機械原理復(fù)習(xí)試題及答案修改版

機械原理一、填空題：機構(gòu)具有確定運動的條件是機構(gòu)的自由度數(shù)等于原動件數(shù)目。同一構(gòu)件上各點的速度多邊形必相似于于對應(yīng)點位置組成的多邊形。無急回運動的曲柄搖桿機構(gòu)，極位夾角等于0，行程速比等于1。平面連桿機構(gòu)中，同一位置的傳動角與壓力角之和等于90。一個曲柄搖桿機構(gòu)，極位夾角等于36o，那么行程速比系數(shù)等于K=(180+36)/(180-36)=1.5。為減小凸輪機構(gòu)的壓力角，應(yīng)該增大凸輪的基圓半徑。凸輪推桿按等加速等減速規(guī)律運動時，在運動階段的前半程作等加速運動，后半程作等減速運動。增大模數(shù)，齒輪傳動的重合度不變；增多齒數(shù)，齒輪傳動的重合度增大。平行軸齒輪傳動中，外嚙合的兩齒輪轉(zhuǎn)向相相反，內(nèi)嚙合的兩齒輪轉(zhuǎn)向相相同。輪系運轉(zhuǎn)時，如果各齒輪軸線的位置相對于機架都不改變，這種輪系是定軸輪系。三個彼此作平面運動的構(gòu)件共有3個速度瞬心，且位于一條直線上。鉸鏈四桿機構(gòu)中傳動角為90。，傳動效率最大。連桿是不直接和機架相聯(lián)的構(gòu)件；平面連桿機構(gòu)中的運動副均為低副?！锲妮啓C構(gòu)是通過擴大轉(zhuǎn)動副半徑由鉸鏈四桿機構(gòu)演化而來的。機械發(fā)生自鎖時，其機械效率小于等于零。曲柄搖桿機構(gòu)中的最小傳動角出現(xiàn)在曲柄與機架兩次共線的位置時。具有急回特性的曲桿搖桿機構(gòu)行程速比系數(shù)k大于1。四桿機構(gòu)的壓力角和傳動角互為余角，壓力角越大，其傳力性能越差。一個齒數(shù)為Z，分度圓螺旋角為的斜齒圓柱齒輪，其當(dāng)量齒數(shù)為z/cos3β。※設(shè)計蝸桿傳動時蝸桿的分度圓直徑必須取標(biāo)準(zhǔn)值值，且與其模數(shù)相匹配。差動輪系是機構(gòu)自由度等于2的周轉(zhuǎn)輪系。平面低副具有2個約束，1個自由度。兩構(gòu)件組成移動副，那么它們的瞬心位置在垂直移動路線的無窮遠(yuǎn)處?！鶚?biāo)準(zhǔn)直齒輪經(jīng)過正變位后模數(shù)不變，齒厚增加?！鷵u桿機構(gòu)出現(xiàn)死點，是以搖桿作主動件，此時機構(gòu)的傳動角角等于零?！鶠闇p小凸輪機構(gòu)的壓力角，可采取的措施有增加基圓半徑和推桿合理偏置。在曲柄搖桿機構(gòu)中，如果將最短桿作為機架，那么與機架相連的兩桿都可以作___整周回轉(zhuǎn)運動，即得到雙曲柄機構(gòu)。凸輪從動件作等速運動時在行程始末有剛性性沖擊；當(dāng)其作正弦加速度運動運動時，從動件沒有沖擊。標(biāo)準(zhǔn)齒輪分度圓上的壓力角為標(biāo)準(zhǔn)值，其大小等于20。。標(biāo)準(zhǔn)直齒輪經(jīng)過正變位后齒距不變，齒根圓增加。交錯角為90的蝸輪蝸桿傳動的正確嚙合條件是mt2=mx1=m、αt2=αx1=α、γ1=β2。具有一個自由度的周轉(zhuǎn)輪系稱為行星輪系，具有兩個自由度的周轉(zhuǎn)輪系稱為__差動__輪系。二、簡答題：圖示鉸鏈四桿機構(gòu)中，lAB=55mm，lBC=40mm，lCD=50mm，lAD=25mm。試分析以哪個構(gòu)件為機架可得到曲柄搖桿機構(gòu)？〔畫圖說明〕凸輪實際工作廓線為什么會出現(xiàn)變尖現(xiàn)象？