《机械原理》简答题考研论坛 @麻花 整理1、平面机构的结构分析1.平面机构基本定义：机器：可用来变换或者传递物料、能量或信息的装置机构：能实现预期机械运动的构件的组合，包括原动件，从动件，机架 零件：机器制造单元 构件：机器运动单元杆组：从动件系统中分解为若干不可再分，自由度为0的运动链 约束：对独立运动的限制自由度：构件具有的独立运动的数目运动副：由两构件直接接触形成的可运动联接 运动链：两个以上以运动副联接而成的系统 虚约束：对输出件的运动不起约束作用的约束 局部自由度：与输出件运动无关的自由度2.在什么条件下，运动链具有运动可能性、运动确定性、可以成为机构？自由度大于零；自由度数目等于原动件数目；运动链中某构件固定为机架3.高副低代时，齿轮副如何处理？齿轮副是将所引入的两个转动副分别位于相接触的两齿廓的曲率中心处，对于一对渐开线齿廓的齿轮副，曲率中心分别位于两齿轮的啮合极限点2、平面机构的运动分析1.什么是速度瞬心，相对瞬心与绝对瞬心的区别？速度瞬心：两构件上相对速度为零的重合点；绝对瞬心处的绝对速度为零2.用速度瞬心法和矢量方程图作机构速度分析有什么优缺点？ 速度瞬心法：只能进行速度分析，适用于简单的平面机构 矢量方程图：作图不是很准确3.什么是三心定理？作平面平行运动的三个构件共有三个瞬心，它们位于一条直线上4.机构在什么时候有哥氏加速度，如何确定？ 绝对运动：动点相对于定参考系的运动 相对运动：动点相对于动参考系的运动 牵连运动：动参考系相对于定参考系的运动相对运动为转动，牵连运动为平动时两构件重合点有哥氏加速度，它是由于相对速度方向变化产生的加速度，θωsin 2r e c v a =3、平面机构的力分析1.什么是摩擦角，移动副中总反力如何确定？摩擦角：总反力和法向反力的夹角总反力和法向反力夹角为摩擦角，偏斜方向和相对速度方向相反2.什么是当量摩擦系数和当量摩擦角？当量摩擦系数：摩擦力和铅锤载荷的比值当量摩擦角：由当量摩擦系数确定的摩擦角3.矩形螺纹和三角形螺纹副各有什么特点，适用于什么场合？矩形螺纹：当量摩擦系数小，传动效率高，适用于传动三角形螺纹：自锁性能好，联接强度高，适用于联接4.什么是摩擦圆，摩擦圆的大小和什么有关？以轴颈中心为圆心，与总反力方向相切的圆；摩擦圆半径与轴颈半径和当量摩擦系数成正比5.为什么实际设计中采用空心轴端？轴端压强和半径成反比，因此轴端中心部分的压强非常大，极易压溃6.什么是机械效率，其意义是什么？机械效率是输出功（有效功）和输入功（驱动功）的比值，它反映了输入功（有效功）的有效利用程度7.什么是自锁和自锁性能，移动副和转动副自锁的条件是什么，自锁时阻抗力和机械效率满足什么条件？自锁：由于摩擦力的作用，不管驱动力多大都不能使构件运动的现象自锁性能：机构反行程自锁而正行程不自锁移动副自锁的条件是驱动力作用在摩擦角之内，转动副自锁的条件是驱动力作用在摩擦圆之内。
自锁时，无论驱动力怎样增加，生产阻抗力和机械效率恒小于等于零四、平面机构的平衡1.什么是质径积和偏心距？刚性回转件平衡精度的常用定量指标是什么？质径积：偏心质量与质心向径的乘积偏心距：转子质心相对回转中心的偏距，也等于质径积与质量的比值选用许用不平衡量指标时，对于具体给定的转子，用质径积衡量比较好，因为比较直观，便于操作；偏心距则适于衡量转子平衡的优劣或平衡的检测精度，因为便于比较平衡精度的常用定量指标是是偏心距与转子回转速度的乘积2.机械平衡的目的是什么，分为哪几类？目的：尽量消除附加动压力，减轻有害的机械振动，以改善机器工作性能和延长使用d.运动副元素的互换（摆动导杆机构→曲柄摇块机构）3.