2016年-机械原理复习题

1、机械原理复习思考题1.1.构件 独立的运动单元。 1.2.零件 独立的制造单元。1.3.运动副两个构件的相关联（接触、联接）部位，并能产生某种相对运动。1.4.构成运动副个条件：a)两个构件、b) 直接接触、c) 有相对运动1.5运动副元素 直接接触的部位的形态（点、线、面）。1.6. P7两个构件之间的相对运动为转动副的运动副称为转动副或回转副，也称为铰链；相对运动为移动的运动副称为移动副；相对运动为螺旋运动的运动副称为螺旋副；相对运动为球面运动的运动副称为球面运动副。1.7运动链P9构件通过运动副的连接，构成可相对运动的系统称为运动链。1.8.原动件P10机构中按给定运动规律运动构件称为原

2、动件。（或主动件）1.9.机构简图用以说明机构中各构件之间的相对运动关系的简单图形。1.10.机构（定义）具有确定运动的运动链称为机构 。1.11.机构运动简图的作用1）用以说明机构中各构件之间的相对运动关系的简单图形：2）作为运动分析和动力分析的依据。1.12.机构运动简图应满足的条件： 1）构件数目与实际相同；2）运动副的性质、数目与实际相符；3）.运动副之间的相对位置以及构件尺寸与实际机构成比例。1.13.机构具有确定运动的条件为：自由度数目原动件数目1.14 .最小阻力定律P15：当机构原动件数目小于机构自由度数目时，机构的运动将遵守最小阻力定律，即优先沿阻力最小的方向运动。1.15.

3、 欠驱动机构-机构原动件数目少于自由度。P15图2-9冗驱动机构-机构原动件数目多于自由度。P16图2-101.16.虚约束-对机构的运动不起实际作用的约束。1.17.试计算下例机构简图的自由度，首先明确标注杆件数量？复合铰链点？高副接触？原动件?对原动件的运动进行分析说明 。（1） 控掘机机构及自由度计算。解：机构自由度为F3n2mp 3×112×1503；原动件为液压油缸，共有3个与自由度F相等，机构能够作唯一运动。 （2）装载机机构及自由度计算。解：机构自由度为F3n2mp 3×82×1102原动件为2个液压油缸，原动件数量与自由度F相等，机构能够

4、作唯一运动。（3）小汽车机械千斤顶机构及自由度计算。解：(1)计算机构自由度：F3n2mp 3×82×1022； （2）原动件为丝杠,一个双向作用丝杠，转动丝杠同时驱动2个复合滑块。所以原动件为2与自由度2相等，机构能够作唯一运动。一运动。 （4）圆盘锯机构及自由度计算。（5）振动筛机构及自由度计算。解：解：机构自由度为F3n2mp 3×72×912； 解：图中原动件为曲柄1和凸轮6。2.1.什么是速度瞬心两个作平面运动构件上速度相同的一对重合点，在某一瞬时两构件相对于该点作相对转动 ，该点称瞬时速度中心。2.2.什么是三心定律三个彼此作平面运动的构件共

5、有三个瞬心，且它们位于同一条直线上。（此法特别适用于两构件不直接相联的场合）。2.3.两构件通过运动副直接相连，试确定其瞬心位置？ P39 P45以转动副连接铰链中心就是其瞬心位置；以移动副连接瞬心就在垂直于其导路方向无穷远处；以纯滚动高副连接瞬心就在其接触点处；以滚动兼滑动的高副连接瞬心就在过接触点高副元素的公法线上，视其他条件确定。2.4.用瞬心法和三心定律求下例图形的速度瞬心？已知构件2的转速2，求构件4的角速度4 ？ 解：瞬心数为6个；直接观察能求出4个，余下的2个用三心定律求出。求瞬心P24的速度， VP24l(P24P12)·2VP24l(P24P14)·4 4

6、 2· (P24P12)/ P24P14 2.5.用瞬心法和三心定律求下例图形的速度瞬心。已知构件2的转速2，求构件4的速度4 。2.7.试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置，并给出连杆上E点上速度方向位置。 22.8.试题图所示，偏心圆凸轮机构中，AB=L，凸轮半径为R，OA=h,OAB=90°,凸轮以角速度转动，试求推杆2的角速度2 ?（提示：使用三心定理，正确标注瞬 心位置） （1）应用三心定理，瞬心位置标注见图；（2）P0BC=BP0C =45° 又OA=AP0=hA P0·=B P0·22= AP0·/BP0= h

