機(jī)械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書重要

1、機(jī)械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師：第二章機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析基本要求了解平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析的目的。搞清運(yùn)動(dòng)副、運(yùn)動(dòng)鏈、機(jī)構(gòu)等概念。掌握機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制；機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件及平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算?；靖拍铑}與1.什么是平面機(jī)構(gòu)？答：組成機(jī)構(gòu)的所有構(gòu)件都在同一平面或相互平行的平面上運(yùn)動(dòng)。2. 什么是運(yùn)動(dòng)副？平面運(yùn)動(dòng)副分幾類，各類都有哪些運(yùn)動(dòng)副？其約束等于幾個(gè)？答：運(yùn)動(dòng)副：兩個(gè)構(gòu)件直接接觸而又能產(chǎn)生一定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接叫運(yùn)動(dòng)副。平面運(yùn)動(dòng)副分兩類：（1） 平面低副（面接觸）包括：轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副，其約束為 2。（2） 平面（點(diǎn)、線接觸）包括：滾子、凸輪、齒輪副等，約束為 1。3.什么是運(yùn)動(dòng)鏈， 分幾種？答：

2、若干個(gè)構(gòu)件用運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接組成的系統(tǒng)。式鏈和閉式鏈。4.什么是機(jī)架、件和從動(dòng)件？答：機(jī)架：支承活動(dòng)構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的固定構(gòu)件。件：運(yùn)動(dòng)規(guī)律給定的構(gòu)件。從動(dòng)件：隨件運(yùn)動(dòng)，并且具有確定運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件。5.機(jī)構(gòu)確定運(yùn)動(dòng)的條件是什么 ？什么是機(jī)構(gòu)自由度？答：條件：件的數(shù)目等于機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)。機(jī)構(gòu)自由度：機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)所需要的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。6 .平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算式是怎樣表達(dá)的？其中符號(hào)代表什么？2機(jī)械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師：答：F 3n- 2PL-PH其中：n-活動(dòng)構(gòu)件的數(shù)目，PL-低副的數(shù)目，pH-的數(shù)目。7.在應(yīng)用平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式時(shí)應(yīng)注意些什么？答：應(yīng)注意復(fù)合鉸鏈、局部自由度、虛約束。8.什么是復(fù)合鉸鏈

3、、局部自由度和虛約束，在計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)如何處理？答：復(fù)合鉸鏈：多個(gè)構(gòu)件在同一軸線上組成轉(zhuǎn)動(dòng)副，計(jì)算時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)副數(shù)目為m-1個(gè)局部自由度：與整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)無自由度，計(jì)算時(shí)將滾子與其組成轉(zhuǎn)動(dòng)副的構(gòu)件假想的焊在一起，預(yù)先排除局都自由度。虛約束：不起限制作用的約束，計(jì)算時(shí)除去不計(jì)。9.什么是機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，有什么用途？答：拋開構(gòu)件的幾何形狀，用簡(jiǎn)單的線條和運(yùn)動(dòng)副的符號(hào)，按比例尺畫出構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)學(xué)，用來表達(dá)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)情況的圖形。用途：對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、運(yùn)動(dòng)分析和力分析。典型例題例2-1 試計(jì)算圖示各運(yùn)動(dòng)鏈的自由度數(shù)，并判定他們能否成為機(jī)構(gòu)（標(biāo)有箭頭 的構(gòu)件為件）。（a）（b）3機(jī)械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師

4、：（d）（c）解（a）A處為復(fù)合鉸鏈（注意小齒輪與機(jī)架n 4，PL =5，PH = 1F 3n 2PL PH = 3×42× 51 1的轉(zhuǎn)動(dòng)副易被忽略）。此運(yùn)動(dòng)鏈有一個(gè)件，故能成為機(jī)構(gòu)。（b）D處滾子為局部自由度 ；E（或F） 處為虛約束；D 處有一個(gè)為虛約束（注意：此點(diǎn)易被忽略）。n 4，PL 5，PH = 1F 3n2PL PH 3× 42×5 11此運(yùn)動(dòng)鏈有一個(gè)（c）A處為復(fù)合鉸鏈。件，故能成為機(jī)構(gòu)。n 10，PL 14F = 3n2PL 3×l02×14 2此運(yùn)動(dòng)鏈有兩個(gè)自由度，但只有一個(gè)件，運(yùn)動(dòng)鏈的運(yùn)動(dòng)不能確定，故不能成為機(jī)

5、構(gòu)。欲使其成為機(jī)構(gòu)，需再增加一個(gè)件（如桿AK）。（d）此輪系有兩 行星輪 2，其中有一個(gè)為“對(duì)傳遞運(yùn)動(dòng)不起作用的對(duì)稱部分”，則此行星輪及與其有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副和兩個(gè)為虛約束。另外，輪 5（系桿H）與機(jī)架在B和C處均轉(zhuǎn)動(dòng)副，可將B 處的轉(zhuǎn)動(dòng)副視為虛約束；也可將C處的轉(zhuǎn)動(dòng)副視為虛約束，則B處為復(fù)合鉸鏈。n 5，PL 5，PH =4F 3n2PL pH =3×52×5 4 1此輪系有一個(gè)件，故能成為機(jī)構(gòu)。4機(jī)械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師：第三章 平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析基本要求了解平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的目的和方法，以及機(jī)構(gòu)位置圖、構(gòu)件上各點(diǎn)的軌跡和位置的求法。掌握速度瞬心位置的確定。了解用速度瞬

6、心求解速度的方法。掌握用相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法作機(jī)構(gòu)的速度和度的分析。熟練掌握影像法的應(yīng)用。搞清用法中的矩陣法作機(jī)構(gòu)的速度和度的分析，最后要達(dá)到會(huì)編程序上機(jī)作習(xí)題的程度。基本概念題與1.什么是速度瞬心，機(jī)構(gòu)瞬心的數(shù)目如何計(jì)算？答：瞬心：兩個(gè)構(gòu)件相對(duì)速度等于零的重合點(diǎn)。K = N (N-1) / 22.速度瞬心的判定方法是什么？直觀判定有幾種？答：判定方法有兩種：直觀判定和三心定理，直觀判定有四種：（1） 兩構(gòu)件組成轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸心。（2） 兩構(gòu)件組成移動(dòng)副，瞬心在無窮遠(yuǎn)處。（3） 純滾動(dòng)副的按觸點(diǎn)，（4）接融點(diǎn)的公法線上。3.速度瞬心的用途是什么？答：用來求解構(gòu)件的角速度和構(gòu)件上點(diǎn)的速度，但絕對(duì)不能求度，

