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1、机械原理各章问答答案 机械原理问答题1.什么是机构、机器和机械答：机构：在运动链中，其中一个件为固定件（机架），一个或几个构件为原动件，其余构件具有确定的相对运动的运动链称为机构。机器：能代替或减轻人类的体力劳动或转化机械能的机构。机械：机器和机构的总称。2.机器有什么特征答：经过人们精心设计的实物组合体。 各部分之间具有确定的相对运动。 能代替或减轻人的体力劳动，转换机械能。3.机构有什么特征￥答：经过人们精心设计的实物组合体。 各部分之间具有确定的相对运动。4.什么是构件和零件答：构件：是运动的单元，它可以是一个零件也可以是几个零件的刚性组合。 零件：是制造的单元，加工制造不可再分的个体。

2、1.什么是平面机构答：组成机构的所有构件都在同一平面或相互平行的平面上运动。 2.什么是运动副平面运动副分几类，各类都有哪些运动副其约束等于几个 答：运动副：两个构件直接接触而又能产生一定相对运动的联接叫运动副。 平面运动副分两类：| （1）平面低副（面接触）包括：转动副、移动副，其约束为 2。 （2）平面高副（点、线接触）包括：滚子、凸轮、齿轮副等，约束为 1。 3.什么是运动链， 分几种 答：若干个构件用运动副联接组成的系统。分开式链和闭式链。 4.什么是机架、原动件和从动件 答：机架：支承活动构件运动的固定构件。 原动件：运动规律给定的构件。 从动件：随原动件运动，并且具有确定运动的构件

3、。 5.机构确定运动的条件是什么 什么是机构自由度 答：条件：原动件的数目等于机构的自由度数。: 机构自由度：机构具有确定运动所需要的独立运动参数。 6 .平面机构自由度的计算式是怎样表达的其中符号代表什么 答：F 3n- 2PL-PH 其中： n-活动构件的数目，PL-低副的数目，pH-高副的数目。 7.在应用平面机构自由度计算公式时应注意些什么 答：应注意复合铰链、局部自由度、虚约束。 8.什么是复合铰链、局部自由度和虚约束，在计算机构自由度时应如何处理 答：复合铰链：多个构件在同一轴线上组成转动副，计算时，转动副数目为m-1个 局部自由度：与整个机构运动无关的自由度，计算时将滚子与其组成

4、转动副的构件假想的焊在一起，预先排除局都自由度。 虚约束：不起独立限制作用的约束，计算时除去不计。 9.什么是机构运动简图，有什么用途 答：抛开构件的几何形状，用简单的线条和运动副的符号，按比例尺画出构件的运动学尺寸，用来表达机构运动情况的图形。用途：对机构进行结构分析、运动分析和力分析。l. 什么是平面连杆机构答：组成平面连杆机构的构件多成杆状，且都在同一平面或相互平行的平面上运动，运动副全部都是平面低副。2.平面四杆机构的基本类型有几种是什么答：有三种（1）曲柄摇杆机构（2）双曲柄机构（3）双摇杆机构。3.铰链四杆机构的演化方法有几种是什么答：有三种（1）使杆件的运动学尺寸无限长，转动副演

5、化成移动副。（2）扩大转动副，演化成偏心轮机构。（3）选不向的构件为机架并且变换构件长度。4.曲柄滑块机构在演化前，其机架位置在何处滑块的运动学长度在哪个方向答：机架在垂直滑块移动导路且过曲柄转动中心处，滑块的运动学尺寸在垂直于移动副导路方向，即滑块是垂直道路无限长的构件。5.什么是导杆答：起导路作用的连架杆。（组成移动副的连架杆）6. 铰链四杆机构曲柄存在的条件是什么答：（1）Lmin + Lmax 其它两杆的长度之和。 （2）连架杆或机架中必有一个为最短杆。7.满足杆长条件的四杆机构，取不同构件为机架可以得到什么样的机构答：（1）最短杆的邻边为机架是曲柄摇杆机构。 （2）最短杆为机架是双曲

