浙江工业大学机械原理习题

n=
pL=pH=
p'=F'=
F=
=
=
机构原动件数目＝
机构有无确定运动？
1—6图a所示为一具有急回作用的冲床。图中绕固定轴心A转动的菱形盘1为原动件，其与滑块2在B点铰接，通过滑块2推动拨叉3绕固定轴心C转动，而拨叉3与圆盘4为同一构件。当圆盘4转动时，通过连杆5使冲头6实现冲压运动。试绘制其机构运动简图，并计算自由度。
5．机器中的构件可以是单一的零件，也可以是由装配成的刚性结构。
6．个构件接触形成的联接称为运动副。
7．接触的运动副称为低副，如、等。
8．把两个以上的构件通过运动副的联接而构成的相对可动的系统称为是运动链，若称为闭链，若称为开链。
9．平面机构是指组成机构的各个构件均在运动。
10．在平面机构中，平面低副提供个约束，平面高副提供个约束。
可见，该机构为级机构。
1—19试计算图示运动链的自由度，如有复合铰链、局部自由度、虚约束需明确指出，并判断是否为机构。(建议学过轮系这一章后，再做此题)
3－１ 填空题：
1．速度瞬心是两刚体上的重合点。
2．若，则该瞬心称为绝对瞬心；
若，则该瞬心称为相对瞬心。
3．当两个构件组成移动副时，其瞬心位于处。当两构件组成高副时，两个高副元素作纯滚动，则其瞬心就在；若两个高副元素间有相对滑动时，则其瞬心在。
5.机构的完全平衡是使机构的恒为零，为此需使机构的质心。
6.平面机构的平衡问题中，对“动不平衡”描述正确的是。
A只要在一个平衡面内增加或出去一个平衡质量即可获得平衡
B动不平衡只有在转子运转的情况下才能表现出来
C静不平衡针对轴尺寸较小的转子（转子轴向宽度b与其直径D之比b/D<0.2）
D使动不平衡转子的质心与回转轴心重合可实现平衡
1—10求下图所示机构的自由度，并在图中标明构件号，说明运动副的数目及其所在位置，最后分析机构为几级机构.
1—11在下图所示的运动链中，标上圆弧箭头的构件为原动件。已知lAB=lCD，lAF=lDE，lBC=lAD=lFE。试求出该运动链的自由度数目。
1—12试计算图示凸轮——连杆组合机构的自由度
1—13试计算图示机构的自由度。
1—14试计算图示机构的自由度，若有复合铰链、局部自由度或虚约束时，应予以指出，并进行高副低代，确定该机构的级别。
1—15判别图示机构的运动是否确定，为什么？对该机构进行高副低代，拆组分析，并确定机构的级别。
1—161）按传动顺序用数字1、2、3…在图示机构上给构件编号。
2）计算自由度，并判断机构有无确定运动：
5-4如图所示为一输送辊道的传动简图。设已知一对圆柱齿轮传动的效率为0.95；一对圆锥齿轮传动的效率为0.92 (均已包括轴承效率)。求该传动装置的总效率。
5-5图示为由几种机构组成的机器传动简图。已知：η1=η2=0.98，η3=η4=0.96，η5=η6=0.94，η7=0.42，Pr’=5KW，Pr’’=0.2KW。求机器的总效率η。
4．移动副中总反力的方位如何确定？
5.判断对错，在括号中打上√或×：
在机械运动中，总是有摩擦力存在，因此，机械功总有一部分消耗在克服摩擦力上。 （ ）
4-2图示为一曲柄滑块机构的a)、b)、c)三个位置，F为作用在活塞上的力，转动副A及B上所画的虚线小圆为摩擦圆，试决定在此三个位置时作用在连杆AB上的作用力的真实方向（构件重量及惯性力略去不计）。
3）杆组拆分，并判断机构级别：（从远离原动件的方向开始拆分）
可见，该机构为级机构。
1—181）按传动顺序用数字1、2、3…在图示机构上给构件编号。
2）计算自由度，并判断有无确定运动：
请在图中指明：复合铰链、局部自由度和虚约束
n=pL=pH=
p'=F'=
F=
==
机构原动件数目＝机构有无确定运动？
3）杆组拆分，并判断机构级别：（从远离原动件的方向开始拆分）
10．在摆动导杆机构中，当导杆和滑块的相对运动为动，牵连运动为动时（以上两空格填转动或平动），两构件的重合点之间将有哥氏加速度。哥氏加速度的大小为；方向为。
3－2试求出图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置(用符号 直接标注在图上)。