7、度和角在四桿機(jī)構(gòu)中用瞬心法求連桿和從動(dòng)件上任一點(diǎn)的速度和角速度最方便。4.平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的內(nèi)容、目的和方法是什么？ 答：內(nèi)容：構(gòu)件的位置、角位移、角速度、角位移、度、構(gòu)件上點(diǎn)的軌跡、速度、度。5機(jī)械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師：目的：改造現(xiàn)有機(jī)械的性能，設(shè)計(jì)新機(jī)械。方法：圖解法、法、實(shí)驗(yàn)法。5.用相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法求構(gòu)件的速度和度的基本原理是什么？答：基本原理是理論力學(xué)中的剛體平面運(yùn)動(dòng)和點(diǎn)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)。6.什么是基點(diǎn)法？什么樣的條件下用基點(diǎn)法？動(dòng)點(diǎn)和基點(diǎn)如何選擇？答：基點(diǎn)法：構(gòu)件上某點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)可以認(rèn)為是隨其上任選某一點(diǎn)的移動(dòng)和繞其點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)所的方法。求同一構(gòu)件上兩點(diǎn)間的速度和在運(yùn)動(dòng)要素己知的鉸鏈點(diǎn)。度關(guān)

8、系時(shí)用基點(diǎn)法，動(dòng)點(diǎn)和基點(diǎn)選7 用基點(diǎn)法進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析的步驟是什么？ 答：（1）選長(zhǎng)度比例尺畫機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（2）選同一構(gòu)件上已知運(yùn)動(dòng)要素多的鉸鏈點(diǎn)作動(dòng)點(diǎn)和基點(diǎn)，列矢量方程，標(biāo)出已知量的大小和方向。（3）選速度和度比例尺及極點(diǎn)P、P按已知條件畫速度和度多邊形，求解未知量的大小和方向。（4）對(duì)所求的量進(jìn)行計(jì)算和判定方向。8 什么是運(yùn)動(dòng)分析中的影像原理？又稱什么方法？注意什么？答：影像原理：已知同構(gòu)件上兩點(diǎn)的速度或度求另外點(diǎn)的速度和度，則這三點(diǎn)速度或度矢端所圍成的三角形與這三點(diǎn)在構(gòu)件上圍成的三角形相似，這就稱作運(yùn)動(dòng)分析中的影像法，又稱運(yùn)動(dòng)分析中的相擬性原理。注意：三點(diǎn)必須在同一構(gòu)件上，對(duì)應(yīng)點(diǎn)排列的順序同

9、為順時(shí)針或逆時(shí)針方向。9什么是速度和答：在速度和度極點(diǎn)？度多邊形中 絕對(duì)速度為零或 絕對(duì)度為零的點(diǎn)，并且是絕對(duì)速度或絕對(duì)度的出發(fā)點(diǎn)。10.速度和度矢量式中的等號(hào)，在速度和度多邊形中是哪一點(diǎn)？答：箭頭對(duì)頂?shù)狞c(diǎn)。11.在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析中應(yīng)用重合點(diǎn)法的基本原理是什么？答：點(diǎn)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)。6機(jī)械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師：12.重合點(diǎn)法在什么倩況下應(yīng)用？答：兩個(gè)活動(dòng)構(gòu)件有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，求重合點(diǎn)的速度和度。13.應(yīng)用重合點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析時(shí)，什么情況下有哥氏度？答：當(dāng)牽連角速度和重會(huì)點(diǎn)間相對(duì)速度不等于零時(shí)，有哥氏度，若其中之一等于零，則哥氏度等于零。akB1B2 = 22VB1B2大小 為：方向?yàn)椋篤B1B2 的

10、矢量按牽連角速度 2方向旋轉(zhuǎn) 900 。14. 應(yīng)用重合點(diǎn)法進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析時(shí)的步驟是什么？ 答：（1）選擇比例尺畫機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。（2） 選運(yùn)動(dòng)要素已知多的鉸鏈點(diǎn)為重合點(diǎn)，列速度（3） 選速度比例尺和速度極點(diǎn)畫速度多邊形。度矢量方程。（4）選度比例尺和度極點(diǎn)畫度多邊形圖。（5）回答所提出的問題。典型例題例3-1圖（a） 和（b）分別為移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)和正切機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，其長(zhǎng)度比例尺 L2 mm/mm。圖中的構(gòu)件1均為件，且已知 110rads 。試分別求出其全部瞬心點(diǎn)，并用瞬心法分別求出：構(gòu)件3的速度V3 、構(gòu)件2上速度為零的點(diǎn)I2 和構(gòu)件2的角速度 2。解 這兩個(gè)機(jī)構(gòu)均為含有兩個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)，

11、各有六個(gè)瞬心點(diǎn)。但因?qū)返男螤畈煌?，故瞬心點(diǎn)的位置不盡相同。（1） 移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)其六個(gè)瞬心點(diǎn)的位置如圖（a）所示。其中：P14在A點(diǎn)，P12在B點(diǎn)； P23在導(dǎo)路的曲率中心O處（而不是在無窮遠(yuǎn)處！這點(diǎn)應(yīng)該注意），P34 在與導(dǎo)路垂直的無窮遠(yuǎn)處；根據(jù)三心定理，P13在P14和P34連線與P12和P23連線的交點(diǎn)處，P24在P14和P12連線與P23和P34連線的交點(diǎn)處。例 3-1 圖 2 mm / mm，0.04 m /s / mmLv因?yàn)闃?gòu)件1的角速度 1已知，而構(gòu)件3為平移運(yùn)動(dòng)，所以可利用P13求出構(gòu)件3的速度v3vp13 1LAP13 1AP13L=10×30×2=60

