2017机械原理期末复习题

第2章机构的结构分析ADECHGFIBK123456789例1如图所示，已知：DE=FG=HI，且相互平行；DF=EG，且相互平行；DH=EI，且相互平行。计算此机构的自由度(若存在局部自由度、复合铰链、虚约束请指出)。ADECHGFIBK123456789局部自由度复合铰链虚约束1111283231;11;8HHLPPnFPPnL例2计算下图所示机构自由度(若存在局部自由度、复合铰链、虚约束请指出)。456789JHGIABCD123EF111128323HLPPnF123456789例3计算下图所示机构的自由度。并确定机构的杆组及机构的级别。2345678911234567897AC12B3EFGHI56D例4计算下图所示机构自由度(若存在局部自由度、复合铰链、虚约束请指出)。7AC12B3DEFGHI456局部自由度虚约束118263231;8;6HHLPPnFPPnLC21AB67891011GHIJKLEDF345例5如图所示,已知HG=IJ，且相互平行；GL=JK，且相互平行。计算此机构的自由度(若存在局部自由度、复合铰链、虚约束请指出)。1111283231;11;8HHLPPnFPPnLC21AB67891011GHIJKLEDF345局部自由度复合铰链虚约束例6计算图示机构的自由度(若存在局部自由度、复合铰链、虚约束请指出）。1234567CEABD32372101LHFnPP第3章平面机构的运动分析例4：铰链四杆机构已知：各构件的尺寸，ω1=常数，φ1求：ω3=？1234∨∨∨P12P23P34∨∨P13P24∨P143pp1ppp1334131413LLv133413142pppp1313341314ppppLLω1ABCDP14P12P34P23ω3P13P241234vP1=vP3=vP13vP13φ11234∨∨∨P12P23P34∨∨P13P24∨P14例5：曲柄滑块机构已知：各构件的尺寸，ω1=常数，φ1求：滑块3的移动速度VC=V3=？C31ppp131413vvLvABC1234P14P12P34∞P23P13vP13vP13=v3=vCω1P34∞例6：高副机构已知：各构件的尺寸，ω2=常数求：构件2、3的角速度比ω2/ω3=？123∨∨P21P32∨P313pp2ppp3231322132LLv32213231pppp32LL例：铰链四杆机构已知：各构件的l、ω1、α1、φ1求：VC、VE和aC、aE；ω2、ω3和α2、α3BADCEφ1112233BADCE11mmmmL解：1.绘制机构运动简图）（mm/mmLABlAB解：1.绘制机构运动简图BADCEpcbe11mmmmLmmsmmvCDABBC？lABω1？2.速度分析CBBCvvv选取速度比例尺）（mmmm/sBpbvV列出速度向量方程ECCEBBEvvvvv？ABBE⊥CD⊥CE？√？√？BADCEceeeccbb111mmmmLmmsmm2nBabatCBnCBtBnBtCnCaaaaaatECnECCtEBnEBBEaaaaaaa解：1.绘制机构运动简图2.速度分析3.加速度分析C→D⊥BCA→BABC→D⊥BC√？√？√？？√E→B⊥BE√E→C⊥EC？√√？√√？BADCEpcbe111mmmmLmmsmmvbce速度影像法△bce∽△BCE影像法：1）同一构件上三点加速度间的关系；2）二相似三角形字母顺序一致（要顺都顺，要逆都逆）BADCEceeccbbpcbe111mmmmLmmsmmvmmsmm2abce加速度影像法△b′c′e′∽△BCE例：导杆机构已知：机构的位置、各构件的l及曲柄1的等角速度ω1求：导杆3的ω3和α333ABC（B1、B2、B3）23414解：1.绘制机构运动简图）（mm/mmLABlABABC（B1、B2、B3）23414mmmmL1p21bb3bCBAB∥BC？lABω1？2323BBBBvvv选取速度比例尺）（mmmm/s1B1pbvV列出速度向量方程2.速度分析3ABC（B1、B2、B3）23414mmmmL121bb3b3bkmmsmm2nBa1barBBKBBnBtBnB2323233aaaaa3.加速度分析B→C⊥BCB→A∥BC√？√√？选取加速度比例尺21ABnB2la2B3B2KBB223va23BCnB3la3ABC（B1、B2、B3）23414mmmmL121bb3b3bkp21bb3b）（mmmm/s1B1pbvVmmsmm2nBa1ba33例5如下图所示的齿轮连杆机构中，已知构件1的角速度为ω1，利用速度瞬心法求图示位置构件3的角速度ω3。15432113P12P1543215P14P45P34P35P23P112345131131531335PvPPPP3113151335/PPPP第4章平面机构的力分析1图示楔形机构中，已知α=β=60°，有效阻力Fr=1000N，各接触面的摩擦系数f=0.15。试求所需的驱动力Fd。NFFFFFFFrrr7.145194.42sin53.98sin1000)2sin()90sin()90sin()2sin(0212123212为分离体：以构件NFFFFFFFddd66.143047.81sin06.77sin7.1451)90sin()2180sin()90sin()2180sin(0121213121为分离体：以构件53.815.0arctanarctanf2在图示机构中，已知F5=1000N，lAB=100mm，lBC=lCD=2lAB，lCE=lED=lDF，试求各运动副反力和平衡力矩Mb。