机械原理复习

件数W
(7)如图所示的三种机构运动简图中，运动不确定是( C )。
A．（a）和（b）
B．（b）和（c）
C．（a）和（c）
D．（a）、（b）和（c）
(a)
(b)
(c)
(8) Ⅲ级杆组应由（ B ）组成。
A．三个构件和六个低副
B．四个构件和六个低副
C．二个构件和三个低副
D．机架和原动件
第三章 平面机构的运动分析
未知量的数目 = 平衡方程的数目
运动副中支反力的未知数（不计摩擦）
力的三要素
大小
方向
作用点
转动副
？
？
过轴心
移动副
？
导路
？
高副
？
公法线
高副点
可见：低副→两个未知数；高副→一个未知数
构件组中： n 个构件， Pl个低幅， Ph个高副
2Pl+ Ph= 3n 仅有低副时： 3n – 2Pl = 0
结论：基本杆组是静定结构
力
D。
A) 一 定 是 驱 动 力； B) 一 定 是 阻 力；
C) 在 原 动 机 中 是 驱 动 力，在 工 作 机 中 是 阻 力；
D) 无 论 在 什 么 机 器 中，它 都 有 时 是 驱 动 力， 有
时 是 阻 力。
9.考虑摩擦的转动副， 不论轴颈在加速、等速、减速不同
复合铰链
移动副 移动副
移动副
2个转动副
4
2个转动副，1个移动副
5
4
3个转动副，2个移动副
两个以上构件在多处接触而构成转动副，且移动轴线重合
2)局部自由度（多余自由度）
1、局部自由度： 在机构中常会出现一种与输出构件运动无关的 自由度，称局部自由度（或多余自由度）。
2、处理办法： 在计算自由度时，拿掉这个局部自由度，即可 将滚子与装滚子的构件固接在一起。
磨削力是属于 C 。
A) 驱 动 力；B) 有 害 阻 力；C) 生 产 阻 力；D) 惯 性 力。
7.在 带 传 动 中， 三 角 胶 带 作 用 于 从 动 带 轮 上 的
摩擦力是属于 A 。
A) 驱 动 力；B) 有 害 阻 力；C) 生 产 阻 力；D) 惯 性 力。
8.在 机 械 中， 因 构 件 作 变 速 运 动 而 产 生 的 惯 性
3 、瞬心的求法
2
直接构成运动副的两构件
不直接构成运动副的两构件--三心定理
1、用速度瞬心法求构件的速度
2、用相对运动图解法求机构的速度和加速度
矢量方程图解法
列方程
两种类型
同一构件不同点之间的运动关联 两构件重合点之间的运动关联 （常见于存在移动副且移动副位 置或方向在变化）
1．同一构件上两点间的速度和加速度关系
增加一个齿轮，使机构增加一个虚约束
计算机构的自由度：
局部自由度
n=7, PL=9, pH=2 F=3n-2PL-PH =3×7-2×9-2=1
复合铰链
三、机构具有确定运动的条件
1、F>0，当机构自由度和原动件数相等时， 机构具有确定的运动。 2、 F>0，但F>原动件时,机构的运动不确定。 3、当F>0，但F<原动件时，机构会遭到破坏.
方向的无穷远 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 接触点处 ；若两个高副
元素间有相对滑动时，则其瞬心在 过接触点两高副元素
的公法线上 。
3．当求机构的不互相直接联接各构件间的瞬心时，可应用
三心定理 来求。
4．3个彼此作平面平行运动的构件间共有 3 个速度
瞬心，这几个瞬心必定位于 一条直线 上。
*杆组的增减不应改变机构的自由度。
3.判断机构的级别。
二级杆组: 三级杆组:
选择题：
(1)两构件构成运动副的主要特征是（ D ）。
A．两构件以点线面相接触 B．两构件能作相对运动
C．两构件相连接 D．两构件既连接又能作一定的相对运动
(2)机构的运动简图与（ D ）无关。
A．构件数目
B．运动副的类型
速度矢量方程式： VB2＝VB1＋VB2B1
加速度矢量方程式： aB2＝aB1＋akB2B1＋arB2B1
哥（科）氏加速度存在的条件： 1）牵连构件为转动构件； 2）两构件要有相对移动。
ak 2 v r
akB2B1
ω
90°
vB2B1
一、 填空题：
1．速度瞬心是两刚体上 瞬时速度相等 的重合点。
2．当两个构件组成移动副时，其瞬心位于 垂直于导路
一、速度瞬心法
