機械原理復習題及答案

機械原理復習題一.填空題: 1設螺紋的升角為，接觸面的當量摩擦系數(shù)為,則螺旋副自鎖的條件為3 對心曲柄滑塊機構以曲柄為原動件時，其最大傳動角為4為了減小飛輪的質量和尺寸，最好將飛輪安裝在機械的 高速 軸上。、機器中安裝飛輪的目的,一般是為了 調(diào)節(jié)周期性速度波動 而同時還可達到 減少投資，降低能耗 的目的;、內(nèi)嚙合斜齒圓柱齒輪傳動的正確嚙合條件是 、一對斜齒圓柱齒輪傳動的重合度由 端面重合度和軸向重合度 兩部分組成,斜齒輪的當量齒輪是指與斜齒輪法面齒形相當?shù)闹饼X輪;、3個彼此作平面平行運動的構件間共有 3 個速度瞬心,這幾個瞬心必定位于 同一直線 上;、含有6個構件的平面機構,其速度瞬心共有 15 個,其中有 5 個是絕對瞬心,有 10 個是相對瞬心;、周期性速度波動和非周期性速度波動的調(diào)節(jié)方法分別為 安裝飛輪 和 安裝調(diào)速器 ;、在凸輪機構推桿的四種常用運動規(guī)律中 一次多項式 運動規(guī)律有剛性沖擊, 二次多項式、余弦加速度 運動規(guī)律有柔性沖擊; 五次多項式、正弦加速度 運動規(guī)律無沖擊;1、周轉輪系中的基本構件 太陽輪和行星架 ;1、速度影像的相似原理只能應用于 同一構件 的各點,而不能應用于機構 的不同構件 的各點.1、在平面機構中，具有兩個約束的運動副是 轉動 副或 移動 副；具有一個約束的運動副是 高 副。1、一個采取負變位修正的直齒圓柱齒輪與同樣基本參數(shù)的標準齒輪相比較，其 齒頂 圓及 齒根 圓變小了；而 基 圓及 分度 圓有大小則沒有變。、周轉輪系中，若自由度為2，則稱其為 差動輪系 ，若自由度為1，則稱其為 行星輪系 。、一對心曲柄滑塊機構中，若改為以曲柄為機架，則將演化為 導桿 機構。、在平面四桿機構中，能實現(xiàn)急回運動的機構有 雙曲柄機構 、 曲柄搖桿機構 等。 蝸輪蝸桿的正確嚙合條件是 機構要能動，自由度必須 大于0 ，機構具有確定運動的條件是 機構原動件數(shù)與機構自由度數(shù)相等 。 相對瞬心與絕對瞬心的相同點是 都是兩構件瞬時速度相同的點 ，不同點 相對瞬心的絕對速度大小不為0，絕對瞬心的絕對速度大小為0 ，在有六個構件組成的機構中，有 15 個瞬心。2剛性回轉構件的不平衡可以分為兩種類型，一種是 靜不平衡 ，其質量分布特點是 質量分布在垂直于回轉軸線的同一平面內(nèi) ；另一種是 動不平衡 ，其質量分布特點是 質量分布在若干個不同的回轉平面內(nèi) 。2在曲柄搖桿機構中，當 曲柄 與 機架 兩次共線位置時出現(xiàn)最小傳動角。 移動副的自鎖條件是 外力作用在摩擦錐內(nèi) ，轉動副的自鎖條件是 外力作用在摩擦圓內(nèi) ，從效率的觀點來看，機構的自鎖條件是 。 根據(jù)機構的組成原理，任何機構都可以看作是由 機架 、 原動件 和 從動件 組成的。 剛性轉子的靜平衡就是要使 慣性力 之和為零。而剛性轉子的動平衡則要使 慣性力 之和為零以及 慣性力偶矩 之和為零。 漸開線齒輪的齒廓形狀取決于 基圓 半徑的大小，其值越大齒廓形狀越 平緩（基圓半徑越大齒廓的曲率半斤越大） 。采用 范成 法切制漸開線齒廓時發(fā)生根切的原因是 嚙合極限點落在刀具齒頂線之下 。 偏心直動凸輪機構的壓力角過大時，可通過 減小導軌長度 和 增大懸臂尺寸 來減小壓力角。圖1三種四桿機構分別是：1） 曲柄搖桿機構 、2） 雙曲柄機構 、3） 雙搖桿機構 。 斜齒輪的當量齒數(shù)ZV = ，圓錐齒輪的當量齒數(shù)ZV =二、簡答題：1、何為機構運動簡圖？