6、柄机构。 （3）最短杆的对边杆为机架是双摇杆机构。8.不满足杆长条件的四杆机构是什么机构答：无论取哪个构件为机架均是双摇杆机构。9.曲柄滑块、摇块、定块导杆机构是不是四杆机构，为什么答；是四杆机构，因为移动副是由转动副演化而来，并且滑块是垂直于导路无限长的杆件。l0.什么是极位夹角有什么用处 答；曲柄与连杆两次共线时，两曲柄位置所夹的锐角是极位夹角。它是设计四杆机构的几何参数，又是判断机构有无急回的根据。 = 0 则无急回。11.什么是从动件急回，用什么系数来衡量其大小答：从动件非工作行程的平均线速度大于工作行程的平均线速度称为急回。用行程速比系数 K 来衡量。K 愈大急回愈明显，如 K =

7、1，则无急回。12.什么情况下曲柄滑块机构有急回;答：偏距 e 0 的曲柄滑块机构。13.什么是压力角和传动角，有什么作用最小许用传动角为多少答：压力角：力的作用线与力的作用点的绝对速度方向之间所夹锐角。传动角：连杆与从动件之间所夹 锐角。与都是用来衡量机构的传力性能，+= 900；min400 或500 。14.曲柄摇杆机构最小传动角出现在什么位置上如何判定答：出现在曲柄与机架共线的两个位置上，哪个最小要进行比较。15.导杆机构的最大、最小传动角为多少答；当曲柄为原动件时，最大，最小传动角都为900。16.什么是死点位置，在这个位置机构有什么特征答：当往复移动或摆动的构件为原动件，传动角等于

8、零的位置称为死点位置，出现这个位置时机构静止不动。17.连杆机构设计的基本问题是什么答：根据运动学方面的要求，来选定机构的类型，并确定各构件尺寸。18.连杆机构设计有哪几个方面的要求举例说明。答：（1）满足预定运动规律要求，如：行程速比系数K。 （2）满足预定的连杆位置要求，如：连杆的两个、三个位置等。 （3）满足预定的轨迹要求，如：连杆上某点能实现的轨迹。1.什么是速度瞬心，机构瞬心的数目如何计算答：瞬心：两个构件相对速度等于零的重合点。 K = N (N-1) / 22.速度瞬心的判定方法是什么直观判定有几种答：判定方法有两种：直观判定和三心定理，直观判定有四种：(（1）两构件组成转动副的

9、轴心。（2）两构件组成移动副，瞬心在无穷远处。（3）纯滚动副的按触点，（4）高副接融点的公法线上。3.速度瞬心的用途是什么答：用来求解构件的角速度和构件上点的速度，但绝对不能求加速度和角加速度，在四杆机构中用瞬心法求连杆和从动件上任一点的速度和角速度最方便。4.平面机构运动分析的内容、目的和方法是什么答：内容：构件的位置、角位移、角速度、角加速度、构件上点的轨迹、位移、速度、加速度。目的：改造现有机械的性能，设计新机械。方法：图解法、解析法、实验法。.5.用相对运动图解法求构件的速度和加速度的基本原理是什么答：基本原理是理论力学中的刚体平面运动和点的复合运动。6.什么是基点法什么样的条件下用基

10、点法动点和基点如何选择答：基点法：构件上某点的运动可以认为是随其上任选某一点的移动和绕其点的转动所合成的方法。求同一构件上两点间的速度和加速度关系时用基点法，动点和基点选在运动要素己知多的铰链点。7 用基点法进行运动分析的步骤是什么答：（1）选长度比例尺画机构运动简图 （2）选同一构件上已知运动要素多的铰链点作动点和基点，列矢量方程，标出已知量的大小和方向。 （3）选速度和加速度比例尺及极点P、P按已知条件画速度和加速度多边形，求解未知量的大小和方向。 （4）对所求的量进行计算和判定方向。(8 什么是运动分析中的影像原理又称什么方法注意什么答：影像原理：已知同构件上两点的速度或加速度求另外点的