12、0mms方向：向右。7機(jī)械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師：（a）（b）構(gòu)件2上速度為零的點(diǎn)I20）。，就是構(gòu)件 2 與機(jī)架 4 的瞬心點(diǎn)P24（vP24在圖示位置上，構(gòu)件2繞P24（I2）點(diǎn)作瞬時(shí)通過瞬心點(diǎn)P12的速度vP12求出，即：轉(zhuǎn)動(dòng)，其角速度 2可vP12 vB 1LAB 1ABL 10×22×2 440mm / s 2= 11radsvP12 / LI2BvP12 /（ I2B×L） 440 /（ 20×2）方向：逆時(shí)針。（2）正切機(jī)構(gòu)六個(gè)瞬心點(diǎn)的位置如圖（b）所示。請(qǐng)注意利用三心定理求P13 和P24 的方法。構(gòu)件3的平移速度 v3，可利用瞬心點(diǎn)

13、P13 求出v3 vP13 1LAp13 1AP13L 10×38×2 760mm / s方向：向下。構(gòu)件 2上速度為零的點(diǎn)I2，即為瞬心。P24由于構(gòu)件 2與構(gòu)件 12 1移動(dòng)副，二者之間沒有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，因此 10 rad / s逆時(shí)針方向8機(jī)械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師：例3-2 在圖（a）所示的機(jī)構(gòu)中，已知：LAB 38mm，LCE 20mm，LDE = 50mm，xD =150 mm，yD 60mm；構(gòu)件1以逆時(shí)針等角速度 1 20 rad / s轉(zhuǎn)動(dòng)。試求出此機(jī)構(gòu)的全部瞬心點(diǎn)，并用向量多邊形法求出構(gòu)件 3 的角速度 3 和角度 3，以及點(diǎn) E 的速度vE 和解（1）

14、求速度瞬心度 aE 。在A點(diǎn)，P12 在B點(diǎn)，P34 在 D點(diǎn)，P 23 在與導(dǎo)路 CE 相垂直的P14無窮遠(yuǎn)處，這四個(gè)瞬心容易求出，如圖（a）所示。根據(jù)三心定理，P13 既在P14 和P34 的連線上，又在P12和P 23的連線上，因此，過B（P12）點(diǎn)作導(dǎo)路CE的垂線，與AD連線的交點(diǎn)即為P13 點(diǎn)；同理，過 D（P34）點(diǎn)作導(dǎo)路 CE的垂線，與 AB 連線的延長(zhǎng)線的交點(diǎn)即為點(diǎn)。（2）速度分析P24取長(zhǎng)度比例尺 L = 4 mm/mm，按給定條件作出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，如圖（b）所示。在此機(jī)構(gòu)中，構(gòu)件 2 為作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件，且運(yùn)動(dòng)副 B 點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)已知，因此，B2為動(dòng)點(diǎn)，動(dòng)系選在構(gòu)件 3上。為求

15、得重合點(diǎn)，需將構(gòu)件3向B點(diǎn)擴(kuò)大，得到與B2點(diǎn)重合的、屬于構(gòu)件3的牽連運(yùn)動(dòng)點(diǎn)B3 。按“重合點(diǎn)法”列出的速度方程式為：9機(jī)械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師：vB2ABLAB1vB3BD？vB2B3CE？=+方向大小其中，vB2 LAB138×20 760 mm / s。取速度比例尺 20 mm / s / mm。則的代表線段長(zhǎng)度為vB2vpb2vB2/v760/2038mm取速度極點(diǎn) P作速度多邊形 pb2b3 如圖（c）所示。則 3 4.6 rad / svB3 / LBD pb3v /BDL 28.5×20 / 31×4 方向：順時(shí)針。由于滑塊2與導(dǎo)桿3之間沒有相對(duì)

16、轉(zhuǎn)動(dòng)，因此2 3 4.6rad / s至此，在構(gòu)件 3 上已經(jīng)有了 D 和 B 兩個(gè)點(diǎn)的速度已知（注意：D 為固定鉸鏈，vD0，aD0，為運(yùn)動(dòng)已知點(diǎn)，這一點(diǎn)易被忽略），所以， 可以用影像法來求構(gòu)件 3上 E 點(diǎn)的速度。為此，在圖（c）中作 pb3e DBE ，得 e 點(diǎn)，則vE pe v 11.5×20 230mm / s（3）度分析由于動(dòng)系（構(gòu)件速度方程為anB23）繞D點(diǎn)作轉(zhuǎn)動(dòng)，所以存在哥氏度。其加anB3BD已知atB3BD？atB2B3CE？+ akB2B3CE 已知=+方向大小BALAB21其中：anB2anB3LAB21LBD23 38×202 15200mm

17、/ s2 BDL2 31×4×4.62 2620 mm/s 23ak2 vB2B33 B2B3 2 3b2b3v 2×4.6×13.5×20 2484mm/s2取度比例尺 a500mm/s2/mm，選極點(diǎn)p在圖（d）中依次作出上述各已知向量的代表線段。pb2 an/ B2apn3 an/ B3a 15200 / 500 30.4mm 2620 / 500 5.24 mmakB2B3 3 /akb22484 / 500 4.97mm在此基礎(chǔ)上作出度多邊形，如圖（d）所示。則10機(jī)械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師：atB3 / LBD3 n3b3a /

18、BDL 39×500 / 31×4 157.3rad/s2方向：順時(shí)針。利用影像原理，在圖（d）中，連pb3，作 pb3eDBE ， 得 e點(diǎn)，則 pe即為 aE 的代表線段，其大小為aE pea 16×500 8000 mm / s2 8 m / s2例 33 圖（a）所示為一四鉸鏈機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖、速度多邊形度多邊形，作圖的比例尺分別為： L2 mm/mm、 v20和mm/s/mm、 a200 mm/s2/mm。已知順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。要求：（1） 根據(jù)兩個(gè)向量多邊形分別列出相應(yīng)的速度和各個(gè)向量標(biāo)在向量多邊形中相應(yīng)的代表線段旁邊。（2） 求出構(gòu)件 2和 3的角速

