机械原理复习提纲本部Word格式文档下载.docx
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,即压力角α=90°
曲柄为从动件，曲柄和连杆共线处
3）铰链四杆机构有曲柄的条件。
杆长条件：
最长杆与最短杆的长度之和≤其他两杆长度之和
连架杆或机架之一为最短杆
4）平面四杆机构的作图设计方法。
1.用作图法设计平面四杆机构
2.用解析法设计平面四杆机构
3.用实验法设计平面四杆机构
5）平面四杆机构的运动分析。
瞬心法和矢量图解法
第3章凸轮机构及其设计
1）凸轮机构的类型、优缺点及适用场合。
凸轮机构是由凸轮、从动件和机架三个主要构件所组成的高副机构。
平底从动件凸轮适用于高速运动。
2）凸轮机构设计中的一些基本概念:
基圆:
以凸轮理论轮廓的最小向径所作的圆。
推程:
当凸轮以等角速转动时,从动件被推到距凸轮转动中心最远的位置的过程称为推程。
从动件上升的最大距离称为从动件的升程,相应的凸轮转角称为推程运动角。
回程:
从动件由最远位置回到起始位置的过程称为回程,对应的凸轮转角称为回程运动角。
休止:
从动件处于静止不动的阶段。
从动件在最远处静止不动,对应的凸轮转角称为远休止角;
从动件在最近处静止不动,对应的凸轮转角称为近休止角。
从动件常用运动规律的特点和适用场合。
凸轮机构的从动件做等速运动时，造成强烈刚性冲击；
做等加速等减速和简谐运动时造成柔性冲击；
做正弦加速度运动时没有冲击。
3）反转法原理,学会根据这一原理用图解法设计或分析盘形凸轮机构。
4）滚子半径与凸轮实际轮廓之间的相互影响关系,压力角、基圆半径之间的相互关系（加大基圆半径rmin,可减小压力角）,凸轮机构基本尺寸确定的原则,根据这些原则确定移动滚子从动件盘形凸轮机构的基圆半径、滚子半径（ρmin>
rT）和偏置方向。
第5章齿轮机构及其设计
1）齿轮机构的特点及主要类型。
两轴平行的圆柱齿轮传动：
直齿圆柱齿轮传动（外啮合、内啮合）、齿轮与齿条传动、斜齿圆柱齿轮传动、人字齿轮传动等;
两轴相交的圆锥齿轮传动（直齿、曲齿）;
两轴交错的齿轮传动,如交错轴斜齿轮传动、蜗轮蜗杆传动。
2）齿廓实现定角速比传动的条件。
不论齿廓在任何位置接触,过接触点所作的齿廓公法线必须与连心线交于一定点。
齿廓接触点的公法线与两齿轮连心线的交点称为节点C,以两齿轮的中心O1,O2为圆心,过节点C的两圆称为节圆,节圆半径分别以r1′,r2′表示。
两节圆相切于节点,一对齿轮传动时,它的两节圆作纯滚动,其角速度比就等于两节圆半径的反比,即i=ω1/ω2=r2′/r1′。
3）渐开线的性质。
P105
4）渐开线齿廓的特点。
（1）渐开线齿廓满足定角速比要求
（2）渐开线齿轮传动的可分性
（3）渐开线齿轮之间的正压力方向不变性
5）渐开线标准直齿圆柱齿轮及其啮合传动。
（1）标准齿轮：
分度圆上齿厚与齿槽宽相等,且齿顶高和齿根高为标准值的齿轮称为标准齿轮。
其基本参数有齿数z、模数m、压力角、齿顶高系数ha*、顶隙系数c*五个。
只要这五个基本参数确定,则直齿圆柱齿轮的其他几何尺寸即可确定。
国家标准规定:
标准压力角=20°
、正常齿的齿顶高系数ha*=1.0、顶隙系数c*=0.25,且规定了标准模数系列。
分度圆直径d=mz，s=e=p/2=πm/2;
db=dcosα=mzcosα
齿顶高ha=ha*m=da-d；
齿根高hf=（ha*+c*）m=d-df;
