机械原理重要概念

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外表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根本杆组：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。假设绝对速度为零，那么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(α+φ)/2放松：M’=Qd2tan(α-φ)/2三角螺纹螺旋副：拧紧：M=Qd2tan(α+φv)/2放松：M=Qd2tan(α-φv)/2质量代换法：为简化各构件惯性力确实定，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，从而使构件惯性力确实定简化质量代换法的特点：代换前后构件质量不变；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：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机械的效率小于或等于零，机械自锁机械的生产阻力小于或等于零，机械自锁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；选择适宜的运动副形式；尽量减少构件尺寸；减小摩擦铰链四杆机构有曲柄的条件：最短杆与最长杆长度之和小于或等于其他两杆长度之和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θθ=180°〔K-1〕/(K+1)压力角：力F与C点速度正向之间的夹角α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°+θ/(180°—θ)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根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那么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，凸轮的基圆的半径越小，那么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根本定律：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O1O2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一一点K的轨迹AK渐开线的性质：发生线上BK线段长度等于基圆上被滚过的弧长AB渐开线上任一一点的发线恒于其基圆相切渐开线越接近基圆局部的曲率半径越小，在基圆上其曲率半径为零渐开线的形状取决于基圆的大小基圆以内无渐开线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：invαK=θk=tanαk-αk渐开线齿廓的啮合特点：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I12=ω1/ω2=O2P/O1P=rb2/rb1渐开线齿廓之间的正压力方向不变渐开线齿轮的根本参数：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ξα；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：包含定轴轮系局部，又包含周转轮系局部或者由几局部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1.什么叫机械？什么叫机器？什么叫机构？它们三者之间的关系机械是机器和机构的总称机器是一种用来变换和传递能量、物料与信息的机构的组合。讲运动链的某一构件固定机架，当它一个或少数几个原动件独立运动时，其余从动件随之做确定的运动，这种运动链便成为机构。零件→构件→机构→机器〔后两个简称机械〕2.什么叫构件？机械中独立运动的单元体3.运动副：这种由两个构建直接接触而组成的可动联接称为运动副。高副：凡两构件通过单一点或线接触而构成的运动副称为高副。低副：通过面接触而构成的运动副统称为低副。4.空间自由运动有6歌自由度，平面运动的构件有3个自由度。5.机构运动简图的绘制6.自由度的计算7.为了使机构具有确定的运动，那么机构的原动件数目应等于机构的自由度数目，这就是机构具有确定运动的条件。当机构不满足这一条件时，如果机构的原动件数目小于机构的自由度，那么将导致机构中最薄弱的环节损坏。要使机构具有确定的运动，那么原动件的数目必须等于该机构的自由度数目。8.自由度计算：F=3n-〔2p1+pn〕n：活动构件数目p1：低副pn：高副9.在计算平面机构的自由度时，应注意那些事项？1.要正确计算运动副的数目2.要除去局部自由度3.要除去虚约束10.由理论力学可知，互作平面相对运动的两构件上瞬时速度相等的重合点，即为此两构件的速度瞬心，简称瞬心。11.因为机构中每两个构件间就有一个瞬心，故由N个构件〔含机架〕组成的机构的瞬心总数K=N(N-1)/212.三心定理即3个彼此做平面平行运动飞构件的3个瞬心必位于同一直线上。对于不通过运动服直接相连的两构件的瞬心位置，可可借助三心定理来确定。13.该传动比等于该两构件的绝对瞬心与相对瞬心距离的反比。14.平面机构力分析的方法：1静力分析：在不计惯性力的情况下，对机械进行的分析称为机构的静力分析。使用于惯性力不大的低速机械。2动态静力分析：将惯性力视为一般外力加于产生该惯性力的构件上，就可以将该结构视为处于静力平衡状态，仍采用静力学方法对其进行受力分析。15.构件组的静定条件是什么？3n=2P1+Pn根本杆组都是静定杆组。16.Wd=WF+Wf〔输入功=输出功+损耗功〕机械效率η=WF/Wd=1-Wf/Wdη=理想驱动力/实际驱动力=实际生产阻力/理想生产阻力18.串联机组的效率：η=η1η2η3…ηk〔等于各级效率的连乘积〕并联机组的效率:〔p1η1+p2η2+p3η3〕/〔p1+p2+…+pk〕19.对于有些机构，由于摩擦的存在，致使无论驱动力如何增大均不能使静止的机构产生运动，这种现象称为自锁。