第六章 机械系统的平衡

复习题第一章绪论复习思考题1、试述构件和零件的区别与联系？2、何谓机架、原动件和从动件？第二章机械的结构分析复习思考题1、两构件构成运动副的特征是什么？2、如何区别平面及空间运动副？3、何谓自由度和约束？4、转动副与移动副的运动特点有何区别与联系？5、何谓复合铰链？计算机构自由度时应如何处理？6、机构具有确定运动的条件是什么？7、什么是虚约束？习题1、画出图示平面机构的运动简图，并计算其自由度。

（a）(b)(c)2、一简易冲床的初拟设计方案如图。

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组成的凸轮机构将使冲头4上下运动以达到冲压的目的。

试绘出其机构运动简图，分析其运动是否确定，并提出修改措施。

3、计算图示平面机构的自由度；机构中的原动件用圆弧箭头表示。

(a)(b)(c)(d)(e)(f)第三章平面机构的运动分析复习思考题1、已知作平面相对运动两构件上两个重合点的相对速度12A A V 及12B B V 的方向，它们的相对瞬心P12在何处？2、当两构件组成滑动兼滚动的高副时，其速度瞬心在何处？3、如何考虑机构中不组成运动副的两构件的速度瞬心？4、利用速度瞬心，在机构运动分析中可以求哪些运动参数？5、在平面机构运动分析中，哥氏加速度大小及方向如何确定？习题1、试求出下列机构中的所有速度瞬心。

(a)(b)(c)(d)2、图示的凸轮机构中，凸轮的角速度ω1=10s-1，R=50mm，l A0=20mm，试求当φ=0°、45°及90°时，构件2的速度v。

题2图凸轮机构题3图组合机构3、图示机构，由曲柄1、连杆2、摇杆3及机架6组成铰链四杆机构，轮1′与曲柄1固接，其轴心为B，轮4分别与轮1′和轮5相切，轮5活套于轴D上。

各相切轮之间作纯滚动。

试用速度瞬心法确定曲柄1与轮5的角速比ω1/ω5。

4、在图示的颚式破碎机中，已知：x D=260mm，y D=480mm，x G=400mm，y G=200mm，l AB=l CE=100mm，l BC=l BE=500mm，l CD=300mm，l EF=400mm，l GF=685mm，ϕ1=45°,ω1=30rad/s 逆时针。

第二章 机构的结构分析一．填空题1．组成机构的基本要素是 和 。

机构具有确定运动的条件是： 。

2．在平面机构中，每一个高副引入 个约束，每一个低副引入 个约束，所以平面机构自由度的计算公式为F = 。

应用该公式时，应注意的事项是： 。

3．机构中各构件都应有确定的运动，但必须满足的条件是： 。

二．综合题1．根据图示机构，画出去掉了虚约束和局部自由度的等效机构运动简图，并计算机构的自由度。

设标有箭头者为原动件，试判断该机构的运动是否确定，为什么？2．计算图示机构的自由度。

如有复合铰链、局部自由度、虚约束，请指明所在之处。

（a ） （b ）ADECHGF IBK1234567893．计算图示各机构的自由度。

（a）（b）（c）（d）（e）（f）4．计算机构的自由度，并进行机构的结构分析，将其基本杆组拆分出来，指出各个基本杆组的级别以及机构的级别。

（a）（b）（c）（d）5．计算机构的自由度，并分析组成此机构的基本杆组。

如果在该机构中改选FG 为原动件，试问组成此机构的基本杆组是否发生变化。

6．试验算图示机构的运动是否确定。

如机构运动不确定请提出其具有确定运动的修改方案。

（a）（b）第三章平面机构的运动分析一、综合题1、试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置（用符号P直接在图上标出）。

ij2、已知图示机构的输入角速度ω1,试用瞬心法求机构的输出速度ω3。

要求画出相应的瞬心，写出ω3的表达式，并标明方向。

3、在图示的齿轮--连杆组合机构中，试用瞬心法求齿轮1与3的传动比ω1/ω2。

4、在图示的四杆机构中，AB l =60mm, CD l =90mm, AD l =BC l =120mm, 2ω=10rad/s ，试用瞬心法求：（1）当ϕ=165°时，点C 的速度c v ；（2）当ϕ=165°时，构件3的BC 线上速度最小的一点E 的位置及其速度的大小； （3）当0c v =u u u v时，ϕ角之值（有两个解）。

