机械原理

第1章1.构件与零件的区别？答：从运动角度来看，任何机器（或机构）都是由许多独立运动单元体组合而成的，这些独立运动单元体称为构件。从加工制造角度来看，任何机器（或机构）都是由许多独立制造单元体组合而成零件，这些独立制造单元体称为零件。构件可以是一个零件；也可以是由一个以上的零件组成。2.平面低副与平面高副的区别？答：（1）接触形式不同；高副做点或者线接触的运动，低副做面接触的运动（2）相对运动形式不同；高副移动和转动，低副转到或者移动（3）引入约束和保留自由度不同；高副引入1个约束、保留2个自由度，低副引入2个约束、保留1个自由度。3.组成机构的基本要素？答：组成机构的基本要素是构件和运动副。在运动链中，固定某一构件为机架，且其它构件都具有确定运动，这种运动链称为机构。4.机构具有确定运动的条件？答：机构具有确定运动的条件：机构的自由度数=机构的原动件数（F0），若F=0，此机构相当于机架，不能动。若F0，此机构具有的独立运动数目大于零，可动。第4章1.曲柄摇杆机构和曲柄滑块机构的区别？答：曲柄摇杆机构通过改变构件的长度演变为曲柄滑块机构。2.机构具有急回运动的条件是什么？答：（1）从动件存在正反行程的极限位置（2）原动曲柄的极位夹角不等于0，k1，1-180180k,11180kk,增大，急回运动特征越明显，k越大。注：对心曲柄滑块机构极位夹角为0，无急回特性；偏置曲柄滑块机构有急回特性；摆动导杆机构具有机会运动特性（=其中为当机构处在极位时对应曲柄两位置之间所夹锐角，称为极位夹角；为摇杆在两极限位置的摆角）。3.铰链四杆机构具有曲柄存在的条件？答：（1）连架杆和机架中必有一个是最短杆（2）最短杆长度＋最长杆长度≤其余俩杆长度之和注：当最短杆长度＋最长杆长度≤其余俩杆长度之和（1）固定最短杆邻边：得曲柄摇杆机构;（2）固定最短杆：得双曲柄机构;（3）固定最短杆对边：得双摇杆机构。当“最短杆长度+最长杆长度其余两杆长度之和”时，无论固定任何杆件均得双摇杆机构。4.压力角和传动角的定义？答：压力角：作用在从动件上的驱动方向与该点的绝对速度方向所加锐角，用α表示。传动角：从动角与连杆所夹锐角γ（压力角余角）。5.机构最小传动角发生的位置及条件？答：当∠BCD＞90°时，γ=180°-∠BCD；当∠BCD＜90°时，γ=∠BCD，γmin现在曲柄与机架共线的两位置之一。γmin==arccos（a+e)/b，此时为提高机械传动效率，应使其最小传动角处于工作阻力较小的空回行程中。6.机构最小传动角发生的位置及机构出现死点位置的条件？答：摇杆为主动件，且连杆与曲柄两次共线时，称此位置为“死点”。也就是说机构传动角γ＝0°（即α＝90°）的位置称为死点位置。此时从动件顶死不动。注：避免死点的措施：（1）两组机构错开排列，如蒸汽机车车轮轮联动机构（2）靠飞轮的惯性（如内然机、缝纫机等）。7.要使铰链四杆机构传动效率高最小传动角和最大压力角必须符合的条件？答：最小传动角：一般：40min传递大扭矩时：min50，由于Ft=Fcosα=Fsin从受力观点看,↑Ft↑传力性能好。最大压力角：αmax≤[α]，因为sincosFFFFFnt故Ft↑α↓传动性能好。第5章1.凸轮机构按从动件型式分为哪三种？哪一种可用于高速传动？答：（1）尖端从动件凸轮机构：易磨损、传力较小、应用速度低的场合。（2）滚子从动件凸轮机构：磨损小、传力较大、应用广泛（3）平底从动件凸轮机构：润滑好、传动效率高、常用于高速场合。2.从动件三种运动规律的名称及主要特点？答：（1）等速运动规律，特点：运动的开始和终止v有突变，理论上a由0→±∞→惯性力∞，机构受到强烈冲击—刚性冲击(硬冲)，适应场合：低速轻载。