1、速度瞬心： 两作相对运动的刚体，其相对速度为
零的重合点。 绝对瞬心：两构件其一是固定的
相对瞬心：两构件都是运动的
i构件和j构件瞬心的表示 方法：Pij或Pji
2、瞬心数目
若机构中有k个构件，则 ∵每两个构件就有一个瞬心
∴根据排列组合有
N (k -1 )(k -2 ).. .1k(-1 k)
C) 有 害 阻 力； D) 惯 性 力。
5.在 空 气 压 缩 机 工 作 过 程 中， 气 缸 中 往 复 运 动
的 活 塞 受 到 压 缩 空 气 的 压 力， 此 压 力 属
于 B。
A) 驱 动 力；B) 生 产 阻 力；C) 有 害 阻 力；D) 惯 性 力。
6.在 外 圆 磨 床 中， 砂 轮 磨 削 工 件 时 它 们 之 间 的
5．机构瞬心的数目K与机构的构件数N的关系是
K＝N(N－1)/2
。
6．铰链四杆机构共有 6 个速度瞬心，其中 3 个是
绝对瞬心。
7．速度比例尺μν表示图上每单位长度所代表的速 度大小 ，单位为： (m/s)/mm 。
加速度比例尺μa表示图上每单位长度所代表的加速
度大小 ，单位为 (m/s2)/mm。 8．速度影像的相似原理只能应用于 构件 ，而 不能应用于整个机构。 9．在摆动导杆机构中，当导杆和滑块的相对运动 为 平 动，牵连运动为 转 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2×相对速度×牵 连角速度；方向为 相对速度沿牵连角速度的方 向转过90°之后的方向 。
A．0
B．1
C．4
D．6
(5)在机构中，某些不影响机构运动传递的重复部分所带入的约
束为（ A ）。
A．虚约束 B．局部自由度C．复合铰链 D．真约束
(6)机构具有确定运动的条件是（ D ）。
A．机构的自由度F≥0 B．机构的构件数N ≥ 4
C．原动件数W ≥ 1 D．机构的自由度F＞0，并且F=原动
二、平面机构的自由度
机构自由度是指机构中各活动构件相 对于机架的独立运动数目。
计算公式为
F=3n-2PL-PH
计算机构自由度时应注意的几种情况
1) 复合铰链
由三个或三个以上构件组成的轴线重合的 转动副称为复合铰链。
由m个构件组成的复合铰链应含有(m-1) 个转动副。
几种典型复合铰链
复合铰链
复合铰链
第四章 平面机构的力分析
作用在构件上的力
给定力
外加力 惯性力
驱动力 阻抗力 重力
约束反力 法向反力 切向力
静力分析 机构力分析
动态静力分析
静力分析——在不计惯性力的条件下，对机械进行力的 分析称为静力分析。
动态静力分析——将惯性力视为一般外加于相应构件上 的力，再按静力分析的方法进行力分析。
构件组的静定条件
3）虚约束
1、虚约束： 在机构中与其他运动副作用重复，而对 构件间的相对运动不起独立限制作用的约束。
2、处理办法： 将具有虚约束运动副的构件连同它所带 入的与机构运动无关的运动副一并不计。
3、常见的虚约束： 1) 当不同构件上两点间的距离保持恒定，
若在两点之间加上一个构件和两个转动副， 虽不改变机构运动，但却引入一个虚约束。
4、当F≤0时，机构不能运动。
平面机构具有确定运动的条件： １）机构自由 度 F≥1。 2）原动件数目等于机构自由度F。
四、平面机构的高副低代
实质：以低副来代替高副
高副低代的条件 ①代替前后机构的自由度不变； ②代替前后机构的瞬时速度和瞬时加速度不变。
高副低代的一般方法： 在接触点两轮廓曲率中心处，用两个转动副联接
II级杆组： n＝2 PL＝3 III级杆组： n＝4 PL＝6
平面机构结构分析的步骤：
1.去除局部自wenku.baidu.com度和虚约束，高副低代， 并标出原动件。
2.从远离原动件的地方开始，先试拆二级 杆组，不行，再试拆n＝4的杆组。当分出 一个杆组后，再次试拆时，仍需从最简单 的二级杆组开始试拆，直到只剩下机架和 原动件为止。
y
x
2）两构件组成的若干个导路中心线互相平行或 重合的移动副。
x2 B2
A1
C 3
x1
x1 x2 4
3）两构件组成若干个轴线互相重合的转动副。
两个轴承支持一根轴只能看作一个转动副。