3－3在图a所示的四杆机构中，lAB=60mm,lCD=90mm，lAD=lBC=120mm，ω2=10rad/s，试用瞬心法求：
3－6已知：在图示机构中，lAB=lBC=lCD=l，且构件1以ω1匀速转动。AB、BC处于水平位置CD⊥BC，试用相对运动图解法求ω3，α3（μv和μa可任意选择）。
解：
3－7在图示摆动导杆机构中，∠BAC＝90°，LAB=60mm，LAC=120mm，曲柄AB以等角速度ω1=30rad/s转动。请按照尺寸按比例重新绘制机构运动简图，试用相对运动图解法求构件3的角速度和角加速度。
解：1)选取适当比例尺μl，绘制机构运动简图(见图b)
2)分析机构是否具有确定运动
n=pL=pH=p'=F'=
F==＝
机构原动件数目＝机构有无确定运动？
1—7图a)所示为一简易冲床的初拟设计方案。设计者的思路是：动力由齿轮1输入，使轴A连续回转;而固装在轴A上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构使冲头4上下运动，以达到冲压的目的。试绘出其机构运动简图（各尺寸由图上量取），分析是否能实现设计意图，并提出修改方案。
解：
3－8已知铰链四杆机构的位置、速度多边形和加速度多边形如下图所示。试求：
构件1、2和3上速度均为 的点X1、X2和X3的位置；
构件2上加速度为零的点Q位置，并求出该点的速度 ；
构件2上速度为零的点H位置，并求出该点的加速度 ；
解：
3－9图示连杆机构，长度比例尺μl＝0.001m/mm，其中lAB＝15mm，lCD＝40mm，lBC＝40mm，lBE＝lEC＝20mm，lEF＝20mm，ω1＝20rad/s，试用相对韵达图解法求：
n=
pL=pH=p'=F源自=F===
1—5试绘出图a)所示偏心回转油泵机构的运动简图(各部分尺寸由图中直接量取)。图中偏心轮1绕固定轴心A转动，外环2上的叶片a在可绕轴心c转动的圆柱3中滑动，将低压油从右湍吸入，高压油从左端排出。
解：1)选取适当比例尺μl，
绘制机构运动简图(见图b)
2)分析机构是否具有确定运动
解1)选取适当比例尺μl，绘制机构运动简图(见图b)
2)分析是否能实现设计意图
n=
pL=pH=
p'=F'=
F=
=
=
机构有无确定运动？
能否实现设计意图？
3)提出修改方案（图c）
c)
1—8试计下图所示的压床机构的自由度。
1—9计算下图所示平面机构的自由度，并指出复合铰链、局部自由度及虚约束，在进行高副低代后，分析机构级别。
5-8图示楔块机构。已知： ，各摩擦面间的摩擦系数均为 ,阻力 N。试：
①画出各运动副的总反力；
②画出力矢量多边形；
③求出驱动力P值及该机构效率。
6-1 填空题
1. 在转子平衡问题中，偏心质量产生的惯性力可以用相对地表示。
2.刚性转子的动平衡的条件是。
3.回转构件进行动平衡时，应在个平衡基面上加平衡质量。
4）定出vC＝0时机构的两个位置（作于图c），量出：
φ1＝
φ2＝
3－4在图示机构中，已知滚轮2与地面做纯滚动，构件3以已知速度V3向左移动，试用瞬心法求滑块5的速度V5的大小和方向，以及轮2的角速度ω2的大小和方向。
3－5已知铰链四杆机构的位置（图a）及其加速度矢量多边形（图b），试根据图b写出构件2与构件3的角加速度a2、a3的表达式，并在图a上标出他们的方向。
（1）ω2、ω3、ω4、ω5的大小和方向；
（2）α2、α3、α4、α5的大小和方向；
（3）构件4上的点F4的速度vF4和加速度aF4
（4）构件5上的点F5的速度vF5和加速度aF5。（速度多边形和加速度多边形的比例尺分别为μv＝0.005（m/s）/mm，μa＝0.006（m/s2）/mm，要求列出相应的矢量方程式和计算关系式。）
在图中指明：复合铰链、局部自由度和虚约束
n=pL=pH=
p'=F'=
F=
==
机构原动件数目＝
机构有无确定运动？
1—171）按传动顺序用数字1、2、3…在图示机构上给构件编号。
2）计算自由度，并判断有无确定运动：
在图中指明复合铰链、局部自由度和虚约束
n=pl=ph=
p'=F'=
F=
机构原动件数目＝
机构有无确定运动？