19、度 2 、 3和角件 1 以勻角速度 1 = 10 rad / s度向量方程，度 、。23（3）在構(gòu)件 1、2和 3上分別求出速度為 vx 300 mm / s（方向?yàn)?px ）的點(diǎn) x1、x2和 x3 。（4）求出構(gòu)件 2 上速度為零的點(diǎn) I2和度為零的點(diǎn) Q2 。（5）求出 I2點(diǎn)的度和 Q2a I 2點(diǎn)的速度 vQ2 。解 （ 1）速度和度向量方程分別為vcancvBvCB十a(chǎn)tcanBancBatcB十十多邊形中各線段所代表的向量如圖（b）所示。（2）由圖（a）中量取有關(guān)線段，即可分別求得2 vCB / LBC =逆時(shí)針方向3 vC / LCD =逆時(shí)針方向2 at/ L=CBBC逆時(shí)

20、針方向bcv /BCL = 18.5×20 / 58.5×2 = 3.16 rad / spcv /CDL = 25.5×20 / 25×2 = 10.2rad / sBCL = 48.7×200 / 58.5×2 = 83.25 rad / s 2n2ca /atCD = 13×200 / 25×2 = 52 rad / s 23 / L=n c /CCD3aL逆時(shí)針方向11機(jī)械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師：（3）x1、x2 和 x3點(diǎn)的位置可用影像法原理求出：在速度多邊形中連接 xb 和xc。在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖上分別

21、作相似形 ABX1 pbx CBX2 cbx DCX3 pcx即可分別求出 x1、x2和 x3 三個(gè)點(diǎn)，如圖（b）所示。（4）由于 I2 點(diǎn)與極點(diǎn) p 相對(duì)應(yīng)，Q2 點(diǎn)與極點(diǎn) p 相對(duì)應(yīng)，根據(jù)影像原理，在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖上分別作BCQ2 bc p BCI2 bc p即可求得 I2 點(diǎn)和 Q2（5）在圖（b）的 得 i2 點(diǎn)，連接 pi2點(diǎn)的位置，如圖（b）所示。 bci2 BCI2度多邊形中作即為的代表線段，則a I 2 pi2a 57×200 11400 mm / s2 11.4 m / s2a I 2方向： p i212機(jī)械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師：在速度多邊形中作得q 2 點(diǎn)，連

22、接 pq2 bcq2 BCQ2vQ2即為的代表線段，則vQ2 pq2v 22×20=440 mm / s方向：p q2此例需要反過來應(yīng)用向量多邊形法和影像原理，解題過程雖較簡(jiǎn)單但要求基本概念清楚，解題方法熟練。另外，通過此例也可以看出，在求某I、度度為零的點(diǎn) Q、與給定速度或一構(gòu)件上速度為零的點(diǎn)應(yīng)的點(diǎn)，以及點(diǎn) I 的種便捷的解題方法。度相對(duì)aI點(diǎn) Q的速度vQ時(shí)，應(yīng)用影像法原理是13機(jī)械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師：第四章平面機(jī)構(gòu)的力分析基本要求了解平面機(jī)構(gòu)力分析的目的和方法，熟悉用“一般力學(xué)方法”確定構(gòu)件的慣性力以及用圖解法作機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析。了解用動(dòng)態(tài)靜力分析。法作機(jī)構(gòu)的基本概念

23、題1.機(jī)械力分析的主要目的是什么？ 答：（1）確定運(yùn)動(dòng)副中的反力。（2）確定機(jī)械上的平衡力或平衡力矩。2.什么是機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析？在什么樣的機(jī)構(gòu)中必須考慮慣性力的影響？答：在機(jī)構(gòu)中將慣性力作為靜力學(xué)方法進(jìn)行分析計(jì)算，這種考慮慣性力的機(jī)構(gòu)受力分析的方法稱為動(dòng)態(tài)靜力分析，在高速重型機(jī)械中必須考慮慣性力，因?yàn)閼T性力很大。3.什么是慣性力和總慣性力？答：慣性力：是一種加在變速運(yùn)動(dòng)構(gòu)件質(zhì)心上的虛構(gòu)的外力。Pi = - m as 總慣性力：是質(zhì)心上的慣性力大小方向不變的平移，即使其對(duì)質(zhì)心的力矩等于慣性力矩。Pi hL = - Js 。這時(shí)的 慣性力稱總慣性力。4.構(gòu)件組的靜定條件是什么？ 答：3n -

24、2pL = 0 。5.機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力分析的目的是什么、步驟、方法是什么？答：目的：確定各步驟：副中的反力，確定機(jī)械上的平衡力或平衡力矩。14機(jī)械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師：（1）對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，求出質(zhì)點(diǎn) s 的度。度 as和各構(gòu)件的角（2） 按 Pi= - m as 和 M= - Js 確定慣性力和力矩加在相應(yīng)的構(gòu)件上作為外力。（3） 確定各個(gè)運(yùn)動(dòng)副中的反力，首先按靜定條件 F = 3n - 2pL = 0來拆靜定的自由度為零的桿組，把桿組的外端副的反力分解為沿桿長(zhǎng)方向的反力Rn 和沿桿長(zhǎng)垂直方向的反力，再用桿組的力平衡條件寫出矢量式，按比例尺畫出力封閉多邊形求出各外端副的法向反力。最后用各

25、構(gòu)件的力平衡條件求出內(nèi)端副的法向反力。RtRn（4）確定計(jì)算。件上的平衡力和平衡力矩，用靜力學(xué)力和力矩平衡條件進(jìn)行15機(jī)械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師：第五章機(jī)械中的摩擦和機(jī)械效率基本要求清楚研究機(jī)械中的摩擦和機(jī)械效率的目的。熟練掌握下列內(nèi)容：運(yùn)動(dòng)副中的摩擦（包括平面、槽面、矩形螺旋，三角螺旋和回轉(zhuǎn)副）；有摩擦?xí)r的機(jī)構(gòu)受力分析；機(jī)械效率和機(jī)械自鎖的分析和計(jì)算?；靖拍铑}與1.移動(dòng)副中的摩擦分幾種情況？寫出其水平驅(qū)動(dòng)力與鉛垂載荷之間的關(guān)系式。答：分四種：（1） 平面摩擦 P = Q tg ， tg = f 。（2） 斜平面摩擦 P = Q tg（ + ）。（3） 平槽面摩擦 P = Q tg v，

