机械原理平面机构的平衡
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第6章 机械的平衡6.1 复习笔记本章主要介绍了刚性转子的静平衡和动平衡计算和平面机构的完全平衡和部分平衡的计算。
学习时需要重点掌握刚性转子的静平衡和动平衡计算(质径积的计算),常以计算题的形式考查,而且几乎每年必考。
除此之外,静(动)平衡条件、完全平衡、部分平衡等内容,常以选择题、填空题和判断题的形式考查,复习时需要把握其具体内容,重点记忆。
一、机械平衡的目的及内容1.机械平衡的目的(1)设法平衡构件的不平衡惯性力,以消除或减小其带来的不良影响;(2)对于利用不平衡惯性力产生的振动来工作的机械,则需研究如何合理利用不平衡惯性力。
2.机械平衡的内容(1)绕固定轴回转的构件的惯性力平衡(见表6-1-1)表6-1-1 绕固定轴回转的构件的惯性力平衡(2)机构的平衡作平面复合运动或往复移动的构件产生的惯性力无法在构件本身上找到平衡,必须研究整个机构使各运动构件惯性力的合力以及合力偶得到完全的或部分的平衡,以消除或降低最终传到机械基础上的不平衡惯性力,满足上述条件的平衡称为机械在机座上的平衡。
二、刚性转子的平衡计算(见表6-1-2)表6-1-2 刚性转子的平衡计算图6-1-1 刚性转子的平衡计算三、刚性转子的平衡实验1.静平衡实验(见表6-1-3)表6-1-3 静平衡实验2.动平衡实验试验一般需在动平衡机上进行,动平衡机的内容见表6-1-4。
表6-1-4 动平衡机3.现场平衡对于一些大型和高速转子,由于装运、蠕变、电磁场或工作温度等的影响会破坏制造期间的平衡。
若制造期间的平衡遭到破坏,可在现场直接测量机器中转子支架的振动,来确定不平衡量的大小及方位,进而进行平衡。
四、转子的许用不平衡量和许用不平衡度(见表6-1-5)表6-1-5 转子的许用不平衡量和许用不平衡度图6-1-2 许用不平衡量的分配五、平面机构的平衡。
第10章平面机构的平衡一、选择题1.机械运转中,转子动平衡的条件是:回转件各不平衡质量产生的离心惯性力系的()。
[西安交通大学2008研]A.合力等于零B.合力偶矩等于零C.合力和合力偶矩均为零D.合力和合力偶矩均不为零【答案】C2.达到动平衡的回转件()是静平衡。
[浙江大学2006研]A.一定B.不一定C.有可能D.不可能【答案】A3.机构平衡研究的内容是()。
[重庆大学2005研]A.驱动力与阻力间的平衡B.各构件作用力间的平衡C.惯性力系间的平衡D.输入功率与输出功率间的平衡【答案】C4.动平衡的条件是要求离心力系的____________。
[电子科技大学2006研]A.合力偶矩为0B.合力为0C.合力和合力偶矩均为0D.合力为0但合力偶矩不为0【答案】C5.作刚性转子动平衡实验时,平衡面(校正平面)最少应选()[电子科技大学2004研]A.4个B.3个C.2个D.1个【答案】C6.达到静平衡的刚性回转件,其质心()位于回转轴线上。
[东南大学2003研] A.一定B.不一定C.一定不【答案】A7.机械运转中,转子动平衡的条件是:回转件各不平衡质量产生的离心惯性力系的()。
[西安交通大学2007研]A.合力等于零B.合力偶矩等于零C.合力和合力偶矩均为零D.合力和合力偶矩均不为零【答案】C8.当整个机构的惯性力得到平衡后,在机构的()上将检测不到惯性力引起的振动。
[湖南大学2007研]A.机架B.回转构件C.配重D.平面运动构件【答案】A9.刚性回转件动平衡的条件是()。
[山东大学2005研]A.总惯性力之和为零B.总惯性力矩之和为零C.总惯性力和总惯性力矩之和都为零【答案】C10.达到静平衡的刚性回转件,其质心()位于回转轴线上。
[武汉科技大学2009研]A.一定B.一定不C.不一定【答案】A11.刚性转子动平衡的力学条件是()。
[武汉理工大学2005研]A.惯性力系的主矢为零B.惯性力系的主矩为零C.惯性力系的主矢、主矩均为零【答案】C二、填空题1.轴向尺寸较大的回转件,应进行_________平衡,平衡时至少要选择_________个校正平面。
第六章机械的平衡机械平衡的目的是尽可能地消除或减小惯性力对机械的不良影响。
