机械基础第五版教案

机械基础第五版教案（精选4篇）

篇1：机械基础第五版教案

前 言

机械设计基础课程是高等工科学校近机类、非机类 专业开设的一门技术基础课。杨可桢、程光蕴主编的 《机械设计基础》, 因其内容精炼、深度适中、重点突 出、知识面宽而被众多高等学校作为主要教材在教学中 采用。

本书是根据原国家教委颁布的“高等工业学校机械 设计基础课程基本要求”, 汇集了编者多年来的教学经 验, 在深刻理解机械设计基础课程内容的基础上编写而 成的, 是杨可桢、程光蕴主编《机械设计基础》的配套 辅导书, 章节顺序和内容体系与教材完全一致, 并涵盖 了国内同类教材的重点内容。本书特点: 1.明确每章的教学基本要求和重点教学内容。重点介绍基本概念、基本理论、基本分析方法和设计方法。2.建立明晰的知识结构框架。.考点及经典题型精解。介绍考点的具体内容, 并详尽剖析, 总结解题规律、解题思路、解题技巧。4.详细的课后习题解答。5.自测试题及答案符合考点精神, 便于学习总结 和自我检验。

书后附有模拟试题五套。

参加本书编写工作的有: 西安电子科技大学李团结(第1 , 14 章)、西安石油大学秦彦斌(第3 章)、西安石油大学陆品(第13 章)、西安建筑科技大学史丽晨(第2 , 5 , 7 , 8 , 12 章)、西安建 筑科技大学郭瑞峰(第4 , 6 , 9 , 10 , 11 , 15 , 16 , 17 , 18 章及模 拟试题)。全书由郭瑞峰、史丽晨主编。

本书可作为近机类、非机类大学生学习《机械设计基础》课程 的参考书, 也可供电大、职大、函大、夜大等相关专业的学生学习使用, 也可作为考研辅导书, 还可供有关教师及工程技术人员 参考。

由于编者水平有限, 书中难免有谬误和不妥之处, 敬请读者批 评指正。编者

2005 年8 月于西安 机械设计基础导教² 导学²导考

目录

第 1 章平面机构的自由度和速度分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 1 1.1 重点内容提要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 1 1.2 重点知识结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 6 1.3 考点及常见题型精解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 6 1.4 课后习题详解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 11 1.5 学习效果测试题及答案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 16 第2 章平面连杆机构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 20 2.1 重点内容提要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 20 2.2 重点知识结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 26 2.3 考点及常见题型精解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 27 2.4 课后习题详解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 32 2.5 学习效果测试题及答案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 42 第3 章凸轮机构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 50 3.1 重点内容提要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 50 3.2 重点知识结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 57 3.3 考点及常见题型精解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 58 3.4 课后习题详解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 67 3.5 学习效果测试题及答案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 79 第4 章齿轮机构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 84 4.1 重点内容提要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 84 4.2 重点知识结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 93 4.3 考点及常见题型精解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 95 4.4 课后习题详解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 101 4.5 学习效果测试题及答案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 108 第5 章轮系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 111 5.1 重点内容提要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 111 5.2 重点知识结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 114 5.3 考点及常见题型精解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 115 5.4 课后习题详解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 118 5.5 学习效果测试题及答案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 131 第6 章间歇运动机构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 137 6.1 重点内容提要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 137 6.2 重点知识结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 140 6.3 考点及常见题型精解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 140 6.4 课后习题详解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 142 6.5 学习效果测试题及答案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 144 第7 章机械运转速度波动的调节⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 146 7.1 重点内容提要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 146 7.2 重点知识结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 149 7.3 考点及常见题型精解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 149 7.4 课后习题详解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 153 Ⅱ 机械设计基础导教² 导学²导考.5 学习效果测试题及答案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 161 第8 章回转件的平衡⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 165 8.1 重点内容提要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 165 8.2 重点知识结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 168 8.3 考点及常见题型精解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 168 8.4 课后习题详解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 172 8.5 学习效果测试题及答案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 183 第9 章机械零件设计概论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 187 9.1 重点内容提要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 187 9.2 重点知识结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 194 9.3 考点及常见题型精解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 195 9.4 课后习题详解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 196 9.5 学习效果测试题及答案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 206 第10 章联接⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 209 10.1 重点内容提要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 209 10.2 重点知识结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 217 10.3 考点及常见题型精解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 218 10.4 课后习题详解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 224 10.5 学习效果测试题及答案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 240 第11 章齿轮传动⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 243 11.1 重点内容提要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 243 11.2 重点知识结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 254 11.3 考点及常见题型精解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 255 11.4 课后习题详解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 258 目录 Ⅲ.5 学习效果测试题及答案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 274 第12 章蜗杆传动⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 277 12.1 重点内容提要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 277 12.2 重点知识结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 281 12.3 考点及常见题型精解⋯.⋯.⋯.⋯.⋯.⋯.⋯282 12.4 课后习题详解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 286 12.5 学习效果测试题及答案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 293 第13 章带传动和链传动⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 297 13.1 重点内容提要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 297 13.2 重点知识结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 306 13.3 考点及常见题型精解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 307 13.4 课后习题详解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 316 13.5 学习效果测试题及答案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 324 第14 章轴 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 329 14.1 重点内容提要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 329 14.2 重点知识结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 333 14.3 考点及常见题型精解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 334 14.4 课后习题详解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 338 14.5 学习效果测试题及答案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 347 第15 章滑动轴承⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 350 15.1 重点内容提要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 350 15.2 重点知识结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 356 15.3 考点及常见题型精解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 357 15.4 课后习题详解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 359 Ⅳ 机械设计基础导教² 导学²导考 15.5 学习效果测试题及答案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 361 第16 章滚动轴承⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 363 16.1 重点内容提要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 363 16.2 重点知识结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 372 16.3 考点及常见题型精解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 373 16.4 课后习题详解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 379 16.5 学习效果测试题及答案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 386 第17 章联轴器、离合器和制动器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 390 17.1 重点内容提要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 390 17.2 重点知识结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 392 17.3 考点及常见题型精解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 393 17.4 课后习题详解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 396 17.5 学习效果测试题及答案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 400 第18 章弹簧⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 403 18.1 重点内容提要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 403 18.2 重点知识结构图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 408 18.3 考点及常见题型精解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 409 18.4 课后习题详解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 411 18.5 学习效果测试题及答案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 418 附录模拟试题及参考解答⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 420 附录A 模拟试题⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 420 附录B 模拟试题参考解答⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 439 参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 449 目录 Ⅴ

第1 章平面机构的自由度和速度分析

1.1 重点内容提要.1.1 教学基本要求(1)掌握运动副的概念及其分类。

(2)掌握绘制机构运动简图的方法。(3)掌握平面机构的自由度计算公式。

(4)掌握速度瞬心的概念, 能正确计算机构的瞬心数。(5)掌握三心定理并能确定平面机构各瞬心的位置。(6)能用瞬心法对简单高、低副机构进行速度分析。.1.2 构件和运动副及其分类

1.构件

构__________件是机器中独立的运动单元体, 是组成机构的基本要素之一。零件是机

器中加工制造的单元体, 一个构件可以是一个零件, 也可以是由若干个零件刚 性联接在一起的一个独立运动的整体。构件在图形表达上是用规定的最简单的 线条或几何图形来表示的, 但从运动学的角度看, 构件又可视为任意大的平面 刚体。

机构中的构件可分为三类:(1)固定构件(机架)。用来支承活动构件(运动构件)的构件, 作为研究机 构运动时的参考坐标系。

(2)原动件(主动件)。又称为输入构件, 是运动规律已知的活动构件, 即作 用有驱动力的构件。

(3)从动件。其余随主动件的运动而运动的活动构件。

(4)输出构件。输出预期运动的从动件。其他从动件则起传递运动的作用。2.运动副

运动副是由两构件组成的相对可动的联接部分, 是组成机构的又一基本要 素。由运动副的定义可以看出运动副的基本特征如下:(1)具有一定的接触表面, 并把两构件参与接触的表面称为运动副元素。(2)能产生一定的相对运动。因此, 运动副可按下述情况分类:(1)根据两构件的接触情况分为高副和低副, 其中通过点或线接触的运动 副称为高副, 以面接触的运动副称为低副。

(2)按构成运动副两构件之间所能产生相对运动的形式分为转动副(又称 为铰链)、移动副、螺旋副和球面副等。

(3)因为运动副起着限制两构件之间某些相对运动的作用, 所以运动副可 根据其所引入约束的数目分为Ⅰ 级副、Ⅱ 级副、Ⅲ 级副、Ⅳ 级副和Ⅴ 级副。

在实际机械中, 经常出现某一构件与其他构件在多处接触的联接情况, 这

时应注意分析各处接触所引入的约束情况, 并根据所引入独立约束的数目来判 定两构件形成运动副的类别及数目。总之, 两构件构成的运动副应至少要引入 一个约束, 也至少要具有一个自由度。因此,平面运动副的最大约束数为2 , 最小 约束数为1。至于运动副的图形表达则应按照国家标准规定的符号来绘制。.1.3 机构运动简图及其绘制

机构各部分的相对运动只决定于各构件间组成的运动副类型(转动副、移 动副及高副等)和各构件的运动尺寸(即确定各运动副相对位置的尺寸), 而与 构件的形状和外形尺寸等因素无关。所以, 描述机构运动原理的图形, 可以根据 机构的运动尺寸, 按一定的比例尺定出各运动副的位置, 再用规定的运动副的 代表符号和代表构件的简单线条或几何图形将机构的运动情况表示出来, 这种 与实际机构位置相同或尺寸成比例绘出的简单图形称为机构运动简图。可以看 出, 机构运动简图是剔除了与运动无关的因素而画出来的简图, 最清楚地揭示 了机构的运动特性。而设计机构, 也就是要确定机构方案和与运动有关的尺寸, 即设计机构运动简图。

机构运动简图绘制的步骤如下: 第一步: 认清机架、输入构件和输出构件。

第二步: 分清构件并编号。首先使主动件运动起来, 然后从主动件开始, 按 机械设计基础导教² 导学²导考

构件是运动单元体的概念分清机构中有几个构件, 并将构件(包括机架)按联接 顺序编号为1 , 2 , 3 , ⋯。

第三步: 认清运动副类型并编号。根据两构件间的相对运动形态或运动副 元素的形状, 认清运动副的类型并依次编号, 如A, B , C, ⋯。

第四步: 恰当地选择作图的投影平面。选择时应以能最简单、清楚地把机构 的运动情况表示出来为原则。一般选机构中的多数构件的运动平面为投影面。第五步: 以机架为参考坐标系, 将主动件置于一个适当的位置, 按比例定出 各运动副的位置, 并画出各运动副的符号及注出编号。

以机架为参考坐标系, 就是可先定出机架上运动副的位置, 并以此位置作

为基准, 画出机构中各构件相对于机架的位置关系, 所以机架本身是否水平或 倾斜是不必考虑的。

将主动件置于适当位置的目的是使画出的机构运动简图清晰, 就是代表构 件的线条尽量不交叉、不重叠。

第六步: 将同一构件的运动副用简单的线条连起来代表构件, 并注出构件 编号和原动件的转向箭头, 便绘出了机构的运动简图。.1.4平面机构自由度的计算

1.平面一般机构自由度的计算 其公式为 F = 3 nph(1.1)式(1.1)中, F 为机构的自由度, n为机构中活动构件的数目, pl 为机构中低副的 数目, ph 为机构中高副的数目。

为了使F 计算正确, 必须正确判断机构中n, pl 和ph 的数目, 因此, 应特别 注意处理好下列三种情况:(1)要正确判定机构中构件的数目和运动副的数目。构件是机构中的运动 单元体, 所以, 不论构件的结构如何复杂, 只要是同一个运动单元体, 它就是一 个构件。

对于运动副数目的确定, 应注意复合铰链的存在, 即当m(m > 2)个构件同 在一处以转动副联接时, 则构成复合铰链, 其转动副数应为(mpl(1.2)式(1.2)中, n 为机构中活动构件的数目, pl 为机构中移动副的数目。.1.5 速度瞬心及其应用

1.速度瞬心

速度瞬心是作相对平面运动的两构件上瞬时相对速度为零(即绝对速度相

等)的重合点, 即同速点。在机构中, 如果这两个构件都是运动的, 即其同速点处 4 机械设计基础导教² 导学²导考 的绝对速度不等于零, 则其瞬心称为相对瞬心。如果这两个构件之一是静止的, 即其同速点处的绝对速度为零, 则其瞬心称为绝对瞬心。2.瞬心总数

每两个构件有一个瞬心, 因此由N 个构件(含机架)组成的机构, 其瞬心数 目按组合关系可得 K = N(N2 pl1)/ 2 瞬心位置的确定

两构件直接以运动副联接

两构件不直接联接:三__________心定理 机构的速度分析

求两构件的角速度之比 求构件的角速度和速度 1.3 考点及常见题型精解.3.1 本章考点

本章考点有以下几个方面:(1)机构中的构件、运动副、复合铰链、局部自由度和虚约束等基本概念。6 机械设计基础导教² 导学²导考

(2)运用规定的符号, 绘制常用机构的机构运动简图。(3)平面机构自由度的正确计算。

(4)速度瞬心的概念和三心定理的正确运用。(5)用速度瞬心法作机构的速度分析。.3.2 常见题型精解

例1.1 试绘制图1.1(a)所示偏心回转油泵机构的运动简图(其各部分尺

寸可由图中直接量取), 并判断该机构是否具有确定的运动。图中偏心轮1 绕固 定轴心A 转动, 外环2 上的叶片a 在可绕轴心C转动的圆柱3 中滑动。当偏心轮 1 按图示方向连续回转时, 可将低压油由右端吸入, 高压油从左端排出。图1.1 解(1)选取合适的长度比例尺(μl)绘制此机构的运动简图, 如图1.1(b)所示。

(2)计算机构的自由度。

此机构为曲柄摇块机构。由图1.1(b)可知n = 3 , pl = 4 , ph = 0 , 由式(1.1)计算该机构的自由度为

F = 3 nph = 3 ³ 30 = 1 由于该机构有一个原动件, 所以此机构具有确定的运动。

【评注】绘制机构运动简图时, 关键是分析相连两个构件的约束关系, 确 定运动副的类型, 然后再用规定的符号表示出来。

例1.2 试计算图1.2 所示凸轮— 连杆组合机构的自由度。

解在图1.2 中, B, E 两处的滚子转动为局部自由度, C, F 虽各有两处与 第1 章平面机构的自由度和速度分析7 机架接触构成移动副, 但都可视为一个移动副, 该机构在D 处虽存在轨迹重合 的问题, 但由于D 处相铰接的双滑块为一个自由度为零的Ⅱ 级杆组, 即D处未 引入约束, 故机构中不存在虚约束。图1.2 将机构中的局部自由度除去不计, 则有n = 5 , pl = 6 , ph = 2 , 于是可得该 机构的自由度为

F = 3 nph = 3 ³ 52 = 1 【评注】如果将该机构中D处相铰接的双滑块改为相固联的十字滑块时, 则机构中就存在一个虚约束。在机构中, 两构件构成运动副所引入的约束起着 限制两构件之间某些相对运动、使相对运动或自由度减少的作用。但在机构中, 某些运动副和构件带入的约束可能与机构所受的其他约束相重复, 因而对机构 的运动实际上不起约束作用, 这种约束就是虚约束。例1.3 试计算图1.3 所示的精压机构的自由度。图1.3 解由图1.3 可以看出, 该机构中存在结构对称部分, 从传递运动的独立 8 机械设计基础导教² 导学²导考

