机械原理总复习

机械原理总复习机械原理总复习 第二章第二章 一基本概念 1 机构的组成 2 运动副的概念 3 机构自由度的计算 注意复合铰链 局部自由度和虚约束的处理 4 机构具有确定运动的条件 5 何谓机构运动简图 它与实际机构有何异同 二填空题 1 根据机构的组成原理 任何机构都可以看作是由 机架机架 主动件主动件 和 从动件从动件 组成 的 2 两构件之间线接触所组成的平面运动副 称为 高高 副 它产生 1 个个 约束 而保留 2 个个 自由度 3 机构具有确定运动的条件 原动件数目等于自由度数目原动件数目等于自由度数目 三计算分析题 1 计算如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 2 计算如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 如果以凸轮为原动件 该机构是否具有确定的运动 为什么 3 如图所示为齿轮 连杆机构 试分析 1 该机构自由度为多少 要计算过程 2 试用瞬心法求齿轮 1 与 3 的传动比 1 3 第三章第三章 一 基本概念 1 连杆机构的传动特点 2 平面四杆机构的类型 3 有曲柄存在的条件 急回特性 传动角与压力角 死点及死点与自锁的区别等概念 4 矢量方程图解法 瞬心法 三心定理 怎样求瞬心 绝对瞬心与相对瞬心的区别 二 填空题 1 对心曲柄滑块机构以曲柄为原动件时 其最大传动角 为 90 2 3 个彼此作平面平行运动的构件间共有 3 个速度瞬心 这几个瞬心必定位于 同一直线上同一直线上 3 含有 6 个构件的平面机构 其速度瞬心共有 15 个 其中有 5 个是绝对瞬心 有 10 个是 相对瞬心 4 一对心曲柄滑块机构中 若改为以曲柄为机架 则将演化为 回转导杆回转导杆 机构 5 在平面四杆机构中 能实现急回运动的机构有 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 双曲柄机构双曲柄机构 等 6 相对瞬心与绝对瞬心的相同点是 两构件上的同速点两构件上的同速点 不同点是 绝对速度为零及不为绝对速度为零及不为 零零 在有六个构件组成的机构中 有 15 个瞬心 7 图 1 三种四杆机构分别是 1 曲柄摇杆曲柄摇杆 2 双曲柄双曲柄 3 双摇杆双摇杆 三 简答题 1 铰链四杆机构在死点位置时 驱动力任意增加也不能使机构产生运动 这与机构的自锁 现象是否相同 试加以说明 答 不同 死点位置驱动力在驱动方向的分力为答 不同 死点位置驱动力在驱动方向的分力为 0 自锁是驱动力克服不了摩擦阻力所 自锁是驱动力克服不了摩擦阻力所 做的功 做的功 2 平面铰链四杆机构存在曲柄的条件是什么 答 最长杆最短杆之和小于等于其余两杆之和 机架或连架杆为最短杆 答 最长杆最短杆之和小于等于其余两杆之和 机架或连架杆为最短杆 3 在对机构进行速度分析时 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 答 构件比较简单的场合 且各构件间的速度瞬心容易确定 且直观 答 构件比较简单的场合 且各构件间的速度瞬心容易确定 且直观 不能对机构进不能对机构进 行行加速度分析 4 四杆机构中压力角与传动角有什么关系 它们对传动性能有何影响 答 压力角与传动角互余答 压力角与传动角互余 压力角越大 传动越不利 传动角越大 传动越有利 压力角越大 传动越不利 传动角越大 传动越有利 5 在曲柄滑块机构中 当以曲柄为原动件时 是否有死点位置 为什么 答 没有答 没有 因为在曲柄滑杆机构的最小传动角始终大于因为在曲柄滑杆机构的最小传动角始终大于 0 四 分析计算题 1 如图 3 所示铰链四杆机构中 各杆的长度为杆 1 为 28mm 杆 2 为 52mm 杆 3 为 50mm 杆 4 为 73mm 当取杆 4 为机架时 求机构的极为夹角 杆 3 的最大摆角 max 机构的最小传动角 min 结果可以作图量取 2 