設(shè)計中如何防止？答:變尖原因：滾子半徑與凸輪理論輪廓的曲率半徑相等，使實際輪廓的曲率半徑為0。防止措施：在滿足滾子強度條件下，減小其半徑的大小。漸開線齒廓嚙合的特點是什么？1〕定傳動比2〕可分性3〕嚙合線為一直線。何謂根本桿組？機構(gòu)的組成原理是什么？根本桿組：不能拆分的最簡單的自由度為0的構(gòu)件組。機構(gòu)組成原理：任何機構(gòu)都可看成是有假設(shè)干根本桿組依次連接于原動件和機架上而構(gòu)成的。凸輪輪廓曲線設(shè)計的根本原理是什么？如何選擇推桿滾子的半徑？1〕反轉(zhuǎn)法原理2〕在滿足強度條件下，保證凸輪實際輪廓曲線不出現(xiàn)尖點和“失真”，即小于凸輪理論輪廓的最小曲率半徑。什么是齒輪的節(jié)圓？標(biāo)準(zhǔn)直齒輪在什么情況下其節(jié)圓與分度圓重合？經(jīng)過節(jié)點、分別以兩嚙合齒輪回轉(zhuǎn)中心為圓心的兩個相切圓稱為節(jié)圓。當(dāng)兩標(biāo)準(zhǔn)齒輪按標(biāo)準(zhǔn)中心距安裝時其節(jié)圓與分度圓重合。什么是周轉(zhuǎn)輪系？什么是周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化輪系？至少有一個齒輪的軸線的位置不固定，而繞其他固定軸線回轉(zhuǎn)的輪系稱為周轉(zhuǎn)輪系。在周轉(zhuǎn)輪系中加上公共角速度-ωH后，行星架相對靜止，此時周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)化成定軸輪系，這個假想的定軸輪系稱為原周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化輪系。什么是傳動角？它的大小對機構(gòu)的傳力性能有何影響？鉸鏈四桿機構(gòu)的最小傳動角在什么位置？壓力角的余角為傳動角，傳動角越大，機構(gòu)傳力性能越好。最小傳動角出現(xiàn)在曲柄和機架共線的位置。漸開線具有的特性有哪些？1〕發(fā)生線BK的長度等于基圓上被滾過的圓弧的長度2〕漸開線任一點的法線恒與其基圓相切3〕發(fā)生線與基圓的切點是漸開線的曲率中心4〕漸開線的形狀取決于基圓的大小5〕基圓內(nèi)無漸開線。凸輪機構(gòu)從動件的運動一般分為哪幾個階段？什么是推程運動角？推程、遠(yuǎn)休止、回程、近休止；從動件推桿在推程運動階段，凸輪轉(zhuǎn)過的角度稱為推程運動角。什么是重合度？其物理意義是什么？增加齒輪的模數(shù)對提高重合度有無好處？實際嚙合線段與輪齒法向齒距之比為重合度，它反映了一對齒輪同時嚙合的平均齒數(shù)對的多少。增加模數(shù)對提高重合度沒有好處。什么是標(biāo)準(zhǔn)中心距？一對標(biāo)準(zhǔn)齒輪的實際中心距大于標(biāo)準(zhǔn)中心距時，其傳動比和嚙合角分別有無變化？一對標(biāo)準(zhǔn)齒輪安裝時它們的分度圓相切即各自分度圓與節(jié)圓重合時的中心距為標(biāo)準(zhǔn)中心距。當(dāng)實際中心距大于標(biāo)準(zhǔn)中心距時，傳動比不變，嚙合角增大。三、計算與作圖題：求圖示機構(gòu)的全部瞬心和構(gòu)件1、3的角速度比。ω1/ω3=P13P34/P13P14=4一對外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動，齒數(shù)Z1＝24，Z2＝64，模數(shù)m＝6mm，安裝的實際中心距a’＝265mm。