机械原理思考题答案

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1、思考题第0章 绪论1、从力学特性和在生产中的低位来看，机器有哪些共同特征？ 答：1）机器都是由各种材料做成的制造单元经装配而成的各个运动单元的组合体； 2）各个运动单元之间具有确定的相对运动。当在预定的力约束条件下，其中一个 或一个以上单元的 运动一定时，该组合体就能实现预期的机械运动；3）在生产过程中，机器能代替或减轻人的劳动，完成有用的机械功或转换机械能。2、机器与机构的主要区别是什么？机器与机构的关系如何？举例说明。 答：机器是执行机械运动的装置，机构是用来传递运动和动力的构件系统。3、简述构件和零件的区别与联系。举一构件的例子加以说明。 答：构件是机器中独立的运动单元，零件是机器中制造

2、的运动单元。4、什么叫原动机、工作机？ 答：原动机：反将其他形式的能量转换为机械能的机器称为原动机。工作机：凡用来完成有用功的机器称为工作机。5、什么叫原动件、从动件和机架？答： 原动件：在除机架外的构件中，驱动力所作用的构件。从动件：随着原动件的运动而运动的构件。 机架：凡本身固定不动的构件，或相对地球运动但固结于给定坐标参考系并视为固定不动的构件。 第一章 结构分析1、运动副的定义是什么?常见的平面运动副分为哪几种？ 答：运动副定义：机构中各个构件之间必须有确定的相对运动，因此，构件的连接既要使两个构件直接接触， 又能产生一定的相对运动，这种直接接触的活动连接称为运动副。 平面运动副按其接

3、触形式分：点线接触的高副和面接触的低副。2、机构具有确定运动的条件是什么?若不能满足这一条件,将会产生什么结果？ 答：若不满足这一条件：当 F0 时，原动件数大于自由度机构遭破坏，原动件数小于自由度机构运动不确定。当 F=0 时，机构间不可能产生相对运动。3、在计算平面机构的自由度时应注意哪些事项？如何处理？答：1.复合式铰链两个以上的构件同在一处以转动副相连接，就构成了所谓的复合铰链。当M个构件以复合铰 链相连接时。其转动副的数目应为M-1个2. 局部自由度与输出构件运动无关的自由度成为局部自由度，在计算机构的自由度时，局部自由度应该除去3. 虚约束平面机构的虚约束常出现于下列情况：（1）.

4、轨迹重合 机构上有两构件用转动副相连接，而构件上的连接点的轨迹重合，则该连接将带入一个虚约束（2）转动副轴线重合 两构件构成多个转动副且其轴线互相重合，这时只有一个转动副起约束作用，其余转动副 都是虚约束（3）移动副导路平行 两构件构成多个移动副且其导路平行，这是只有一个移动副起约束作用，其余运动副都是 虚约束（4）机构存在对运动起重复约束作用的对称部分 在机构中，某些不影响机构传递的重复部分所带入的约束亦为 虚约束虚约束的存在对机构的于东没有影响，但引入虚约束后可以改善机构的受力情况，可以增加构件的刚性， 因此在机构的结构中得到较多使用4、何为杆组？常见的有哪两类？机构的级别是如何判定的？答

5、：自由度F=0且不能再分（否则FHO）的运动链称为杆组。常见的是二级杆组和三级杆组。杆组的级别是杆组中所包含的最高级别封闭多边形来确定的。5.II级杆组、III级杆组中各包含几个构件、几个低副？答：II级杆组中包含2个构件和3个低副。III级杆组包含4个构件6个低副。第二章 运动分析1、什么是速度瞬心？什么是绝对速度瞬心和相对速度瞬心？ 答：当任一构件2相对于另一构件1作平面运动时，在任一瞬时，其相对运动都可以看作是绕某一重合点的运 动，该重合点称为速度瞬心，如果两构件之一是静止的，则其瞬心称为绝对速度瞬心；如果两构件都是运动的， 则称为相对速度瞬心。（P35）2、什么叫三心定理？它有什么用途

