2014机械原理复习.

1、机械原理重要概念零件：独立的制造单元构件：机器中每一个独立的运动单元体 运动副：由两个构件直接接触而组成的可动的连接 运动副元素：把两构件上能够参加接触而构成的运动副表面 运动副的自由度和约束数的关系 f=6-s 运动链：构件通过运动副的连接而构成的可相对运动系统 平面运动副的最大约束数为 2，最小约束数为 1；引入一个约束的运动副为高副，引入两个 约束的运动副为平面低副机构具有确定运动的条件： 机构的原动件的数目应等于机构的自由度数目； 根据机构的组成 原理，任何机构都可以看成是由原动件、从动件和机架组成 高副：两构件通过点线接触而构成的运动副低副：两构件通过面接触而构成的运动副由 M 个构

2、件组成的复合铰链应包括 M-1 个转动副 平面自由度计算公式： F=3n-(2Pl+Ph) 局部自由度：在有些机构中某些构件所产生的局部运动而不影响其他构件的运动 虚约束：在机构中有些运动副带入的约束对机构的运动只起重复约束的作用 虚约束的作用：为了改善机构的受力情况，增加机构刚度或保证机械运动的顺利 基本杆组：不能在拆的最简单的自由度为零的构件组速度瞬心： 互作平面相对运动的两构件上瞬时速度相等的重合点。 若绝对速度为零， 则该瞬 心称为绝对瞬心相对速度瞬心与绝对速度瞬心的相同点： 互作平面相对运动的两构件上瞬时相对速度为零的 点；不同点：后者绝对速度为零，前者不是 三心定理：三个彼此作平面

3、平行运动的构件的三个瞬心必位于同一直线上 速度多边形：根据速度矢量方程按一定比例作出的各速度矢量构成的图形驱动力：驱动机械运动的力阻抗力：阻止机械运动的力矩形螺纹螺旋副：拧紧：M=Qd2tan(a + )/2放松：M =Qd2tan( a - $ )/2三角螺纹螺旋副：拧紧： M=Qd2tan(a +$ v)/2放松： M=Qd2tan(a -$ v)/2质量代换法： 为简化各构件惯性力的确定， 可以设想把构件的质量按一定条件用集中于构件上某几个选定点的假想集中质量来代替， 这样便只需求各集中质量的惯性力，而无需求惯性力偶距，从而使构件惯性力的确定简化质量代换法的特点： 代换前后构件质量不变；

4、 代换前后构件的质心位置不变；代换前后构件对质心轴的转动惯量不变机械自锁： 有些机械中， 有些机械按其结构情况分析是可以运动的， 但由于摩擦的存在却会 出现无论如何增大驱动力也无法使其运动判断自锁的方法：1、根据运动副的自锁条件，判定运动副是否自锁 移动副的自锁条件：传动角小于摩擦角或当量摩擦角 转动副的自锁条件：外力作用线与摩擦圆相交或者相切 螺旋副的自锁条件：螺旋升角小于摩擦角或者当量摩擦角2、机械的效率小于或等于零，机械自锁3、机械的生产阻力小于或等于零，机械自锁4、作用在构件上的驱动力在产生有效分力Pt 的同时，也产生摩擦力 F, 当其有效分力总是小于或等于由其引起的最大摩擦力，机械自

5、锁机械自锁的实质： 驱动力所做的功总是小于或等于克服由其可能引起的最大摩擦阻力所需要 的功提高机械效率的途径： 尽量简化机械传动系统； 选择合适的运动副形式； 尽量减少构件尺寸； 减小摩擦铰链四杆机构有曲柄的条件：1、最短杆与最长杆长度之和小于或等于其他两杆长度之和2、连架杆与机架中必有一杆为最短杆 在曲柄摇杆机构中改变摇杆长度为无穷大而形成的曲柄滑块机构 在曲柄滑块机构中改变回转副半径而形成偏心轮机构 曲柄摇杆机构中只有取摇杆为主动件是， 才可能出现死点位置， 处于死点位置时， 机构的传 动角为 0 急回运动：当平面连杆机构的原动件（如曲柄摇杆机构的曲柄）等从动件（摇杆）空回行程 的平均速度