4）在输入件与输出件之间用多组完全相同的 运动链来传递运动，只有一组起独立传递运 动的作用，其余各组常引入虚约束。
架 固 联 的 螺 母 作 移 动， 则 丝 杠 与 螺 母 之 间 的 摩 擦
力矩属于 C 。
A)驱 动 力； B)生 产 阻 力； C)有 害 阻 力； D)惯 性 力。
4.风 力 发 电 机 中 的 叶 轮 受 到 流 动 空 气 的 作 用 力，
此力在机械中属于
A。
A) 驱 动 力；
B) 生 产 阻 力；
C．运动副的相对位置 D．构件的形状和运动副的结构
(3)有一构件的实际长度L=0.5m，画在机构运动简图中的长度为
20mm，则画此机构运动简图时所取的长度比例尺是（ D ）。
A．25 B．25mm/m C．1:25 D．0．025m/mm
(4)用一个平面低副连接两个做平面运动的构件所形成的运动链
共有（ C ）个自由度。
机构：在运动链中，若将某一构件加以固定而成为机架，则这 种运动链便成为机构。机构中的构件可分为：
• 机架：被认为固定不动的构件，用来支承活动构件。 • 原动件：按给定的运动规律独立运动的构件。通常标运
动方向。 • 从动件：随原动件运动的活动构件。
一、运动副
运动副：两构件直接接触形成的可动联接。 按接触形式可分为低副和高副： 低副包括转动副和移动副，具有2个约束， 1个自由度； 高副包括齿轮副和凸轮副，具有1个约束， 2个自由度。
D
。
A).相 同 ; B).一定相反 ; C).成锐角 ; D).相反或成钝
角。
2.在 机 械 中 驱 动 力 与 其 作 用 点 的 速 度 方 向 C 。
A〕 一 定 同 向；
B〕 可 成 任 意 角 度；
C〕 相 同 或 成 锐 角； D〕 成 钝 角。
3.在 车 床 刀 架 驱 动 机 构 中， 丝 杠 的 转 动 使 与 刀
机械的效率
机械的输出功(Wr)与输入功(Wd)的比值，以η表示。 η＝Wr /Wd ＝1－Wf /Wd ＝1－ ξ
η
＝
Wr Wd
/t /t
＝ Pr
Pd
＝
1－
Pf Pd
η＝
理想驱动力 实际驱动力
＝
理想驱动力矩 实际驱动力矩
因损失率ξ >0，所以机械效率η <1
移动副中的摩擦力
1) b<j，减速或不动，自锁 2) b＝j，保持状态不变 3) b>j，加速运动
总复习
第二章
平面机构的结构分析
1. 运动副和运动链的概念 2. 机构运动简图的绘制 3. 机构具有确定运动的条件 4. 平面机构自由度的计算 5. 平面机构组成的基本原理 6. 难点：虚约束（了解常见虚约束）
机构的组成
构件：机器中每一个独立的运动单元体称为~。 • 构件是独立的运动单元体，是机械原理的研究对象 • 零件是制造加工的单元体，是机械设计的研究对象 • 机器是由若干个构件组成，一个构件可以是一个或几个 零件组成 • 运动链：两个以上构件通过运动副的联接而构成的可动 的系统称为~，分为闭式运动链和开式运动链。
基本原理（刚体平面运动）
构件上任一点B的绝对运动＝该构件上基点A的牵连运动
＋点B绕基点A的相对运动 速度矢量方程式：
VB＝VA＋VBA 加速度矢量方程式：
aB＝aA＋aBA＝aA＋anBA＋atBA
2．两构件组成移动副的重合点间的速度和加速度关系
基本原理（点的复合运动）
构件2上点B2的绝对运动＝构件1上点B1的牵连运动 ＋构件2上点B2相对构件1上点B1的相对运动
β—外力与法向力的夹角 φ—总反力与法向力的夹 角，称为摩擦角。
接触面法线
二、转动副中的摩擦力
根据力偶等效定律,Q 与
M 合并成一合力Q’,大小 为Q,作用线偏移距离为
h M Q
1) h<r，减速,原来不动,无论 多大,都不转动 2) h＝r，保持原来状态
3) h>r，加速运动
1.在机械中阻力与 其作用点速度方向
一个构件来代替这个高副。
O1
A
O2
B
高副低代的几种特例
接触轮廓之 一为直线
O1
(a)
O1 (b)
两接触轮廓 为一点
高副低代
1）曲面—曲面
2）曲面—尖点 3）曲面—平面
a）两偏心圆盘（永久替代） b）任意两曲面（瞬时替代）
五、平面机构的结构分析
杆组：不可再分的、自由度为零的运动链。 杆组需满足的条件： F=3n－2PL＝0 PL＝3n/2