图示铰链四杆机构中 已知 BC 50mm DC 35mm AD 30mm 试问 若此机构为曲柄摇杆机构 且 AB 杆为曲柄 AB 的最大值为多少 若此机构为双 曲柄机构 AB 的最大值为多少 若此机构为双摇杆机构 AB 应为多少 3 用图解法设计摆动导杆机构 已知行程速比系数 K 1 5 曲柄长 求机架长 4 设计一铰链四杆机构 如图已知其摇杆 CD 的长度为 75mm 极位夹角 等于 36 机 架 AD 的长度为 100mm 摇杆的一个极限位置与机架间的夹角 45 求曲柄 AB 的长 度 连杆 BC 的长度 及该机构的最小传动角 min 不必求具体值 只需画出出现最小 传动角 min 时的机构位置图并在图上标出 min 即可 T4 T5 5 图示机构运动简图中 l 1 mm mm AB 杆的角速度为 1 方向如图 6 所示 试用瞬 心法求 CD 杆的角速度 3 的大小及方向 第四章第四章 一基本概念 1 凸轮机构的分类 2 常用的名词术语 如基圆 推程 推程压力角 回程 回程压力角等 3 推杆常用的运动规律及其特点 4 凸轮机构的压力角有何要求 减小推程压力角可采用哪些措施 二 填空题 1 在凸轮机构推杆的四种常用运动规律中 一次多项式一次多项式 运动规律有刚性冲击 二次多项二次多项 式式 运动规律有柔性冲击 正弦正弦 运动规律无冲击 2 偏心直动凸轮机构的压力角过大时 可通过 增大基圆半径增大基圆半径 和 增大凸轮远程运动增大凸轮远程运动 角角 来减小压力角 3 凸轮的基圆半径是从 凸轮回转轴心凸轮回转轴心 到 凸轮凸轮 的最短距离 三 分析题 1 一对心直动尖顶推杆偏心圆凸轮机构 O 为凸轮几何中心 O1 为凸轮转动中心 O1O 0 5OA 圆盘半径 R 60mm 1 根据图 a 及上述条件确定基圆半径 r0 行程 h C 点压力角 c 和 D 点接触时的位移 SD 及压力角 D 2 若偏心圆凸轮几何尺寸不变 仅将推杆由尖顶改为滚子 见图 b 滚子半径 rT 15mm 试 问上述参数 r0 h c 和 SD D 有否改变 如认为没有改变需说明理由 可不必计算数 值 如有改变也需说明理由 并计算其数值 在图示的凸轮机构中 凸轮为原动件 其形状为一偏心轮 1 画出基圆 并在图上指出其基圆半径 rb 画出机构在图示位置时推杆位移和压力角 画出凸轮由图示位置沿逆时针方向转 90 后推杆位移和压力角 第五章第五章 一基本概念 1 齿廓啮合基本定律 2 渐开线的特性 3 渐开线齿廓的啮合特点 4 渐开线齿轮的基本参数和几何尺寸 5 一对齿轮的正确啮合条件 6 斜齿轮当量齿轮的含义 7 什么叫齿轮传动的重合度 其意义何在 8 渐开线齿轮变位修正的目的 二填空题 1 内啮合斜齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件是 模数和压力角应分别相等且螺旋角相同模数和压力角应分别相等且螺旋角相同 蜗轮蜗杆的正确啮合条件是 蜗杆的轴面模数和压力角分别等于涡轮的端面模数和压力角蜗杆的轴面模数和压力角分别等于涡轮的端面模数和压力角 mx1 mt2 ax1 at2 a 2 一对斜齿圆柱齿轮传动的重合度由 端面重合度 轴向重合度端面重合度 轴向重合度 两部分组成 斜齿轮的当 量齿轮是指 以法向压力角为压力角 以法向模数为模数作的以法向压力角为压力角 以法向模数为模数作的 的直齿轮 3 渐开线齿轮的齿廓形状取决于 基圆基圆 半径的大小 其值越大齿廓形状越 接近直接近直 线线 4 采用 范成法范成法 切制渐开线齿廓时发生根切的原因是 刀具的顶部会过多的切入轮齿刀具的顶部会过多的切入轮齿 根部 因而将齿根的渐开线切去一部分根部 因而将齿根的渐开线切去一部分 5 斜齿轮的当量齿数 ZV z cos3B 圆锥齿轮的当量齿数 ZV z cosa 6 一个采取负变位修正的直齿圆柱齿轮与同样基本参数的标准齿轮相比较 其 齿顶齿顶 圆及 齿根齿根 圆变小了 而 基基 圆及 分度分度 圆有大小则没有变 三简答题 