6、大于其工作行程的平均速度极为夹角：机构在两个极位时原动件AB所在的两个位置之间的夹角00 =180（ K-1）/（K+1）压力角：力F与C点速度正向之间的夹角 a 传动角：与压力角互余的角（锐角）行程速比系数：用从动件空回行程的平均速度V2与工作行程的平均速度 V1的比值K=V2/V1=180 +0 /（180 0 ） 平面四杆机构中有无急回特性取决于极为夹角的大小 试写出两种能将原动件单向连续转动转换成输出构件连续直线往复运动且具有急回特性的 连杆机构：偏置曲柄滑块机构、摆动导杆加滑块导轨（牛头刨床机构） 曲柄滑块机构：偏置曲柄滑块机构、对心曲柄滑块机构、双滑块四杆机构、正弦机构、偏心 轮机

7、构、导杆机构、回转导杆机构、摆动导杆机构、曲柄摇块机构、直动滑杆机构 机构的倒置：选运动链中不同构件作为机架以获得不同机构的演化方法刚性冲击：出现无穷大的加速度和惯性力，因而会使凸轮机构受到极大的冲击 柔性冲击：加速度突变为有限值，因而引起的冲击较小 在凸轮机构机构的几种基本的从动件运动规律中等速运动规律使凸轮机构产生刚性冲击，等加速等减速，和余弦加速度运动规律产生柔性冲击，正弦加速度运动规律则没有冲击 在凸轮机构的各种常用的推杆运动规律中， 等速只宜用于低速的情况； 等加速等减速和余弦 加速度宜用于中速，正弦加速度可在高速下运动 凸轮的基圆半径是从转动中心到理论轮廓的最短距离， 凸轮的基圆的

8、半径越小， 则凸轮机构 的压力角越大，而凸轮机构的尺寸越小 齿廓啮合的基本定律：相互啮合传动的一对齿轮，在任一位置时的传动比，都与其连心线0102被其啮合齿廓在接触点处的公法线所分成的两线段长成反比渐开线：当直线 BK沿一圆周作纯滚动时直线上任点K的轨迹AK渐开线的性质：1、 发生线上BK线段长度等于基圆上被滚过的弧长AB2、渐开线上任一一点的发线恒于其基圆相切3、渐开线越接近基圆部分的曲率半径越小，在基圆上其曲率半径为零4、渐开线的形状取决于基圆的大小5、基圆以内无渐开线6、同一基圆上任意弧长对应的任意两条公法线相等渐开线函数：inv a K=0 k=tan a k- a k渐开线齿廓的啮合

9、特点：1 、 能保证定传动比传动且具有可分性 传动比不仅与节圆半径成反比，也与其基圆半径成反比，还与分度圆半径成反比112= 3 1/ 3 2=O2P/O1P=rb2/rb12、 渐开线齿廓之间的正压力方向不变 渐开线齿轮的基本参数：模数、齿数、压力角、 （齿顶高系数、顶隙系数）记 P180 表 10-2一对渐开线齿轮正确啮合的条件：两轮的模数和压力角分别相等一对渐开线齿廓啮合传动时， 他们的接触点在实际啮合线上， 它的理论啮合线长度为两基圆 的内公切线 N1N2渐开线齿廓上任意一点的压力角是指该点法线方向与速度方向间的夹角 渐开线齿廓上任意一点的法线与基圆相切 根切：采用范成法切制渐开线齿廓

10、时发生根切的原因是刀具齿顶线超过啮合极限点N1一对涡轮蜗杆正确啮合条件：中间平面内蜗杆与涡轮的模数和压力角分别相等重合度：B1B2与Pb的比值E a ;齿轮传动的连续条件：重合度大于或等于许用值定轴轮系：如果在轮系运转时其各个轮齿的轴线相对于机架的位置都是固定的周转轮系： 如果在连续运转时， 其中至少有一个齿轮轴线的位置并不固定， 而是绕着其它齿 轮的固定轴线回转复合轮系：包含定轴轮系部分，又包含周转轮系部分或者由几部分周转轮系组成定轴轮系的传动比等于所有从动轮齿数的连乘积与所有主动轮齿数的连乘积的比值中介轮：不影响传动比的大小而仅起着中间过渡和改变从动轮转向的作用一判断题（正确的填写“ T”