7、83;/(L+h) 2.9.试题图所示，滑块导轨机构中，=10rad/s，=30°,AB=200mm，试用瞬心法求构件3的速度v3 ? （提示：使用瞬心法，正确标注瞬心位置） （2.9）解：（1）应用瞬心法 ，瞬心位置标注见图； （2）AB= P14 P23= 0.2 P14 P0= AB /(3/2) =0.2/(3/2) V3= P14 P0·=0.2/(3/2)· =0.2/(3/2)×10 =4/ 3 2.10.速度影像P37同一构件上各点间的相对速度矢量构成的图形bce称为该构件图形BCE的速度影像。2.11.机构速度分析图解法P36；P50题

8、3-5； P50题3-6；5.1采用非平面运动副，摩擦力为什么会增大？因为G一定时，其法向力N21 的大小取决于运动副元素的几何形状，形成当量摩擦系数fv。当量摩擦系数fv大于摩擦系数f，即fv f 是因为运动副元素的 _几何形状 改变而产生的。2.6.fv 称为当量摩擦系数, 其取值为:(1)平面接触: fv = f ；(2)槽面接触: fv = f /sin ；(3)半圆柱面接触: fv = k f ，（k = 1/2）。5.2.为了提高机械效率，在进行设计机械时应尽量减少摩擦损失，具体措施有：a)用滚动代替滑动； b)考虑润滑； c)合理选材。 5.2.1机械效率-输出功W出与输入功W入

9、的比值（ = W出 /W入 ）。5.3.当机械出现自锁时，无论驱动力多大，都不能运动，从能量的观点来看，就是:驱动力做的功永远由其引起的摩擦力所做的功5.4.机械的自锁的条件是什么？。1）传动效率0；2）对于移动副，当驱动力F的作用线落在摩擦锥内时，则机械发生自锁。3）对于转动副，当驱动力F的作用线穿过摩擦圆(a<)时，发生自锁。5.5摩擦圆半径-摩擦阻力矩Mf21与轴承总反力R2之比，即 = Mf21 / R21 = fv r ， (a<)时，发生自锁6.1.平面机构的平衡有两种方法一种是完全平衡，另一种是 。6.2. 平面机构部分平衡的措施是？1)利用非对称机构平衡；2)利用平

10、衡质量平衡3)利用弹簧平衡6.3.质量代换的条件：P571）代换前后各构件质量不变；2）质心位置不变；3）对质心轴的转动惯量不便。6.4.质量代换法？P57将各构件的质量，按一定条件用集中于某些特定点的假象质量来替代，这样只需求集中质量的惯性力，而无需求惯性力偶矩。从而将问题简化。这上方法称为。6.5. (maxmin)/ m 为机器运转速度不均匀系数，它表示了机器速度波动的程度。6.6机械运转速度波动调节方法？1）对周期性速度波动，可在转动轴上安装一个质量较大的回转体（俗称飞轮）达到调速的目的。2）.对非周期性速度波动，需采用专门的调速器才能调节。8.1平面连杆机构的三种基本型式： 曲柄摇杆

11、机构 、 双曲柄机构 、 双摇杆机构。8.2曲柄摇杆机构特征、作用？特征-曲柄摇杆作用-将曲柄的整周回转转变为摇杆的往复摆动。8.3.双曲柄机构的特征、作用及特例？特征-两个曲柄；作用-将等速回转转变为等速或变速回转。特例-平行四边形机构。铸造翻箱机构、风扇摇头机构；之8.4双摇杆机构的特征、作用及特例？ 特征-两个摇杆;特例：等腰梯形机构-汽车转向机构8.5压力角： 从动件驱动力F与力作用点绝对速度之间所夹锐角。传动角：是作用力与构件半径线之间的夹角，与互为余角， +=90°。 通常用衡量机构传动力性能，并称之为。越小，则越大，机构传动力性能越好，反之越差。 为了保证机构正常循环工

12、作，要求:min40°-50°8.6什么是机构的死点位置？ 摇杆 为主动件，且连杆与曲柄两次 共线 时 ，有： = 0 ，此时机构不能运动. 8.7避免机构“死点”措施是什么？ (1)两组机构错开排列，如火车轮机构;(2)装加飞轮，靠飞轮的惯性力越过（如内燃机、缝纫机等）。 8.8曲柄存在的条件？1）最长杆与最短杆的长度之和应其他两杆长度之和，称为杆长条件。2）连架杆或机架之一为最短杆。8.9对于四杆机构而言，当选择不同的构件作为机架时，可得不同的机构。下例图形各为什么机构？a.( ) b.( ) c.( ) d.( )（如果铰链四杆机构各杆长度满足杆长条件，当最短杆为连架