什么是曲柄和摇杆，铰链四杆机构有曲柄的条件是什么，曲柄是否为最短杆？连架杆：与机架相连的杆件曲柄：能作整周回转运动的连架杆摇杆：不能做整周转动的连架杆周转副：两构件作整周相对转动的转动副摆动副：不能作整周相对转动的转动副铰链四杆机构有曲柄的条件：a.杆长条件：最短杆和最长杆长度之和小于等于其他两杆长度之和b.组成周转副的两杆中有一杆为最短杆若连架杆为最短杆则为曲柄摇杆机构，若机架为最短杆则为双曲柄机构，若不满足杆长条件则一定是双摇杆机构4.什么是极位夹角、急回特性、行程比系数，它们有什么关系？θ极位夹角：当机构从动件处于两极限位置时，主动件在两相应位置时所夹角度，>0θθ时有急回特性，越大急回运动越明显，=180*（K-1）/（K+1）急回特性：当连杆机构的主动件为等速回转时，从动件空回行程的平均速度大于从动件工作行程的平均速度θθ行程比系数：K=（+180）/（-180）=快行程平均速度/ 慢行程平均速度5.什么是压力角和传动角，研究其有什么意义？压力角：不计摩擦力的情况下，构件受力方向与运动方向所夹的锐角，反映了力的利用程度传动角：压力角的余角，衡量机构传力性能好坏（曲柄摇杆机构中，最小传动角出现在曲柄与机架共线的位置之一）6.什么是极位和死点，他们各自的特点，有什么不同？ 极位：当原动件与连杆共线时为极位。
在极位附近，由于从动件的速度接近于零，故可获得很大的增力效果死点：当从动件与连杆共线时为死点。
此时传动角为零，主动件通过连杆作用于从动件上的力通过其回转中心，而不能使从动件转动，出现顶死现象。
机构在死点时本不能运动，可借助惯性或采用机构错位排列的方法使机构能顺利通过死点位置而正常运转。
如因冲击、振动等原因使机构离开死点而继续运动时，这时从动件的运动方向是不确定的，故机构的死点位置也是机构运动的转折点。
机构的极位和死点实际上是机构的同一位置，所不同的仅是机构的原动件不同。
七、凸轮机构及其设计1.凸轮机构的特点是什么？a.结构紧凑，响应迅速，运动规律灵活多样b.易磨损，加工困难2.凸轮存在冲击时，其速度线图和加速度线图各有什么特点？柔性冲击：速度线图存在尖点，加速度线图存在有限跳跃刚性冲击：速度线图有间断点，加速度线图出现无穷大跳跃3.推杆常用的运动规律有哪些，各有什么特点？等速运动：刚性冲击等加速等减速：柔性冲击，有最大速度余弦加速度（简谐）：柔性冲击正弦加速度（摆线）：无冲击，有最大速度和最大加速度五次多项式：无冲击4.凸轮力锁合和几何锁合各有什么特点？力锁合：结构简单，设计自由，但有附加阻力，造成机械效率下降；高速时磨损加剧几何锁合：外廓尺寸大，加工精度高，对运动规律的采用有限制5.什么是凸轮的理论廓线和实际廓线，二者有何区别和联系？理论廓线：用滚子推杆与凸轮配合时产生的廓线实际廓线：用尖顶推杆与凸轮对心配合时产生的廓线以理论廓线上一系列点为圆心，以滚子半径为半径作一系列的圆，再作该圆族的包络线，即为凸轮的实际廓线6.什么是凸轮机构压力角，在凸轮设计中有什么意义，如何处理？压力角：推杆与凸轮接触点处所受正压力方向（凸轮轮廓线接触点法线方向）与推杆上对应点速度方向所夹锐角（平底垂直于导路的直动推杆盘形凸轮机构的压力角为零）意义：影响凸轮机构受力情况，压力角过大时，凸轮将自锁处理方法：a.增大导轨长度l和减小悬臂尺寸b可使临界压力角数值提高b.采用正偏置方式和增大基圆半径可减小压力角7.什么是凸轮的变尖和失真现象？对于外凸的凸轮轮廓曲线，其工作廓线的曲率半径等于理论廓线的曲率半径与滚子半径之差。
如果理论廓线的曲率半径与滚子半径相等，则工作廓线的曲率半径为零，出现尖点现象。
