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1、机械原原理复复习题一.填空空题: 1设螺纹纹的升角角为，接触触面的当当量摩擦擦系数为为,则螺螺旋副自自锁的条条件为3 对心心曲柄滑滑块机构构以曲柄柄为原动动件时，其其最大传传动角为4为了减减小飞轮轮的质量量和尺寸寸，最好好将飞轮轮安装在在机械的的 高速速 轴轴上。、机器器中安装装飞轮的的目的,一般是是为了调调节周期期性速度度波动 而而同时还还可达到到 减减少投资资，降低低能耗的的目的;、内啮啮合斜齿齿圆柱齿齿轮传动动的正确确啮合条条件是、一对对斜齿圆圆柱齿轮轮传动的的重合度度由端面面重合度度和轴向向重合度度两部分分组成,斜齿轮轮的当量量齿轮是是指与斜齿齿轮法面面齿形相相当的直直齿轮;、3个个彼
2、此作作平面平平行运动动的构件件间共有有 3个速速度瞬心心,这几几个瞬心心必定位位于同一一直线上上;、含有有6个构构件的平平面机构构,其速速度瞬心心共有115个,其中有有 5个是是绝对瞬瞬心,有有10个是是相对瞬瞬心;、周周期性速速度波动动和非周周期性速速度波动动的调节节方法分分别为 安装飞飞轮 和安装调调速器 ;、在在凸轮机机构推杆杆的四种种常用运运动规律律中一次次多项式式运动规规律有刚刚性冲击击,二次次多项式式、余弦弦加速度度 运动规规律有柔柔性冲击击; 五五次多项项式、正正弦加速速度 运运动规律律无冲击击;1、周周转轮系系中的基基本构件件太阳轮轮和行星星架 ;1、速速度影像像的相似似原理只
3、只能应用用于同一一构件的的各点,而不能能应用于于机构的的不同构构件的各各点.1、在在平面机机构中，具具有两个个约束的的运动副副是转动动副或移动动副；具具有一个个约束的的运动副副是 高高副。1、一一个采取取负变位位修正的的直齿圆圆柱齿轮轮与同样样基本参参数的标标准齿轮轮相比较较，其齿齿顶圆及及齿根圆变变小了；而基圆及分度度圆有大大小则没没有变。、周周转轮系系中，若若自由度度为2，则则称其为为 差动动轮系 ，若自自由度为为1，则则称其为为 行星星轮系。、一一对心曲曲柄滑块块机构中中，若改改为以曲曲柄为机机架，则则将演化化为 导导杆机构构。、在在平面四四杆机构构中，能能实现急急回运动动的机构构有 双
4、曲曲柄机构构、曲柄摇摇杆机构构等。 蜗轮蜗蜗杆的正正确啮合合条件是是 机构构要能动动，自由由度必须须 大于于0，机机构具有有确定运运动的条条件是机机构原动动件数与与机构自自由度数数相等。 相相对瞬心心与绝对对瞬心的的相同点点是 都都是两构构件瞬时时速度相相同的点点，不同同点 相相对瞬心心的绝对对速度大大小不为为0，绝绝对瞬心心的绝对对速度大大小为00 ，在在有六个个构件组组成的机机构中，有有15个瞬瞬心。2刚性性回转构构件的不不平衡可可以分为为两种类类型，一一种是静静不平衡衡，其质质量分布布特点是是质量分分布在垂垂直于回回转轴线线的同一一平面内内；另一一种是动动不平衡衡，其质质量分布布特点是是
5、质量分分布在若若干个不不同的回回转平面面内。2在曲曲柄摇杆杆机构中中，当曲曲柄与机架两次次共线位位置时出出现最小小传动角角。 移移动副的的自锁条条件是 外力作作用在摩摩擦锥内内，转动动副的自自锁条件件是外力力作用在在摩擦圆圆内，从从效率的的观点来来看，机机构的自自锁条件件是。 根根据机构构的组成成原理，任任何机构构都可以以看作是是由机架架 、原动动件和从动件件组成的的。 刚刚性转子子的静平平衡就是是要使惯惯性力之之和为零零。而刚刚性转子子的动平平衡则要要使惯性性力之和和为零以以及 惯惯性力偶偶矩 之之和为零零。 渐渐开线齿齿轮的齿齿廓形状状取决于于基圆半径径的大小小，其值值越大齿齿廓形状状越平