（2）一对渐开线标准直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是:
两轮的模数和压力角必须分别相等,即m1=m2=m,1=2=。
（3）标准中心距：
a=r1+r2=m（z1+z2）/2。
（4）分度圆与节圆、压力角与啮合角:
分度圆和压力角是单个齿轮本身所固有的,而节圆和啮合角是两个齿轮相互啮合时才出现的。
当标准齿轮按标准中心距安装时,节圆与分度圆重合,啮合角与压力角相等。
当标准齿轮按非标准中心距安装时,实际中心距a′是两节圆半径之和,即a′=r1′+r2′≠m（z1+z2）/2,此时的啮合角α′与压力角α不等,对于标准齿轮一般有′>
。
acos=a′cos′
（5）齿轮啮合传动过程:
一对直齿轮啮合传动开始时,是主动齿轮的齿根部与从动齿轮的齿顶接触,当两轮继续传动时,啮合点在主动齿轮齿廓上从齿根部向齿顶部逐渐移动,在从动齿轮上是从齿顶向齿根部逐渐移动,啮合传动终止时,是主动齿轮的齿顶部与从动齿轮齿根部接触。
从另一角度来考察其啮合过程,齿轮传动中啮合点落在两基圆的内公切线上,这条线段称理论啮合线。
实际啮合起始点是从动齿轮顶圆与理论啮合线的交点;
实际啮合的终止点是主动齿轮顶圆与理论啮合线的交点;
两交点之间的线段就是实际啮合线。
（6）重合度:
啮合弧与齿距之比称为重合度,用ε表示,即ε=啮合弧/齿距。
重合度越大,表示同时啮合的齿的对数越多。
（7）齿轮连续传动的条件:
齿轮的传动是依靠两轮轮齿依次啮合实现的。
为保证两齿轮连续传动,必须保证前一对齿尚未退出啮合时,后一对齿已进入啮合,即啮合弧必须大于等于齿距。
在实际考虑制造误差后,为保证渐开线齿轮连续以定角速比传动,啮合弧必须大于齿距,即重合度必须大于1,即ε>
1。
对于渐开线标准齿轮传动,其重合度都大于1,必能实现连续传动。
6）渐开线齿轮的切齿原理、方法及根切现象。
1.成形法2.范成法
用范成法加工齿轮,若刀具的齿顶线超出齿轮理论啮合线的极限点时,齿轮根部的渐开线齿廓将被切去一部分,这种现象称为根切。
对于ha*=1,=20°
的正常齿制标准渐开线齿轮不发生根切的最少齿数zmin=17;
7）变位齿轮的特点及几何尺寸计算。
x称为变位系数。
当x>
0时,表示刀具远离轮坯中心向外移,称为正变位;
当x<
0时,表示刀具趋近于轮坯中心向里移,称为负变位;
分度圆直径d=mz、基圆直径db=dcos，s=πm/2+2xmtanα,e=πm/2-2xmtanα
ha=（ha*+x）m,hf=（ha*+c*-x）m
正变位时，齿廓曲线段离基圆较远，齿顶圆和齿根圆也相应增大，齿根高减小，齿顶高增大，分度圆齿厚与齿根圆齿厚都增大，但齿顶容易变尖；
负变位时，齿廓曲线段离基圆较近，齿顶圆和齿根圆也相应减小，齿根高增大，齿顶高减小，分度圆齿厚和齿根圆齿厚都减小。
等变位齿轮传动：
两轮的变位系数x1+x2=0。
等变位齿轮传动的啮合角α′等于标准齿轮压力角α，即α′=α；
节圆与分度圆重合，即r′=r；
中心距a′等于标准齿轮传动的中心距a，即a′=a。
不等变位齿轮传动：
x1+x2≠0，故α′≠α，r′≠r，a′≠a。
与标准齿轮传动相比，其啮合角发生了变化。
当x1+x2>
0时，称为正传动，此时α′>
α，r′>
r,a′>
a。
当x1+x2<
0时，称为负传动，此时α′<
α，r′<
r，a′<
8）斜齿圆柱齿轮及其啮合传动的特点。
基本参数共六个,与直齿轮相比多引入了一个螺旋角β,且有正、负之分,表示分度圆柱上轮齿的旋向。