13、杆时，则机构为曲柄摇杆机构；当最短杆为机架时，则机构为双曲柄机构；当最短杆的相对杆为机架时，机构为双摇杆机构。）8.10铰链四杆机构的三类设计要求是什么？ 1)满足预定的运动规律，两连架杆转角对应，如: 飞机起落架、函数机构。 2)满足预定的连杆位置要求，如铸造翻箱机构。 3)满足预定的轨迹要求，如鹤式起重机、搅拌机等。 8.11 P145，试用做图法按给定的行程速比系数K设计四杆机构。已知：CD杆长，摆角及K。（提示：在已有的图形上完成最后两部设计）解：步骤如下： 计算180°(K-1)/(K+1)；任取一点D，作等腰三角形腰长为CD，夹角为；作C2PC1 C2 ，作C1 P使C2

14、C1P=90°,交于P；作P C1 C2 的外接圆，则A点必在此圆上。在PC21 圆弧上确定曲柄中心A的位置（同一弦长所对应的圆周角处处相等），设曲柄为l1 ，连杆为l2 ，则: AC1 =l1 +l2 ； A2=l2 -l1 => l1 =(AC1 AC2 )/ 2以A为圆心，AC2为半径作弧交于E,得： l1 =EC1 / 2 ； l2 = A C1（EC1 / 2）8.12图示为四杆机构中连杆BC的两个极限位置B1C1和B2C2 ,当连杆位于B1C1时，摇杆DC处于铅垂位置；当连杆位于B2C2时，B1 B2 连线为水平线，且此时四杆机构的传动角为最小。试用作图法求出各杆长

15、度，要求保留作图线。 解：（保留作图线）8.13.用做图法设计导杆机构。已知：机架长度d，行程速比K，设计此机构。解：由于与导杆摆角相等，设计此机构时，仅需要确定曲柄长度 a 。计算180°(K-1)/(K+1)；任选D作mDn；作角分线 ；取A点，使得AD=d, 则: a = dsin(/2)。8.14.用做图法设计曲柄滑块机构。已知K，滑块行程H，偏距e，设计此机构 计算: 180°(K-1)/(K+1)；作C1 C2 H；作射线C1O 使C2C1O=90°, 作射线C2O使C1C2 O=90°,两射线交点为O； 以O为圆心，C1O为半径作圆；作偏距

16、线e，交圆弧于A，即为所求的曲柄轴心；以A为圆心，A C1为半径作弧交于E,得：l1 =EC2/ 2； l2 = A C2EC2/ 2。8.15.万向机构-用于传递两相交轴或平行轴之间运动和动力的机构。8.16.双万向铰链机构安装要求是？主动、从动、中间三轴共面；主动轴、从动轴的轴线与中间轴的轴线之间的夹角应相等；中间轴两端的叉面应在同一平面内。9.1.描述凸轮机构推杆的运动规律的名词术语有：基圆、基圆半径、推程运动角、远休止角、回程、回程运动角、近休止角、行程。9.2.简述凸轮廓线设计方法的基本原理(反转原理)：给整个凸轮机构施以-1时，不影响各构件之间的相对运动，此时，凸轮将静止，而从动件

17、尖顶复合运动的轨迹即为凸轮的轮廓曲线。9.3.按从动件运动副元素的形状分：尖顶从动件、平底从动件、滚子从动件。9.4.当凸轮机构从动件以余弦规律运动时，在行程的起点和终点处存在有限的突变，故会产生 。P1279.5.当凸轮机构从动件以正弦规律运动时，其速度和加速度均无突变，故在运动中不会产生 ，适用于 。P1289.6设计凸轮机构时若发现设计结果 （压力角许用压力角）时，可增大 rmin（基圆半径） 。 9.7设计凸轮机构时，导路和瞬心位于中心同侧时，压力角将 减小 。 9.8设计凸轮机构时，导路和瞬心位于中心两侧时，压力角将 增大 。 10. 渐开线- 条直线在圆上作纯滚动时，直线上任一点的

18、轨迹10.1.渐开线齿廓的啮合特性是什么？（1）渐开线齿廓满足定传动比要求；（2）齿廓间正压力方向不变；（3）运动可分性。10.2.模数m.渐开线齿廓参数之一，人为规定_没_(无理数)只能取某些_。（模数m渐.开线齿廓参数之一，人为规定m=pn/ (无理数)只能取某些简单数。）分度圆-具有标准模数m和压力角的圆称为分度圆，或齿厚=齿间距的圆。10.3.渐开线齿轮的三个基本参数是_、_和_ 。10.4.渐开线齿轮的齿顶圆直径：da=d+2ha = (z+2ha*)m渐开线齿轮的齿根圆直径：df=d-2hf = (z-2ha*-2c*)m渐开线齿轮的顶隙系数: c*；正常齿： c*0.25 ；短齿