自锁的条件：在移动副中，如果作用于滑块上的驱动力在其摩擦角之内〔β≤ψ〕。在转动副中，作用在轴颈上的驱动力为弹力F，且作用于摩擦圆范围之内即α≤ρ。21.通过对串联机组及并联机组的效率的计算，对设计机械传动系统有何重要启示：串联机器越多，机组的效率越低，提高串联机组的效率：减少串联机器的数目和提高ηmin。22.机械平衡的目的：设法将构件的不平衡惯性力加以平衡，以消除或减小其不良影响。25.机械运转的三个阶段：起动阶段、稳定运转阶段、停车阶段26.在什么情况下机械才会作周期性速度波动？速度波动有何危害？如何调节作用在机械上的机械驱动力矩？将导致运动副中动压力增加，引起机械振动用飞轮调节27.飞轮为什么可以调速？能否利用飞轮来调节非周期性速度波动？为什么？28.四杆机构的根本形式：①曲柄摇杆机构②双曲柄机构③双摇杆机构29.四杆机构中有周转副的条件是①最长杆与最短杆的长度之和≤其余两杆的长度之和②构成该转动副的两杆之一为四杆中的最短杆30.四杆机构中有曲柄的条件：①各杆的长度应满足杆长条件②其最短杆为连架或机架当最短杆为连架时，那么为曲柄摇杆机构当最短杆为机架时，那么为双曲柄机构当最短杆为连杆时，那么为双摇杆机构31.行动速比系数：K=偏置的曲柄滑块有急回特性32.压力角和传动角互余压力角d：从动件受力的方向与受力点的速度之间所夹的锐角传动角：压力角的余角33..死点位置→往复运动机械构件作主动件时d=90°，y=0°→Ft=0F无论多大都不能使机构运动34.凸轮机构的最大优点是只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使推杆得到各种预期的运动规律。35.按凸轮的形状分：盘形凸轮、圆柱凸轮。按推杆的形状分:尖顶推杆、滚子推杆、平底推杆。按从动件的运动形式：摆动从动件、移动从动件。按从动件形式：尖顶从动件、滚子从动件、平底从动件。36什么叫刚性冲击和柔性冲击？推杆在运动开始和终止的瞬间，因速度有突变，所以这是推杆在理论上将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，称为刚性冲击，a→∞=>惯性力→∞=>极大的冲击力，三点的加速度有突变，不过这一突变为有限值，因而引起的冲击较小，称为柔性冲击。37.用于平行轴间的传动的齿轮机构——直齿轮用于相交轴间的传动的齿轮机构——锥齿轮用于交错轴间的传动的齿轮机构——斜齿轮38.齿廓啮合根本定律：相互啮合传动的一对齿轮，在任一位置的传动比，都与其连心线O1O2被其啮合齿廓在接触点外的公法线所分为的两线段长成反比。39.渐开线的特性发生线上的BK线段等于基圆上被滚过的弧长AB，即BK=AB：渐开线上的任意一点的法线恒切与基圆渐开线愈接近基圆局部的曲率半径愈小，在基圆上其曲率半径为零，渐开线的形状取决与基圆的大小。根本以内无渐开线。40.一对渐开线齿轮正确啮合的条件：直齿轮：两齿轮的模数和压力角应分别相等，m1=m2=m,d1=d2=d斜齿轮：两齿轮的模数和压力角应分别相等，还有他们的螺旋角必须满足：外啮合B1=-B2,内啮合B1=B2.锥齿轮：当量齿轮的模数和压力角与锥齿轮断面的模数和压力角相等。蜗轮蜗杆：Mx1=Mt2=MDx1=Dt2=D当蜗杆和涡轮的轴线交错角为90°时，还需保证蜗杆的导程角等于涡轮的螺旋角，即使y1=B2,并且螺旋线的方向相等。41.根切现象：用范成法切制齿轮时，有时刀具会过多的切入齿轮的底部，因而将齿轮的渐开线切除一局部的现象。42.何为重合度？重合度的大小与齿数Z，模数M，压力角D齿顶高系数ha,顶隙系数C及中心局之间的关系1.机构具有确定运动的条件是〔原动件数=自由度数〕2.铰链四杆机构中假设最短杆和最长杆长度之和小于其他两杆长度之和是，那么机构中〔是否有曲柄存在还要看机架是哪一个构建〕3.与其他构件相比，去轮机构的最大优点是〔可实现各种预期的运动规律〕4.在单向间歇运动机构中，可获得不同转速的是〔棘轮机构〕5.渐开线在基圆上的压力角为〔0°〕6.标准渐开线齿轮分度圆上的齿厚和齿槽宽〔是相等的〕7.标准斜齿圆柱齿轮的标准模数在齿轮的〔法面〕8.当渐开线圆柱齿轮的齿数少于Zmin时，为防止根切可采取〔正变位〕9.调节周期性速度波动的方法是在机械中加装一个飞轮，起作用是使〔机械运转速度的波动相对于平均速度的绝对值可以减小〕10.动平衡在工业上又称为〔双面平衡〕11.能把旋转运动转换成往复直线运动，也可把往复直线运动转变成旋转运动的机构是〔曲柄滑块〕12.以尖底从动件盘形凸轮的最小半径所做的圆称之为〔基圆〕13.铰链四杆机构中假设最短杆和最长杆长度之和大于其他两杆长度之和，那么机构中〔是否有曲柄存在要看机架是哪个构建〕14.除了能实现间歇运动外，还能实现超越运动的机构是〔棘轮机构〕15.渐开线齿轮实现连续传动，其重合度应〔ε≥1〕16.用标准齿条型刀具加工h*a=1，α=20°的渐开线标准直齿圆柱齿轮时，不发生根切的最小齿数是〔17〕17.渐开线标准直齿圆锥齿轮的标准模数m是在〔齿轮的大端〕18.满足正确啮合条件的一对渐开线标准直齿圆柱齿轮，其齿形〔可能相等，可能不相等〕19.为了减轻飞轮的重量，飞轮最好安装在机器的〔转速较高的轴上〕20.静平衡的条件是，回转件中各个质量产生的〔惯性力的合力等于零〕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外表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根本杆组：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。