β越大,则斜齿轮的特点越明显,如传动平稳、重合度大、承载能力强等;
若β太大,则会产生很大的轴向力,因此设计中一般取β=8°
～20°
斜齿轮的旋向可以这样判断:
把斜齿圆柱齿轮轴线垂直放置,螺旋线左侧高就是左旋,右侧高就是右旋。
斜齿圆柱齿轮的模数、压力角、齿顶高系数、顶隙系数都有端面参数和法面参数之分,端面是指垂直于齿轮回转轴线的平面;
法面是指垂直于轮齿方向的截面。
其中法面参数mn,n,han*,cn*为标准值,取值与直齿轮相同。
因为从端面看,一对斜齿轮的啮合情况完全相当于一对直齿轮传动,因此将端面参数代入直齿轮的几何尺寸计算公式中,即可计算出斜齿轮的其他尺寸参数,如分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径。
斜齿轮几何尺寸计算的关键是法面参数与端面参数之间的换算关系:
模数mn=mtcosβ,压力角tanαn=tanαtcosβ,齿距pn=ptcosβ,且在计算齿高时要注意:
齿顶高ha=mn,齿根高hf=1.25mn。
过斜齿轮分度圆柱上齿廓的任一点C作轮齿螺旋线的法向平面,该法面与分度圆柱的交线为一椭圆。
以椭圆在点C处的曲率半径为分度圆半径,以斜齿轮法面模数mn为模数,取标准压力角αn作一直齿圆柱齿轮,这一假想的直齿圆柱齿轮称为该斜齿轮的当量齿轮。
当量齿轮的齿形与斜齿轮的法向齿形相同,其齿数称为当量齿数zv,
zv=z/cos3β
一对斜齿轮啮合传动:
（1）一对斜齿轮正确啮合条件:
两齿轮的法面模数和法面压力角必须分别相等,即mn1=mn2=m,αn1=αn2=α,且螺旋角大小相等、方向相反（外啮合）,即一为左旋,一为右旋,β1=-β2。
因两斜齿轮的螺旋角大小相等,故正确啮合两斜齿轮的端面模数和端面压力角也分别相等,即mt1=mt2,αt1=αt2。
（2）一对斜齿轮传动的中心距a:
a=（d1+d2）=mt（z1+z2）=2cosβmn（z1+z2）
（3）斜齿轮传动的重合度ε:
ε=εt+btanβ/pt
斜齿轮传动的重合度比端面齿廓完全相同的直齿轮大btanβ/pt,且随着斜齿轮的齿宽b和螺旋角β的增大而增大,所以斜齿轮传动与直齿轮相比,其传动平稳、承载能力强。
斜齿轮传动的特点:
传动平稳、重合度大、最少根切齿数更少。
9）普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算。
蜗杆传动的主要参数有以下四组:
（1）模数m和压力角α;
（2）传动比i、蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2;
（3）蜗杆直径系数q和导程角γ;
（4）中心距a。
其几何尺寸计算的要点及注意的事项如下:
（1）蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算都是在中间平面上进行的。
中间平面是通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面,蜗杆传动在中间平面上相当于齿轮齿条传动。
（2）蜗杆头数推荐选取z1=1,2,4。
头数越多,传动效率越高,但蜗杆加工困难;
头数少,传动比大,但传动效率低;
单头蜗杆可以自锁。
（3）需要特别注意的是蜗杆传动的传动比i=n1/n2=z2/z1≠d2/d1,中心距a=0.5m（q+z2）≠0.5m（z1+z2）。
（4）蜗杆导程角γ。
tanγ=z1px/πd1=mz1/d1=z1/q。
