机械原理：第二章

1. 机械原理：第二章

1、平面四杆机构的基本形式
  
 机架、连架杆、连杆
  
 根据连架杆的运动形式分： 1、曲柄摇杆机构；2、双曲柄机构；3、双摇杆机构。
  
 2、平面四杆机构的演化
  
 转动副转化为移动副：对心曲柄滑块机构
  
 取不同构件作机架：偏置曲柄滑块机构
  
 变换构件的形态
  
 1、运动特性
  
 整转副存在条件：最短杆与最长杆长度之和小于等于其他两杆之和。
  
 曲柄存在条件：以最短杆或其相邻杆作机架。
                                          
 急回特性：回程所用时间小于工作行程所用时间。
  
 （行程速比系数  ，极位夹角  ）
                                          
 运动连续性：表示主动件连续运动时，从动件也能连 续占据各个预期的位置。
  
 2、传力特性
  
 压力角  ：受力方向和运动方向所夹的锐角（要求小于等于50°）；
  
 转动角  ：压力角的余角。
  
 死点：有效分力等于零。（摇杆为原动件）
                                          
 避免死点的方法：（1）利用构件惯性力；（2）多套机构交错排列；（3）对双摇杆机构限制摇杆的摆角。
  
 死点的利用：（1）夹紧装置；（2）飞机起落架。
  
 实现远距离传动、多种运动轨迹、较大的机械增益。
  
 机械增益：机械获得的输出力矩大于输入力矩
  
 优点：（1）实现多种运动规律和运动轨迹；（2）低副，承载能力强，耐磨损；（3）易于制造和获得较高的精度。
  
 缺点：（1）传动效率低；（2）不适于高速场合。
  
 1、瞬心法
  
 速度瞬心：当两构件作平面相对运动时，在任一瞬时，都可以认为它们是绕某 一重合点作相对转动，而该重合点则简称瞬心，用  表示。
  
 瞬心数目：  。
  
 通过运动副直接相连的两构建的瞬心：
  
 （1）以转动副连接的两构件的瞬心
                                          
 （2）以移动副相连的两构件的瞬心
                                          
 （3）以平面高副连接的两构件的瞬心
                                          
 不直接相连的两构件的瞬心：
  
 三心定理：三个作平面运动的构件共有3个 瞬心，且位于同一条直线上。
  
 2、杆组法（不要求）
  
 1、平面连杆机构设计的基本问题
  
 平面连杆机构设计方法：图解法、解析法、实验法
  
 2、刚体导引机构的设计
  
 3、函数生成机构的设计

2. 求解机械原理试题答案

见图

3. 机械原理第八版第二章问题

4. 机械原理答案

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5. 机械原理的作业求解

见图

6. 机械设计第八版第五章课后习题答案

机械设计第五章课后习题
5-1 分析比较普通螺纹、管螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹的特点，各举一例说明它们的应用
 
 _5-2 将承受轴向变载荷的联接螺栓的光杆部分做得细些有什么好处？
 
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5-3 分析活塞式空气压缩气缸盖联接螺栓在工作时的受力变化情况，它的最大应力，最小应力如何得出？当气缸内的最高压  力提高时，它的最大应力，最小应力将如何变化？
 
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5-4 ?图5-49所示的底板螺栓组联接受外力F∑作用在包含x轴并垂直于底板接合面的平面内。试分析底板螺栓组的受力情况，并判断哪个螺栓受力最大？堡证联接安全工作的必要条件有哪些？
 
 
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5-5 图5-50是由两块边板和一块承重板焊成的龙门起重机导轨托架。两块边板各用4个螺栓与立柱相联接，托架所承受的最大载荷为KN，载荷有较大的变动。试问：此螺栓联接采用普通螺栓联接还是铰制孔用螺栓联接为宜？为什么？
 
 
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5-6 已知托架的边板用6个螺栓与相邻的机架相联接。托架受一与边板螺栓组的垂直对称轴线相平行、距离为mm、大小为60KN的载荷作用。现有如图5-51所示的两种螺栓不知型式，设采用铰制孔用螺栓联接，试问哪一种不知型式所用的螺栓直径较小？为什么？
 
