1、机械原理最全复习资料以及考试题和答案剖析一、是非题(用“Y”表示正确，“N”表示错误填在题末的括号中)。(本大题共10小题，每小题1分，总计10分)1111111构件是机构或机器中独立运动的单元体，也是机械原理研究的对象。 ( y )2机构具有确定相对运动的条件为：其的自由度 0。 ( n )3在摆动导杆机构中，若取曲柄为原动件时，机构的最小传动角min=0；而取导杆为原动件时，则机构的最小传动角min=90。 ( n )4机构当出现死点时，对运动传递是不利的，因此应设法避免；而在夹具设计时，却需要利用机构的死点性质。 ( y )5当其它条件不变时，凸轮的基圆半径越大，则凸轮机构的压力角就越小
2、，机构传力效果越好。 ( y )6在蜗杆传动中，蜗杆的升角等于蜗轮的螺旋角，且蜗杆与蜗轮的螺旋线旋向相同。 ( y )7渐开线直齿圆锥齿轮的标准参数取在大端上。 ( y )8为了减小飞轮的尺寸，在机器的低速轴上安装飞轮后，可以较好地降低机器的速度波动。 ( n )9机器等效动力学模型中的等效质量(或转动惯量)是一个假想质量(或转动惯量)，它不是原机器中各运动构件的质量(或转动惯量)之和，而是根据动能相等的原则转化后计算得出的。 ( y )10不论刚性回转体上有多少个不平衡质量，也不论它们如何分布，只需要在任意选定两个平面内，分别适当地加平衡质量即可达到动平衡。 ( y )二、填空题(将正确的答
3、案填在题中横线上方空格处)。(本大题共5小题，每空2分，总计10分)1速度影像的相似原理只能应用于同一构件上的各点，而不能应用于机构的不同构件上的各点。2机械中三角带(即带)传动比平型带传动用得更为广泛,从摩擦角度来看，其主要原因是：三角带属槽面摩擦性质，当量摩擦系数较平面摩擦系数大，故传力大。3在四杆机构中为机架，该机构是:曲柄摇杆机构 。4用作图法绘制直动从动件盘形凸轮廓线时，常采用反转 法。即假设凸轮静止不动，从动件作作绕凸轮轴线的反向转动(-1 方向转动)和沿从动件导路方向的往复移动的复合运动。5渐开线直齿圆柱齿轮齿廓上任一点的曲率半径等于过该点的法线与基圆的切点至该点间的距离；渐开线
4、齿廓在基圆上的曲率半径等于零；渐开线齿条齿廓上任一点的曲率半径等于无穷大。222222三、（16分）已知如图所示的平面四杆机构，各构件的长度LAB=15mm，LBC=60 mm，LDC=30 mm，LAD=50 mm，试判断：1 该机构为那种基本机构类型。2 若构件LAB为原动件，此机构是否存在急回。3 该机构在何种条件下会出现死点，画出机构死点发生的位置。 解： 1. 因为 15+6030+50 且连架杆为最短杆，故为曲柄摇杆机构（6分）2 . 存在急回 （5分）3在DC杆为主动件时会出现死点，位置在AB与BC杆两次共线处。（5分）四、（15分）如图所示的（a）(b)两图均为实际轮廓为圆的偏
5、心凸轮机构，1画出图(a) 的基圆半径rb和图示位置时的位移S 2画出(a) (b)两图图示位置时的压力角，3分别指出(a) (b)两图凸轮机构的理论轮廓是圆还是非圆，其两凸轮机构的运动规律是否相同？解：1 （5分） 2（5分）3 (a)图凸轮机构理论轮廓是圆，(b) 图凸轮机构理论轮廓是非圆，运动规律不相同。（5分）五、（共25分）1（15分）如图所示的轮系，已知各轮齿数分别为:：Z1=20，Z2=14，Z3=13 ，Z4=20。Z5=16，Z6=32，模数m=2mm，压力角=200，1试分别求出齿轮的分度圆直径d1、d2、d3、d4、d5、d6， 2为使各齿轮加工时不产生根切。试确定这三队
6、齿轮Z1 与Z 2，Z3与Z4。Z5与Z6的传动类型。3按不产生根切的最小变位系数公式, 求出Z3与Z4 的变位系数x3,、x4、基圆直径db1、db2和齿顶圆直径db1、db2 。解：1 d1 = 40mm，d2 = 28mm 、d3 =26mm、d4 =40mmd5 =32mm、d6 = 64mm （4分）2轮1、2采用等移距变位齿轮传动，3、4采用正传动 （5分）3最小变位系数 17-14/17=0.176 da1 =43.684mm、da2 =28.352mm ；df1=37.852mm、df2=21.148mm （6分）2（10分）已知斜齿轮传动 齿数Z1=20，Z2=40，模数mn