6、缓缓（基圆圆半径越越大齿廓廓的曲率率半斤越越大）。采用用 范成成法切制制渐开线线齿廓时时发生根根切的原原因是啮啮合极限限点落在在刀具齿齿顶线之之下。 偏偏心直动动凸轮机机构的压压力角过过大时，可可通过减减小导轨轨长度和和增大悬悬臂尺寸寸来减小小压力角角。图图1三种种四杆机机构分别别是：11）曲柄柄摇杆机机构、22）双曲曲柄机构构、3）双双摇杆机机构。斜齿齿轮的当当量齿数数ZV = ，圆锥锥齿轮的的当量齿齿数ZVV =二、简答答题：1、何为为机构运运动简图图？机构构运动简简图与实实际机构构有哪些些相同之之处？有有哪些不不同之处处？答：根据据机构的的运动尺尺寸，按按一定的的比例尺尺其相对对位置的的
7、尺寸，并并且定出出各运动动副的类类型，采采用运动动副及常常用机构构运动简简图符号号和构件件的表示示方法，将将机构运运动传递递情况表表示出来来的简化化图形称称为机构构运动简简图。 相相同之处处：各构构件的数数目，连连接方式式，运动动规律 不不同之处处：构件件的尺寸寸，形状状2、铰链链四杆机机构在死死点位置置时，驱驱动力任任意增加加也不能能使机构构产生运运动，这这与机构构的自锁锁现象是是否相同同？试加加以说明明。答：不同同。死点点位置驱驱动力在在驱动方方向的分分力为00；自锁锁是驱动动力克服服不了摩摩擦阻力力所做的的功。、何谓谓摩擦圆圆？为何何要引进进摩擦圆圆的概念念？摩擦擦圆的大大小与哪哪些因素
8、素有关？答：在转转动副中中，以轴轴颈中心心为圆心心，以=fv*r为半半径所作作的圆称称为摩擦擦圆。因轴承对对轴径的的总反力力始终切切于摩擦擦圆，引引入摩擦擦圆有利利于判定定总反力力的方位位与轴承半半径以及及当量摩摩擦系数数有关、对齿齿轮进行行变位修修正的目目的是什什么？答：由于于标准齿齿轮可能能会产生生根切；可能无无法安装装；可能能产生过过大的尺尺侧间隙隙，影响响传动的的平稳性性，重合合度降低低；一对对相互啮啮合的标标准齿轮轮中，由由于小齿齿轮齿廓廓渐开线线的曲率率半径较较小，齿齿根厚度度也较薄薄，参与与啮合的的次数又又较多，强强度较低低，影响响到整个个齿轮传传动的承承载能力力。为了改改善上述
9、述不足，故采用变位修正的方法进行修正 简述述渐开线线的主要要特性，并并写出参参数方程程。答：（11）发生生线上线线段长度度等于基基圆上被被滚过的的弧长，即即=（2）发发生线BBK即为为渐开线线在K点点的法线线，又因因发生线线恒切于于基圆，故故知渐开开线上任任意点的的法线恒恒与其基基圆相切切（3）发发生线与与基圆的的切点BB也是渐渐开线在在K点处处的曲率率中心，线线段就是是渐开线线在K点点处的曲曲率半径径。（4）渐渐开线的的形状取取决于基基圆的大大小（5）基基圆以内内无渐开开线渐开线极极坐标方方程： 一对对标准齿齿轮传动动的实际际中心距距 大于标标准中心心距 时，其其传动比比有无变变化？它它们还
10、能能正确啮啮合吗？其重合合度有无改改变答：无变变化能减小平面铰铰链四杆杆机构存存在曲柄柄的条件件是什么么？答：杆长长条件：最长杆杆与最短短杆的长长度之和和应小于于其它两两杆长度度之和 最短杆杆不为连连杆在对机机构进行行速度分分析时，速速度瞬心心法一般般适用于于什么场场合？能能否利用用速度瞬瞬心法对对机构进进行加速速度分析析?答：构件件比较简简单的场场合，且且各构件件间的速速度瞬心心容易确确定，且且直观，不能对机机构进行行加速度度分析 四杆杆机构中中压力角角与传动动角有什什么关系系？它们们对传动动性能有有何影响响？答：压力力角与传传动角互互余压力角越越大，传传动越不不利；传传动角越越大，传传动越
