1、代換前后構(gòu)件的質(zhì)量不變；

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；

其中：動(dòng)代換需要滿足前面三個(gè)條件；靜代換滿足前兩個(gè)條

件便可。

3.什么是當(dāng)量摩擦系數(shù)分述幾種情況下的當(dāng)量摩擦系數(shù)數(shù)值。

答：為了計(jì)算摩擦力簡(jiǎn)便，把運(yùn)動(dòng)副元素幾何形狀（接觸面形狀）

對(duì)運(yùn)動(dòng)副的摩擦力的影響因素計(jì)入到摩擦系數(shù)中，這種轉(zhuǎn)化后的

摩擦系數(shù)稱為當(dāng)量摩擦系數(shù)。

對(duì)單一平面fv=f槽角為20時(shí)￡=工；半圓柱面接觸時(shí)fv=kf,

sin夕

攵=1~1/2

4.移動(dòng)副中總反力的方位若何確定

答：1）總反力與法向反力偏斜一摩擦角2）總反力的偏斜方向

與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反。

5.移動(dòng)副的自鎖條件是驅(qū)動(dòng)力作用在移動(dòng)副的摩擦角

_O

6.轉(zhuǎn)動(dòng)副的自鎖條件是驅(qū)動(dòng)力臂W摩擦圓半

徑______________________________0

7.判定機(jī)械自鎖的條件有哪些

答：1）驅(qū)動(dòng)力位于摩擦錐或摩擦圓內(nèi)；

2）機(jī)械效率小于或等于0

3）能抑制的工作阻力小于或等于0

8.判斷對(duì)錯(cuò)，在括號(hào)中打上H或x：

在機(jī)械運(yùn)動(dòng)中，總是有摩擦力存在，因此，機(jī)械功總有一局部消

耗在抑制摩擦力上。W）

分析與計(jì)算:

1.圖示為一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的a）、b）、c）三個(gè)位置，F(xiàn)為作用在活

塞上的力，轉(zhuǎn)動(dòng)副A及B上所畫的虛線小圓為摩擦圓，試決定

在此三個(gè)位置時(shí)作用在連桿AB上的作用力的真實(shí)方向（構(gòu)件重

量及慣性力略去不計(jì)）。

2.圖示為一擺動(dòng)推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪1沿逆時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn),

F為作用在推桿2上的外載荷，試確定各運(yùn)動(dòng)副中總反力（FR3I、

FR12及FR32〕的方位（不考慮構(gòu)件的重量及慣性力，圖中虛線小

圓為摩擦圓，運(yùn)動(dòng)副B處摩擦角（P如以以下列圖〕。

3.圖示為一帶式運(yùn)輸機(jī)，由電

動(dòng)機(jī)1經(jīng)帶傳動(dòng)及一個(gè)兩級(jí)齒

輪減速器，帶動(dòng)運(yùn)輸帶8。設(shè)運(yùn)

輸帶8所需的曳引力P=5500N,

運(yùn)送速度u=1.2m/s。帶傳動(dòng)（包

括軸承）的效率n1=0.95,每對(duì)齒31III-blP

輪（包括其軸承〕的效率n2=0.97,皿勿口正」

運(yùn)輸帶8的機(jī)械效率n3=0.9o試

求該系統(tǒng)的總效率及電動(dòng)機(jī)所需的功率。

解：該系統(tǒng)的總效率為

電動(dòng)機(jī)所需的功率為

4.如以以下列圖為一輸送輻道的傳動(dòng)簡(jiǎn)圖。設(shè)一對(duì)圓柱齒輪傳動(dòng)

的效率為0.95；一對(duì)圓錐齒輪傳動(dòng)的效率為0.92（均已包括軸

承效率）。求該傳動(dòng)裝置的總效率。

解：此傳動(dòng)裝置為一混聯(lián)系統(tǒng)。

圓柱齒輪1、2、3、4為串腕.如—“。國(guó)

圓錐齒輪5-6、7-8、9T0、11T2為陰用&=0?92

此傳動(dòng)裝置的總效率〃=於〃"=加小4%6=0%2.0.92=0.83

5.圖不為由幾種機(jī)構(gòu)組成的機(jī)器傳動(dòng)簡(jiǎn)圖。：r|尸r|2=0.98,

r|3=r|4=0.96,”5=1]6=0.94,“7=0.42,P；=5KW,Pr"=0.2KW。求機(jī)