26、 tg v = fv =f / sin ， 為槽形半角， 、 fv 分別為當(dāng)量摩擦角、當(dāng)量摩擦系數(shù)。v（4）斜槽面摩擦 P = Q tg（ + v）。2.螺旋副中的摩擦有幾種，水平驅(qū)動(dòng)力和鉛垂載荷關(guān)系如何？ 答：有兩種：（1）矩形螺紋P = Q tg（ + ），M = Pd2 / 2。（2）三角螺紋P = Q tg（ + v），M = Pd2 / 2， v = arc tgfv ，fv = f/ cos ， 為牙形半角。3.轉(zhuǎn)動(dòng)副中的摩擦分幾種情況，摩擦力或摩擦力矩公式如何？ 答：分兩種：（1）軸頸摩擦Fv = fv QQ， =式中的 fv 是轉(zhuǎn)動(dòng)副的當(dāng)量摩擦系數(shù)。Mf = R21 =r fv

27、 Q= r fv。（2）軸端摩擦（沒講）16機(jī)械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師：4.移動(dòng)副和轉(zhuǎn)動(dòng)副中總反力的確定方法是什么？答：移動(dòng)副：R21 與V12 成 900 + 。轉(zhuǎn)動(dòng)副：R21 對(duì)摩擦圓中心力矩方向與 12 轉(zhuǎn)向相反并切于摩擦圓。摩擦圓半徑 = r fv ，fv = （1 1.5）f 。5.考慮摩擦?xí)r，機(jī)構(gòu)進(jìn)行受力分析的方法是什么？答：（1）根據(jù)給定的軸頸和摩擦系數(shù)畫出各轉(zhuǎn)動(dòng)副的摩擦圓。（2）確定運(yùn)動(dòng)副中的總反力。首先要確定移動(dòng)副或滑動(dòng)摩擦的平面高副的總反力，再根據(jù)已知條件或二力桿及二力桿受力狀態(tài)來確定轉(zhuǎn)動(dòng)副的總反力。（3）取件、桿組為分離體，由力平衡條件求出各運(yùn)動(dòng)副的總反力的大小和平衡

28、力和平衡力距。6.什么是機(jī)械效率？考慮摩擦?xí)r和理想狀態(tài)機(jī)械效率有何不同？答：機(jī)械穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的一個(gè)能量循環(huán)過程中，輸功出與輸入功的比值稱為機(jī)械效率?？紤]摩擦?xí)r機(jī)械效率總是小于1于1 。，而理想狀態(tài)下的機(jī)械效率等7.機(jī)械效率用力和力矩的表是什么？理想驅(qū)動(dòng)力（或力矩） 答： = 實(shí)際驅(qū)動(dòng)力（或力矩）實(shí)際工作阻力（或力矩）理想 工作阻力（或力矩）=8.串聯(lián)機(jī)組的機(jī)械效率如何計(jì)算？答：等于各個(gè)單機(jī)機(jī)械效率的乘積。9.什么是機(jī)械的自鎖？自鎖與死點(diǎn)位置有什么區(qū)別？答：自鎖：因?yàn)榇嬖谀Σ?，?dāng)驅(qū)動(dòng)力增加到無窮時(shí)，也無法使機(jī)械運(yùn)動(dòng)起來的這種現(xiàn)象。區(qū)別；死點(diǎn)位置不是存在摩擦而產(chǎn)生的，而是機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角等于零。自鎖是在

29、任何位置都不能動(dòng)，死點(diǎn)只是傳動(dòng)角等于零的位置不動(dòng)，其余位置可動(dòng)。10.判定機(jī)械自鎖的方法有幾種？答：（1）平面摩擦：驅(qū)動(dòng)力作用在摩擦角內(nèi)。（2）轉(zhuǎn)動(dòng)副摩擦：驅(qū)動(dòng)力作用在摩擦圓內(nèi)。17機(jī)械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師：（3） 機(jī)械效率小于等于零（串聯(lián)機(jī)組中有一個(gè)效率小于等于零就自鎖）。（4） 生產(chǎn)阻力小于等于零。試題與一、（共12分）已知滑塊 2 在主動(dòng)力 P 作用下，克服沿斜面向下的工作 Q ，沿斜面向上勻速滑動(dòng)（ = 300 ）。，主動(dòng)力 P 與水平方向夾角為 = 150 ，接觸面之間的摩擦角 = 100 。（1）用多邊形法求出主動(dòng)力 P與工作 Q 之間的數(shù)學(xué)關(guān)系式；（注意：必須列出力平衡方程

30、，畫出相應(yīng)的力多邊形求解，否則不給分?jǐn)?shù)?。?分）（2）為避免滑塊2 上發(fā)生自鎖， 所能取得的最大值應(yīng)為多少？（即滑塊 2 上解：（1）滑塊不發(fā)生自鎖條件）。（5分）的力平衡方程為：2P+QR12+=0（1分）R12圖（1分）；（3分）全反力的力三角形根據(jù)正弦定理： P / sin（900 + ） ） =Q / sin 900 -（ + +Q cos/ cos （+ + ）（2分）P =（2）欲使滑塊向上不自鎖，應(yīng)有工作阻力 Q > 0即則Q = P = cos （ + + ）/ cos > 0（2分）cos（ + + ）> 0 ， + + < 900 < 900

31、 - - = 900 - 300 - 100 = 500故 角所能取得的最大值應(yīng)為500 。18機(jī)械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師：二、（共12分）在圖示斜塊機(jī)構(gòu)中，已知驅(qū)動(dòng)力之間的摩擦角 及斜面與垂直方向的夾角P = 30 N，各接觸面。試列出斜塊 1、2的力平衡方程式，并用圖解法求出所能克服的工作 規(guī)定 ：取力比例尺 P = 1 N / mm 。 解：在機(jī)構(gòu)圖中畫出各全反力如圖其中 R12（R21）給 2 分，R31、R32 各給 1斜塊 1 的力平衡方程式：Q 的大小。分，（4分）PR21R31+=0（2分）斜塊2的力平衡方程式：QR12R32+=0（2分）的力多邊形如圖按比例尺 P = 1

