机械原理简答题总结.docx

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机械原理简答题总结

第一章绪论

基本概念

1.机械：

机器和机构的总称。

2.机构：

用来传递与变化运动和力的可动装置。

3.机器：

根据某种使用要求设计的执行机械运动的装置，可用来变换或传递能量、物料和信息。

第二章机构的结构分析

1.何谓构件?

构件与零件有何区别?

试举例说明其区别。

构件是指由一个或者多个小零件刚性联接而成的独立运动单元体，是组成机构的基本要素之一；零件是独立的制造单元，任何机器都是由零件组成。

2.何谓运动副和运动副元素?

运动副是如何进行分类的?

由两个构件直接接触而构成的可动联接称为运动副；两构件上参加接触而构成运动副的表面称为运动副元素；按接触方式分为高副低副，按相对运动形式分为移动副、转动副、齿轮副、凸轮副、螺旋副，按引入约束数目分：

级副-

级副

3.何谓高副?

何谓低副?

在平面机构中高副和低副一般各带入几个约束?

齿轮副的约束数目应如何确定?

点线接触为高副，面面接触为低副；各带入1个和2个约束；若两齿轮（条）固定则引入一个约束，不固定引入2个约束。

4.何谓运动链?

运动链与机构有何联系和区别?

通过运动副的联接而构成的可相对运动的系统；机构是具有固定构件的运动链。

5.何谓机构的自由度?

在计算平面机构的自由度时，应注意哪些问题?

机构具有确定运动是所必须给定的独立运动参数的数目，亦及必须给定的独立的广义坐标的数目，称为机构的自由度。

注意复合铰链（包含机架），去除局部自由度（某些构件产生的局部运动并不影响其他构件的运动），去除虚约束（在机构中，有些运动副带入的约束对机构的运动只起重复约束作用）。

6.既然虚约束对于机构的运动实际上不起约束作用，那么在实际机构中为什么又常常存在虚约束？

虚约束是指对机构运动起不到实际约束作用的约束。

虚约束可以改善构件的受力情况，提高机构的刚度和强度，有于保证机械顺利通过某些特殊位置。

（尽量减少虚约束）

7.机构具有确定运动的条件是什么？

机构具有确定运动的条件就是机构的原动件数目等于机构自由度的数目。

当机构不满足这一条件时，如果原动件数目小于机构的自由度，则机构的运动不确定;若原动件数目大于机构的自由度，则导致机构的最薄弱环节破坏。

8.基本杆组具有什么特点？

如何确定机构的级别？

选择不同的原动件对机构的级别有无影响？

基本杆组是自由度为零、不可再拆的运动链。

机构的级别是所含基本杆组的最高级别。

选择不同的原动件使得机构中所含基本杆组发生变化，可能会导致机构的级别发生变化。

第三章平面机构的运动分析

1.何谓速度瞬心?

相对瞬心与绝对瞬心有何区别?

互作平面相对运动的两构件上瞬时速度相等的重合点即为两构件的速度瞬心。

瞬心处绝对速度是否为零。

（瞬心数目：

K=N（N-1）/2绝对瞬心数目：

N-1相对瞬心数目：

（N-1）（N-2）/2）

2.何谓三心定理?

三个彼此作平面平行运动的构件的三个瞬心必位于同一直线上。

3.速度影像和加速度影像

一个构件上的速度和加速度多边形与该构件的几何图形相似，字母排序方向与其几何图像排序方向一致。

（只适用于同一构件）

4.科氏加速度

两构件作相对运动，牵连运动为转动。

第四章平面机构的力分析

几个基本概念：

代换质量：

质量代换法中假想的集中质量。

代换点：

代换质量所在的位置。

运动副中的总反力：

运动副中法向反力和摩擦力的合力。

摩擦角：

总反力与法向反力之间的夹角，其值等于摩擦系数的反正切值。

当量摩擦系数：

考虑了接触面形状及接触面摩擦系数，目的是为了统一摩擦力计算公式

=

G

摩擦圆：

当轴径相对于轴承滑动时轴承对轴径的总反力

始终相切的那个圆，其半径为

磨合轴端：

经过一段时间工作后的轴端。

如何确定机构转动副中总反力的方位？

1.在不考虑摩擦的情况下，根据力的平衡条件，确定不计摩擦时总反力的方向。

2.计摩擦时的总反力应与摩擦圆相切。

3.轴颈2对轴颈1的总反力Fr12对轴颈中心之矩的方向必与轴颈1相对于轴颈2的相对角速度w12相反。

第五章机械的效率和自锁

1.串联、并联及混联机组的效率如何计算?