性来看, 有机构ABCDE 就可以了, 而其余部分为不影响机构运动传递的重复 部分, 故引入了虚约束。

将机构中引入虚约束的重复部分去掉不计, 则n = 5 , pl = 7(C处为复合铰 链), ph = 0 , 于是可得该机构的自由度为 F = 3 nph = 3 ³ 50 = 1 【评注】存在虚约束的机构, 一般常具有相似或对称部分的结构特征。所

以, 如研究的机构在结构上具有相似或对称部分, 就有可能存在虚约束, 因而就 要注意分析, 以免发生错误。

例1.4 试计算图1.4 所示机构的自由度。图1.4 解图 1.4 所示的楔块机构全由移动副组成, 此机构中n = 3 , pl = 5 , 于是 由式(1.2)可得该机构的自由度为 F = 2 n5 = 1 【评注】这里应注意, 若机构中只存在移动副, 在各构件之间不出现相对

转动, 这时机构自由度的计算不能用式(1.1), 只能用式(1.2)来计算, 否则会导 致计算错误。

例1.5 图 1.5 所示的凸轮机构中, 已知R = 50 mm, lOA = 20 mm, lAC = 80 mm, ∟OAC = 90°, 凸轮1 以等角速度ω1 = 10 rad/ s 逆时针转动, 比例尺 μl = 0.002 m/ mm。试用瞬心法求从动件2 的角速度ω2。

解由三心定理求出所需的瞬心P12 , P13 和P23 , 则点P12 处的速度为 v = ω1(P13 P12)μl = ω2(P23 P12)μl 则

ω2 = ω1(P13 P12)P23 P12 = 10 ³ 12 52 = 2.31 r ad/ s(逆时针)【评注】利用速度瞬心法对某些平面机构, 特别是平面高副机构, 进行速 第1 章平面机构的自由度和速度分析9 度分析是比较简便的。求两构件的角速度之比, 一般先分别求出两构件与机架 的瞬心(绝对瞬心)和这两个构件的瞬心(相对瞬心), 然后连接三点成一直线, 那么两构件的角速度之比等于其绝对速度瞬心连线被相对速度瞬心分得的两 线段的反比。如果两构件的相对瞬心内分该连线, 则两构件转向相反, 反之则转 向相同。图1.5 例1.6 已知一牛头刨床机构的机构运动简图如图1.6 所示, 设在图示瞬 间构件1 的角速度为ω1 , 机构各部分尺寸见图。(1)计算此机构的自由度;(2)试求图示位置滑枕的速度vC。解(1)计算机构的自由度。

在该机构中, n = 5 , pl = 7(F 和F′处的移动副只能算一个), ph = 0 , 因此 该机构的自由度为

F = 3 n2 ³ 7 = 1(2)速度分析。

先求出构件3 的绝对瞬心P36 的位置, 再求出瞬心P13 的位置。因为P13 为 构件1 和3 的等速重合点, 所以 vP13 = ω1 AP13μl = ω3 P36 P13μl ω3 = ω1 AP13/ P36 P13(rad/ s)ω3 与ω1 转向相同, 因为P13 外分连线P36 P16 , 则有 vC = ω3 P36 Cμl(m/ s)(水平向左)或者求出瞬心P15 的位置, 直接利用瞬心P15 求得 vC = ω1 P15 Aμl(m/ s)(水平向左)【评注】应用速度瞬心进行平面机构的速度分析, 就是利用瞬心是两构件 10 机械设计基础导教²导学²导考 的等速重合点这一桥梁, 将两个构件的速度在瞬心处直接联系起来。图1.6 1.4 课后习题详解 1 至1 4 绘出图示机构的机构运动简图。

图1.7 题 1 1 图图1.8 题 1 2 图

第1 章平面机构的自由度和速度分析11 图1.9 题 1 3 图图1.10 题 1 4 图 解各机构运动简图如下: 图1.11 题 1 1 解图图1.12 题 1 2 解图 图1.13 题 1 3 解图图1.14 题 1 4 解图 5 至1 12 指出下列机构运动简图中的复合铰链、局部自由度和虚约 12 机械设计基础导教²导学²导考 束, 并计算各机构的自由度。

图1.15 题 1 5 图图1.16 题 1 6 图 图1.17 题 1 7 图图1.18 题 1 8 图 图1.19 题 1 9 图图1.20 题 1 10 图 第1 章平面机构的自由度和速度分析13 图1.21 题 1 11 图图1.22 题 1 12 图 5 解 F = 3nph = 3 ³ 61 = 1 1 6 解 F = 3nph = 3 ³ 81 = 1 1 7 解 F = 3nph = 3 ³ 80 = 2 1 8 解 F = 3nph = 3 ³ 61 = 1 1 9 解 F = 3nph = 3 ³ 42 = 2 1 10 解 F = 3 nph = 3 ³ 92 = 1 1 11 解 F = 3 nph = 3 ³ 42 = 2 1 12 解 F = 3 nph = 3 ³ 81 = 1 1 13 求出图1.23 所示导杆机构的全部瞬心和构件1 , 3 的角速比ω1/ ω3。图1.23 题 1 13 图

解该导杆机构的全部瞬心如图1.23 所示, 构件1 , 3 的角速比为 14 机械设计基础导教²导学²导考 ω1 ω3 = P34 P13 P14 P13 1 14 求出图1.24 所示正切机构的全部瞬心。设ω1 = 10 rad/ s , 求构件3 的速度v3。

图1.24 题 1 14 图

解该正切机构的全部瞬心如图1.24 所示, 构件3 的速度为 v3 = vP 13 14 P = ω1 lP = 0.2ω1 = 2 m/ s(方向垂直向上)1 15 如图1.25 所示为摩擦行星传动机构, 设行星轮2 与构件1 , 4 保持纯 滚动接触, 试用瞬心法求轮1 与轮2 的角速度之比ω1/ ω2。图1.25 题 1 15 图

第1 章平面机构的自由度和速度分析15 解要求轮1 与轮2 的角速度之比, 首先确定轮

1、轮2 和机架4 三个构件 的三个瞬心, 即P12 , P14 和P24 , 如图1.25 所示。则 13 ω1 ω2 =2 r2 r1 轮2 与轮1 的转向相反。1 16 试论证:(1)图1.26(a)所示的构件组合是不能产生相对运动的刚性桁架;(2)这种构件组合若满足图1.26(b)所示尺寸关系: AB = CD = EF , BC = AD , BE = AF , 则构件之间可以产生相对运动。图1.26 题 1 16 图

解(1)图1.26(a)中的构件组合的自由度为 F = 3 nph = 3 ³ 40 = 0 自由度为零, 为一刚性桁架, 所以构件之间不能产生相对运动。

(2)图1.26(b)中的CD 杆是虚约束, 去掉与否不影响机构的运动。故图 1.26(b)中机构的自由度为

F = 3 nph = 3 ³ 30 = 1 所以构件之间能产生相对运动。.5 学习效果测试题及答案.5.1 学习效果测试题 1 填空题

(1)平面机构中运动副引入的约束的数目最多为个, 而剩下的 16 机械设计基础导教²导学²导考 自由度最少为个。

(2)两个作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;而为接触的运动副称为高副, 它有 个约束。

(3)速度瞬心是, 相对瞬心与绝对瞬心的相同点是, 而不同点是。

(4)当两构件组成转动副时, 其瞬心在处;组成移动副时, 其瞬 心在处;组成纯滚动的高副时, 其瞬心在处。

(5)若一机构共由六个构件组成, 那它共有个瞬心。1 2 计算图1.27 所示多杆机构的自由度。图1.27 测 1 2 图 3 在图1.28 所示机构中, AB瓛EF瓛CD , 试计算其自由度。图1.28 测 1 3 图

第1 章平面机构的自由度和速度分析17 1 4 计算图1.29 所示凸轮— 连杆阀门机构的自由度。图1.29 测 1 4 图 5 图 1.30 为一凸轮连杆组合机构, 设凸轮1 转动的角速度为ω1。绘出 该机构的全部瞬心, 并确定在图示位置时构件4 的角速度。图1.30 测 1 5 图.5.2 参考答案 1(1)2 , 1(2)面, 2 , 点线, 1(3)两构件的等速重合点, 等速重合点, 绝对速度是否等于零(4)转动副中心, 移动副法线的无穷远, 相切点(5)15 18 机械设计基础导教²导学²导考 2 F = 3 nph = 3 ³ 90 = 1 1 3 F = 3 nph = 3 ³ 62 = 2 1 4 F = 3 nph = 3 ³ 61 = 1 1 5 如图1.31 所示。ω4 = ω1 P14 P15 / P14 P45 图1.31 测 1 5 解图

第1 章平面机构的自由度和速度分析19 第2 章平面连杆机构

2.1 重点内容提要.1.1 教学基本要求

平面连杆机构是许多构件用低副(转动副或移动副)连接组成的平面机构。最简单的平面连杆机构是由四个构件组成的(称为平面四杆机构), 应用广泛, 是组成多杆机构的基础。

(1)熟悉平面四杆机构的基本形式及其演化机构。(2)重点掌握平面四杆机构的特性: 1)急回运动和行程速度变化系数。2)压力角和传动角。3)死点位置。

(3)掌握铰链四杆机构有整转副的条件。(4)熟练掌握平面四杆机构的作图设计方法。.1.2平面四杆机构的基本型式及其演化

1.平面四杆机构的基本型式

平面四杆机构的基本型式是平面铰链四杆机构, 组成机构的四个运动副都 是转动副。机构的四个杆件中, 固定杆件称为机架, 与机架相连的称为连架杆, 不与机架相连的称为连杆。其中可以整周回转的连架杆称为曲柄, 只能在小于 360°范围内摆动的称为摇杆。组成转动副的两个构件若能作整周转动, 则该转 动副称为整转副, 否则称为摆动副。

平面四杆机构根据两连架杆运动形式分为三种基本类型, 见表2.1。表2.1 铰链四杆机构的三种基本类型

机构名称两连架杆运动形式应用实例

曲柄摇杆机构一曲柄, 一摇杆缝纫机踏板, 牛头刨进给机构 双曲柄机构两个曲柄旋转式水泵, 惯性筛

双摇杆机构两个摇杆汽车转向机构, 鹤式起重机 2.铰链四杆机构的演化

(1)曲柄滑块机构。将曲柄摇杆机构ABCD(见图2.1(a))中摇杆CD 变为 无限长, 点C的轨迹就变为直线(见图2.1(b)), 摇杆CD 与机架AD 组成的转动 副就演化成移动副, 此时曲柄摇杆机构演化为曲柄滑块机构(见图2.1(c))。图2.1(2)导杆机构。当将曲柄滑块机构(见图2.2(a))中曲柄AB 作为机架, 则曲 柄滑块机构变为导杆机构(见图2.2(b))。

(3)摇块机构和定块机构。在曲柄滑块机构(见图2.2(a))中, 若取杆2 为固 定构件, 即可得到图2.2(c)所示的摆动滑块机构(称为摇块机构)。若将滑块3 作为机架, 则可得到定块机构(见图2.2(d))。

(4)双滑块机构。若将曲柄摇杆机构中两杆长趋于无穷, 可得到多种形式的 双滑块机构——— 正切机构(见图2.3(a))、正弦机构(见图2.3(b))、椭圆机构

(见图2.3(c))等。第2 章平面连杆机构21 图2.2 图2.3 图2.4 22 机械设计基础导教²导学²导考

(5)偏心轮机构。在曲柄滑块机构中, 当曲柄AB 尺寸较小时(见图.4(b)), 常改成图2.4(a)的偏心轮机构, 其回转中心A 与几何中心B 不重合, 其距离AB 等于曲柄长度。.1.3平面四杆机构的主要特性 1.急回特性

(1)急回运动。平面连杆机构的原动件等速回转, 而从动件空回行程的平均 速度大于工作行程的平均速度, 这种运动称为急回运动。

(2)行程速度变化系数K。用以衡量机构急回运动的程度, 定义为空回行程 速度和工作行程速度之比, 其计算式如下: K = v2 v1 = 180°+ θ 180°-θ(2.1)式中θ表示极位夹角, 是摇杆处于两极限位置时, 对应的曲柄所夹的锐角。(3)关于行程速度变化系数和急回运动有以下几个结论: 1)K > 1 , 即v2 > v1 时, 机构有急回特性。)当平面连杆机构在运动过程中极位夹角θ> 0 , 则有K > 1 , 机构便具有 急回运动特性。)θ越大, K 越大, 机构急回运动也越显著。所以, 可通过分析θ及K 的大 小, 判断机构是否有急回运动, 以及急回运动的程度。)急回运动的作用。在机械中可以用来节省动力和提高劳动生产率。5)已知K, 可求极位夹角:θ= 180°(K1)/(K + 1)。)确定一个固定铰链中心D, 然后根据几何条件作出摇杆的两个极限位置 机械设计基础导教²导学²导考

C1 D 与C2 D。)作∟C2 C1 P = 90°-θ, ∟C1 C2 P = 90°。)作Rt△C2 PC1 的外接圆, 则另一个固定铰链中心A 便在该外接圆上。最 后, 由其他附加条件可以把这个固定铰链中心位置定下来, 从而平面四杆机构 的设计就完成了。

图2.5 对于曲柄滑块机构或导杆机构, 基本方法同上, 只是在曲柄滑块机构中滑

块行程H与曲柄摇杆机构中摇杆的摆角θ作用是相对应的(见图2.5(b));在导 杆机构中, 从动件导杆的摆角θ与机构的极位夹角θ大小相等(见图2.5(c))。(2)按给定的连杆位置设计四杆机构。这类设计通常是已知连杆长度, 并知 道连杆在运动过程中的三个位置, 要求确定固定铰链中心。由于两个活动铰链 的运动轨迹是绕各自固定铰链中心的圆的一部分, 因此可用求圆心法来解决问 题(见图2.6)。

图2.6 第2 章平面连杆机构25 如果只给定连杆的两个位置, 则可根据其他附加条件得到确定解。2.用解析法设计平面四杆机构

这里只要求按给定连架杆位置设计四杆机构(见图2.7), 取l1 = 1 , 则其他

三个构件得到的是相对于构件1 的长度。根据列解析式可以得到如下方程式: cosθ= P0 cosψ+ P1 cos(θl3 l4 , P2 = l24 + l23 + 11 K + 1 = 180°³ 1.3AC2)= 1 2 ³(110l1 = 65e ≤ lBC(极限情况取等号)第2 章平面连杆机构33 综上所述, 要求lAB + e≤ lBC 即可。

(2)当B为周转副时, 要求BC 能通过两次与机架共线的位置。如图2.15 中 位置ABC1 F1 和ABC2 F2。

在位置ABC1 F1 时, 从线段BC1 来看, 要能绕过点C1 , 要求: lBCAC2)= 1 2 ³(1 193l21782l217821 K + 1 = 180°³ 1.2AC2)/ 2 , 摇杆长度l2 =(AC1 + AC2)/ 2。在得到具体各杆数据之后, 代入教材中 公式(2 3)和(2 3)′, 求最小传动角γmin , 能满足γmin ≥ 35°即可。2 7 设计一曲柄滑块机构。已知滑块的行程s = 50 mm, 偏距e = 16 mm, 行程速度变化系数K = 1.2。求曲柄和连杆的长度。