7、=8mm，压力角=200，中心距a=250mm，试求其1螺旋角2齿顶圆直径da1,da2 3不产生会根切的最少齿数解：1螺旋角=16.26 （4分）2齿顶圆直径da1 =182.667mm, da2 =349.39mm, （4分） 23不产生根切的最少齿数 Zmin = 15 （2分）六、（15分）在图示的轮系中，已知各轮齿数为, z2=z3=40, z4=100, z5=z6=z7=30，试求传动比i17。解z1. z2 为定轴轮系 z5 z6 z7 为定轴轮系 （5分）z2 z3 z4 z5,(H) 为周转轮系 （7分）分别列方程联立求解得 i17=12 （3分）三、选择题(将正确的代码A
8、、B、C、D填入横线上方的空格处)。(本大题共5小题，每小题2分，总计10分)1三角螺纹的摩擦(C)矩形螺纹的摩擦，因此，前者多用于(E)。(A)小于； (B)等于； (C)大于； (D)传动； (E)紧固联接。2凸轮机构中从动件作等加速等减速运动时将产生 (B) 冲击。它适用于(E) 场合。(A)刚性；(B)柔性；(C)无刚性也无柔性； (D)低速；(E)中速；(F)高速。3一对渐开线斜齿圆柱齿轮在啮合传动过程中，一对齿廓上的接触线长度是(C) 变化的。(A)由小到大逐渐； (C)由大到小逐渐；(C)由小到大再到小逐渐； (D)始终保持定值。4设机器的等效转动惯量为常数，其等效驱动力矩和等效
9、阻抗力矩的变化如图示，可判断该机器的运转情况应是(B)。(A)匀速稳定运转；(B)变速稳定运转；(C)加速过程；(D)减速过程。5机械平衡研究的内容是(C)(A)驱动力与阻力间的平衡 (B)各构件作用力间的平衡(C)惯性力系间的平衡 (D)输入功率与输出功率间的平衡四、计算题(列出计算公式，计算出题目所要求解的有关参数)。(本大题共3小题，每小题10分，总计30分)1计算图示机构的自由度。如有复合铰链、局部自由度和虚约束，需明确指出。并指出该机构是否具有确定的相对运动。解：铰链C处为具有两个转动副的复合铰链，(1分)移动副E、E中有一个为虚约束，(1分)滚子F处有局部自由度，(1分)33333
10、33333则 (3分)， (2分)该机构中有两个原动件(曲柄AB和凸轮O)，并等于机构的自由度数F，故该机构具有确定的相对运动。(2分)2已知图示机构的尺寸(可从图中量取尺寸，l=0.001m/mm)及原动件的角速度48.78rad/s。(1)标出所有瞬心位置；(2)用瞬心法计算构件2的角速度2，并确定出其方向。(3)构件2上点的速度，并确定出其方向。解：(1)瞬心数目N K(K1)/24(41)/26,各瞬心位置如图所示； (4分)(2)1P12P14P12P2448.78208012.195(rad/s),方向与同向，逆时针方向； （3分）(3)2l12.1950.001821m/s，方向
11、：，如图所示。 (4分)图示为里程表中的齿轮传动，已知各轮的齿数为，。试求传动比。44444444(1)齿轮、为定轴轮系。 (2分)(2)齿轮、H 组成行星轮系。 (6分)(3) (2分)判断自锁的方法：1、 根据运动副的自锁条件，判定运动副是否自锁 移动副的自锁条件：传动角小于摩擦角或当量摩擦角转动副的自锁条件：外力作用线与摩擦圆相交或者相切螺旋副的自锁条件：螺旋升角小于摩擦角或者当量摩擦角2、 机械的效率小于或等于零，机械自锁3、 机械的生产阻力小于或等于零，机械自锁4、 作用在构件上的驱动力在产生有效分力Pt的同时，也产生摩擦力F,当其有效分力总是小于或等于由其引起的最大摩擦力，机械自锁
12、机械自锁的实质：驱动力所做的功总是小于或等于克服由其可能引起的最大摩擦阻力所需要的功提高机械效率的途径：尽量简化机械传动系统；选择合适的运动副形式；尽量减少构件尺寸；减小摩擦铰链四杆机构有曲柄的条件：1、 最短杆与最长杆长度之和小于或等于其他两杆长度之和2、 连架杆与机架中必有一杆为最短杆在曲柄摇杆机构中改变摇杆长度为无穷大而形成的曲柄滑块机构在曲柄滑块机构中改变回转副半径而形成偏心轮机构曲柄摇杆机构中只有取摇杆为主动件是，才可能出现死点位置，处于死点位置时，机构的传动角为0急回运动：当平面连杆机构的原动件（如曲柄摇杆机构的曲柄）等从动件（摇杆）空回行程的平均速度大于其工作行程的平均速度极为夹
