2016年机械原理复习题解析.pdf

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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

2、件称为原动件。（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

3、.15.欠驱动机构-机构原动件数目少于自由度。P15 图 2-9 11.5.1 冗驱动机构-机构原动件数目多于自由度。P16 图 2-10 1.16.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 31121503；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 3821102 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：F 3n2mp 3 8 2 102 2；（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 F 3n2m p 3 7 29 12；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有三个瞬心，且它们位

5、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，VP24 l(P24P12)2 VP24 l(P24P14)4 4 2(P24P12)

6、/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=h A P0=B P02 2=AP0/BP0=h/(L+h)2.9.试题图所示，滑块导轨机构中，=10rad/s，=30,AB=200mm，试用

7、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 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。

8、5.1.1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

9、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 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

10、作图法求出各杆长度，要求保留作图线。B1C1B2C2 C1B1B2C2A1D1 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

11、O 为圆心，C1O 为半径作圆；作偏距线 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

12、相对运动，此时，凸轮将静止，而从动件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 。P127 9.5.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 。P128 9.6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

13、上作纯滚动时，直线上任一点的轨迹 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。）10.2.1 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

14、轮的顶隙系数:c*；正常齿：c*0.25；短齿制：c*0.3 渐开线齿轮的基圆直径：db=dcos=mzcos 10.5.一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=550=250mm,da=d+2ha =(z1+2ha*)m=(50+21)5=260mm；df=d-2

15、hf =(z-2ha*-2c*)m=(50-21-20.25)5=237.5 db1=d1cos=mz1cos=250 cos20=234.923 P=m=53.14=15.7 10.7.一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 啮合线长度 与 齿节距(法向齿距)之比。1

16、0.11 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。10.15.1 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 zmin=17。1

17、0.17 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 t1t2 10.20.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.斜齿轮不发生根切的最少齿数

18、：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。=11.1.2.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 5 相互固定连结。

19、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)=35/20z4/z240/1=70 z4/z2 z4/z2=96/70=48/35 得：z4=48；z2=35 1

20、1.3 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/z1z3/z2 或 1=z2/z1z3/z2（5-3）+5（2）定轴轮系传动比为 i35=31/5=-z5/z3 3=-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：i1

21、5=1/5=z2/z1z3/z2（1+z5/z3）+1 将各齿轮齿数代入上式得 i15=33/2178/21（1+78/18）+1=28.24 11.3 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。求：传动比 i15？并确定轮 1 和轮 5 转向是否相同？=-80/20=-4 IH13=5;2）定轴轮系的传动比 I15=-z5/z4=-20/40=-1/2 3）轮系的传动比 I15

22、=I13HI45=520/40=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。HHHi3113)1解HH31HH0111Hi2132zzzz13zz 试求传动比 i15？并说明轴 1 与轴 5 的转向关系。解：由图知6=0 1）求 z6=？m z6=2（mz4+mz5/2）；z6=2（30+20/2）=80 53.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=0

23、 I13H=(n1-nH)/(n3-nH)=+z2/z1z3/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)/(-120-nH)=+4020/6020 nH =+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。2 1 6

24、 5 4 3 2/O1 O5 H 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

25、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：_ =_。7.周期性速度波动的调节一般用_，而非周期性速度波动的调节一般用_。8.在空间平面内，蜗轮与蜗杆的啮合就相当于 _和_的啮合。9.凸轮机构中推杆的运动规律若按_三角函数变化，既不会产生柔性冲击，也不会产生刚性冲击。10.具有自锁性的蜗杆传动，

26、只能由_作主动件。11.模数 m 是.渐开线齿廓参数之一，人为规定_(无理数)只能取某些_。9.一对渐开线齿轮的正确啮合条件是它们_ 和_ 应分别相等。10.一对标准渐开线齿轮在标准安装时_ 与_ 重合。11.一对斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件，除满足 mn1=mn2，n1=n2以外还应满足：外啮合:_ 内啮合：_。12.斜齿圆柱齿轮的标准模数和压力角在_法面（或当量齿轮）_上度量。12.1由于斜齿圆柱齿轮的 重合度 大于直齿齿轮，所以具有冲击振动小、噪音小、承载能力大的特点，缺点是传动时会产生_ _ 。12.2.斜齿圆柱齿轮的重合度 由两部分组成，一是 端面 重合度，二是由 螺旋角 引起的重合度

27、增量。12.1 度量圆锥齿轮的标准模数和压力角时，应依齿轮 大端（或背锥齿形）的模数和压力角为准。13.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_刀具比用_刀具更易产生根切。14._ _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。15.构成运动副的三个条件：(1)两个构件；(2)_ _；(3)_。16.若不考虑其他因素，单从减轻飞轮的重量上看，飞轮应装在_轴上。17.动平衡了的刚性回转件，_静平衡的。17.1.刚性转子的动平衡条件是 惯性力和惯性力矩 平衡。18.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 。19.一对齿轮的连续传动条件是：_ 。20.圆锥齿轮用来传递_两轴之间的运动和动力的传递。21.渐开线齿轮的三个基本参数是_、_和_。22.依据机械传动效率 理论，判断机械自锁的条件是 0 。23.若将一曲柄摇杆机构转化为双曲柄机构，只需将原机构中的_转化为机架。24.速度瞬心是指两个作平面运动的构件上_相等的点。25.为了减小凸轮机构的压力角（增大传动角），可加大凸轮_半径。26.偏心轮机构是由_演化而来。27.同一构件上各点的速度多边形必然于相应点位置构成的多边形_。28.四杆机构的压力角和传动角互为_，压力角越大，其传力性能越_。