第十章 平面机构的平衡
§10-5 机架上的平衡
§10-1 平衡的目的和分类
?1.目的：
机构运转时构件将产生惯性力和惯性力偶矩，它们在机构各运动副中引起动压力，并传到机架上；
? 惯性力和惯性力偶矩的大小和方向随着机械运转的循环而产生周期性变化，当它们不平衡时，将使整个机器发生振动，甚至共振。
?2.平衡分两大类：
? 1) 绕固定轴回转构件的惯性力平衡，简称回转件（转子）的平衡。这类机构只有一个作回转运动的活动构件，运动副中动压力的产生主要是由于回转件上质量分布不均匀所致，可用重新调整其质量大小和分布的方法使回转件上所有质量的惯性力形成一平衡力系，消除运动副中的动压力及机架的振动。
–刚性回转件的平衡。
–柔性回转件的平衡。
2) 机构各构件的惯性力和惯性力偶矩在机架上的平衡，简称机架上的平衡。就整个机构而言，其所有运动构件的惯性力和惯性力偶矩可以合成为一个通过运动构件总质心总惯性力和一个总，惯性力偶矩，全部作用于机架。总惯性力可通过重新调整各运动构件的质量等方法在机架上予以平衡；而总惯性力偶矩还必须与机构的驱动力矩与生产阻力矩一起加以考虑。
§10-2 刚性回转件的平衡
? 对于绕固定轴线转动的刚性回转件，若已知组成改回转件的各个质量的大小和分布位置，可用力学方法求出所需平衡质量的大小和位置，以确定回转件达到平衡的条件。
?一、质量分布在同一回转面内轴向尺寸小的回转件，如飞轮、盘形凸轮等，其质量的分布可近似认为在同一回转面内。该回转件等速回转时，这些质量所产生的惯性力表现为离心力，构成同一平面内汇交于回转中心的力系。
如不平衡，在同一回转面内加一质量，使其相应的离心力于原有质量所产生的离心力的合力等于零。F=F b +∑F i =0 (10-1)
以质量表示：
mew 2=m b r b w 2+ ∑ m i r i w 2
=0
me=m b r b + ∑ m i r i =0 (10-2)
表明：回转件经平衡后，其总质心与回转轴线相重合，即 e=0 此时，Me=0 静平衡 例如图10－1a
m b r b +m 1r 1 +m 2r 2 +m 3r 3 =0
?有时在所需平衡的回转面上，由于实际结构不容许安装平衡质量，如图10－2a 所示单缸曲轴便属于这类情况。此时在另外两个回转平面内分别安装平衡质量使回转件达到平衡目的。 ?图10－2b F’b +F”b = F b
F’ l ’ = F”b l”
以质积代入： m’ b r ‘b + m” b r”b ＝ m b r b
m’ b r ‘b l’ = m” b r”b l”
l= l’+l” 得： m’ b r ‘b = l” m b r b /l
?m”
b r”
b
=l’ m
b
r
b
/l （10－3）
?当r ‘
b =r”
b
=r
b
时
m’
b = l” m
b
/l
m”
b =l’ m
b
/l （10－4）
?二、质量分布不在同一回转面内
轴向尺寸大的回转件，如多缸发动机的曲轴、电动机转子、汽轮机的转子以及一些机床主轴等，其质量的分布看作分布于沿轴向的许多互相平行的回转面内。回转件转动时所产生的离心力不再是一个平面汇交力系，而是空间力系。如图10－3a所示，设回转件的不平衡质量分布在1、2、3三个回转面内。?