13、角：机构在两个极位时原动件AB所在的两个位置之间的夹角 =180（K-1）/(K+1)压力角：力F与C点速度正向之间的夹角传动角：与压力角互余的角（锐角）行程速比系数：用从动件空回行程的平均速度V2与工作行程的平均速度V1的比值K=V2/V1=180+/(180)平面四杆机构中有无急回特性取决于极为夹角的大小试写出两种能将原动件单向连续转动转换成输出构件连续直线往复运动且具有急回特性的连杆机构：偏置曲柄滑块机构、摆动导杆加滑块导轨（牛头刨床机构）曲柄滑块机构：偏置曲柄滑块机构、对心曲柄滑块机构、双滑块四杆机构、正弦机构、偏心轮机构、导杆机构、回转导杆机构、摆动导杆机构、曲柄摇块机构、直动滑杆机
14、构机构的倒置：选运动链中不同构件作为机架以获得不同机构的演化方法刚性冲击：出现无穷大的加速度和惯性力，因而会使凸轮机构受到极大的冲击柔性冲击：加速度突变为有限值，因而引起的冲击较小在凸轮机构机构的几种基本的从动件运动规律中等速运动规律使凸轮机构产生刚性冲击，等加速等减速，和余弦加速度运动规律产生柔性冲击，正弦加速度运动规律则没有冲击在凸轮机构的各种常用的推杆运动规律中，等速只宜用于低速的情况；等加速等减速和余弦加速度宜用于中速，正弦加速度可在高速下运动凸轮的基圆半径是从转动中心到理论轮廓的最短距离，凸轮的基圆的半径越小，则凸轮机构的压力角越大，而凸轮机构的尺寸越小齿廓啮合的基本定律：相互啮合传
15、动的一对齿轮，在任一位置时的传动比，都与其连心线O1O2被其啮合齿廓在接触点处的公法线所分成的两线段长成反比渐开线：当直线BK沿一圆周作纯滚动时直线上任一一点K的轨迹AK渐开线的性质：1、 发生线上BK线段长度等于基圆上被滚过的弧长AB2、 渐开线上任一一点的发线恒于其基圆相切3、 渐开线越接近基圆部分的曲率半径越小，在基圆上其曲率半径为零4、 渐开线的形状取决于基圆的大小5、 基圆以内无渐开线6、 同一基圆上任意弧长对应的任意两条公法线相等渐开线函数：invK=k=tank-k渐开线齿廓的啮合特点：1、 能保证定传动比传动且具有可分性传动比不仅与节圆半径成反比，也与其基圆半径成反比，还与分度
16、圆半径成反比I12=1/2=O2P/O1P=rb2/rb12、 渐开线齿廓之间的正压力方向不变渐开线齿轮的基本参数：模数、齿数、压力角、（齿顶高系数、顶隙系数）记P180表10-2一对渐开线齿轮正确啮合的条件：两轮的模数和压力角分别相等一对渐开线齿廓啮合传动时，他们的接触点在实际啮合线上，它的理论啮合线长度为两基圆的内公切线N1N2渐开线齿廓上任意一点的压力角是指该点法线方向与速度方向间的夹角渐开线齿廓上任意一点的法线与基圆相切根切：采用范成法切制渐开线齿廓时发生根切的原因是刀具齿顶线超过啮合极限点N1一对涡轮蜗杆正确啮合条件：中间平面内蜗杆与涡轮的模数和压力角分别相等重合度：B1B2与Pb的
17、比值；齿轮传动的连续条件：重合度大于或等于许用值定轴轮系：如果在轮系运转时其各个轮齿的轴线相对于机架的位置都是固定的周转轮系：如果在连续运转时，其中至少有一个齿轮轴线的位置并不固定，而是绕着其它齿轮的固定轴线回转复合轮系：包含定轴轮系部分，又包含周转轮系部分或者由几部分周转轮系组成定轴轮系的传动比等于所有从动轮齿数的连乘积与所有主动轮齿数的连乘积的比值中介轮：不影响传动比的大小而仅起着中间过渡和改变从动轮转向的作用二、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判定机械自锁的条
18、件有哪些？3转子静平衡和动平衡的力学条件有什么异同？4飞轮是如何调节周期性速度波动的？5造成转子不平衡的原因是什么？平衡的目的又是什么？6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？7渐开线齿廓啮合的特点是什么？8何谓基本杆组？机构的组成原理是什么？9速度瞬心法一般用在什么场合？能否利用它进行加速度分析？10移动副中总反力的方位如何确定？11什么是机械的自锁？移动副和转动副自锁的条件分别是什么？12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13什么是齿轮的节圆？标准直齿轮在什么情况下其节圆与分度圆重合？14什么是周转轮系？什么是周转轮系的转化轮系？15什么是传动角？它的