假设绝对速度为零，那么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(α+φ)/2放松：M’=Qd2tan(α-φ)/2三角螺纹螺旋副：拧紧：M=Qd2tan(α+φv)/2放松：M=Qd2tan(α-φv)/2质量代换法：为简化各构件惯性力确实定，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，从而使构件惯性力确实定简化质量代换法的特点：代换前后构件质量不变；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：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机械的效率小于或等于零，机械自锁机械的生产阻力小于或等于零，机械自锁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；选择适宜的运动副形式；尽量减少构件尺寸；减小摩擦铰链四杆机构有曲柄的条件：最短杆与最长杆长度之和小于或等于其他两杆长度之和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θθ=180°〔K-1〕/(K+1)压力角：力F与C点速度正向之间的夹角α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°+θ/(180°—θ)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根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那么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，凸轮的基圆的半径越小，那么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根本定律：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O1O2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一一点K的轨迹AK渐开线的性质：发生线上BK线段长度等于基圆上被滚过的弧长AB渐开线上任一一点的发线恒于其基圆相切渐开线越接近基圆局部的曲率半径越小，在基圆上其曲率半径为零渐开线的形状取决于基圆的大小基圆以内无渐开线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：invαK=θk=tanαk-αk渐开线齿廓的啮合特点：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I12=ω1/ω2=O2P/O1P=rb2/rb1渐开线齿廓之间的正压力方向不变渐开线齿轮的根本参数：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ξα；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：包含定轴轮系局部，又包含周转轮系局部或者由几局部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1.什么叫机械？什么叫机器？什么叫机构？它们三者之间的关系机械是机器和机构的总称机器是一种用来变换和传递能量、物料与信息的机构的组合。讲运动链的某一构件固定机架，当它一个或少数几个原动件独立运动时，其余从动件随之做确定的运动，这种运动链便成为机构。零件→构件→机构→机器〔后两个简称机械〕2.什么叫构件？机械中独立运动的单元体3.运动副：这种由两个构建直接接触而组成的可动联接称为运动副。高副：凡两构件通过单一点或线接触而构成的运动副称为高副。低副：通过面接触而构成的运动副统称为低副。4.空间自由运动有6歌自由度，平面运动的构件有3个自由度。5.机构运动简图的绘制6.自由度的计算7.为了使机构具有确定的运动，那么机构的原动件数目应等于机构的自由度数目，这就是机构具有确定运动的条件。当机构不满足这一条件时，如果机构的原动件数目小于机构的自由度，那么将导致机构中最薄弱的环节损坏。要使机构具有确定的运动，那么原动件的数目必须等于该机构的自由度数目。8.自由度计算：F=3n-〔2p1+pn〕n：活动构件数目p1：低副pn：高副9.在计算平面机构的自由度时，应注意那些事项？1.要正确计算运动副的数目2.要除去局部自由度3.要除去虚约束10.由理论力学可知，互作平面相对运动的两构件上瞬时速度相等的重合点，即为此两构件的速度瞬心，简称瞬心。11.因为机构中每两个构件间就有一个瞬心，故由N个构件〔含机架〕组成的机构的瞬心总数K=N(N-1)/212.三心定理即3个彼此做平面平行运动飞构件的3个瞬心必位于同一直线上。对于不通过运动服直接相连的两构件的瞬心位置，可可借助三心定理来确定。13.该传动比等于该两构件的绝对瞬心与相对瞬心距离的反比。14.平面机构力分析的方法：1静力分析：在不计惯性力的情况下，对机械进行的分析称为机构的静力分析。使用于惯性力不大的低速机械。2动态静力分析：将惯性力视为一般外力加于产生该惯性力的构件上，就可以将该结构视为处于静力平衡状态，仍采用静力学方法对其进行受力分析。15.构件组的静定条件是什么？3n=2P1+Pn根本杆组都是静定杆组。16.Wd=WF+Wf〔输入功=输出功+损耗功〕机械效率η=WF/Wd=1-Wf/Wdη=理想驱动力/实际驱动力=实际生产阻力/理想生产阻力18.串联机组的效率：η=η1η2η3…ηk〔等于各级效率的连乘积〕并联机组的效率:〔p1η1+p2η2+p3η3〕/〔p1+p2+…+pk〕19.对于有些机构，由于摩擦的存在，致使无论驱动力如何增大均不能使静止的机构产生运动，这种现象称为自锁。自锁的条件：在移动副中，如果作用于滑块上的驱动力在其摩擦角之内〔β≤ψ〕。在转动副中，作用在轴颈上的驱动力为弹力F，且作用于摩擦圆范围之内即α≤ρ。21.通过对串联机组及并联机组的效率的计算，对设计机械传动系统有何重要启示：串联机器越多，机组的效率越低，提高串联机组的效率：减少串联机器的数目和提高ηmin。22.机械平衡的目的：设法将构件的不平衡惯性力加以平衡，以消除或减小其不良影响。25.机械运转的三个阶段：起动阶段、稳定运转阶段、停车阶段26.在什么情况下机械才会作周期性速度波动？速度波动有何危害？如何调节作用在机械上的机械驱动力矩？将导致运动副中动压力增加，引起机械振动用飞轮调节27.飞轮为什么可以调速？能否利用飞轮来调节非周期性速度波动？为什么？28.四杆机构的根本形式：①曲柄摇杆机构②双曲柄机构③双摇杆机构29.四杆机构中有周转副的条件是①最长杆与最短杆的长度之和≤其余两杆的长度之和②构成该转动副的两杆之一为四杆中的最短杆30.四杆机构中有曲柄的条件：①各杆的长度应满足杆长条件②其最短杆为连架或机架当最短杆为连架时，那么为曲柄摇杆机构当最短杆为机架时，那么为双曲柄机构当最短杆为连杆时，那么为双摇杆机构31.