19、制： c*0.3渐开线齿轮的基圆直径：db= dcos= mzcos10.5.一对渐开线齿轮的正确啮合条件是它们模数和压力角应分别相等。10.6.已知一对外啮合渐开线直齿齿轮模数为5，压力角为20°，中心距为350mm，传动比为95，分别求：（1）齿轮的齿数？（2）小齿轮的分度圆、齿顶圆、齿根圆、基圆直径和齿距？解：（1）a=m(z1+z2)/2=350mm； i12=1/2= z2/z1=9/5 得： z1=50； z2=90；（2）d1=mz1=5×50=250mm, da=d+2ha = (z1+2ha*)m=(50+2×1)5=260mm；df=d-2hf

20、 = (z-2ha*-2c*)m=(50-2×1-2×0.25)5=237.5db1= d1cos= mz1cos=250 cos20°=234.923P=m=5×3.14=15.710.7.一对标准渐开线齿轮是否是安装正确，应满足的两个要求是？1) 齿侧间隙为零（或 两个齿轮的中心距为a=mz1+mz2）；2) 齿顶间隙c为标准值。10.8一对标准渐开线齿轮在标准安装时 节圆 与 分度圆 重合。10.9对于渐开线齿轮 分度圆 和 压力角 是单个齿轮就有的；而 节圆 和 啮合角 是两个齿轮啮合后才出现的。10.10重合度定义: = B1B2/pb 或 啮

21、合线长度 与 齿节距(法向齿距) 之比。10.11一对齿轮的连续传动条件是：1 10.12.成形法（仿形法）加工的特点：产生齿形误差和分度误差，精度较低，加工不连续，生产效率低。适于单件生产。10.13.范成法加工的特点：一种模数只需要一把刀具连续切削，生产效率高，精度高，用于批量生产。1014 渐开线齿轮产生根切的原因是:被加工齿轮的模数m确定之后，根切随zmin和Dbmin的出现而出现。10.15.渐开线齿轮的根切现象是在展成法加工齿轮时发生的，使用齿条型刀具比用齿轮型刀具更易产生根切。渐开线齿轮的根切的后果： 弱轮齿的抗弯强度； 使重合度下降。10.16. 渐开线齿轮不发生根切的最少齿数

22、zmin=17。10.17 正变位齿轮的特点是： 齿厚变宽 ，齿槽变窄；负变位齿轮的特点是：正好相反。10.18变位齿轮优缺点？可采用z1zmin的小齿轮，仍不根切,使结构更紧凑；改善了小齿轮的磨损情况；因大小齿轮强度趋于接近，相对提高了小齿轮的承载能力；缺点是 :没有互换性 ，必须成对使用， 略有减小。10.19.一对斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件：外啮合 : 1-2；内啮合：12 法面模数mn1=mn2 ，法面压力角n1 =n1 端面模数mt1=mt2 ，端面法面t1t210.20.斜齿圆柱齿轮的当量齿数-与斜齿轮法面齿形相当的直齿轮，称为该斜齿轮的当量齿轮，其齿数称当量齿数。10.21. 斜

23、齿轮不发生根切的最少齿数：zmin=14 。10.22 与直齿齿轮相比斜齿轮传动的优缺点是什么？ 啮合线变化规律是短、长、短；传动平稳： 重合度大于直齿齿轮，承载能力大； 冲击、振动小，噪音小； 缺点，传动时会产生轴向载荷。10.23一对斜齿轮中心距：a=r1+r2= m (z1+ z2) /2 cos 可通过改变 来调整a的大小。11.1图示为一固定轮系。已知各轮齿数，z1=20，z2=20，z3=60，z3=20，z4=20，z5=20。求传动比 i15 。并判断 z1与z5旋向是否相同。= .若周转轮系的自由度为2，则称其为 差动轮系 。11.2图示为滚齿机工作台的传动机构，工作台与蜗轮

24、5相互固定连结。已知z1=z1=20；z2=35； 蜗杆z4=1（右旋）；z5=40；滚刀z6=1（左旋）；z7=30若加工一个z5=64齿轮，试确定各交换齿轮的齿数z2=？和z4=？解：要加工一个z5=64齿轮，必要的条件是滚刀与齿轮毛坏的传动比i15应等于电机与工作台之间的传动比i15。即i15= i15。 （1） i15=（ z7/ z1）×（z5/ z6）=（-1）2（30/20）×（64/ 1）=96（2） i15 =（-1）4 (z2/ z1) × (z3/z2) ×(z4/z3) ×(z5/z4) = 35/20×z4/