機構運動簡圖與實際機構有哪些相同之處？有哪些不同之處？答：根據(jù)機構的運動尺寸，按一定的比例尺其相對位置的尺寸，并且定出各運動副的類型，采用運動副及常用機構運動簡圖符號和構件的表示方法，將機構運動傳遞情況表示出來的簡化圖形稱為機構運動簡圖。 相同之處：各構件的數(shù)目，連接方式，運動規(guī)律 不同之處：構件的尺寸，形狀2、鉸鏈四桿機構在死點位置時，驅動力任意增加也不能使機構產(chǎn)生運動，這與機構的自鎖現(xiàn)象是否相同？試加以說明。答：不同。死點位置驅動力在驅動方向的分力為0；自鎖是驅動力克服不了摩擦阻力所做的功。、何謂摩擦圓？為何要引進摩擦圓的概念？摩擦圓的大小與哪些因素有關？答：在轉動副中，以軸頸中心為圓心，以=fv*r為半徑所作的圓稱為摩擦圓。因軸承對軸徑的總反力始終切于摩擦圓，引入摩擦圓有利于判定總反力的方位與軸承半徑以及當量摩擦系數(shù)有關、對齒輪進行變位修正的目的是什么？答：由于標準齒輪可能會產(chǎn)生根切；可能無法安裝；可能產(chǎn)生過大的尺側間隙，影響傳動的平穩(wěn)性，重合度降低；一對相互嚙合的標準齒輪中，由于小齒輪齒廓漸開線的曲率半徑較小，齒根厚度也較薄，參與嚙合的次數(shù)又較多，強度較低，影響到整個齒輪傳動的承載能力。為了改善上述不足，故采用變位修正的方法進行修正 簡述漸開線的主要特性，并寫出參數(shù)方程。答：（1）發(fā)生線上線段長度等于基圓上被滾過的弧長，即=（2）發(fā)生線BK即為漸開線在K點的法線，又因發(fā)生線恒切于基圓，故知漸開線上任意點的法線恒與其基圓相切（3）發(fā)生線與基圓的切點B也是漸開線在K點處的曲率中心，線段就是漸開線在K點處的曲率半徑。（4）漸開線的形狀取決于基圓的大?。?）基圓以內(nèi)無漸開線漸開線極坐標方程： 一對標準齒輪傳動的實際中心距 大于標準中心距 時，其傳動比有無變化？它們還能正確嚙合嗎？其重合度有無改變答：無變化能減小平面鉸鏈四桿機構存在曲柄的條件是什么？答：桿長條件：最長桿與最短桿的長度之和應小于其它兩桿長度之和 最短桿不為連桿在對機構進行速度分析時，速度瞬心法一般適用于什么場合？能否利用速度瞬心法對機構進行加速度分析?答：構件比較簡單的場合，且各構件間的速度瞬心容易確定，且直觀，不能對機構進行加速度分析 四桿機構中壓力角與傳動角有什么關系？它們對傳動性能有何影響？答：壓力角與傳動角互余壓力角越大，傳動越不利；傳動角越大，傳動越有利11在曲柄滑塊機構中，當以曲柄為原動件時，是否有死點位置？為什么？答：沒有 因為在曲柄滑桿機構的最小傳動角始終大于012 簡述漸開線標準斜齒圓柱齒輪當量齒數(shù)Zv 的用途。答：可求得漸開線標斜齒圓柱齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù)，并根據(jù)換算的結果選擇加工的標準齒輪刀具13何謂機構的自鎖？舉出兩種工程中利用機械自鎖完成工作要求的實例。答：在某些機械中，由于摩擦的存在，出現(xiàn)無論驅動力如何增大都無法使機械沿著有效驅動力作用的方向運動的現(xiàn)象，稱為機械的自鎖 千斤頂，斜面壓榨機，偏心夾具，炮膛14 設計直動推桿盤形凸輪機構時，在推桿運動規(guī)律不變的條件下，需減小推程壓力角，可采用哪些措施？答：減小導軌長度，增大懸臂尺寸15 機構具有確定運動的條件是什么？當機構的原動件數(shù)少于或多于機構的自由度時，機構的運動將發(fā)生什么情況？答：原動件的數(shù)目和機構自由度的數(shù)目相等少于：運動不完全確定多于：導致機構中最薄弱的環(huán)節(jié)的損壞16 漸開線齒輪的基本參數(shù)有哪幾個？