机械原理 第九章02

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。

第九章 凸轮机构及其设计

题9-1

解：

推杆运动规律 smvmax  2maxsma 

等速运动 318.00h 2~0 + 0

等加速等减速 673.020h 4 015.84202h 4~0

余弦加速度 5.057.10h 4 1093.4202h 0

正弦加速度 673.020h 4 732.1228.6202h 8

题9-2

解：以同一比例尺mmmml1作推杆位移曲线如图9-2所示

0°180°360°SδA题9-2

题9-3

解：推杆在推程段及回程段运动规律的位移方程为:

1) 推程： 0hs ， 1500

2）回程：等加速段 2022hhs ，600 等减速段 20202hs， 12060

计算各分点的位移值如下：

总转角 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165

mms 0 16 16

总转角 180 195 210 225 240 255 270 285 300 315 330 345

mms 16 14 8 2 0 0 0 0

取mmmml1作图如下:

　-ωAR30题9-3

题9-4

解：推杆在推程段及回程段运动规律的位移方程为：

1) 推程：55044033061510hhhs 1500

2）回程：2cos10hs 1200

计算各分点的位移值如下：

总转角 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 mms 0 10 20

机械原理复习

第2章机构的结构分析1.学习要求

1)搞清构件、运动副、约束、⾃由度及运动链等重要概念。

2)能绘制⽐较简单的机械的机构运动简图。

3)能正确计算平⾯机构的⾃由度,并能判断其是否具有确定的运动;对空间机构⾃由度的计算有所了解。

4)对虚约束对机构⼯作性能的影响及机构结构合理设计问题的重要性有所认识。

52.学习的重点及难点

本章的重点:构件、运动副、运动链等的概念,机构运动简图的绘制,机构具有确定运动的条件及机构⾃由度的计算。

本章的难点:机构中虚约束的判定问题。⾄于平⾯机构中的⾼副低代则属于拓宽知识⾯性质的内容。3. 基本概念题)对平⾯机构的组成原理有所了解。

1)何谓构件?构件与零件有何区别?

2)何谓⾼副?何谓低副?在平⾯机构中⾼副和低副⼀般各带⼊⼏个约束?

3)何谓运动链?运动链与机构有何联系和区别?

4)何谓机构运动简图?它与机构⽰意图有何区别?绘制机构运动简图的⽬的和意义是什么?绘制机构运动简图的主要步骤如何?

5)何谓机构的⾃由度?在计算平⾯机构的⾃由度时应注意哪些问题?

6）机构具有确定运动的条件是什么? 若不满⾜这⼀条件,机构将会出现什么情况?

4. 运动简图绘制题

4-1 试画出图⽰泵机构的机构运动简图,并计算其⾃由度。

5. ⾃由度计算题计算下列各图所⽰机构的⾃由度，并指出复合铰链、局部⾃由度和虚约束所在位置

第三章平⾯机构的运动分析1.学习要求

1)正确理解速度瞬⼼(包括绝对瞬⼼及相对瞬⼼)的概念,并能运⽤“三⼼定理”确定⼀般平⾯机构各瞬⼼的位置。

2)能⽤瞬⼼法对简单⾼、低副机构进⾏速度分析。3)能⽤⽮量⽅程图解法或解析法对Ⅱ级机构进⾏运动分析。

2.学习的重点及难点

本章的学习重点是对Ⅱ级机构进⾏运动分析。难点是对机构的加速度分析,特别是两构件重合点之间含有哥⽒加速度时的加速度分析。3. 基本概念题

1)何谓速度瞬⼼?相对瞬⼼与绝对瞬⼼有何区别?

2)何谓三⼼定理?

3)速度瞬⼼法⼀般适⽤于什么场合?能否利⽤速度瞬⼼法对机构进⾏加速度分析?4)何谓速度影像和加速度影像,应⽤影像法必须具备什么条件?要注意哪些问题?

陆宁编著《机械原理总复习》书稿

第9章 机械的效率

9.1 简答题

9.1.1 转动副在什么条件下会自锁？

9.1.2 什么是摩擦角？什么是摩擦圆？它们的值如何确定？

9.2 作图与计算

9.2.1 如图9.1为一斜面夹具机构，夹具由两个斜面滑块组成，在下滑块1楔紧后，夹紧工

件，工件给滑块2一个大小为Q的正压力，各滑动表面的摩擦系数为f，求：

1） 为产生对工件对工件的夹紧力Q应在滑块1上施加多大的力P?

2） 如果撤掉推力P，滑块在Q力作用下的自锁条件

9.2.2如图9.2是四构件的斜面机构，摩擦角ϕ，求：

1） P为主动力时不发生自锁的条件

2） Q为主动力时发生自锁的条件

图9.1 题9.2.1 图 图9.2 题9.2.2 图

9.2.3 如图9.3所示的曲柄滑块机构，作用于滑块的有用阻力Q已知。各构件尺寸，各运动

副摩擦系数f(摩擦角ϕ)以及各转动副轴颈半径均已知。求：作用于曲柄上D点的平衡力P

及各运动副反力。

9.2.4如图9.4是一偏心圆盘夹具，圆盘半径r1=60mm，可绕A轴转动，偏心距e=40mm，轴

销半径rA=15mm，轴颈的当量摩擦系数fv=0.2,圆盘1与工件2间的摩擦系数f=0.14,求：圆盘

压紧滑块并撤去力F后，夹具的自锁条件（最大楔紧角α）。

图9.3 题9.2.3 图 图9.4 题9.2.4 图

9.2.5 如图9.5所示的导杆机构中，Q为生产阻力，设各接触表面的摩擦系数均已知，且不

计各构件的重力和惯性力，试分析各运动副的反力，并求出应加在曲柄轴A上的驱动力矩

120陆宁编著《机械原理总复习》书稿

M。

9.2.6 如图9.6是一偏心圆盘杠杆机构，圆盘直径和偏心距均已知，圆盘与杠杆接触点处的

摩擦角ϕ如图，铰链A,C处的摩擦圆大小如图，杠杆吊一重物Q公斤，试在图中标出各运

动副反力的作用方向。

图9.5 题9.2.5 图 图9.6 题9.2.6 图

9.3 讨论题