25、 z2×40/1=70 ×z4/ z2z4/ z2=96/70=48/35得：z4=48； z2=3511.3图示为电动卷扬机减速速器简图。已知z1=24，z2=33， z2= 21， z3=78，z3=18，z4=30，z5=78，试求传动比i15=？1）解：首先将轮系分解为由齿轮1、2、2、3、H（即齿轮5）组成的差动轮系（b）和由齿轮3、4、5组成的定轴轮系，分别列出它们的传动比。（1）差动轮系传动比为i13H =(1-H)/ (3-H)=(1-5)/ (3-5) = - z2/z1·z3/z2或1 = z2/z1·z3/z2（5-3）+5（2）定

26、轴轮系传动比为i35 = 31/5= -z5/ z33 = -5 z5/ z3两个基本轮系之间的关系是3 =31将上式代入差动轮系传动比（1）公式得：i15=1/5= z2/z1×z3/z2（1+ z5/ z3）+1将各齿轮齿数代入上式得i15=33/21×78/21×（1+78/18）+1=28.2411.3图示为输送带的行星轮减速速器。已知z1=18，z2=32， z2= 20， z3=82，z4=68；电动机转速为1450r/min；求输出轴的转速n4=？1）求n4=？ 11.2.图示的轮系中，已知：z1=20，z2=30，z3=80，z4=40，z5=20

27、。求：传动比i15 ？并确定轮1和轮5转向是否相同？= - 80/20 = - 4IH13 = 5;2）定轴轮系的传动比I15 = - z5/ z4= - 20/40 = -1/ 23）轮系的传动比I15 = I13H×I45=5×20/40=2.5； Z1和Z5 方向相同。 11.3.在图示的轮系中，已知各轮齿数为z1=20，z2=40，z2'=15，z3=45，z4=30，z5=20。试求传动比i15 ？并说明轴1与轴5的转向关系。2165432/O1O5H解：由图知6=01）求z6=？ mz6=2（mz4 + mz5/2）；z6=2（30+20/2）=8053

28、.图示锥齿轮组成的周转轮系。已知各轮齿数为z1=60，z2=40，z2'= z3 = 20；n1=n3=120r/min。设太阳轮1、3转向相反，试求nH的大小与方向。 解：由图知6=0I13H=(n1-nH)/ (n3-nH)= + z2/z1·z3/z12 等式右边的“+”号，是在转化轮系中用划箭头的方法判断的。表示轮1与轮3转向相同。而在图a的轮系中轮1轮3的箭头是输入真实的转向，这两个概念不能混淆。 根据 已知条件，轮1、3转向相反，故若设n1为正，则n2为负；取n1 = +120 r/min，则 n2= +120 r/min，分别带入上式得(120 - nH)/ (

29、-120- nH)= + 40×20/60×20nH = + 600 r/min上式表示系杆H的转向与太阳轮1相同。53棘轮机构的类型与应用按棘轮转向是否可调: 单向、双向运动棘轮机构。按转角是否可调: 固定转角、可调转角按工作原理分 : 轮齿棘轮、 摩擦棘轮 54.填空题1. 正变位直齿圆柱齿轮与标准直齿轮相比，其齿厚将会_。2. 斜齿轮不发生根切的最少齿数较直齿轮_。3. fv 称为当量摩擦系数,平面接触时:fv = f ；槽面接触时: fv = _ ；半圆柱面接触时:fv = （ = ）。9.渐开线齿轮的齿顶圆直径：da=d+2ha = _ ，齿根圆直径：df=d-2hf = _ ，基圆直径：db= dcos=_ ；渐开线齿轮的顶隙系数，正常齿： c*_ ；短齿制：c*_0.3_ ；4. 分度圆和压力角是单个齿轮就有的，而_和_是两个齿轮啮合后才出现的。5.渐开线齿轮的根切现象是在展成法加工齿轮时发生的，使用_刀具比使用_刀具更易产生根切。5.1.一对斜齿轮中心距： a=r1+r2= mn (z1+ z2) /2 cos 可通过改变 来调整a的大小。5.2为了提高机械效率，在进行设计机械时应尽量减少摩擦损失，具体措施有：用滚动代替滑动；、考虑润滑_和_合理选材。5. 机器中每一个独立的运动单元体称为_。6. 机构具有确定运动的条件为：_