按图10－2b，一个平面内的质量m b可以分别由任意选定的两个平行平面T’和T” 内的另两个质量m’
b
、m” b所代替。1、2、3内的质量m1、m2、m3三个均可分别以任选的两个
回转面T’和T”内的质量m’
1、m’
2
、m’ 3和m” 1、m” 2、m” 3来代替。参（10－4）：
m’
1＝l”
1
m
1
/l m”
1
= l’
1
m
1
/l
m’
2＝l”
2
m
2
/l m”
2
= l’
2
m
1
/l
m’
3＝l”
3
m
3
/l m”
3
= l’
3
m
1
/l
回转件的不平衡质量分布在1、2、3三个平行回转面内，但完全可以被集中T’和T”两个回转面内的各不平衡质量所代替，它们引起的不平衡是相同的。
?由此可以分别在回转面’和T” 内按质量分布在同一回转面内的情况解决不平衡问题。?按（10－2）：
m’
b r’
b
+ m’
1
r’
1
+ m’
2
r’
2
+ m’
3
r’
3
=0 作矢量图10-3b, 求出质径积m’
b
r’
b
。
m”
b r”
b
+ m ”
1
r”
1
+ m ”
2
r”
2
+ m ”
3
r”
3
=0?作矢量图10-3c, 求出质径积m”
b
r”
b
。
在回转面’和T” 内, 分别沿r’
b 和r”
b
相反的矢径r’
和r”
上加质量m’
和m”
代替原来
的不平衡质量m
1
、m’ 2、m’ 3，使
m’
b r’
b
+ m’
r’
=0
m”
b r”
b
+ m”
r”
=0
如图10-4所示，m1、m2、m3所引起的不平衡可以看作任选两回转面内的不平衡质量m’
和
m”
所产生。如单靠在某一回转面加一平衡质量以达到静平衡，则回转时在轴面内必然会另有一不平衡离心合力偶存在，使回转件仍得不到完全平衡。
?结论：质量分布不在同一回转面内的回转件，它的不平衡都可以认为是在两个任选回转面内各有一个不平衡质量所产生；要达到完全平衡，必须分别在上述任选得梁河回转面内各加上适当得平衡质量。此时，回转件离心力系得合力和合力偶矩都等于零，这类平衡称为动平衡。
?动平衡的条件：分布于该回转件上各个质量的离心力的合力等于零；同时离心力所引起的力偶的合力偶矩也等于零。
§10-3 刚性回转件的平衡试验法
?平衡设计的刚性回转件在理论上是完全平衡的。但由于计算、制造合装配上的误差以及材质不均匀等原因，或者有时使用过的回转件也会不平衡。
一、静平衡试验法
?利用静平衡架找出回转件不平衡质径积的大小合方向，并由此确定平衡质量的大小合位置，从而使其质心移到回转轴线上以达到静平衡的方法叫静平衡试验法。
?d/b>5,回转件经静平衡试验校正后，可不必进行动平衡。
常用的静平衡架如图10－5所示，称导轨式静平衡架。
?如回转件质心不在通过回转轴线的铅直面内，则由于重力对回转轴线的力矩作用，回转件将在导轨上发生滚动，直至停止时，质心即在最低位置。
?导轨式静平衡架简单可靠，精度也能满足一般生产要求。缺点：导轨需要互相平行，且在同一水平面内，故安装、调整要求较高。它不能平衡两端轴颈不等的回转件。
?图10－6所示，称圆盘式静平衡架。
被平衡的回转件的轴放置于分别由两个圆盘组成的支承上，圆盘可绕其几何中心转动，所以回转件可以自由转动。一端支承高度可调，以满足两端轴颈不等的回转件的平衡需要。?设备的安装、调整也比较简单。但由于其摩擦面间的总压力较平行式要大些，且圆盘的轴承亦容易弄脏而使摩擦阻力增加，对精度有一定影响。
二、动平衡试验法?
轴向宽度较大的回转件，必须在任选两个回转平面内各加一个适当的质量，才能使回转件达到平衡。
?将回转件装在动平衡试验机上运转，然后在令各选定的平面内确定所需平衡质径积的大小合方位，从而使回转件达到动平衡的方法称为动平衡试验法。
?d/b<5,以及有特殊要求的重要回转件必须进行动平衡。
?图10－7软支承式电子门动平衡试验机。
?电动机1－－带轮－－万向联轴节2－－支承架3－－试件4。
?支承架3－－试件4 微振动－－传感器5、6－－解算电路7－－放大器8－－电表9（齿轮
10 ）基准信号发生器11（放大器8）－－鉴相器12－－电表13 。
三、回转件的许用不平衡量及平衡精度
?对适用于静平衡的回转件，如有不平衡，me≠0, 回转件通过平衡试验后可将不平衡惯性力及其引起的动力效应减少至相当低的程度。但一般不可能达到完全平衡。设计回转件时，应该根据不同的实际使用要求，规定其允许的不平衡量，即许用不平衡量。
?工业上常用质径积表示不平衡量的大小。但相同值的质径积对于质量不同的回转件，其动力效应是不同的，回转件愈重，动力效应愈小。以单位质量对应的不平衡质径积来表示比较合理。也即以矢径e的大小（即质心的偏心矩e）表示不平衡量。