行动速比系数：K=偏置的曲柄滑块有急回特性32.压力角和传动角互余压力角d：从动件受力的方向与受力点的速度之间所夹的锐角传动角：压力角的余角33..死点位置→往复运动机械构件作主动件时d=90°，y=0°→Ft=0F无论多大都不能使机构运动34.凸轮机构的最大优点是只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使推杆得到各种预期的运动规律。35.按凸轮的形状分：盘形凸轮、圆柱凸轮。按推杆的形状分:尖顶推杆、滚子推杆、平底推杆。按从动件的运动形式：摆动从动件、移动从动件。按从动件形式：尖顶从动件、滚子从动件、平底从动件。36什么叫刚性冲击和柔性冲击？推杆在运动开始和终止的瞬间，因速度有突变，所以这是推杆在理论上将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，称为刚性冲击，a→∞=>惯性力→∞=>极大的冲击力，三点的加速度有突变，不过这一突变为有限值，因而引起的冲击较小，称为柔性冲击。37.用于平行轴间的传动的齿轮机构——直齿轮用于相交轴间的传动的齿轮机构——锥齿轮用于交错轴间的传动的齿轮机构——斜齿轮38.齿廓啮合根本定律：相互啮合传动的一对齿轮，在任一位置的传动比，都与其连心线O1O2被其啮合齿廓在接触点外的公法线所分为的两线段长成反比。39.渐开线的特性发生线上的BK线段等于基圆上被滚过的弧长AB，即BK=AB：渐开线上的任意一点的法线恒切与基圆渐开线愈接近基圆局部的曲率半径愈小，在基圆上其曲率半径为零，渐开线的形状取决与基圆的大小。根本以内无渐开线。40.一对渐开线齿轮正确啮合的条件：直齿轮：两齿轮的模数和压力角应分别相等，m1=m2=m,d1=d2=d斜齿轮：两齿轮的模数和压力角应分别相等，还有他们的螺旋角必须满足：外啮合B1=-B2,内啮合B1=B2.锥齿轮：当量齿轮的模数和压力角与锥齿轮断面的模数和压力角相等。蜗轮蜗杆：Mx1=Mt2=MDx1=Dt2=D当蜗杆和涡轮的轴线交错角为90°时，还需保证蜗杆的导程角等于涡轮的螺旋角，即使y1=B2,并且螺旋线的方向相等。41.根切现象：用范成法切制齿轮时，有时刀具会过多的切入齿轮的底部，因而将齿轮的渐开线切除一局部的现象。42.何为重合度？重合度的大小与齿数Z，模数M，压力角D齿顶高系数ha,顶隙系数C及中心局之间的关系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外表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根本杆组：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。假设绝对速度为零，那么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(α+φ)/2放松：M’=Qd2tan(α-φ)/2三角螺纹螺旋副：拧紧：M=Qd2tan(α+φv)/2放松：M=Qd2tan(α-φv)/2质量代换法：为简化各构件惯性力确实定，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，从而使构件惯性力确实定简化质量代换法的特点：代换前后构件质量不变；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：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机械的效率小于或等于零，机械自锁机械的生产阻力小于或等于零，机械自锁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；选择适宜的运动副形式；尽量减少构件尺寸；减小摩擦铰链四杆机构有曲柄的条件：最短杆与最长杆长度之和小于或等于其他两杆长度之和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θθ=180°〔K-1〕/(K+1)压力角：力F与C点速度正向之间的夹角α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°+θ/(180°—θ)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根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那么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，凸轮的基圆的半径越小，那么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根本定律：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O1O2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一一点K的轨迹AK渐开线的性质：发生线上BK线段长度等于基圆上被滚过的弧长AB渐开线上任一一点的发线恒于其基圆相切渐开线越接近基圆局部的曲率半径越小，在基圆上其曲率半径为零渐开线的形状取决于基圆的大小基圆以内无渐开线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：invαK=θk=tanαk-αk渐开线齿廓的啮合特点：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I12=ω1/ω2=O2P/O1P=rb2/rb1渐开线齿廓之间的正压力方向不变渐开线齿轮的根本参数：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ξα；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：包含定轴轮系局部，又包含周转轮系局部或者由几局部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第2章机构的结构分析一、正误判断题：〔在括号内正确的画“√”，错误的画“×”〕在平面机构中一个高副引入二个约束。