从中得出了什么重要结论?

串联系统的总效率等于各机器的效率的连乘积，结论：

①串联机器数目越多，机械效率越低。

②串联机组某一机器效率低，会使整个机组效率降低；并联机组的效率为各机器输入效率之和与输出效率之和的比值，①机组效率范围：

②要提高并联机组的效率，应着重提高传递功率大的传动路线效率。

；混联机组的效率分部计算。

2.机械自锁

机械自锁的定义：

由于摩擦的存在，作用在机械上的驱动力无论如何增大，也无法使其运动的现象称为机械的自锁。

作用于机构上的生产阻力G在驱动力无限增大的条件下恒小于0;

单个运动副的自锁条件：

运动副，驱动力作用在摩擦角之内；转动副，单力且作用在摩擦角之内；螺旋副，螺纹导程角小于当量摩擦角；

生产阻力始终小于等于0；

机械效率始终小于等于0

3.机构正、反行程的机械效率

正行程：

反行程：

4.机械正反行程的效率是否相同？

请以斜面机构分析。

正行程F=Gtan（α+φ）反行程F=Gtan（α-φ）故不相同。

第七章机械的运转及其速度波动的调节

1.机械运转的三个阶段

阶段

功能关系

速度、角速度

启动阶段

由零上升

稳定阶段

等速稳定运转或周期波动

停车阶段

逐渐减少到零

2.飞轮为什么可以调速？

能否利用飞轮来调节非周期性速度波动，为什么？

当系统出现盈功时飞轮可将多余的能量吸收存储起来，当出现亏功时，飞轮又将能量释放出来，从而使机械的速度波动下降。

通过以上原理，显然飞轮只是存储能量的机构，因此不能调节非周期性速度波动。

3.机械的速度波动分为哪两种，分别怎么调节？

分为周期性和非周期性速度波动，周期性速度波动可加装飞轮调节，当原动机为电机时非周期性速度波动会由电机的自调性自动调节，当原动机为蒸汽机、汽轮机或内燃机时可以安装调速器调节。

第八章平面连杆机构及其设计

1.何谓连杆机构？

连杆机构的传动特点？

原动件的运动要经过一个不与机架直接相连的中间构件才能传动到从动件的低副机构，这个不与机架直接相连的中间构件称为连杆，而把这些具有连杆的机构统称为连杆机构。

连杆机构传动特点：

运动副为低副接触，压强较小，可以承受较大载荷。

便于润滑不易产生大的磨损，几何形状较简单便于加工制造。

从动件能实现各种预期的规律。

由于连杆的运动必须经过中间构件进行传递，因而传动路线长，易产生较大的误差积累，同时也使机械效率降低。

在连杆机构运动中，连杆与滑块所产生的惯性力难以用一班的平衡方法加以消除，因而连杆机构不宜用于高速运动。

2.平面四杆机构的基本型式是什么？

它有哪些演化型式？

研究平面四杆机构演化的目的何在?

双曲柄机构，曲柄摇杆机构，双摇杆机构；

改变构件的运动尺寸和形状（曲柄滑块机构），

改变运动副的尺寸（偏心轮机构），

选用不同的构件为机架

运动副元素的逆换；机构的演化，不仅是为了满足动方面的要求，还往往是为了改善受力状况以及满足结构设计上的需要。

3.何谓曲柄?

四杆机构具有曲柄的条件是什么?

与机架相铰接能整周回转的构件称为曲柄；曲柄存在条件：

最短杆是机架或连架杆，

最短杆与最长杆长度之和小于或等于其他两杆长度之和。

4.何谓行程速比系数?

何谓急回作用?

何谓极位夹角?

三者之间的关系如何?

行程速比系数：

连杆机构中从动件空回行程的平均速度与工作行程平均速度的比值；在连杆机构中主动件作等速回转时，从动件空回行程的平均速度大于工作行程的平均速度，这种运动性质称为连杆机构的急回运动；极位夹角：

机构在两个极位时原动件所在两个位置之间所夹的锐角。

5.何谓连杆机构的压力角和传动角?

研究传动角有何意义?

压力角：

从动件受力点受力方向与速度方向所夹的锐角；传动角：

压力角的余角；表示机构的传力性能，传动角越大传力性能越好。

6.在四杆机构中，死点和极位实际上是同一个位置，那末为什么有时叫它死点，有时又叫它极位，它们的区别在什么地方?

当摇杆为主动件连杆与从动曲柄共线是的位置称为死点。

7.死点与自锁有什么区别?