試求兩輪的嚙合角a’，節(jié)圓半徑r1’和r2’。答：a=0.5m(z1+z2)=264；α’=arcos(264*cos20°/265)=20.6°rb1=0.5m*z1cos20°=67.66；rb2=0.5m*z2cos20°=180.42r’1=rb1/cosα’=72.3；r’2=rb2/cosα’=192.756輪系中各齒輪齒數(shù)Z1=20，Z2=40，Z2’=Z3=20，Z4=60，n1=800r/min，求系桿轉(zhuǎn)速nH的大小和方向。齒輪1、2是定軸輪系傳動：n1/n2=z2/z1=2齒輪2‘-3-4組成差動輪系：(n’2-nH)/(n4-nH)=-z4/z’2=-3又因為n2=n’2n4=0解得：nH=100r/min方向與n1相同。設(shè)計如題圖所示鉸鏈四桿機構(gòu)，其搖桿CD的長度lCD＝75mm，行程速度變化系數(shù)k＝1.5，機架AD的長度lAD＝100mm，搖桿的一個極限位置與機架的夾角φ＝45°，用作圖法求曲柄的長度lAB和連桿的長度lBC。答：θ=180*〔k-1〕/(k+1)=36°AC1=b-aAC2=b+a由此得曲柄a和連桿b的長度一正常齒制標(biāo)準(zhǔn)直齒輪m=4,z=30,=20。，計算其分度圓直徑、基圓直徑、齒距、齒頂圓直徑及齒頂圓上的壓力角。12．如圖，z1=6，z2=z2,=25，z3=57，z4=56，求i14？齒輪1-2-3組成一周轉(zhuǎn)輪系，有：(n1-nH)/(n3-nH)=-z3/z1=-57/6齒輪1-2-2‘-4組成另一周轉(zhuǎn)輪系，有：(n1-nH)/(n4-nH)=-z2z4/z1z’2=-56/6=-28/3從圖中得：n3=0聯(lián)立求解得：i14=n1/n4=-588請在圖中畫出一個死點位置、最小傳動角的位置以及圖示位置的壓力角。一對標(biāo)準(zhǔn)安裝的外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的中心距a=196mm，傳動比i=3.48，小齒輪齒數(shù)Z1=25。確定這對齒輪的模數(shù)m；分度圓直徑d1、d2；齒頂圓直徑da1、da2；齒根圓直徑df1、df2?！?0分〕z2=iz1=87md1=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)=295.75第二局部平面鉸鏈四桿機構(gòu)有曲柄存在的條件為：a.連架桿與機架中必有一桿為四桿機構(gòu)中的最短桿；b.最短桿與最長桿桿長之和應(yīng)小于或等于其余兩桿之和〔通常稱此為桿長和條件〕。連桿機構(gòu)：指所以構(gòu)建用低副聯(lián)接而成的機構(gòu)，又稱為低副機構(gòu)。連桿機構(gòu)優(yōu)點：a.運動副都是低副，低副亮元素為面接觸，所以耐磨損，承載大。b.低副亮元素幾何形狀簡單，容易制造簡單，容易獲得較高的制造精度。C.可以實現(xiàn)不同運動規(guī)律和特定軌跡要求。缺點：a低副中存在間隙，會引起運動誤差，使效率降低。B動平衡較困難，所以一般不宜用于高速傳動。C設(shè)計比擬復(fù)雜，不易精確的實現(xiàn)復(fù)雜的運動規(guī)律。平面四桿機構(gòu)的根本形式有：〔1〕曲柄搖桿機構(gòu)，〔2〕雙曲柄機構(gòu)，〔3〕雙搖桿機構(gòu)。