1、機械原理簡答題考研論壇 麻花 整理1、 平面機構的結構分析1.平面機構基本定義： 機器：可用來變換或者傳遞物料、能量或信息的裝置 機構：能實現預期機械運動的構件的組合，包括原動件，從動件，機架 零件：機器制造單元 構件：機器運動單元 桿組：從動件系統中分解為若干不可再分，自由度為0的運動鏈 約束：對獨立運動的限制 自由度：構件具有的獨立運動的數目 運動副：由兩構件直接接觸形成的可運動聯接 運動鏈：兩個以上以運動副聯接而成的系統 虛約束：對輸出件的運動不起約束作用的約束 局部自由度：與輸出件運動無關的自由度2.在什么條件下，運動鏈具有運動可能性、運動確定性、可以成為機構？ 自由度大于零；自由度數

2、目等于原動件數目；運動鏈中某構件固定為機架3. 高副低代時，齒輪副如何處理？ 齒輪副是將所引入的兩個轉動副分別位于相接觸的兩齒廓的曲率中心處，對于一對漸開線齒廓的齒輪副，曲率中心分別位于兩齒輪的嚙合極限點2、 平面機構的運動分析1.什么是速度瞬心，相對瞬心與絕對瞬心的區別？速度瞬心：兩構件上相對速度為零的重合點；絕對瞬心處的絕對速度為零2.用速度瞬心法和矢量方程圖作機構速度分析有什么優缺點？ 速度瞬心法：只能進行速度分析，適用于簡單的平面機構 矢量方程圖：作圖不是很準確3.什么是三心定理？ 作平面平行運動的三個構件共有三個瞬心，它們位于一條直線上4.機構在什么時候有哥氏加速度，如何確定？ 絕對

3、運動：動點相對于定參考系的運動 相對運動：動點相對于動參考系的運動 牽連運動：動參考系相對于定參考系的運動 相對運動為轉動，牽連運動為平動時兩構件重合點有哥氏加速度，它是由于相對速度方向變化產生的加速度，3、 平面機構的力分析1. 什么是摩擦角，移動副中總反力如何確定？ 摩擦角：總反力和法向反力的夾角總反力和法向反力夾角為摩擦角，偏斜方向和相對速度方向相反2. 什么是當量摩擦系數和當量摩擦角？當量摩擦系數：摩擦力和鉛錘載荷的比值當量摩擦角：由當量摩擦系數確定的摩擦角3. 矩形螺紋和三角形螺紋副各有什么特點，適用于什么場合？ 矩形螺紋：當量摩擦系數小，傳動效率高，適用于傳動 三角形螺紋：自鎖性能

4、好，聯接強度高，適用于聯接4. 什么是摩擦圓，摩擦圓的大小和什么有關？ 以軸頸中心為圓心，與總反力方向相切的圓；摩擦圓半徑與軸頸半徑和當量摩擦系數成正比5. 為什么實際設計中采用空心軸端？ 軸端壓強和半徑成反比，因此軸端中心部分的壓強非常大，極易壓潰6. 什么是機械效率，其意義是什么？ 機械效率是輸出功（有效功）和輸入功（驅動功）的比值，它反映了輸入功（有效功）的有效利用程度7. 什么是自鎖和自鎖性能，移動副和轉動副自鎖的條件是什么，自鎖時阻抗力和機械效率滿足什么條件？自鎖：由于摩擦力的作用，不管驅動力多大都不能使構件運動的現象 自鎖性能：機構反行程自鎖而正行程不自鎖移動副自鎖的條件是驅動力作