为达到此目的,通常需要做两方面的工作:首先,在机械的设计阶段,对所设计的机械在满足其工作要求的前提下,应在结构上保证其不平衡惯性力最小或为零,即进行平衡设计;其次,经过平衡设计后的机械,由于材质不均、加工及装配误差等因素的影响,生产出来的机械往往达不到设计要求,还会有不平衡现象,此时需要用试验的方法加以平衡,即进行平衡试验。
6.1本章知识点串讲【知识点1】刚性转子的静平衡的原理及计算方法一、静不平衡的定义:对于轴向尺寸较小的盘状转子,如齿轮、凸轮等,它们的质量可近似地认为分布在垂直于其回转轴线的同一平面内。
若其质心不在回转线上,当其转动时,偏心质量就会产生离心惯性力。
这种不平衡现象在转子静态时即可表现出来,故称之为静不平衡。
二、静平衡原理:各质量产生的离心惯性力为:13F1 = m1 r1ω2F2 = m2 r2ω2F3 = m3 r3ω2若:F 1+F 2 +F3 ≠ 0——表明此回转体为非平衡回转体。
人为增加一个质量点m P ,该质量点产生一个离心惯性力F P ,F 1+F 2 +F3+F P = 0称对此回转体进行了平衡。
结论:若欲使回转体处于平衡,则各质量点的质径积(或重径积)的矢量和为零。
三、求解方法主要有矢量图解法和坐标轴投影法。
A.矢量图解法其中W i = m i r i ,称为质径积。
用矢量图解法进行求解时,一定要选取合适的比例尺,作图要尽量准确。
平衡条件为:m 1 r 1 + m 2 r 2 + m 3 r 3 + m P r P =0 B.坐标轴投影法【知识点2】刚性转子的动平衡的原理及计算方法一、动不平衡的定义:对于轴向尺寸较大的转子,如内燃机曲轴和机床主轴等,其偏心质量分布在不同的回转平面内。
在这种情况下,即使转子的质心在回转轴线上,由于各偏心质量所产生的离心惯性力不在同一回转平面内,因而将形成惯性力偶,所以仍然是不平衡的。
智慧树知到《机械原理》章节测试答案绪论1、机械是()的总称。
A:机器和机构B:机构和构件C:机器和零件D:机构和零件正确答案:机器和机构2、机器能够完成能量转换。
A:对B:错正确答案:对3、机构能够完成能量转换。
A:对B:错正确答案:错4、机器包含机构。
A:对B:错正确答案:对6、内燃机是用来传递物料的。
A:对B:错正确答案:错7、一台机器是由一个以上的机构组成的。
A:对B:错正确答案:对8、机器和机构都是人为的实物组合。
A:对B:错正确答案:对9、机器和机构都是具有确定运动的。
A:对B:错正确答案:对10、变速箱是机器。
A:对B:错正确答案:错第一章1、机构具有确定运动的条件是()。
A:机构的自由度大于零B:机构的自由度大于零且自由度数等于原动件数C:机构的自由度大于零且自由度数大于原动件数D:机构的自由度大于零且自由度数小于原动件数正确答案:机构的自由度大于零且自由度数等于原动件数2、两构件在几处相配合而构成转动副,在各配合处两构件相对转动的轴线()时,将引入虚约束。
A:交叉B:重合C:垂直D:异面正确答案:重合4、一个平面低副所受的约束数为()。
A:0B:1C:2D:3正确答案:25、仅用简单的线条和规定的符号代表构件和运动副所绘制的简图称为()。
A:机构运动简图B:机构示意图C:运动线图D:机构装配图正确答案:机构示意图6、机构中的构件是由一个或多个零件所组成,这些零件间不能产生相对运动。
A:对B:错正确答案:对7、移动副是()。
A:2级副B:3级副C:4级副D:5级副正确答案:5级副8、构件通过()而构成的可相对运动的系统成为运动链。
A:运动副B:铰链C:零件D:机架正确答案:运动副9、齿轮副是高副。
A:对B:错正确答案:对10、螺旋副是空间运动副。
A:对B:错正确答案:对第二章2、速度瞬心是()为零的重合点。
A:相对速度B:绝对速度C:加速度D:速度正确答案:相对速度3、速度瞬心是()相等的重合点。
