機械原理復習題(XX)(部分答案)

機械原理復習題（XX）（部分答案）

.填空題；

1設螺紋的升角為人，接觸面的當量摩擦系數(shù)為fy=cos4,則螺旋副自鎖的條件為aNarctan/,

3對心曲柄滑塊機構以曲柄為原動件時，其最大傳動角丫為曳

4為了減小飛輪的質量與尺寸，最好將飛輪安裝在機械的」雌軸上。

5、機器中安裝飛輪的目的.通常是為了調節(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:

6、內嚙合斜齒圓柱齒輪傳動的正確嚙合條件是〃%川=%2力=氏_

7、一對斜齒圓柱齒輪傳動的重合度由端面重合度與軸向重合度兩部分構成.斜齒輪的當量齒輪是指

與斜齒輪法面齒花相當?shù)闹饼X輪:

8、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；

9、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:

10、周期性速度波動與非周期性速度波動的調節(jié)方法分別為安裝飛輪與安裝調速器；

11、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:

12、周轉輪系中的基本構件太陽輪與行星架；

13、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一致構件的各

點.

14、在平面機構中，具有兩個約束的運動副是一轉動副或者移動副:具有一個約束的運動副是二

副。

15、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。

16、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。

11、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。

18、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。

19蝸輪蝸桿的正確嚙合條件是加川="2=叫（^[=62=a

20機構要能動，自由度務必大于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?

21相對瞬心與絕對瞬心的相同點是一都是兩構件瞬時速度相同的點，不一致點相對瞬心的絕對

速度大小不為O絕對瞬心的絕對速度大小為0，在有六個構件構成的機溝中，有」J個瞬心。

22剛性回轉構件的不平衡能夠分為兩種類型，一種是一靜不平衡，其質量分布特點是一質量分布在垂

直于回轉軸線的同一平面內；另一種是一動不平衡，其質量分布特點是一質量分布在若干個不一

致的回轉平面內。

23在曲柄搖桿機構中，當一曲柄與機架兩次共線位置時出現(xiàn)最小傳動角。

24移動副的自鎖條件是一外力作用在摩擦錐內，轉動副的自鎖條件是外力作用在摩擦圓內，

從效率的觀點來看，機構的自鎖條件是_9?0。

25根據(jù)機構的構成原理，任何機構都能夠看作是由血裂—、原動件與從動件構成的。

26剛性轉子的靜平衡就是要使慣性力之與為零。而剛性轉子的動平衡則要使慣性力之與為零與

慣性力偶矩之與為零。

27漸開線齒輪的齒廓形狀取決于」半徑的大小，其值越大齒廓形次越平緩(基圓半徑越大齒

廓的曲率半斤越大).

28使用范成法切制漸開線齒廓它發(fā)生根切的原因是嚙合極限點落在刀具齒頂線之下。

29偏心直動凸輪機構的壓力角過大時，可通過減小導軌長度與增大懸臂尺寸來減小壓力角。

30.圖］三種四桿機構分別是：］)曲柄搖桿機構、2)雙曲柄機構、3)雙搖桿機構。

CZ3EV3￡±3

圖1

31斜齒輪的當量齒數(shù)ZY=2/COS3/7,圓錐齒輪的當量齒數(shù)ZY=Z/COSK

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什么相同之處？有什么不一致之處？

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，同時定出各運動副的類型，使用運動副及

常用機構運動簡圖符號與構件的表示方法，將機構運動傳遞情況表示出來的簡化圖形稱之機構運動簡圖。

相同之處；各構件的數(shù)口，連接方式，運動規(guī)律

不一致之處：構件的尺寸，形狀

2、較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：不一致。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。

3、何謂摩擦圓？為何要引進摩擦圓的概念？摩擦圓的大小與什么因素有關？

答：在轉動副中，以軸頸中心為圓心，以p=fv*r為半徑所作的圓稱之摩擦圓。

因軸承對軸徑的總反力及始終切于摩擦圓，引入摩擦圓有利于判定總反力的方位

與軸承半徑與當量摩擦系數(shù)有關

4、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，出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，故使用變位修正的方