壓力角：概述壓力角(pressureangle)(α):假設(shè)不考慮各運動副中的摩擦力及構(gòu)件重力和慣性力的影響,作用于點C的力P與點C速度方向之間所夾的銳角。壓力角越大，傳動角就越?。簿鸵馕吨鴫毫窃酱螅鋫鲃有试降停栽O(shè)計過程中應(yīng)當(dāng)使壓力角小.死點：從Ft=Fcosα知，當(dāng)壓力角α=90°時，對從動件的作用力或力矩為零，此時連桿不能驅(qū)動從動件工作。機構(gòu)處在這種位置成為死點，又稱止點。凸輪機構(gòu)的特點：優(yōu)點是只要適當(dāng)?shù)脑O(shè)計出凸輪的輪廓曲線，就可以是使推桿得到各種預(yù)期的運動規(guī)律，而且響應(yīng)快速，機構(gòu)簡單緊湊。缺點：是凸輪廓線與推桿之間為點。線接觸，易磨損，.凸輪制造較困難。按.凸輪形狀分：a盤形凸輪，b圓柱凸輪，C移動凸輪。按推桿形狀分：尖頂推桿，滾子推桿，平底推桿。根據(jù)凸輪與推桿維持高副接觸的方法不同，凸輪可以分為：力封閉的凸輪機構(gòu)，幾何封閉的凸輪機構(gòu)。推桿常用的運動規(guī)律；根據(jù)推桿常用的運動規(guī)律所以數(shù)學(xué)表達(dá)是不同，常用的主要有多項式運動規(guī)律和三角函數(shù)運動規(guī)律兩大類。一條直線〔稱為發(fā)生線(generatingline)〕沿著半徑為rb的圓周〔稱為基圓(basecircle)〕作純滾動時，直線上任意點K的軌跡稱為該圓的漸開線。它具有以下特性；a相應(yīng)于發(fā)生線和基圓上滾過的長度相等，即,即為漸開線在K點的法線。b漸開線上各點的曲率半徑不同，離基圓越遠(yuǎn)，其曲率半徑越大，漸開線越平直。c漸開線上任意一點的法線必切于基圓。d漸開基圓以內(nèi)無漸開線。E漸開線線的形狀取決于基圓半徑的大小?；鶊A半徑越大，漸開線越趨平直。漸開線齒廓的嚙合特點：漸開線齒廓能保證定傳動比傳動，漸開線齒廓間的正壓力方向不變，漸開線齒廓傳動具有可分性。標(biāo)準(zhǔn)齒輪：是指m、α、ha和c均為標(biāo)準(zhǔn)值，且分度圓齒厚等于齒槽寬〔e=s〕的齒輪。漸開線齒輪的根本參數(shù)：齒數(shù)z，模數(shù)m，分度圓壓力角，齒頂高系數(shù)，頂隙系數(shù)。漸開線直齒圓柱齒輪的正確嚙合條件和連續(xù)嚙合傳動條件：正確嚙合條件：m1=m2=m。α1=α2=α。連續(xù)嚙臺條件：εα=B1B2/Pb≥1。漸開線齒廓的根切現(xiàn)象；用范成法加工齒輪，當(dāng)加工好的漸開線齒廓又被切掉的現(xiàn)象時稱為根切現(xiàn)象。其原因是；刀具的齒頂線與嚙合線的交點超過了被切齒輪的嚙合極限點，刀具齒頂線超過嚙合極限點的原因是被加工齒輪的齒數(shù)過少，壓力角過小，齒頂高系數(shù)過大。斜齒輪嚙合特點是什么？答：〔l〕兩輪齒廓由點開始接觸，接觸線由短變長，再變短，直到點接觸，再脫離嚙合，不象直齒圓柱齒輪傳動那樣沿整個齒寬突然接觸又突然脫離嚙合，而是逐漸進(jìn)入嚙合逐漸脫離嚙合，這樣沖擊小噪音小，傳動平穩(wěn)?！?〕重合度大ε=εα+εβ。同齒數(shù)的變位齒輪與標(biāo)準(zhǔn)齒輪相比，哪些尺寸變了，哪些尺寸不變，為什么？答：齒數(shù)、模數(shù)、壓力角、分度圓、基圓、分度圓周節(jié)、全齒高不變，齒頂圓、齒根圓、分度圓齒厚、齒槽寬發(fā)生變了。原因：用標(biāo)準(zhǔn)齒輪刀具加工變位齒輪，加工方法不變，即正確嚙合條件不變，所以分度圓模數(shù)、壓力角不變。