如果理论廓线的曲率半径小于滚子半径，这时工作廓线出现交叉，推杆运动规律改变，出现失真现象。
八、齿轮机构及其设计1.齿轮机构的特点是什么？a.传动比准确，传递功率大，传递效率高b.制造和安装精度高2.什么是齿轮啮合基本定律，什么是共轭齿廓，要使齿轮实现定传动比齿廓曲线应满足什么条件？齿轮啮合基本定律：互相啮合传动的一对齿轮在任一位置时的传动比，都与其连心线被其啮合齿廓在接触点公法线所分成的两段长反比共轭齿廓：凡满足齿廓啮合基本定律的曲线都可作为共轭齿廓定传动比条件：无论两齿廓在何位置接触，过接触点所作得齿廓公法线与两齿轮连心线都相交于一点3.渐开线齿廓有哪些特点？a.发生线长度等于其在基圆上滚过的弧长b.渐开线上任意点处法线与基圆相切c.渐开线上任意点处法线与基圆的切点，即为渐开线在该点的曲率中心d.渐开线的形状取决于基圆大小e.基圆以内无渐开线4.渐开线齿廓传动有那些特点？a.保证定传动比且有可分性：中心距略变动时，不影响两轮的传动比b.正压力方向不变：渐开线齿廓啮合时，两啮合齿廓间的正压力始终沿啮合线方向5.什么是齿轮模数，作用是什么，为什么要规定模数标准值，不同齿轮的标准值是怎样规定的？模数是齿距p与pi的比值，它决定了齿轮及其轮齿大小和承载能力模数决定渐开线齿廓形状的基本从参数，为了设计制造检验及使用方便直齿轮只有一种模数，斜齿轮法面参数为标准值，锥齿轮大端为标准值，蜗杆轴面参数为标准值，蜗轮端面参数为标准值6.什么是齿轮分度圆压力角，为什么要规定分度圆压力角为标准值？齿轮分度圆上啮合点公法线方向与啮合点速度方向的夹角因为压力角决定渐开线齿廓形状的基本从参数，为了设计制造检验及使用方便7.什么是重合度，物理意义是什么，影响重合度有哪些参数？重合度：实际啮合线与法向齿距或作用弧的比值意义：衡量连续传动的条件，表示同时参与啮合的轮齿对数的平均值，反映齿轮啮合传动的的平稳性和承载能力，连续传动条件：重合度大于或等于1重合度与模数无关，而随齿数的增多而加大，并随啮合角的减小和齿顶高系数的增大而增大。
标准齿轮传动重合度最大值为1.981，最多有2对齿轮同时啮合8.直齿圆柱齿轮外啮合，当实际中心距大于标准中心距时，齿轮啮合参数有何变化？中心距变大，啮合角变大；传动比不变，重合度变小；顶隙大于其标准值，侧隙大于零9.什么是根切现象，产生的原因是什么，有何危害，如何避免？根切：用范成法加工齿轮时，刀具的顶部过多的切入轮齿根部，因而将齿根的渐开线切去一部分原因：被切齿轮的啮合极限点位于刀具齿顶线之下危害：大大降低轮齿抗弯强度，当根切侵入渐开线齿廓工作段时将使重合度下降措施：限制齿轮齿数，变位加工10.什么是标准齿轮，什么是变位齿轮，齿轮变位修正的目的是什么，齿轮变后各尺寸如何变化？标准齿轮：各参数都取标准值的齿轮变位齿轮：采用变位加工成的齿轮目的：避免根切现象、拼凑中心距、提高重合度、增强轮齿抗弯强度变化：变位后模数、压力角没有变，但齿厚、齿顶高、齿根高变化11.斜齿轮传动的特点是什么？a.啮合性能好，传动平稳b.重合度高（端面+轴向），降低了每对轮齿的载荷c.不易根切d.运转时会产生轴向推力12.直齿圆锥齿轮几何尺寸的计算通常以哪端为标准值，为什么？大端；大段尺寸较大，计算和测量的误差相对较小，便于估计机构外形尺寸13.什么是斜齿轮当量齿轮和圆锥齿轮的当量齿轮，意义何在？斜齿轮当量齿轮：在某一点作法面，用该点曲率半径为分度圆，相当于斜齿轮法面齿形的直齿圆柱齿轮即为斜齿轮当量齿轮圆锥齿轮当量齿轮：与圆锥齿轮大端球面上分度圆相切的圆锥称为圆锥齿轮的背锥。