機械原理期末復習題

概念類

1、三心定理是指三個彼比作平面平行運動的構件的三個瞬心必位于同向來線上。

2、對于直動推桿盤形凸輪機構來講，在其它條件相同的情況下，偏置直動推桿與對心直動

推桿相比，兩者在推程段最大壓力角的關系為對心比偏置大。

3、對于不通過運動副直接相連的兩構件間的瞬心位置，需用三心定理來確定。

4、機構中的構件是由一個或者多個零件所組成，這些零件間不能產(chǎn)生相對運動。

5、漸開線自:齒圓柱齒輪傳動的重合度是實際嚙合線段與基圓齒距的比值。

6、在平面機構中若引入P個高副將引入P個約束，而弓入P個低副將引入2P個約束，H

HLL

則活動構件數(shù)n、約束數(shù)與機構自由度F的關系是F=3n-2P7、機器運轉浮

現(xiàn)周期性速度波動的原因是在等效轉動慣最為常數(shù)時，各瞬時驅動功率和阻抗功率不相等,

但其平均值相等，且有公共周期。

8、在機械穩(wěn)定運轉的一個運動循環(huán)周期中，慣性力和重力所作之功均為零。9、斜

齒圓柱齒輪的標準模數(shù)和標準壓力角在法面匕1()、決定漸開線標準直

齒圓柱齒輪兒何尺寸的五個基本參數(shù)是齒數(shù)、模數(shù)、壓力角、齒頂高系數(shù)、頂隙系數(shù)，其

中參數(shù)：模數(shù)、壓力角、齒頂高系數(shù)、頂隙系數(shù)是標準值。

11、平底垂直于導路的直動推桿盤形凸輪機構中，其壓力角等于零。

12、在計算平面機構的自由度時，應注意：

(1)、要正確計算運動副數(shù)目

a.復合校鏈問題；

b.兩構件構成多個轉動副，其軸線互相重合時，只能算一個轉動副。

c.兩構件構成多個挪移副，其導路互相平行或者重合時，只能算一個挪移副。

d.兩構件在多處相接觸而構成平面高副，旦各接觸點的公法線彼此重合，則只能算一個

平面高副。

(2)、要除去局部自由度

(3)、要除去虛約束

13、在機器中安裝飛輪的目的，普通是為了調(diào)節(jié)機械的周期性速度波動，而同時還可以達

到利用其儲能來提供動力、匡助克服很大的尖峰工作載荷、實現(xiàn)節(jié)能的目的。14、某

齒輪傳動的重合度￡=2.4,這說明齒輪在轉過?個基圓齒距的過程中有60%的時間是兩對齒

嚙合，有40%的時間是三對齒嚙合。

15、機構具有確定運動的條件是：機構的原動件數(shù)等于機構的自由度數(shù)：若機構自由度

F>0,而原動件數(shù)<F,則構件間的運動是不徹底確定的；若機構自由度F>(),而原動件數(shù)

>F,則各構件之間無相對運動或者產(chǎn)生破壞。

16、對于錢鏈四桿機構，當從動件的行程速度變化系數(shù)K等于1時，機構沒有急回特性。

17、對于曲柄搖桿機構，當搖桿為原動件，且曲柄與連桿共線時，浮現(xiàn)死點。

18、速度多邊形具有以下特點：

(1)作圖起點p稱為速度多邊形的極點p，它代表機構中速度為零的點。

(2)在速度多邊形中，連接p點和任?點的矢量代表該點在機構圖中同名點的絕對速度，

其指向是從p點指向該點。

(3)在速度多邊形中，連接其他任意兩點的矢量代表該兩點在機構圖中同名點間的相對

速度，其指向與速度的下角標相反。

(4)ABCE^Abcc,圖形bcc稱為圖形BCE的速度影像。

(5)在速度多邊形中，當己知同一構件上兩點的速度時，利用速度影像原理可求得此構

件上其余各點的速度。B

19、右圖為一對心曲柄滑塊機構，若以滑塊3為機產(chǎn)

架，則該機構轉化為直動滑桿機構；若以構件2為7

機架，則該機構轉化為曲柄搖塊機構。

20、何謂凸輪工作廓線的變尖現(xiàn)象和推桿運動的失真現(xiàn)象？它對凸輪機構的工作有何影

響？如何加以避免？

答：在用包絡的方法確定凸輪的工作廓線時，凸輪的工作廓線浮現(xiàn)尖點的現(xiàn)象稱為變尖現(xiàn)

