机械原理期末复习题

概念类

1、三心定理是指三个彼比作平面平行运动的构件的三个瞬心必位于同向来线上。

2、对于直动推杆盘形凸轮机构来讲，在其它条件相同的情况下，偏置直动推杆与对心直动

推杆相比，两者在推程段最大压力角的关系为对心比偏置大。

3、对于不通过运动副直接相连的两构件间的瞬心位置，需用三心定理来确定。

4、机构中的构件是由一个或者多个零件所组成，这些零件间不能产生相对运动。

5、渐开线自:齿圆柱齿轮传动的重合度是实际啮合线段与基圆齿距的比值。

6、在平面机构中若引入P个高副将引入P个约束，而弓入P个低副将引入2P个约束，H

HLL

则活动构件数n、约束数与机构自由度F的关系是F=3n-2P7、机器运转浮

现周期性速度波动的原因是在等效转动惯最为常数时，各瞬时驱动功率和阻抗功率不相等,

但其平均值相等，且有公共周期。

8、在机械稳定运转的一个运动循环周期中，惯性力和重力所作之功均为零。9、斜

齿圆柱齿轮的标准模数和标准压力角在法面匕1()、决定渐开线标准直

齿圆柱齿轮儿何尺寸的五个基本参数是齿数、模数、压力角、齿顶高系数、顶隙系数，其

中参数：模数、压力角、齿顶高系数、顶隙系数是标准值。

11、平底垂直于导路的直动推杆盘形凸轮机构中，其压力角等于零。

12、在计算平面机构的自由度时，应注意：

(1)、要正确计算运动副数目

a.复合校链问题；

b.两构件构成多个转动副，其轴线互相重合时，只能算一个转动副。

c.两构件构成多个挪移副，其导路互相平行或者重合时，只能算一个挪移副。

d.两构件在多处相接触而构成平面高副，旦各接触点的公法线彼此重合，则只能算一个

平面高副。

(2)、要除去局部自由度

(3)、要除去虚约束

13、在机器中安装飞轮的目的，普通是为了调节机械的周期性速度波动，而同时还可以达

到利用其储能来提供动力、匡助克服很大的尖峰工作载荷、实现节能的目的。14、某

齿轮传动的重合度£=2.4,这说明齿轮在转过•个基圆齿距的过程中有60%的时间是两对齿

啮合，有40%的时间是三对齿啮合。

15、机构具有确定运动的条件是：机构的原动件数等于机构的自由度数：若机构自由度

F>0,而原动件数<F,则构件间的运动是不彻底确定的；若机构自由度F>(),而原动件数

>F,则各构件之间无相对运动或者产生破坏。

16、对于钱链四杆机构，当从动件的行程速度变化系数K等于1时，机构没有急回特性。

17、对于曲柄摇杆机构，当摇杆为原动件，且曲柄与连杆共线时，浮现死点。

18、速度多边形具有以下特点：

(1)作图起点p称为速度多边形的极点p，它代表机构中速度为零的点。

(2)在速度多边形中，连接p点和任•点的矢量代表该点在机构图中同名点的绝对速度，

其指向是从p点指向该点。

(3)在速度多边形中，连接其他任意两点的矢量代表该两点在机构图中同名点间的相对

速度，其指向与速度的下角标相反。

(4)ABCE^Abcc,图形bcc称为图形BCE的速度影像。

(5)在速度多边形中，当己知同一构件上两点的速度时，利用速度影像原理可求得此构

件上其余各点的速度。B

19、右图为一对心曲柄滑块机构，若以滑块3为机产

架，则该机构转化为直动滑杆机构；若以构件2为7

机架，则该机构转化为曲柄摇块机构。

20、何谓凸轮工作廓线的变尖现象和推杆运动的失真现象？它对凸轮机构的工作有何影

响？如何加以避免？

答：在用包络的方法确定凸轮的工作廓线时，凸轮的工作廓线浮现尖点的现象称为变尖现

象：凸轮的工作廓线使推杆不能实现预期的运动规律的现象称为失真现象。变尖的工作廓

线极易磨损，使推杆运动失真，而失真时，推杆的运动规律彻底达不到设计要求，因此应

设法避免。

变尖和失真现象可通过增大凸轮的基圆半径，减小滚子半径以及修改推杆运动规律等方法

来避免。

21、在凸轮机构的推杆的常用运动规律中，若采用正弦加速度运动规律，则可避免刚性冲

击和柔性冲击，若采用等速运动规律，则存在刚性冲击。

22、一对直齿圆柱齿轮的中心距不一定等于两分度圆半泾之和，但一定等于两节圆半径之

和。

23、在斜齿圆柱齿轮传动中，除了用变位方法来凑中心距外，还可用改变螺旋角的方法来