图2.19 题 2 7 解图

解作图步骤如下(见图2.19):(1)求θ,θ= 180° K1 1.2 + 1 ≈ 16.36°;并确定比例尺μl。

(2)作Rt△ EC1 C2 , 顶角∟ E = θ, C1 C2 = s = 50 mm。

(3)作Rt△ EC1 C2 的外接圆, 则圆周上任一点都可能成为曲柄中心。(4)作一水平线, 与C1 C2 相距e = 16 mm, 交圆周于点A。(5)由图量得AC1 = 34 mm, AC2 = 82 mm。解得 曲柄长度: l1 = 1 2(AC134)= 24 mm 连杆长度: l2 = 1 2(AC1 + AC2)= 1 2 ³(82 + 34)= 58 mm 2 8 设计一导杆机构。已知机架长度l4 = 100 mm, 行程速度变化系数

第2 章平面连杆机构37 K = 1.4 , 求曲柄长度。解如图2.20 所示, 作图步骤如下:(1)ψ= θ= 180°³ 1.41 K + 1 = 180°³ 1AC2)= 1 2 ³(2380.801 2 , P2 = 0.591 8 将该解代入教材中公式(2 8)求解得 l1 = 1 , l2 = 2.103 , l3 = 1.481 , l4 = 1.848 4 又因为实际l4 = lAD = 50 mm, 因此每个杆件应放大的比例尺为 50 1.848 4 = 27.05 , 故每个杆件的实际长度为

l1 = 1 ³ 27.05 = 27.05 mm, l2 = 2.03 ³ 27.05 = 56.88 mm l3 = 1.481 ³ 27.05 = 40.06 mm, l4 = lAD = 50 mm 2 13 图 2.25 所示机构为椭圆仪中的双滑块机构, 试证明当机构运动时, 构件2 的AB 直线上任一点(除A , B 及AB 的中点外)所画的轨迹为一椭圆。证明如图2.25 所示。在AB 上任取一点C, 下面求证点C的运动轨迹为 一椭圆。由图可知点C将AB 分为两部分, 其中AC = a, BC = b。又由图可知sinθ= y b , cosθ= x a , 两式平方相加得 x2 a2 + y2 b2 = 1 可见点C的运动轨迹为一椭圆。

第2 章平面连杆机构41 图2.25 题 2 13 图.5 学习效果测试题及答案.5.1 学习效果测试题 1 选择题

(1)导杆机构的极位夹角与导杆的摆角()相等。A.一定B.一定不C.不一定

(2)在铰链四杆机构中, 若最短杆与最长杆之和小于或等于其他两杆长度 之和, 且最短杆为机架, 则该机构有()个曲柄。A.一B.二C.三D.零

(3)下列机构中没有急回特性的机构是()。A.曲柄摇杆机构B.导杆机构 C.对心曲柄滑块机构D.偏心曲柄滑块机构 2 填空题

(1)机构处于死点位置时, 其压力角为, 传动角为。

(2)在曲柄摇杆机构中, 当为主动件时, 机构将出现死点位置。

(3)在平面四杆机构中, 已知行程速度变化系数为K, 则极位夹角的计算 公式是。

(4)机构的压力角α是指;α愈大, 则机构。传动角 γ=。

机械设计基础导教²导学²导考

(5)如图2.26 所示, 设已知四杆机构各构件的长度l1 = 100 mm, l2 = 350 mm, l3 = 200 mm, l4 = 400 mm。要使此机构成为双曲柄机构, 则应取杆 为机架;要使此机构为双摇杆机构, 则应取杆为机架。

(6)图2.27 的导杆机构, 已知曲柄lAB = 20 mm, 机架lAC = 40 mm, 试问 该机构的极位夹角θ = , 此机构的行程速度变化系数K =。

图2.26 测 2 2(5)图图2.27 测 2 2(6)图 3 说明图2.28 中机构的名称。并指出它是否有急回特性?若以构件1 为主动件, 哪种机构有死点?若以构件3 为主动件时呢? 图2.28 测 2 3 图 第2 章平面连杆机构43 2 4 何谓机构的急回运动及行程速度变化系数?其在机械设计中有何意 义?试举例加以说明。5 已知一平面铰链机构各构件的长度如图2.29 所示。试问:(1)这是铰 链四杆机构基本型式中的哪种机构?(2)若以AB 为原动件, 此机构有无急回运 动?为什么?(3)当以AB 为原动件时, 此机构的最小传动角发生在何处(在图上 标出)?(4)该机构在什么情况下会出现死点?在图上标出死点发生的位置。图2.29 测 2 5 图图2.30 测 2 6 图 6 图 2.30 所示的铰链四杆机构, 各构件的长度分别为lAB = 21 mm, lBC = 11 mm, lCD = 38 mm, lAD = 35 mm。(1)试证明构件BC能相对构件AB 作 整周转动;(2)当构件BC主动并相对于构件AB 连续转动时, 求构件AB 相对于 构件AD 摆动的角度(作图表示);(3)要想得到曲柄摇杆机构, 应以哪个构件为 机架, 其取值可以变化的范围是多少? 2 7 设计一偏置曲柄滑块机构。已知滑块行程H = 50 mm, 偏心距e = 20 mm, 行程速度变化系数K = 1.4。求曲柄和连杆长度, 并求αmax。2 8 设计一摆动导杆机构。若曲柄AB 长l1 = 45 mm, 机架AD 长l4 = 135 mm。用图解法求: 极位夹角θ, 导杆摆角θ, 并求行程速度变化系数K。2 9 有一曲柄摇杆机构, 行程速度变化系数K = 1.25 , l3 = 140 mm, l4 = 125 mm, l1 + l2 = 210 mm。用图解法求曲柄长度l1 , 连杆长度l2。2 10 如图2.31 所示, 设要求四杆机构两连架杆的三组对应位置分别为

θ1 = 35°,ψ1 = 50°;θ2 = 80°,ψ2 = 75°;θ3 = 125°,ψ1 = 105°, 机架长度lAD = 80 mm, 试用解析法求其余三杆长度。44 机械设计基础导教²导学²导考 图2.31 测 2 10 图.5.2 参考答案 1(1)A(2)B(3)C 2 2(1)90°, 0°(2)摇杆

(3)θ= 180° KlAB = 211 K + 1 = 180°³ 1.4AC2)= 1 2 ³(701 K + 1 = 180°³ 1.25l1 = 152 mm 曲柄长度: l1 = 1 2(AC2152)= 29 mm 连杆长度: l2 = 1 2(AC1 + AC2)= 1 2 ³(210 + 152)= 181 mm 2 10 将三组数值带入教材中公式(2 10), 可得 P0 = 1.581 5 , P1 =ω1), 这时凸轮与从动件之间的相对运动关系并不改变。但此时凸轮将固定不动, 而 移动从动件将一方面随导路一起以等角速度(ω1)绕点O转动, 另一方面又按已知的运动规律绕其摆动中心摆 动。由于从动件尖端应始终与凸轮廓线相接触, 故反转后从动件尖端相对于凸 轮的运动轨迹, 就是凸轮的轮廓曲线。根据这一原理, 可作出从动件尖顶在从动 件作这种复合运动中所占据的一系列位置点, 并将它们连接成光滑曲线, 即得 所求的凸轮轮廓曲线。这种设计方法称为反转法。2.用作图法设计凸轮廓线

(1)直动尖顶从动件盘形凸轮机构的作图法设计步骤。)选取尺寸比例尺, 根据已知条件作基圆和偏距圆以及从动件的初始 位置。)利用作图法画出从动件的位移线图, 并沿横轴按选定的分度值等分位移 线图。)沿(ω1)方向等分, 所得的各点即为轴心A在反转运动中依次占 据的位置。再以这些点为圆心, 以摆动从动件的长度AB 为半径作圆弧, 与基圆 的交点即为摆动从动件在反转运动中依次占据的各最低位置点。从动件的角位 移则是以从动件轴心各反转位置点为圆心顶点, 以从动件相应反转位置为起始 边向外转量取。

3.用解析法设计凸轮的轮廓曲线

用解析法设计凸轮轮廓线的关键是根据反转法原理建立凸轮理论轮廓和

实际轮廓的方程式。解析法的特点是从凸轮机构的一般情况入手来建立其廓线 方程的。例如, 对心直动从动件可看作是偏置直动从动件偏距e = 0 的情况;尖 顶从动件可看作是滚子从动件其滚子半径为零的情况。对于偏置直动滚子盘形 凸轮机构, 建立凸轮轮廓线直角坐标方程的一般步骤如下:(1)画出基圆及从动件起始位置, 即可标出滚子从动件滚子中心B 的起始 位置点B0。

(2)根据反转法原理, 求出从动件反转角δ1 时其滚子中心点B 的坐标方程 式, 即为凸轮理论轮廓方程式。

(3)作理论轮廓在点B 处的法线n n , 标出凸轮实际轮廓上与点B 对应的 点T 的位置。

(4)求出凸轮实际轮廓上点T 的坐标方程式, 即为凸轮实际轮廓方程式。其他类型的凸轮机构的解析法设计过程与上述的过程类似, 其关键是根据 几何关系建立凸轮理论轮廓和实际轮廓的方程。54 机械设计基础导教²导学²导考.1.5 设计凸轮机构应注意的问题

1.凸轮机构的压力角

所谓凸轮机构的压力角, 是指从动件与凸轮接触点处所受正压力的方向

(即凸轮轮廓线在接触点处的法线方向)与从动件上对应点速度方向所夹的锐 角, 用α表示, 它是影响凸轮机构受力情况的一个重要参数。当驱动从动件的有 用分力F′一定时, 压力角α越大, 则有害分力F″越大, 机构效率越低。当压力角

增大到一定程度, 凸轮机构将发生自锁。因此, 从减小推力和避免自锁的观点来 看, 压力角愈小愈好。一般来说, 凸轮轮廓线上不同点处的压力角是不同的, 在 设计时应使最大压力角不超过许用值。通常推程时, 直动从动件[α] = 30°, 摆动

从动件[α] = 45°。依靠外力使从动件与凸轮维持接触的凸轮机构, 回程不会出 现自锁, 只须校核推程压力角。

图3.2 所示的偏置直动尖顶从动件盘形凸轮中, 凸轮机构的压力角α与基 圆半径rmin 及偏距e 之间的关系为 tanα= d s2 / dδ1 ê e s2 +(r2 min”号, 可使压力角减小;反之, 当导路和瞬心P 在凸轮轴心O 的异侧时, 取“+”号, 压 力角将增大。因此, 为了减小推程压力角, 应将从动件导路向推程相对速度瞬心 的同侧偏置。但须注意, 用导路偏置法虽可使推程压力角减小, 但同时却使回程 压力角增大, 所以偏距e 不宜过大。2.凸轮基圆半径的确定

由式(3.1)可知, 在偏距一定、从动件的运动规律已知的条件下, 加大基圆

半径rmin , 可减小压力角α, 从而改善机构的传力特性。但此时机构的尺寸将会增 大。故在确定基圆半径rmin 时, 应在满足αmax < [α] 的条件下, 尽量使基圆半径小 些, 以使凸轮机构的尺寸不至过大。当然, 在实际的设计工作中, 还须考虑到凸 轮机构的结构、受力、安装、强度等方面的要求。

3.滚子从动件滚子半径的选择和平底从动件平底尺寸的确定

(1)滚子从动件滚子半径的选择。当凸轮理论轮廓为内凹时, 凸轮实际轮廓 的曲率半径ρ′等于理论轮廓的曲率半径ρ与滚子半径rT 之和, 即ρ′= ρ+ rT , 第3 章凸轮机构55 此时不论rT 多大, 实际轮廓总是可平滑地作出的;当凸轮理论轮廓为外凸时, ρ′= ρ-rT。若ρ> rT , 则ρ′> 0 , 实际轮廓为一平滑曲线;若ρ= rT , 则ρ′= 0 , 实际轮廓出现尖点, 这种尖点极易磨损, 磨损后就会改变原有的运动规律;若 ρ< rT , 则ρ′< 0 , 实际轮廓曲线将出现交叉, 在加工时自交部分的轮廓曲线将 被切去, 致使这一部分运动规律无法实现。由此可知, 从避免凸轮轮廓变尖和自 交的观点来看, 滚子半径rT 应小于理论轮廓的最小曲率半径ρmin。如果ρmin 过 小, 按上述条件选择滚子半径太小而不能满足安装和强度要求, 就应把凸轮基 圆尺寸加大, 重新设计凸轮轮廓。图3.2(2)平底从动件平底尺寸的确定。用作图法作出凸轮廓线, 即可确定出从动 件平底中心至从动件平底与凸轮廓线的接触点间的最大距离lmax , 从动件平底 长度l应取为l = 2lmax +(5 ～ 7)mm。lmax 也可用计算求得, 即lmax = | ds/ dδ|max。此外, 对于平底从动件凸轮机构, 有时也会产生失真现象, 解决的方法是适当增 大凸轮的基圆半径。

机械设计基础导教²导学²导考.2 重点知识结构图

凸轮

机构及 其设 计 凸轮 机构 的分类

按凸轮的形状分 盘形凸轮机构 移动凸轮机构

圆柱凸轮机构

按从动件的形状分 尖顶从动件凸轮机构 滚子从动件凸轮机构平底从动件凸轮机构 按从动件的运动形式分 直动从动件凸轮机构 对心直动从动件凸轮机构 偏置直动从动件凸轮机构 摆动从动件凸轮机构

推杆的 运动 形式

基本概念: 基圆、基圆半径、推程、升程、推程运动角、回程、回程运动角、休止、远休止角、近休止角、压力角 常 用的运 动形 式

运动规律 动力特性

冲击性质发生位置 适用场合

等速运动刚性冲击开始点、终止点低速轻载

等加速等减速运动柔性冲击开始点、中点、终止点中速轻载 余弦加速度运动柔性冲击开始点、终止点中低速重载 凸轮轮 廓曲线

设计

设计原理: 反转法原理 设计方法 图解法

① 根据从动件的运动规律, 画出位移线图并沿横轴等分 ② 选出比例尺, 画出基圆及从动件起始位置 ③ 求出从动件在反转运动中占据的各个位置 ④ 求从动件尖顶在复合运动中依次占据的位置 ⑤ 将从动件尖顶的各位置点连成一条光滑曲线, 即为凸

轮理论轮廓曲线

⑥ 用包络的方法求凸轮的实际轮廓曲线 解析法

① 画出基圆及推杆起始位置, 取合适的直角坐标系

② 根据反转法原理, 求出推杆反转角δ1 时理论廓线方程式 ③ 根据几何关系求出实际廓线方程式 主要

参数的选择

压力角: 从减小推力和避免自锁的观点来看, 压力角愈小愈好

基圆半径: 在满足压力角小于许用压力角的条件下, 尽量使基圆半径小些, 以使 凸轮机构的尺寸不至过大。在实际的设计工作中, 还需考虑凸轮机构 的结构、受力、安装、强度等方面的要求

滚子半径: 为了避免理论轮廓出现尖点和自交, 滚子半径应小于理论轮廓曲线 的最小曲率半径。设计时, 应尽量使滚子半径小些, 但考虑到强度、结构等限制, 通常按经验公式确定取滚子半径, 设计中验算理论轮廓 曲线的最小曲率半径 第3 章凸轮机构57 3.3 考点及常见题型精解.3.1 本章考点

本章考点有以下几个方面:(1)从动件常用的几种运动规律的特点及应用场合, 刚性冲击与柔性冲击。(2)凸轮机构理论轮廓与实际轮廓之间的关系。

(3)已知凸轮机构某一位置的机构运动简图, 分析凸轮机构, 如凸轮转过某 角度δ1 , 求从动件的位移、从动件的升程h 等。

(4)凸轮机构压力角的概念, 求凸轮机构在某一位置压力角的大小及凸轮 机构的压力角与凸轮机构受力的关系。

本章试题常有基本概念题、作图题及计算分析题。基本概念题常以问答、填 空、选择、判断等题型出现。在考试题中, 作图题所占比例最大, 应引起足够的 重视。.3.2 常见题型精解