象：凸輪的工作廓線使推桿不能實現(xiàn)預期的運動規(guī)律的現(xiàn)象稱為失真現(xiàn)象。變尖的工作廓

線極易磨損，使推桿運動失真，而失真時，推桿的運動規(guī)律徹底達不到設計要求，因此應

設法避免。

變尖和失真現(xiàn)象可通過增大凸輪的基圓半徑，減小滾子半徑以及修改推桿運動規(guī)律等方法

來避免。

21、在凸輪機構的推桿的常用運動規(guī)律中，若采用正弦加速度運動規(guī)律，則可避免剛性沖

擊和柔性沖擊，若采用等速運動規(guī)律，則存在剛性沖擊。

22、一對直齒圓柱齒輪的中心距不一定等于兩分度圓半涇之和，但一定等于兩節(jié)圓半徑之

和。

23、在斜齒圓柱齒輪傳動中，除了用變位方法來湊中心距外，還可用改變螺旋角的方法來

湊中心距。P194

24、經(jīng)過負變位的齒輪比標準齒輪的分度圓齒厚一更薄」齒頂厚變厚，齒頂高減小。

25、當原動件為整周轉動時，使執(zhí)行構件能作往復擺動的機構有曲柄搖桿機構；擺動導桿

機構；擺動從動件圓柱凸輪機構；撰動從動件空間凸輪機構或者多桿機構等。

26、等效質量和等效轉動慣量可根據(jù)等效原則：等效構件的等效質量或者等效轉動慣量所

具有的動能等于原機械系統(tǒng)的總動能來確定。

27、設有一漸開線標準齒輪，z26,m3mm>1,20，求其齒廓曲線在分度圓和a

齒頂圓卜?的曲率半徑及齒頂圓壓力角。

解：齒頂圓半徑

1一1z21r)mJ.(2621)342uiin

a2a2

分度圓半徑

11

r-yiz斤32639mm

28、理論廓線相同而實際廓線不同的兩個對心直動滾子從動件盤形凸輪機構，其從動件的

運動規(guī)律相同。

29、滾了?從動件盤形凸輪機構的滾了?半徑應小于凸輪理論廓線外凸部份的最小曲率半徑。

30、當原動件為整周轉動時，使執(zhí)行構件能作往里搜動的機構有曲柄搖桿機構；擺動導桿

機構；擺動從動件圓柱凸輪機構；擺動從動件空間凸輪機構或者多桿機構等。

31、齒輪的漸開線形狀取決于它的基圓直徑。

32、?對漸開線齒輪嚙合傳動時，其中心距安裝若有誤差，仍能保證瞬時傳動比不變,

33、阿基米德蝸桿的標準模數(shù)和標準壓力角是在它的軸面中。

34、機構中，傳動角越大，對機構的傳動越有利，效率越高。

35、在凸輪機構的各種常用從動件運動規(guī)律中，等速運動規(guī)律具有剛性沖擊；等加速等減

速、簡諧運動規(guī)律具有柔性沖擊；而五次多項式、正弦加速度運動規(guī)律無沖擊。

36、凸輪機構的壓力角：是指推桿在與凸輪的接觸點處所受正壓力的方向(沿凸輪接觸點的

法線方向)與推桿上接觸點的速度方向之間所夾的銳角。

37、內(nèi)嚙合斜齒圓柱齒輪傳動的正確嚙合條件是mm；；。Pl94H?m

n2I212

38、避免凸輪廓線失真的措施：減小滾子半徑；增大基圓半徑；修改推桿的運動規(guī)律。

39、在設計直動滾子推桿盤形凸輪機構的工作廓線時發(fā)現(xiàn)壓力角超過了許用值，且廓線出

現(xiàn)變尖現(xiàn)象，此時應采用的措施是增大基圓半徑。

40、機器在穩(wěn)定運轉階段，一個運動循環(huán)周期之內(nèi)，等效驅動力矩Md所做的功應等于等

效阻力矩所做的功，機械動能的增量等于零。

41、等效質量和等效轉動慣量可根據(jù)等效原則：等效構件的等效質量或者等效轉動慣量所

具有的動能等于原機械系統(tǒng)的總動能來確定。

綜合類

1.試計算如圖所示直線機構的自由度。

解：

R、C、D、F處都是由二個構件組成

的復合較鏈，各有2個轉動副

n7P10

p01

h

F3n2pp3721001

2.求下列機構的自由度，并說明需要幾個

原動件才干保證其有確定的運動。

解：*.*F=3n-2P￡年x5-2x7=1

???只需要1個原動件就能保證該機構具有確定的運動。

3、計算下圖所示機構的自由度，并說明該機構是否具有確定的運動。

解：F3112Pp=3x5-2x7=1

1h

因機構的自由度F等于原動件數(shù)，故

該機構具有確定的運動。E

3.在圖示滾子直動從動件盤形凸輪機構中，已知凸輪為一偏心圓盤，

其半徑R=25mm，滾子半徑r=5mm，偏距e=5mm，凸輪軸心0至

r

圓盤幾何中心01的距離OO]=15mm,凸輪逆時針轉動，試求：1）

在圖上分別標出在圖示位置及凸輪逆時針轉過90。時機構的壓力角;

2）凸輪由圖示位置逆時針轉過9。）時，標出推桿的位移？

解：1）在圖示位置及凸輪逆時針轉過90）時機構的壓力角如圖所示。

2）凸輪由圖示位置逆時針

轉過9Oo時，推桿的位移s

如圖所示。

4.如圖a,b所示為兩個不同結構的錐齒輪周轉輪系.已知

z20,z24,z30,z40,n200r/min

12231

n100r/min求兩輪系的n為多少？

-oH

解1）在圖（a）中

inJ“n"z24儡?