 
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5-7 图5-52所示为一拉杆螺纹联接。已知拉丁所受的载荷F=56KN,载荷稳定，拉丁材料为Q235钢，试设计此联接。
 
 
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5-8 两块金属板用两个M12的普通螺栓联接。若接合面的摩擦系数f=0.3,螺栓预紧力控制在其屈服极限的70%。螺栓用性能等级为4.8的中碳钢制造，求此联接所能传递的横向载荷。
 
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5-9
受轴向载荷的紧螺栓联接，被联接钢板间采用橡胶垫片。已知螺栓预紧力Fo=15000N,当受轴向工作载荷F＝10 000N时，求螺栓所受的总拉力及被联接件之间的残余预紧力。
 
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5-10 图5-24所示为一汽缸盖螺栓组联接。已知汽缸内的工作压力P=0~1MPa，缸盖与缸体均为钢制，直径D1=350mm,D2=250mm.上、下凸缘厚均为25mm.试设计此联接。
 
 
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5-11 设计简单千斤顶（参见图5-41）的螺杆和螺母的主要尺寸。起重量为40000N，起重高度为200mm,材料自选。
 
 
参考答案
5-1:
螺纹类型 特点 应用
普通螺纹 牙形为等力三角形，牙型角60o，内外螺纹旋合后留有径向间隙，外螺纹牙根允许有较大的圆角，以减少应力留集中。同一公称直径按螺距大小，分为粗牙和细牙。细牙螺纹升角小，自锁性较好，搞剪强度高，但因牙细在耐磨，容易滑扣 一般联接多用粗牙螺纹，细牙螺纹常用于细小零件、薄壁管件或受冲击、振动和变载荷的连接中，也可作为微调机构的调整螺纹用
管螺纹 牙型为等腰三角形，牙型角55o，内外螺纹旋合后无径向间隙，牙顶有较大的圆角 管联接用细牙普通螺纹 薄壁管件
  非螺纹密封的55o圆柱管螺纹 管接关、旋塞、阀门及其他附件
  用螺纹密封的55o圆锥管螺纹 管子、管接关、旋塞、阀门及其他螺纹连接的附件
  米制锥螺纹 气体或液体管路系统依靠螺纹密封的联接螺纹
梯形螺纹 牙型为等腰梯形，牙侧角3o，内外螺纹以锥面巾紧不易松动，工艺较好，牙根强度高，对中性好 最常用的传动螺纹
锯齿形螺纹 牙型不为等腰梯形，工作面的牙侧角3o，非工作面的牙侧角30o。外螺纹牙根有较大的圆角，以减少应力集中。内外螺纹旋合后，大径处无间隙，便于对中。兼有矩形螺纹传动效率高和梯形螺纹牙根旨度高的特点 只能用于单向受力的螺纹联接或螺旋传动，如螺旋压力机
 
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5-2
答：可以减小螺栓的刚度，从而提高螺栓联接的强度。
 
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5-3  解：
  解：
 
最大应力出现在压缩到最小体积时，最小应力出现在膨胀到最大体积时。当汽缸内的最高压力提高时，它的最大应力增大，最小应力不变。
 
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5-4
 

 
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5-5
采用铰制孔用螺栓联接为宜，因为托架所承受的载荷有较大变动，普通螺栓联接靠接合面产生的摩擦力矩来抵抗转矩。
由公式
 和  
可求得螺栓的最小直径，铰制孔用螺栓时，由公式 及挤压强度和剪切强度公式可以计算出此时的最小直径，两个直径进行比较可得出铰制孔用螺栓的直径小。
 
 
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5-6
 

 
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5-7
 

 
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5-8
 

 
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5-9
 

 
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5-10
 

 
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5-11
解： (1) 选作材料。螺栓材料等选用45号钢 。螺母材料选用ZCuA19Mn2,查表确定需用压强[P]=15MPa.
(2)确定螺纹牙型。梯形螺纹的工艺性好，牙根强度高，对中性好，本题采用梯形螺纹。
（3）按耐磨性计算初选螺纹的中径。因选用梯形螺纹且螺母兼作支承，故取 ，根据教材式（5-45）得
 