《机械原理》简答题一、平面机构的结构分析1.平面机构基本定义:机器:可用来变换或者传递物料、能量或信息的装置机构:能实现预期机械运动的构件的组合,包括原动件,从动件,机架零件:机器制造单元构件:机器运动单元杆组:从动件系统中分解为若干不可再分,自由度为0的运动链约束:对独立运动的限制自由度:构件具有的独立运动的数目运动副:由两构件直接接触形成的可运动联接运动链:两个以上以运动副联接而成的系统虚约束:对输出件的运动不起约束作用的约束局部自由度:与输出件运动无关的自由度2.在什么条件下,运动链具有运动可能性、运动确定性、可以成为机构?自由度大于零;自由度数目等于原动件数目;运动链中某构件固定为机架3.高副低代时,齿轮副如何处理?齿轮副是将所引入的两个转动副分别位于相接触的两齿廓的曲率中心处,对于一对渐开线齿廓的齿轮副,曲率中心分别位于两齿轮的啮合极限点二、平面机构的运动分析1.什么是速度瞬心,相对瞬心与绝对瞬心的区别?速度瞬心:两构件上相对速度为零的重合点;绝对瞬心处的绝对速度为零2.用速度瞬心法和矢量方程图作机构速度分析有什么优缺点?速度瞬心法:只能进行速度分析,适用于简单的平面机构矢量方程图:作图不是很准确3.什么是三心定理?作平面平行运动的三个构件共有三个瞬心,它们位于一条直线上4.机构在什么时候有哥氏加速度,如何确定?绝对运动:动点相对于定参考系的运动相对运动:动点相对于动参考系的运动牵连运动:动参考系相对于定参考系的运动相对运动为转动,牵连运动为平动时两构件重合点有哥氏加速度,它是由于相对速度方向变化产生的加速度,a c = 2ωe v r sin θ三、平面机构的力分析1.什么是摩擦角,移动副中总反力如何确定?摩擦角:总反力和法向反力的夹角总反力和法向反力夹角为摩擦角,偏斜方向和相对速度方向相反2.什么是当量摩擦系数和当量摩擦角?当量摩擦系数:摩擦力和铅锤载荷的比值当量摩擦角:由当量摩擦系数确定的摩擦角3.矩形螺纹和三角形螺纹副各有什么特点,适用于什么场合?矩形螺纹:当量摩擦系数小,传动效率高,适用于传动三角形螺纹:自锁性能好,联接强度高,适用于联接4.什么是摩擦圆,摩擦圆的大小和什么有关?以轴颈中心为圆心,与总反力方向相切的圆;摩擦圆半径与轴颈半径和当量摩擦系数成正比5.为什么实际设计中采用空心轴端?轴端压强和半径成反比,因此轴端中心部分的压强非常大,极易压溃6.什么是机械效率,其意义是什么?机械效率是输出功(有效功)和输入功(驱动功)的比值,它反映了输入功(有效功)的有效利用程度7.什么是自锁和自锁性能,移动副和转动副自锁的条件是什么,自锁时阻抗力和机械效率满足什么条件?自锁:由于摩擦力的作用,不管驱动力多大都不能使构件运动的现象自锁性能:机构反行程自锁而正行程不自锁移动副自锁的条件是驱动力作用在摩擦角之内,转动副自锁的条件是驱动力作用在摩擦圆之内。
第二章一、单项选择题:1.两构件组成运动副的必备条件是。
A.直接接触且具有相对运动;B.直接接触但无相对运动;C.不接触但有相对运动;D.不接触也无相对运动。
2.当机构的原动件数目小于或大于其自由度数时,该机构将确定的运动。
A.有;B.没有;C.不一定3.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.虚约束;B.局部自由度;C.复合铰链4.用一个平面低副联二个做平面运动的构件所形成的运动链共有个自由度。
A.3;B.4;C.5;D.65.杆组是自由度等于的运动链。
A.0;B.1;C.原动件数6.平面运动副所提供的约束为A.1;B.2;C.3;D.1或27.某机构为Ⅲ级机构,那么该机构应满足的必要充分条件是。
A.含有一个原动件组;B.至少含有一个基本杆组;C.至少含有一个Ⅱ级杆组;D.至少含有一个Ⅲ级杆组。
8.机构中只有一个。
A.闭式运动链;B.原动件;C.从动件;D.机架。
9.要使机构具有确定的相对运动,其条件是。
A.机构的自由度等于1;B.机构的自由度数比原动件数多1;C.机构的自由度数等于原动件数二、填空题:1.平面运动副的最大约束数为_____,最小约束数为______。
2.平面机构中若引入一个高副将带入_______个约束,而引入一个低副将带入_____个约束。
3.两个做平面平行运动的构件之间为_______接触的运动副称为低副,它有_______个约束;而为_______接触的运动副为高副,它有_______个约束。
4.在平面机构中,具有两个约束的运动副是_______副或_______副;具有一个约束的运动副是_______副。
5.组成机构的要素是________和________;构件是机构中的_____单元体。
6.在平面机构中,一个运动副引入的约束数的变化范围是_______。
7.机构具有确定运动的条件是____________________________________________。