其中哪些是有標準的？為什么說這些參數(shù)是齒輪的基本參數(shù)？答：齒數(shù)z,模數(shù)m,壓力角，齒頂高系數(shù)，頂隙系數(shù)壓力角、齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)是標準的因為這些參數(shù)能夠決定了齒輪的大小及齒輪齒廓的形狀17何謂機構的急回運動和行程速比系數(shù)？其在機械設計中有何實際意義？答：在機構的運行過程中，機構處于兩個極位時，原動件之間的夾角的存在，導致?lián)u桿出現(xiàn)正反行程平均速度不一致的現(xiàn)象稱為機構的急回運動反行程與正行程平均速度的比值為行程速比系數(shù)節(jié)省空回時間，提高機械效率18.何謂連桿機構的傳動角?傳動角的大小對四桿機構的工作有何影響？答：連桿與從動件之間所加的銳角稱為連桿機構在此位置的傳動角 傳動角越大，對機構的傳動愈有利19 簡述機械中不平衡慣性力的危害。答：機械在運轉時，構件所產(chǎn)生的不平衡慣性力將在運動副中引起附加的動壓力。這不僅會增大運動副中的摩擦和構件中的內(nèi)應力，降低機械效率和使用壽命，而且由于這些慣性力一般都是周期性變化的，所以必將引起機械及其基礎產(chǎn)生強迫震動。2.何謂機器的“運轉速度不均勻系數(shù)“？機械的周期性速度波動調(diào)節(jié)的實質和方法是什么？是否選得越小越好？答：角速度的幅度與平均角速度之比稱為機械的運轉速度不均勻系數(shù)實質：能量的儲存與釋放方法：安裝飛輪不是 可能導致太大。另還必須考慮安裝飛輪軸的剛性和結構上的可能性等因素 2 簡述漸開線齒廓的嚙合特點。答：（1）能保證定傳動比傳動且具有可分性 （2）漸開線齒廓之間的正壓力方向不變2何謂當量摩擦系數(shù)及當量摩擦角？引入它們的目的是什么？如何確定移動副中總反力的方向？答：為了簡化計算，統(tǒng)一計算公式，不論運動副元素的幾何形狀如何，均將其摩擦力的計算式表示為，其中稱為當量摩擦系數(shù) 在此情況下總反力與法向反力之間的夾角即稱為當量摩擦角目的：不必考慮運動副元素的幾何形狀，簡化計算 總反力略2 什么叫做周轉輪系？答：如果在輪系運轉時，其中至少有一個齒輪軸線的位置并不固定，而是繞著其他齒輪的固定軸線回轉，這種輪系稱為周轉輪系。 什么叫齒輪傳動的重合度？其意義何在？答：在一對輪齒的嚙合傳動過程中，實際嚙合線段 與法向齒距的比值稱為齒輪傳動的重合度 重合度的大小表示同時參與嚙合的齒輪對數(shù)的平均值。重合度大，以為著同時參與嚙合的齒輪對數(shù)多，對提高齒輪傳動的平穩(wěn)性和承載能力都有重要意義在曲柄滑塊機構中，當以曲柄為原動件時，是否有死點位置？為什么？答：同11何謂總反力？在移動副和轉動副中總反力的方向及其作用線的位置是如何確定的？答：把運動副中法向反力和摩擦力的合力稱為運動副中的總反力移動副：總反力與構件1相對構件2的速度方向偏離轉動副：總反力與其它外力的大小相等，方向相反，且切于摩擦圓，對軸心之矩與軸頸相對軸承的相對轉動方向相反三、計算題：1 計算如圖所示機構的自由度，若存在復合鉸鏈、局部自由度和虛約束，請指出其位置。畫箭頭的構件為原動件。圖中DE平行且等于FG。解：I滾子處有局部自由度，E處為復合鉸鏈，N（或O）為虛約束，構件FG為虛約束構件。（5分）去掉局部自由度和虛約束后，得如圖所示為齒輪連桿機構，試分析：1） 該機構自由度為多少？