19、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？16机构运动分析当中的加速度多边形具有哪些特点？ 1造成转子动不平衡的原因是什么？如何平衡？18渐开线具有的特性有哪些？ 19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？20什么是重合度？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？21什么是标准中心距？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？二、1作图（略）最短杆邻边AB和CD。21)驱动力位于摩擦锥或摩擦圆内； 2）机械效率小于或等于0 3）工作阻力小于或等于03静平衡：偏心质量产生的惯性力平衡 动平衡：偏心质量产生的惯
20、性力和惯性力矩同时平衡4飞轮实质是一个能量储存器。当机械出现盈功速度上升时，飞轮轴的角速度只作微小上升，它将多余的能量储存起来；当机械出现亏功速度下降时，它将能量释放出来，飞轮轴的角速度只作微小下降。 5原因：转子质心与其回转中心存在偏距； 平衡目的：使构件的不平衡惯性力和惯性力矩平衡以消除或减小其不良影响。6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。71）定传动比2）可分性3）轮齿的正压力方向不变。8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
21、机架上而构成的。9简单机构的速度分析；不能。101）总反力与法向反力偏斜一摩擦角2）总反力的偏斜方向与相对运动方向相反。11自锁：无论驱动力多大，机构都不能运动的现象。移动副自锁的条件是：驱动力作用在摩擦锥里；转动副自锁的条件是：驱动力作用在摩擦圆内。121）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”，即小于凸轮理论轮廓的最小曲率半径。13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。14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-H后，行
22、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。15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。161）极点p的加速度为0 2）由极点向外放射的矢量代表绝对加速度，而连接两绝对加速度矢端的矢量代表该两点的相对加速度。 3）加速度多边形相似于同名点在构件上组成的多边形。17转子的偏心质量产生的惯性力和惯性力偶矩不平衡；平衡方法：增加或减小配重使转子偏心质量产生的惯性力和惯性力偶矩同时得以平衡。181）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
23、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。19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。20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。21一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。一、填空题： （30分）1机构中的速度瞬心是两构件上（相对速度 ）为零的重合点，它用于平面机构（ 速度 ）分析。2下列机构中，若给定各杆长度，以最长杆为连架杆时，第一组为（ 双摇杆机构 ）机构；第二
24、组为（ 曲柄摇杆机构 ）机构。(1) a = 250 b = 200 c = 80 d = 100；(2) a = 90 b = 200 c = 210 d = 100 。3.机构和零件不同，构件是（运动的单元 ），而零件是（制造的单元 ）。4凸轮的基圆半径越小，则机构尺寸（越大 ）但过于小的基圆半径会导致压力角（增大 ）。5用齿条型刀具范成法切制渐开线齿轮时，为使标准齿轮不发生根切，应使刀具的（齿顶线不超过极限啮合点 ）。6当要求凸轮机构从动件的运动没有冲击时，应选用（摆线运动）规律。7间歇凸轮机构是将（主动轮的连续转动）转化为（从动转盘的间歇 ）的运动。8刚性转子的平衡中，当转子的质量分布