5、用在摩擦角之內，轉動副自鎖的條件是驅動力作用在摩擦圓之內。自鎖時，無論驅動力怎樣增加，生產阻抗力和機械效率恒小于等于零四、平面機構的平衡1. 什么是質徑積和偏心距？剛性回轉件平衡精度的常用定量指標是什么？質徑積：偏心質量與質心向徑的乘積偏心距：轉子質心相對回轉中心的偏距，也等于質徑積與質量的比值選用許用不平衡量指標時，對于具體給定的轉子，用質徑積衡量比較好，因為比較直觀，便于操作；偏心距則適于衡量轉子平衡的優劣或平衡的檢測精度，因為便于比較平衡精度的常用定量指標是是偏心距與轉子回轉速度的乘積2. 機械平衡的目的是什么，分為哪幾類？目的：盡量消除附加動壓力，減輕有害的機械振動，以改善機器工作性能

6、和延長使用壽命（完全或部分消除慣性力的不良影響）靜平衡動平衡概念質心不在回轉軸線上，不平衡現象在轉子靜止時能夠顯示出，所以平衡稱為靜平衡轉子除靜不平衡外還有力偶不平衡，運轉時才能顯示，所以平衡稱為動平衡適用對象軸向尺寸較小，質量分布在垂直軸線的同一平面軸向尺寸較大，質量不分布在垂直軸線的同一平面平衡條件慣性力矢量和等于零慣性力矢量和、慣性力矩矢量和等于零 3. 機構進行動平衡后是否還需要靜平衡？做動平衡試驗的試件多用于回轉動態場合，所以當滿足動平衡試驗性能后即可當滿足其性能要求，不需要再進行靜平衡試驗4. 經過平衡設計的剛性轉子，在制造出來后是否還需要進行平衡實驗？為什么？設計出已平衡的轉子，

7、由于制造和裝配的不精確、材質的不均勻等原因，仍會產生新的不平衡。這時已無法用計算來進行平衡，而只能借助于平衡實驗。平衡實驗就是用實驗的方法來確定出其不平衡量的大小和方位，然后利用增加或除去平衡質量的方法予以平衡。五、平面機構的速度波動調節1. 一般機械的運轉過程分為哪三個階段？每個階段各有什么特點？ 啟動階段：驅動功大于阻抗功，機械原動件的角速度由零逐漸上升 穩定運轉階段：在一個運動循環內，總驅動功與總阻抗功相等，原動件角速度出現周期性速度波動，但平均角速度保持不變（周期變速穩定運轉）PS：等速穩定運轉 停車階段：驅動功為零，阻抗功將機械動能消耗完后機械便停車2. 為什么要建立機器等效動力學模

8、型，建立機器等效動力學模型時的原則是什么？目的：研究機械系統的真實運動，必須首先建立外力和運動參數間的函數表達式即機械動力學方程。對于單自由度的機械系統，只要知道其中一個構件的運動規律，其余所有構件的運動規律可隨之求得，因此將機械系統簡化為一個構件即等效構件轉化原則：轉化前后系統的動力學效果保持不變a.等效構件的質量和轉動慣量所具有的動能，應等于整個系統的總動能b.等效構件上的等效力和等效力矩所做功或產生的功率，應等于整個系統的力和力矩所做功或產生的功率3. 機器波動原因的原因是什么？為什么要進行調節，調節的類型和方法？原因：作用在機械上的驅動力與阻抗力通常是變化的，在某一瞬時，由于驅動功與阻

9、抗功不等出現盈虧功，從而產生速度波動目的：使速度波動限制在允許的范圍內，以減少對運動副的附加動壓力和彈性振動；防止非周期性速度波動引起的機器停車和破壞 類型：周期性與非周期性方法：周期性安裝飛輪，非周期性利用電機的自調性或安裝調速器4. 飛輪調速的原理是什么？有什么特點？飛輪調速是利用它的儲能作用，其實質是一個能量存儲器。由于飛輪具有很大的轉動慣量，故其轉速略有變化就能儲存或釋放很大的能量。當機械出現盈功或者虧功時，飛輪分別將能量儲存和釋放，從而降低速度波動的幅度。 a.過分追求機械運轉速度的均勻性，將會使飛輪過于笨重 b.安裝飛輪后機械的速度仍有波動，只是幅度有所減小 c.為減小飛輪的轉動慣