例3.1 如图3.3(a)所示, 凸轮机构从动件的速度曲线由五段直线组成。

要求:在图上画出从动件的位移曲线、加速度曲线;判断哪几个位置有冲击存 在, 是刚性冲击还是柔性冲击?在图示的F 位置, 凸轮与从动件之间有无惯性力 作用, 有无冲击存在? 解由图3.3(a)可知, 在OA 段内(0 ≤ δ≤ π 2), 因从动件的速度v = 0 , 故此段为从动件的近休段, 从动件的位移及加速度均为零。在AB 段内(π 2 ≤ δ≤ 3π 2), 因v > 0 , 故为从动件的推程段;且在AB 段内, 因速度线图为上升的斜

直线, 故从动件先等加速上升, 位移曲线为抛物线运动曲线, 而加速度曲线为正 的水平直线段。在BC段内, 因速度曲线为水平直线段, 故从动件继续等速上升, 位移曲线为上升的斜直线, 而加速度曲线为与δ1 轴重合的线段。在CD 段内, 因 速度线为下降的斜直线, 故从动件继续等减速上升, 位移曲线为抛物线, 而加速 度曲线为负的水平线段。在DE 段内(3π 2 ≤ δ≤ 2π), 因v < 0 , 故为从动件的回 58 机械设计基础导教²导学²导考

程段, 因速度曲线为水平线段, 故从动件作等速下降运动。其位移曲线为下降的 斜直线, 而加速度曲线为与δ1 轴重合的线段, 且在点D 及E 处其加速度分别为 负无穷大和正无穷大。综上所述, 作出从动件的速度v 及加速度a 线图如图 3.3(b),(c)所示。

由从动件速度曲线和加速度曲线知, 在点D及E 处, 有速度突变, 且相应的

加速度分别为负无穷大和正无穷大。故凸轮机构在点D 及E 处有刚性冲击。而 在点A , B, C及D 处的加速度为有限值的突然变化, 故在这几处凸轮机构会有 柔性冲击。

在点F 处有正的加速度值, 故有惯性力, 但既无速度突变, 也无加速度突 变, 因此, 点F 处无冲击存在。图3.3 第3 章凸轮机构59 【评注】本例是针对从动件常用的几种运动规律的典型题。解题的关键是 对常用运动规律的位移、速度以及加速度线图的熟练, 特别是要会作常用运动 规律的位移、速度以及加速度线图。至于判断有无冲击以及冲击的类型, 关键要 看速度变化处加速度有无突变。若速度变化处加速度为无穷大, 则有刚性冲击;若加速度的突变为有限值, 则为柔性冲击。例3.2 对于图3.4(a)所示的凸轮机构, 要求:(1)写出该凸轮机构的名称;(2)在图上标出凸轮的合理转向;(3)画出凸轮的基圆;(4)画出从升程开始到图3.4(a)所示位置时从动件的位移s, 相对应的凸 轮转角θ, 点B 的压力角α。(5)画出从动件的升程H。图3.4 解(1)偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构。

(2)为使推程压力角较小, 凸轮应该顺时针转动。

(3)以点O 为圆心, 以OB 为半径画圆得理论轮廓。连结OA 并延长交理论 轮廓于点B0 , 再以转动中心A 为圆心, 以AB0 为半径画圆得基圆, 其半径为 r0(见图3.4(b))。

(4)点B0 即为从动件推程的起点, 图3.4(b)所示位置时从动件的位移和 相应的凸轮转角分别为s,θ, 点B 处的压力角α = 0。

(5)AO 连线与凸轮理论轮廓的另一交点为B1 , 过B1 作偏距圆的切线交基 60 机械设计基础导教²导学²导考 圆于点C1 , 因此B1 C1 为升程H。

【评注】这是凸轮机构分析题目中一道基本题。题中所涉及的凸轮机构的 名称、基圆、压力角、位移等都是基本概念, 因此解此类题时, 应对本章的概念熟

练掌握。凸轮机构名称的命名, 一般的顺序为从动件的运动形式+ 从动件的形 式+ 凸轮的形式;凸轮的合理转向是指使推程压力角较小的凸轮转向。当偏置 与推程时凸轮和从动件的相对速度瞬心位于凸轮轴心的同侧时, 凸轮机构的压 力角较小。凸轮的基圆是指凸轮理论轮廓的基圆, 所以, 应先求出凸轮的理论轮 廓。另外, 过点B0 , B1 作偏距圆的切线时, 应注意此切线相对于点A 的位置。在 本题中, 过点B1 作偏距圆的切线应在点A 的下方。

例3.3 图 3.5(a)所示凸轮的廓线由三段圆弧(圆心分别在O, O′, O″点)及一段直线组成, 从动件为圆心在点B 的一段圆弧构成的曲底摆动从动件。试 用作图法求该凸轮机构的推程运动角δ01、回程运动角δ02、从动件的最大摆角 Φ, 从动件在图示位置时的角位移θ及压力角α, 以及凸轮从图示位置再转过70°

后从动件的角位移θ′及压力角α′。

图3.5 解以凸轮回转中心O为圆心, 以OA 为半径画圆, 此即摆动从动件的摆 动中心在反转运动中的轨迹圆β, 如图3.5(b)所示。

分别以O, O′, O″为圆心, 以凸轮实际轮廓中相应圆弧长加上滚子半径rT 为 第3 章凸轮机构61 半径作出凸轮的理论轮廓, 如图3.5(b)中细线轮廓。

O′O的延长线与理论轮廓的交点B0 为推程廓线的最低点, 以B0 为圆心, 以 AB 为半径画弧, 与轨迹圆β的交点A0 为推程起始点时摆动从动件摆动中心的

篇2：机械基础第五版教案

第一章平面机构的自由度和速度分析

1-1至1-4解 机构运动简图如下图所示。

图 1-1 题1-1解图

图1.12 题1-2解图

图1.13 题1-3解图

图1.14 题1-4解图

1-5 解

1-6 解

1-7 解

1-8 解

1-9 解

1-10 解

1-11 解

1-14解 该正切机构的全部瞬心如图所示，构件 3的速度为：，方向垂直向上。

第二章平面连杆机构

题 2-1答 : a）b）c）d）

题 2-3 见图 2.16。，且最短杆为机架，因此是双曲柄机构。，且最短杆的邻边为机架，因此是曲柄摇杆机构。，不满足杆长条件，因此是双摇杆机构。，且最短杆的对边为机架，因此是双摇杆机构。

图 2.16

题 2-4解 :（1）由公式，并带入已知数据列方程有：

因此空回行程所需时间

（2）因为曲柄空回行程用时 转过的角度为，；

因此其转速为： 题 2-5

转 / 分钟

解 :（1）由题意踏板

在水平位置上下摆动，就是曲柄摇杆机构中摇杆的极限位置，此时曲柄与连杆处于两次共线位置。取适当比例 图 尺，作出两次极限位置 和 解得 ：（见图2.17）。由图量得：。

由已知和上步求解可知：，，和

代入公式（2）因最小传动角位于曲柄与机架两次共线位置，因此取（2-3）计算可得：

或：

代入公式（2-3）′，可知

题 2-6解： 因为本题属于设计题，只要步骤正确，答案不唯一。这里给出基本的作图步骤，不给出具体数值答案。作图步骤如下（见图 2.18）：

（1）求（2）作（3）以（4）作 在图上量取，为底作直角三角形 的外接圆，在圆上取点，和机架长度

；并确定比例尺。

。（即摇杆的两极限位置），即可。，摇杆长度。

。则曲柄长度

。在得到具体各杆数据之后，代入公式（2 — 3）和（2-3）′求最小传动 角，能满足

即可。

图 2.18 题 2-7

图 2.19

解 : 作图步骤如下（见图 2.19）：

（1）求（2）作（3）作，顶角，；并确定比例尺。

。的外接圆，则圆周上任一点都可能成为曲柄中心。

相距，交圆周于。解得 ：

点。（4）作一水平线，于（5）由图量得 曲柄长度：

连杆长度：

题 2-8

解 : 见图 2.20，作图步骤如下：

（1）（2）取，选定。，作

和。

（3）定另一机架位置：（4），角平分线。

杆即是曲柄，由图量得 曲柄长度：

题 2-9解： 见图 2.21，作图步骤如下：

（1）求，作，与，，由此可知该机构没有急回特性。

。（即摇杆的两极限位置）

点。

和机架长度

。（2）选定比例尺（3）做（4）在图上量取 曲柄长度：

交于

连杆长度：

第三章 凸轮机构

3-1解

图 3.10 题3-1解图 如图 3.10所示，以O为圆心作圆并与导路相切，此即为偏距圆。过B点作偏距圆的下切线，此线为

凸轮与从动件在B点接触时，导路的方向线。推程运动角 3-2解

如图所示。

图 3.12 题3-2解图 如图 3.12所示，以O为圆心作圆并与导路相切，此即为偏距圆。过D点作偏距圆的下切线，此线为

凸轮与从动件在D点接触时，导路的方向线。凸轮与从动件在D点接触时的压力角图所示。

如第四章 齿轮机构

4-1解

分度圆直径

齿顶高

齿根高

顶 隙

中心距

齿顶圆直径

齿根圆直径

基圆直径

齿距

齿厚、齿槽宽

4-2解由

分度圆直径

4-3解 由

可得模数

得

4-4解

分度圆半径

分度圆上渐开线齿廓的曲率半径

分度圆上渐开线齿廓的压力角

基圆半径

基圆上渐开线齿廓的曲率半径为 0；

压力角为。

齿顶圆半径

齿顶圆上渐开线齿廓的曲率半径

齿顶圆上渐开线齿廓的压力角

4-5解

正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮的齿根圆直径：

基圆直径

假定

故当齿数，基圆小于 齿根圆。则解

得

时，正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮的基圆大于齿根圆；齿数

4-6解

中心距

内齿轮分度圆直径

内齿轮齿顶圆直径

内齿轮齿根圆直径

4-9解 模数相等、压力角相等的两个齿轮，分度圆齿厚

相等。但是齿数多的齿轮分度圆直径

大，所以基圆直径就大。根据渐开线的性质，渐开线的形状取决于基圆的大小，基圆小,则渐开线曲率

大,基圆大，则渐开线越趋于平直。因此，齿数多的齿轮与齿数少的齿轮相比，齿顶圆齿厚和齿根圆齿 厚均为大值。

第五章 轮系

5-1解： 蜗轮 2和蜗轮3的转向如图粗箭头所示，即

和。

图 5.图5.2

5-2解： 这是一个定轴轮系，依题意有：

齿条 6 的线速度和齿轮 5 ′分度圆上的线速度相等；而齿轮 5 ′的转速和齿轮 5 的转速相等，因此有：

通过箭头法判断得到齿轮 5 ′的转向顺时针，齿条 6 方向水平向右。

5-3解：秒针到分针的传递路线为： 6→5→4→3，齿轮3上带着分针，齿轮6上带着秒针，因此有。

分针到时针的传递路线为： 9→10→11→12，齿轮9上带着分针，齿轮12上带着时针，因此有：。

图 5.3图5.4

5-4解： 从图上分析这是一个周转轮系，其中齿轮 1、3为中心轮，齿轮2为行星轮，构件 为行星架。则有：

∵，∴，∴

当手柄转过 相同。，即 时，转盘转过的角度，方向与手柄方向5-5解： 这是一个周转轮系，其中齿轮 1、3为中心轮，齿轮2、2′为行星轮，构件 行星架。

为则有：

∵，∴

∴

传动比 为10，构件

与 的转向相同。

图 5.5

图5.6

5-6解： 这是一个周转轮系，其中齿轮 1为中心轮，齿轮2为行星轮，构件

为行星架。

则有：

∵ ∵

，∴ ∴

图 5.8

图5.8

为5-8解： 这是一个周转轮系，其中齿轮 1、3为中心轮，齿轮2、2′为行星轮，行星架。

∵，∴ ∴

与

方向相同

为行星5-9解： 这是一个周转轮系，其中齿轮 1、3为中心轮，齿轮2、2′为行星轮，架。

∵设齿轮 1方向为正，则，∴ ∴

与

方向相同

图 5.9

5-11解： 这是一个混合轮系。其中齿轮 4、5、6、7和由齿轮3引出的杆件组成周转轮系，其中齿轮4、7为中心轮，齿轮5、6为行星轮，齿轮3引出的杆件为行星架

。而齿轮1、2、3组成定轴轮系。在周转轮系中：（1）

在定轴轮系中： 又因为：，（2）

联立（1）、（2）、（3）式可得：（1）当，时，的转向与齿轮1和4的转向相同。

（2）当（3）当 的转向与齿轮1 和4的转向相反。

时，时，图 5.1

1第九章 机械零件设计概论

9-1答 退火：将钢加热到一定温度，并保温到一定时间后，随炉缓慢冷却的热处理方法。主要用来消除内应力、降低硬度，便于切削。

正火：将钢加热到一定温度，保温一定时间后，空冷或风冷的热处理方法。可消除内应力，降低硬度，便于切削加工；对一般零件，也可作为最终热处理，提高材料的机械性能。

淬火：将钢加热到一定温度，保温一定时间后，浸入到淬火介质中快速冷却的热处理方法。可提高材料的硬度和耐磨性，但存在很大的内应力，脆性也相应增加。淬火后一般需回火。淬火还可提高其抗腐蚀性。

调质：淬火后加高温回火的热处理方法。可获得强度、硬度、塑性、韧性等均较好的综合力学性能，广泛应用于较为重要的零件设计中。

表面淬火：迅速将零件表面加热到淬火温度后立即喷水冷却，使工件表层淬火的热处理方法。主要用于中碳钢或中碳合金钢，以提高表层硬度和耐磨性，同时疲劳强度和冲击韧性都有所提高。

渗碳淬火：将工件放入渗碳介质中加热，并保温一定时间，使介质中的碳渗入到钢件中的热处理方法。适合于低碳钢或低碳合金钢，可提高表层硬度和耐磨性，而仍保留芯部的韧性和高塑性。

第十章 连接

10-1证明 当升角当 与当量摩擦角

符合

时，螺纹副具有自锁性。

时，螺纹副的效率

所以具有自锁性的螺纹副用于螺旋传动时，其效率必小于 50%。10-2解 由教材表10-

1、表10-2查得

，粗牙，螺距，中径

螺纹升角

中径，细牙，螺距，螺纹升角

对于相同公称直径的粗牙螺纹和细牙螺纹中，细牙螺纹的升角较小，更易实现自锁。

10-4解（1）升角

当量摩擦角

工作台稳定上升时的效率：

（2）稳定上升时加于螺杆上的力矩

（3）螺杆的转速

螺杆的功率

（4）因，该梯形螺旋副不具有自锁性，欲使工作台在载荷

作用下等速下降，需制动装置。其制动力矩为

10-5解 查教材表9-1得 Q235的屈服极限

查教材表 10-6得，当控制预紧力时，取安全系数，由许用应力

查教材表 10-1得 的小径

由公式

得

预紧力

由题图可知，螺钉个数，取可靠性系数

牵曳力

10-6解 此联接是利用旋转中间零件使两端螺杆受到拉伸 ,故螺杆受到拉扭组合变形。查教材表 9-1得，拉杆材料Q275的屈服极限，取安全系数，拉杆材料的许用应力

所需拉杆最小直径

查教材表 10-1，选用螺纹

（

）。

10-7解 查教材表 9-1得，螺栓35钢的屈服极限，查教材表 10-

6、10-7得螺栓的许用应力 查教材表 10-1得，的小径

螺栓所能承受的最大预紧力

所需的螺栓预紧拉力 则施加于杠杆端部作用力 的最大值

第十一章 齿轮传动

11-1 解 1）由公式可知：

轮齿的工作应力不变，则 则，若

之间的关系：，该齿轮传动能传递的功率

与其当量齿数 11-6解 斜齿圆柱齿轮的齿数

（1）计算传动的角速比用齿数。

选盘形铣刀刀号。（2）用成型法切制斜齿轮时用当量齿数（3）计算斜齿轮分度圆直径用齿数。（4）计算弯曲强度时用当量齿数

查取齿形系数。

11-7解 见题11-7解图。从题图中可看出，齿轮1为左旋，齿轮2为右旋。当齿轮1为主动时按左手定则判断其轴向力

；当齿轮2为主动时按右手定则判断其轴向力。

轮1为主动 轮2为主动时

图 11.2 题11-7解图 11-8解 见题11-8解图。齿轮2为右旋，当其为主动时，按右手定则判断其轴向力方向 径向力总是指向其转动中心；圆向力 的方向与其运动方向相反。