11、速度和加速度，则这三点速度或加速度矢端所围成的三角形与这三点在构件上围成的三角形相似，这就称作运动分析中的影像法，又称运动分析中的相拟性原理。注意：三点必须在同一构件上，对应点排列的顺序同为顺时针或逆时针方向。9什么是速度和加速度极点答：在速度和加速度多边形中 绝对速度为零或 绝对加速度为零的点，并且是绝对速度或绝对加速度的出发点。10.速度和加速度矢量式中的等号，在速度和加速度多边形中是哪一点答：箭头对顶的点。11.在机构运动分析中应用重合点法的基本原理是什么答：点的复合运动。12.重合点法在什么倩况下应用答：两个活动构件有相对运动时，求重合点的速度和加速度。13.应用重合点进行运动分析时，

12、什么情况下有哥氏加速度答：当牵连角速度和重会点间相对速度不等于零时，有哥氏加速度，若其中之一等于零，则哥氏加速度等于零。大小 为： akB1B2 = 22VB1B2方向为：VB1B2 的矢量按牵连角速度2方向旋转 900 。14.应用重合点法进行运动分析时的步骤是什么答：（1）选择比例尺画机构运动简图。 （2）选运动要素已知多的铰链点为重合点，列速度，加速度矢量方程。 （3）选速度比例尺和速度极点画速度多边形。 （4）选加速度比例尺和加速度极点画加速度多边形图。】 （5）回答所提出的问题。1.什么是基圆、基圆半径 答：以凸轮理论廓线的最小向径为半径所作的圆，叫基圆，其半径称为基圆半径。 2.什

13、么是推程、升程（又称行程）推程运动角 答：从动件由距凸轮转动中心最低位置到最远位置的过程称作推程，推程过程中从动件的最大位移称升程（行程）。推程过程中凸轮转过的角度称为推程运动角。 3.什么是远休止角、回程运动角、近休止角 答：远休止角：从动件在距凸轮回转中心最远的位置停留不动，这时对应的凸轮转角称为远休止角。 回程运动角：从动件以一定运动规律降回初始位置，这时凸轮转过的角度。 近休止角：从动件在距凸轮回转中心最近的位置停留不动，这时对应的凸轮转角称为近休止角。 4.什么是刚性冲击和柔性冲击 答：刚性冲击：由加速度产生的惯性力突变为无穷大，致使机构产生的强烈冲击。 柔性冲击：由加速度产生的惯性

14、力为有限值的变化，使机构产生的冲击。 5.凸轮轮廓的形状起什么作用由什么来决定 答：作用：实现从动件的运动规律，取决于从动件的运动规律。 6.图解法设计凸轮廓线的方法是什么什么是反转法 答：方法：反转法，凸轮不动，从动件连同机架一起按凸轮的角速度的相反方向绕凸轮回转中心转动， 而从动件仍按预定的运动规律相对机架运动，从动件尖顶的轨迹即为凸轮廓线，这种方法称为凸轮廓线的反转法设计。 7.直动从动件盘形凸轮廓线设计的已知条件是什么设计中注意什么 答：（1）从动件的运动规律，即从动件的位移线图。 （2）基圆半径。 （3）从动件导路偏距 e 和位置。： （4）凸轮等角速度转动及其转向。 注意：（1）取

15、s、L、比例尺、按已知条件作图。 （2）反转法。 （3）从动件位移在基圆外截取。 （4）所有位移点用光滑曲线连接成凸轮廓线。 8.滚子从动件盘形凸轮廓线设计，以哪一点作为尖顶来设计理论廓线 答：以滚子中心为尖顶来进行设计。 9.偏置直动从动件盘形凸轮机构设计中什么线与偏距圆相切 答：直动从动件的移动轴线与偏距圆相切。 10.摆动从动件盘形凸轮廓线设计的已知条件是什么设计中注意什么(答：条件：（1）从动件的运动规律，即角位移线图； （2）基圆半径； （3）从动件和机架的长度； （4）凸轮等角速度转动及其转向。 注意：同直动从动件盘形凸轮设计相似，用相对运动的反转法。 11.什么是凸轮机构压力角