三、回转件的许用不平衡量及平衡精度?适用于动平衡的回转件，可以量平衡校正面内的不平衡质径积和相应的不平衡质量的偏心距来表示此量平面内的不平衡量。
?静平衡和动平衡回转件的偏心距都在校正平面之内，也称校正偏心距。以e代表。
回转件平衡精度：回转件平衡结果的优良程度
?动力效应程度与（不平衡质径积x 回转角速度/回转件质量）有关，因此常用e 和w的乘积ew 表示平衡精度。
?附表10－1：GA. A=ew/1000 (mm/s)
[e]=1000xA/w
ק10-4 挠性回转件的平衡概述
§10-5 机架上的平衡
?一般平面机构中存在着作往复运动和平面复合运动的构件，它们的惯性力和惯性力偶矩
不可能象回转件一样在构件内部得到平衡。但就整个机构而言，可以平衡其在机架上所承受的运动构件的总惯性力和总惯性力偶矩。考虑机构的驱动力矩和生产阻力，本节只讨论如何使作用在机架上的总惯性力平衡。
? F i =-m a s =0 调整各运动构件的质量分布使其总质心在机构工作时静止不动。
一、完全平衡法
?调整运动构件总质心位置的具体方法是在其中某些构件上加相应的平衡质量（对重 ），用来确定平衡质量大小和位置的计算方法有质量代换法、主要点矢法和纤细观念独立矢量法等。
?图10－11 铰链四杆机构
静代换：m s 2 － － m 2B 、 m 2C
m 2B =m 2 (l 2 －h 2) / l 2
m 2C =m 2 h 2 / l 2
构件1上对重m’= (m 2B l 1 +m 1l 1) / r 1
同理：构件3上对重m’”= [m 2C l 3 +m 3(l 3 －h 3) / r 3
m A = m 1 + m 2B + m’D
m D = m 3 + m 2C + m’”
总质心S 应位于S 的连心线上: AS : DS= m D : m A
?图10－12 曲柄滑块机构的平衡
1)对重m”与 m 2、 m 3的使总质心位于B:
m”= ( m 2 h 2 + m 3 l 2) / r 2
且 m B = m” ＋m 2 ＋ m 3
2)对重m’与 m B 、 m 1的使总质心位于A:
m’= ( m B l 1 + m 1 h 1) / r 1
m A = m B ＋m 1 ＋ m’
= m” ＋ m 1 ＋ m 2 ＋ m 3 ＋ m’
总质心落在A 。
二、近似平衡法
用装在曲柄延长线上的一个对重来部分地平衡机构的总惯性力。
图10－14a 曲柄滑块机构
1） 将连杆2的质量静代换到点B 和C ，得：
m 2B =bm 2/l
m 2C =am 2/l (10-7)
曲柄1的延长线上装对重m’平衡质量m 2B 、m 1：
三、对称布置法
为了部分或完全平衡机构的惯性力，常常采用对称平衡或各种相同机构对称布置的设计。 图10－15
平面连杆机构 一、填空： 1．由一些刚性构件用转动副和移动副相互连接而组成的在同一平面或相互平行平面内运动的机构称为平面连杆机构。 2．铰链四杆机构按两连架杆的运动形式，分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构三种基本类型。 3. 在铰链四杆机构中，与机架用转动副相连，且能绕该转动副轴线整圈旋转的构件称为曲柄；与机架用转动副相连，但只能绕该转动副轴线摆动的构件摇杆；直接与连架杆相联接，传递运动和动力的构件称为连杆。 4.铰链四杆机构有曲柄的条件（1）连架杆和机架中必有一杆是最短杆；（2）最短杆与最长杆长度之和小于或等于其它两杆长度之和。(用文字说明) 5. 图1-1为铰链四杆机构，设杆a最短，杆b最长。试用式子表明它构成曲柄摇杆机构的条件： （1）__a+b≤c+d_____。 （2）以__b或d__为机架，则__a__为曲柄。 图1-1 6.在铰链四杆机构中，当最短构件和最长构件的长度之和大于其他两构件长度之和时，只能获得双摇杆机构。 7．如果将曲柄摇杆机构中的最短杆改作机架时，得到双曲柄机构；最短杆对面的杆作为机架时，得到双摇杆机构。 8. 当机构有极位夹角θ时，则机构有急回特性。 9.机构中传动角γ和压力角α之和等于90°。 10.通常压力角α是指力F与C点的绝对速度v c之间间所夹锐角。
