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1、机械原理思考题机械原理思考题1. 何谓机器，何谓机构？它们有什么区别与联系？2. 参照内燃机的机构分析，试对机械手进行分解，说明它是由哪些机构组成的。3何谓零件和构件？两者的区别是什么？ 4何谓运动副？满足什么条件两个构件之间才能构成运动副？ 5何谓“高副”和“低副”？在平面机构中高副和低副一般各带入几个约束？ 6具备什么条件，运动链才具有运动的可能性？ 7具备什么条件，运动链才具有运动的确定性？ 8具备什么条件，运动链才能成为机构？ 9机构运动分析包括哪些内容？对机构进行运动分析的目的是什么？ 10什么叫速度瞬心？相对速度瞬心和绝对速度瞬心有什么区别？ 11在进行机构运动分析时，速度瞬心法的
2、优点及局限是什么？ 12什么叫三心定理？ 13什么是摩擦角？移动副中总反力是如何定的？14何谓当量摩擦系数及当量摩擦角？引入它们的目的是什么？15矩形螺纹和三角形螺纹螺旋副各有何特点？各适用于何种场合？16何谓摩擦圆？摩擦圆的大小与哪些因素有关？17为什么实际设计中采用空心的轴端？18何谓机械效率？效率高低的实际意义是什么？19何谓实际机械、理想机械？两者有何区别？20什么叫自锁？在什么情况下移动副、转动副会发生自锁？21机械效率小于零的物理意义是什么？22工作阻力小于零的物理意义是什么？从受力的观点来看，机械自锁的条件是什么？23机械系统正行程、反行程的机械效率是否相等？为什么？24什么是连
3、杆、连架杆、连杆机构？连杆机构适用于什么场合？不适用于什么场合？ 25平面四杆机构的基本形式是什么？它有哪几种演化方法？其演化的目的何在？ 26什么叫整转副、摆转副？什么叫曲柄？曲柄一定是最短构件吗？机构中有整转副的条件是什么？ 27什么叫低副运动可逆性？它在连杆机构研究中有何具体应用？ 28什么是连杆机构的急回特性？它用什么来表达？什么叫极位夹角？它与机构的急回特性有何关系？ 29什么叫连杆机构的压力角、传动角？四杆机构的最大压力角发生在什么位置？研究传动角的意义是什么？ 30什么叫“死点“？它在什么情况下发生？与“自锁“有何本质区别？如何利用和避免“死点“位置？31平面连杆机构设计的基本命
4、题有哪些？设计方法有哪些？它们分别适用在什么设计条件下？32在用图解法进行函数生成机构的设计时，刚化、反转的目的何在？其依据是什么？33用反转法设计盘形凸轮的廓线时，应注意哪些问题？移动从动件盘形凸轮机构和摆动从动件盘形凸轮机构的设计方法各有什么特点？34何谓凸轮的偏距圆？35何谓凸轮的理论廓线？何谓凸轮的实际廓线？两者有何区别与联系？36理论廓线相同而实际廓线不同的两个对心移动从动件盘形凸轮机构，其从动件的运动规律是否相同？37一个齿轮不同圆上的压力角和模数是否相同？是否都是标准值？38为什么模数值要标准化？ 39标准为什么规定压力角为 20？ 40如果齿轮的五个基本参数中，除模数以外其余四
5、个基本参数都相同，齿轮的几何尺寸有何不同？41确定蜗杆头数和蜗轮的齿数要考虑哪些问题？ 42何谓蜗杆蜗轮机构的中间平面？在中间平面内，蜗杆蜗轮传动相当于什么传动？ 43确定蜗杆直径系数的目的是什么？的大小对蜗杆蜗轮机构有什么影响？它与蜗杆分度圆直径是什么关系？44何谓圆锥齿轮的背锥和当量齿轮？引入背锥和当量齿轮的目的是什么？当量齿数如何计算？ 45在直齿圆锥齿轮中何处为标准值？46什么是惰轮？它在轮系中起什么作用？47在定轴轮系中，如何来确定首、末两轮转向间的关系？48什么叫周转轮系的“转化机构“？它在计算周转轮系传动比中起什么作用？49在差动轮系中，若已知两个基本构件的转向，如何确定第三个基