16、答：在不计摩擦时，凸轮作用在从动件上推力作用线与从动件受力点的绝对速度方向所夹锐角称为压力角。 12.凸轮机构压力角与基圆半径大小有何关系对凸轮机构有何影响 答：基圆半径愈大，机构压力角愈小，但机构愈不紧凑；基圆半径愈小，机构压力角愈大，机构易自锁，效率低，但机构紧凑。1.移动副中的摩擦分几种情况写出其水平驱动力与铅垂载荷之间的关系式。答：分四种：（1）平面摩擦 P = Q tg ， tg = f 。（2）斜平面摩擦 P = Q tg （ + ）。（3）平槽面摩擦 P = Q tg v， tg v = fv = f / sin，为槽形半角， v 、 fv 分别为当量摩擦角、当量摩擦系数。（4）

17、斜槽面摩擦 P = Q tg （ + v）。2.螺旋副中的摩擦有几种，水平驱动力和铅垂载荷关系如何答：有两种：（1）矩形螺纹P = Q tg （ + ），M = Pd2 / 2。（2）三角螺纹P = Q tg （ + v），M = Pd2 / 2，v = arc tg fv ，fv = f / cos，为牙形半角。3.转动副中的摩擦分几种情况，摩擦力或摩擦力矩公式如何答：分两种：（1）轴颈摩擦 Fv = fv Q 式中的 fv 是转动副的当量摩擦系数。Mf = R21 = r fv Q = Q，= r fv 。（2）轴端摩擦（没讲）4.移动副和转动副中总反力的确定方法是什么答：移动副：R21

18、与V12 成 900 + 。转动副：R21 对摩擦圆中心力矩方向与12 转向相反并切于摩擦圆。摩擦圆半径 = r fv ，fv = （1 ）f 。5.考虑摩擦时，机构进行受力分析的方法是什么答：（1）根据给定的轴颈和摩擦系数画出各转动副的摩擦圆。 （2）确定运动副中的总反力。首先要确定移动副或滑动摩擦的平面高副的总反力，再根据已知条件或二力杆及二力杆受力状态来确定转动副的总反力。 （3）取原动件、杆组为分离体，由力平衡条件求出各运动副的总反力的大小和平衡力和平衡力距。】6.什么是机械效率考虑摩擦时和理想状态机械效率有何不同答：机械稳定转动时的一个能量循环过程中，输功出与输入功的比值称为机械效率

19、。考虑摩擦时机械效率总是小于1 ，而理想状态下的机械效率等于1 。7.机械效率用力和力矩的表达式是什么 理想驱动力（或力矩） 实际工作阻力（或力矩）答： = = 实际驱动力（或力矩） 理想 工作阻力（或力矩）8.串联机组的机械效率如何计算答：等于各个单机机械效率的乘积。9.什么是机械的自锁自锁与死点位置有什么区别答：自锁：因为存在摩擦，当驱动力增加到无穷时，也无法使机械运动起来的这种现象。区别；死点位置不是存在摩擦而产生的，而是机构的传动角等于零。自锁是在任何位置都不能动，死点只是传动角等于零的位置不动，其余位置可动。10.判定机械自锁的方法有几种答：（1）平面摩擦：驱动力作用在摩擦角内。 （

20、2）转动副摩擦：驱动力作用在摩擦圆内。 （3）机械效率小于等于零（串联机组中有一个效率小于等于零就自锁）。 （4）生产阻力小于等于零。 1.什么是齿廓啮合基本定律，什么是定传动比的齿廓啮合基本定律齿廓啮合基本定律的作用是什么答：一对齿轮啮合传动，齿廓在任意一点接触，传动比等于两轮连心线被接触点的公法线所分两线段的反比，这一规律称为齿廓啮合基本定律。若所有齿廓接触点的公法线交连心线于固定点，则为定传动比齿廓啮合基本定律。作用；用传动比是否恒定对齿廓曲线提出要求。￥2.什么是节点、节线、节圆节点在齿轮上的轨迹是圆形的称为什么齿轮答：齿廓接触点的公法线与连心线的交点称为节点，一对齿廓啮合过程中节点在