导程角γ越大,蜗杆传动的效率越高。
（5）蜗杆直径系数q的引入是为了限制蜗轮滚刀的数目,使蜗杆分度圆直径标准化。
m一定时,q越大,则蜗杆轴的刚度及强度相应增大;
z1一定时,q越小,则γ越大,传动效率越高。
（6）蜗杆与蜗轮啮合传动的齿面间滑动速度vs=v1/cosγ（m/s）,是非常大的,因此蜗杆传动效率较低,磨损较大,发热多。
（7）蜗轮及蜗杆的齿顶高系数是1,顶隙系数是0.2,齿顶高和齿高的计算与圆柱齿轮的计算方法相同。
（8）蜗杆正确啮合的条件。
在中间平面上蜗杆轴向模数ma1和轴向压力角αa1分别等于蜗轮端面模数mt2和端面压力角αt2,且蜗杆导程角γ应等于蜗轮螺旋角β,两者旋向相同,即ma1=mt2=m,αa1=αt2,且γ=β（考虑的是最常见的两轴交错角为90°
的蜗杆传动）。
（9）蜗杆传动中蜗轮转向的判断方法。
右旋蜗杆左手握,左旋蜗杆右手握,四指ω1,拇指ω2。
10）直齿圆锥齿轮及其啮合传动的特点。
圆锥齿轮机构是用来传递两相交轴之间的运动。
（1）为计算和测量的方便,取大端的参数为标准值。
其大端模数me系列值与圆柱齿轮不同,有其标准GB12368—90;
齿顶高系数ha*=1,但顶隙系数c*=0.2。
（2）在锥齿轮轴剖面上,齿顶圆锥母线、齿根圆锥母线与分度圆锥母线之间的夹角分别称为齿顶角θa、齿根角θf。
等顶隙齿时θa=θf=arctanhf/Re;
不等顶隙时θa=arctanha/Re,θf=arctanhf/Re。
分度圆锥、齿顶圆锥、齿根圆锥的母线与轴线之间的夹角分别称为分度圆锥角δ、顶锥角δa=δ+θa、根锥角δf=δ-θf。
（3）分度圆锥、齿顶圆锥、齿根圆锥在大端的投影圆分别称为该圆锥齿轮的分度圆、齿顶圆、齿根圆。
锥齿轮分度圆直径d=mez=2Resinδ,齿顶圆直径da=d+2mecosδ,齿根圆直径df=d-2.4mecosδ。
一对圆锥齿轮传动相当于一对节圆锥作纯滚动。
（1）一对直齿圆锥齿轮正确啮合条件:
两轮大端的模数和压力角必须分别相等,即me1=me2=m,α1=α2=α。
（2）锥齿轮传动的传动比为
i=ω1/ω2=z2/z1=d2/d1=sinδ2/sinδ1
当轴交角Σ=90°
时,则有i=cotδ1
3.锥齿轮的当量齿轮
将圆锥齿轮的背锥展开为平面扇形,并以圆锥齿轮大端模数为模数,取标准压力角,作扇形齿轮并将缺口补足为完整的圆柱齿轮,称为该圆锥齿轮的当量齿轮。
其齿廓形状与该圆锥齿轮大端齿形相似,其齿数称为当量齿数zv,即
zv=z/cosδ
直齿圆锥齿轮不发生根切的最少齿数为zmin=zvmincosδ
第6章齿轮系及其设计
1）轮系的定义,分类及轮系的功用。
（1）定轴轮系。
轮系中各个齿轮的回转轴线的位置是固定的。
（2）周转轮系。
轮系中至少有一个齿轮的回转轴线的位置是不固定的,绕着其他构件旋转,则这种轮系称为周转轮系。
周转轮系中的主要构件有:
行星轮、行星架、中心轮又称为太阳轮。
差动轮系,机构自由度为2;
行星轮系,机构自由度为1。
轮系功用：
（1）相距较远的两轴之间运动和动力的传递。
（2）实现变速传动。
（3）获得较大的传动比。
（4）进行运动的合成和分解
2）定轴轮系的传动比的计算。
1.传动比的数值计算
2.首末两轮转向的判断
当首末两轮的轴线相平行时,两轮转向的异同可用传动比的正负表示。
两轮转向相同时,传动比为“+”;
两轮转向相反时,传动比为“-”。
但是如果首末两轮的轴线不平行,则只能计算传动比的大小,首末两轮的转向用箭头表示。