1 简述渐开线的主要特性 并写出参数方程 答 答 1 发生线上 发生线上 BK 线段长度等于基圆上被滚过的弧长线段长度等于基圆上被滚过的弧长 AB 即 即 BK AB 2 发生线 发生线 BK 即为渐开线在即为渐开线在 K 点的法线 又因发生线恒切于基圆 故知渐开线上任意点的法线 又因发生线恒切于基圆 故知渐开线上任意 点的法线恒与其基圆相切点的法线恒与其基圆相切 3 发生线与基圆的切点 发生线与基圆的切点 B 也是渐开线在也是渐开线在 K 点处的曲率中心 线段点处的曲率中心 线段 BK 就是渐开线在就是渐开线在 K 点处的曲率半径 点处的曲率半径 4 渐开线的形状取决于基圆的大小 渐开线的形状取决于基圆的大小 5 基圆以内无渐开线 基圆以内无渐开线 渐开线极坐标方程 渐开线极坐标方程 Rk Rb cos k 2 对齿轮进行变位修正的目的是什么 答 由于标准齿轮可能会产生根切 可能无法安装 可能产生过大的尺侧间隙 影响传答 由于标准齿轮可能会产生根切 可能无法安装 可能产生过大的尺侧间隙 影响传 动的平稳性 重合度降低 一对相互啮合的标准齿轮中 由于小齿轮齿廓渐开线的曲率半动的平稳性 重合度降低 一对相互啮合的标准齿轮中 由于小齿轮齿廓渐开线的曲率半 径较小 齿根厚度也较薄 参与啮合的次数又较多 强度较低 影响到整个齿轮传动的承径较小 齿根厚度也较薄 参与啮合的次数又较多 强度较低 影响到整个齿轮传动的承 载能力 为了改善上述不足 故采用变位修正的方法进行修正 载能力 为了改善上述不足 故采用变位修正的方法进行修正 3 一对标准齿轮传动的实际中心距 大于标准中心距 时 其传动比有无变化 它们还 能正确啮合吗 其重合度 有无改变 答 无变化答 无变化 能能 减小减小 4 简述渐开线标准斜齿圆柱齿轮当量齿数 Zv 的用途 答 可求得渐开线标斜齿圆柱齿轮不发生根切的最少齿数 并根据换算的结果选择加工答 可求得渐开线标斜齿圆柱齿轮不发生根切的最少齿数 并根据换算的结果选择加工 的标准齿轮刀具的标准齿轮刀具 5 渐开线齿轮的基本参数有哪几个 其中哪些是有标准的 为什么说这些参数是齿轮的基 本参数 答 齿数答 齿数 z 模数模数 m 压力角压力角 齿顶高系数 齿顶高系数 ha 顶隙系数 顶隙系数 c 压力角 齿顶高系数和顶隙系数是标准的 因为这些参数能够决定了齿轮的大小及齿轮齿压力角 齿顶高系数和顶隙系数是标准的 因为这些参数能够决定了齿轮的大小及齿轮齿 廓的形状廓的形状 6 简述渐开线齿廓的啮合特点 答 答 1 能保证定传动比传动且具有可分性 能保证定传动比传动且具有可分性 2 渐开线齿廓之间的正压力方向不 渐开线齿廓之间的正压力方向不 变变 7 什么叫齿轮传动的重合度 其意义何在 答 在一对轮齿的啮合传动过程中 实际啮合线段答 在一对轮齿的啮合传动过程中 实际啮合线段 B1B2 与法向齿距与法向齿距 Pb 的比值的比值 称称 为齿轮传动的重合度为齿轮传动的重合度 重合度的大小表示同时参与啮合的齿轮对数的平均值 重合度大 以为着同时参与啮合重合度的大小表示同时参与啮合的齿轮对数的平均值 重合度大 以为着同时参与啮合 的齿轮对数多 对提高齿轮传动的平稳性和承载能力都有重要意义的齿轮对数多 对提高齿轮传动的平稳性和承载能力都有重要意义 第六章第六章 一基本概念 1 轮系传动比的计算 及各轮转向的判定 2 轮系的功用 一填空题 1 周转轮系中的基本构件 中心轮 行星轮 行星架中心轮 行星轮 行星架 2 周转轮系中 若自由度为 2 则称其为 差动轮系差动轮系 若自由度为 1 则称其为 行星轮行星轮 系系 二简答题 1 什么叫周转轮系 答 传动时答 传动时 轮系中至少有一个齿轮的几何轴线位置不固定 而是绕另一个齿轮的固定轮系中至少有一个齿轮的几何轴线位置不固定 而是绕另一个齿轮的固定 轴线回转轴线回转 这种轮系被称为周转轮系 这种轮系被称为周转轮系 2 简述轮系的功用 答 答 1 实现两轴间远距离的运动和动力的传动 实现两轴间远距离的运动和动力的传动 2 