凑中心距。P194

24、经过负变位的齿轮比标准齿轮的分度圆齿厚一更薄」齿顶厚变厚，齿顶高减小。

25、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曲柄摇杆机构；摆动导杆

机构；摆动从动件圆柱凸轮机构；撰动从动件空间凸轮机构或者多杆机构等。

26、等效质量和等效转动惯量可根据等效原则：等效构件的等效质量或者等效转动惯量所

具有的动能等于原机械系统的总动能来确定。

27、设有一渐开线标准齿轮，z26,m3mm>1,20，求其齿廓曲线在分度圆和a

齿顶圆卜•的曲率半径及齿顶圆压力角。

解：齿顶圆半径

1一1z21r)mJ.(2621)342uiin

a2a2

分度圆半径

11

r-yiz斤32639mm

28、理论廓线相同而实际廓线不同的两个对心直动滚子从动件盘形凸轮机构，其从动件的

运动规律相同。

29、滚了•从动件盘形凸轮机构的滚了•半径应小于凸轮理论廓线外凸部份的最小曲率半径。

30、当原动件为整周转动时，使执行构件能作往里搜动的机构有曲柄摇杆机构；摆动导杆

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者多杆机构等。

31、齿轮的渐开线形状取决于它的基圆直径。

32、•对渐开线齿轮啮合传动时，其中心距安装若有误差，仍能保证瞬时传动比不变,

33、阿基米德蜗杆的标准模数和标准压力角是在它的轴面中。

34、机构中，传动角越大，对机构的传动越有利，效率越高。

35、在凸轮机构的各种常用从动件运动规律中，等速运动规律具有刚性冲击；等加速等减

速、简谐运动规律具有柔性冲击；而五次多项式、正弦加速度运动规律无冲击。

36、凸轮机构的压力角：是指推杆在与凸轮的接触点处所受正压力的方向(沿凸轮接触点的

法线方向)与推杆上接触点的速度方向之间所夹的锐角。

37、内啮合斜齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件是mm；；。Pl94H„m

n2I212

38、避免凸轮廓线失真的措施：减小滚子半径；增大基圆半径；修改推杆的运动规律。

39、在设计直动滚子推杆盘形凸轮机构的工作廓线时发现压力角超过了许用值，且廓线出

现变尖现象，此时应采用的措施是增大基圆半径。

40、机器在稳定运转阶段，一个运动循环周期之内，等效驱动力矩Md所做的功应等于等

效阻力矩所做的功，机械动能的增量等于零。

41、等效质量和等效转动惯量可根据等效原则：等效构件的等效质量或者等效转动惯量所

具有的动能等于原机械系统的总动能来确定。

综合类

1.试计算如图所示直线机构的自由度。

解：

R、C、D、F处都是由二个构件组成

的复合较链，各有2个转动副

n7P10

p01

h

F3n2pp3721001

2.求下列机构的自由度，并说明需要几个

原动件才干保证其有确定的运动。

解：*.*F=3n-2P£年x5-2x7=1

・・・只需要1个原动件就能保证该机构具有确定的运动。

3、计算下图所示机构的自由度，并说明该机构是否具有确定的运动。

解：F3112Pp=3x5-2x7=1

1h

因机构的自由度F等于原动件数，故

该机构具有确定的运动。E

3.在图示滚子直动从动件盘形凸轮机构中，已知凸轮为一偏心圆盘，

其半径R=25mm，滚子半径r=5mm，偏距e=5mm，凸轮轴心0至

r

圆盘几何中心01的距离OO]=15mm,凸轮逆时针转动，试求：1）

在图上分别标出在图示位置及凸轮逆时针转过90。时机构的压力角;

2）凸轮由图示位置逆时针转过9。）时，标出推杆的位移？

解：1）在图示位置及凸轮逆时针转过90）时机构的压力角如图所示。

2）凸轮由图示位置逆时针

转过9Oo时，推杆的位移s

如图所示。

4.如图a,b所示为两个不同结构的锥齿轮周转轮系.已知

z20,z24,z30,z40,n200r/min

12231

n100r/min求两轮系的n为多少？

-oH

解1）在图（a）中

inJ“n"z24儡»