11、有有利11在曲曲柄滑块块机构中中，当以以曲柄为为原动件件时，是是否有死死点位置置？为什什么？答：没有有 因因为在曲曲柄滑杆杆机构的的最小传传动角始始终大于于012 简简述渐开开线标准准斜齿圆圆柱齿轮轮当量齿齿数Zvv 的用用途。答：可求求得渐开开线标斜斜齿圆柱柱齿轮不不发生根根切的最最少齿数数，并根根据换算算的结果果选择加加工的标标准齿轮轮刀具13何谓谓机构的的自锁？举出两两种工程程中利用用机械自自锁完成成工作要要求的实实例。答：在某某些机械械中，由由于摩擦擦的存在在，出现现无论驱驱动力如如何增大大都无法法使机械械沿着有有效驱动动力作用用的方向向运动的的现象，称称为机械械的自锁锁 千斤顶顶，斜
12、面面压榨机机，偏心心夹具，炮炮膛14 设设计直动动推杆盘盘形凸轮轮机构时时，在推推杆运动动规律不不变的条条件下，需需减小推推程压力力角，可可采用哪哪些措施施？答：减小小导轨长长度，增增大悬臂臂尺寸15 机机构具有有确定运运动的条条件是什什么？当当机构的的原动件件数少于于或多于于机构的的自由度度时，机机构的运运动将发发生什么么情况？答：原动动件的数数目和机机构自由由度的数数目相等等少于：运运动不完完全确定定多于：导导致机构构中最薄薄弱的环环节的损损坏16 渐渐开线齿齿轮的基基本参数数有哪几几个？其其中哪些些是有标标准的？为什么么说这些些参数是是齿轮的的基本参参数？答：齿数数z,模模数m,压力角角
13、，齿顶顶高系数数，顶隙隙系数压力角、齿齿顶高系系数和顶顶隙系数数是标准准的因为这些些参数能能够决定定了齿轮轮的大小小及齿轮轮齿廓的的形状17何谓谓机构的的急回运运动和行行程速比比系数？其在机机械设计计中有何何实际意意义？答：在机机构的运运行过程程中，机机构处于于两个极极位时，原原动件之之间的夹夹角的存存在，导导致摇杆杆出现正正反行程程平均速速度不一一致的现现象称为为机构的的急回运运动反行程与与正行程程平均速速度的比比值为行行程速比比系数节省空回回时间，提提高机械械效率18.何何谓连杆杆机构的的传动角角?传动动角的大大小对四四杆机构构的工作作有何影影响？答：连杆杆与从动动件之间间所加的的锐角称称
14、为连杆杆机构在在此位置置的传动动角 传动角角越大，对对机构的的传动愈愈有利19 简简述机械械中不平平衡惯性性力的危危害。答：机械械在运转转时，构构件所产产生的不不平衡惯惯性力将将在运动动副中引引起附加加的动压压力。这这不仅会会增大运运动副中中的摩擦擦和构件件中的内内应力，降降低机械械效率和和使用寿寿命，而而且由于于这些惯惯性力一一般都是是周期性性变化的的，所以以必将引引起机械械及其基基础产生生强迫震震动。2.何何谓机器器的“运运转速度度不均匀匀系数“？机械的的周期性性速度波波动调节节的实质质和方法法是什么么？是否否选得越越小越好好？答：角速速度的幅幅度与平平均角速速度之比比称为机机械的运运转速
15、度度不均匀匀系数实质：能能量的储储存与释释放方法：安安装飞轮轮不是 可能能导致太太大。另另还必须须考虑安安装飞轮轮轴的刚刚性和结结构上的的可能性性等因素素 2 简述述渐开线线齿廓的的啮合特特点。答：（11）能保保证定传传动比传传动且具具有可分分性 （22）渐开开线齿廓廓之间的的正压力力方向不不变2何谓谓当量摩摩擦系数数及当量量摩擦角角？引入入它们的的目的是是什么？如何确确定移动动副中总总反力的的方向？答：为了了简化计计算，统统一计算算公式，不不论运动动副元素素的几何何形状如如何，均均将其摩摩擦力的的计算式式表示为为，其中中称为当当量摩擦擦系数 在在此情况况下总反反力与法法向反力力之间的的夹角即
16、即称为当当量摩擦擦角目的：不不必考虑虑运动副副元素的的几何形形状，简简化计算算 总反力力略2 什什么叫做做周转轮轮系？答：如果果在轮系系运转时时，其中中至少有有一个齿齿轮轴线线的位置置并不固固定，而而是绕着着其他齿齿轮的固固定轴线线回转，这这种轮系系称为周周转轮系系。 什什么叫齿齿轮传动动的重合合度？其其意义何何在？答：在一一对轮齿齿的啮合合传动过过程中，实实际啮合合线段 与法向向齿距的的比值称称为齿轮轮传动的的重合度度 重合度度的大小小表示同同时参与与啮合的的齿轮对对数的平平均值。重重合度大大，以为为着同时时参与啮啮合的齿齿轮对数数多，对对提高齿齿轮传动动的平稳稳性和承承载能力力都有重重要意