6、？ 答：作平面平行运动的三个构件共有三个瞬心，它们位于同一直线上。作用：当不能这届根据瞬心定义求各构 件间的瞬心时，用所谓三心定理来求。（P36）3、何谓速度影像原理？什么情况下可利用该原理求构件上的速度？答：由各速度矢量构成的多边形称为速度多边形；当速度多边形中速度矢量构成三角形abc和机构图中相对应 三角形ABC相似；且两三角形顶角字母顺序相同时，则图形abc称为图形ABC的速度影像；当已知一构件上两点 的速度时，则该构件上其他任一点的速度便可以利用速度影像来求。（P44）4、平面四杆机构的瞬心数目如何确定？答：N=4X（ 4-1） /2=65、当两构件分别组成转动副、移动副、高副时，其相

7、对速度瞬心在何处？ 答：转动副:转动副中心； 移动副：导路的垂直方向的无穷远处；高副：接触点处（P36）6、当两构件不直接组成运动副时，其瞬心位置用什么方法确定。 答：找中间构件，用三心定理求解即可。第三章 连杆机构1、何谓平面连杆机构？什么叫连杆、连架杆？ 答：平面连杆机构是由若干刚性构件用低副连接而形成的平面机构，又称平面低副机构。不与机架组成运动副的构件称为连杆，与机架组成运动副的构件称为连架杆。2、与其他机构相比，连杆机构有何主要优缺点？ 答：优点：1.运动副单位面积所受压力较小，且面接触便于润滑，故磨损减少；2. 制造方便，易获得较高的精度；3. 两构件之间的接触是靠本身的几何封闭来

8、维系的，它不像凸轮机构有时需要利用弹簧等力封闭来保 持接触；缺点：1.一般情况下只能近似实现给定的运动规律或运动轨迹，且设计较为复杂； 2.当给定的运动要求较多或较复杂时，需要的构件数和运动副数往往较多，这样就使机构结构复杂， 工作效率降低，不仅发生自锁的可能性增加，而且机构运动规律对制造，安装误差的敏感性增加；3. 机构中做平面复杂运动和做往复运动的构件所产生的惯性力难以平衡，在高速时将引起较大的振 动和动载荷，故一般只用于速度较低，强度高的场合；3、平面四杆机构的基本型式是什么？可分为哪三种类型？ 答：平面四杆机构的基本型式是所有运动副全为转动副的铰链四杆机构。分为：曲柄摇杆双曲柄双摇杆这

9、三种类型。4、平面四连杆机构由铰链四杆机构演化为其它平面四杆机构，有哪些具体途径？ 答：将其中一个转动副演化成移动副和将其中两个转动副演化成移动副。5、什么叫连杆机构的压力角、传动角？研究压力角的意义是什么？ 答：作用力的方向与运动速度的方向之间的夹角称为压力角，压力角的余角称为传动角。压力角可以反映出力 的有效利用程度。6、什么叫曲柄摇杆机构的急回特性？ 答：从动件正行程与反行程的平均速度不相等。7、平面连杆机构急回特性用什么参数表达？说出三种有急回特性的机构？答：2从动件快行程平均速度/从动件慢行程平均速度。例如：曲柄摇杆机构 曲柄滑块机构 偏心轮机构等8、什么叫极位夹角，当其等于零时说明

10、什么？ 答：曲柄摇杆机构，在曲柄转动一周的过程中，有两次与连杆共线，这时摇杆分别处于两极限位置。机构所处当其等于零时说明当主动杆作等速转动时，从动杆来回往复运动的平均速度相等，即摇杆无急回特性。9、什么是机构的死点？如何避免机构在死点时卡死？答：当从动件上的传动角=0，驱动力对从动件的有效回转力矩为零，即通过连杆加于从动件上的力将经过铰链中心，从而驱使从动件曲柄的有效分力为零，这个位置称为机构的死点位置，也就是机构中从动件与连杆共线的 位置称为机构的死点位置。如何避免机构在死点卡死：采用机构部件的惯性使系统通过死点，比如设置大质量的飞轮。10、铰链四杆机构中，有曲柄存在的条件是什么？答：最短杆

11、与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。（2）最短杆必须为连架杆或机架。第四章 凸轮机构1、凸轮机构有哪些优缺点？答：凸轮机构的优点：只需设计适当的凸轮轮廓，便可使从动件的任意的预期运动；结构简单，紧凑，设 计方便。缺点：与从动件间为点接触或线接触，易磨损，只宜用于传力不大的场合；轮廓加工困难；从动件行程过 大时使凸轮变得笨重。2、凸轮机构按凸轮形状可分为哪几种？可以采用什么方式维持凸轮与从动件的高副接触（锁合）？答：按形状，凸轮可分为盘形凸轮，移动凸轮，圆柱凸轮；锁合方式：几何锁合、力锁合。3、什么是凸轮的理论廓线？什么是凸轮的实际廓线？两者有何关系？ 答：理论轮廓线：以滚子中心当尖底从