法進行修正

5簡述漸開線的要緊特性，并寫出參數(shù)方程。

答：(1)發(fā)生線上尿線段長度等于基圓上被滾過的弧長4B,即尿二AB

(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，線段曲就是漸開線在K點處的曲率

半徑，

(4)漸開線的形狀取決于基圓的大小

(5)基圓以內無漸開線

漸開線極坐標方程：

rk=rhlcQsak

4=invak=tanak-ak

6一對標準齒輪傳動的實際中心距a‘大于標準中心距a時，其傳動比有無變化？它們還能正確嚙合

嗎？其重合度￡a有無改變

答：無變化

能

減小

7平面較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與應小于其它兩桿長度之與

最短桿不為連桿

8在對機構進行速度分析時，速度瞬心法通常適用于什么場合？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

9匹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：沒有由于在曲柄滑桿機構的最小傳動角始終大于0

12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？舉出兩種工程中利月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)不管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，稱之機械的自鎖

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，可使用什么措施？

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)少于或者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)目與機構自由度的數(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？其中什么是有標準的？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a,齒頂高系數(shù)〃頂隙系數(shù)/

壓力角、齒頂高系數(shù)與頂隙系數(shù)是標準的

由于這些參數(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與行程速比系數(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)象稱之機構的急回運動

反行程與正行程平均速度的比值為行程速比系數(shù)

節(jié)約空回時間，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之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：機械在運轉口寸，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

的摩擦與構件中的內應力，降低機械效率與使用壽命，而且由于這些慣性力通常都是周期性變化的，因此

必將引起機械及其基礎產(chǎn)生強迫震動。

20.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節(jié)的實質與方法是什么？是否選得

越小越好？

答：角速度的幅度3nm-4而與平均角速度?”之比稱之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

不是可能導致人太大。另還務必考慮安裝飛輪軸的剛性與結構上的可能性等因素

21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

22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

Ff21=f、G，其中工.稱之當量摩擦系數(shù)在此情況下總反力與法向反力之間的夾角即稱之當量摩擦角

目的：不必考慮運動副元素的幾何形狀，簡化計算總反力略

23什么叫做周轉輪系？

答：假如在輪系運轉時，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，

這種輪系稱之周轉輪系。

24什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，實際嚙合線段麗與法向齒距p〃的比值％稱之齒輪傳動的重合度

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)性與承載能力都有重要意義

25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

26何謂總反力？在移動副與轉動副中總反力的方向及其作用線的位置是如訶確定的？

答：把運動副中法向反力與摩擦力的合力稱之運動副中的總反力

移動副：總反力耳時與構件1相對構件2的速度方向偏離g+獷

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，若存在復合較鏈、局部自由度與虛約束，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處為復合較鏈，N（或者O）為虛約束，構件FG為虛約束構件。（5分）去

掉局部自由度與虛約束后，得

〃=9,0=12,4=2

F=3n-2p1-ph=1

2如圖所示為齒輪一一連桿機構，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31/33

2）如圖所示，先求的構件1與構件3的相對瞬心P13,3A=32P疝

3]/33=P13D/Pl3A

3計算如圖所示機構的自由度，并指出復合較鏈、局部自由度與虛約束。

4計算如圖所示機構的自由度，若有及合錢鏈、局部自由度與虛約束應指出。

解:F=3n-(2Pl+Ph)=3X8-(2Xll+l)=l^F=3n-(2Pl+Ph-P,J-F7=3X12-(2X17+1-1)-1=1

其中:B、D處為復合較鏈,AB、BE、BD桿為虛約束,滾子處為局部自由度。

5某機械在穩(wěn)固運轉的一個周期中，作用在等效構件上的等效阻力矩瓦的變化規(guī)律如圖所示，等效驅

動力矩為常數(shù)，平均角速度3產(chǎn)20出“$,要求運轉速度不均勻系數(shù)6=0.03試求：(20分)