实现变速传动 实现变速传动 3 实现换向传动 实现换向传动 4 实现差速作用 实现差速作用 三计算题 1 如图所示轮系中 已知各轮齿数为 Z1 Z2 25 Z2 Z3 20 ZH 100 Z4 20 试求 传动比 i14 2 如图 2 所示已知齿轮 1 的转速 n1 200r min 而 Z1 40 Z2 20 Z3 80 求 1 2 nH 的大小及方向 T2 3 如图所示轮系中 已知各轮齿数为 Z1 60 Z2 20 Z2 20 Z3 20 Z4 20 Z5 100 试求传动比 i41 第十一章第十一章 一基本概念 1 力的分类 驱动力与阻抗力的区别 2 惯性力的确定方法 3 运动副中摩擦力的确定 4 总反力的概念及其判定方法 二分析题 1 如图所示定滑轮 2 的直径为 D 虚线圆为转动副 A 中的摩擦圆 其半径为 F 为驱动 力 垂直向下 若不及绳与轮间的摩擦力 试求 1 在图上标出转动副 A 中的总反力 FR12 的位置和方向 2 使重物 Q 等速上升的驱动力 F 用 Q 表示 3 该滑轮的机械效率 在如图 2 所示机构中 已知各构件的尺寸及 1 为常数 逆时钟方向 试确定 图示位置的瞬心 P13 及 P14 的位置及滑块 4 的速度 v4 用 1 表示 各运动副中的总反力 R51 R12 R52 R23 及 R54 的方位 不考虑各构件重量及惯性力 图中 M 及 P 为外力 虚线小圆为摩擦圆 运动副 B 和移动副 E 处摩擦角为 10 要求 分别作图 第十二章第十二章 一基本概念 1 机械效率的定义 机械效率的意义 2 什么叫机构的自锁 3 机械自锁的条件 二填空题 1 设螺纹的升角为 接触面的当量摩擦系数为 fv 则螺旋副自锁的条件为 2 移动副的自锁条件是 驱动力作用于摩擦角内驱动力作用于摩擦角内 转动副的自锁条件是 驱动力驱动力 作用于摩擦角圆内作用于摩擦角圆内 从效率的观点来看 机构的自锁条件是 驱动力做的功小于或驱动力做的功小于或 等于由其引起摩擦力所做的功等于由其引起摩擦力所做的功 三简答题 1 何谓摩擦圆 为何要引进摩擦圆的概念 摩擦圆的大小与哪些因素有关 答 在转动副中 以轴颈中心为圆心 以答 在转动副中 以轴颈中心为圆心 以 肉 密度符号 肉 密度符号 fv r 为半径所作的圆称为为半径所作的圆称为 摩擦圆 因轴承对轴径的总反力摩擦圆 因轴承对轴径的总反力 FR 始终切于摩擦圆 引入摩擦圆有利于判定总反力的方始终切于摩擦圆 引入摩擦圆有利于判定总反力的方 位 与轴承半径以及当量摩擦系数有关位 与轴承半径以及当量摩擦系数有关 2 何谓机构的自锁 举出两种工程中利用机械自锁完成工作要求的实例 答 在某些机械中 由于摩擦的存在 出现无论驱动力如何增大都无法使机械沿着有效答 在某些机械中 由于摩擦的存在 出现无论驱动力如何增大都无法使机械沿着有效 驱动力作用的方向运动的现象 称为机械的自锁驱动力作用的方向运动的现象 称为机械的自锁 千斤顶 斜面压榨机 偏心夹具 炮膛千斤顶 斜面压榨机 偏心夹具 炮膛 第十三章第十三章 一基本概念 1 刚性转子静平衡的力学条件 刚性转子动平衡的力学条件 2 机械平衡的方法 一填空题 1 刚性回转构件的不平衡可以分为两种类型 一种是 静平衡静平衡 其质量分布特点是 在同一平面内在同一平面内 另一种是 动平衡动平衡 其质量分布特点是 在不同平面内在不同平面内 2 刚性转子的静平衡就是要使 离心惯性力离心惯性力 之和为零 而刚性转子的动平衡则要使 惯惯 性力性力 之和为零以及 惯性力所构成的力矩惯性力所构成的力矩 之和为零 三简述题 1 简述机械中不平衡惯性力的危害 答 机械在运转时 构件所产生的不平衡惯性力将在运动副中引起附加的动压力 这不答 机械在运转时 构件所产生的不平衡惯性力将在运动副中引起附加的动压力 这不 仅会增大运动副中的摩擦和构件中的内应力 降低机械效率和使用寿命 而且由于这些惯仅会增大运动副中的摩擦和构件中的内应力 降低机械效率和使用寿命 而且由于这些惯 性力一般都是周期性