二、选择题： 1．在曲柄摇杆机构中，只有当 C.摇杆为主动件时，才会出现“死点”位 置。 A.连杆 B.机架 C.摇杆 D．曲柄 2．绞链四杆机构的最短杆与最长杆的长度之和，大于其余两杆的长度之和时，机构 B.不存在曲柄。 A.有曲柄存在 B.不存在曲柄 C. 有时有曲柄，有时没曲柄 D. 以上答案均不对 3．当急回特性系数为 C. K＞1 时，曲柄摇杆机构才有急回运动。 A. K＜1 B. K＝1 C. K＞1 D. K＝0 4．当曲柄的极位夹角为 D. θ﹥0 时，曲柄摇杆机构才有急回运动。 A.θ＜0 B.θ=0 C. θ≦0 D. θ﹥0 5．当曲柄摇杆机构的摇杆带动曲柄运动对，曲柄在“死点”位置的瞬时运动方向是C.不确定的。 A.按原运动方向 B.反方向 C.不确定的 D. 以上答案均不对 6．曲柄滑决机构是由 A. 曲柄摇杆机构演化而来的。 A. 曲柄摇杆机构 B.双曲柄机构 C.双摇杆机构 D. 以上答案均不对 7．平面四杆机构中，如果最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其余两杆的长度之和，最短杆为机架，这个机构叫做 B.双曲柄机构。 A.曲柄摇杆机构 B.双曲柄机构 C.双摇杆机构 D. 以上答案均不对 8．平面四杆机构中，如果最短杆与最长杆的长度之和大于其余两杆 的长度之和，最短杆为连杆，这个机构叫做 C.双摇杆机构。 A.曲柄摇杆机构 B.双曲柄机构 C.双摇杆机构 D. 以上答案均不对
第一讲 一、教学目标 (一）能力目标。 能准确判断具体实例属于哪种平面四杆机构类型 (二)知识目标 熟悉平面四杆机构的基本型式、应用及其演化 二、教学内容 1.平面连杆机构概述 2.平面连杆机构基本类型 3.平面连杆机构的演化 三、教学的重点与难点 (一）重点 平面四杆机构的基本型式、应用及其演化。 (二)难点 平面四杆机构类型的判断。 四、教学方法与手段 多媒体教学，采用动画展示平面连杆机构的运动特点，注重启发学生理论联系实际。 4.1 概述 平面连杆机构定义：由若干构件通过低副（铰链或滑道）连接而成的机构。因构件形状多呈杆状，所以称连杆机构。 平面连杆机构的特点：（1）能够进行多种运动形式的转换；（2）构件之间连接处是面接触，单位面积上的压力较小，磨损较慢，可以承受较大载荷；（3）两构件接触表面是圆柱面或平面，制造容易；（4）连接处的间隙造成的积累误差较大；（5）连杆机构运动时产生惯性力，不适用于高速场合。 平面连杆机构的应用：各种机器和仪器中，例如金属加工机床、起重运输机械、采矿机械、农业机械、交通运输机械和仪表等。
4.4 四杆机构的基本型式及演化 平面四杆机构的基本型式是铰链四杆机构。其它型式的四杆机构都可看成是在它的基础上通过演化而成的。 由四个构件用铰链连接而成的机构称为铰链四杆机构。如图所示，机构中固定不动的构件AD称为机架，与机架相连的构件AB和CD称为连架杆。如果连架杆能绕轴线作360o的回转运动，称为曲柄；若只能在某一角度(小于360°)内摆动，称为摇杆。与机架不相连接的构件BC称为连杆。 铰链四杆机构可按有无曲柄、摇杆，分为以下三种基本型式。 1、曲柄摇杆机构 定义：在铰链四杆机构中，若两连架杆之一为曲柄，另一个是摇杆，此机构称为曲柄摇杆机构。 应用：在曲柄摇杆机构中，当曲柄为主动件时，可将曲柄的连续回转运动转换成摇杆的往复摆动。如雷达天线俯仰角调整机构。当摇杆为主动件时，可将摇杆的往复摆动转换成曲柄的连续回转运动，如缝纫机踏板机构。 雷达天线俯仰角调整机构缝纫机踏板机构 2、双曲柄机构
第十章 平面机构的平衡 §10-5 机架上的平衡 §10-1 平衡的目的和分类 ?1.目的： 机构运转时构件将产生惯性力和惯性力偶矩，它们在机构各运动副中引起动压力，并传到机架上； ? 惯性力和惯性力偶矩的大小和方向随着机械运转的循环而产生周期性变化，当它们不平衡时，将使整个机器发生振动，甚至共振。 ?2.平衡分两大类： ? 1) 绕固定轴回转构件的惯性力平衡，简称回转件（转子）的平衡。这类机构只有一个作回转运动的活动构件，运动副中动压力的产生主要是由于回转件上质量分布不均匀所致，可用重新调整其质量大小和分布的方法使回转件上所有质量的惯性力形成一平衡力系，消除运动副中的动压力及机架的振动。 –刚性回转件的平衡。 –柔性回转件的平衡。 2) 机构各构件的惯性力和惯性力偶矩在机架上的平衡，简称机架上的平衡。就整个机构而言，其所有运动构件的惯性力和惯性力偶矩可以合成为一个通过运动构件总质心总惯性力和一个总，惯性力偶矩，全部作用于机架。总惯性力可通过重新调整各运动构件的质量等方法在机架上予以平衡；而总惯性力偶矩还必须与机构的驱动力矩与生产阻力矩一起加以考虑。 §10-2 刚性回转件的平衡 ? 对于绕固定轴线转动的刚性回转件，若已知组成改回转件的各个质量的大小和分布位置，可用力学方法求出所需平衡质量的大小和位置，以确定回转件达到平衡的条件。 ?一、质量分布在同一回转面内轴向尺寸小的回转件，如飞轮、盘形凸轮等，其质量的分布可近似认为在同一回转面内。该回转件等速回转时，这些质量所产生的惯性力表现为离心力，构成同一平面内汇交于回转中心的力系。 如不平衡，在同一回转面内加一质量，使其相应的离心力于原有质量所产生的离心力的合力等于零。