机械专业书籍读书笔记【篇一：机械设计之读书笔记】读书笔记一：《机械原理》主编：李杞仪，赵韩. 机械原理——武汉理工大学出版社本课程主要研究各种机械的一般共性问题，即研究机构的组成原理、机构运动学及机器动力学等；研究各种机器中常用机构的运动及动力性能分析与设计方法和机械传动系统方案设计的问题。

本课程的目的和任务是使学生通过本课程的学习，掌握机构学和机器动力学的基本理论、基本知识和基本技能，并初步具有拟定机械运动方案、分析和设计机构的能力。

它在培养高级工程技术人才的全局中，具有增强学生对机械技术工作的适应能力和开发创造能力的作用。

第一章绪论主要知识点：机械原理研究的对象和内容；学习机械原理课程的目的和方法；机械原理学科发展概貌。

基本要求：对课程的性质、主要内容等方面有个初步的了解，为以下学习打好基础。

第二章机构的结构分析主要知识点：机构结构分析的内容及目的；机构的组成、机构运动简图及机构具有确定运动的条件；平面机构与空间机构的自由度计算及应注意的事项；平面机构的组成原理、结构分类及结构分析；虚约束对机构工作性能的影响及机构结构的合理设计。

基本要求：明确机构组成的概念；能绘制常用机构的机构运动简图和计算平面机构的自由度，了解空间机构的自由度计算和平面机构的组成原理。

第三章平面机构的运动分析主要知识点：机构运动分析的任务、目的和方法；用速度瞬心法作机构的速度分析；用矢量方程图解法作机构的速度及加速度分析；用解析法（复数法或矩阵法）作机构的运动分析。

基本要求：用图解法和解析法对Ⅱ级机构进行运动分析，特别是能运用计算机进行机构的运动分析。

第四章平面机构的力分析主要知识点：作用在机械上的力；构件惯性力的确定（质量代换法）；运动副中摩擦的概念、摩擦力的计算和总反力方向的确定；考虑摩擦时机构的受力分析。

基本要求：了解作用在机械中的力的分类，掌握运动副中摩擦力的计算方法和总反力方向的确定。

第五章机械的效率和自锁主要知识点：机械的效率和自锁的概念；机械与机组的机械效率计算；机械自锁条件的确定。

参考答案 第一章 绪论一，填空题1.1 能量，物料，信息1.2运动，动力 1.3制造，运动，装配 二、选择题2.1 D 2.2 B 三，简答题第二章 机械的结构分析二、综合题1．n = 7 ，p l = 9 ，p h = 121927323=-⨯-⨯=--=h l P P n F从图中可以看出该机构有2个原动件，而由于原动件数与机构的自由度数相等，故该机构具有确定的运动。

2． （a ）D 、E 处分别为复合铰链（2个铰链的复合）；B 处滚子的运动为局部自由度；构件F 、G 及其联接用的转动副会带来虚约束。

n = 8 ，p l = 11 ，p h = 1111128323=-⨯-⨯=--=h l P P n F3． （c ）n = 6 ，p l = 7 ，p h = 313726323=-⨯-⨯=--=h l P P n F（e ）n = 7 ，p l = 10 ，p h = 0101027323=-⨯-⨯=--=h l P P n F 4． （a ）n = 5 ，p l = 7 ，p h = 010725323=-⨯-⨯=--=h l P P n FⅡ级组 Ⅱ级组 因为该机构是由最高级别为Ⅱ级组的基本杆组构成的，所以为Ⅱ级机构。