因而由公式可知分度圓、基圓不變，再有齒根高、齒頂高、齒根圓、齒項圓的計算，基準(zhǔn)是分度圓，在加工變位齒輪時，標(biāo)準(zhǔn)刀具中線假設(shè)從分度圓外移齒根高變小，齒根圓變大，而假設(shè)要保證全齒高不變那么齒頂高變大齒頂圓變大，因刀具外移在齒輪分度圓處的刀具齒厚變小，即被加工出的齒槽變小，又因為分度圓周節(jié)不變，齒厚變厚。一對斜齒輪的正確嚙合條件和連續(xù)傳動條件是什么？答：正確嚙合條件：mn1=mn2=m；αn1=αn2=α。外嚙合β1=-β2內(nèi)嚙合β1=β2連續(xù)傳動條件：ε=εα+εβ≥1。什么是變位齒輪？答：分度圓齒厚不等于齒槽寬的齒輪及齒頂高不為標(biāo)準(zhǔn)值的齒輪稱為變位齒輪。加工中齒條刀具中線不與被加工齒輪的分度圓相切這樣的齒輪稱為變位齒輪。蝸輪蝸桿機構(gòu)的特點有哪些？答：(1)傳遞空間交錯軸之間的運動和動力，即空間機構(gòu)。〔2)蝸輪蝸桿嚙合時，在理論上齒廓接觸是點接觸，但是蝸輪是用與蝸輪相嚙合的蝸桿的滾刀加出來的，實際為空間曲線接觸?！?〕蝸桿蝸輪的傳動比，用蝸桿的頭數(shù)〔線數(shù)〕參與計算?！?〕蝸桿的分度圓直徑不是頭數(shù)乘模數(shù)而是特性系數(shù)乘模數(shù)，即d1=qm〔5〕蝸輪蝸桿的中心距也是用特性系數(shù)參與計算。a＝m〔q＋Z2〕/2〔6〕可獲得大傳動比，蝸輪主動時自鎖。蝸輪蝸桿的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)面是哪個面；可實現(xiàn)正確嚙合條件是什么？答：〔1〕是主截面，即平行于蝸輪的端面過蝸桿的軸線的剖面稱之為主截面?！?〕正確嚙合條件：ma1=mt2=mαa1=αt2=αβ1+β2=900旋向相同當(dāng)量齒輪和當(dāng)量齒數(shù)的用途是什么？答：一對圓錐齒輪的當(dāng)量齒輪用來研究圓錐齒輪的嚙合原理，如重合度和正確嚙合條件等，單個當(dāng)量齒輪用來計算不根切的最小齒數(shù)和用仿形法加工圓錐齒輪時用它來選擇刀具號及計算圓錐齒輪的彎曲強度。輪系可以分為三種：定軸齒輪系和周轉(zhuǎn)輪系〔根本類型〕，第三種是復(fù)合輪系。輪系的作用：1實現(xiàn)兩軸間遠(yuǎn)距離的運動和動力的傳動、2實現(xiàn)變速傳動、3實現(xiàn)換向傳動、4實現(xiàn)差速作用，5用做運動的合成和分解，6在尺寸及重量較小的條件下，實現(xiàn)大功率傳動。瞬心為互相作平面相對運動的兩構(gòu)件上,瞬時相對速度為零的點;也可以說,就是瞬時速度相等的重合點(即.等速重合點)假設(shè)該點的絕對速度為零那么為絕對瞬心;假設(shè)不等于零那么為相對瞬心.漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒輪幾何尺寸的計算公式分度圓直徑d1=mz1d2=mz2齒頂高h(yuǎn)a1=mha2=m齒根高h(yuǎn)f1=(+)mhf2=(+)m齒全高h(yuǎn)1=ha1+hf1=(2+)mh2=ha2+hf2=(2+)m齒頂圓直徑da1=d1+2ha1=(2+z1)mda2=d2+2ha2=(2+z2)m齒根圓直徑df1=d1-2hf1=(z1-2-2)mdf22=d2-2hf222=(z2-2-2)m基圓直徑db1=d1cosαdb2=d2cosα齒距p=πm

基(法)節(jié)pb=pcosα齒厚、齒槽寬