4.质量分布在同一平面内的回转体，经静平衡后_______________（一定、不一定、一定不）满足动平衡，经动平衡后___________（一定、不一定、一定不）满足静平衡；质量分布于不同平回转面内的回转体，经静平衡后____________（一定、不一定、一定不）满足动平衡，经动平衡后____________（一定、不一定、一定不）满足静平衡。
1）当φ＝165°时，点C的速度vC；
2）当φ＝165°时，构件3的BC线上速度最小的一点E的位置及速度的大小；
3）当vC＝0时，φ角之值（有两个解）；
解：1）以选定的比例尺μl作机构运动简图（图b）。
2）求vC，定出P13瞬心的位置（图b）
vC＝
3）定出构件3的BC线上
速度最小的点E的位置：
vE＝
图a)唧筒机构――用于水井的半自动汲水机构。图中水管4直通水下，当使用者来回摆动手柄2时，活塞3将上下移动，从而汲出井水。
解：自由度计算：画出机构示意图：
n=
pL=pH=
p'=F'=
F=
=
=
图b)缝纫机针杆机构原动件1绕铰链A作整周转动，使得滑块2沿滑槽滑动，同时针杆作上下移动，完成缝线动作。
解：自由度计算：画出机构示意图：
5-6如图所示，构件1为一凸轮机构的推杆，它在力F的作用下，沿导轨2向上运动，设两者的摩擦因数f=0.2，为了避免发生自锁，导轨的长度L应满足什么条件（解题时不计构件1的质量）？
5-7图示为一焊接用的楔形夹具，利用这个夹具把两块要焊接的工件1及1’预先夹妥,以便焊接。图中2为夹具体，3为楔块，试确定此夹具的自锁条件（即当夹紧后，楔块3不会自动松脱出来的条件）。
4-1基本概念题：
1.凡是驱动机械产生运动的力统称为力，其特征是该力与其作用点的速度方向或成，其所作的功为。
A．驱动； B．平衡； C．阻抗； D．消耗功； E．正功；
F．相同； G．相反； H．锐角； I．钝角； J．负功
2.简述进行质量代换需要满足的三个条件？动代换和静代换各应满足什么条件？
3.什么是当量摩擦系数？分述几种情况下的当量摩擦系数数值。
5-3图示为一带式运输机，由电动机1经带传动及一个两级齿轮减速器，带动运输带8。设已知运输带8所需的曳引力P=5500N，运送速度u=1.2m/s。带传动（包括轴承）的效率η1=0.95,每对齿轮（包括其轴承）的效率η2=0.97,运输带8的机械效率η3=0.9。试求该系统的总效率及电动机所需的功率。
4-3图示为一摆动推杆盘形凸轮机构，凸轮1沿逆时针方向回转，F为作用在推杆2上的外载荷，试确定各运动副中总反力（FR31、FR12及FR32）的方位（不考虑构件的重量及惯性力，图中虚线小圆为摩擦圆，运动副B处摩擦角φ如图所示）。
5-1填空题：
1.移动副的自锁条件是。
2.转动副的自锁条件是。
5-2判定机械自锁的条件有哪些？
4．当求机构的不互相直接联接各构件间的瞬心时，可应用来求。
5．3个彼此作平面平行运动的构件间共有个速度瞬心，这几个瞬心必定位于上。
6．机构瞬心的数目K与机构的构件数N的关系是。
7．铰链四杆机构共有个速度瞬心，其中个是绝对瞬心。
8．速度比例尺μν表示图上，单位为：。
加速度比例尺μa表示图上，单位为。
9．速度影像的相似原理只能应用于，而不能应用于整个机构。
11．称为机构的自由度。
12．机构具有确定运动的条件是。
1—2简答题
1.机构具有确定运动的条件是什么？
2.何谓复合铰链、局部自由度和虚约束？在计算机构自由度时应如何处理？
1—3试计算图1所示机构的自由度。
a b c
图1
1—4试画出图示平面机构的机构示意图，并计算自由度（步骤：1）列出完整公式，2）带入数据，3）写出结果）。其中：
1—1填空题：
1.平面运动副的最大约束数为_________，最小约束数为__________。
2.平面机构中若引入一个高副将带入_________个约束，而引入一个低副将带入_________个约束。平面机构中约束数与自由度数的关系是_。
3.在机器中，零件是的单元，构件是的单元。
4.接触的运动副称为高副，如、等。
7.平面机构的平衡问题，主要是讨论机构惯性力和惯性力矩对的平衡。
A.曲柄B.连杆C.机座