（2）等加速等减速运动规律，特点：加速度曲线有突变，加速度的变化量为有限值——柔性冲击(软冲)，适应场合：中速轻载（3）余弦加速度运动规律（简谐运动）特点：始末两点a有突变→柔性冲击，适用场合：中速轻载(当从动件作连续运动时，可用于高速)。正弦加速度运动规律（摆线运动）特点：无刚性、无柔性冲击,适用场合：适于高速3.凸轮的理论廓线与实际廓线的关系？答：理论廓线:滚子中心的轨迹线.实际廓线:凸轮的可见轮廓线.尖顶从动件:理论廓线与实际廓线重合。滚子从动件:理论廓线与实际廓线在法线方向上互为等距曲线.4.凸轮机构在什么情况下会发生自锁？答：cmax（αc为临界压力角）α↑→有害力Fx→Fμ↑→机构发生自锁（压力角过大，压力角α：凸轮轮廓上接触点的法线与从动件受力点绝对速度方向所夹的锐角。）5.设计凸轮机构时滚子圆半径必须符合什么条件？答：从强度考虑：rk=(0.1~0.15)rb从运动特性考虑：rk0.8min，cmin≥1~5mm。（1）滚子半径rkmin(cmin0)此时实际廓线为光滑曲线，（2）滚子半径rk=min(cmin=0)此时实际廓线出现尖点，（3）滚子半径rkmin(cmin0)此时实际廓线相交、运动失真，（4）内凹的凸轮廓线rkcmin（其中rk为滚子圆半径，rb为基圆半径是指凸轮理论廓线的最小向径，理论廓线最小曲率min，实际廓线最小曲率cmin）6.凸轮机构的压力角α与基圆半径rb的关系？答：总体尺寸传力性能br)1()2(min真实际廓线变尖，运动失理论廓线尺寸、甚至自锁传力性能br注：（1）在保证αmax≤[α]的前提下(对滚子或平底从动件的凸轮机构，还应保证从动件运动不失真)，可将基圆半径取小些，以满足对机构结构紧凑的要求。（2）在结构空间允许条件下，可适当将基圆半径取大些，以利于改善机构的传力性能、减轻磨损和减小凸轮廓线的制造误差。第6章1.决定标准渐开线直尺圆柱齿轮的几何尺寸的基本参数？答：（1）齿数Z：齿轮整个圆周上轮齿的总数（2）模数m（注：当齿数为Z,计算ri圆上周长为：ZpdZpriiii,2人为规定：iimp分度圆—齿轮上一个人为地约定的轮齿计算的基准圆，规定分度圆上的模数和压力角为标准值。mZdpm,）（3）压力角α规定：分度圆上的压力角为标准值。力角不等。一定时，不同圆上的压当br)arccos(,cosrrrrbb或00005.22,5.14,1520一般：（4）齿顶高系数ah正常齿制：;1ah短齿制：。8.0ah（5）顶隙系数(径向间隙系数）c正常齿制：;25.0c短齿制：。3.0c2.压力角和啮合角的区别？答：区别：压力角是单个齿轮才有的，加工后压力角就固定不变了。啮合角是一对齿轮啮合时才产生的，中心距不同，啮合角不同，啮合线是对齿轮啮合点的轨迹，是两个齿轮在中心距固定时基圆内公切线。注：压力角：渐开线尺廓上某点的法线（正压力作用线）与尺廓上该点速度方向线之间所夹锐角K（kbkrrcos向径rk↑，K↑→基圆上压力角为零)。啮合角：啮合线与俩节圆内公切线之间所夹的锐角。3．分度圆和节圆的区别与联系？答：区别：只有当两齿轮啮合传动时才有节圆。对于一个单一的齿轮来说是不存在节圆的。每个齿轮都有一个唯一的大小完全确定的分度圆。联系：当两标准齿轮按标准中心距安装时，节圆分别与其分度圆相重合。（注：分度圆：具有标准模数和标准压力角的圆，加工测量的基准圆。节圆：过节点的两相切圆。）4.渐开线齿轮正确啮合和连续传动的条件？答：渐开线齿轮正确啮合条件：两轮的模数和压力角应分别相等。根据正确啮合条件，传动比可改写成1212221211dmzzidmzz。连续传动条件：pBBb21实际啮合线BB21与基圆齿距pb的比值称为重合度，用表示12bBBp（理论上当=1时能保证一对齿轮连续传动，一般机械制造中常取≥1.1~1.4）5.最小不发生根切的齿数?答：当α=20°时，正常齿制：1ah，zmin=17；短齿制：8.0ah，zmin=14.