；

图 11.3 题11-8解图

11-9解（1）要使中间轴上两齿轮的轴向力方向相反，则低速级斜齿轮3的螺旋经方向应与齿轮2的旋向同为左旋，斜齿轮4的旋向应与齿轮3的旋向相反，为右旋。

（2）由题图可知：、、、、分度圆直径

轴向力

要使轴向力互相抵消，则：

即

第十二章 蜗杆传动

12-1解 ：从例 12-1已知的数据有：，中心距蜗轮的分度圆直径：

蜗轮和蜗杆的齿顶高： 蜗轮和蜗杆的齿根高： 蜗杆齿顶圆直径： 蜗轮喉圆直径： 蜗杆齿根圆直径： 蜗轮齿根圆直径：，，，因此可以求得有关的几何尺寸如下：

蜗杆轴向齿距和蜗轮端面齿距： 径向间隙：

12-2 解 ：（1）从图示看，这是一个左旋蜗杆，因此用右手握杆，四指 可以得到从主视图上看，蜗轮顺时针旋转。（见图12.3）

（2）由题意，根据已知条件，可以得到蜗轮上的转矩为

蜗杆的圆周力与蜗轮的轴向力大小相等，方向相反，即：

蜗杆的轴向力与蜗轮的圆周力大小相等，方向相反，即：

蜗杆的径向力与蜗轮的径向力大小相等，方向相反，即：

各力的方向如图 12-2所示。，大拇指，图12.2

12-3 解 ：（1）先用箭头法标志出各轮的转向，如图12.5所示。由于锥齿轮轴向力指向大端，因此可以判断出蜗轮轴向力水平向右，从而判断出蜗杆的转向为顺时针，如图12.5所示。因此根据蜗轮和蜗杆的转向，用手握法可以判定蜗杆螺旋线为右旋。

（2）各轮轴轴向力方向如图12.5所示。

图 12.4

12-6解（1）重物上升，卷筒转的圈数为： 转；

由于卷筒和蜗轮相联，也即蜗轮转的圈数为 圈；因此蜗杆转的转数为：

转。

（2）该蜗杆传动的蜗杆的导程角为：

而当量摩擦角为 比较可见，因此该机构能自锁。

（3）手摇转臂做了输入功，等于输出功和摩擦损耗功二者之和。输出功

焦耳；

依题意本题摩擦损耗就是蜗轮蜗杆啮合损耗，因此啮合时的传动效率

则输入功应为

由于蜗杆转了 即： 可得：

转，因此应有：

焦耳。

图 12.6 12-7解 蜗轮的分度圆直径：

蜗轮和蜗杆的齿顶高： 蜗轮和蜗杆的齿根高： 蜗杆齿顶圆直径： 蜗轮喉圆直径：

蜗杆齿根圆直径： 蜗轮齿根圆直径：

蜗杆轴向齿距和蜗轮端面齿距： 径向间隙：

第十三章 带传动和链传动

13-1解（1）

（2）

=

=2879.13mm

（3）不考虑带的弹性滑动时，（4）滑动率 时，13-2解（1）

（2）

=

（3）

= =

第十四章 轴

14-1解 I 为传动轴，II、IV 为转轴，III 为心轴。

14-2解

圆整后取 d=37 mm。

14-3解

14-4解

按弯扭合成强度计算，即：

代入数值计算得：。

第十五章 滑动轴承

15-1答 滑动轴承按摩擦状态分为两种：液体摩擦滑动轴承和非液体摩擦滑动轴承。

液体摩擦滑动轴承：两摩擦表面完全被液体层隔开，摩擦性质取决于液体分子间的粘性阻力。根据油膜形成机理的不同可分为液体动压轴承和液体静压轴承。

非液体摩擦滑动轴承：两摩擦表面处于边界摩擦或混合摩擦状态，两表面间有润滑油，但不足以将两表面完全隔离，其微观凸峰之间仍相互搓削而产生磨损。

第十六章 滚动轴承

16-1解 由手册查得6005 深沟球轴承，窄宽度，特轻系列，内径，普通精度等级（0级）。主要承受径向载荷，也可承受一定的轴向载荷；可用于高速传动。

N209/P6 圆柱滚子轴承，窄宽度，轻系列，内径，6级精度。只能承受径向载荷，适用于支承刚度大而轴承孔又能保证严格对中的场合，其径向尺寸轻紧凑。

7207CJ 角接触球轴承，窄宽度，轻系列，内径，接触角 ,钢板冲压保持架，普通精度等级。既可承受径向载荷，又可承受轴向载荷，适用于高速无冲击, 一般成对使用，对称布置。

30209/P5 圆锥滚子轴承，窄宽度，轻系列，内径，5级精度。能同时承受径向载荷和轴向载荷。适用于刚性大和轴承孔能严格对中之处，成对使用，对称布置。16-2解 室温下工作查教材附表 1，（1）当量动载荷

；载荷平稳

时，球轴承

在此载荷上，该轴承能达到或超过此寿命的概率是 90%。（2）当量动载荷

时

16-3解 室温下工作

；载荷平稳，球轴承

当量动载荷

查教材附表1，可选用轴承6207（基本额定动载荷 16-4解（1）计算当量动载荷

查手册，6313的，）。

，查教材表16-12，并插值可得

当量动载荷，所以，（2）计算所需基本额定动载荷 查教材表 16-9，室温下工作

；查教材表16-10有轻微冲击，球轴承

因所需的，所以该轴承合适。

已接近，暂选 的角接触轴承类型16-6解（1）按题意，外加轴向力

70000AC。

（2）计算轴承的轴向载荷(解图见16.4b)由教材表 16-13查得，轴承的内部派生轴向力，方向向左，方向向右

因

轴承 1被压紧

轴承 2被放松（3）计算当量动载荷

查教材表 16-12，，查表16-12得，查表16-12得，（3）计算所需的基本额定动载荷

查教材表 16-9，常温下工作，球轴承时，；并取轴承1的当量动载荷为计算依据

；查教材表16-10，有中等冲击，取 ；

查手册，根据 动载荷）。

16-7 根据工作要求，选用内径 轴的转速，运转条件正常，预期寿命

解 正常条件下，当量动载荷

；

；滚子轴承，试选择轴承型号。的圆柱滚子轴承。轴承的径向载荷，和轴颈，选用角接触球轴承7308AC合适（基本额定

查手册，根据）。

和轴颈，选用圆柱滚子轴承N310（基本额定动载荷

第十七章 联轴器、离合器和制动器

17-1解 1）选择型号：因此类机组一般为中小型，所需传递的功率中等，直流发电机载荷平稳，轴的弯曲变形较小，联接之后不再拆动，故选用传递转矩大、结构简单的固定式刚性联轴器，如凸缘联轴器。

2）按传递最大功率

求计算转矩

转矩。

。则计算转矩

由教材表 17-1查得，当工作机为发电机时的工作情况系数

根据计算转矩、轴的转速 GB5843-1986铰制孔型凸缘联轴器 YL9。其许用转矩为

。其

他主要尺寸：螺栓孔中心所在圆直径，6只M10 螺栓。、外伸轴直径d=45mm查手册，可用标准，许用最大转速

第十八章 弹簧

18-1解 1）弹簧丝最大剪应力取 质查教材表18-1得故

由式（18-2）可解得最大工作载荷

时对应着最大工作载荷

由弹簧的材料、载荷性。

；由弹簧丝直径 查教材表18-2得

将，及由教材图18-6查得

代入上式，得

在 作用下的变形量

即为最大变形量，由式（18-4）得

2）采用端部磨平结构时，设两端各有3/4圈并紧，其有效圈数为

圈

则其并紧高度

将 代入自由高度计算式，得其自由高度

3）验算稳定性

篇3：第五版基础护理学复习题全部

一、单项选择题

1、煮沸消毒金属器械时，为了增强杀菌作用和去污防锈，可以加入（D）A、氯化钠 B、硫酸镁 C、亚硝酸钠 D、碳酸氢钠 E、硫酸

2、紫外线最佳杀菌波长为（C）

A、225nm B、245nm C、254nm D、325nm E、454nm

3、忌用燃烧灭菌法的物品（C）A、换药碗 B、坐浴盆 C、手术刀 D、特殊感染病人使用的敷料 E、传染病人无需保存的文件

4、紫外线消毒，下列那项是错误的（E）

A、紫外线穿透性差、故被消毒的物品不可有任何遮蔽 B、为检查紫外线杀菌效果需定期进行空气细菌培养 C、紫外线灯管要保持清洁透亮 D、照射前，病室应先做好清洁工作 E、灯管使用期限，不能超过3000h

5、为防止手的污染，脱手套时应（D）

A、拉手套的边缘 B、先脱手指部分 C、内面涂液体石蜡脱下 D、手套口翻转脱下 E、外面涂滑石粉脱下

6、男，35岁，炼钢工人，工作中不慎被烧伤，烧伤面积达70%，应采取（E）A、严密隔离 B、呼吸道隔离 C、消化道隔离 D、接触性隔离 E、保护性隔离

7、铺无菌盘时，下列步骤哪项不妥（D）A、用无菌持物钳夹取无菌治疗巾 B、双折铺于治疗盘上 C、上面一层向远端呈扇形折叠 D、开口边向内 E、避免潮湿

8、无菌持物钳的正确使用方法是（E）A、可以夹取任何物品 B、钳端向上，不可跨越无菌区域 C、到远处夹取物品应速去速回 D、门诊换药室的无菌持物钳应该每周消毒一次 E、取、放无菌持物钳时，钳端均需闭合

9、取用无菌溶液时，下列哪项是错误的（E）

A、必须核对溶液 B、手不可触及瓶口及盖的内面 C、检查溶液有无浑浊 D、倾倒溶液时，标签朝上 E、必要时，可将无菌棉签直接伸入瓶内蘸取无菌液

10、对芽孢无杀灭作用的消毒剂是（C）

A、甲醛 B、高浓度漂白粉 C、乙醇 D、过氧化氢 E、过氧乙酸

11、纤维内窥镜的消毒灭菌宜采用（B）

A、酒精浸泡法 B、戊二醛浸泡法 C、紫外线消毒法 D、高压蒸汽灭菌法 E、煮沸法

12、对于手术器械最有效的灭菌方法是（C）

A、燃烧法 B、煮沸消毒法 C、高压蒸气灭菌法 D、烤箱干热灭菌法 E、微波消毒灭菌法

13、女，32岁，因甲型肝炎收治入院治疗，应采取的隔离是（B）

A、严密隔离 B、消化道隔离 C、呼吸道隔离 D、接触性隔离 E、保护性隔离

14、保护具使用原则不包括（A）

A、普遍使用原则 B、知情同意原则 C、随时评价原则 D、短期使用原则

15、有关保护具的应用，错误的一项是（C）

A、使用前向病人家属解释清楚 B、安臵舒适的位臵，常更换卧位 C、扎紧约束带，定期按摩 D、将枕头横立床头，以免头部撞伤 E、床档必须两侧同时应用

16、压舌板、体温计、呼吸机管道、胃肠道内镜按医用物品的危险度应属于哪一类（B）A、高度危险用品 B、中度危险用品 C、低危险用品

17、手术器械、腹腔镜、膀胱镜、导尿管、口腔科牙钻、输液器械、输血器选择哪一水平的消毒灭菌方法（A）A、灭菌 B、高水平消毒 C、中水平消毒 D、低水平消毒

18、以口腔温度为例，测量患者体温为38.8℃属于（C）A、正常 B、低热 C、中度热 D、高热 E、超高热

19、下列哪项不符合体温的生理性变动（CB）

A、24小时内变动范围不超过0.5--1.0℃ B、睡眠时体温稍高 C、儿童比成年人稍高 D、女性比男性略高 E、运动比安静时稍高 20、可在口腔测量体温的患者是（B）

A、精神异常 B、大面积烧伤 C、呼吸困难 D、昏迷 E、刚喝冷饮者

21、不会引起体温过低的患者是（C）

A、早产儿 B、新生儿硬肿症 C、肺炎 D、全身衰竭 E、大出血

22、发现体温与病情不相符时首先应（C）

A、检查体温计的准确性 B、检查测量方法是否正确 C、重测 D、检查病室的温度 E、告诉患者下次再测

23、属于节律异常的脉搏是（C）

A、速脉 B、缓脉 C、绌脉 D、洪脉 E、丝脉

24、测量脉搏方法错误的是（C）

A、病人宜安静 B、异常脉搏应测1分钟 C、脉搏短绌者由2人各测1分钟 D、不可用拇指诊脉 E、脉搏细弱难以触诊时应改测心尖搏动

25、蝉鸣样呼吸见于（D）

A、颅内感染 B、安眠药中毒 C、肺炎 D、喉头异物 E、支气管痉挛

26、深慢而规则的大呼吸见于（A）

A、代谢性酸中毒 B、呼吸肌麻痹 C、胸膜炎 D、胸壁外伤 E、代谢性碱中毒

27、休克患者的脉搏一般表现为（B）

A、缓脉 B、丝脉 C、绌脉 D、洪脉 E、水冲脉

28、坐位测量血压应使肱动脉平（C）A、第二肋软骨 B、第三肋软骨 C、第四肋软骨 D、第五肋软骨 E、第六肋软骨

29、血压的生理性变化错误的一项是（D）

A、女性在更年期之前略低于男性 B、傍晚高于清晨 C、寒冷环境血压略有升 D、高热环境中血压略有升高 E、坐位血压高于卧位血压 30、测血压时袖带缠得过紧可使（B）

A、血压偏高 B、血压偏低 C、收缩压偏低舒张压变化不大 D、收缩压和舒张压均不受影响 E、收缩压偏高舒张压不变

31、体温过高与哪项因素无关（C）

A、疾病 B、外伤 C、进食 D、感染 E、中暑

32、哪种患者应同时测心率和脉率（C）A、窦性心动过速 B、心动过缓 C、心房颤动 D、期前收缩 E、心律不齐

33、当环境温度高于人体皮肤温度时散热的主要方式是（C）A、辐射 B、传导 C、蒸发 D、对流 E、以上均不对

34、吸气时脉搏明显减弱或消失的脉称（C）

A、洪脉 B、交替脉 C、奇脉 D、水冲脉 E、绌脉

35、体温不升是指体温低于（C）A、33℃ B、34℃ C、35℃ D、36℃ E、37℃

36、护士指导患者做体位引流时应避免（A）A、在饭后1小时内进行 B、做超声雾化吸入提高效率 C、引流同时做胸部叩击 D、引流体位是患肺高于体位 E、每次引流15—30分钟