F=F b +∑F i =0 (10-1) 以质量表示： mew 2=m b r b w 2+ ∑ m i r i w 2 =0 me=m b r b + ∑ m i r i =0 (10-2) 表明：回转件经平衡后，其总质心与回转轴线相重合，即 e=0 此时，Me=0 静平衡 例如图10－1a m b r b +m 1r 1 +m 2r 2 +m 3r 3 =0 ?有时在所需平衡的回转面上，由于实际结构不容许安装平衡质量，如图10－2a 所示单缸曲轴便属于这类情况。此时在另外两个回转平面内分别安装平衡质量使回转件达到平衡目的。 ?图10－2b F’b +F”b = F b F’ l ’ = F”b l” 以质积代入： m’ b r ‘b + m” b r”b ＝ m b r b m’ b r ‘b l’ = m” b r”b l” l= l’+l” 得： m’ b r ‘b = l” m b r b /l
第四章 平面机构的力分析 §4-1机构力分析的目的和方法 1、作用在机械上的力 驱动力：∠VS 锐角（驱动力→原动力） 作功 生产阻力（有效阻力） （+、-） 阻力 : ∠VS 钝角 有害阻力 常见的作用力：原动力、摩擦力、运动副反力、重力、“惯性力” 2、机构力分析的目的和方法 影响及其运动的动力性能→运转性能、调速、平衡、振动、功率分析 力（力矩） 后续机械设计重要参数→尺寸、机构、强度 确定运动副反力→ 强度、摩擦磨损、效率 任务（目的） 确定机构的平衡力（或平衡力矩）→原动机功率？克服生产阻力？ §4-2构件惯性力的确定 假设已知构件质量、转动惯量（实际设计中可采用类比法，初估计，再逐步修正）及运动参数。 1、 做平面复合运动构件 两者可合二为一：力偶等效原理 2、做平面移动构件 0=ε 3、绕定轴转动构件 §4-3质量代换法 1、静代换问题求解 解决方法 图解法 （均不考虑构件的弹性变形，属于一般刚体运动学、动力学问题） 解析法 惯性力 s I a m P -= 惯性力矩 εs J M -= 绕质心轴转动 0=s a 绕非质心轴转动 只需考虑惯性力 刚体 几个集中质量 使问题简化 （有质量、转动惯量） （一般是2个） 用于平衡调速 代换代换前后总质量不变 代换前后质心不变 代换前后转动惯量不变 静代换 动代换
任取B 、C 为代换点： 解得：代换质量 2、 动代换问题的求解 解得 结论： 1） 静代换简单容易，其代换点B 、C 可随意选取。 2） 动代换只能随意选定一点，另外一点由代换条件确定。 3） 使用静代换，其惯性力偶矩将产生误差： ()[] [][]ε εε εmb c k mbc I c b bc c b cb m I c m b m I M C C C B C I --=--=????? ????? ??+++--=?+?--=?2222 4） m m m C B =+ c m b m c B ?=? c b c m m B += c b b m m c += m m m k B =+ k m b m k B ?=? c k B I k m b m =+22 (原构件转动惯量) k b k m m B += k b b m m k += B C m I k =
1、通常利用机构中构件运动时的惯性，或依靠增设在曲柄上的惯性来渡过“死点”位置。 2、曲柄滑块机构是由曲柄摇杆机构的长度趋向而演变来的。 3、导杆机构可看做是由改变曲柄滑块机构中的而演变来的。 4、将曲柄滑块机构的改作固定机架时，可以得到导杆机构。 5、曲柄摇杆机构产生“死点”位置的条件是：摇杆为件，曲柄为件或者是把运动转换成运动。 6、曲柄摇杆机构出现急回运动特性的条件是：摇杆为件，曲柄为件或者是把` 运动转换成。 7、曲柄摇杆机构的不等于00，则急回特性系数就，机构就具有急回特性。 8、实际中的各种形式的四杆机构，都可看成是由改变某些构件的，或选择不同构件作为等方法所得到的铰链四杆机构的演化形式。 9、若以曲柄滑块机构的曲柄为主动件时，可以把曲柄的运动转换成滑块的运动。 10、若以曲柄滑块机构的滑块为主动件时，在运动过程中有“死点”位置。 1 自身飞轮 2摇杆无穷大 3 固定件 4 曲柄 5 主动从动往复摆动旋转 6 从动主动等速旋转往复摆动 7 极位夹角大于1 8 形状相对长度机架 9 等速旋转直线往复 10 曲柄 大题 1. 图示的四杆机构中，各杆长度为a=25mm，b=90mm，c=75mm，d=100mm，试求： 的机构？ 2）若杆BC是机构的主动件，AB为机架，机构是什么类型