〔×〕任何具有确定运动的机构都是由机架加原动件再加自由度为零的杆组组成的。〔√〕运动链要成为机构，必须使运动链中原动件数目大于或等于自由度。〔×〕平面机构高副低代的条件是代替机构与原机构的自由度、瞬时速度和瞬时加速度必需完全相同。〔√〕当机构自由度F＞0，且等于原动件数时，该机构具有确定运动。〔√〕假设两个构件之间组成了两个导路平行的移动副，在计算自由度时应算作两个移动副。〔×〕在平面机构中一个高副有两个自由度，引入一个约束。〔√〕在杆组并接时，可将同一杆组上的各个外接运动副连接在同一构件上。〔×〕任何机构都是由机架加原动件再加自由度为零的根本杆组组成。因此根本杆组是自由度为零的运动链。〔√〕平面低副具有2个自由度，1个约束。〔×〕二、填空题机器中每一个制造单元体称为零件。机器是在外力作用下运转的，当外力作功表现为盈功时，机器处在增速阶段，当外力作功表现为亏功时，机器处在减速阶段。局部自由度虽不影响机构的运动，却减小了高副元素的磨损，所以机构中常出现局部自由度。机器中每一个独立的运动单元体称为构件。平面运动副的最大约束数为2，最小约束数为1。三、选择题机构中的构件是由一个或多个零件所组成,这些零件间B产生任何相对运动。A.可以B.不能C.变速转动或变速移动根本杆组的自由度应为C。A.－1B.+1C.0有两个平面机构的自由度都等于1，现用一个带有两铰链的运动构件将它们串成一个平面机构，那么其自由度等于B。A.0B.1C.2一种相同的机构A组成不同的机器。A.可以B.不能C.与构件尺寸有关平面运动副提供约束为〔C〕。计算机构自由度时，假设不计入虚约束，那么机构自由度就会〔C〕。由4个构件组成的复合铰链，共有〔C〕个转动副。有两个平面机构的自由度都等1，现用一个带有两铰链的运动构件将它们串成一个平面机构，那么其自由度等于(B)。A0B1C2第3章平面机构的运动分析一、判断题〔正确打√，错误打×〕1．速度瞬心是指两个构件相对运动时相对速度为零的点。〔√〕2.利用瞬心既可以对机构作速度分析，也可对其作加速度分析。〔×〕二、选择题平面六杆机构有共有〔C〕个瞬心。三、填空题第5章机械的效率和自锁一、填空题第11章齿轮系及其设计一、正误判断题：〔在括号内正确的画“√”，错误的画“×”。〕1.周转轮系中，自由度为2的轮系是行星轮系。(×)二、填空题行星轮条中必须有一个中心轮是固定不动的。差动轮系的自由度为2。实现两轴间的多种速比传动，用定轴轮系是较方便的。三、选择题1．周转轮系中的差动轮系自由度为〔C〕。A．3B．1C．22．标准齿轮传动的实际中心距稍微大于标准中心距时，其传动比〔B〕。A．增大B．不变C．减小一、填空题：1.机构具有确定运动的条件是机构的自由度数等于。2.同一构件上各点的速度多边形必于对应点位置组成的多边形。3.在转子平衡问题中，偏心质量产生的惯性力可以用相对地表示。4.机械系统的等效力学模型是具有，其上作用有的等效构件。5.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。6.平面连杆机构中，同一位置的传动角与压力角之和等于。7.一个曲柄摇杆机构，极位夹角等于36º，那么行程速比系数等于。8.为减小凸轮机构的压力角，应该凸轮的基圆半径。9.凸轮推杆按等加速等减速规律运动时，在运动阶段的前半程作运动，后半程作运动。10.增大模数，齿轮传动的重合度；增多齿数，齿轮传动的重合度。11.平行轴齿轮传动中，外啮合的两齿轮转向相，内啮合的两齿轮转向相。12.轮系运转时，如果各齿轮轴线的位置相对于机架都不改变，这种轮系是轮系。13.三个彼此作平面运动的构件共有个速度瞬心，且位于。14.铰链四杆机构中传动角为，传动效率最大。15.连杆是不直接和相联的构件；平面连杆机构中的运动副均为。16.偏心轮机构是通过由铰链四杆机构演化而来的。17.机械发生自锁时，其机械效率。18.刚性转子的动平衡的条件是。19.曲柄摇杆机构中的最小传动角出现在与两次共线的位置时。20.具有急回特性的曲杆摇杆机构行程速比系数k1。21.四杆机构的压力角和传动角互为，压力角越大，其传力性能越。22.一个齿数为Z，分度圆螺旋角为的斜齿圆柱齿轮，其当量齿数为。23.设计蜗杆传动时蜗杆的分度圆直径必须取值，且与其相匹配。24.差动轮系是机构自由度等于的周转轮系。25.平面低副具有个约束，个自由度。26.两构件组成移动副，那么它们的瞬心位置在。27.机械的效率公式为，当机械发生自锁时其效率为。28.标准直齿轮经过正变位后模数，齿厚。29.曲柄摇杆机构出现死点，是以作主动件，此时机构的角等于零。30.为减小凸轮机构的压力角，可采取的措施有和。31.在曲柄摇杆机构中，如果将杆作为机架，那么与机架相连的两杆都可以作____运动，即得到双曲柄机构。32.凸轮从动件作等速运动时在行程始末有性冲击；当其作运动时，从动件没有冲击。33.标准齿轮圆上的压力角为标准值，其大小等于。34.标准直齿轮经过正变位后齿距，齿根圆。35.交错角为90的蜗轮蜗杆传动的正确啮合条件是、、。36.具有一个自由度的周转轮系称为轮系，具有两个自由度的周转轮系称为________________轮系。二、简答题：1．图示铰链四杆机构中，lAB=55mm，lBC=40mm，lCD=50mm，lAD=25mm。试分析以哪个构件为机架可得到曲柄摇杆机构？〔画图说明〕2．判定机械自锁的条件有哪些？3．转子静平衡和动平衡的力学条件有什么异同？4．飞轮是如何调节周期性速度波动的？5．造成转子不平衡的原因是什么？平衡的目的又是什么？6．凸轮实际工作廓线为什么会出现变尖现象？设计中如何防止？7．渐开线齿廓啮合的特点是什么？8．何谓根本杆组？机构的组成原理是什么？9．速度瞬心法一般用在什么场合？能否利用它进行加速度分析？10．移动副中总反力的方位如何确定？11．什么是机械的自锁？移动副和转动副自锁的条件分别是什么？12．凸轮轮廓曲线设计的根本原理是什么？如何选择推杆滚子的半径？13．什么是齿轮的节圆？标准直齿轮在什么情况下其节圆与分度圆重合？14．什么是周转轮系？什么是周转轮系的转化轮系？15．什么是传动角？它的大小对机构的传力性能有何影响？铰链四杆机构的最小传动角在什么位置？16．机构运动分析当中的加速度多边形具有哪些特点？17．造成转子动不平衡的原因是什么？如何平衡？18．渐开线具有的特性有哪些？19．凸轮机构从动件的运动一般分为哪几个阶段？什么是推程运动角？20．什么是重合度？