器的總效率T|。

解：設(shè)機(jī)構(gòu)3、4、5、6、7阿嬴二屋萬(wàn)奈』ijii嘉的總效率

而〃3=*中，"3i]4=W一~4

H5T]6T|7

將代入上式可得總效率止口金巾』。.?，

6.如以以下列圖，構(gòu)件1為一凸輪機(jī)構(gòu)的推桿，它在力尸的作

用下，沿導(dǎo)軌2向上運(yùn)動(dòng)，設(shè)兩者的摩擦因數(shù)尸0.2,為了防止

發(fā)生自鎖，導(dǎo)軌的長(zhǎng)度L應(yīng)滿足什么條件〔解題時(shí)不計(jì)構(gòu)件1的

質(zhì)量〕

解：力矩平衡XM=0可得：

Fx\OO=RxL,得：R=Fx\QO/L,其中/e=a=&

R正壓力產(chǎn)生的磨擦力為：

Ff=/?-7=0.2xFxl00/LR\

要使推桿不自鎖，即能夠上升，必須滿

&

足：F>2Ff,F>2x0.2xFxl00/Z.

解得：L>0.4x100=40〃〃%

7.圖示為一焊接用的楔形夾具，利用這個(gè)夾具把兩塊要焊接的

工件1及1，預(yù)先夾妥，以便焊接。圖中2為夾具體，3為楔塊，試

確定此夾具的自鎖條件(即當(dāng)夾緊后，楔塊3不會(huì)自動(dòng)松脫出來(lái)

的條件〕。

解：此題是判斷機(jī)構(gòu)的自鎖條件，因?yàn)樵摍C(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，故可選用多

種方法進(jìn)展求解。

解法一：根據(jù)反行程時(shí)〃Y0的條件來(lái)確定。

反行程時(shí)(楔塊3退出)取楔塊3為別離體，其受工件1、1,

和夾具2作用的總反力FR13和FR23以及支持力"。各力方向如圖

5-5(a〕、(b)所示，根據(jù)楔塊3的平衡條件，作力矢量三角形如圖

5-5(c)所示。由正弦定理可得

=FCS

°%n(a-2^)當(dāng)。=。時(shí)，％3o=%1a

于是此機(jī)構(gòu)反行程的效率為=妥=sin("20)

FR32sina

令〃Y0,可得自鎖條件為：a420。

解法二：根據(jù)反行程時(shí)生產(chǎn)阻力小于或等于零的條件來(lái)確定。

根據(jù)楔塊3的力矢量三角形如圖5-5(c),由正弦定理可得

F=%sin(a-2也假設(shè)楔塊不自動(dòng)松脫，則應(yīng)使FW0即得自

鎖條件為：a<2</>

解法三：根據(jù)運(yùn)動(dòng)副的自鎖條件來(lái)確定。

由于工件被夾緊后P力就被撤消，故楔塊3的受力如圖5-5(b)

所示，楔塊3就如同受到FR23(此時(shí)為驅(qū)動(dòng)力)作用而沿水平面移

動(dòng)的滑塊。故只要FR23作用在摩擦角6之內(nèi)，楔塊3即發(fā)生自鎖。

即a-(f><(f)，由此可得自鎖條件為：o

討論：此題的關(guān)鍵是要弄清反行程時(shí)FR23為驅(qū)動(dòng)力。用三種方

法來(lái)解，可以了解求解這類問(wèn)題的不同途徑。

8.圖示楔塊機(jī)構(gòu)。：。=尸=6。',各摩擦面間的摩擦系數(shù)均為

阻力0=100(N。試:

①畫出各運(yùn)動(dòng)副的總反力;

②畫出力矢量多邊形;

③求出驅(qū)動(dòng)力P值及該機(jī)構(gòu)效率。

由正弦定理:

PR?i

sin(180°+2^-/-sin(90°-g)

QR]2

sin(4-2(p)sin(90°+cp)