6、本构件的转向？50周转轮系中两轮传动比的正负号与该周转轮系转化机构中两轮传动比的正负号相同吗？为什么？51计算混合轮系传动比的基本思路是什么？能否通过给整个轮系加上一个公共的角速度的方法来计算整个轮系的传动比？为什么？52如何从复杂的混合轮系中划分出各个基本轮系？53定轴轮系有哪些功能？设计定轴轮系时，应考虑哪几方面的问题？54什么样的轮系可以进行运动的合成和分解？55棘轮机构有几种类型，它们分别有什么特点，适用于什么场合？56内槽轮机构与外槽轮机构相比有何优点？57平面槽轮机构中主动销轮上的圆柱销进入或退出槽轮上的滑槽时，它们的相对位置关系如何？58在槽轮机构中，当主动件与从动件脱离接触之后
7、，如何保证从动件静止？59一般机械的运转过程分为哪三个阶段?在这三个阶段中,输入功、总耗功、动能及速度之间的关系各有什么特点？60为什么要建立机器等效动力学模型？建立时应遵循的原则是什么？ 61在机械系统的真实运动规律尚属未知的情况下，能否求出其等效力矩和等效转动惯量？为什么？62飞轮的调速原理是什么？为什么说飞轮在调速的同时还能起到节约能源的作用？63何谓机械运转的“平均速度“和“不均匀系数“？ 64飞轮设计的基本原则是什么？为什么飞轮应尽量装在机械系统的高速轴上？系统上装上飞轮后是否可以得到绝对的匀速运动？65机械系统在加飞轮前后的运动特性和动力特性有何异同（比较主轴的m，max，选用的原
8、动机功率、启动时间、停车时间，系统中主轴的运动循环周期、系统的总动能）？ 66何谓最大盈亏功？如何确定其值？ 67如何确定机械系统一个运动周期最大角速度 Wmax 与最小角速度 Wmin 所在位置？68为什么机械会出现非周期性速度波动，如何进行调节？69机械的自调性及其条件是什么？70离心调速器的工作原理是什么？ 71机械平衡分为哪几类？何谓刚性转子与挠性转子？72对于作往复移动或平面运动的构件，能否在构件本身将其惯性力平衡？73机械的平衡包括哪两种方法？它们的目的各是什么？74刚性转子的平衡设计包括哪两种设计？它们各需要满足的条件是什么？75经过平衡设计后的刚性转子，在制造出来后是否还要进行
9、平衡试验？为什么？76简述机械执行系统方案设计的过程，并说明各设计阶段的具体内容。【典型习题典型习题】习题 1 在右图所示机构中，构件 AB, EF, CD 相互平行且相等，试计算该机构的自由度。分析：注意机构中的复合铰链复合铰链、局部自由度局部自由度及虚约束虚约束。解：去掉机构中的局部自由度和虚约束，则,通过公式计算得习题 21）找出图中六杆机构的所有瞬心位置。2）角速度比 4/ 2 是多少？ 3）角速度比 5/ 2 是多少？ 4）求点 C 的速度。解 1）找瞬心位置时，首先分析此六杆机构的瞬心数 N =15。它们是：P16，P15，P14，P13，P12，P26，P25，P24，P23，P
10、36，P35，P34，P46，P45，P56。为确保找对以上瞬心，可以利用下图所示的瞬心多边形。图中，多边形各顶点上的数字代表机构中各构件的编号，两顶点之间的连线代表一个瞬心。各瞬心位置可用所学知识定出：两构件直接组成转动副时，转动副中心即为两构件的瞬心；两构件组成移动副时，瞬心位于垂直于导路的无穷远处；两构件不直接构成运动副时，可运用“三心定理”。所求瞬心位置如上图所示。2）求42因 P24即构件 2 与构件 4 上的等速重合点，故有2i= 4i 所以 4/2= / 3）求52找出构件 2 与构件 5 的等速重合点即 P25，则：2 i=5 i 5 / 2 = / 4）求点 C 的速度 C
11、为杆 5 上的点，故 c=5 v i5 = ( / )2故 c= / 2 i 另外由于 C 点亦为滑块 6 上的点，滑块 6 上各点速度相等，故也可用 P26 求得。 c =P26 = 2i由以上求解过程可知，当用瞬心法求某两构件之角速度比或某点速度时，用到的仅为几个与求解有关的瞬心，故在题目中不要求找所有的瞬心时，则用哪个瞬心找哪个瞬心。此外求构件上某点速度时，可能有多种求解方法，在进行分析时应力求简便。 瞬心法最大的特点是直观，从上题分析中可知，构件间的速度瞬心与构件所处位置有关，瞬心法求出的构件间的角速比或构件的速度具有瞬时性，当机构运动至下一瞬时后，构件间的瞬心位置将发生变化，构件间的