其物理意义是什么？增加齿轮的模数对提高重合度有无好处？21．什么是标准中心距？一对标准齿轮的实际中心距大于标准中心距时，其传动比和啮合角分别有无变化？三、计算与作图题：1.计算图示机构的自由度，要求指出可能存在的复合铰链、局部自由度和虚约束。2．求图示机构的全部瞬心和构件1、3的角速度比。3．用图解法设计一曲柄滑块机构。滑块的行程速比系数K=1.4，滑块的行程H=60mm。导路偏距e=20mm,求曲柄长度lAB和连杆长度lBC。4．曲柄摇杆机构的行程速比系数K＝1.25，摇杆长lCD=40mm，摇杆摆角Ψ=60º,机架长lAD=55mm。作图设计此曲柄摇杆机构，求连杆和曲柄的长度。5．一对外啮合标准直齿圆柱齿轮传动，齿数Z1＝24，Z2＝64，模数m＝6mm，安装的实际中心距a’＝265mm。试求两轮的啮合角a’，节圆半径r1’和r2’。6．轮系中各齿轮齿数Z1=20，Z2=40，Z2’=Z3=20，Z4=60，n1=800r/min，求系杆转速nH的大小和方向。7.计算图示机构的自由度，要求指出可能存在的复合铰链、局部自由度和虚约束。8．取一机器的主轴为等效构件，主轴平均转速nm=1000r/min，在一个稳定运动循环〔2〕中的等效阻力矩Mer如下图，等效驱动力矩Med为常数。假设不计机器中各构件的转动惯量，试求：当主轴运转不均匀系数＝0.05时，应在主轴上加装的飞轮的转动惯量JF。9．设计一铰链四杆机构，摇杆长度为40mm，摆角为40度，行程速比系数K为1.4，机架长度为连杆长度与曲柄长度之差，用作图法求各个杆件的长度。10．设计如题图所示铰链四杆机构，其摇杆CD的长度lCD＝75mm，行程速度变化系数k＝1.5，机架AD的长度lAD＝100mm，摇杆的一个极限位置与机架的夹角φ＝45°，用作图法求曲柄的长度lAB和连杆的长度lBC。11．一正常齿制标准直齿轮m=4,z=30,=20。，计算其分度圆直径、基圆直径、齿距、齿顶圆直径及齿顶圆上的压力角。12．如图，z1=6，z2=z2,=25，z3=57，z4=56，求i14？13.计算图示机构的自由度，要求指出可能存在的复合铰链、局部自由度和虚约束。14．如图F为作用在推杆2上的外力，试确定凸轮1及机架3作用给推杆2的总反力R12及R32的方位〔不计重力和惯性力，虚线小圆为摩擦圆〕。15．请在图中画出一个死点位置、最小传动角的位置以及图示位置的压力角。16．机构行程速度变化系数k＝1.25，摇杆长度lCD＝400mm,摆角Ψ＝30°，机架处于水平位置。试用图解法设计确定曲柄摇杆机构其他杆件的长度。17．一对标准安装的外啮合标准直齿圆柱齿轮的中心距a=196mm，传动比i=3.48，小齿轮齿数Z1=25。确定这对齿轮的模数m；分度圆直径d1、d2；齿顶圆直径da1、da2；齿根圆直径df1、df2。〔10分〕18．在图示复合轮系中，各齿轮的齿数如括弧内所示。求传动比。参考答案一、1．原动件数目2．相似于3．质径积4．等效转动惯量，等效力矩5．0，16．907．1.58．增大9．等加速；等减速10．不变；增大11．相反；相同12．定轴13．3；一条直线上14．90015．机架；低副16．扩大转动副半径17．小于等于018．偏心质量产生的惯性力和惯性力矩矢量和为019．曲柄；机架20．大于21．余角；差22．z/cos3β23．标准值；模数24．225．2；126．垂直移动路线的无穷远处27．η=输出功/输入功=理想驱动力/实际驱动力；小于等于028．不变；增加29．摇杆；传动角30．增加基圆半径；推杆合理偏置31．最短；整周回转32．刚性；五次多项式或正弦加速度运动33．分度圆；20034．不变；增加35．mt2=mx1=m；αt2=αx1=α；γ1=β236．行星；差动二、1．作图〔略〕最短杆邻边AB和CD。2．1)驱动力位于摩擦锥或摩擦圆内；2〕机械效率小于或等于03〕工作阻力小于或等于03．静平衡：偏心质量产生的惯性力平衡动平衡：偏心质量产生的惯性力和惯性力矩同时平衡4．飞轮实质是一个能量储存器。当机械出现盈功速度上升时，飞轮轴的角速度只作微小上升，它将多余的能量储存起来；当机械出现亏功速度下降时，它将能量释放出来，飞轮轴的角速度只作微小下降。5．原因：转子质心与其回转中心存在偏距；平衡目的：使构件的不平衡惯性力和惯性力矩平衡以消除或减小其不良影响。6．变尖原因：滚子半径与凸轮理论轮廓的曲率半径相等，使实际轮廓的曲率半径为0。防止措施：在满足滚子强度条件下，减小其半径的大小。7．1〕定传动比2〕可分性3〕轮齿的正压力方向不变。8．根本杆组：不能拆分的最简单的自由度为0的构件组。机构组成原理：任何机构都可看成是有假设干根本杆组依次连接于原动件和机架上而构成的。9．简单机构的速度分析；不能。10．1〕总反力与法向反力偏斜一摩擦角2〕总反力的偏斜方向与相对运动方向相反。11．自锁：无论驱动力多大，机构都不能运动的现象。移动副自锁的条件是：驱动力作用在摩擦锥里；转动副自锁的条件是：驱动力作用在摩擦圆内。12．1〕反转法原理2〕在满足强度条件下，保证凸轮实际轮廓曲线不出现尖点和“失真”，即小于凸轮理论轮廓的最小曲率半径。13．经过节点、分别以两啮合齿轮回转中心为圆心的两个相切圆称为节圆。当两标准齿轮按标准中心距安装时其节圆与分度圆重合。14．至少有一个齿轮的轴线的位置不固定，而绕其他固定轴线回转的轮系称为周转轮系。在周转轮系中加上公共角速度-ωH后，行星架相对静止，此时周转轮系转化成定轴轮系，这个假想的定轴轮系称为原周转轮系的转化轮系。15．压力角的余角为传动角，传动角越大，机构传力性能越好。最小传动角出现在曲柄和机架共线的位置。16．1〕极点p‘的加速度为02〕由极点向外放射的矢量代表绝对加速度，而连接两绝对加速度矢端的矢量代表该两点的相对加速度。3〕加速度多边形相似于同名点在构件上组成的多边形。17．转子的偏心质量产生的惯性力和惯性力偶矩不平衡；平衡方法：增加或减小配重使转子偏心质量产生的惯性力和惯性力偶矩同时得以平衡。18．1〕发生线BK的长度等于基圆上被滚过的圆弧的长度2〕渐开线任一点的法线恒与其基圆相切3〕发生线与基圆的切点是渐开线的曲率中心4〕渐开线的形状取决于基圆的大小5〕基圆内无渐开线。19．推程、远休止、回程、近休止；从动件推杆在推程运动阶段，凸轮转过的角度称为推程运动角。20．实际啮合线段与轮齿法向齿距之比为重合度，它反映了一对齿轮同时啮合的平均齿数对的多少。增加模数对提高重合度没有好处。21．