机械原理复习题

1、机械原理复习思考题.构件独立的运动单元。.零件独立的制造单元。.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。构成运动副个条件：a）两个构件、b）直接接触、c）有相对运动运动副元素直接接触的部位的形态（点、线、面）。.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。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。.原动件P10机构中按给定运动规律运动构件称为原动件。（或主动件）.机构简图用以说明机构中各构件之间的相对运动关

2、系的简单图形。.机构（定义）具有确定运动的运动链称为机构。.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。.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。机构具有确定运动的条件为：自由度数目二原动件数目.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。.欠驱动机构-机构原动件数目少于自由度。P15图2-9冗驱动机构一-机构原动件数目多于自由度。P16图2-10虚约束-对机构的

3、运动不起实际作用的约束。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。解：机构自由度为F=3n-2m-p=3X11-2X15-0=3；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F=3n-2m-p=3X8-2X11-0=2原动件为2个液压油缸，原动件数量与自由度F相等，机构能够作唯一运动3*垣合瞬128詛芳653复合礎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=3n-2m-p=3X8-2X10-2=2；（2）原动件为丝杠,一个双向作用丝杠，转动丝杠

4、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。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=3n-2m-p=3X7-2X9-1=2；解：图中原动件为曲柄1和凸轮6。.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。.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）。.两构件通过运动副直接相连，试确定其瞬心位置？P39P45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

5、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。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32,求构件4的角速度34?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=ul(P24P12)32VP24=ul(P24P14)s434=2(P24P12)/P24P14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32,求构件4的速度V4。.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。试题图所示，偏心圆凸轮机构中，AB=L,凸轮半径为R,0A二h

6、,N0AB=90,凸轮以角速度3转动，试求推杆2的角速度32?（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)ZPBC=ZBPC=4500又VOA=AP=h0.AP3=BP0023二AP3/BP=h3/(L+h)200.试题图所示，滑块导轨机构中，3心法求构件3的速度v?（提示:3=10rad/s,e=30,AB=200mm，试用瞬使用瞬心法，正确标注瞬心位）解：1）应用瞬心法，瞬心位置标注见图；AB=PP=TOC o 1-5 h z1423PP=AB/(V3/2)=33/2)140V=PP3=(V3/2)33140=(M3/2)X10=4/V3速度影像P37

7、同一构件上各点间的相对速度矢量构成的图形bee称为该构件图形BCE的速度影像。机构速度分析图解法P36；P50题3-5；P50题3-6；采用非平面运动副，摩擦力为什么会增大？因为G定时，其法向力N的大小取决于运动副元素的几何形状，形21成当量摩擦系数f。v当量摩擦系数fv大于摩擦系数f,即fvf是因为运动副元素的几何形状改变而产生的。称为当量摩擦系数,其取值为:平面接触:fv=f；槽面接触：fv=f/sin9；半圆柱面接触:fv=kf，(k=1n/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。机械效率n输出功w与输入功

8、w的比值（n=w/w）。出入出入.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W由其引起的摩擦力所做的功.机械的自锁的条件是什么？。1）传动效率nvo；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（aP）时，发生自锁。摩擦圆半径P摩擦阻力矩M与轴承总反力R之比，即P二M/R=ffl2fl21vr，（al=(ACAC)/222lll2以A为圆心，AC2为半径作弧交于E,得:l=EC/2；lll=AC(EC/2)2ll图示为四杆机构中连杆BC的两个极限位置BC和BC,当连杆位于BC时,ll2

9、2ll摇杆DC处于铅垂位置；当连杆位于BC时，BB连线为水平线，且此时四22l2杆机构的传动角为最小。试用作图法求出各杆长度，要求保留作图线。A1D1解：（保留作图线）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e与导杆摆角e相等，设计此机构时，仅需要确定曲柄长度a计算9=180(K-1)/(K+1)；任选D作ZmDn=e=9；作角分线；取A点，使得AD=d,贝寸:a=dsin(e/2)。.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:9=180(K-1)/(K+1)；作CC=H；12作射线CO使ZCC0=909,121作射线CO使ZCCO=

10、90e,两射线交点为0；212以0为圆心，co为半径作圆；1作偏距线e,交圆弧于A,即为所求的曲柄轴心;以A为圆心，AC为半径作弧交于E,得：1l=EC/2；l=ACEC/2。12222万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。.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。.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。.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-3时，不影响各构件之间的相对运动，此时，凸

11、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。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。.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.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oP128设计凸轮机构时若发现设计结果aa（压力角许用压力角）时，可增大r.（基圆半径）min设计凸轮机构时，导路和瞬心位于中心同侧时，压力角将_减匚设计凸轮机构时，导路和瞬心位于中心两侧时，压力角将增大渐开线一条直线在圆上作纯滚动时，直线上任一点的轨迹.渐开线齿廓的啮合特性是什么？1）渐开线齿廓满足定