標(biāo)準(zhǔn)中心距頂隙c=m傳動比自由度：構(gòu)件獨立運動的個數(shù)平面運動鏈自由度計算公式：F=3n-2PL-PH〔1.1〕式中：F---運動鏈的自由度n---活動構(gòu)件的數(shù)目PL---低副的數(shù)目.PH---高副的數(shù)目。機構(gòu)具有確定運動的條件：機構(gòu)的自由度數(shù)等于原動件數(shù)填空題1.最小的加工單元體為零件；2．最小的運動單元體為構(gòu)件。3．機構(gòu)具有確定運動的條件為主動件數(shù)目等于機構(gòu)的自由度。●4．一對標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪的實際中心距比標(biāo)準(zhǔn)中心距大1%，兩齒輪基圓半徑的反比不發(fā)生變化。5．測得某標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的全齒高等于18mm，那么模數(shù)應(yīng)為8mm。6、一平面鉸鏈四桿機構(gòu)尺寸：機構(gòu)d=44mm，搖桿c=40mm,連桿b=60mm曲柄a，搖桿c,機架d相鄰.當(dāng)該機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu)時。求a的變化范圍.a+60<44+40a<24mm7、一曲柄搖塊機構(gòu)的曲柄為主動件，行程速比系數(shù)K=1.65，求搖塊的擺角的大小ψ=θ=〔K—1〕180°/(K+1)=〔1.65—1〕180°/〔1.65+1〕=44.15°8.在斜齒圓柱齒輪傳動中，加大斜齒輪的螺旋角可以增加斜齒輪傳動的重合度9．一偏置直動平底從動件盤形凸輪機構(gòu)，平底與從動件運動方向垂直，凸輪為主動件，該機構(gòu)的壓力角=0°。10.在曲柄搖桿機構(gòu)中，為了提高機構(gòu)的傳力性能，應(yīng)該增大傳動角γ。11.漸開線直齒圓柱齒輪傳動的三個特點:相互作用力在一條直線上滿足定傳動比中心距變化不影響傳動比.15.斜齒圓柱齒輪的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)在法面上，當(dāng)量齒數(shù)為(zv=z/cos3u)16.在家用縫紉機中，采用曲柄搖桿機構(gòu)將腳的往復(fù)位置轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)動。17.在周轉(zhuǎn)輪系中,假設(shè)自由度等于1,那么該周轉(zhuǎn)輪系又被稱為行星輪系.18、圓錐齒輪的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)在大端上,當(dāng)量齒輪數(shù)為z/cosδ。19、直齒圓柱齒輪傳動的正確嚙合條件是模數(shù)相等壓力角相等。20.縫紉機踏板機構(gòu),會出現(xiàn)踩不動的現(xiàn)象，這是因為出現(xiàn)死點現(xiàn)象。21．在齒輪傳動中，標(biāo)準(zhǔn)齒輪是指m、α、h*a、c*為標(biāo)準(zhǔn)值且s=e=的齒輪。22.確定凸輪機構(gòu)棍子半徑rg時，滾子半徑應(yīng)該滿足rg≤0.8pmin條件。23.在自行車中,采用棘輪機構(gòu)實現(xiàn)可踩蹬與不踩蹬前行.27.增大模數(shù)，直齒齒輪傳動重合度不變，增多齒數(shù)，齒輪傳動重合度增加。ε=B1B2/Pb29.