一对标准齿轮安装时它们的分度圆相切即各自分度圆与节圆重合时的中心距为标准中心距。当实际中心距大于标准中心距时，传动比不变，啮合角增大。三、计算与作图题：1、F=3*7-2*12-1=12、ω1/ω3=P13P34/P13P14=43、θ=180*〔k-1〕/(k+1)=30°按题意作C1C2=H,作∠OC1C2=∠OC2C1=90-θ=60°交O点，作以O圆心的圆如图，再作偏距直线交于A点。AC1=b-aAC2=b+a由此得曲柄a和连杆b的长度。4．θ=180*〔k-1〕/(k+1)=20°1)按条件作DC1、DC2；2)作直角三角形及其外接圆如图；3〕以D为圆心，55mm为半径作圆交于A点。AC1=b-aAC2=b+a由此得曲柄a和连杆b的长度。5．a=0.5m(z1+z2)=264α’=arcos(264*cos20°/265)=20.6°rb1=0.5m*z1cos20°=67.66rb2=0.5m*z2cos20°=180.42r’1=rb1/cosα’=72.3r’2=rb2/cosα’=192.7566.齿轮1、2是一对内啮合传动：n1/n2=z2/z1=2齿轮2‘-3-4组成一周转轮系，有：(n’2-nH)/(n4-nH)=-z4/z’2=-3又因为n2=n’2n4=0解得：nH=100r/min方向与n1相同。7．F=3*6-2*8-1=18．Md=(300*4π/3*1/2)/2π=100Nm△Wmax=89π(用能量指示图确定)JF=900△Wmax/π2n2δ=0.519．θ=180*〔k-1〕/(k+1)=30°如图，按题意作出D,C1,C2，作直角三角形外接圆；作C1D的垂直平分线，它与圆的交点即A点。连接AC1、AC2。AC1=b-aAC2=b+a由此得曲柄a和连杆b的长度。AD为机架的长度。10．按题意作图，θ=180*〔k-1〕/(k+1)=36°AC1=b-aAC2=b+a由此得曲柄a和连杆b的长度。11．d=mz=120db=dcos200=112.76P=mπ=12.56da=(z+2)m=128cosαa=db/da=0.881αa=28.24˚12．齿轮1-2-3组成一周转轮系，有：(n1-nH)/(n3-nH)=-z3/z1=-57/6齿轮1-2-2‘-4组成另一周转轮系，有：(n1-nH)/(n4-nH)=-z2z4/z1z’2=-56/6=-28/3从图中得：n3=0联立求解得：i14=n1/n4=-58813．F=3*7-2*10=114．作图：15．作图：AB处于垂直位置时存在最小传动角。AB1C1为死点位置。压力角如图。16．θ=180*〔k-1〕/(k+1)=20°作图，AC1=b-aAC2=b+a由此得曲柄a和连杆b的长度。AD为机架的长度。17．z2=iz1=87m=196/[0.5(25+87)]=3.5d1=mz1=87.5d2=mz2=304.5da1=m(z1+2)=94.5da2=m(z2+2)=311.5df1=m(z1-2.5)=78.75df2=m(z2-2.5)=295.7518．齿轮1‘-4-5组成一周转轮系，有：(n’1-nH)/(n5-nH)=-z5/z’1=-12/5齿轮1-2-3组成一周转轮系，有：(n1-nk)/n3-nk)=-z3/z1=-7/3由图得：n1=n’1n3=0nk=n5联立求解得：i1H=85/43模拟试题八〔机械原理A〕一、判断题〔10分〕[对者画√，错者画×]1、对心曲柄滑块机构都具有急回特性。〔〕2、渐开线直齿圆柱齿轮的分度圆与节圆相等。〔〕3、当两直齿圆柱齿轮的安装中心距大于标准中心距时，为保证无侧隙啮合，应采用正传动。〔〕4、凸轮机构中当从动件的速度有有限量突变时，存在柔性冲击。〔〕5、用飞轮调节周期性速度波动时，可将机械的速度波动调为零。〔〕6、动平衡的转子一定满足静平衡条件。〔〕7、斜齿圆柱齿轮的法面压力角大于端面压力角。〔〕8、加工负变位齿轮时,齿条刀具的分度线应向远离轮坯的方向移动。()9、在铰链四杆机构中，固定最短杆的邻边可得曲柄摇杆机构。〔〕10、平底直动从动件盘状凸轮机构的压力角为常数。〔〕二、填空题〔10分〕1、机构具有确定运动的条件为________________________。2、平面八杆机构共有_________瞬心。3、渐开线齿廓上最大压力角在________圆上。4、当行程速比系数K=1.5时，机构的极位夹角__________。5、举出两种可实现间歇运动的机构。________________________。6、偏置滚子〔尖顶〕直动从动件盘状凸轮机构的压力角表达式tg______。7、渐开线齿轮的齿廓形状与哪些参数有关？_____________。8、机械中安装飞轮的目的是_____________。9、直齿圆锥齿轮的当量齿数Zv=__________。10、在连杆机构中处于死点位置的__________；__________。三、简答题〔10分〕1、为了实现定传动比传动，对齿轮轮廓曲线有什么要求？2、计算机构自由度时有哪些考前须知？3、计算混合轮系传动比有哪些步骤？4、铰链四杆机构中存在双曲柄的条件是什么？5、机构等效动力学模型中的四个等效量有哪些?分别是根据何种原理求得？121234657n7n1图8.3图121234图8.2图8.1五、在图示8.2的回归轮系中，：20，248，m=m2=2mm，318，436，m3=m4=2.5mm该两对齿轮均为标准渐开线直齿圆柱齿轮，且安装中心距相等。，h=1，c=0.25。求：1〕两对齿轮的标准中心距分别为多少？2〕当以1与2齿轮的标准中心距为安装中心距时，3与4齿轮应采取何种传动能保证无侧隙啮合？其啮合角´=？r´=？3〕仍以1与2齿轮的标准中心距为安装中心距，当3与4齿轮采用标准斜齿圆柱齿轮传动时，其法面模数mn=mn4=2.5mm，齿数不变，其？此时分度圆半径r3=？r4=？〔10分〕六、图示8.3轮系中各轮齿数为：Z1=40，Z2=20，Z3=Z4=Z5=30，Z6=60，Z7=1〔右旋〕，n1=100rpm，n7=200rpm。求：n5=？方向？〔12分〕七、如图8.4,机器主轴在稳定运动循环中，等效阻力矩Mr曲线如下图，等效驱动力矩Md为常数。当测得机械的最大盈亏功△Wmax=942〔Nm〕，m=80〔1/s〕，。求：〕装在主轴上的飞轮转动惯量JF？〕主轴的max？〕等效驱动力矩Md=？等效阻力矩Mrmax=？