发布时间 : 星期四 文章机械设计基础习题集+答疑更新完毕开始阅读c0d8fbb36bec0975f465e2c4
辅导答疑
1、计算机构的自由度。
解：如果机构在结构上具有相似或对称的部分，就有可能存在虚约束。因此，在此机构中可能有虚约束存在。
实际上，在此机构中任意去掉一个构件都不会影响该机构的运动。例如去掉构件8，D点的运动轨迹并没有发生任何改变。因而，由于构件8的存在而带入的约束应为虚约束。故在计算机构的自由度时，构件8及其带入的两个运动副可除去不计。此外，还应注意到在A、B、C三点处有复合铰链。故该机构的n?7，pL?10，pH?0，其自由度
F?3?7?2?10?0?1
2、图示为一冲床传动机构的设计方案。设计者的意图是通过与凸轮固联的齿轮1带动凸轮2旋转后，推动摆杆3并带动导杆4来实现冲头上、下的冲压动作。分析此方案有无结构组成原理上的错误。若有，应如何修改?
解：画出该方案的机构示意图，如图(a)所示，计算其自由度
F?3n?(2PL?PH)?3?3?(2?4?1)?0
其中：滚子B为局部自由度。
由计算可知：因其自由度为零，故该方案无法实现所要求的运动要求。其主要是因
为闭环5—3—4—5的自由度为零，构件3没有相对运动，故构件2也不能相对运动。因此须将闭环5—3—4—5改为自由度为1的闭环。要使该环的自由度为1，可采用增加一个构
1
件和一个低副或将一个低副变为高副的方法。
F?3n?(2PL?PH)?3?4?(2?5?1)?1
修改方案之一如图(b)所示，其自由度为
(a) (b)
3、半径是R的半圆形凸轮沿水平方向向右移动，使推杆AB沿铅直导轨滑动，在图示位置时凸轮具有速度v和加速度a，求这瞬时推杆AB的速度。
解：本题的关键在于找到动点和三种运动。
动点选取时，常取接触点；一般以常接触点为动点；动点、动系不能选在同一物体上。为此选推杆AB上的A点为动点，则凸轮上的A点为牵连点。所以动点A的三种运动是：
牵连运动——凸轮向右的直线运动
相对运动——动点A沿着凸轮廓线的曲线运动 绝对运动——动点A沿铅垂向上的直线运动 由速度合成定理及速度矢量多边形得：
tan60??VeVa
∴推杆AB的速度
Va?Ve3?vtan60?3
sin60??VeVe23Vr??vVr ∴sin60?3 速度矢量图
2
4、何谓机构的自锁？机构自锁的条件是什么？ 解：“自锁”的概念，必须正确理解。不能误认为机构运动不起来就是自锁。
所谓机构的自锁是指：第一、就机构的结构而言它本应是能够运动的(即其自由度F>0)； 第二、在驱动力任意增大的情况下都不能产生运动。
此外，尚须明确，所谓机构具有自锁性，只是指该机构在某个方向的驱动力的作用下，或者在某一构件为主动件的情况下是自锁的，并非机构在任何情况都不能运动。至于是否需要使机构具有自锁性，要视工作需要而定。在一般情况下，如无自锁性的要求，应避免机构具有自锁性，因为具有自锁性的机构，一般效率都比较低。
判定机构是否会自锁和在何条件下自锁，要根据具体情况分析驱动力是否作用于摩擦角、摩擦圆之内或效率η≤0等方法来判断。
5、要求进行动平衡的回转件，如果只进行静平衡是否一定能减轻不平衡质量造成的不良影响？
解：刚性转子的静平衡只解决惯性力的平衡问题，它实质上是一个平面汇交力系的平衡问题。而动平衡则是既平衡惯性力又平衡惯性力偶。不过，我们可以把动平衡问题简化为在选定的两个平衡基面中，分别平衡一组平面汇交力系的问题。所以，为解决刚性转子的静平衡问题，只要适当地加一个平衡配重就行了，而为解决动平衡问题，则需要在两个平衡基面中，分别适当地各加一个平衡配重，即共需加两个平衡配重才行。
若要进行动平衡，如果只进行静平衡，不一定能减轻动平衡造成的不良影响。
6、飞轮和调速器的作用是什么？有何区别？ 解：飞轮的作用是当机器出现盈功时把多余的能量吸收和储存起来，当机器出现亏功时又把储存的能量释放和补偿出来，从而降低机器运转速度的波动程度，即在机器内部起转化和调节功能的作用，而其本身并不能产生新的能量使机器在一个运动循环中的能量增加或减少。
调速器的作用则不同，它是从机器的外部来调节输入机器的能量，使机器恢复稳定运转。两者的调速原理不同，解决的问题也不同。正因如此，所以在同一部机器中可能既装有飞轮又装有调速器。这也是一个必须搞清的概念。
7、何谓“死点”？它在什么情况下发生？它与“自锁”在本质上的区别什么？
解：机构处于“死点”时，机构的传动角??0?、而压力角??90?，这时不论驱动力多大，都不能使机构运动。这一点似乎与“自锁”很相似，但实质两者是不同的。我们知道，机构所以发生自锁，是由于机构中存在摩擦的关系，而当机构处于死点时，即使不存在摩擦，机构也是不能运动的，这就是它们的本质区别，不能加以混淆。
3
8、何谓凸轮的压力角？该压力角的大小在凸轮的设计中有何重要意义？为何要规定许用压力角???？
解：所谓凸轮的压力角α，就是从动件与凸轮接触点的速度方向和受力方向之间所夹的锐角。α愈大，有用分力愈小，有害分力愈大，对导路侧面产生的压力愈大，导路中的摩擦阻力也就愈大，机构的效率就愈低。当α大到机构不能克服摩擦阻力时，凸轮就不能推动从动件运动，机构将发生自锁。可见α是影响凸轮机构受力状况的一个重要参数。实践证明，当增α大到接近αmin时，即使尚未发生自锁，也会导致摩擦力急剧增大，凸轮轮廓严重磨损，效率降低。因此，实际设计中，为了安全起见，规定了压力角的许用值[α]。
对直动从动件，推程是：[α]=30°~40°对摆动从动件，推程是：[α]=40°~50°。
9、轴向受压的正方形截面柱，在其中部开一槽如图(a)所示，试求杆开槽前与开槽后杆中最大压应力的比值。
解：没开槽前杆为轴向压缩，横截面上的正应力为
????P 2aP?开槽后，槽口部分则是偏心压缩，其受力如图(b)所示，此时横截面上的最大压应力为
aPPeP4??8?P ?????????121?a?2AWza2aa??26?2?显然
??1? ???8即开槽前与开槽后杆中最大压应力的比值为1:8。
4