37、肺水肿患者吸氧时湿化瓶内用20—30%的乙醇的目的（D）

A、刺激呼吸中枢 B、促使氧气快速湿润 C、吸收水分，减轻肺水肿 D、降低肺泡内泡沫表面张力 E、刺激血管收缩，减少渗出

38、鼻导管吸氧时下列哪项操作是正确的（B）

A、先打开总开关，再插鼻导管，再调节流量 B、先调节流量，再插鼻导管 C、先插鼻导管，再调节流量 D、先插鼻导管，再开总开关 E、以上都不是

39、病情与呼吸异常不符的是（D）

A、高热时呼吸浅而快 B、脑水肿时呼吸深而慢 C、酸中毒时，呼吸深而慢 D、重症肺炎时，呼吸浅而快 E、巴比妥中毒时，呼吸浅而快

40、使用氧气的注意事项中，下列哪一项是错误的（D）

A、不可在氧气筒的螺旋上涂油 B、不可用力摩擦和震动 C、使用氧气时先调节流量再使用 D、筒内氧气一定要用完后才能充氧 E、放臵阴凉处勿近火源

41、不属于医嘱内容的是（E）

A、给药途径 B、护理级别 C、药物剂量 D、生理盐水 E、测量生命体征的方法

42、应抄写在临时医嘱栏内的医嘱是（C）

A、流质 B、一级护理 C、安定5mg Hst D、测Bp qd×3天 E、半坐卧位

43、医疗文件书写要求不正确的是（E）A、记录及时准确 B、内容简明扼要 C、医学术语运用确切 D、眉栏、页码必须填写完整 E、有错误应用红笔写“注销”二字并签名

44、临时备用医嘱的有效期是（D）

A、6h B、8h C、10h D、12h E、24h

45、病区交班报告记录的顺序首先是（E）A、危重患者 B、手术患者 C、死亡患者 D、新入院患者 E、离开病区的患者

46、最有利于患者的护理工作交班方法是（C）

A、简要书面交班 B、详细书面交班 C、床边交班 D、口头交班 E、无重病员可不交班

47、体温单40--42℃之间填写的内容不正确的是（B）

A、入院时间 B、患病时间 C、手术时间 D、转科时间 E、死亡时间

48、执行医嘱正确的是（B）

A、一般情况下可执行口头医嘱 B、医嘱须经医生签字方为有效 C、医嘱须隔日仔细核对一次 D、需下一班执行的医嘱书面注明即可 E、以上都不对

49、下列不属于长期医嘱的是（D）

A、青霉素80万单位肌注bid B、一级护理 C、氧气吸入 D、查大便常规 E、半流质饮食 50、处理医嘱的方法应先执行（B）A、新开出的长期医嘱 B、临时医嘱 C、定期执行的医嘱 D、备用医嘱 E、以上都不是

51、临时医嘱是（E）

A、安定5mg qd B、平卧位 C、测体重qw D、输氧prn E、肥皂水灌肠 明晨

52、长期备用医嘱是（B）A、阿托品0.5mgH术前半小时 B、唛啶50mgim q6h Prn C、止咳糖浆10mltid D、去痛片0.5gq8h E、安眠酮0.2gSOS

53、消毒与灭菌的区别主要在于能否杀灭(D)A、病原微生物 B、非致病微生物 C、繁殖体 D、芽孢 E、鞭毛

54、对绿脓杆菌感染伤口换下的敷料正确的处理方法是（E）

A、清洗后再消毒 B、清洗后臵日光下曝晒 C、灭菌后再清洗 D、扔入污物桶 E、焚烧

55、煮沸消毒灭菌时错误的操作是（B）

A、物品完全浸没在水中 B、大小相同的盆应重叠 C、有轴节的器械宜打开 D、玻璃类用纱布包好 E、橡胶类待水沸后放入

56、灭菌效果最佳的物理灭菌法是（C）

A、燃烧法 B、煮沸消毒法 C、高压蒸气灭菌法 D、日光曝晒法 E、紫外线照射法

57、对压力蒸汽灭菌效果的监测最可靠的方法是（E）A、留点温度计法 B、化学指示管法 C、化学指示胶带法 D、化学指示卡法 E、生物监测法

58、禁用高压蒸汽灭菌的物品是（B）

A、金属类 B、化纤织物 C、搪瓷类 D、棉织品 E、橡胶类

59、用紫外线消毒病室错误的方法是（E）

A、卧床患者佩带墨镜 B、病室应先做清洁工作 C、擦净灯管表面灰尘 D、照射40分钟 E、灯亮后立即开始计时 60、化学消毒的作用机制不包括（D）

A、渗透到菌体内使菌体蛋白凝固变性 B、抑制细菌代谢生长 C、破坏细胞膜的结构改变其通透性 D、利用潜热使菌体蛋白及酶变性 E、干扰细菌酶的活性 61、取用无菌溶液时先倒出少量溶液的目的是（B）A、检查液体有无特殊气味 B、冲洗瓶口 C、查看溶液的颜色 D、查看溶液的粘稠度 E、检查溶液有无沉淀

62、无菌包如被浸湿应（E）

A、晒干后用 B、烤干后用 C、立即用完 D、24小时内用完 E、重新灭菌 63、执行隔离技术错误的操作步骤是（B）

A、取下口罩将污染面向内折叠 B、从指甲至前臂顺序刷手 C、隔离衣挂在走廊里清洁面向外 D、从页面抓取避污纸 E、隔离衣应每日更换消毒 64、正确使用避污纸的方法是（C）

A、戴手套后拿取 B、用镊子夹取 C、从页面抓取 D、经他人传递 E、掀页撕取 65、下列可能引起测得的血压值偏低的是（C）

A、手臂位臵低于心脏水平B、膀胱充盈 C、袖带过宽 D、吸烟 E、进食 66、测量直肠温度时将肛表插入肛门的深度为（C）A、1-2cm B、2-3cm C、3-4cm D、4-5cm E、5-6cm 67、测量血压不符合要求的是（C）A、测成人上肢血压袖带宽12cm B、袖带缠在上臂中部 C、被测者坐位时肱动脉平第7肋间 D、缠袖带的松紧以能放入一指为宜 E、重测时汞柱需降至“0”点 68、体温高低不一日差大于l℃但最低温度仍在正常水平以上的热型称为（A）A、弛张热 B、稽留热 C、间歇热 D、不规则热 E、波浪热 69、某患者的呼吸由浅慢逐渐加深加快达高潮后又逐渐变浅变慢然后暂停数秒钟又出现上述状态如此周而复始的呼吸为（C）

A、叹息样呼吸 B、蝉鸣样呼吸 C、潮式呼吸 D、间断呼吸 E、点头呼吸 70、李某患肺炎入院时T 400C为观察体温的变化常规测量体温的时间为（C）A、每8小时1次 B、每6小时1次 C、每4小时1次 D、每日1次 E、每晚1次

二、多选题

1、下列哪些消毒剂属于灭菌剂（AB）

A.2%戊二醛 B.环氧乙烷 C.含氯消毒剂 D.75%酒精

2、医院感染传播过程包括哪些环节（ABC）A.感染源 B.传播途径 C.易感宿主

3、医院感染的易感人群有（ABCDE）

A、机体免疫功能严重受损者 B、婴幼儿及老年人 C、营养不良者 D、接受各种免疫抑制剂治疗者 E、长期使用广谱抗菌药物者

4、下列哪些情况医务人员应认真洗手（ABCDE）

A、直接接触每个病人前后 B、进行无菌操作,接触清洁、无菌物品之前 C、从同一患者身体的污染部位移动到清洁部位时 D、接触血液、体液和被污染的物品后 E、穿脱隔离衣前后，脱手套之后

5、穿脱隔离衣时应注意（ABCDE）

A、穿脱隔离衣时须将内面工作服完全遮盖 B．穿时避免接触清洁物品C．系领时勿使衣袖触及衣领及工作服及工作帽 D．穿隔离衣后只可在污染区活动 E．在病区走廊挂隔离衣时，应注意污染面在外

6、医院常见的不安全因素包括（ABDE）

A、化学性损伤 B、物理性损伤 C、温度性损伤 D、心理性损伤 E、生物性损伤

7、常见护理职业损伤包括（ABCD）

A、生物性损伤 B、锐器伤 C、化学药物损伤 D、负重伤

8、负重伤的预防措施（AB CDE）

A、加强锻炼，提高身体素质 B、保持正确并经常更换工作姿势 C、使用劳动保护用品 D、促进下肢血液循环 E、养成良好的生活习惯

9、生命体征包括（ABCD）A、体温 B、脉搏 C、呼吸 D、血压 E、神志、瞳孔

10、正常血压生理性变化包括（A BCE）A、中年后男女无区别 B、傍晚高于清晨 C、温热时低于寒冷时 D、睡眠不佳偏低 E、运动、情绪激动时升高

11、决定血压的因素有（ABCDE）

A、心输出量 B、外周阻力 C、循环血量 D、血液的粘滞度 E、大动脉的弹性

12、氧疗的副作用包括（ABCD E）

A、氧中毒 B、肺不张 C、呼吸抑制 D、呼吸道干燥 E、视网膜纤维化、不可逆失明

13、稽留热常见于（B C）

A、风湿热 B、肺炎球菌肺炎 C、伤寒 D、疟疾 E、败血症

14、适合使用保护具的患者是（ABE）

A、意识不清 B、昏迷 C、视力障碍者 D、婴幼儿进行输液治疗 E、高热躁动者

15、需要密切观察血压的患者，测量血压时应作到（ABCD）A、定时间 B、定部位 C、定体位 D、定血压计 E、定听诊器

16、使用吸引器吸痰时，操作者应注意（ACD）

A、检查电压、管道连接和吸引性能 B、吸痰管要每日更换 C、为小儿吸痰时负压要小 D、储液瓶内的吸出液要及时倾倒 E、连续使用电动吸引器的时间不应超过2小时

17、处理医嘱时的注意事项包括（ABCDE）

A、医嘱必须经医生签名后方有效 B、医嘱须每日进行核对 C、凡需下一班执行的医嘱要交班 D、需交班的医嘱需写在病区报告上 E、饮食单、透视单、会诊单要及时送有关科室

18、对新入院的患者进行交班时应在交班报告上写明（ABDCE）

A、发病经过 B、主要症状 C、患者的主诉 D、下一班需注意的事项 E、对患者的主要处理

19、书写病区报告的要求是（BCDE）

A、查阅病历记录患者病情 B、内容要全面、真实 C、字迹清楚不得随意涂改 D、用钢笔填写 E、书写要简明扼要 20、关于医嘱的种类不正确的论述是（BD）

A、长期医嘱当医生注明停止时间后才失效 B、长期备用医嘱有效期在24h以内 C、临时医嘱应在短时间内执行一般只执行一次 D、临时备用医嘱需医生注明停止方失效 E、长期医嘱有效时间在24h以上

21、当病人出现躁动，需使用约束带时应注意（ACDE）

A、定期行肢体按摩 B、应系紧防止脱落 C、应注意肢体处于功能位臵 D、观察局部血运情况 E、使用前向病人家属解释清楚

22、测口腔温度时不慎咬碎体温汁病人惊惶失措担心汞中毒。此时护士应采取的措施是（ABD）

A、立即清除口腔内玻璃碎屑 B、安慰病人使其情绪稳定 C、用高锰酸钾洗胃 D、服蛋清水延缓汞吸收 E、灌肠使求排出

23、密切观察血压者应做到（BCDE）

A、定专人检查 B、定体位 C、定时间 D、定血压计 E、定部位

24、使血压值偏高的因素有（BE）

A、水银不足 B、测量上肢的袖带用于测下肢 C、袖带缠得太紧 D、测量成人的袖带用于测儿童的血压 E、袖带缠得太松

25、气道内吸引的注意事项（ABD）

A、先吸气管内，再吸口鼻处 B、掌握适宜的吸痰时间 C、吸痰管插入遇阻力时，强行操作 D、吸痰管外径应≤气管插管内径的1/2

26、测量脉搏、呼吸时注意事项（ACD）

A、不可用拇指诊脉 B、测量呼吸时宜采取侧卧位 C、偏瘫患者选择健侧测量脉搏 D、测量呼吸时宜采取仰卧位

27、下列概念正确的是（AB）

A、杀灭或清除媒介物上病原微生物，使其达到无害化水平的处理为消毒。B、杀灭或清除媒介物上所有微生物的处理为灭菌。C、抑制媒介物上的病原微生物的处理为消毒。D、杀灭或清除媒介物上的病原微生物，使其达到无害化水平的处理为灭菌。E、杀灭或清楚媒介物上的绝大部分病原微生物的处理为灭菌。

28、下列哪些方法可以达到灭菌（A BE）A、热力法 B、电离辐射法 C、新洁尔灭浸泡 D、2%碘酊浸泡 E、2%戊二醛浸泡

29、碘伏有以下哪些特点（ABCD E）

A、稳定性好 B、刺激性小 C、毒性较低 D、中效消毒剂 E、腐蚀性很小 30、手术器械包灭菌后储存要求（AB CDE）

A、放在干燥的无菌区 B、存放时间7天 C、放在无菌区的距地面最低的格不得小于20厘米 D、放在无菌区的距天花板最高的不得小于50厘米 E、放在无菌区的距墙面最近不得小于或等于5厘米

31、干热灭菌有哪几种（BCE）

A、煮沸法 B、烤箱 C、焚烧 D、压力蒸汽 E、酒精烧烤

32、关于2%碱性戊二醛器械消毒液的问题，哪几项正确（ABCDE）

A、碱性戊二醛杀菌效果好 B、碱性戊二醛化学稳定性比酸性差 C、碱性戊二醛一般使用期不得超过2周 D、戊二醛每一百毫升需要加亚硝酸钠0.5克 E、戊二醛属于高效消毒剂或灭菌剂

33、女性，40 岁，应长期咳嗽、咳痰入院，为有效促进痰液排除可采取以下哪几种方法（ABCDE）

A、深呼吸有效排痰 B、湿化和雾化疗法 C、体位引流 D、机械吸痰 E、胸部叩击、胸部震荡

34、为患者吸氧时，注意事项包括（BCD）A、吸氧时先调节好氧流量再与患者连接，停氧时先关闭氧流量表，再取下患者的鼻导管 B、保持呼吸道通畅，注意湿化瓶内的蒸馏水的量 C、保持吸氧管路通畅 D、注意用氧安全

35、用氧安全的四防是(ABCD)A、防火 B、防油 C、防热 D、防震 E、防光

36、体位引流时，患者出现？应立即停止引流及时处理（ABCD）

A、心律失常 B、痰多 C、血压异常 D、呼吸困难 E、以上均需停止

37、浸泡消毒物品时其浸泡时间取决于(ACDE)A、消毒的方法 B、微生物的数量 C、物品的性质D、消毒液的性质 E、消毒液的浓度

38、保护性隔离的具体措施有(ABCDE)A、家属可以几人同时探视患者 B、进出隔离室应遵守有关规定 C、正确处理污物 D、加强探视管理 E、设专用隔离室，病房空气应正压通风、地面、家具严格消毒

39、体温的分期及其表现为(ABC)A、体温上升期：患者体温逐渐或骤然上升，皮肤苍白，干燥无汗，起鸡皮疙瘩，寒战、怕冷 B、发热持续期：皮肤潮红、灼热、呼吸加深、加快，可有少许出汗 C、退热期：体温下降，患者出汗较多，皮肤温度降低；体温骤降的患者还可能出现血压下降、四肢冰冷等虚脱现象；D、体温反复期：患者体温降至正常后半小时又上升E、体温再次下降：患者出汗较多，皮肤温度降低