于是

代入各值得：P=1430.70077V

取上式中的夕=°°,可得益于是"j=0-6990

第6章機(jī)械的平衡

概念：

1.在轉(zhuǎn)子平衡問(wèn)題中，偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力可以用相對(duì)地表

zjso

答：質(zhì)徑積

2.剛性轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡的條件是。

答：偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力和慣性力矩矢量和為0

3.轉(zhuǎn)子靜平衡和動(dòng)平衡的力學(xué)條件有什么異同

答：靜平衡：偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力平衡

動(dòng)平衡：偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力和慣性力矩同時(shí)平衡

4.造成轉(zhuǎn)子不平衡的原因是什么平衡的目的又是什么

答：原因：轉(zhuǎn)子質(zhì)心與其回轉(zhuǎn)中心存在偏距；

平衡目的：使構(gòu)件的不平衡慣性力和慣性力矩平衡以消除或

減小其不良影響。

5.造成轉(zhuǎn)子動(dòng)不平衡的原因是什么若何平衡

答：轉(zhuǎn)子的偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力和慣性力偶矩不平衡；

平衡方法：增加或減小配重使轉(zhuǎn)子偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力和

慣性力偶矩同時(shí)得以平衡。

6.回轉(zhuǎn)構(gòu)件進(jìn)展動(dòng)平衡時(shí)，應(yīng)在兩個(gè)平衡基面上加平衡質(zhì)量。

7.質(zhì)量分布在同一平面內(nèi)的回轉(zhuǎn)體，經(jīng)靜平衡后

（一定、不一定、一定不）滿足動(dòng)平衡，經(jīng)動(dòng)

平衡后（一定、不一定、一定不）滿足靜平衡；質(zhì)

量分布于不同平回轉(zhuǎn)面內(nèi)的回轉(zhuǎn)體，經(jīng)靜平衡后

（一定、不一定、一定不）滿足動(dòng)平衡，經(jīng)動(dòng)平衡后

（一定、不一定、一定不）滿足靜平衡。

答：一定一定不—■定-■定

8.機(jī)構(gòu)的完全平衡是使機(jī)構(gòu)的總慣性力恒為零,為此需使

機(jī)構(gòu)的質(zhì)心恒固定不動(dòng)。

9.平面機(jī)構(gòu)的平衡問(wèn)題中，對(duì)“動(dòng)不平衡〃描述正確的選項(xiàng)是

Bo

A只要在一個(gè)平衡面內(nèi)增加或出去一個(gè)平衡質(zhì)量即可獲得平

衡

B動(dòng)不平衡只有在轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下才能表現(xiàn)出來(lái)

C靜不平衡針對(duì)軸尺寸較小的轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)子軸向?qū)挾萣與其直徑

D之比b/D<0.2]

D使動(dòng)不平衡轉(zhuǎn)子的質(zhì)心與回轉(zhuǎn)軸心重合可實(shí)現(xiàn)平衡

10.平面機(jī)構(gòu)的平衡問(wèn)題，主要是討論機(jī)構(gòu)慣性力和慣性力矩對(duì)

的平衡。

A.曲柄B.連桿C.機(jī)座

答：C

11.判斷對(duì)錯(cuò)，在括號(hào)中打上4或x：

①經(jīng)過(guò)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（V）

◎版設(shè)剛性轉(zhuǎn)于滿啟動(dòng)平衡條件,這時(shí)我們可以說(shuō)該轉(zhuǎn)子也滿足

助平衡條件。W）

潁設(shè)計(jì)形體不對(duì)稱的回轉(zhuǎn)構(gòu)件，.雖已進(jìn)展準(zhǔn)確的平衡計(jì)算，但在

制造過(guò)程中仍需安排平衡校正工序。

■管剛性回轉(zhuǎn)體上有多少個(gè)平衡質(zhì)量，也不管它們?nèi)艉畏植迹?/p>

只需要在任意選定兩個(gè)平面內(nèi)，分別適當(dāng)?shù)丶悠胶庠考纯傻竭_(dá)

動(dòng)平衡。N）

⑤通常提到連桿機(jī)構(gòu)慣性力平衡是指使連桿機(jī)構(gòu)與機(jī)架相聯(lián)接

的各個(gè)運(yùn)動(dòng)副內(nèi)動(dòng)反力全為零，從而減小或消除機(jī)架的振動(dòng)。

（X）

⑥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。

夠自設(shè)機(jī)構(gòu)中存在作往復(fù)運(yùn)動(dòng)或平面復(fù)合運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件，則不管若