3）若杆BC 是机构的主动件，CD 为机架，机构是什么类型的机构？ 解： 1）若杆AB 是机构的主动件，AD 为机架，因为 l AB +l AD =(25+100)mm =125mm 一、填空题: 1.平面连杆机构就是由一些刚性构件用转动副与移动副连接组成的。 2.在铰链四杆机构中,运动副全部就是副。 4.在铰链四杆机构中,能作整周连续回转的连架杆称为曲柄。 5.在铰链四杆机构中,只能摆动的连架杆称为摇杆。 6.在铰链四杆机构中,与连架杆相连的构件称为连杆。 7.某些平面连杆机构具有急回特性。从动件的急回性质一般用行程速度变化系数表示。 8.对心曲柄滑快机构无急回特性。 8.偏置曲柄滑快机构有急回特性。 10.机构处于死点时,其传动角等于0 度。 12.机构的压力角越小对传动越有利。 13.曲柄滑快机构,当取滑块为原动件时,可能有死点。 14.机构处在死点时,其压力角等于90度。 15.平面连杆机构,至少需要4个构件。 二、判断题: 1.平面连杆机构中,至少有一个连杆。(对) 2.平面连杆机构中,最少需要三个构件。(错) 3.平面连杆机构可利用急回特性,缩短非生产时间,提高生产率。(对) 4.平面连杆机构中,极位夹角θ越大,K值越大,急回运动的性质也越显著。(对) 5.有死点的机构不能产生运动。(错) 6.机构的压力角越大,传力越费劲,传动效率越低。(对) 7.曲柄摇杆机构中,曲柄为最短杆。(对) 8.双曲柄机构中,曲柄一定就是最短杆。(错) 9.平面连杆机构中,可利用飞轮的惯性,使机构通过死点位置。(对) 10.平面连杆机构中,压力角的余角称为传动角。(对) 11.机构运转时,压力角就是变化的。(对) 三、选择题: 1.铰链四杆机构存在曲柄的必要条件就是最短杆与最长杆长度之与 A 其她两杆之与。 A <=; 2.铰链四杆机构存在曲柄的必要条件就是最短杆与最长杆长度之与小于或等于其她两杆之与,而充分条件就是取 A 为机架。 A 最短杆或最短杆相邻边; 3.铰链四杆机构中,若最短杆与最长杆长度之与小于其余两杆长度之与,当以B为机架时,有两个曲柄。B 最短杆;。 4.铰链四杆机构中,若最短杆与最长杆长度之与小于其余两杆长度之与,当以A为机架时,有一个曲柄。A 最短杆相邻边; 5.铰链四杆机构中,若最短杆与最长杆长度之与小于其余两杆长度之与,当以 C 为机架时,无曲柄。 C 最短杆对边。 6.铰链四杆机构中,若最短杆与最长杆长度之与 B 其余两杆长度之与,就一定就是双摇杆机构。 B >; 7.一曲柄摇杆机构,若曲柄与连杆处于共线位置。则当C为原动件时,称为机构的死点位置。 C 摇杆。 8.一曲柄摇杆机构,若曲柄与连杆处于共线位置。则当 A 为原动件时,称为机构的极限位置。 A 曲柄; 9.当极位夹角θB时,机构就具有急回特性。B >0; 10.当行程速度变化系数k B 时,机构就具有急回特性。B >1; 11.在死点位置时,机构的压力角α= C 、 C 90o。 12.若以B为目的,死点位置就是一个缺陷,应设法通过。B传动。 13.若以 A 为目的,则机构的死点位置可以加以利用。A 夹紧与增力; 14.判断一个平面连杆机构就是否具有良好的传力性能,可以 A 的大小为依据。 A 传动角; 15.压力角与传动角的关系就是α+γ= C 。 C 90o。 1.机构中的运动副若为低副，指的是________。 A．回转副和齿轮副 B．移动副和凸轮副 C．回转副和移动副 D．齿轮副和凸轮副 2. 机构中的运动副若为高副，指的是________。 A．回转副和齿轮副 B．移动副和齿轮副 C．回转副和移动副 D．齿轮副和凸轮副 3. 连杆机构中的所谓连杆是指________。 A．不与机架相连的杆 B．与机架相连的杆 C．能做整周旋转的杆 D．只能做往复摆动的杆 4. 平面铰链四杆机构中，能做整周旋转的连架杆称为________，只能做往复摆动的连架杆称为________。 A．曲柄/连杆 B．曲柄/摇杆 C．摇杆/曲柄 D．曲柄/导杆 5. 铰链四杆机构中，能做整周旋转的连架杆称为________；只能往复摇摆某一角度的连架杆称为________；与两连架杆相连接，借以传递运动和动力的构件称为________。 A．摇杆/曲柄/滑块 B．摇杆/曲柄/连杆 C．曲柄/连杆/摇杆 D．曲柄/摇杆/连杆 6. 在平面铰链四杆机构中，与机架相对的构件称为________。 A．连架杆 B．连杆 C．曲柄 D．摇杆 7. 铰链四杆机构的三种基本形式是：________机构、________机构和双摇杆机构。 A．曲柄摇杆/曲柄滑块 B．曲柄摇杆/双曲柄 C．双曲柄/双连杆 D．曲柄摇杆/双连杆 8. 若平面铰链四杆机构中，一个连架杆能做整周旋转，另一个连架杆只能做往 复摆动，则该机构称为________。 A．双曲柄机构 B．双摇杆机构 C．曲柄摇杆机构 D．