（c ）n = 5 ，p l = 7 ，p h = 010725323=-⨯-⨯=--=h l P P n FⅢ级组因为该机构是由最高级别为Ⅲ级组的基本杆组构成的，所以为Ⅲ级机构。

5． n = 7 ，p l =10 ，p h = 0101027323=-⨯-⨯=--=h l P P n FⅡ级组 Ⅲ级组当以构件AB 为原动件时，该机构为Ⅲ级机构。

Ⅱ级组 Ⅱ级组 Ⅱ级组当以构件FG 为原动件时，该机构为Ⅱ级机构。

可见同一机构，若所取的原动件不同，则有可能成为不同级别的机构。

6． （a ）n = 3 ，p l = 4 ，p h = 101423323=-⨯-⨯=--=h l P P n F因为机构的自由度为0，说明它根本不能运动。

第一章绪论基本概念：机器、机构、机械、零件、构件、机架、原动件和从动件。

第二章平面机构的结构分析机构运动简图的绘制、运动链成为机构的条件和机构的组成原理是本章学习的重点。

1. 机构运动简图的绘制机构运动简图的绘制是本章的重点，也是一个难点。

为保证机构运动简图与实际机械有完全相同的结构和运动特性，对绘制好的简图需进一步检查与核对（运动副的性质和数目来检查）。

2.?运动链成为机构的条件? 判断所设计的运动链能否成为机构，是本章的重点。

运动链成为机构的条件是：原动件数目等于运动链的自由度数目。

机构自由度的计算错误会导致对机构运动的可能性和确定性的错误判断，从而影响机械设计工作的正常进行。

机构自由度计算是本章学习的重点。

准确识别复合铰链、局部自由度和虚约束，并做出正确处理。

(1) 复合铰链复合铰链是指两个以上的构件在同一处以转动副相联接时组成的运动副。

正确处理方法： k个在同一处形成复合铰链的构件，其转动副的数目应为(k-1)个。

(2) 局部自由度局部自由度是机构中某些构件所具有的并不影响其他构件的运动的自由度。

局部自由度常发生在为减小高副磨损而增加的滚子处。

正确处理方法：从机构自由度计算公式中将局部自由度减去，也可以将滚子及与滚子相连的构件固结为一体，预先将滚子除去不计，然后再利用公式计算自由度。

(3) 虚约束虚约束是机构中所存在的不产生实际约束效果的重复约束。

正确处理方法：计算自由度时，首先将引入虚约束的构件及其运动副除去不计，然后用自由度公式进行计算。

虚约束都是在一定的几何条件下出现的，这些几何条件有些是暗含的，有些则是明确给定的。

对于暗含的几何条件，需通过直观判断来识别虚约束；对于明确给定的几何条件，则需通过严格的几何证明才能识别。

3. 机构的组成原理与结构分析机构的组成过程和机构的结构分析过程正好相反，前者是研究如何将若干个自由度为零的基本杆组依次联接到原动件和机架上，以组成新的机构，它为设计者进行机构创新设计提供了一条途径；后者是研究如何将现有机构依次拆成基本杆组、原动件及机架，以便对机构进行结构分类。

机械设计中动平衡与静平衡的概念
一.静平衡
静平衡在转子一个校正面上进行校正平衡，校正后的剩余不平衡量，以保证转子在静态时是在许用不平衡量的规定范围内，为静平衡又称单面平衡。

二.动平衡
动平衡在转子两个或者两个以上校正面上同时进行校正平衡，校正后的剩余不平衡量，以保证转子在动态时是在许用不平衡量的规定范围内，为动平衡又称双面或者多面平衡。