40、体位引流的实施要点(A BCD E)A、患者体位是患肺处于高位，其引流的支气管开口向下B、嘱患者间歇深呼吸并尽力咳嗽，护士人员轻叩相应部位 C、痰液粘稠者可蒸气吸入、雾化吸入D、实施时间与次数为2~4次/日，15~30min/次，宜空腹进行E、监测患者的反应和引流物的色、质、量，并予以记录

41、下列关于有效咳嗽，正确的是(ABCE)A、适用于神志清醒能咳嗽的病人 B、病人体位可取坐位，身体稍前倾 C、深呼吸数次后深吸一口气，然后屏气3～5秒 D、屏气后用力将痰液咳出 E、应定时进行，以防肺不张

42、造成医源性损伤的原因是医务人员的（ABCD E）

A、言语和行为不慎 B、责任心不强C、动作粗暴 D、无菌观念不强E、仪表不端庄

43、与医院感染管理有关的法律法规主要包括(ABCDE)A、《医院感染管理办法》 B、《传染病防治法》 C、《医疗机构管理条例》 D、《突发公共卫生事件应急条例》 E、《消毒管理办法》

44、住院病人中哪些均应视为预防医院感染的重点对象（ABCDE）

A、有气管插管 B、多次手术或延长手术时间 C、留臵导尿 D、应用化疗、放疗、免疫抑制剂者 E、老年病人

45、发生职业暴露时处理方法正确的是（ABCD）

A、用肥皂水和流动水清洗污染的皮肤，用生理盐水冲洗粘膜。如眼睛被污染用清水冲洗 B、如有伤口，应当在伤口 外端轻轻挤压，尽可能挤出损伤处的血液，再用肥皂液和流动水进行冲洗；禁止进行伤口的局部挤压C、伤口冲洗，用75%酒精或0.5%碘伏进行消毒，并包扎伤口，暴露的粘膜反复用生理盐水冲洗干净。D、上报医院感染管理科，填写职业暴露登记表。

46、记录每日排出量应包括（ACDE）

A、粪便量和尿量 B、出汗量 C、胃肠减压量 D、胸腹腔穿刺放液量 E、呕吐物量

47、重症护理记录单记录的内容包括（ABCD）

A、时间 B、入量 C、出量 D、病情记录 E、手术

48、下列属于高效消毒剂的有(BD E)A、75％酒精 B、0.2％过氧乙酸 C、0.2％新洁尔灭 D、环氧乙烷 E、2％戊二醛

49、中等水平消毒剂有(A BDE)A、75％酒精 B、2％碘酊 C、40％甲醛 D、漂白粉 E、0.2％新洁尔灭 50、使用紫外线消毒的机理是（BCDE）

A、改变细胞膜的通透性 B、使菌体蛋白发生光解、变性，导致细菌死亡 C、破坏结构，使其失去转化能力 D、降低菌体内氧化酶的活性，使其丧失氧化能力 E、使空气中的氧电离产生臭氧

51、异常血压的护理包括（ACD）A、合理饮食 B、适当饮酒 C、生活规律 D、坚持运动

52、血压的生理变化包括（ABCDE）A、年龄 B、体位 C、运动 D、环境 E、性别

53、水冲脉常见于哪些疾病（AD）A、主动脉瓣关闭不全 B、主动脉瓣狭窄 C、心功能不全 D、甲亢 E、高血压心脏病

54、哪些病人不宜测肛温（ABDE）

A、直肠手术 B、腹泻 C、高热 D、肛门手术 E、心肌梗死

55、影响患者安全的因素有（ACDE）

A、A1／A2型题(下列各题中，只有一个符合题意的正确选项，请选出。)1．肺炎链球菌肺炎病人的热型常为(A)A．稽留热 B．弛张热 C．间歇热 D．波状热 E．不规则热

2．确诊心搏骤停的最简便的依据是(D)A．血压测不到 B．瞳孔缩小 C．面色发绀 D．大动脉搏动消失 E．心音消失

3．若病人需要放腹水治疗，一次放腹水量一般不超过(B)A．500m1 B．1000m1 C．1200ml D．800ml E．1500ml 4．杀灭外环境中一切微生物包括细菌芽胞的物理、化学方法称为(A)A．灭菌 B．消毒

C．高水平消毒 D．中水平消毒 E．低水平消毒

5．阿米巴痢疾病人行保留灌肠时应采用的卧位是(_D)A．俯卧位 B．膝胸卧位 C．左侧卧位 D．右侧卧位 E．仰卧位

6．下列哪种人群不能注册执业护士(D)A．无完全民事能力者 B．色盲 C．违反《护士管理办法》被中止或取消注册的 D．以上都是 E．以上都不是

7．在严重创伤或感染时，最易受损的器官是(D

A．肾 B．肝 C．脑 D．肺 E．心 8．最简便的杀灭结核分枝杆菌的方法是(E A．阳光暴晒2小时 B．煮沸1分钟

C．70％乙醇接触2分钟 D．煤酚皂溶液(来苏水)接触2～12小时 E．直接焚烧带有病菌的痰纸 9．我国对围生期的规定是(A)A．从妊娠满28周(即胎儿体重≥1000g或身长≥35cm)至产后1周 B．从妊娠满20周(即胎儿体重≥500g或身长≥25cm)至产后4 周 C．从妊娠满28周(即胎儿体重≥1000g或身长≥35cm)至产后4周 D．从胚胎形成至产后1周 E．从胚胎形成至产后4周

10．下列哪种先天性心脏病属于右向左分流型(D)A．房间隔缺损 B．室间隔缺损医务 C．动脉导管未闭 D．法洛四联症 E．肺动脉狭窄

11．成年男性正常的血红蛋白参考值为(C)A．100～140g／L B．110～150g／L C．：t20~160g／L D．140～170g／L E．170～200g／L 12．为防止血标本溶血，下列哪项是错误的(C)A．选用干燥注射器和针头 B．避免过度震荡血标本 C．采血后带针头沿管壁将血液注人 D．标本应及时送检 E．需全血标本时，应采用抗凝管 13．作尿糖定量检查应加入的防腐剂是(C)A．95％乙醇 B．浓盐酸 C．甲苯 D．稀盐酸 E．甲醛

14．下列不属于一级护理的是(E)A．高热患者 B．瘫痪患者 C．昏迷患者 D．休克患者

E．病情较重，生活不能完全自理者

15．哮喘持续状态是指严重哮喘持续时间达(C)A．6小时 B．10小时 C．24小时 D．48小时 E．12小时 16．抢救急性肺水肿病人加压吸氧时，湿化瓶内乙醇浓度是(B)A．10％～20％ B．20％～30％ C．30％～40％ D．40％～50％ E．50％～70％

17．原发性肝癌病人最突出的体征是(C)A．腹水呈血性 B．腹膜刺激征 C．肝进行性肿大 D．黄疸与发热 E．腹壁静脉曲张

18．血液病患者的白细胞低于下列哪项时需进行保护性隔离(A)A．1．0×109 ／L B．1．5×109 ／L C．2．0×109 ／L D．2．5×109／L E．3．0X109 ／L 19．对可疑糖尿病患者最有诊断价值的诊断检查是(D)A．尿糖定性试验 B．尿糖定量测定

C．空腹血糖测定 D．口服葡萄糖耐量试验 E．胰岛细胞抗体测定 20．不符合静脉补钾原则的是(E)A．尿量须在30ml／h以上 B．输液中氯化钾浓度<０．3％ C．滴<60滴／分 D．每日补充钾总量<6～8g E．可先静脉推注少量10％氯化钾

21．女，48岁，未婚，左侧乳房出现无痛性肿块，边界不清，质地坚硬，直径为4cm，同侧腋窝2个淋巴结肿大，无粘连，诊断为乳腺癌，需手术治疗。此病人术前备皮范围是(C)A．胸部，同侧腋下及颈部 B．胸部，同侧腋下 C．胸部，同侧腋下及上臂 D．胸部，上臂 E．胸部，双侧腋下

22．男，58岁，下肢静脉曲张行高位结扎及剥脱术后4小时，因站立排尿，小腿部伤口处突然出血不止。紧急处理方法是(E)A．用止血带 B．于站立位包扎 C．钳夹结扎止血 D．指压止血 E．平卧抬高患肢，加压包扎

23．女，23岁，停经56天，近一周有不规则阴道出血。检查子宫底脐下三指，质软，HCG阳性。B超见密集雪花样亮点。最可能的诊断是(C)A．双胎 B．羊水过多 C．葡萄胎 D．妊娠合并肌瘤 E．流产

24．患儿，3岁，自I岁时出现活动后气促、乏力，常喜下蹲位，发绀，胸骨左缘2～4肋间闻及Ⅲ级收缩期杂音，可见杵状指，首先考虑(C)A．房问隔缺损 B．动脉导管未闭 C．法洛四联症 D．室间隔缺损 E．右位心

25．某消化性溃疡病人，原有疼痛节律消失，变为持续上腹痛伴频繁呕吐，呕吐物含发酵性宿食。最可能的并发症是(A)A．幽门梗阻 B．急性胰腺炎 C．穿孔 D．胃癌 E．上消化道出血

26·苏先生，77岁，有慢性阻塞性肺疾病(COPD)~25年，近日受凉后咳嗽加重，咳大量 脓性黏痰，不易咳出。护理查体：体温37．5℃，气促，听诊可闻及痰鸣音，伴喘息。此病人最主要的护理诊断是(A)A．清理呼吸道无效 B．气体交换受损 C．体温过高 D．低效性呼吸型态 E．活动无耐力

27．某白血病患者需要进行化疗．为预防发生不良反应，下列哪项护理措施不妥(E)A．防恶心、呕吐可服多潘立酮 B．防末梢神经炎服用维生素B1 C．防尿酸性肾病服碳酸氢钠 D．防出血性膀胱炎应补足水分 E．防鞘内注药后头痛应给予止痛剂

28．男，82岁，频繁心绞痛已1个月，心电图正常，近半天来心绞痛持续约3 小时，呼吸困难，冷汗，自觉濒死感就医。心电图见大Q波及ST、段抬高或弓背向上单向曲线，应考虑(C)A．急性左心衰竭 B．肺炎 C．急性心肌梗死 D．脑梗死 E．哮喘

29．某高血压病人，同时患有支气管哮喘，他不能使用下列哪种降压药物(B)A．呋塞米 B．阿替洛尔 C．硝苯地平D．卡托普利 E．哌唑嗪

30．某肝硬化病人因饮酒后大量呕血来诊，最简便有效的止血措施是(C)A．冰盐水洗胃 B．静滴脑垂体后叶素 C．应用三腔二囊管 D．口服去甲肾上腺素溶液 E．静滴酚磺乙胺(止血敏)A3／A4型题(下列各题中，首先提供一个案例，案例下设若干道问题，请根据所提供信息，从中选择出你认为最符合题意的一个选项。)(31～33题共用题干)．

患儿，男，5岁，因全身浮肿，以“肾病综合征”收人院。体检：面部、腹壁及双下肢浮肿明显，阴囊水肿明显，囊壁变薄透亮。实验室检查：尿蛋白(++++)，胆固醇升高，血浆蛋白降低。

31．该患儿当前最主要的护理诊断是(C)A．焦虑 B．排尿异常 C．体液过多 D．活动无耐力 E．体温过高 32．目前给予最主要的护理措施是(A)A．卧床休息 B．无盐饮食 C．低蛋白饮食 D．高脂肪饮食 E．肌内注射给药

33．若病情好转，出院时健康指导应强调(C)A．介绍本病的病因 B．说明本病的治疗反应

C．遵医嘱继续服药，不能随便停药 D．说明不能剧烈活动的重要性 E．讲解预防复发的注意事项(34～35题共用题干)男，45岁，吸烟史20年，慢性支气管炎史5年，近1年咳嗽、咳痰，发作频繁。34．护士为患者进行健康教育不妥的内容是(D)A．增强营养 B．控制各种诱发因素 C．戒烟和体育锻炼 D．经常使用抗生素 E．控制呼吸道感染 35．缓解期宜采用的治疗是(A)A．增强体质，提高机体抵抗力 B．预防性应用抗生素 C．服用祛痰止咳药 D．应用小剂量皮质激素 E．应用支气管扩张药

B型题(下列各题中，首先给出五个备选答案，然后提出若干问题，请从中选择出你认为最符合题意的一个选项。备选答案可被一次或多次选择。或不被选择。)(36～37题共用备选答案)A．备用床 B．暂空床 C．备用床加橡皮中单、中单 D．麻醉床 E．手术床 36．胃大部分切除术后需要准备(D)37．肺炎病人住院时需要准备(B)(38～40题共用备选答案)A．维生素D400U／日，口服 B．维生素D11万u／日，口服 C．维生素D2每次80万U，肌内注射，每周1次，共3次 D．维生素D3每次30万U，肌内注射，每隔2周1次，共3次 E．维生素D10万U／日，口服

38．治疗重度维生素D缺乏性佝偻病激期用(D)39．治疗维生素D缺乏性佝偻病恢复期时用(A)40．预防维生素D缺乏性佝偻病时用(A)X型题(下列各题中，每题均有两个或两个以上的选项符合题意，请选出，多选、少选或不选均不得分。)41．蛛网膜下隙出血病人护理措施正确的是(ABCE)A．环境安静 B．绝对卧床

C．避免剧烈咳嗽 D．为防发生压疮，应2小时翻身一次 E．呕吐剧烈者做好降低颅内压的治疗

42．对不稳定心绞痛病人要注意观察哪些心肌梗死的先兆(ACE)A．血压突然大幅度变化 B．上腹剧痛伴出冷汗、肝浊音界消失 C．持续胸闷痛，不缓解 D．喷射性呕吐 E．突发严重心律失常

43．南丁格尔的著作有(AC)A．《护理札记》 B．《护理学基础》 C．《医院札记》 D．《护理日记》 E．《内科护理》

篇4：机械基础第五版教案

基本要求

1．了解系统稳定性的定义、系统稳定的条件；

2．掌握Routh判据的必要条件和充要条件，学会应用Routh判据判定系统是否稳定，对于不稳定系统，能够指出系统包含不稳定的特征根的个数；

3．掌握Nyquist 判据；

4．理解Nyquist 图和Bode 图之间的关系； 5．掌握Bode 判据；

6．理解系统相对稳定性的概念，会求相位裕度和幅值裕度，并能够在Nyquist 图和Bode 图上加以表示。

重点与难点 本章重点

1．Routh 判据、Nyquist 判据和Bode 判据的应用；

2．系统相对稳定性； 相位裕度和幅值裕度求法及其在Nyquist图和Bode 图的表示法。

本章难点

Nyquist 判据及其应用。

§1 概念

示例：振摆

1、稳定性定义：若系统在初始条件影响下，其过渡过程随时间的推移逐渐衰减并趋于0，则系统稳定；反之，系统过渡过程随时间的推移而发散，则系统不稳定。

（图5.1.2）

讨论：①线性系统稳定性只取决于系统内部结构和参数，是一种自身恢复能力。与输入量种类、性质无关。

②系统不稳定必伴有反馈作用。（图5.1.3）

若x0(t)收敛，系统稳定；若x0(t)发散，则系统不稳定。

将X0(s)反馈到输入端，若反馈削弱E(s)→稳定

若反馈加强E(s)→不稳定

③稳定性是自由振荡下的定义。

即xi(t)=0时，仅存在xi(0-)或xi(0+)在xi(t)作用下的强迫运动而系统是否稳定不属于讨论范围。

2、系统稳定的条件：

对[anp+an-1p+„a1p+a0]x0(t)=[bmp+bm-1p+„b1p+b0]xi(t)令B(s)= anp+an-1p+„a1p+a0 A(s)= bmp+bm-1p+„b1p+b0 初始条件：B0(s)A0(s)