11、，错误的填写“ F”）（20分）1、根据渐开线性质，基圆内无渐开线，所以渐开线齿轮的齿根圆必须设计比基圆大。（ F ）2、对心的曲柄滑块机构，其行程速比系数 K 一定等于一。（ T ）3、 在平面机构中，一个高副引入二个约束。（ F ）4、在直动从动件盘形凸轮机构中，若从动件运动规律不变，增大基圆半径，则压力角将减小（ T ）5、在铰链四杆机构中，只要满足杆长和条件，则该机构一定有曲柄存在。（F ）6、滚子从动件盘形凸轮的实际轮廓曲线是理论轮廓曲线的等距曲线。（T ）7、在机械运动中，总是有摩擦力存在，因此，机械功总有一部分消耗在克服摩 擦力上。（ T ）8、任何机构的从动件系统的自由度都等于

12、零。9、 一对直齿轮啮合传动，模数越大，重合度也越大。（ F ）10、在铰链四杆机构中，若以曲柄为原动件时，机构会出现死点位置。 。（ F ）二、填空题。（10分）1、机器周期性速度波动采用（飞 轮 ）调节，非周期性速度波动采用（ 调 速 器 ）调节。2、 对心曲柄滑块机构的极位夹角等于（0 ）所以（没有 ）急回特 性。3、 渐开线直齿圆柱齿轮的连续传动条件是（重合度大于或等于 1 ）。4、用标准齿条形刀具加工标准齿轮产生根切的原因是（齿条形刀具齿顶线超过 极限啮合点 N1 ）。5、三角螺纹比矩形螺纹摩擦（ 大 ），故三角螺纹多应用（ 联接 ），矩形螺纹多用于（ 传递运动和动力 ）。三、选择题

13、 （10分）1、 齿轮渐开线在（）上的压力角最小。A ）齿根圆;B ）齿顶圆；C）分度圆；D）基圆。2、静平衡的转子（）是动平衡的。动平衡的转子（）是静平衡的 A） 一定；B）不一定； C） 一定不。 A） 一定；B）不一定： C） 一定不。3、满足正确啮合传动的一对直齿圆柱齿轮，当传动比不等于一时，他们的渐开线齿形是（）。A ）相同的；B）不相同的。4、对于转速很高的凸轮机构，为了减小冲击和振动，从动件运动规律最好采用 （ ）的运动规律。A）等速运动；B ）等加等减速运动；C）摆线运动。5、 机械自锁的效率条件是（）。A ）效率为无穷大：B）效率大于等于1；C）效率小于零。四、计算作图题：

14、（共 60 分）注：凡图解题均需简明写出作图步骤，直接卷上作图，保留所有作图线F = 3X 8-2X 11 = 2F = 3 X 8-2X 11 1 = 12、在图4-2所示机构中，AB = AC，用瞬心法说明当构件1以等角速度转动时, 构件3与机架夹角屮为多大时，构件3的3 3与3 1相等。（10 分）BA当书=90时，P13趋于无穷远处,BA在图4-3所示凸轮机构中，已知偏心圆盘为凸轮实际轮廓，其余如图试求：（卩 i =0.001 m/mm ）（10 分）7 cmA4cm10cm1）基圆半径R;2）图示位置凸轮机构的压力角a ；3）凸轮由图示位置转90。后，推杆移动距离S4、已知图4-4所

15、示车床尾架套筒的微动进给机构中 Z1 = Z2 = Z4 = 16Z3=48 ,丝杆的螺距t = 4 mm。慢速给时齿轮1和齿轮2啮合；快速退回时 齿轮1插入内齿轮4。求慢速进给过程中和快速退回过程中手轮回转一周时，套 筒移动的距离各为多少？（ 10分）解：慢进时：1-2-3-H为行星轮系B7cmA9cm移动距离B7cmA快进时：1、4为一整体。9cmBA5、设计一铰链四杆机构，已知其摇杆 CD的行程速比系数 K = 1，摇杆长CD = 50 mm ,摇杆极限位置与机架 AD所成的角度 1 = 30, 2 = 90如图4-5所 示。求曲柄AB、连杆BC和机架AD的长度。 (10分)(9 = 1

