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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? P39 P45①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ω?(提示:使用三心定理,正确标2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∴A P0·ω=B P0·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v? (提示:使用瞬心法,正确标注瞬心位置)3(2.9)解:(1)应用瞬心法,瞬心位置标注见图;(2)∵AB= P14 P23= 0.2P14 P0= AB /(√3/2) =0.2/(√3/2)V3= P14 P0·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N的大小取决于运动副元素的几何形状,形成当量21摩擦系数f。

v5.1.1当量摩擦系数fv大于摩擦系数f,即f v> 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: f v = f ;(2)槽面接触: f v = f /sinθ;(3)半圆柱面接触: f v= k f ,(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(a<ρ)时,发生自锁。

5.5摩擦圆半径ρ--摩擦阻力矩M f21与轴承总反力R2之比,即ρ= M f21 / R21 = f v r ,(a<ρ)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。

8.11 P145,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△P C1C2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 = A C1-(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。

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 。

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