说明死点的危害及其克服方法，以及死点在机械工程中的应用情况。

死点是当主动件为摇杆连杆与从动曲柄共线时，主动件通过连杆作用于从动件上的力恰好通过其回转中心，而不能使从动件转动出现顶死现象；机械自锁是由于摩擦的存在，作用在机械上的驱动力无论如何增大，也无法使其运动的现象称为机械的自锁。

克服方法：

飞轮惯性，机构错列。

利用死点传递的力通过转矩中心出现顶死的特性进行夹紧等工作。

8.机构倒置所依据的基本原理是什么？

同一运动链，取不同的构件为机架时，根据相对运动原理，各构件间的相对运动关系并未改变

第九章凸轮机构及其设计

1.推杆常用运动规律及其特性比较？

等速运动

刚性冲击

低速轻载

等加速、减速运动

柔性冲击

中速轻载

余弦加速度运动

柔性冲击

中低速重载

正弦加速度

无冲击

中高速轻载

五次多项式

无冲击

高速中载

2.一个滚子推杆盘形凸轮机构，在使用中发现推杆滚子的直径偏小，欲改用较大的滚子，问是否可行？

为什么？

不可行，若采用较大的滚子，凸轮机构的理论啮合曲线将发生变化，推杆的工作行程将发生变化。

3.什么是凸轮的压力角？

设计凸轮机构时为什么要控制压力角的最大值？

凸轮与推杆接触点的正压力方向与速度方向之间所夹的锐角为压力角。

压力角增大会使凸轮与推杆的压力增大，过大的压力角甚至会使机构自锁无法运动。

4.如何减少直动推杆盘状凸轮机构的推程压力角？

当直动推杆凸轮机构的推程压力角超过许用值时,可通过增大基圆半径减小压力角。

5.什么是凸轮的理轮廓线和实际廓线？

滚子推杆的理论廓线和实际廓线有什么关系？

将滚子中心当作从动件的尖端设计出的凸轮廓线称为理论廓线，以理论廓线上各点为圆心作一系列滚子圆，该圆的包络线为凸轮的实际廓线。

当推杆为尖顶时，理论廓线与实际廓线重合。

当推杆为滚子时，理论廓线与实际廓线相差r0。

6.对于同一凸轮和同一导路，若分别采用尖端推杆，滚子推杆和平底推杆，推杆的运动规律是否相同？

相应的理轮廓线是否相同？

运动规律不相同，尖顶推杆的理论廓线与实际廓线重合，滚子推杆的理论廓线为滚子中心的运动轨迹，平底推杆的理论廓线为推杆尖端的运动轨迹。

7.设计滚子推杆盘状凸轮的廓线时，若发现实际廓线变尖，则在几何尺寸上应采取什么措施？

增大基圆半径或者适当减小滚子半径，有时则必须修改推杆的运动规律，使凸轮工作廓线上出现尖点的地方代以合适的曲线。

第十章齿轮机构及其设计

1.齿廓啮合基本定律

互作啮合传动的一对齿轮，在任意位置时的传动比都与其连心线

被啮合齿廓在接触点处的公法线所分成的两段成反比。

这一规律称为齿廓啮合基本定律。

2.渐开线的特性？

优点？

a）发生线上BK段长度等于基圆上被滚动的弧长；

b）发生线既是渐开线的法线又是基圆的切线；

c）渐开线上某一点离基圆越远，其曲率半径越大；

d）渐开线的形状取决于基圆的大小，基圆越小，渐开线越陡峭；

e）基圆以内无渐开线；

优点：

以渐开线为齿轮的齿廓，不但满足定传动比，并且能平稳地传动渐开线齿廓间的正压力方向不变，加工简单且具有可分性。

3.具有标准中心距的标准齿轮具有哪些优点？

标准齿轮在按标准中心距安装时，其无齿侧间隙的要求也能得以满足。

当两齿轮按标准中心距安装时，其分度圆与节圆相重合，即齿轮此时的节圆与其分度圆大小相等。

当两齿轮按标准中心距安装时，由于齿轮的节圆与分度圆重合，所以此时的啮合角也等于齿轮的分度圆压力角，同时顶隙刚好为标准顶隙。

4.何为齿轮传动的重合度？

重合度的大小与齿数、压力角、齿顶高系数、顶隙系数及中心距有何关系？

重合度:

通常把实际啮合线长度与齿轮法向齿距的比值称为齿轮传动的重合度。

重合度与模数无关，而随着齿数的增多而增大。

重合度还随着中心距的减小，齿顶点系数的增大而增大，但与压力角和顶隙系数无关。

5.齿轮齿条啮合传动有何特点？

为什么说无论齿条是否为标准安装，啮合线的位置都不会变？

1.由于齿条的齿廓是直线，所以齿廓上各点的法线是平行的，面且由于在传动时齿条是作直线移动的，所以齿条齿廓上各点的压力角相同，其大小等于齿廓直线的倾斜角。

2.由于齿条上各齿同侧的齿部是平行的，所以不论在分度线上或与其平行的其他直线上，其齿距都相等即pi＝p＝πm。

3.对于齿轮和齿条传动，不论两者是否为标准安装，齿轮的节圆恒与其分度圆重合，

4.其啮合角a＇恒等于齿轮的分度圆压力角。

只是在非标准安装时，齿条的节线与其分度线将不再重合而已。

6.何为根切，它有何危害，如何避免？

在某些情况下，渐开线齿轮传动会发生两轮齿廓的渐开线与渐开线之间或渐开线与过渡曲线之间相互重叠的现象，称为齿廓干涉。

若齿廓干涉发生在展成切齿中，使被加工齿轮的齿根或齿顶渐开线被切去一部分，则称为切齿干涉。

根切是发生在被加工齿轮齿根部的一种切齿干涉。

根切现象不仅将降低轮齿的抗弯强度，而且可能使齿轮传动的重合度减小。

避免方法:

在设计齿轮时，为了避免根切现象，则啮合极限点N必须位于刀具齿顶线之上，为了满足这一要求，因此设计被切齿轮不产生根切的最小齿数为:

采用变位修正法:

将齿条刀具由切削标准齿轮的位置，相对于轮胚中心向外移出一段距离，从而刀具齿顶线不超过N，这样就不会再发生根切现象了。

7.齿轮为什么要变位修正？

在高速重载传动的情况下，标准齿轮暴露了许多不足之处

在一对相互啮合的标准齿轮中，由于小齿轮齿廓渐开线的曲率半径较小，齿根厚度也较薄，而且参与啮合的次数又较多，因而强度较低，容易损坏，从而影响了整个齿轮传动的承载能力。

标准齿轮传动不适用于中心距

的场合。

因为当

时，就根本无法安装；而当

时，虽然可以安装，但将产生过大的齿侧间隙，而其重合度也将随之降低，影响传动的平稳性。

当以目前广为采用的范成法切割渐开线齿轮时，如果被加工的标准齿轮的齿数过少，则其齿廓就发生根切现象。

为了改善和解决标准齿轮存在的不足之处，就必须突破标准齿轮的限制，对齿进行变位修正。

8.试叙述蜗轮蜗杆正确啮合的条件，以及蜗杆传动的主要特点。

蜗杆轴面模数，压力角等于蜗轮端面模数，压力角。

特别的当蜗轮蜗杆的轴线交错角垂直，还需要保证蜗杆的导程角等于蜗轮的螺旋角。

1.传动平稳，啮合冲击及噪音小。

2.传动比大，结构紧凑。

3.摩擦磨损大，传动效率较低，易出现发热现象。

4.当蜗杆导程角小于摩擦角时机构反行程具有自锁性，在这种情况下，只能由蜗杆带动蜗轮。

9.齿轮传动要匀速、连续、平稳地进行必须满足哪些条件？

必须满足齿廓啮合基本定律，正确啮合条件，连续传动条件等。

10.三个正确啮合条件。

1.蜗轮蜗杆，蜗杆轴面模数，压力角等于蜗轮端面模数，压力角。

特别的当蜗轮蜗杆的轴线交错角垂直，还需要保证蜗杆的导程角等于蜗轮的螺旋角。

2.锥齿轮，两轮大端模数压力角分别相等，锥距相等，锥顶重合。

3.斜齿轮，法面模数压力角相等，外啮合时

=-

，内啮合时

=

。

第十二章棘轮、槽轮机构

1.棘轮机构的组成及特点？

组成：

棘轮、棘爪、摇杆、机架

特点：

机构简单，制造方便，运动可靠转角可调。

但是工作时有较大的冲击和噪声，运动精度差，常用于低速轻载场合。

2.棘轮机构设计要点：

保证棘爪顺利划入棘轮齿底（棘齿的倾斜角

应大于摩擦角

）

3.槽轮机构的组成及特点？

组成：

主动拨盘、从动槽轮、机架

特点：

结构简单，外形尺寸小，机械效率高，能平稳地间歇地进行转位。

单转动时尚存在柔性冲击，故常用于速度不太高的场合。

4.可谓槽轮系数k?

槽轮机构的运动系数是指当主动拨盘回转一周时，槽轮的运动时间

和主动拨盘回转一周的总时间

之比，以k表示，即:

单销外槽轮机构：

单销内槽轮机构：