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机械原理第1页共18页机械原理一、填空题：1.机构具有确定运动的条件是机构的自由度数等于原动件数目。2.同一构件上各点的速度多边形必相似于于对应点位置组成的多边形。3.无急回运动的曲柄摇杆机构，极位夹角等于0，行程速比等于1。4.平面连杆机构中，同一位置的传动角与压力角之和等于90。5.一个曲柄摇杆机构，极位夹角等于36º，则行程速比系数等于K=(180+36)/(180-36)=1.5。6.为减小凸轮机构的压力角，应该增大凸轮的基圆半径。7.凸轮推杆按等加速等减速规律运动时，在运动阶段的前半程作等加速运动，后半程作等减速运动。8.增大模数，齿轮传动的重合度不变；增多齿数，齿轮传动的重合度增大。9.平行轴齿轮传动中，外啮合的两齿轮转向相相反，内啮合的两齿轮转向相相同。10.轮系运转时，如果各齿轮轴线的位置相对于机架都不改变，这种轮系是定轴轮系。11.三个彼此作平面运动的构件共有3个速度瞬心，且位于一条直线上。12.铰链四杆机构中传动角为90。，传动效率最大。13.连杆是不直接和机架相联的构件；平面连杆机构中的运动副均为机械原理第2页共18页低副。14.★偏心轮机构是通过扩大转动副半径由铰链四杆机构演化而来的。15.机械发生自锁时，其机械效率小于等于零。16.曲柄摇杆机构中的最小传动角出现在曲柄与机架两次共线的位置时。17.具有急回特性的曲杆摇杆机构行程速比系数k大于1。18.四杆机构的压力角和传动角互为余角，压力角越大，其传力性能越差。19.一个齿数为Z，分度圆螺旋角为的斜齿圆柱齿轮，其当量齿数为z/cos3β。20.※设计蜗杆传动时蜗杆的分度圆直径必须取标准值值，且与其模数相匹配。21.差动轮系是机构自由度等于2的周转轮系。22.平面低副具有2个约束，1个自由度。23.两构件组成移动副，则它们的瞬心位置在垂直移动路线的无穷远处。24.※标准直齿轮经过正变位后模数不变，齿厚增加。25.※曲柄摇杆机构出现死点，是以摇杆作主动件，此时机构的传动角角等于零。26.※为减小凸轮机构的压力角，可采取的措施有增加基圆半径和推杆合理偏置。机械原理第3页共18页27.在曲柄摇杆机构中，如果将最短杆作为机架，则与机架相连的两杆都可以作___整周回转运动，即得到双曲柄机构。28.凸轮从动件作等速运动时在行程始末有刚性性冲击；当其作正弦加速度运动运动时，从动件没有冲击。29.标准齿轮分度圆上的压力角为标准值，其大小等于20。。30.标准直齿轮经过正变位后齿距不变，齿根圆增加。31.交错角为90的蜗轮蜗杆传动的正确啮合条件是mt2=mx1=m、αt2=αx1=α、γ1=β2。32.具有一个自由度的周转轮系称为行星轮系，具有两个自由度的周转轮系称为__差动__轮系。二、简答题：1)图示铰链四杆机构中，已知lAB=55mm，lBC=40mm，lCD=50mm，lAD=25mm。试分析以哪个构件为机架可得到曲柄摇杆机构？（画图说明）2)凸轮实际工作廓线为什么会出现变尖现象？设计中如何避免？答:变尖原因：滚子半径与凸轮理论轮廓的曲率半径相等，使实际轮廓的曲率半径为0。避免措施：在满足滚子强度条件下，减小其半径的大小。3)渐开线齿廓啮合的特点是什么？1）定传动比2）可分性3）啮合线为一直线。4)何谓基本杆组？机构的组成原理是什么？基本杆组：不能拆分的最简单的自由度为0的构件组。机构组成原理：任何机构都可看成是有若干基本杆组依次连接于原动件和机架上而构成的。5)凸轮轮廓曲线设计的基本原理是什么？如何选择推杆滚子的半径？1）反转法原理2）在满足强度条件下，保证凸轮实际轮廓曲线不出现尖点和“失真”，即机械原理第4页共18页小于凸轮理论轮廓的最小曲率半径。6)什么是齿轮的节圆？标准直齿轮在什么情况下其节圆与分度圆重合？经过节点、分别以两啮合齿轮回转中心为圆心的两个相切圆称为节圆。