13nnzz2030

3H12

n(innn)/(H1)

H133113

[1.6(100)200]/(1.61)600r/min

2)在圖(b)中

iH.nHn"Z2440

1.6

13nnzz2030

3ni2

n(innn)/(H1)

H133113

[1.6(100)200]/(1.61)

其各自

15.385r/min

5.如圖所示輪系中，z5z225,z220,組成輪系的各齒輪模數(shù)相同。

齒輪1和3軸線重合，且齒數(shù)相同。求輪系傳動比匕。

解：（1）分清輪系

齒輪1-6-3組成定軸輪系；1

齒輪5-2.2-3及構件4組成一個周轉輪系。

（2）列方程求傳動比i“

?nnzZ/ix

145423(1)

53nnzz

3452

z

316

因齒輪r和3軸線重合，故齒輪2和5的中心距等于齒輪2和3的中心距

m，嗎化%）

故2

Z

即“252公所以

zzzz25252030

3252

nn2530

于是由式（1）可得：科癡"2520⑶

n

?1

因為齒輪1'和3齒數(shù)相同，故由式（2）得：n

3

即In因1111，nn做之、⑷

1Ju*

nn

將式（4）代入式（3）知土力1.5(5)

又因齒輪1-2-54組成一個周轉輪系，故

nnzzz

j4_J_4_255(6)

15

n5n4z1z27Z1

又由于齒輪1的分度圓半徑應等于齒輪2的分度圓直徑與齒輪5的分度

圓半徑之和，即：

mzmz

imz5

222所以

Z\2zZ2252575

*2，

n

)4Z251

所以irir-1—753

聯(lián)立式(5)、式(7)求解得：

6.用電動機驅動的剪床中，作用在剪床主軸上的阻力矩Mer的變化

規(guī)律如圖所示。等效驅動力矩Med為常數(shù)，機電轉速為1500r/min,

機組各構件的等效轉動慣量略去不計，試求保證運轉不均勻系數(shù)3不

超過時，安裝在電動機主軸上的飛輪轉動慣量又問電動機的

0.05F

平均功率應多大？

根據(jù)穩(wěn)定運轉階段中每一循環(huán)過程內(nèi)驅動力所作的功等于阻力所作

5

的功，得MJ20W0020

244

M217.5Nm

ed

2)求最大盈虧功A(217,520)98.75

12-

A217.5—1600.345.625

274

A(217.520)上246.875

34

A0

對應各點盈虧功積累變化量分別為:o

A98.75(Nm)

A98.75(345.625)246.875Nm

b

A(246.875)246.8750Nm

最大盈虧功為：W98.75（246.875）345.625

(Nm)

3）求飛輪的轉動慣量

W用平均轉速n(單

Jmax若式中的平均角速度m

F2nn

_2_

位）代替，則因：

m:r/minm6030

故有：

345.625

0.88kgm2

(「讖05

-30-

4)平均功率為

NM217.515.34.15kW

ed30

7.一機器作穩(wěn)定運轉，其中一個運動循環(huán)中的等效驅動力矩Md和

等效阻力矩Mr的變化如圖所示。機器的等效轉動慣量J=lkg.m2,

在運動循環(huán)開始時，等效構件的角速度3=%0rad/s,求：1）等效構

件的最大角速度3和最小角速度但2）機器運轉速度不均勻系

maxmin

數(shù)5。

解1）求等效驅動力矩M?

d

根據(jù)穩(wěn)定運轉階段中每一循環(huán)過程內(nèi)驅動力所作的功等于阻力所作

的功，得

M2M

dr7M

即得

M2100

dTlOONm

故M25(N.m)

donn3n2n7

2)求3和3

maxmmy丁

等效構件在各位置角時的動能:

E.(J2200(Nm)

o時，。)2°

E(EM20025(Nm)

時,)0d

3

3EEo(MM)d20012.5(Nm)

2

時，2()dr

EE2(M)d200(Nm)

(2)(L)3r

2時，22

3

時，能量最大，此時max；在?時，能量

等效構件在轉角為

最小。此時min；

fZE

由EJ?得[()23.6(rad/s)

max

17.93(rad/s)

min

(3)求3

yaxmin20.77(rad/s)

m2

maxmin0.273

m

8.如圖所示為曲柄導桿機構，試：1)計算出該機構的

瞬心數(shù)目，并將全部瞬心標在圖上相應位置;2)寫出該機構的速

度和加速度矢量方程式；

3)根據(jù)速度方程式，按比例畫出速度多邊形，并根據(jù)多邊形圖寫

出構件2的角速度的表達式及方向。8、

解：1)機構的瞬心數(shù)目為：比:---------1

KN(N1)2

4(41)26乂