耳調(diào)整質(zhì)量分布仍不可能消除運(yùn)動(dòng)副中的動(dòng)壓力。

%定軸擺動(dòng)且質(zhì)心與擺動(dòng)軸線不重合的構(gòu)件，可在其上加減平

衡質(zhì)量來(lái)到達(dá)慣性力系平衡的目的。

⑨為了完全平衡四桿錢鏈機(jī)構(gòu)ABCD的總慣性力，可以采用在原

機(jī)構(gòu)上附加另一四桿錢鏈機(jī)構(gòu)AB，C，D來(lái)到達(dá)。條件是琉=琮，,

=

1BC~1BC'lcDlcD,f各桿件質(zhì)量分布和大小一"樣。

(X)

⑩為了完全平衡四桿錢鏈機(jī)構(gòu)的總慣性力，可以采用在AB桿和

CD桿上各自加上平衡質(zhì)量”和書來(lái)到達(dá)。平衡質(zhì)量的位置和大

小應(yīng)通過(guò)計(jì)算求得。

(x)

12.在圖示a、b、c三根曲軸中，町八=啊々=叫，3=%"并作軸向

等間隔布置，且都在曲軸的同一含軸平面內(nèi)，則其中軸已達(dá)靜平

衡，軸已達(dá)動(dòng)平衡。

答：⑸、⑹、(c)；⑹

分析與計(jì)算:

1.圖示為一鋼制圓盤，盤厚b=50mm,位置I

處有一直徑@=50mm的通孔，位置H處是一

質(zhì)量m2=0.5kg的重塊。為了使圓盤平衡，你

在圓盤上r=200mm處制一通孔。試求此孔的

直徑與位置。（鋼的密度y=7.8g/cm3）

解：解法一,：先確定圓盤的各偏心質(zhì)量大小

設(shè)平衡孔質(zhì)量叫,=一兀勺丫根據(jù)靜平衡條件

m}r]+m2r2+mhrh=0

由〃=200nimm=0.54kgd=?=42.2mm

h\Tiby

在位置〃相反方向挖一通孔

解法二：

由質(zhì)徑積矢量方程式，取樂(lè)=2組也作質(zhì)—

mm/x

徑積矢量多邊形如圖-與"廿

平衡孔質(zhì)量”=。-54這量得4=72.6。

2.在圖示的轉(zhuǎn)子中,各偏心質(zhì)量mi=10kg,m2=15kg,m3=20kg,

m4=10kg,它們的回轉(zhuǎn)半徑分別為ri=40cm,r2=r4=30cm,r3=20cm,

又知各偏心質(zhì)量所在的回轉(zhuǎn)平面的距離為112=123=134=30cm,各偏

心質(zhì)量的方位角如圖。假設(shè)置于平衡基面I及n中的平衡質(zhì)量

mbi及nibii的回轉(zhuǎn)半徑均為50cm,試求nibi及mb”的大小和方位。

解：解法一先確定圓盤的各偏心質(zhì)量在兩平衡基面上大小

根據(jù)動(dòng)平衡條件

同理

解法二:

根據(jù)動(dòng)平衡條件

由質(zhì)徑積矢量方程式，取〃w=10絲如作質(zhì)徑積矢量多邊形如

mm

圖6-2（b）

提高思考題：如以以下列圖轉(zhuǎn)子，其工作的轉(zhuǎn)速〃=300r/min,其

一階臨界轉(zhuǎn)速飛=6000r/min,現(xiàn)在兩個(gè)支撐軸承的垂直方向分別

安裝測(cè)振傳感器，測(cè)得的振動(dòng)線圖如圖9-151b）所示，試問(wèn)：

1）該轉(zhuǎn)子是剛性轉(zhuǎn)子還是撓性轉(zhuǎn)子假設(shè)此轉(zhuǎn)子的工作轉(zhuǎn)速為

6500r/min,該轉(zhuǎn)子又屬于哪種轉(zhuǎn)子

2）該轉(zhuǎn)子是否存在不平衡質(zhì)量

3）能否從振動(dòng)線圖上判斷其是靜不平衡還是動(dòng)不平衡

(a)(b)

第7章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)

概念：

1.等效構(gòu)件的等效質(zhì)量或等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量具有的動(dòng)能等于原

機(jī)械系統(tǒng)的總動(dòng)能；等效質(zhì)量（或等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量）的值是應(yīng)的函

數(shù)，只與位置有關(guān),而與機(jī)器的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)。按—功

率等效的原則來(lái)計(jì)算等效力矩,按動(dòng)能等效的原則來(lái)計(jì)