〔10分〕图8.4图8.4MmaxMrM〔Nm〕12314图8.5八、如图8.5所示的机构，机构位置和各构件尺寸及原动件的等角速度1。在图中找出机构的全部瞬心，且求出图示位置构件3的角速度3=？〔10分〕九、图示8.6所示的凸轮机构，在图上标出以下各项：1〕画出基圆半径ro；标出从动件图示位置的位移s、凸轮转角和压力角；〕当时，标出从动件位移s’和压力角’。〔10分〕十、设计一偏置曲柄滑块机构，如图8.7所示。滑块的行程速比系数K=1.5，滑块的冲程H=50mm，导路的偏距e=20mm。求曲柄长度lAB和连杆长度lBC。〔可选l=0.001m/mm〕(10分〕图图8.6BACeC2C1图8.7模拟试题八〔机械原理A〕答案一、1.×；2.×；3.√；4.×；5.×；6.√；7.×；8.×；9.×；10.√。二、1、机构的自由度数=机构的原动件数。2、28。3、齿顶。4、。5、槽轮机构、棘轮机构。6、tg。7、m、Z、。8、调节周期性速度波动。9、。10、三、1、齿廓在任意位置接触时，其啮合点的法线与中心线的交点必为一定点。2、复合铰链，局部自由度，虚约束。3、1〕正确区分根本轮系；2〕列出所区分出来的各根本轮系的传动比计算公式；3〕找相关条件，即找出各根本轮系之间的联系条件；4〕联立方程式求解未知量。4、当“最短杆长度加最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和”时，固定最短杆，可得双曲柄机构。5、等效力矩，等效力，等效质量和等效转动惯量。等效力矩和等效力是根据机械中瞬时功率相等的原那么求得的，而等效质量和等效转动惯量是根据机械中瞬时动能相等的原那么求得的。四、n=6，Pl=8，Ph=1，F=1五、1)a12=68，a34=67.52)正传动，′=21.127°，r3′=22.671231412314图8.5题六、n5=206.666，方向与n1相反〔↑〕七、1〕JF=2.994(kgm2)，2)max=82〔1/s〕，3〕Md=314(Nm)，Mrmax=1256(Nm)八、解：机构中全部瞬心见图8.5题所示。图8.6题图8.6题F,vF,v图8.7题2006～2007学年第二学期《机械原理》试卷〔A卷〕班级：姓名：学号：一、填空题〔共计20分，每空1分〕1、机构具有确定运动的条件是：，假设机构自由度Ｆ>0，而原动件数<F，那么构件间的运动是，假设机构自由度Ｆ>0，而原动件数>F，那么各构件之间。2、瞬心是两个作平面相对运动刚体上瞬时为零的。3、移动副的自锁条件是；转动副的自锁条件是。4、在凸轮机构的各种常用从动件运动规律中，运动规律具有刚性冲击；运动规律具有柔性冲击。5、内啮合斜齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件是，，。6、当原动件为整周转动时，使执行构件能作往复摆动的机构有；；。7、等效质量和等效转动惯量可根据等效原那么：来确定。8、输出功和输入功的比值，通常称为。9、为了减少飞轮的质量和尺寸，应将飞轮安装在轴上。10、刚性转子静平衡条件是；而动平衡条件是。二、分析题〔共计18分〕1、〔此题10分〕如下图，：BCDEGF，且分别相等，计算平面机构的自由度。假设存在复合铰链、局部自由度及虚约束，请指出。如果以凸轮为原动件，机构是否具有确定的运动？2、〔此题8分〕在图示机构中，各杆的长度为L1=28mm，L2=54mm，L3=50mm，L4=72mm。问：〔1〕试阐述铰链四杆机构的曲柄存在条件；〔2〕以杆4为机架时，该机构为何种机构？〔3〕当取杆1为机架时，将演化为何种机构？〔4〕当取杆3为机架时，又将演化为何种机构？三、作图题〔共计10分〕1、如下图凸轮机构中，凸轮廓线为圆形,几何中心在B点.请画出并标出1〕凸轮的理论轮廓线；2〕凸轮的基圆；3〕凸轮机构的偏距圆；4〕凸轮与从动件在D点接触时的压力角；5〕凸轮与从动件从在C接触到在D点接触时凸轮转过的角度。四、计算题〔共计36分〕1、〔此题14分〕在某牛头刨床中，有一对外啮合渐开线直齿圆柱齿轮传动，z1＝17，z2＝118，m＝5mm，α＝200，，，a′=337.5mm。现发现小齿轮已经严重磨损，拟将其报废。大齿轮磨损较轻〔沿分度圆齿厚两侧总的磨损量为0.75mm〕，拟修复使用，并要求所设计的小齿轮的齿顶厚尽可能大些，问如何设计这一对齿轮？并计算这对齿轮的分度圆直径d、齿顶高ha、齿根高hf、齿顶圆直径da、齿根圆直径df、齿厚s、齿槽宽e和齿距p。2、〔此题10分〕在图示轮系中，各轮齿数为：Z1=20，Z2=30，Z3=80，Z4=40，Z5=20。试求此轮系的传动比i15。3、〔此题12分〕某机械一个稳定运动循环内的等效力矩如下图，等效驱动力矩为常数，等效构件的最大及最小角速度分别为：及。试求：等效驱动力矩的大小；运转的速度不均匀系数；当要求在0.05范围内，并不计其余构件的转动惯量时，应装在等效构件上的飞轮的转动惯量。100100五、综合题〔16分〕1、如下图机构中，构件1为原动件，P为作用在构件3上的力，转动副B和C上所画的虚线小圆为摩擦圆。〔1〕试分析该瞬时位置时，机构的传动角γ，压力角α；〔2〕作出机构在图示位置时的速度图及加速度图〔不要求严格按比例作图，要求写出矢量方程式及方程式中各量的方向和大小的表达式〕；〔3〕确定ω21和ω23的方向；ABABCP1234Mdω12006～2007学年第二学期《机械原理》试卷A标准答案及评分标准一、填空题〔共20分，每一空1分〕1．机构的原动件数等于机构的自由度数；不确定的；不能运动或产生破坏。2．相对速度；重合点。3．驱动力与接触面法线方向的夹角小于摩擦角；驱动力的作用线距轴心偏距h小于摩擦圆半径ρ。4．等速〔或一次多项方式〕；等加速等减速〔或二次多项式动或余弦加速度或简谐运〕；正弦加速度〔或摆线运动或五次多项式〕。5．模数相等；压力角相等；螺旋角大小相等且旋向相同。6．曲柄摇杆机构；曲柄摇块机构；摆动从动件圆柱凸轮机构；摆动从动件空间凸轮机构或组合机构等。7．等效构件的等效质量或等效转动惯量所具有的动能等于机器所有运动构件的总动能之和。8．机械效率。9．高速。10.不平衡质量所产生的惯性力的矢量和等于零；不平衡质量所产生的惯性力和惯性力矩的矢量都等于零。二、分析题〔共计18分〕1、〔此题10分〕解：n=61分PL=81分PH=11分F＝3n－2PL－PH1分＝3×6－2×8－11分＝11分B处存在局部自由度1分DE杆存在虚约束1分I、J之一为虚约束