通常两轮的转向用箭头法判断,即假定首轮的转向（或依题意给定的方向）,用箭头在图示上表示,根据啮合情况,依次将每个轮子的转向在图示上标注出来,最后可以得到末轮的转向。
一般画箭头时有以下原则:
（1）外啮合齿轮:
两箭头相对或相背。
（2）内啮合齿轮:
两箭头同向。
（3）圆锥齿轮:
两箭头同时指向节点或同时背离节点。
（4）蜗杆传动:
左手或右手定则—右旋蜗杆左手握,左旋蜗杆右手握,四指ω1,拇指ω2。
（5）同轴齿轮:
3）周转轮系传动比的计算。
转化轮系
4）复合轮系的计算方法,并能进行简单的复合轮系的传动比的计算。
复合轮系是指该轮系中既有周转轮系部分,又有定轴轮系部分,因此计算的关键是:
正确分解周转轮系和复合轮系,分别列出计算方程式,然后联立解出所要求的传动比。
5）轮系的效率与设计
周转轮系效率
行星轮系的效率是其传动比i1H的函数。
负号机构（iH1n<
0）具有较高的效率。
正号机构具有大的传动比范围。
配齿公式
第7章间歇运动机构及其设计
1）棘轮机构的组成、工作原理、类型、特点及应用。
棘轮机构主要由摇杆、棘爪、棘轮和机架等组成。
2）槽轮机构的组成、工作原理、主要参数的计算。
在一个运动循环内,槽轮的运动时间tm对拨盘的运动时间t之比值称为运动系数,即τ=tm/t。
对于拨盘上有K个均匀分布圆销、槽轮有z个径向槽的槽轮机构,其运动特性系数τ为
3）不完全齿轮机构。
4）凸轮间歇运动机构。
第8章其他常用机构
1）螺旋机构。
差动螺旋与复式螺旋
2）万向铰链机构的组成、类型与特点
为使主从轴角速度恒相等，双万向铰链机构安装应满足的3个条件。
第11章平面机构的力分析
1）作用在机械上的力类型及特点。
2）构件惯性力的确定:
一般力学法和质量替换法
3）摩擦力的确定：
移动副、转动副和高副
4）机构的力分析方法：
静力分析、动态静力分析
第12章机械的效率与自锁
1）机械效率的表达形式和系统的机械效率。
2）机械自锁与判定方法：
移动副、转动副
第13章机械的平衡
1）机械平衡的目的。
2）刚性转子的平衡设计。
静平衡-单面平衡（径宽比D/b≧5，轴向尺寸较小）
动平衡-双面平衡（径宽比D/b<
5，轴向尺寸大）
3）刚性转子的平衡实验。
4）转子的许用不平衡量
参数
5）平衡设计方法：
完全平衡：
加平衡质量法、对称布置法
不完全平衡：
附加平衡质量法、近似对称布置法
第14章机械的运转及其速度波动的调节
1）机械运转速度波动的原因和类型。
2）等效动力学模型
3）机械运动方程式与求解
4）非周期性速度波动的调节方法—调速器。
5）周期性速度波动的调节方法,飞轮调速的原理和飞轮设计的基本方法。
最大盈亏功；
飞轮转动惯量（与平均角速度成反比，宜安装在高速轴）；
速度不均匀系数的许用值
第二部分题型
一．选择题
1．若两构件组成低副，则其接触形式为（A）
A．面接触；
B．点或线接触；
C．点或面接触；
D．线或面接触。
2．四杆长度不等的双曲柄机构，若主动曲柄作连续匀速转动，则从动曲柄将作（A）。
A．周期变速转动；
B．间歇转动；
C．匀速转动；
D．往复摆动。
3．杆长不等的铰链四杆机构，若以最短杆为机架，则是（D）。
A．曲柄摇杆机构；
B．‘双曲柄机构；
C．双摇杆机构；
D．双曲柄机构或双摇杆机构。
4．铰链四杆机构的死点位置发生在（A）。
A．从动件与连杆共线位置；
B．从动件与机架共线位置；
C．主动件与连杆共线位置；
D．主动件与机架共线位置。
5．当对心曲柄滑块机构的曲柄为原动件时，机构有无急回特性和死点?