曲柄滑块机构 9. 曲柄摇杆机构的运动特点是能够将原动件的等速转动变为从动杆的________往复摇动。 A．等速 B．不等速 C．等加速 D．等减速 10. 若平面铰链四杆机构的两个连架杆均能做整周旋转，则称为________机构。A．双摇杆机构 B．曲柄摇杆机构 C．双曲柄机构 D．连杆机构 11. 双曲柄机构的运动特点是能够将原动件的等速整周转动变为从动件的________整周转动。 A．等速 B．变速 C．等加速 D．等减速 12. 下列不正确的表述为________。 A．在曲柄摇杆机构中不一定存在连杆 B．在平面连杆机构中不一定存在曲柄 C．在铰链四杆机构中一定存在连架杆 D．在双摇杆机构中一定存在机架 13. 下列正确的表述为________。 A．曲柄滑块机构是平面铰链四杆机构的基本型式之一 B．曲柄摇杆机构是平面铰链四杆机构的基本型式之一 C．在铰链四杆机构中不存在连架杆 D．双曲柄机构是由曲柄滑块机构演化来的 14．下列正确的表述为________。 A．在平面连杆机构中不一定存在机架 B．在平面连杆机构中一定存在连杆 C．在平面连杆机构中一定存在曲柄 D．在平面连杆机构中不一定存在摇杆 15. 牛头刨床的进给机构中包含________机构。 A．主动件为曲柄的曲柄摇杆 B．主动件为摇杆的曲柄摇杆 C．双摇杆 D．双曲柄 第二章平面机构的平衡 2.1概述 由上一章的分析可知：高速机械和重型机械中，运动构件要产生较大的惯性力和惯性力矩；机构传给机座一个摆动力和一个摆动力矩。它们对机械的运转造成多方面的不利影响。要克服这些不利影响就要进行机构的平衡。机构平衡问题，在本质上是一种以动态静力分析为基础的动力学综合，或动力学设计。 一、机构的平衡 机构运转中产生的惯性载荷会造成如下的危害： 1）惯性力（力矩）的大小和方向是周期性变化的，因而通过构件和运动副传到机座上的摆动力（力矩）的大小和方向也是周期性变化的。周期性变化的力和力矩会引起机构在机座上的振动，使机械的精度和工作可靠性下降，并产生噪声；引起共振时还会导致机械的损坏，甚至危及人身和厂房的安全。 2）惯性力（力矩）的周期性变化加剧了作用于驱动构件上的平衡力矩的波动，在传动系统中产生冲击载荷，或造成系统的扭转振动。 3）惯性载荷在构件中引起附加的动应力，影响构件的强度；在运动副中引起附加动反力，加剧磨损并降低机械的效率。 因而，为了适应机械高速化和精密化的发展趋势，就必须减小惯性力的不良影响，必须研究机械的平衡问题。在机械原理课程中曾研究了绕固定轴线回转的构件的平衡，本章则研究机构的平衡。在大多数机构中，除驱动构件等速回转外，其余构件均往复运动或平面一般运动，惯性载荷是普遍存在的。当驱动构件等速回转时，各构件的惯性力和惯性力矩均与驱动构件转速的平方成正比。当转速升高时，惯性载荷的影响是很大的。 所谓平衡，就是采用构件质量再分配等手段完全地或部分地消除惯性载荷。平衡，是在机构的运动设计完成之后进行的一种动力学设计。虽然由于惯性载荷的作用会引起机械在机座上的振动，但是，在进行平衡分析时，一般并不列出振动的微分方程。也就是说，并不进行振动的频率分析和响应分析，而仅着眼于全部消除或部分消除引起振动的激振力。 在平衡设计中进行惯性力的分析时，均假定驱动构件作某种理想运动（如假定作等速回转运动）。因而，用绪论中介绍过的四种不同水平的分析方法来衡量，平衡在本质上是一种以动态静力分析为基础的动力学综合。 二、平衡的种类和方法 针对上述的惯性载荷造成的三种危害，机构的平衡也有三种： 1）机构在机座上的平衡：机构在机座上的平衡是将各运动构件视为一个整体系统进行的平衡，目标是消除或部分消除摆动力和摆动力矩，从而减轻机构整体在机座上的振动。这类平衡问题是长期以来人们注意的重点，本章后续各节主要介绍这一类平衡问题。如无特别指明，下文中凡提及平衡即指机构在机座上的平衡。 2）机构输入转矩的平衡：用第二章的动态静力分析方法可计算出为维持主动构件等速回转而应施加于主动构件上的平衡力矩。这一平衡力矩是随机构的位置而变化的。高速机构中惯性载荷成为载荷中的主要成分，由于作周期性非匀速运动的构件的惯性力和惯性力矩是正负交变的，便使平衡力矩的波动更为剧烈。为降低这一波动的程度需进行机构输入转矩的平衡。 第22章平面连杆机构(第二次作业) 1. 曲柄滑块机构有对心和偏心两种型式。前者无急回特性，后者有急回特性。 2. 平面连杆机构型式很多，虽然它们的外型和构造很不相同，但它们均可视为由曲柄摇杆机构演化而来，演化的途径有：改变杆件的长度比和运动副的型式；改变构件的形状；变换机架。 3. 曲柄滑块机构是改变曲柄摇杆机构中的摇杆长度和形状而形成的。在曲柄滑块机构中改变曲柄与连杆转动副轴径尺寸而形成偏心轮机构。