按螺杆抗压强度初选螺纹的内径。根据第四强度理论，其强度条件为 
  
但对中小尺寸的螺杆，可认为 ，所以上式可简化为
 
式中，A为螺杆螺纹段的危险截面面积， ;S为螺杆稳定性安全系数，对于传力螺旋，S=3.5-5.0;对于传导螺旋，S=2.5-4.0;对于精密螺杆或水平螺杆，S>4.本题取值为5.故
 
（5）综合考虑，确定螺杆直径。比较耐磨性计算和抗压强度计算的结果，可知本题螺杆直径的选定应以抗压强度计算的结果为准，按国家标准GB/T5796-1986选定螺杆尺寸参数：螺纹外径d=44mm,螺纹内径d1=36mm,螺纹中径d2=40.5mm,螺纹线数n=1,螺距P=7mm.
(6)校核螺旋的自锁能力。对传力螺旋传动来说，一般应确保自锁性要求，以避免事故。本题螺杆的材料为钢，螺母的材料为青铜，钢对青铜的摩擦系数f=0.09(查《机械设计手册》)。因梯形螺纹牙型角 ,所以
 
因 ,可以满足自锁要求。
注意：若自锁性不足，可增大螺杆直径或减沾上螺距进行调整。
（7）计算螺母高度H.因选 所以H= ,取为102mm.螺纹圈数计算：z=H/P=14.5
螺纹圈数最好不要超过10圈，因此宜作调整。
一般手段是在不影响自锁性要求的前提下，可适当增大螺距P,而本题螺杆直径的选定以抗压强度计算的结果为准，耐磨性已相当富裕，所以可适当减低螺母高度。现取螺母高度H=70mm,则螺纹圈数z=10,满足要求。

（8）螺纹牙的强度计算。由于螺杆材料强度一般远大于螺母材料强度，因此只需校核螺母螺纹的牙根强度。根据教材表5-13，对于青铜螺母 ,这里取30MPa,由教材式（5-50）得螺纹牙危险截面的剪切应力为

 满足要求

螺母螺纹根部一般不会弯曲折断，通常可以不进行弯曲强度校核。
（9）螺杆的稳定性计算。当轴向压力大于某一临界值时，螺杆会发生侧向弯曲，丧失稳定性。好图所示，取B=70mm.则螺杆的工作长度
l=L+B+H/2=305mm
螺杆危险面的惯性半径i=d1/4=9mm
螺杆的长度：按一端自由，一段固定考虑，取 
螺杆的柔度： ,因此本题螺杆 ,为中柔度压杆。棋失稳时的临界载荷按欧拉公式计算得
 
所以满足稳定性要求。

7. 帮忙做几道《机械原理》的选择题，急用

1.两组构件组成平面高副是，其瞬心（ C）接触点上
  A一定在 B不一定在 C不可能在
分析：接触点两轮廓线的公法线上.。所以选C不可能在
2.组成移动副的两个构件，他们的角速度（A）
  A相等 B不相等 C永远等于零
分析：两构件之间形成多个运动副，当一个曲柄作为原动件匀速回转时，另一个曲柄也以相等的角速度匀速同向回转，所以选择A相等
3.机构是由多个构件组成的，各构件之间的相对运动（A）
  A确定 B不确定 C速度为零
分析：构件是机构中的刚性系统，机构中各构件之间保持一定的相对运动，所以选择A确定
4.3个彼此做平面运动的构建共有（A）个瞬心，他们（A1）位于同一直线上
  A3 B4 C2 D5   A1一定 B1不一定 C1可能 D1不可能
分析：根据三心定理求两构件的瞬心：做平面运动的三个构件共有三个瞬心，它们位于同一直线上
5.利用速度影像原理可以求解（同一）构件各点间的（速度）关系
  A同一，加速度 B两个，速度 C同一，速度 D不同，加速度
  分析： 当已知同一构件上两点的速度（如两点B、C），可求得此构件上任一点的速度,  所以选择C同一，速度
6.在力平衡的情况下，转动副中总反力的方向应与摩擦圆（A）
  A相割 B相切 C分离
7.在常用的螺旋副中，（C）的自锁性能最好。
  A普通螺纹 B矩形螺纹 C锯齿形螺纹 D梯形螺纹
分析：自锁条件是螺纹升角小于螺旋副的当量摩擦角.，所以选择C。
8.当材料和润滑相同时，槽面的当量摩擦系数fv（B大于）平面的摩擦系数F
  A小于 B大于 C等于 
9.凸轮与从动件在接触处组成（A）
  A高副 B低副 C回转副 D移动副
10.在曲柄摇杆机构中，当（B摇杆）为原动件时，机构会出现死点位置。
  A曲柄 B摇杆 C连杆 D机架
11.铰链四机构具有曲柄的条件是（A）
  A最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其他两杆的长且曲柄位最短杆
  B最短杆与最长杆的长度之和大于或等于其他两杆的长且曲柄位最短杆
  C最短杆与最长杆的长度之和只能等于其他两杆的长且曲柄位最短杆
分析：平面四杆机构的最短杆和最长杆的长度之和小于或者等于其馀两杆长度之和，所以选择A。