（要計算過程）2） 試用瞬心法求齒輪1與3的傳動比1/3 解：1) n=5，Pl=6,Ph=2. (3分) F=3n-(2Pl + Ph)=1 (4分)2)如圖所示，先求的構件1和構件3的相對瞬心P13， VP13=1P13A=2 P13D 1/3= P13D/ P13A 計算如圖所示機構的自由度，并指出復合鉸鏈、局部自由度和虛約束。 計算如圖所示機構的自由度，若有復合鉸鏈、局部自由度和虛約束應指出。 解：F=3n-(2Pl+Ph)=38-(211+1)=1或F=3n-(2Pl+Ph-P)-F=312-(217+1-1)-1=1其中：B、D處為復合鉸鏈，AB、BE、BD桿為虛約束，滾子處為局部自由度。某機械在穩(wěn)定運轉的一個周期中，作用在等效構件上的等效阻力矩Mr的變化規(guī)律如圖所示，等效驅動力矩為常數(shù)，平均角速度m=20rad/s,要求運轉速度不均勻系數(shù)=0.05，試求：（20分）（1） 等效驅動力矩Md；（2） 最大盈虧功wmax；（3） 應在等效構件上安裝的飛輪轉動慣量JF。解：（1）Md = 20N.m(2)(3)6 如圖所示定滑輪2的直徑為D，虛線圓為轉動副A中的摩擦圓，其半徑為，F(xiàn)為驅動力，垂直向下。若不及繩與輪間的摩擦力，試求：（1） 在圖上標出轉動副A中的總反力FR12的位置和方向；（2） 使重物Q等速上升的驅動力F（用Q表示）；（3） 該滑輪的機械效率解：（1）見圖。（2） 7如圖所示輪系中，已知各輪齒數(shù)為Z1Z225，Z2Z3=20，ZH=100，Z420。試求傳動比i14 解：8如圖2所示已知齒輪1的轉速n1=200r/min，而Z1=40，Z2=20，Z3=80。求1） ；2） nH的大小及方向。解：（1） （2）由 得： r/min方向與n1的轉向相同。9計算如圖所示機構的自由度，并指出復合鉸鏈、局部自由度和虛約束。解：F=3n-(2Pl+Ph)=38-(211+1)=1或F=3n-(2Pl+Ph-P)-F=310-(214+1-1)-1=1(6分)其中：E處為復合鉸鏈，KL桿和H、J處為虛約束，滾子處為局部自由度。10如圖所示輪系中，已知各輪齒數(shù)為Z160，Z220，Z220，Z320，Z4=20，Z5=100，試求傳動比i41。解：對于1-2-2-3-4-H周轉輪系，有對于1-2-2-5-H周轉輪系，有聯(lián)立求解，得四、分析題作圖題：1 如圖3所示鉸鏈四桿機構中，各桿的長度為桿1為28mm，桿2為52mm,桿3為50mm，桿4為73mm，當取桿4為機架時，求機構的極為夾角，桿3的最大擺角max，機構的最小傳動角min(結果可以作圖量取)。圖示鉸鏈四桿機構中，已知lBC=50mm, lDC =35mm, lAD =30mm,試問： 若此機構為曲柄搖桿機構，且AB桿為曲柄，lAB的最大值為多少？ 若此機構為雙曲柄機構，lAB的最大值為多少？若此機構為雙搖桿機構，lAB應為多少？）用圖解法設計擺動導桿機構，已知行程速比系數(shù)K=1.5，曲柄長。求機架長。 解：作圖步驟：由=180（K-1）/(K+1) 求得=36選擇合適比例尺l在任意位置選擇一點，以此點為圓心，以100/l為半徑作圓，并從該圓圓心作一鉛垂線，以該鉛垂線為角平分線，以圓心為角頂點作一夾角為144，該夾角與圓相交于兩點，分別以兩點作夾角邊的垂線交角平分線于一點，該點與圓心的距離即為機架長。作圖過程略。 設計一鉸鏈四桿機構，如圖5已知其搖桿CD的長度為75mm，極位夾角等于36，機架AD的長度為100mm，搖桿的一個極限位置與機架間的夾角=45。求曲柄AB 的長度，連桿BC的長度，及該機構的最小傳動角min（不必求具體值，只需畫出出現(xiàn)最小傳動角min時的機構位置圖并在圖上標出min即可）m） 圖5圖示機構運動簡圖中，l=1(mm/m