三.转子平衡的选择与确定
如何选择转子的平衡方式，是一个关键问题。

其选择有这样一个原则：
只要满足于转子平衡后用途需要的前提下，能做静平衡的，则不要做动平衡，能做动平衡的，则不要做静动平衡。

原因很简单，静平衡要比动平衡容易做，省功、省力、省费用。

机械平衡工作总结
机械平衡是工程领域中非常重要的一项工作，它涉及到机械设备的设计、制造、运行和维护。

在机械工程中，平衡是指在机械系统中各部分的质量分布和位置分布使得系统在运动或静止时保持稳定的状态。

机械平衡的工作不仅仅是为了保证机械设备的正常运行，还可以提高设备的使用寿命，减少能源消耗，提高生产效率。

首先，机械平衡工作需要对机械系统进行全面的分析和设计。

在设计阶段，工
程师需要考虑到机械系统的结构、材料、质量分布、运动方式等因素，以确保系统在运行时能够保持稳定。

同时，还需要考虑到外部环境的影响，如温度、湿度、振动等因素对机械系统的影响，从而设计出更加稳定和可靠的机械系统。

其次，机械平衡工作还需要对机械设备进行精确的制造和安装。

在制造阶段，
需要严格控制每个零部件的质量和尺寸，确保它们能够精准地组装在一起。

同时，在安装阶段，需要根据设计要求精确地安装每个零部件，保证机械系统的平衡性。

只有在制造和安装过程中做到精准和严谨，才能保证机械系统的稳定和可靠。

最后，机械平衡工作还需要对机械设备进行定期的维护和保养。

在设备运行一
段时间后，由于零部件的磨损和老化，可能会导致机械系统的平衡性发生变化。

因此，需要定期对机械设备进行检查和维护，及时发现和解决问题，保证机械系统的稳定性和可靠性。

总之，机械平衡工作是一项复杂而重要的工作，它需要工程师对机械系统进行
全面的分析和设计，精确的制造和安装，以及定期的维护和保养。

只有做好这些工作，才能保证机械设备的正常运行，提高生产效率，减少能源消耗，延长设备的使用寿命。

2.2.1 在平面机构中，两构件之间以线接触所组成的平面运动副，称为高副，它引入1个约束，保留了2个自由度。

2.2.2平面运动副的最大约束数为2，最小约束数为1；引入一个约束的运动副为一级副，引入两个约束的运动副为二级副。

2.2.3构成机构的要素是构件和运动副；构件是机构中独立运动的单元体。

2.2.4在平面机构中，一个运动副引入约束的变化范围是1—2。

2.2.5以下几种常见的运动副中，其中（C）是高副。

A．滑动轴承B。

移动副C。

齿轮副D。

螺旋副2.2.6运动副中，凡是以点或线接触的，称为高副，而低副则是以面接触的。

2.2.7 构件是机械中独立的制造单元。

（错）2.2.8 B是构成机械的最小单元，也是制造机械时的最小单元A.机器B.零件C.构件D.机构2.2.9两构件组成运动副的必要条件是两构件（A）A.直接接触且具有相对运动B。

直接接触但无相对运动C.虽然不接触但有相对运动D.既不接触也无相对运动2.2.10平面高副连接的两个构件间，只允许有相对滑动。

（错）2.2.11用平面低副连接的两构件间，具有相对运动的数目是3_ ？2.2.12具有一个自由度的运动副称为I级副。

（错）2.2.13 何为运动副？按接触形式分为几种？其自由度、约束数如何？答案：由两构件直接接触而组成的可动的连接；可分为高副和低副；2.3机构自由度的计算2.31机构组成原理是什么？答案：任何机构都是可以看作是由若干个基本杆组依次连接于原动件和机架上构成的。

2.3.2机构具有确定运动的条件是？答案：原动件的数目应等于该机构的自由度的数目2.3.3计算机构自由度时，若记入虚约束，则机构自由度的数目将（C）A.增大B.不变C.减少D.以上都有可能2.3.4机构中原动件数应等于机构的自由度数（对）2.3.5机构的自由度就是构件的自由度（错）2.3.6既然虚约束对机构的运动实际上不起约束作用，为什么在实际机械中又常常存在虚约束？答案：为了保证连杆运动的连续性2.3.7只有自由度为1的机构才具有确定的运动（对）2.3.8由M个构件组成的复合铰链应包括（M-1）个运动副2.3.9门与门框通常有两个以上的铰链，这是复合铰链的典型例子。