32、 N / mm 。分別畫出楔快（3分）1、2并從圖中量得 da= 16.5 mm，則 Q =16.5 N （1分）da P=16.5×1 =三、（共14分）在圖示雙滑塊機(jī)構(gòu)中，已知工作阻力 Q= 500 N，轉(zhuǎn)動(dòng)副 A、B 處摩擦圓及移動(dòng)副中的摩擦角 法求出所需驅(qū)動(dòng)力 P 。 規(guī)定 ：取力比例尺 P = 10 N / mm 。解：在機(jī)構(gòu)圖中畫出各全反力。其中。試用圖解R21（R12）、R23、（R32）各給2給 1 分；1的力平衡方程：分，R43 、R41 各PR21R 41+= 03的力平衡方程：19機(jī)械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師：QR12+R23R32+R43= 0桿 AB 的力

33、平衡方程：+=0的力多邊形如圖；按 P = 10 N / mm 分別畫出1、3考慮到R21 = - R12，R12 = - R32 ，R32= -R23從力多邊形圖中量得P = 10 × 40 = 400 N四、圖（a）所示為一凸輪 - 杠桿機(jī)構(gòu)， 件凸輪 1 逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，通過從動(dòng)件杠桿提起重量為 Q的重物 。已知此機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖是按長(zhǎng)度比例尺 L =4 mm / mm畫出的，重量 Q = 300 N 轉(zhuǎn)動(dòng)副 A 和 C 處的摩擦圓半徑 = 10 mm，接觸點(diǎn) B 處的摩擦角 = 200 。試用圖解法求出為提起重量 Q ，在凸輪 1上所需施加的主動(dòng)力偶距M1的大小和方向。解：杠桿

34、2 的力平衡方程為：Q+R32 + R12= 0其中：Q 為工作阻力（已知）； R12 為主動(dòng)力，根據(jù)杠桿 2 在 B 點(diǎn)相對(duì)于凸輪 1 的滑動(dòng)方向，可判定R12從法線方向向上偏轉(zhuǎn) 角，且與 Q 力相交于 M 點(diǎn)；因?yàn)楦軛U 2 在凸輪 1 的推動(dòng)下順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng) 23所示），且 C 全反力的大致方向是從右指向左，所R32（如圖中以應(yīng)切于摩擦圓上方且通過匯交點(diǎn) M。受力圖如圖（b）所示。取力R32比例尺= 20 N / mm 畫出力三角形。P20機(jī)械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師：從而求得： R12 =ca P = 28 × 20 = 560 NR12的反作用力R21作用在凸輪 1上，根據(jù)

35、凸輪 1的力平衡條件，在轉(zhuǎn)動(dòng)副 A 處應(yīng)有一與大小相等、方向相反的全反力（與R21R31應(yīng)切于摩擦圓的上方，R21。平行）。因 1 為逆時(shí)針方向，故R31R21R31和之間的垂直距離為 h1 ，它們形成一個(gè)順時(shí)針方向的工作阻力距，則主動(dòng)力偶距 M1應(yīng)與此阻力距大小相等、方向相反?？紤]到R12=R21故=R3 =560 NM1 = R21 ×h 1 ×L =560 ×11.5× 4 = 25760 N mm = 25.76NmM1的方向?yàn)槟鏁r(shí)針（與 1同向）。21機(jī)械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師：第六章機(jī)械的平衡基本要求了解回轉(zhuǎn)件平衡的目的。掌握回轉(zhuǎn)件的平衡

36、計(jì)算，熟悉動(dòng)、靜平衡的實(shí)驗(yàn)原理和基本操作方法?；靖拍铑}與1.什么是機(jī)械的平衡？答：使機(jī)械中的慣牲力得到平衡，這個(gè)平衡稱為機(jī)械平衡。目的 ：是消除或部分的消除慣性力對(duì)機(jī)械的不良作用。2.機(jī)械中的慣性力對(duì)機(jī)械的不良作用有哪些？答：（1）慣性力在機(jī)械各運(yùn)動(dòng)副中產(chǎn)生附加動(dòng)增加運(yùn)動(dòng)副的磨擦磨損從而降低機(jī)械的效率和。（2）慣性力的大小方向產(chǎn)生周期性的變化引起機(jī)械及基礎(chǔ)發(fā)生振動(dòng)使機(jī)械工作精度和可靠性下降，也造成零件內(nèi)部的疲勞損壞。當(dāng)振動(dòng)頻率接近振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率時(shí)會(huì)產(chǎn)生共振，從而引起其和廠房的破壞甚至造成傷亡。3.機(jī)械平衡分哪兩類？什么是回轉(zhuǎn)件的平衡？又分幾種？答：分回轉(zhuǎn)件的平衡和機(jī)構(gòu)在機(jī)座上的平衡兩類：

37、（1）繞固衡?；剞D(zhuǎn)件的平衡又分兩種：一、是剛性轉(zhuǎn)子的平衡，不產(chǎn)生明顯的彈性變形，可用理論力學(xué)中的力系平衡原理進(jìn)行計(jì)算。二、是撓性轉(zhuǎn)子的平衡（不講）。線回轉(zhuǎn)的構(gòu)件產(chǎn)生的慣性力和力距的平衡，稱為回轉(zhuǎn)件的平4.什么是剛性回轉(zhuǎn)件的靜平衡、動(dòng)平衡？?jī)烧叩年P(guān)系和區(qū)別是什么？答：靜平衡：剛性回轉(zhuǎn)件慣性力的平衡22機(jī)械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師：動(dòng)平衡：剛性回轉(zhuǎn)件的慣性力和慣性力偶的平衡。區(qū)別：B / D 0.2 即不平衡質(zhì)量分布在同一回轉(zhuǎn)面上，用靜平衡。靜平衡可以是靜止軸上的力的平衡。B / D 0.2 即不均勻質(zhì)量分布在不同的回轉(zhuǎn)面上，用動(dòng)平衡。動(dòng)平衡必須在高速轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行平衡。5.機(jī)械平衡中