算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。

2.機(jī)器產(chǎn)生速度波動(dòng)的主要原因是輸入功不等于輸出功。

3.速度波動(dòng)的類型有周期性和非周期性兩種。

4.什么是機(jī)械系統(tǒng)的等效動(dòng)力學(xué)模型？

具有等效質(zhì)量或等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，其上作用有等效力或等效力矩的

等效構(gòu)件稱為原機(jī)械系統(tǒng)的等效動(dòng)力學(xué)模型。

5.等效構(gòu)件上作用的等效力或力矩產(chǎn)生的瞬時(shí)功率等于原

機(jī)械系統(tǒng)所有外力產(chǎn)生的瞬時(shí)功率之和。

6.試論述飛輪在機(jī)械中的作用。

答案：

飛輪在機(jī)械中的作用，實(shí)質(zhì)上相當(dāng)于一個(gè)儲(chǔ)能器。

當(dāng)外力對(duì)系統(tǒng)作盈功時(shí)，它以動(dòng)能形式把多余的能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，

使機(jī)械速度上升的幅度減?。?/p>

當(dāng)外力對(duì)系統(tǒng)作虧功時(shí)，它又釋放儲(chǔ)存的能量，使機(jī)械速度下降

的幅度減小。

另外還有一種應(yīng)用，渡過(guò)死點(diǎn)

7.飛輪在機(jī)械中的作用，實(shí)質(zhì)上相當(dāng)于一個(gè)儲(chǔ)能器。

8.機(jī)器周期性速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)方法一般是加裝飛輪，非周

期性速度波動(dòng)調(diào)節(jié)方法是除機(jī)器本身有自調(diào)性的外一般加裝

調(diào)速器.

9.機(jī)器安裝飛輪后，原動(dòng)機(jī)的功率可以比未安裝飛輪時(shí)D。

A.一樣B.大C.小D.A、C的可能性都存在

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

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。

11.采用飛輪進(jìn)展機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)，它可調(diào)節(jié)B速度

波動(dòng)。

A.非周期性；B.周期性；

C.周期性與非周期性；D.前面的答案都不對(duì)

12.機(jī)器等效動(dòng)力學(xué)模型中，等效力的等效條件是什么不知道機(jī)

器的真實(shí)運(yùn)動(dòng)，能否求出等效力為什么

答：等效力的等效條件：作用在等效構(gòu)件上的外力所做之功，等

于作用在整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)中的所有外力所做之功的總和。不知道機(jī)

器的真實(shí)運(yùn)動(dòng)，可以求出等效力，因?yàn)榈刃Яχ慌c機(jī)構(gòu)的位置有

關(guān)，與機(jī)器的真實(shí)運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)。

13.機(jī)器產(chǎn)生周期性速度波動(dòng)的原因是什么

答：1）M,d和的變化是具有規(guī)律地周而復(fù)始，卜為常數(shù)或有

規(guī)律地變化

2）在一個(gè)周期內(nèi)，能量既沒(méi)有增加也沒(méi)有減少。

14.判斷對(duì)錯(cuò)，在括號(hào)中打上J或X：

①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）

②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。

（N）

③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）

④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）

⑤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）

⑥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）

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(wú)法計(jì)算

的。（X）

⑧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)動(dòng)能相等

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(wú)法

計(jì)算的。（X）

⑨為了調(diào)節(jié)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的速度波動(dòng)，在一臺(tái)機(jī)器中可能需要既安裝

飛輪，又安裝調(diào)速器。（X3

⑩為了使機(jī)器穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，機(jī)器中必須安裝飛輪。

（X）

分析與計(jì)算：

1.某內(nèi)燃機(jī)的曲柄輸出力矩Md隨曲柄轉(zhuǎn)角力的變化曲線如以

以下列圖，其運(yùn)動(dòng)周期“T=n,曲柄的平均轉(zhuǎn)速nm=620r/min。

當(dāng)用該內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)一阻抗力為常數(shù)的機(jī)械時(shí)，如果要求其運(yùn)轉(zhuǎn)不

均勻系數(shù)6=0.01。試求

⑴曲柄最大轉(zhuǎn)速nmax和相應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角位置“max；

⑵裝在曲柄上的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JF（不計(jì)其余構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量）。

°一=2.JI/6、一137t718-(p*-?①0

13初8

~小-----*-----------------------------------(pE

a)b)