当两标准齿轮按标准中心距安装时其节圆与分度圆重合。7)什么是周转轮系？什么是周转轮系的转化轮系？至少有一个齿轮的轴线的位置不固定，而绕其他固定轴线回转的轮系称为周转轮系。在周转轮系中加上公共角速度-ωH后，行星架相对静止，此时周转轮系转化成定轴轮系，这个假想的定轴轮系称为原周转轮系的转化轮系。8)什么是传动角？它的大小对机构的传力性能有何影响？铰链四杆机构的最小传动角在什么位置？压力角的余角为传动角，传动角越大，机构传力性能越好。最小传动角出现在曲柄和机架共线的位置。9)渐开线具有的特性有哪些？1）发生线BK的长度等于基圆上被滚过的圆弧的长度2）渐开线任一点的法线恒与其基圆相切3）发生线与基圆的切点是渐开线的曲率中心4）渐开线的形状取决于基圆的大小5）基圆内无渐开线。10)凸轮机构从动件的运动一般分为哪几个阶段？什么是推程运动角？推程、远休止、回程、近休止；从动件推杆在推程运动阶段，凸轮转过的角度称为推程运动角。11)什么是重合度？其物理意义是什么？增加齿轮的模数对提高重合度有无好处？实际啮合线段与轮齿法向齿距之比为重合度，它反映了一对齿轮同时啮合的平均齿数对的多少。增加模数对提高重合度没有好处。12)什么是标准中心距？一对标准齿轮的实际中心距大于标准中心距时，其传动比和啮合角分别有无变化？机械原理第5页共18页一对标准齿轮安装时它们的分度圆相切即各自分度圆与节圆重合时的中心距为标准中心距。当实际中心距大于标准中心距时，传动比不变，啮合角增大。三、计算与作图题：(一)求图示机构的全部瞬心和构件1、3的角速度比。4132P12P14P34P23P13P24ω1/ω3=P13P34/P13P14=4(二)一对外啮合标准直齿圆柱齿轮传动，已知齿数Z1＝24，Z2＝64，模数m＝6mm，安装的实际中心距a’＝265mm。试求两轮的啮合角a’，节圆半径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(三)已知轮系中各齿轮齿数Z1=20，Z2=40，Z2’=Z3=20，Z4=60，n1=800r/min，求系杆转速nH的大小和方向。机械原理第6页共18页齿轮1、2是定轴轮系传动：n1/n2=z2/z1=2齿轮2‘-3-4组成差动轮系：(n’2-nH)/(n4-nH)=-z4/z’2=-3又因为n2=n’2n4=0解得：nH=100r/min方向与n1相同。(四)设计如题图所示铰链四杆机构，已知其摇杆CD的长度lCD＝75mm，行程速度变化系数k＝1.5，机架AD的长度lAD＝100mm，摇杆的一个极限位置与机架的夹角φ＝45°，用作图法求曲柄的长度lAB和连杆的长度lBC。ADC1C2360B1B2答：θ=180*（k-1）/(k+1)=36°AC1=b-aAC2=b+a由此得曲柄a和连杆b的长度(五)一正常齿制标准直齿轮m=4,z=30,=20。，计算其分度圆直径、基圆直机械原理第7页共18页径、齿距、齿顶圆直径及齿顶圆上的压力角。12．如图，已知z1=6，z2=z2,=25，z3=57，z4=56，求i14？齿轮1-2-3组成一周转轮系，有：(n1-nH)/(n3-nH)=-z3/z1=-57/6齿轮1-2-2‘-4组成另一周转轮系，有：(n1-nH)/(n4-nH)=-z2z4/z1z’2=-56/6=-28/3从图中得：n3=0联立求解得：i14=n1/n4=-588(六)请在图中画出一个死点位置、最小传动角的位置以及图示位置的压力角。AB1C1BCC2B2min(七)已知一对标准安装的外啮合标准直齿圆柱齿轮的中心距a=196mm，传动比机械原理第8页共18页i=3.48，小齿轮齿数Z1=25。确定这对齿轮的模数m；分度圆直径d1、d2；齿顶圆直径da1、da2；齿根圆直径df1、df2。