17、义义在曲曲柄滑块块机构中中，当以以曲柄为为原动件件时，是是否有死死点位置置？为什什么？答：同111何谓谓总反力力？在移移动副和和转动副副中总反反力的方方向及其其作用线线的位置置是如何何确定的的？答：把运运动副中中法向反反力和摩摩擦力的的合力称称为运动动副中的的总反力力移动副：总反力力与构件件1相对对构件22的速度度方向偏偏离转动副：总反力力与其它它外力的的大小相相等，方方向相反反，且切切于摩擦擦圆，对对轴心之之矩与轴轴颈相对对轴承的的相对转转动方向向相反三、计算算题：1 计算算如图所所示机构构的自由由度，若若存在复复合铰链链、局部部自由度度和虚约约束，请请指出其其位置。画画箭头的的构件为为原动
18、件件。图中中DE平平行且等等于FGG。解：I滚滚子处有有局部自自由度，EE处为复复合铰链链，N（或或O）为为虚约束束，构件件FG为为虚约束束构件。（55分）去去掉局部部自由度度和虚约约束后，得得如图所所示为齿齿轮连杆机机构，试试分析：1） 该机构自自由度为为多少？（要计计算过程程）2） 试用瞬心心法求齿齿轮1与与3的传传动比1/3解：1) nn=5，PPl=6,Ph=2. (33分) FF=3nn-(22Pl + PPh)=11 (4分)2)如图图所示，先先求的构构件1和和构件33的相对对瞬心PP13， VP113=1P13A=2 P133D 1/3= P133D/ P133A 计算算如图所所
19、示机构构的自由由度，并并指出复复合铰链链、局部部自由度度和虚约约束。 计算算如图所所示机构构的自由由度，若若有复合合铰链、局局部自由由度和虚虚约束应应指出。 解：F=3n-(2PPl+PPh)=38-(211+1)=1或FF=3nn-(22Pl+Ph-P)-FF=312-(217+1-11)-11=1其中：BB、D处处为复合合铰链，AAB、BBE、BBD杆为为虚约束束，滚子子处为局局部自由由度。某机机械在稳稳定运转转的一个个周期中中，作用用在等效效构件上上的等效效阻力矩矩Mr的变化化规律如如图所示示，等效效驱动力力矩为常常数，平平均角速速度m=200radd/s,要求运运转速度度不均匀匀系数=
20、0.05，试试求：（220分）（1） 等效驱动动力矩MMd；（2） 最大盈亏亏功wmaxx；（3） 应在等效效构件上上安装的的飞轮转转动惯量量JF。解：（11）Mdd = 20NN.m(2)(3)6 如图图所示定定滑轮22的直径径为D，虚虚线圆为为转动副副A中的的摩擦圆圆，其半半径为，F为为驱动力力，垂直直向下。若若不及绳绳与轮间间的摩擦擦力，试试求：（1） 在图上标标出转动动副A中中的总反反力FRR12的的位置和和方向；（2） 使重物QQ等速上上升的驱驱动力FF（用QQ表示）；（3） 该滑轮的的机械效效率解：（11）见图图。（2）7如图所所示轮系系中，已已知各轮轮齿数为为Z1Z2255，Z2
21、2Z3=200，ZHH=1000，ZZ4200。试求求传动比比i14解：8如图22所示已已知齿轮轮1的转转速n11=200r/minn，而ZZ1=400，Z22=200，Z33=800。求1） ；2） nH的大大小及方方向。解：（11） （2）由由 得：rr/miin方向向与n1的转向向相同。9计算如如图所示示机构的的自由度度，并指指出复合合铰链、局局部自由由度和虚虚约束。解：F=3n-(2PPl+PPh)=38-(211+1)=1或FF=3nn-(22Pl+Ph-P)-FF=310-(214+1-11)-11=1(6分)其中：EE处为复复合铰链链，KLL杆和HH、J处处为虚约约束，滚滚子处为