解選定曲柄為等效構(gòu)件，所以等效驅(qū)動(dòng)力矩Med=Md等

效阻力矩Me『常數(shù)

在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)，驅(qū)動(dòng)功Wd應(yīng)等于阻抗功Wr,即

Mer?冗=Wr=Wd=(n/9)?200/2+(n/6)?200+(13n

/18)-200/2=350Ji/3

所以Mer=350/3N?m

畫出等效阻力矩Mer曲線，如答圖a)所示。

350350

DE_3FG_3

V-200BT-200

——7V

由9得DE=7n/108,由18得FG=91n/216,EF=n

-DE-FG=111ir/216

各區(qū)間盈虧功，即等效驅(qū)動(dòng)力矩Med曲線與等效阻力矩Med曲

線之間所圍的面積

LOE?當(dāng)

sl=/DE0面積=-23=324=-3.781n

」(AB+所)(200—圖］=》

s2二梯形ABFE面積=+2I3J216=28.356n

1”，35015925

—?rU--------=--------------71

s3=/FGC面積=23648=-24.576冗

作能量指示圖，如圖b)所示，可知：

在0=力E=7n/108=11.6670處，曲柄有最小轉(zhuǎn)速nmin

在力=@F=125n/216=104.1670處，曲柄有最大轉(zhuǎn)速nmax

由3max=3m(l+6/2)omin=wm(l-6/2)知

nmax=nm(l+8/2)=620X(1+0.01/2)=623.1r/min

最大盈虧功/Wmax=s2=6125n/216=89.085

△町a(chǎn)x900A%

裝在曲柄上的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JF==2.11kg?m2

2.圖a所示為某機(jī)械系統(tǒng)的等效驅(qū)動(dòng)

力矩心，及等效阻抗力矩也，對(duì)轉(zhuǎn)角。

的變化曲線，內(nèi)為其變化的周期轉(zhuǎn)角。

設(shè)己知各下尺面積為4=200加之，

22

4。=260mmAcd=100mmAde=190mm?,

22

Aef=320mm%=220mm

%=500.2,而單位面積所代表的功

為〃八=1°N?加〃”/，試求系統(tǒng)的最大盈

虧功AWm,、。又如設(shè)己知其等效構(gòu)件的平均轉(zhuǎn)速為乙=100°%^。

等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為4=5處"2。

試求該系統(tǒng)的最大轉(zhuǎn)速〃及最小轉(zhuǎn)速及min,并指出最大轉(zhuǎn)束及最

小轉(zhuǎn)速出現(xiàn)的位置。

解：1）求AM-

作此系統(tǒng)的能量指示圖（圖b）,由圖b知：此機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)能

最小及最大值分別出現(xiàn)在b及e的位置，即系統(tǒng)在由及4處，

分別有"max及〃min。

2)求運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)

900AWmax_900x3500

8==0.0639

設(shè)4=。兀%;J^-2X10002X5

求“max和"min

3.某軋機(jī)的原動(dòng)機(jī)功率等于常數(shù)：Nl=300KW,鋼板通過(guò)軋輯

時(shí)消耗的功率為常數(shù)：N2=900KW,鋼材通過(guò)軋輻的時(shí)間t2=5s,

主軸平均轉(zhuǎn)速nl=50r/min,機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)6=0.2,設(shè)軋鋼

機(jī)的全部轉(zhuǎn)動(dòng)慣量集中在飛輪上。求：

(1)此軋鋼機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)周期；

(2)飛輪的最大轉(zhuǎn)速和最小轉(zhuǎn)速；

(3)安裝在主軸上的飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。(13分)

答案：

(1)設(shè)運(yùn)動(dòng)周期為T,則有：TXN1=N2Xt2

所以：T=N2Xt2/Nl=900X5/300=15s

(2)平均轉(zhuǎn)速：3m=nlX2n/60=5.23rad/s

最大轉(zhuǎn)速：3max=3m(l+6/2)=5.75rad/s

最小轉(zhuǎn)速：wmin=om(l-6/2)=4.71rad/s

(3)最大盈虧功：Amax=(N2-N1)Xt2=3X106Nm

飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量:

q3x106

a548000

^?~523x02-(Kg.m2)

第八章平面連桿機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)

一、填空題：

1.平面連桿機(jī)構(gòu)是由一些剛性構(gòu)件用轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副連接