13nnzz2030

3H12

n(innn)/(H1)

H133113

[1.6(100)200]/(1.61)600r/min

2)在图(b)中

iH.nHn"Z2440

1.6

13nnzz2030

3ni2

n(innn)/(H1)

H133113

[1.6(100)200]/(1.61)

其各自

15.385r/min

5.如图所示轮系中，z5z225,z220,组成轮系的各齿轮模数相同。

齿轮1和3轴线重合，且齿数相同。求轮系传动比匕。

解：（1）分清轮系

齿轮1-6-3组成定轴轮系；1

齿轮5-2.2-3及构件4组成一个周转轮系。

（2）列方程求传动比i“

•nnzZ/ix

145423(1)

53nnzz

3452

z

316

因齿轮r和3轴线重合，故齿轮2和5的中心距等于齿轮2和3的中心距

m，吗化%）

故2

Z

即“252公所以

zzzz25252030

3252

nn2530

于是由式（1）可得：科痴"2520⑶

n

।1

因为齿轮1'和3齿数相同，故由式（2）得：n

3

即In因1111，nn做之、⑷

1Ju*

nn

将式（4）代入式（3）知土力1.5(5)

又因齿轮1-2-54组成一个周转轮系，故

nnzzz

j4_J_4_255(6)

15

n5n4z1z27Z1

又由于齿轮1的分度圆半径应等于齿轮2的分度圆直径与齿轮5的分度

圆半径之和，即：

mzmz

imz5

222所以

Z\2zZ2252575

*2，

n

)4Z251

所以irir-1—753

联立式(5)、式(7)求解得：

6.用电动机驱动的剪床中，作用在剪床主轴上的阻力矩Mer的变化

规律如图所示。等效驱动力矩Med为常数，机电转速为1500r/min,

机组各构件的等效转动惯量略去不计，试求保证运转不均匀系数3不

超过时，安装在电动机主轴上的飞轮转动惯量又问电动机的

0.05F

平均功率应多大？

根据稳定运转阶段中每一循环过程内驱动力所作的功等于阻力所作

5

的功，得MJ20W0020

244

M217.5Nm

ed

2)求最大盈亏功A(217,520)98.75

12-

A217.5—1600.345.625

274

A(217.520)上246.875

34

A0

对应各点盈亏功积累变化量分别为:o

A98.75(Nm)

A98.75(345.625)246.875Nm

b

A(246.875)246.8750Nm

最大盈亏功为：W98.75（246.875）345.625

(Nm)

3）求飞轮的转动惯量

W用平均转速n(单

Jmax若式中的平均角速度m

F2nn

_2_

位）代替，则因：

m:r/minm6030

故有：

345.625

0.88kgm2

(「谶05

-30-

4)平均功率为

NM217.515.34.15kW

ed30

7.一机器作稳定运转，其中一个运动循环中的等效驱动力矩Md和

等效阻力矩Mr的变化如图所示。机器的等效转动惯量J=lkg.m2,

在运动循环开始时，等效构件的角速度3=%0rad/s,求：1）等效构

件的最大角速度3和最小角速度但2）机器运转速度不均匀系

maxmin

数5。

解1）求等效驱动力矩M।

d

根据稳定运转阶段中每一循环过程内驱动力所作的功等于阻力所作

的功，得

M2M

dr7M

即得

M2100

dTlOONm

故M25(N.m)

donn3n2n7

2)求3和3

maxmmy丁

等效构件在各位置角时的动能:

E.(J2200(Nm)

o时，。)2°

E(EM20025(Nm)

时,)0d

3

3EEo(MM)d20012.5(Nm)

2

时，2()dr

EE2(M)d200(Nm)

(2)(L)3r

2时，22

3

时，能量最大，此时max；在»时，能量

等效构件在转角为

最小。此时min；

fZE

由EJ?得[()23.6(rad/s)

max

17.93(rad/s)

min

(3)求3

yaxmin20.77(rad/s)

m2

maxmin0.273

m

8.如图所示为曲柄导杆机构，试：1)计算出该机构的

瞬心数目，并将全部瞬心标在图上相应位置;2)写出该机构的速

度和加速度矢量方程式；

3)根据速度方程式，按比例画出速度多边形，并根据多边形图写

出构件2的角速度的表达式及方向。8、

解：1)机构的瞬心数目为：比:---------1

KN(N1)2

4(41)26乂