(1)等效驅動力矩私；

(2)最大盈虧功AWM；

(3)應在等效構件上安裝的飛輪轉動慣量加。

解：(1)Ma=20N.m

⑵小心人乃

(3)JF>0.785

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P,F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FRI2的位置與方向;

（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n

解：（1）見圖。

<2)FR[2=F+Q

(F-0)y=(F+e)p

D

夕+5p

7如圖所水輪系中,己知各輪齒數(shù)為Z1=Za=25,7=23=20,ZH=100,Zs=20.試求傳動比ii〃

解:4=生皿=_生馬=洛

nH~nHZlZ2,

z^=1_20x20=2_

lHz-25x2525

..?9Z49

I14=WH4=—

z”125

8如圖2所示已知齒輪1的轉速m=200i7min,而Zi=40,Z2=20,Z3=80o求

1)小

2)UH的大小及方向。

(2)由2—―=-2得：〃〃二^^R66.67r/min方向與力的轉向相同。

03

9計算如圖所示機構的自由度，并指出復合校鏈、局部自由度與虛約束。

解:F=3n-(2Pl+Ph)=3X8-(2XU+l)=l^F=3n-(2Pl+Ph-P,)-Ff=3X10-(2X14+1-1)-1=1(6

其中:E處為復合較鏈,KL桿與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Zi=60,Za=20>Z2=20,Zs=20,24=20,Zs=100,試求傳動比i”?

解：關于1-2-2'-3-4-H周轉輪系,有

.〃_-沏_Z?XZ3X_1

%~nHZjxz2,xz33

關于1-2-2'-5-H周轉輪系，有

目/一%_Z2XZ5=5

0-nHz2,xZ[3

聯(lián)立求解，得

.%3

141

42

四、分析題作圖題：

1如圖3所示較鏈四桿機構中，各桿的長度為桿1為28mm,桿2為52mm,桿3為50nlm,桿4為73nlin,當

取桿4為機架時，求機構的極為夾角0,桿3的最大擺角Omax,機構的最小傳動角ymin(結果能夠作圖

量取).

2圖示錢鏈四桿機構中，已知。尸50頻IDC=35mmf”。=30m7,試問：

⑴若此機構為曲柄搖桿機構，且AB桿為曲柄，〃的最大值為多少？⑵若比機構為雙曲柄機構，加的最

大值為多少？

⑶若此機構為雙搖桿機構，/.應為多少？)

3用圖解法設計擺動導桿機構，已知行程速比系數(shù)K=l.5,曲柄長七八8二100〃火7。求機架長Z^c。

解:作圖步驟:

由Q=180°(K-l)/(K+1)求得0=36°

選擇合適比例尺d

在任意位置選擇一點,以此點為圓心,以100/d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。

4設計一鐵鏈四桿機構，如圖5已知其搖桿CD的長度為75nun,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3=45。。求曲柄AB的長度，連桿BC的長度，及該機構

的最小傳動角Ymin(不必求具體值，只需畫出出現(xiàn)最小傳動角ymin時的機構位置圖并在圖上標出ymin

即可)?)

圖5

5圖示機構運動簡圖中，口尸l(mm/mni),AB桿的角速度為31，方向如圖6所示，試用瞬心法求CD桿的

角速度<*>3的大小及方向。

B

6在如圖2所示機構中，已知各構件的尺寸及31為常數(shù)（逆時鐘方向）。試確定：

（1）圖示位置的瞬心九及PM的位置及滑塊4的速度V"（用3表示）；

（2）各運動副中的總反力R&、RgR52、R23及心的方位（不考慮各構件重量及慣性力；圖中M及P為外

力，虛線小圓為摩擦圓，運動