第7章1.分辨行星轮系和差动轮系的区别？答：行星轮系：只有一个太阳轮（中心轮）能转动，则整个轮系的自由度为1，称为行星轮系。差动轮系：自由度为2的周转轮系，称为差动轮系(为了使其具有确定的运动，需要两个原动件)。第9章1.回转机构的平衡及条件？答：静平衡及其条件：对于静不平衡回转件，利用在其上增加或除去一部分质量，使其质心与回转轴心重合，即可使回转件的惯性力得以平衡的方法。若它们的合力，即质心位于转动轴线上时，称回转件为静平衡。0ibFFF。动平衡及其条件：对于动不平衡转子，通过选定两个回转平面Ⅰ及Ⅱ作为平衡基面，再分别在这两个面上增加或除去适当的平衡质量，使转子在运转时各偏心质量所产生的惯性力和惯性力偶矩同时得以平衡。这种平衡方法称为动平衡，也称双面平衡。0F，0M。（经过动平衡的转子一定静平衡；反之，经过静平衡的转子则不一定是动平衡的。）2.机械速度波动分哪两类？各自的调节方法是什么？答：机械速度波动分为周期性速度波动和非周期性速度波动。周期性速度波动的调节方法：安装飞轮使速度波动限制在允许的范围内。非周期性速度波动，不能用飞轮来进行调节，只能使用专门的装置——调速器来实现。第10章1.机械零件的设计应遵循的基本准则？答：(1)强度准则：确保零件不发生断裂破坏或过大的塑性变形，是最基本的设计准则。（2）刚度准则：确保零件不发生过大的弹性变形。（3）寿命准则：通常与零件的疲劳、磨损、腐蚀相关。（4）振动稳定性准则：高速运转机械的设计应注重此项准则。（5）可靠性准则：当涉及随机因素影响时，仍应确保上述各项准则。2.何为失效？主要失效形式有哪些？答：机械零件的失效是指零件失去了正常的工作能力。（1）整体断裂（静强度断裂、疲劳断裂）：整体断裂是指零件在载荷作用下，其危险截面的应力超过零件的强度极限而导致的断裂，或在变应力作用下，危险截面发生的疲劳断裂。设计准则：强度准则（2）过大的残余变形：当作用于零件上的应力超过了材料的屈服极限，零件将产生残余变形。设计准则：刚度准则（3）表面破坏（腐蚀、磨损、接触疲劳）设计准则：刚度准则（4）破坏正常的工作条件引起的失效。设计准则：防止零件的正常工作条件被破坏，避免失效的发生。第11章1.平带传动与v带传动的区别？答：v带传动较平带传动能产生更大的摩擦力，因而能传递更大的载荷，同等条件下，v带传动的传动性能更大。2.带传动三张工作状态下的力条件？以及影响最大摩擦力的因素。答：（1）正常工作F=Fμ=F1-F2Fμmax（带轮接触面上摩擦力之总和等于所传递的有效拉力）；（2）临界状态max0max112FeeFFF－（预紧力F0↑→最大有效拉力F↑F0过大→发热磨损↑→带寿命↓，摩擦系数μ↑→最大有效拉力F↑μ不可能太大，太大带易磨损，包角α↑→最大有效拉力F↑水平布置应使紧边在下松边在上。小带轮先打滑.）（3）打滑时FFμmax（F由负载荷决定，Fμmax为系统固有）带的最大摩擦力（有效拉力）与摩擦系数μ、包角α和初拉力F0有关。3.正常工作条件下紧、松边的拉力比在什么范围？极限情况下的紧、松边的拉力比在什么范围？答：正常工作条件下紧、松边的拉力比在（1~e)范围内,极限情况下的紧、松边的拉力比为e。4.带传动中带受的最大应力为？发生在何处？答：带传动中带受的最大应力为][11maxcb，（紧边拉应力AF11,离心应力AqvC2,大轮处弯曲应力ddbyEE222）最大应力在紧边上刚绕入小带轮处。5.打滑和弹性滑动的区别？答：打滑：可避免的。原因：由于过载而引起的带与带轮间全面、显著的相对运动，后果：无法正常工作，磨损发热严重，措施：防止过载、合适的预拉力。弹性滑动：由于带的弹性和拉力差而导致的带对轮面的微观滑动，是不可避免的。弹性滑动和打滑：正常情况下，带的弹性滑动并不发生在整个包角范围内；当F较小