（10分）z2=iz1=87m=196/[0.5(25+87)]=3.5d1=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机械原理第9页共18页第二部分1.平面铰链四杆机构有曲柄存在的条件为：a.连架杆与机架中必有一杆为四杆机构中的最短杆；b.最短杆与最长杆杆长之和应小于或等于其余两杆之和（通常称此为杆长和条件）。2.连杆机构：指所以构建用低副联接而成的机构，又称为低副机构。3.连杆机构优点：a.运动副都是低副，低副亮元素为面接触，所以耐磨损，承载大。b.低副亮元素几何形状简单，容易制造简单，容易获得较高的制造精度。C.可以实现不同运动规律和特定轨迹要求。缺点：a低副中存在间隙，会引起运动误差，使效率降低。B动平衡较困难，所以一般不宜用于高速传动。C设计比较复杂，不易精确的实现复杂的运动规律。4.平面四杆机构的基本形式有：（1）曲柄摇杆机构，（2）双曲柄机构，（3）双摇杆机构。5.压力角：概述压力角(pressureangle)(α):若不考虑各运动副中的摩擦力及构件重力和惯性力的影响,作用于点C的力P与点C速度方向之间所夹的锐角。压力角越大，传动角就越小．也就意味着压力角越大，其传动效率越低．所以设计过程中应当使压力角小.6.死点：从Ft=Fcosα知，当压力角α=90°时，对从动件的作用力或力矩为零，此时连杆不能驱动从动件工作。机构处在这种位置成为死点，又称止点。7.凸轮机构的特点：优点是只要适当的设计出凸轮的轮廓曲线，就可以是使推杆得到各种预期的运动规律，而且响应快速，机构简单紧凑。缺点：是凸轮廓线与推杆之间为点。线接触，易磨损，.凸轮制造较困难。机械原理第10页共18页8.按.凸轮形状分：a盘形凸轮，b圆柱凸轮，C移动凸轮。按推杆形状分：尖顶推杆，滚子推杆，平底推杆。根据凸轮与推杆维持高副接触的方法不同，凸轮可以分为：力封闭的凸轮机构，几何封闭的凸轮机构。9.推杆常用的运动规律；根据推杆常用的运动规律所以数学表达是不同，常用的主要有多项式运动规律和三角函数运动规律两大类。10.一条直线（称为发生线(generatingline)）沿着半径为rb的圆周（称为基圆(basecircle)）作纯滚动时，直线上任意点K的轨迹称为该圆的渐开线。它具有以下特性；a相应于发生线和基圆上滚过的长度相等，即,即为渐开线在K点的法线。b渐开线上各点的曲率半径不同，离基圆越远，其曲率半径越大，渐开线越平直。c渐开线上任意一点的法线必切于基圆。d渐开基圆以内无渐开线。E渐开线线的形状取决于基圆半径的大小。基圆半径越大，渐开线越趋平直。11.渐开线齿廓的啮合特点：渐开线齿廓能保证定传动比传动，渐开线齿廓间的正压力方向不变，渐开线齿廓传动具有可分性。12.标准齿轮：是指m、α、ha和c均为标准值，且分度圆齿厚等于齿槽宽（e=s）的齿轮。13.渐开线齿轮的基本参数：齿数z，模数m，分度圆压力角，齿顶高系数，顶隙系数。渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件和连续啮合传动条件：正确啮合条件：m1=m2=m。α1=α2=α。连续啮台条件：εα=B1B2/Pb≥1。14.渐开线齿廓的根切现象；用范成法加工齿轮，当加工好的渐开线齿廓又被切掉的现象时称为根切现象。其原因是；刀具的齿顶线与啮合线的交点超机械原理第11页共18页过了被切齿轮的啮合极限点，刀具齿顶线超过啮合极限点的原因是被加工齿轮的齿数过少，压力角过小，齿顶高系数过大。15.斜齿轮啮合特点是什么？答：（l）两轮齿廓由点开始接触，接触线由短变长，再变短，直到点接触，再脱离啮合，不象直齿圆柱齿轮传动那样沿整个齿宽突然接触又突然脱离啮合，而是逐渐进入啮合逐渐脱离啮合，这样冲击小噪音小，传动平稳。（2）重合度大ε=εα+εβ。16.同齿数的变位齿轮与标准齿轮相比，哪些尺寸变了，哪些尺寸不变，为什么？答：齿数、模数、压力角、分度圆、基圆、分度圆周节、全齿高不变，齿顶圆、齿根圆、分度圆齿厚、齿槽宽