38、重徑積作用是什么？答：用重量和半徑的乘積表達(dá)剛性回轉(zhuǎn)件中所產(chǎn)主的慣性力的大小和方向。6.B / D 0.2 的剛性回轉(zhuǎn)件只要進(jìn)行靜平衡就可以了，但是在同一個(gè)回轉(zhuǎn)平面不能加平衡的重徑積若達(dá)到機(jī)械平衡，得需要什么樣的平衡？答；在上述情況下，得到在兩個(gè)相互平行的回轉(zhuǎn)平面內(nèi)加平衡重徑積，使慣性力平衡，還必須達(dá)到慣性力偶的平衡，因此：得到用動(dòng)平衡的方法來進(jìn)行了平衡。典型例題例1 在圖（a ）所示的薄型圓盤轉(zhuǎn)子上 ，鉆有四個(gè)圓孔，其直徑以及到圓盤轉(zhuǎn)軸 O 的距離分別為：d1 = 50 mm，d2 = 70 mm，d3 = 90 mm，d4 = 60 mm；r1 =250 mm，r2 = 200 mm ，r

39、3 = 200 mm，r4 = 260 mm。各孔=600 ，=900，=600 。的方位，其中：122334已知圓盤由均質(zhì)材料制成。試求為使圓盤平衡，在位置 rb=300mm 處平衡孔的直徑 db 和方位角。4b解：由于圓盤的材質(zhì)是均勻的，因此，圓盤上各孔的直徑 d 即可代表該處所欠缺的質(zhì)量，孔徑 d 與距離 r的乘積 d r 也就代表了不平衡積 mr 的大小。由已知條件算出的 di ri 值如下：d1 r1 = 50×250 = 12500 mm 2 d2 r2 = 70×200 = 14000mm 2 d3 r3 = 90×200 = 18000mm 2 d

40、4 r4 = 60×260 = 15600mm 2取比例尺 d r = 1000 mm2 / mm，即可求出各不平衡“積”的代表線段的長(zhǎng)度W1 = d1 r1 / d r = 12500 / 1000 =12.5 mm W2 = d2 r2 / d r = 14000 / 1000 = 14 mm W3 = d3 r3 / d r = 18000 / 1000 = 18 mm W4 = d4 r4 / d r = 15600 / 1000 = 15.6 mm根據(jù)向量方程式23機(jī)械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師：db rb+d1 r1+d2 r2+d3 r3+d4 r4=0作向量多邊形如圖

41、（b）所示。其封閉向量 Wb 即為 db rb的代表線段，因而mm2所以db rb= Wb ×d r = 16.5 × 1000 = 16500db =db rb /rb= 16500 / 300 = 55 mm95.50。rb 的方位角從圖中量得為： 4b =例2 圖（a）所示的剛性轉(zhuǎn)子中，已知各個(gè)不平衡質(zhì)量、方位角以及所在回轉(zhuǎn)平面的位置分別為：m1 = 12 kg，m2 = 20 kg，m3 = 21 kg；r1 = 20mm，r2 = 15 mm，r3 = 10 mm； 1 =600， 2 =900， 3 =300；L1 = 50 mm，L2 = 80 mm，L3 =

42、 160 mm。該轉(zhuǎn)子選定的兩個(gè)平衡平面 T ' 和T '' 之間距離 L = 120 mm，應(yīng)加配重的分別為 rb' = 30 mm 和 rb'' = 30 mm。求應(yīng)加配重的質(zhì)量 mb' 和 mb'' 以及它們的方位角 b' 和 b''。解：根據(jù)已知條件，計(jì)算出各個(gè)不平衡質(zhì)量的別為m1 r1 = m2 r2 =m3 r3 =12×20 = 240 kg mm20×15 = 300 kg mm21×10 = 210 kg mm按照平行力分析的原則，分別求出各不平衡T

43、''內(nèi)的分量積在兩個(gè)平衡平面 T ' 和m1' r1' = m1 r1 (L - L1) / L =240× (120 - 50) / 120 = 140 kg mm m2' r2' = m2 r2 (L - L2) / L =300× (120 - 80) / 120 = 100 kg mmm3' r3' = m3 r3 (L - L3) / L =210× (120 - 160) / 120 = - 70 kg mm(方向與r3相反）m1'' r1'' =

44、m1 r1×L1 / L =240× 50 / 120 = 100 kg mm m2'' r2'' = m2 r2 ×L2 / L =300×80 / 120 = 200 kg mmm3'' r3'' = m3 r3 × L3 / L =210×160 / 120 = 280 kg mm在兩個(gè)平衡平面內(nèi)的積向量方程分別為mb' rb'm1' r1'm2' r2'm3' r3'=0+mb'' r

45、b''m1'' r1''+ m2'' r2''m3'' r3''= 0+取積比例尺 w = 10 kg mm / mm，分別按上述兩個(gè)向量方程作向量多邊形 a' b' c' d' 和 a '' b'' c'' d''，如圖（b）和（c）所示，從而求得mb' rb' mb'' rb''則 mb'= Wb' ×w = 1

46、3.2 × 10 = 132 kg mm= Wb'' ×w = 18.8 × 10 = 188 kg mm= mb' rb' / rb'= 132 / 30 = 4.4 kg24機(jī)械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師：mb''= mb'' rb'' / rb''= 180 / 40 = 4.7 kg從圖（b）和（c）中分別量得其方位角為b' = 60=81.50b''25機(jī)械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師：第七章機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)及其速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)基本要求了

47、解機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的三個(gè)階段以及等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和等效力矩等概念。掌握周期性和非周期性兩種速度波動(dòng)的概念及其調(diào)節(jié)方法。熟練掌握平均角速度、最大盈虧功、不均勻系數(shù)等的確定方法。最后要能確定飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和飛輪的結(jié)構(gòu)?；靖拍铑}與1.機(jī)械的開始運(yùn)動(dòng)到終止運(yùn)動(dòng)分哪三個(gè)階段，各是什么特點(diǎn)？答：（1）起動(dòng)階段：驅(qū)動(dòng)力功大于阻力功，機(jī)械的動(dòng)能增度加快。（2） 穩(wěn)定運(yùn)行階段：在這個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中驅(qū)動(dòng)力功等于阻力功。動(dòng)能的總變化等于零。機(jī)械系統(tǒng)的速度在某平均值上作周期性的波動(dòng)。（3） 停車階段：驅(qū)動(dòng)力等于零，驅(qū)動(dòng)力功小于阻力功，起動(dòng)時(shí)積累的動(dòng)能減少到零，機(jī)械系統(tǒng)速度下降到零。2什么是機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程，其用途是什么？答：建立