12、角速比及构件上某点的速度亦相应发生变化。 习题 3在图中已知 lBC =100mm, lCD =70mm, lAD =50mm,AD为固定件。（1） 如果该机构能成为曲柄摇杆机构，且AB 为曲柄，求 lAB的值；（2） 如果该机构能成为双曲柄机构，求lAB 的值；（3） 如果该机构能成为双摇杆机构，求lAB解： 这是一个需要灵活运用格拉霍夫（Grashoff）定律的题目。（1） 如果能成为曲柄摇杆机构，则机构必须满足“最长杆与最短杆长度之和小于或等于其它两杆长度之和，且AB为最短杆”。则有lAB + lBC lCD + lAD代入各杆长度值，得lAB 20mm（2） 如果能成为双曲柄机构，则应
13、满足“最长杆与最短杆长度之和小于或等于其它两杆长度之和，且杆AD为最短杆”。则1） 若BC为最长杆，即lAB 100mm，则lBC+ lAD lAB + lCDlAB 80mm所以 80mmlAB 100mm2） 若 AB 为最长杆，即lAB 100mm，则lAB + lAD lBC + lCDlAB 120mm所以 100mmlAB 120mm将以上两种情况进行分析综合后，lAB 的值应在以下范围内选取，即80mmlAB 120mm(3) 若能成为双摇杆机构，则应分两种情况分析。第一种情况：机构各杆件长度满足“杆长之和条件”，但以最短杆的对边为机架；第二种情况：机构各杆件长度不满足“杆长之和
14、条件”。在本题目中，AD已选定为固定件，则第一种情况不存在。下面就第二种情况进行分析。1） 当lAB lCD + lADlAB 20mm 即 20mm lAB + lCDlAB 100 时，AB 为最长杆，AD 为最短杆，则lAB + lAD + lCDlAB 120 mm另外，AB增大时，还应考虑到，BC与CD成伸直共线时，需构成三角形的边长关系，即lAB ( lBC + lCD ) + lADlAB 220 mm则 120 mm lAB 220 mm综合以上情况，可得lAB 的取值范围为： 除以上分析方法外，机构成为双摇杆机构时，lAB 的取值范围亦可用以下方法得到：对于以上给定的杆长，若
15、能构成一个铰链四杆机构，则它只有三种类型：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。故分析出机构为曲柄摇杆机构、双曲柄机构时lAB 的取值范围后，在 0220mm 之内的其余值即为双摇杆机构时lAB 的取值范围。习题 4 图示的插床用转动导杆机构（导杆AC 可作整周转动），已知lAB =50mm， lAD =40mm，行程速度变化系数K=2。求曲柄BC的长度lBC 及插刀P的行程s。解 此六杆机构由一个对心曲柄滑块机构和一个转动导杆机构组成。由于AC可作整周回转，故P点的行程 s为AD与DP伸直共线和重叠共线时P点两位置P1 与 P2 之间沿AP 线之距离（如图所示）。通过分析可知，s =2lAD
16、=80mm。由极位夹角的概念可知，当从动件上P点位于其位置P1和 P2 时，相应的主动件BC 处于 BC1和 BC2 两位置， BC1 与 BC2 所夹之锐角即为极位夹角 ，此处 为 60 ，则 lBC = lAB /cos60 =100mm。 通过本题的分析应有两点收获： （1） 对心曲柄滑块机构及转动导杆机构均无急回特性，但当它们组合后就可以有急回特性，机构是否具有急回特性应具体情况具体分析； （2） 分析机构是否具有急回特性时，应从急回特性的概念出发，找机构的极位夹角，从而确定机构是否有急回特性。习题 5例 1 可折叠式座椅的机构简图如图。已知 lAF=30mm,lFB =12mm。若图示位置为展开状态