21、齿轮上的轨迹称为节线，节线是圆形的称为节圆。具有节圆的齿轮为圆形齿轮，否则为非圆形齿轮。3.什么是共轭齿廊答：满足齿廓啮合基本定律的一对齿廓称为共轭齿廓。4.渐开线是如何形成的有什么性质答：发生线在基圆上纯滚动，发生线上任一点的轨迹称为渐开线。性质：（1）发生线滚过的直线长度等于基圆上被滚过的弧长。 （2）渐开线上任一点的法线必切于基圆。 （3）渐开线上愈接近基圆的点曲率半径愈小，反之则大，渐开线愈平直。 （4）同一基圆上的两条渐开线的法线方向的距离相等。 （5）渐开线的形状取决于基圆的大小，在展角相同时基圆愈小，渐开线曲率愈大，基圆愈大，曲率愈小，基圆无穷大，渐开线变成直线。 （6）基圆内无

22、渐开线。5.请写出渐开线极坐标方程。 答： rk = rb / cos k k= inv k = tgk一k6.渐开线齿廓满足齿廓啮合基本定律的原因是什么答；（1）由渐开线性质中，渐开线任一点的法线必切于基圆 （2）两圆的同侧内公切线只有一条，并且两轮齿廓渐开线接触点公法线必切于两基圆，因此节点只有一个，即 i12 1 / 2 O2P / O1P r2/ r1= rb2 / rb1 = 常数7什么是啮合线答：两轮齿廓接触点的轨迹。8渐开线齿廓啮合有哪些特点，为什么答：（1）传动比恒定，因为 i12 1 /2 r2/r1 ，因为两基圆的同侧内公切线只有一条，并且是两齿廓接触点的公法线和啮合线，因

23、此与连心线交点只有一个。故传动比恒定。（2）中心距具有可分性，转动比不变，因为 i12 1 /2 rb2 / rb1 ，所以一对齿轮加工完后传动比就已经确定，与中心距无关。 （3）齿廓间正压力方向不变，因为齿廓间正压力方向是沿接触点的公法线方向，这公法线又是两基圆同侧内公切线，并且只有一条所以齿廓间正压力方向不变。 （4）啮合角随中心距而变化，因为 a COS = aCOS （5）四线合一，1.啮合线是两基圆同侧内公切线，2. 是齿廓接触点的公法线，3.接触点的轨迹是啮合线，4.是齿廓间正压力作用线又是接触点曲率半径之和。9.什么是模数和分度圆答：m = p / 为模数，m 和为标准值的那个圆

24、称为分度圆。10.什么是周节，齿厚和齿槽宽答：在一个圆周上相邻两齿同侧齿廓之间的弧长称为周节。齿厚所占的弧长称为齿厚，齿槽占据的弧长称为齿槽宽。11.什么是标准齿轮 连续啮台条件： = B1B2 / Pb 1 15.重合度的实质意义是什么重合度与什么有关答：重合度的大小表示一对齿轮传动过程中同时在啮合线上啮合的对数。重合度的大小是齿轮承载能力高低和平稳性好坏的一个重要指标，重合度的大小与m无关，随 Z1，Z2 增加而增加，愈大，愈小，随中心距变化，a 愈大，愈大，愈小。16.什么是标准齿轮的标准安装中心距。标准安装有什么特点答：标准齿轮按无齿侧间隙安装的中心距称为标准齿轮的标准安装中心距，标准

25、齿轮按标准顶隙安装的中心距也称标准安装中心距。标准安装时，a a，r = r，a = r1 r217.什么是非标准安装中心距非标准安装有什么特点答：一对啮合传动的齿轮，节圆与分度圆不重合的安装称为非标准安装，其中心距称为非标准安装中心距。特点 r r，a a，a = r1 r2 = （r1 + r2）cos/ cos即 a a r1 r1 r2 r2 c c 有齿侧间隙，产生冲击，重合度下降，平稳性差。|18.齿轮与齿条啮合传动的特点是什么答：（1）啮合线位置不因齿轮和齿条间的相对位置变化而变化，永远是切于基圆又垂直于齿条直线齿廓的一条固定直线。 （2）r = r = = 齿条齿形角19.标准