继续答题。。
12.平面连杆机构具有急回运动的特征是，行程速比系数（A）
  A大于1 B大于等于1 C小于1  D等于1
 分析：根据行程速比系数的定义，选择A
13.对于外凸的凸轮廓线，若理论廓线的曲率半径（C）滚子半径时，凸轮实际廓线会出现变尖现象。
  A小于 B大于 C等于
分析：,当滚子半径rr等于凸轮理论廓线的曲率半径ρ时,凸轮的实际廓线将“变尖”，所以选择C
14.等加速等减速运动规律是指（）
  A推程采用等加速，回程采用等减速
  B回程采用等加速，推程采用等减速
  C推程前半段采用等加速，推程后半段采用等减速
  D回程后半段采用等加速，推程前半段采用等减速
分析：等加速等减速运动规律是指从动件在前半程作等加速、后半程等减速的运动，故正确答案应是C) 
15.一对渐开线直齿圆柱齿轮的连续啮合条件是（A）
  A模数和压力角相等 B分度圆上齿厚和槽宽相等 C齿数相等 D实际啮合线的长度大于等于基圆齿距
分析：两轮的模数和压力角必须分别相等并为标准值，故选择A
16.斜齿轮比直齿轮传动平稳，其原因之一是（D）
  A齿数多 B齿轮所受的法向力与轴线不平行 C齿宽大 D齿轮是逐渐进入和脱离啮合的
分析：斜齿圆柱齿轮啮合时，齿轮的齿阔是逐渐进入啮合、逐渐脱离啮合的，斜齿轮齿阔接触线的长度由零逐渐增加，又逐渐缩短，直至脱离接触，载荷也不是突然加上或卸下的，因此斜齿圆柱齿轮传动工作较平稳。故选择D
17.加工标准齿轮不产生根切的最小齿数是（C）
  A20 B15 C17 D不受限制
分析：标准齿轮不发生根切的最小齿数是17，所以选择C
18.安装飞轮后，机械系统的周期性速度波动将（A）
  A减小 B消除 C增大
分析：安装飞轮不仅可以减小机械运转过程中的速度波动幅度，而且可以选择功率较小的原动机。所以选择A
19.单销外槽轮机构中，槽轮上径向槽的数目（D）
  A小于3 B大于3 C等于3 D大于等于3 
分析：由于运动特性系数大于0，所以槽轮槽数最小值可以推出最少槽数为3，所以选择D

以上题目经过l两天的努力，终于完成了。
希望对你有所帮助，祝你学习进步!

8. 机械原理的一道选择题

B 在机构中,若某一瞬时,一可东构件上的某点的速度为零 则该点为可动构件与机架的瞬心 

补充：
根据瞬心的概念：速度瞬心（简称瞬心）是互作平面相对运动两构件上瞬时相对速度为零、或者说绝对速度相等的重合点，故瞬心可定义为两构件上的瞬时等速重合点。若该点的绝对速度为零，为绝对瞬心，否则为相对瞬心。

其他说法错误的原因：
A: 速度“大小”相等，并不等于速度相同，速度是矢量，不是标量；
C：速度相同，则只能是二者的相对瞬心，不能说绝对瞬心；
D：高副的接触点或线只是他们的相对瞬心，绝对瞬心并不一定是那个点。