12、动件求出的轮廓曲线；实际轮廓线：在理论轮廓线上作一系列滚子，再 作这些滚子的内包络线所得的曲线，两条曲线间距离为滚子半径4、凸轮机构中，从动件的常用运动规律有哪几种？各有什么冲击？答：常用运动规律 等速运动，有刚性冲击 等加速等减速运动，有柔性冲击 五次多项式， 无冲击 简谐运 动（余弦加速度），有柔性冲击 摆线运动（正弦加速度），无冲击5、凸轮机构中，刚性冲击是指什么？举出一种存在刚性冲击的运动规律。答：在推杆运动开始和终止的瞬间，速度有突变，使推杆在理论上出现瞬时的无穷大加速度，致使推杆突然产生非常大的惯性力，使凸轮机构受到极大的冲击。这种冲击称为刚性冲击。6、什么是凸轮的基圆半径？选择基

13、圆半径时，应考虑那些因素？原则是什么？选择基圆半径时，应考虑amaxWa的限制和凸轮的结构及强度的要求，原则为：在 满足amaxWa 的条件下，合理地确定凸轮的基圆半径，使凸轮机构的尺寸不至过大。在实际设计工作中，凸轮的基圆半径常 是根据具体结构条件来选择的。7、简述设计凸轮机构中压力角的原则，它的大小对凸轮机构有何影响？答：设计凸轮机构压力角原则：为保证凸轮机构能正常运转，应使其最大压力角amax小于临界压力角ac。对于摆动从动件，a=4050,对于直动从动件，a=3038,应在amaxWa的前提下，选取尽可能小的基圆 半径。影响：驱动从动件的有用分力一定时，基圆越小，压力角越大，则有害分力

14、越大，机构的效率越低。当增 大到一定程度，以致在导路中所引起的摩擦阻力大于有用分力时，无论凸轮加给从动件的作用力多大，从动件都 不能运动，这种现象称为自锁。8、按从动件与凸轮的接触形式可分为哪三种类型的从动件？ 答：按从动件与凸轮接触形式，（1）尖底从动件，（2）滚子从动件，（3）平底从动件9、凸轮机构中，从动件的运动规律取决于什么？答：如推杆式运动规律：推杆在推程或回程时，取决于其位移S、速度V和加速度a随时间t的变化规律。形 式：多项式、三角函数。（1）多项式运动规律：1. 等速运动运动规律；2. 等加等减速（二次多项式）运动规律；3.五次多项式运动 规律。（2）三角函数运动规律；1.余弦

15、加速度（简谐）运动规律；2.正弦加速度（摆线）运动规律。（3）改进型运动规律将几种运动规律组合，以改善运动特性。10、直动从动件凸轮机构采用偏置的目的是什么？ 答：（1）从动件升降斜率的平滑度考虑的，主要是让从动件运动平滑，加速度不至于过大，减小凸轮的轴向负 载等。（2）工况的需要，有时候凸轮的中心与从动件的轴线需要偏置一定的距离，是工作状况的需要（3）结构的需要，在结构上有时需要偏开一定的距离，这也是有可能的。第五章 齿轮机构1 为了实现定传动比传动，对齿轮的齿廓有何要求？ 答：在啮合传动的任一瞬时，两轮齿廓曲线在相应接触点的公法线必须通过按给定传动比确定的该瞬时的节点， 这一条件称为齿廓啮合的基本定律。2 何为渐开线齿廓啮合的可分性？对齿轮传动有什么意义？答：渐开线齿轮的传动比决定于其基圆的大小，而齿轮一经设计加工好后，它们的基圆也就固定不变了，因此当两轮的中心距略有改变时，两齿轮仍能保持原传动比，此特点称为渐开线齿廓啮合的可分性。这一特点对渐开 线齿轮的制造，安装都是十分有利的。3 渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数有哪几个？决定齿轮各部分尺寸大小的是哪个参数？ 答：模数，分度圆压力角，齿数，齿顶高系数和顶隙系数。模数。4 什么叫标准齿轮？什么叫标准安装?答：标准齿轮是指 m,a,ha