組成的。

2.在較鏈四桿機(jī)構(gòu)中，運(yùn)動(dòng)副全部是低副。

3.在錢鏈四桿機(jī)構(gòu)中，能作整周連續(xù)回轉(zhuǎn)的連架桿稱為曲柄。

4.在較鏈四桿機(jī)構(gòu)中，只能擺動(dòng)的連架桿稱為搖桿。

5.在較鏈四桿機(jī)構(gòu)中，與連架桿相連的構(gòu)件稱為連桿。

6.某些平面連桿機(jī)構(gòu)具有急回特性。從動(dòng)件的急回性質(zhì)一般用，工

程速度變化系數(shù)表示。

7.對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)無(wú)急回特性。

8.平行四邊形機(jī)構(gòu)的極位夾角吟―02,行程速比系數(shù)K=l。

9.對(duì)于原動(dòng)件作勻速定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件相對(duì)機(jī)架作往復(fù)直線運(yùn)

動(dòng)的連桿機(jī)構(gòu)，是否有急回特性，取決于機(jī)構(gòu)的極位夾角是

否為零。

10.機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)時(shí)，其傳動(dòng)角等于

11.在擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中，假設(shè)以曲柄為原動(dòng)件，該機(jī)構(gòu)的壓力角。=

12.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，當(dāng)以滑塊為原動(dòng)件時(shí),可能存在死點(diǎn)。

13.組成平面連桿機(jī)構(gòu)至少需要4個(gè)構(gòu)件。

二、判斷題：

14.平面連桿機(jī)構(gòu)中，至少有一個(gè)連桿。

)

15.在曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，只要以滑塊為原動(dòng)件，機(jī)構(gòu)必然存在死點(diǎn)。

16.平面連桿機(jī)構(gòu)中，極位夾角6越大，K值越大，急回運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)

也越顯著。

17.有死點(diǎn)的機(jī)構(gòu)不能產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。

X)

18.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，曲柄為最短桿。

)

19.雙曲柄機(jī)構(gòu)中，曲柄一定是最短桿。

(X

20.平面連桿機(jī)構(gòu)中，可利用飛輪的慣性，使機(jī)構(gòu)通過(guò)死點(diǎn)位置。

V

21.在擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中，假設(shè)以曲柄為原動(dòng)件，則機(jī)構(gòu)的極位夾角與

導(dǎo)桿的最大擺角相等。

)

22.機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，壓力角是變化的。

三、選擇題：

23.錢鏈四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的必要條件是最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和

A其他兩桿之和。

A<B>C>

24.錢鏈四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的必要條件是最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和

小于或等于其他兩桿之和，而充分條件是取A為機(jī)架。

A最短桿或最短桿相鄰邊B最長(zhǎng)桿C最短桿的對(duì)邊。

25.錢鏈四桿機(jī)構(gòu)中，假設(shè)最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于其余兩桿長(zhǎng)

度之和，當(dāng)以B為機(jī)架時(shí),有兩個(gè)曲柄。

A最短桿相鄰邊B最短桿C最短桿對(duì)邊。

26.銀鏈四桿機(jī)構(gòu)中，假設(shè)最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于其余兩桿長(zhǎng)

度之和，當(dāng)以A為機(jī)架時(shí),有一個(gè)曲柄。

A最短桿相鄰邊B最短桿C最短桿對(duì)邊。

27.錢鏈四桿機(jī)構(gòu)中，假設(shè)最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于其余兩桿長(zhǎng)

度之和，當(dāng)以C為機(jī)架時(shí),無(wú)曲柄。

A最短桿相鄰邊B最短桿C最短桿對(duì)邊。

28.較鏈四桿機(jī)構(gòu)中，假設(shè)最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和B其余兩

桿長(zhǎng)度之和，就一定是雙搖桿機(jī)構(gòu)。

A<B>C=

29.對(duì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，假設(shè)曲柄與連桿處于共線位置，當(dāng)￡―為原

動(dòng)件時(shí)，此時(shí)機(jī)構(gòu)處在死點(diǎn)位置。

A曲柄B連桿C搖桿

30.對(duì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，假設(shè)曲柄與連桿處于共線位置，當(dāng)A為

原動(dòng)件時(shí)，此時(shí)為機(jī)構(gòu)的極限位置。

A曲柄B