48、機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的函數(shù)式稱為機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程。用于研究機(jī)械系統(tǒng)在外力（驅(qū)動(dòng)力和工作阻力）作用下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其速度調(diào)節(jié)原理。3.什么是機(jī)械系統(tǒng)中的等效質(zhì)量（或等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量）、等效驅(qū)動(dòng)力（或力矩）和等效阻力（或阻力矩）？答：在機(jī)械系統(tǒng)中選一個(gè)構(gòu)件，根據(jù)質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)能定理把該機(jī)械系統(tǒng)視為一個(gè)整體。將作用于該系統(tǒng)的所有外力及所有質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量向所選構(gòu)件轉(zhuǎn)化，這個(gè)構(gòu)件稱等效構(gòu)件，轉(zhuǎn)化到這個(gè)構(gòu)件上的質(zhì)量或轉(zhuǎn)動(dòng)慣量稱為等效質(zhì)量或等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：轉(zhuǎn)化到這個(gè)構(gòu)件上的驅(qū)動(dòng)力（或驅(qū)動(dòng)力矩）和阻力（或阻力矩）稱為等效驅(qū)動(dòng)力（或等效驅(qū)動(dòng)力矩）和等效阻力（或等效阻力矩）。26機(jī)械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師：4.建立等效構(gòu)件時(shí)

49、所遵循的原則是什么？答：遵循該機(jī)械系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化前后動(dòng)力效應(yīng)不變的原則，即：（1） 等效構(gòu)件具有的動(dòng)能應(yīng)等于機(jī)械中各構(gòu)件所具有的動(dòng)能總和。（2） 作用在等效構(gòu)件上等效力和等效力矩所作的功應(yīng)等于作用在各構(gòu)件上的外力和外力矩所作功之和。5.什么是等效動(dòng)力學(xué)模型？答：由等效構(gòu)件和機(jī)架組成的，在功和動(dòng)能方面與實(shí)際機(jī)械系統(tǒng)全面等效的模型。6.機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分哪三種，其速度波動(dòng)如何調(diào)節(jié)？采用飛輪調(diào)速是否能完全消除速度波動(dòng)？答：（1）等速運(yùn)動(dòng)。（2）周期性速度波動(dòng)。（3）非周期性速度波動(dòng)。等速運(yùn)動(dòng)的機(jī)械系統(tǒng)不存在速度波動(dòng)調(diào)節(jié)問題。周期性速度波動(dòng)的機(jī)械系統(tǒng)通常采用飛輪調(diào)節(jié)。非周期牲速度波動(dòng)一般采用反饋進(jìn)行調(diào)節(jié)。

50、（如調(diào)速器）采用飛輪不能完全消除機(jī)械系統(tǒng)的周期性速度波動(dòng)。因?yàn)轱w輪是一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大的零件，可以起到儲(chǔ)存和能量的作用，可以對(duì)周期性速度波動(dòng)幅度加以調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)的能力取決于飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的大小，而在理論上當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量無窮大時(shí)，速度波動(dòng)變化才能無限小，所以不能完全消除只是調(diào)節(jié)。7.什么是盈功、虧功、最大盈虧功，求最大盈虧功在飛輪設(shè)計(jì)中的用途是什么？答：當(dāng)驅(qū)動(dòng)功大于阻時(shí)，驅(qū)動(dòng)功比阻多余的部分稱為盈功。當(dāng)阻大于驅(qū)動(dòng)功時(shí)，驅(qū)動(dòng)功比阻少的部分稱為虧功。最大盈虧功是在整個(gè)周期中最大盈功與最大虧功之差稱為最大盈虧功。在已知平均角速度和速度不均勻系數(shù)時(shí)，據(jù)最大盈虧功，可求得等效構(gòu)件上所需要的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，最后求得飛

51、輪所需的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量來設(shè)計(jì)飛輪。典型例題例 在一臺(tái)用電作機(jī)的剪床機(jī)械系統(tǒng)中，電的轉(zhuǎn)速為 nm，電1500r / min。已知折算到電機(jī)軸上的等效阻力矩Mer 的曲線的驅(qū)動(dòng)力矩為；機(jī)械系統(tǒng)本身各構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量均忽略不計(jì)（認(rèn)27機(jī)械原理課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)書主講教師：為 Je 0）。當(dāng)要求該系統(tǒng)的速度不均勻系數(shù) 0.05時(shí)，求安裝在電機(jī)軸上的飛輪所需的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Jf 。解：此題的等效構(gòu)件為電（1）求等效驅(qū)動(dòng)力矩Med的軸。圖中只給出了等效阻力矩Mer的變化曲線，并知道電的驅(qū)動(dòng)力矩為，但不知其具體數(shù)值。為求Med 以便求盈虧功，可根據(jù)功相等的原MedMer則，即：在一個(gè)周期內(nèi)等效驅(qū)動(dòng)力矩所做的功應(yīng)等于等效阻力矩

52、所消耗的功（輸入功等于輸出功）。先求出（輸出功）A r ：Mer在一個(gè)周期內(nèi)的總消耗功Ar 200 ×2 （1600 - 200）× / 4 十 1 / 2×（1600 - 200） / 4 = 925Nm一個(gè)周期內(nèi)的輸入功Ad 應(yīng)為Ad = Med×2 = 925 NmMed= 462.5Nm則（2） 求最大盈虧功A 在圖中畫出等效驅(qū)動(dòng)力矩Med=462.5Nm 的直線，它與Mer 曲線之間所夾的各單元面積所對(duì)應(yīng)的盈功或虧功分別為A1 = （462.5 - 200）× / 2 = 412.3 NmA2 = - （ 1600 - 462.5）× / 4 + （1600 - 462.5）/ 2 × （1600 - 462.5）/ （1600 - 200）× / 4 =-1256.3 NmA3 =（462.5 - 200）× 0.5× 1 - （1600 - 462.5）/（1600 - 200）