25、不在一个平面内时，应采用 （动平衡 ）方法平衡。其平衡条件为（M = O ；F = 0 ）。1 9机械的等效动力学模型的建立，其等效原则是：等效构件所具有的动能应（ 等于整个系统的总动能 ）。等效力、等效力矩所作的功或瞬时功率应（等于整个系统的所有力，所有力矩所作的功或所产生的功率之和 ）。10平面机构结构分析中，基本杆组的结构公式是（ 3n = 2PL ）。而动态静力分析中，静定条件是（ 3n = 2PL ）。一、 选择题： （20分）1渐开线齿轮齿条啮合时，若齿条相对齿轮作远离圆心的平移，其啮合角（ B ）。A)增大 ； B)不变； C)减少。2为保证一对渐开线齿轮可靠地连续传动，应便实际
26、啮合线长度（ C ）基圆齿距。A)等于； B)小于； C)大于。3高副低代中的虚拟构件的自由度为（ A ）。A) -1 ； B) +1 ； C) 0 ；4压力角是在不考虑摩擦情况下，作用力与作用点的（ B ）方向的夹角。A)法线； B)速度； C)加速度； D)切线；5理论廓线相同而实际廓线不同的两个对心直动滚子从动件盘形凸轮，其推杆的运动规律是（ A ）。A)相同的； B)不相同的； C)不一定的。6飞轮调速是因为它能（ C ）能量，装飞轮后以后，机器的速度波动可以（ B ）。 A)生产； B)消耗； C)储存和放出。 A)消除； B)减小； C)增大。7作平面运动的三个构件有被此相关的三个
27、瞬心。这三个瞬心（ C ）。A)是重合的； B)不在同一条直线上； C)在一条直线上的。8渐开线标准齿轮在标准安装情况下，两齿轮分度圆的相对位置应该是（ C ）。A)相交的； B)分离的； C)相切的。9齿轮根切的现象发生在（ D ）的场合。A) 模数较大； B)模数较小； C)齿数较多； D)齿数较少10重合度表示一对轮齿啮合的时间在齿轮转过一个基圆齿距的时间内占（ A ）。A) 40%； B) 60%； C) 25%一、 填空题（每题3分，共30分）1.渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件（两轮模数和压力角相等）2用齿条形刀具范成法加工渐开线齿轮时，为了使标准齿轮不发生根切，刀具的齿顶线（圆）
28、应低于极限啮合点N1 。其最少齿数为 17 。 1 3机器产生速度波动的类型有周期性速度波动、非周期性速度波动分别用 飞轮 ，和调速器 来调节。4刚性回转件的平衡有两种，一种是静平衡 其质量分布特点是 在一同平面内另一种是动平衡其质量分布特点是不在同一平面内 。5构件与零件不同，构件是 运动单元，零件是 制造单元。6斜齿轮的标准参数在 法 面上，圆锥齿轮的标准参数在 大端 面。7槽轮机构是将 主动销轮的连续旋转运动转换成从动槽轮的间歇转动运动。8曲柄摇杆机构出现最小转动角的位置是 曲柄与机架两次共线位置。9三角螺纹主要用于 联接 ；矩形螺纹主要用于传递运动。这是因为三角螺纹比矩形螺纹 摩擦力矩
29、大 。10如图铰链四杆机构中，d的长度在 28 d 44 范围内为曲柄摇杆机构；在 d 12 范围内为双曲柄机构。一、 填空题： （30分）1.在曲柄摇杆机构中（ 曲柄 ）与（ 机架 ）两次共线位置时可能出现最小传动角。2连杆机构的急回特性用（ 行程速比系数K ）表达。3转动副摩擦中，总反力的作用应与（ 摩擦圆）相切。其轴承对轴颈的摩擦力矩的方向与（相对角速度）方向（ 相反 ）。4一对渐开线标准直齿轮非标准安装时，节圆和分度圆（ 不重合 ）分度圆的大小取决于（基圆 ），节圆的大小取决于（啮合角 ）。5渐开线齿轮传动须满足三个条件为（ 正确啮合条件、连续传动条件、无侧隙啮合条件 ）。6槽轮机构是
30、将（主动销的连续转动）转换为（槽轮的单向间歇）运动。7行星轮系中各轮齿数的确定需要满足的条件为（传动比条件、同心条件、装配条件和邻接条件 ）。8机械产生速度波动的原因是（ 等效驱动力矩不等于等效阻力矩，使机械的动能发生变化引起的 ）。9机械在稳定运转时期，在一个运动循环周期的始末，驱动功和阻抗功的大小（相等），动能的增量（等于零 ）。10在具有自锁性的机械中，正行程的效率应（大于零）反行程的效率应（ 小于零 ）。二选择题： （20分）1在移动滚子从动件盘型凸轮机构中，若凸轮实际廓线保持不变，而增大或减小滚子半径，从动件运动规律会（ B ）。A）改变 ； B）不变2齿轮渐开线在（ B ）上的压力角，曲率半径最小。A）根圆； B）基圆； C）分度圆； D）齿顶圆。3速度瞬心是（ A ）为零的重合点。A）相对速度； B）绝对速度；