NFF141445cos/534NaccdFFb5003535.0141443mmNlFMABbb500001005003在图示曲柄滑块机构中，已知各构件的尺寸、转动副轴颈半径r及当量摩擦系数fv，滑块与导路的摩擦系数f。而作用在滑块3上的驱动力为Fd。试求在图示位置时，需要作用在曲柄上沿x—x方向的平衡力Fb（不计重力和惯性力）。032343FFFd为示力体以构件014121bFFF为示力体以构件例4图示的曲柄滑块机构，已知各杆件的尺寸和各转动副的半径r，以及各运动副的摩擦系数f，作用在滑块上的水平阻力为Q，试通过对机构图示位置的受力分析（不计各构件重量及惯性力），确定作用在点B并垂直于曲柄的平衡力P的大小和方向。第5章机械的效率和自锁例：斜面压榨机已知：各接触平面之间的摩擦系数均为f。若在滑块2上施加一定的力F，可以将物体4压紧。Fr为被压紧的物体对滑块3的反作用力。当F力撤去后，该机构在Fr力的作用下应具有自锁性试分析其自锁条件21v32Rn12R23vn压榨机的自锁条件221v13R32v23R31vrF13R23R12v213113RRR21Rsin)sin(1re例：偏心圆盘夹紧机构在F力的作用下夹紧工件，当F力取消后，在总反力R21的作用下，工件不能自动松脱，即要求该机构的反行程必须满足自锁要求反行程自锁机构的条件：sin)sin(1re或31R例6在下图所示夹具中，已知偏心盘半径R，其回转轴颈直径d，楔角λ，尺寸a，b及l，各接触面间的摩擦系数f，轴颈处当量摩擦系数fv。试求：1、当工作面需加紧力Q时，在手柄上需加的力P；2、夹具在夹紧时的机械效率η；3、夹具在驱动力P作用下不发生自锁，而在夹紧力Q为驱动力时要求自锁的条件。第6章机械的平衡例1不平衡质量的大小m1，m2，m3不平衡质量的方位r1，r2，r3θ1，θ2，θ3应加配重的质量大小（m）已知：求：应加配重的质量方位（r、θ）22rm11rmrm33rm0321FFFF0332211rmrmrmrm配重法去重法02233222211rmrmrmrm)mm/kg(rm比例尺：例2下图转盘有四个圆孔，直径和位置为d1=70mm，d2=120mm，d3=100mm，d4=150mm，r1=240mm，r2=180mm，r3=250mm，r4=190mm；α12=50°，α23=70°，α34=80°；D=780mm，t=40mm。今在其上再制一个圆孔使之平衡，其回转半径r=300mm，求该圆孔的直径和位置角。例3：已知：偏心质量m1、m2、m3位于平面1、2、3方位为r1，θ1；r2，θ2；r3，θ3转子以等ω转动时，所产生的惯性力F1、F2、F3Fi＝miriω2（i＝1,2,3）根据力的等效原理：每一个力都可以平行分解到任意两个平面内lllrmlllFFi2iiiiiⅠllrmllFFi2iiiiiⅡ把惯性力F1、F2、F3平行分解到两个选定的平衡基面Ⅰ、Ⅱ，既有下面表示方式：F1、F2、F3平衡基面Ⅰ：F1Ⅰ、F2Ⅰ、F3Ⅰ平衡基面Ⅱ：F1Ⅱ、F2Ⅱ、F3Ⅱ也就是说：利用等效力的办法，将分布在若干个平面上的不平衡质量，等效到两个平衡平面上；然后，再利用静平衡的方法，分别在平衡基面Ⅰ、Ⅱ上，进行平衡计算。具体表达式为：)3,2,1(i)3,2,1(iⅠ2FⅠ1FⅠFⅠ3FⅠⅡ1FⅡ2FⅡ3FⅡFⅡ31i0iFFⅠⅠⅠ面：31i0iFFⅡⅡⅡ面：例4图示回转体中，有两个不平衡重量m1=10kg，m2=4kg，质心至回转轴的距离r1=30cm，r2=10cm，两不平衡质量、两平衡基面Ⅰ及Ⅱ和两支承A及B之间的尺寸为l1=l3=l4=12cm，l2=20cm，L=56cm。试求：（1）当轴的转速n=600r/min时，两支承A、B上的动反力；（2）两支承上的静反力；（3）应在两平衡基面Ⅰ、Ⅱ上加的平衡质量mⅠ、mⅡ及方位（取平衡质量质心至回转轴的距离rⅠ=rⅡ=15cm）。第7章机械的运转及其速度波动的调节例1已知：Md=常数，Mr=600Nm，n=60r/min,δ=0.1求解：Jf=?解：TP：面积求解法ddrdMM)(rdWW660046002dMNm125dMABCDEFMd=125NmEA＝E0EB＝EA＋△E1＝E0＋125πEC＝EB－△E2＝E0＋125π－（600-125）π/4＝E0＋6.25πED＝EC＋△E3＝E0＋6.25π＋125π/4＝E0＋37.5πEE＝ED－△E4＝E0＋37.5π－（600－125）π/6＝E0－41.67πEF＝EE＋△E5＝E0－41.67π＋125π/3＝E0Emax＝E0＋125π＝EBEmin＝E0－41.67π＝EEEmax＝E0＋125π＝EBEmin＝E0－41.67π＝EE将Emax，Emin代入简便公式，得22002mminmaxfkgm7.13230601.0)67.41(125EEEEJ例2牛头刨床已知：P1=367.7w（无生产阻力行程中消耗的功率），P2=3677w（工作行程中有生产阻力时消耗功率），φ1=120°（回程对应曲柄转角），φ2=120°（工作行程中的