16、80( K-1) / ( K+1)6图4-6所示为一对互相啮合的渐开线直齿圆柱齿轮。已知n-n为两齿廓接触点的公法线，试在该图上标出节点P画出啮合角a 画出理论啮合线N1 N2画出实际啮合线B1 B2在轮2齿廓上标出与轮1齿廓上A1点相啮合的A2点。(10分、填空题/选择题1一个平面运动副最多提供个 约束，最少提供个 约束。2 移动副的自锁条件为 ；转动副的自锁条件为 3 无急回运动的曲柄摇杆机构，极位夹角等于 ，行程速比系数等于 。中的转子需进行单面平衡，图4 .如图(a) (b) (c)中，S为总质心，图 的转子需进行双面平衡。5 .直齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件为 ;其连续传动条件为。6

17、在中间平面内，蜗杆蜗轮的啮合传动相当于 与的传动一样。7.在常用推杆运动规律中，存在柔性冲击的是 和运动规律。&能实现间歇运动的机构有： 、等。9. 机械的输出功与输入功之比称为 。10. 个对心曲柄滑块机构，若改以曲柄为机架，则将演化为机构。11 凸轮机构的从动件选用等速运动规律时，其从动件的运动(A. 将产生刚性冲击B.将产生柔性冲击D.既有刚性冲击又有柔性冲击C.没有冲击12. 下列关于虚约束说法正确的是 （）A. 虚约束不是实实在在的约束，是没有用约，所以等于不存在B. 虚约束是不存在的约束C. 计算机构自由度时可以去掉虚约束，所以虚约束的存在没有任何意义D. 虚约束的存在要满足特定的

18、几何条件，若这些条件不满足时它将会变成实际约束13. 当机构具有急回特性时，行程速比系数K应满足的条件是（）A.K=OB.KIB.增加从动件长度D.增大基圆半径m=2mm Z1=18, Z2=43,实际中心距 a =62mm 下面说法14. 滚子推杆盘形凸轮机构设计中，为避免凸轮实际轮廓曲线失真，正确的方法是 A.增大滚子半径C.减小基圆半径B.节圆与分度圆重合D.分度圆的大小取决于中心距 影响的参数是（）B.齿轮齿数D.齿顶高系数15. 一对渐开线标准直齿圆柱齿轮， 正确的是（）A.节圆小于分度圆C.节圆大于分度圆A.模数C.压力角16. 对渐开线齿轮的齿廓曲线形状没有17. 机器中各运动单

19、元称为（A .零件B.构件C.部件D.机件18. 在平面机构中，每增加一个低副将引入（A. 0个约束B.1个约束C. 2个约束D.3个约束19曲柄摇杆机构处于死点位置时，角度等于零度的是A 压力角B.传动角C.极位夹角D.摆角20.铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和,则机构为（A .曲柄摇杆机构B.曲柄滑块机构C.双曲柄机构D.双摇杆机构31、 在平面机构中高副将引入1个约束，而低副将引入 个约束。32、 三个彼此作平面运动的构件间共有 个速度瞬心，这几个瞬心必定位于一条直线上。33、 图示运动链，当选择 AB杆做机架时为 机构。34、从受力观点分析，移动副的自锁条件

20、是 。35、 在凸轮机构推杆的常用运动规律中， 运动规律有刚性冲击。36、外啮合斜齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件是 37、 棘轮机构的主要组成构件有： 、棘爪等。38、 刚性转子动平衡的条件是 。39、如下图机构，设滑块为主动件，此机构在 时会出现死点。40、平行四边形机构有个曲柄。二、简答题1.试问如图所示各机构是否均可能有死点？在什么情况下会有死点?2 齿轮传动要匀速、平稳地进行，必须满足哪些条件?3 .何谓机构的压力角？其值对机构的效率有何影响？4 什么是当量摩擦系数？5为什么齿轮的齿廓曲线采用渐开线？6.曲柄摇杆机构中，曲柄为原动件，机构是否存在急回特性，且一定无死点？为什么?、计算题1计算下列机构的自由度，并说明其运动是否确定?2 已知图示机构的尺寸及原动件1的角速度-1,求:(1) 标出所有瞬心位置;(2) 用瞬心法确定M点的速度Vm。3 有一对