22、为局部自自由度。10如图图所示轮轮系中，已已知各轮轮齿数为为Z1600，Z22200，Z22200，Z33200，Z44=200，Z55=1000，试试求传动动比i41。解：对于于1-22-2-3-4-HH周转轮轮系，有有对于1-2-22-5-H周转转轮系，有有联立求解解，得四、分析析题作图图题：1 如图图3所示铰铰链四杆杆机构中中，各杆杆的长度度为杆11为288mm，杆杆2为552mmm,杆33为500mm，杆杆4为773mmm，当取取杆4为为机架时时，求机机构的极极为夹角角，杆33的最大大摆角maxx，机构构的最小小传动角角minn(结果果可以作作图量取取)。图示示铰链四四杆机构构中，已已
23、知lBC=50mmm, lDCC=35mm, lADD=30mmm,试问： 若此此机构为为曲柄摇摇杆机构构，且AAB杆为为曲柄，lAB的最大值为多少？ 若此机构为双曲柄机构，lAB的最大值为多少？若此机机构为双双摇杆机机构，llAB应为多多少？）用图图解法设设计摆动动导杆机机构，已已知行程程速比系系数K=1.55，曲柄柄长。求求机架长长。解：作图图步骤：由=1180（K-1）/(K+1) 求得=36选择合适适比例尺尺l在任意位位置选择择一点，以以此点为为圆心，以以1000/l为半径径作圆，并并从该圆圆圆心作作一铅垂垂线，以以该铅垂垂线为角角平分线线，以圆圆心为角角顶点作作一夹角角为1444，该
24、夹夹角与圆圆相交于于两点，分分别以两两点作夹夹角边的的垂线交交角平分分线于一一点，该该点与圆圆心的距距离即为为机架长长。作图过程程略。 设计计一铰链链四杆机机构，如如图5已已知其摇摇杆CDD的长度度为755mm，极极位夹角角等于336，机架架AD的的长度为为1000mm，摇摇杆的一一个极限限位置与与机架间间的夹角角=455。求曲曲柄ABB 的长长度，连连杆BCC的长度度，及该该机构的的最小传传动角minn（不必必求具体体值，只只需画出出出现最最小传动动角minn时的机机构位置置图并在在图上标标出minn即可）m） 图5图示示机构运运动简图图中，l=1(mm/mm),ABB杆的角角速度为为1，方
25、向向如图66所示，试试用瞬心心法求CCD杆的的角速度度3的大大小及方方向。 在在如图22所示机机构中，已已知各构构件的尺尺寸及1为常数数（逆时时钟方向向）。试试确定：（1） 图示位置置的瞬心心P133及P144的位置置及滑块块4的速速度v44（用1表示）；（2） 各运动副副中的总总反力RR51、RR12、RR52、RR23及RR54的方方位（不不考虑各各构件重重量及惯惯性力；图中MM及P为为外力，虚虚线小圆圆为摩擦擦圆，运运动副BB和移动动副E处处摩擦角角为=100；要求求分别作作图）。一对对心直动动尖顶推推杆偏心心圆凸轮轮机构，OO为凸轮轮几何中中心，OO1为凸轮轮转动中中心，OO1O=00
26、.5OOA，圆圆盘半径径R=660mmm。(115分)1） 根据图aa 及上上述条件件确定基基圆半径径r0、行程程h，CC点压力力角c和D点点接触时时的位移移SD及压力力角D.2） 若偏心圆圆凸轮几几何尺寸寸不变，仅仅将推杆杆由尖顶顶改为滚滚子，见见图b，滚滚子半径径rT=155mm。试试问上述述参数rr0、h、c和SD、D有否改改变？如如认为没没有改变变需说明明理由，可可不必计计算数值值；如有有改变也也需说明明理由，并并计算其其数值。解：1. （88分） 1)2)3)4)5)2 （77分） 1)2)(不不变)3)（不不变）4）5）在图图示的凸凸轮机构构中，凸凸轮为原原动件，其其形状为为一偏心心轮，（1）画画出基圆圆，并在在图上指指出其基基圆半径径rb ；（66分） 画出出机构在在图示位位置时推推杆位移移和压力力角；（6分） 画出出凸轮由由图示位位置沿逆逆时针方方向转990后推杆杆位移和和压力角角。（66分）解：答案案如下图图。