（C）。
A．有急回特性、有死点；
B．有急回特性、无死点；
C．无急回特性、无死点；
D．无急同特性、有死点；
6．图示凸轮机构的推程运动角是多少？
（AB、CD为以O为圆心的圆弧）（D）。
A．160°
；
B．130°
C．120°
D．110°
7．铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和，且以最短杆为机架，则机构有（B）。
A、一个曲柄，B、两个曲柄，C、无曲柄，D、可能有一个也可能有两个。
8．图（a）为（B）；
图（b）为（D）。
A．曲柄滑块机构B．导杆机构
C．摇块机构D．定块机构
（a）（b）
9．凸轮机构从动件运动规律为等速运动规律时，机构受力（B）。
A无冲击B有刚性冲击
C有柔性冲击D不确定冲击
10．图示为凸轮机构在推程中从动件的位移线图，其从动件的运动规律为（C）。
这种运动规律
0、e两点（E）。
A．等速运动
B．等加速、等减速运动
C．简谐运动
D．引起刚性冲击
E．引起柔性冲击
F．能避免冲击
二．填空题
1．四杆机构中压力角的余角称为传动角。
2．凸轮机构按从动件形状分类可分为尖顶，滚子和平底从动件。
3．一对渐开线直齿圆柱齿轮连续传动的条件为重合度ε≥1。
4．在机构中与其他约束重复而不起限制运动的约束称为虚约束。
5．对齿轮系，根据其运动时各轮轴线位置是否固定可分为定轴轮系和周转轮系两大类。
6．在铰链四杆机构中，存在曲柄的必要条件是连架杆及机架具有一最短杆和最短杆加最长杆之和小于或等于另两杆长度之和。
7．在设计凸轮机构时，凸轮基圆半径取得越小，所设计的机构越紧凑，但是压力角越大使机构的工作情况变坏。
8．圆柱齿轮传动中，当齿轮的直径d1一定时，若减小齿轮模数与增大齿轮齿数，则可以提高传动平稳性。
（增大了重合度）
9．斜齿圆柱齿轮的齿数z与模数聊不变，若增大螺旋角β，则分度圆直径d不变。
10．三个以上的构件在同一处以转动副相连，且转动副的轴线是重合的，则构成复合铰链。
三．判断题
1．斜齿圆柱齿轮的分度圆直径d=mnz（×
）
2．渐开线齿轮传动齿廓间正压力方向不变，始终沿啮合线。
（√）
3．节圆就是分度圆。
（×
4．螺纹的螺旋升角愈小，螺纹的自锁性能愈好。
四、简答题
1．什么是虚约束?
什么是复合铰?
什么是局部自由度?
2．构件系统成为机构的充分必要条件。
3．机构具有确定运动的条件。
4．铰链四杆机构有曲柄存在的条件。
5．什么是连杆机构的极位夹角?
6．连杆机构输出件具有急回特性的条件。
7．怎样确定四连杆机构的死点位置。
8．举例说明平面四杆机构的演化方法有哪些?
9．凸轮机构中从动件的运动规律特性。
10．齿轮传动的特点。
11．齿轮传动的基本要求。
12．渐开线齿廓啮合的特点。
13．一对渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合条件和连续传动条件是什么?
14．斜齿与直齿圆柱齿轮传动相比有何特点?
螺旋角太大或太小会怎样，为什么一般在8°
～20°
范围内取值?
应按什么原则选取?
15．直齿圆柱齿轮传动、斜齿圆柱齿轮传动和蜗杆传动正确啮合的条件。
16．什么是定轴轮系?
什么是行星轮系？
五、综合题
主要包括：
图解法设计平面四杆机构参见P73，作业题：
13,14,30
瞬心法分析机构速度参见P73，作业题：
16,17
矢量图解法作机构运动分析参见P76，作业题：
20
图解法设计凸轮机构参见P100，作业题6,8
机构自由度计算参见P38，作业题9,11-16
齿轮几何尺寸计算（含标准直齿和斜齿）参见P134，作业题20,24,28,34,
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