则B(s)X0(s)-B0(s)= A(s)Xi(s)-B0(s)nn-

1m

m-1nn-1

m

m-1 Xi(s)=0,由初始条件引起的输出：

L变换-1，即zi为负值。根据稳定性定义，若系统稳定须满足点全部位于[s]复平面的左半部。系统稳定的充要条件：系统特征方程全部根的实部必须为负。或：系统传递函数的极讨论：①特征根中有一个或以上的根的实部为正 →系统不稳定；

②临界稳定：特征根中有部分为零或纯虚数，而其它根为负数。临界稳定系统属于不稳定。

③若本身的固有特性。

⑤稳定性判定方法：

a)直接求解出特征方程的根（高阶困难）b)确定特征根在[s]平面上的分布：

时域：Routh判据，胡尔维茨判据

频域：Nyquist判据，Bode判据，则系统不稳定。

④零点对稳定性无影响。零点仅反映外界输入对系统的作用，而稳定性是系统§2 劳斯（Routh）判据

Routh判据在特征方程系数和根之间建立一定关系，以判别特征根分布是否具有负实部。

一、必要条件：

特征方程：B(s)= anp+an-1p+„a1p+a0=0

必要条件：B(s)=0的各项系数ai符号均相同，且不等于0;或 an＞0 an-1＞0 „ a1＞0 a0＞0（证明）

二、充要条件：（Rough稳定性判据）：

1、Rough表：将特征方程系数排成两列：

偶：an an-2 an-4 an-6 „ 奇：an-1 an-3 an-5 an-7 „ Rough数列表：（p.124）

n

n-1 s an an-2 an-4 an-6 „ a0

sn-1 an-1 an-3 an-5 an-7 „ a1 0

sn-2 A1 A2 A3 „ „ 0 sn-3 B1 B2 B3 „ „ 0 ┆ ┆ ┆ ┆ ┆

s0 „ 0 0 0

2、判据：

Rough列表中第一列各项符号均为正且不等于0

若有负号存在，则发生负号变化的次数，就是不稳定根的个数。例1，已知系统特征方程 B(s)=s+8s+17s+16s+5=0 试判定其稳定性。

解： a4=1 a3=8 a2=17 a1=16 a0=5

(过程)ai＞0（i=1，2，3，4，5）Rough列表中第一列(1，8，15，13.3,5)均大于0，故系统稳定。

例2，已知系统特征方程 B(s)=s-4s+s+6=0 试判定其稳定性。

解：有一个负系数，不满足稳定的必要条件，有几个不稳定的根？

(过程)有二个负实根，实际上s-4s+s+6=（s-2）(s+1)(s-3)

243

2n例3，已知系统

解：B(s)=s5+2s4+14s3+88s2+200s+800=0(过程)符号改变二次，存在两个不稳定的根。

试判定其稳定性。

例4，设有系统方框图如下，已知ζ=0.2，ωn=86.6，试确定k取何值时，系统方能稳定。(p.126图)

(过程)

三、特殊情况：

1、Rough列表中任一行第一项为0，其余各项不为0或部分不为0。

造成该行的下一行各项变为无穷大，无法进行Rough计算。措施：①以任一小正数ε代替0的那一项，继续计算。

例：B(s)=s-3s+2=0（求解）

若用ε代替后，系统Rough列表第一列均为正，→临界稳定（共轭虚根）

②用因式（s+a）乘特征方程两边，得新的特征方程，进行Rough计算后判断（A为任意正数）。

例：B(s)=s-3s+2=0（求解，取a=3）

2、Rough列表任一行全为0。

原因：系统特征方程的根出现下列一种或多种情况时会发生。

① 具有相异符号的实数根（如s=±2）； ② 虚根时（如s=±j5）； ③ 共轭复数根时（如②对辅助方程取导数得一新方程；

④ 以新方程的系数取代全为0的哪一行，继续进行Rough计算。

例：B(s)=s+s-3s-s+2=0（求解）例：B(s)=s+s-2s-3s-7s-4s-4=0（求解）

543243

2）

解决：①利用全为0这一行的上一行的各项系数组成一个多项式方程（辅助方程）；

§3 Nyquist判据

时域判据的弱点：工程设计中，组成系统的各种参数尚未最后确定，时域判据不能应用；时域判据仅能判断系统是否稳定，不能说明系统稳定或不稳定的程度，因而不能提出改善系统性能的具体途径。Nyquist判据特点：

① 图解法：由几何作图判定系统稳定性；

② 由开环特性判断闭环系统稳定性（开环特性由分析法或实验法获得）； ③ 可判断系统相对稳定性；

④ 可指出各环节对系统稳定性的影响。

一、预备知识：

1、三种函数的零、极点关系：（Gk(s)、GB(s)、F(s)）(图5.3.1)

Gk(s)=G(s)H(s)

F(s)=1+ G(s)H(s)

zi：Gk(s)的零点； pi：Gk(s)的极点。上述各函数零点和极点的关系：（p.131）

结论：闭环系统稳定充要条件为GB(s)全部极点具有负实部→F(s)函数的全部极点均具有负实部，即通过Gk(s)= G(s)H(s)判断GB(s)的稳定性。

2、映射概念：

设函数F(s)=Re(s)+jIm(s)而s=σ+jω

两个函数：F(s)，s 两个复平面：[F(s)]，[s]

[s]上的每一个点对应[F(s)]上有一个映射的点，称为像点或映射轨迹。例：已知F(s)= s2，求s=1+j2的像点。

F(s)= s2=（1+j2）2 =-3+ j4 即[s]平面上点（1，j2）在[F(s)]复平面上的像点为[-3，j4](tu 2)

3、映射定理（幅角原理）：

设F(s)为一有理数，设Ls为[s]平面上的一封闭曲线（看成点的封闭轨迹），LF为[F(s)]平面上的对应曲线，则：

① Ls在[F(s)]平面上的映射轨迹LF，也必然是一条封闭曲线。(tu 2)

② 若Ls包围了F(s)的zi个零点和pi个极点，则Ls上某动点s沿Ls顺时针方向转一周时，它在[B(s)]上的映射轨迹LB将会顺时针方向包围OB原点N次（N=z-p）。(tu 2)

二、Nyquist判据：

1、映射定理的推广：

F(s)=1+ G(s)H(s)为有理数，满足映射定理。

在[s]上，当s按顺时针方向沿整根虚轴（-j∞→+j∞）及R=∞的半径组成的封闭曲线Ls（实际上为[s]平面的右半部）转一周时，若虚轴上无F(s)的极点，则在Ls在[F(s)]平面上的映射轨迹LF也将顺时针方向包围原点OB共N次。(tu 2)

根据闭环系统稳定充要条件，特征方程F(s)=0的根均为负实数或实部为负的复数，即F(s)在[s]平面右半部无零点，→系统稳定下的映射为N=-p

复平面下系统稳定的充要条件：若[s]虚轴上无F(s)=1+ G(s)H(s)的极点，则当 s沿-j∞→+j∞按顺时针方向转一周时，其在[F(s)]平面上的映射轨迹LF也将顺时针方向包围原点OB共N次，系统才能稳定，否则就不稳定。

2、N=-p含义的变通：

N=-p的实质就是利用特征函数F(s)=1+ G(s)H(s)的零、极点分布来判定系统是否稳定，实用上不方便，希望判据建立在开环基础上。

含义变通：①在N=-p中的F(s)的极点数p，理解为开环G(s)H(s)的极点数；

②将[F(s)]平面转换成[G(s)H(s)]平面；

[F(s)]的原点就是[G(s)H(s)]的（-1，j0）点。③令s=jω，则s取值-j∞→+j∞，变成ω取值-∞→+∞。通过上述转换，将N=-p含义重新引申为：

N：开环G(s)H(s)轨迹包围（-1，j0）点的次数，即开环轨迹顺，逆时针方向包围（-1，j0）点次数之代数和。

P:开环G(s)H(s)在[s]平面右半部的极点数。

2、Nyquist判据：

充要条件：当ω取值-∞→+∞时，其开环G(jω)H(jω)轨迹必须逆时针包围（-1，j0）点p次，则系统稳定，否则就不稳定。

讨论：a)Nyquist判据在[GH]平面上判断；

过程：[s]上Nyquist轨迹映射到[GH]上的Nyquist轨迹G(jω)H(jω)，根据G(jω)H(jω)包围（-1，j0）点的次数来判断系统的稳定性。

b)应用简单：一般开环系统为最小相位系统，p=0，故只需看开环Nyquist图是否包围（-1，j0）点，不包围则稳定。若开环系统为非最小相位系统，p≠0（开环不稳定），则看Nyquist图是否逆时针包围（-1，j0）点p圈。

c)开、闭环稳定性关系：

开环不稳定，闭环可能稳定

开环稳定，闭环可能不稳定

d)绘制开环ω=0→+∞的Nyquist图即可判断。

原因：开环Nyquist图对实轴对称。

三、对虚轴存在极点的处理：

Nyquist判据中规定开环Gk(s)中不能含有s=0和s=±jk（k为实数）的极点，否则，这些极点处的幅角是个不确定值，因而，这些点的映射轨迹也不确定。但工程上大多数Gk(s)会含有s=0或s=±jk的极点，此时，Nyquist判据仍可使用，但需对Ls曲线修正。

四、应用举例：

1、开环稳定，判断闭环稳定性：

Gk(s)在[s]右半部无极点，p=0，则ω=0→+∞时Gk(jω)不包围（-1，j0）点，即N=0，则系统稳定，否则就不稳定。

例1，0型系统

例2，0型系统

例3，Ⅰ型系统

例4，Ⅰ型系统

例5，Ⅱ型系统

2、开环不稳定，判断闭环稳定性：

对p≠0，若需闭环稳定，则N=-p，即在ω取值-∞→+∞时，Gk(jω)逆时针包围（-1，j0）点p次。

例：高阶系统

四、典型环节对系统稳定性的影响：

1、比例环节G(s)=k

若∠Gk(jω)＞-180, 则k无论如何变化，系统总是稳定的；

∠Gk(jω)＜-180, 则k↑ →∣Gk(jω)∣随之增大，可能包围（-1，j0）点。

2、惯性环节

o

o

o 高频时（ω→∞），G(jω)→-90,增加了开环幅角∠Gk(jω)的滞后，对系统稳定不利，惯性环节越多，系统越难稳定。

3、导前环节G(s)=Ts+1 高频时（ω→∞），G(jω)→+90,减少了开环幅角∠Gk(jω)的滞后，对系统稳定有利。

若系统需较多惯性环节时，用导前环节保持其稳定性。

4、积分环节

o

o

高低频均产生90滞后幅角，对系统稳定性影响大。积分环节越多，系统越不容易稳定。措施：增加导前环节，增加内部负反馈或降低系统“型”号。

5、延时环节G(s)=e

-τs

不改变原系统的副频特性，仅使系统的相频特性变化。

§4 系统的相对稳定性

绝对稳定性判断出系统属于稳定、不稳定或临界稳定，还不能满足设计要求，应进一步知道稳定或不稳定的程度，即稳定或不稳定离临界稳定尚有多远，才能正确评价系统稳定性能的优劣，此即相对稳定性。

一、系统相对稳定性的两个指标：

1、两种坐标对应关系：

Gk(jω)可用极坐标（Nyquist图）和对数坐标（Bode图）表示，二者有对应关系： a)极：单位圆←→对：零分贝线（幅频特性）

相当于：∣GH∣=1←→20lg∣GH∣=0dB

b)极：负实轴←→对：-180水平线（相频特性）

原因：负实轴上的每一点的幅角都等于-180

c)极：开环轨迹与单位圆的交点c←→对：幅频特性曲线与零分贝线的交点。

交点c处的频率ωc称为剪切频率、幅值穿越频率、幅值交界频率。

d)极：开环轨迹与负实轴的交点g←→对：相频特性曲线与-180水平线的交点。

交点g处的频率ωg称为相位穿越频率、相位交界频率。

2、幅值和相位裕量：

幅值和相位裕量是衡量系统离临界稳定有多远的两个指标。(1)幅值裕量Kg：

定义：在相位交界频率ωg处∣Gk(jω)∣的倒数。

o

o

o

在对数坐标上，讨论：

a)若∣G(jωg)H(jωg)∣＜1,Kg＞1,即Kg(dB)＞0

→系统具有正幅值裕量。

若∣G(jωg)H(jωg)∣＞1,Kg＜1,即Kg(dB)＜0

→系统具有负幅值裕量。

b)对最小相位系统p=0，正幅值裕量对应的开环轨迹不包围（-1，j0），闭环稳定，负幅值裕量对应的开环轨迹包围（-1，j0），闭环不稳定。

c)Kg实际上是系统由稳定（或不稳定）到达临界稳定点时，其开环传递函数在ωg处的幅值∣G(jωg)H(jωg)∣需扩大或缩小的倍数。

d)一阶、二阶系统幅值裕量为无穷大。

原因：其开环轨迹与[GH]平面的负实轴交于原点，1/Kg=0(2)相位裕量γ：

定义：在ωc处，使系统达到临界稳定所需附加的幅角滞后量（或超前量）。

γ=∠G(jωc)H(jωc)-（-180）=180+υ(ωc)

若γ＞0 称正相位裕量（正稳定性储备）

γ必在Bode相位图横轴（-180线）以上，在Nyquist图负实轴以下（第三象限）；

若γ＜0 称负相位裕量（负稳定性储备）

γ必在Bode相位图横轴（-180线）以下，在Nyquist图负实轴以上（第二象限）。（3）几点说明：

a)Kg、γ作为设计指标，对最小相位系统，只有Kg、γ都为正时，闭环系统才稳定；Kg、γ都为负时，闭环系统不稳定。

b)为确定系统相对稳定性，必须同时考虑Kg和γ。

c)为使系统满意工作，一般：

Kg(dB)＞6 dB γ=30～60 →∠G(jωc)H(jωc)=-150～-120

二、对数判据（Bode判据）：

在Bode图上判断系统稳定性。

1、对最小相位系统p=0

在Bode图上，若ωc＜ωg（ωc在ωg左方）→闭环稳定；

ωc＞ωg（ωc在ωg右方）→闭环不稳定；

ωc=ωg →临界稳定。

2、对一般系统p≠0:用“穿越”概念判断。(tu 2)a)“穿越”的两个要素：

幅值大于1：即幅频特性上的与横轴相交的左侧段；

幅角-180：即相频特性上的-180水平线。b)正负穿越：

正穿越：在0~ωc范围内，相频曲线自下而上穿过-180水平线。（幅角滞后减少）负穿越：在0~ωc范围内，相频曲线自上而下穿过-180水平线。（幅角滞后增加）c)判据：在Bode图上，在0~ωc范围内（即开环对数幅频特性不为负值的范围内）正穿越和负穿越-180水平线的次数之差为p/2，则系统稳定。d)讨论：正半次穿越和负半次穿越；

存在多个ωc(tu 2)

三、应用举例：

例1，已知系统开环对数坐标图如下，试判断稳定性。o

ooo

oo o

o

o

ooo

o例

2、设求k=10,k=100的Kg和γ

例

3、已知二阶系统