在曲柄滑块机构中以曲柄为机架而得到回转导杆机构。 4. 一对心式曲柄滑块机构，若以滑块为机架，则将演化成定块机构。 5. 在曲柄滑块机构中，若以曲柄为主动件、滑块为从动件，则不会出现“死点位置”，因最小传动角γmin>0°，最大压力角α max <90°；反之，若以滑块为主动件、曲柄为从动件，则在曲柄与连杆两次共线的位置，就是死点位置，因为该处γmin =0°，α max=90°。 6. 下图所示的摆动导杆机构中，机构的传动角是5。 （1）角A；（2）角B；（3）角C；（4）0°；（5）90°。 7. 在摆动导杆机构中，若取曲柄为原动件时，机构B死点位置；而取导杆为原动件时，则机构有D死点位置。 A.有 B.无 C.一个 D.两个 8. 在曲柄滑块机构中，只要原动件是滑块，就必然A死点存在。 A.有 B.无 9. 在偏置曲柄滑块机构中，若以曲柄为原动件时，最小传动角γmin B出现在曲柄与机架（即滑块的导路）相平行的位置。 A.可能 B.不可能 10. 摆动导杆机构B急回特性。 A. 不存在 B. 存在 11. 在图示的摆动导杆机构中，构件1为主动件，构件3为从动件，试在图中画出该机构的极位夹角θ。 12. 在飞机起落架所用的铰链四杆机构中，已知连杆的两位置如图所示，要求连架杆AB的铰链A位于B1C1的连线上，连架杆CD的铰链D位于B2C2的连线上。试设计此铰链四杆机构（作图在题图上进行）。 13. 试用图解法设计图示曲柄摇杆机构ABCD。已知摇杆l DC=40mm,摆角?=45°，行程速度变化系数K=1.4，机架长度l AD=b-a（a为曲柄长，b为连杆长）。（保留作图线） （1）极位夹角θ=180°(K-1)/(K+1)=16.3° （2）作 平面机构的自由度和速度分析一、复习思考题1、什么是运动副？运动副的作用是什么？什么是高副？什么是低副？2、平面机构中的低副和高副各引入几个约束？3、机构自由度数和原动件数之间具有什么关系？4、用机构运动简图表示你家中的缝纫机的踏板机构。5、计算平面机构自由度时，应注意什么问题？二、填空题1、运动副是指能使两构件之间既保持接触。而又能产生一定形式相对运动的。2、由于组成运动副中两构件之间的形式不同，运动副分为高副和低副。3、运动副的两构件之间，接触形式有接触，接触和接触三种。4、两构件之间作接触的运动副，叫低副。 5、两构件之间作或接触的运动副，叫高副。 6、回转副的两构件之间，在接触处只允许孔的轴心线作相对转动。 7、移动副的两构件之间，在接触处只允许按方向作相对移动。8、带动其他构件的构件，叫原动件。9、在原动件的带动下，作运动的构件，叫从动件。10、低副的优点：制造和维修，单位面积压力，承载能力。11、低副的缺点：由于是摩擦，摩擦损失比大，效率。12、暖水瓶螺旋瓶盖的旋紧或旋开，是低副中的副在接触处的复合运动。 13、房门的开关运动，是副在接触处所允许的相对转动。 14、抽屉的拉出或推进运动，是副在接触处所允许的相对移动。15、火车车轮在铁轨上的滚动，属于副。三、判断题1、机器是构件之间具有确定的相对运动，并能完成有用 的机械功或实现能量转换的构件的组合。（）2、凡两构件直接接触，而又相互联接的都叫运动副。（）3、运动副是联接，联接也是运动副。（）4、运动副的作用，是用来限制或约束构件的自由运动的。（）5、螺栓联接是螺旋副。（）6、两构件通过内表面和外表面直接接触而组成的低副，都是回转副。（）7、组成移动副的两构件之间的接触形式，只有平面接触。（）8、两构件通过内，外表面接触，可以组成回转副，也可以组成移动副。（）9、运动副中，两构件联接形式有点、线和面三种。（）10、由于两构件间的联接形式不同，运动副分为低副和高副。（）11、点或线接触的运动副称为低副。（）12、面接触的运动副称为低副。（）13、任何构件的组合均可构成机构。（）14、若机构的自由度数为2，那么该机构共需 2 个原动件。（）15、机构的自由度数应小于原动件数，否则机构不能成立。（）16、机构的自由度数应等于原动件数，否则机构不能成立。（）四、选择题1、两个构件直接接触而形成的，称为运动副。a.可动联接；b.联接；c.接触2、变压器是。a.机器；b.机构；c.既不是机器也不是机构3、机构具有确定运动的条件是。 a.自由度数目＞原动件数目；b.自由度数目＜原动件数目；c.自由度数目原动件数目4、图1-5 所示两构件构成的运动副为。a.高副；b.低副5、如图1-6 所示，图中 A 点处形平面连杆机构大题答案
平面连杆机构讲解
第2章 机构的平衡
第章平面连杆机构习题答案
机械设计基础习题及答案3平面连杆机构的自由度
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