12、传动比要求；（2）齿廓间正压力方向不变；（3）运动可分性。.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=p/n（无理数）只能n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，或齿厚二齿间距的圆。.渐开线齿轮的三个基本参数是、和。渐开线齿轮的齿顶圆直径：d=d+2h=（z+2h*）maaa渐开线齿轮的齿根圆直径：d=d-2h=（z-2h*-2c*）mffa渐开线齿轮的顶隙系数：c*；正常齿：c*=；短齿制：c*=渐开线齿轮的基圆直径：d=dcosa=mzcosab.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。已知一

13、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9：5,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：a二m(zl+z2)/2=350mm；il2=sl/s2二z2/zl=9/5得：z1=50；z2=90；d1=mz1=5X50=250mm,d=d+2h=(z1+2h*)m=(50+2X1)5=260mm；aaad=d-2h=(z-2h*-2c*)m=(50-2X1-2X5=ffad=d1cosa=mz1cosa=250cos20=b1P=mn=5X=.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？齿侧间隙为零(或两个齿轮的中

14、心距为a=mz1+mz2)；齿顶间隙c为标准值。一对标准渐开线齿轮在标准安装时节圆与分度圆重合。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。重合度一一定义：=BB/p或啮合线长度与齿节距（法向齿距）-2b之比。一对齿轮的连续传动条件是：工1.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。.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z和D的出现而出现。minbmin渐开线齿轮的根切现象是在展

15、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。渐开线齿轮不发生根切的最少齿数z=17。min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。变位齿轮优缺点？可采用zlWzmin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。.一对斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件：外啮合：B；内啮合：B=Bl2l2法面模数m=m，法面压力角a二anln2nlnl端面模数m=m，端面法面a=atlt2tlt2.斜齿圆柱齿

16、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。斜齿轮不发生根切的最少齿数：z=14。min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。一对斜齿轮中心距：a=r+r=m（z+z）/2cosB可通过改变B来调122整a的大小。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i冶15并判断z与z旋向是否相同。=15若周转轮系的自由度为2,则称其为差动轮系。图示为滚齿机工作台的传动机构，

17、工作台与蜗轮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叮应等于电机与工作台之间的传动比i。即i二i。5151515i=(z7/zl)X(z5/z6)15=(-1)2(30/20)X(64/1)=96i=(-1)4(z2/zl)X(z3/z2)X(z4/z3)X(z5/z4)15=35/20Xz4/z2X40/l=70Xz4/z2z4/z2=96/70=48/35得：z4=48；z2=35TOC

18、 o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark72 图示为电动卷扬机减速速器简图。已知z=24,z=33,zz=21,z=78,1223z=18,z=30,z=78,试求传动比i二？345151)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ih=(s1-sH)/(s3-sH)1335533=一3Z/Z3553两个基本轮系之间的关系是33=331将上式代入差动轮系传动比(1)公式得：i=31/s5二z/zXz/z(1+z/z)+115213253将各齿轮齿数代入上式得i=3

19、3/21X78/21X(1+78/18)+1=15图示为输送带的行星轮减速速器。已知z=18,z=32,z=20,z=82,z=68；12234电动机转速为1450r/min；求输出轴的转速n=？41）求n=?4图示的轮系中，已知：zl=20,z2=30,z3=80,z4=40，z5=20。求：传动比订5?并确定轮1和轮5转向是否相同？H1H3TOC o 1-5 h z一一解1）iH=13=1H=1H一0一3HHzzcc23zz12=-80/20=-4IH=5;132）定轴轮系的传动比I15=-z5/z4=-20/40-1/23）轮系的传动比I二IhXI=5X20/40=；151345Z1和Z

20、5方向相同。在图示的轮系中，已知各轮齿数为z=20,z=40,z=15,z=45,z=30,12234z=20。试求传动比i?并说明轴1与轴5的转向关系。515解：由图知3=061）求z=?mz=266图示锥齿轮组成的周转轮系。已知各轮齿数为zi=60,z2=40,z2=z3=20ni=n3=120r/min设太阳轮】、3转向相反，试求nH的大小与方向。解：由图知3=06IH=(nl-nH)/(n3-nH)=+z/zz/zi132132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

21、，轮1、3转向相反，故若设n为正，则n为负；12取n二+120r/min，则n二+120r/min，分别带入上式得12(120-n)/(-120-n)=+40X20/60X20HHn=+600r/minH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、摩擦棘轮填空题正变位直齿圆柱齿轮与标准直齿轮相比，其齿厚将会。斜齿轮不发生根切的最少齿数较直齿轮。f称为当量摩擦系数，平面接触时：f=f;槽面接触时：f二Vvv;半圆柱面接触时：f=(=)。v渐开线齿轮的齿顶圆直径：d=d+2h=，齿

22、根圆直径：aad=d-2h=，基圆直径：d=dcosa二；渐开线齿ffb轮的顶隙系数，正常齿：c*=；短齿制：c*=；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。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。TOC o 1-5 h z一对斜齿轮中心距：a=r1+r2=mn(zl+z2)/2cos&可通过改变B来调整a的大小。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。机器中每一个独立的运动单元体称为。机构具有确定运动的条件为：=。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。在空间平面内，蜗轮与蜗杆的啮合就相当于和的啮合。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。具有自锁性的蜗杆传动，只能由作主动件。模数m是.渐开线齿廓参数之一