26、齿条刀具加工标准齿轮的特点是什么答：轮坯的分度圆与齿条刀具中线相切纯滚动，被加工齿轮的齿数是由刀具的移动速度与轮坯转动的角速度来保证V刀 r坯。20.什么是渐开线齿廓的根切现象其原因是什么答：用范成法加工齿轮，当加工好的渐开线齿廓又被切掉的现象时称为根切现象。原因：刀具的齿顶线与啮合线的交点超过了被切齿轮的啮合极限点，刀具齿顶线超过啮合极限点的原因是被加工齿轮的齿数过少，压力角过小，齿顶高系数过大。21，标准外啮合齿轮不发生根切的最少齿数如何确定答：由 Zmin = 2h*a / sin2 确定。22.什么是变位齿轮，答：分度圆齿厚不等于齿槽宽的齿轮及齿顶高不为标准值的齿轮称为变位齿轮。加工中

27、齿条刀具中线不与被加工齿轮的分度圆相切这样的齿轮称为变位齿轮。23.什么是变位量和变位系数和最小变位系数答：变位量：刀具的中线由加工标准齿轮的位置平移的垂直距离。 变位系数：用标准模数表达变位量所需的系数。 最小变位系数：加工渐开线齿轮不产生根切所需变位系数的最小值。 xmin = h*a （Zmin - Z）/ Zmin24.同齿数的变位齿轮与标准齿轮相比，哪些尺寸变了，哪些尺寸不变，为什么答：齿数、模数、压力角、分度圆、基圆、分度圆周节、全齿高不变，齿顶圆、齿根圆、分度圆齿厚、齿槽宽发生变了。原因：用标准齿轮刀具加工变位齿轮，加工方法不变，即正确啮合条件不变，所以分度圆模数、压力角不变。因

28、而由公式可知分度圆、基圆不变，再有齿根高、齿顶高、齿根圆、齿项圆的计算，基准是分度圆，在加工变位齿轮时，标准刀具中线若从分度圆外移齿根高变小，齿根圆变大，而若要保证全齿高不变则齿顶高变大齿顶圆变大，因刀具外移在齿轮分度圆处的刀具齿厚变小，即被加工出的齿槽变小，又因为分度圆周节不变，齿厚变厚。25.斜齿轮渐开线螺旋曲面齿廓是如何形成的。答：渐开线发生面在基圆柱上纯滚动时，发生面上一条与基圆母线成 b 角的线，它的轨迹形成了斜齿轮轮齿渐开线螺旋曲面。26.斜齿轮齿廓所在的各个同轴圆柱面螺旋线的螺旋角是否相同，为什么答：螺旋角不同，因螺旋角i 是导程 L 和圆柱的直径 di 决定，导程相同，而各圆直

29、径不同，故螺旋角不同，关系式为： tgi = L / di27.斜齿轮啮合特点是什么答：（l）两轮齿廓由点开始接触，接触线由短变长，再变短，直到点接触，再脱离啮合，不象直齿圆柱齿轮传动那样沿整个齿宽突然接触又突然脱离啮合，而是逐渐进入啮合逐渐脱离啮合，这样冲击小噪音小，传动平稳。 （2）重合度大 = +28.斜齿轮的标准参数面为哪个面，哪个面是标准渐开线说明原因。答：法面是标准参数面。从理论上端面是标准渐开线，因为渐开线的形成是发生面在基圆柱面上纯滚动，发生面上的斜直线的轨迹是渐开线。从加工上，法面是标准渐开线，因为加工斜齿轮齿廓是用加工直齿圆柱齿轮的标准刀具，其切削运动方向沿螺旋线切线，刀具面在其法面，因此，法面是标准浙开线。29.斜齿轮端面与法面几何参数有什么关系，为什么要端面参数答：mn = mt cos，tgn = tgt cosb ，h*at = h*ancos ， c*t = c*ancos !因为几何尺寸是端面 dt、dbt、dat、dft、pt、pbt 。