10、量，最好將飛輪安裝在機械的高速軸上5.等效動力學模型 等效力： 等效力矩： 等效質量： 等效轉動慣量：六、連桿機構及其設計1. 連桿機構的特點是什么？a.運動副一般為低副，面接觸壓力小，方便潤滑，容易加工b.可通過演化獲得不同的運動規律和豐富的連桿曲線c.傳動路線長，易產生誤差累積d.慣性力不易消除，不宜用于高速運動2.平面四桿機構基本型式是什么，有哪些演化型式？ 基本形式：平面鉸鏈四桿機構（曲柄搖桿機構、雙曲柄機構、雙搖桿機構）演化方法：a. 改變構件形狀及運動尺寸（曲柄搖桿機構曲柄滑塊機構）b. 改變運動副尺寸（曲柄滑塊機構偏心輪機構）c. 選擇不同的構件為機架（曲柄滑塊機構導桿機構、曲柄

11、搖塊機構、直動滑桿機構）d. 運動副元素的互換（擺動導桿機構曲柄搖塊機構）3.什么是曲柄和搖桿，鉸鏈四桿機構有曲柄的條件是什么，曲柄是否為最短桿？連架桿：與機架相連的桿件 曲柄：能作整周回轉運動的連架桿 搖桿：不能做整周轉動的連架桿 周轉副：兩構件作整周相對轉動的轉動副 擺動副：不能作整周相對轉動的轉動副 鉸鏈四桿機構有曲柄的條件：a.桿長條件：最短桿和最長桿長度之和小于等于其他兩桿長度之和b.組成周轉副的兩桿中有一桿為最短桿若連架桿為最短桿則為曲柄搖桿機構，若機架為最短桿則為雙曲柄機構，若不滿足桿長條件則一定是雙搖桿機構4.什么是極位夾角、急回特性、行程比系數，它們有什么關系？極位夾角：當機

12、構從動件處于兩極限位置時，主動件在兩相應位置時所夾角度，>0時有急回特性，越大急回運動越明顯，=180*（K-1）/（K+1）急回特性：當連桿機構的主動件為等速回轉時，從動件空回行程的平均速度大于從動件工作行程的平均速度行程比系數：K=（+180）/（-180）=快行程平均速度 / 慢行程平均速度5.什么是壓力角和傳動角，研究其有什么意義？ 壓力角：不計摩擦力的情況下，構件受力方向與運動方向所夾的銳角，反映了力的利用程度 傳動角：壓力角的余角，衡量機構傳力性能好壞（曲柄搖桿機構中，最小傳動角出現在曲柄與機架共線的位置之一）6.什么是極位和死點，他們各自的特點，有什么不同？極位：當原動件與

13、連桿共線時為極位。在極位附近，由于從動件的速度接近于零，故可獲得很大的增力效果 死點：當從動件與連桿共線時為死點。此時傳動角為零，主動件通過連桿作用于從動件上的力通過其回轉中心，而不能使從動件轉動，出現頂死現象。機構在死點時本不能運動，可借助慣性或采用機構錯位排列的方法使機構能順利通過死點位置而正常運轉。如因沖擊、振動等原因使機構離開死點而繼續運動時，這時從動件的運動方向是不確定的，故機構的死點位置也是機構運動的轉折點。 機構的極位和死點實際上是機構的同一位置，所不同的僅是機構的原動件不同。七、凸輪機構及其設計1. 凸輪機構的特點是什么？a.結構緊湊，響應迅速，運動規律靈活多樣b.易磨損，加工

14、困難2. 凸輪存在沖擊時，其速度線圖和加速度線圖各有什么特點？柔性沖擊：速度線圖存在尖點，加速度線圖存在有限跳躍剛性沖擊：速度線圖有間斷點，加速度線圖出現無窮大跳躍3. 推桿常用的運動規律有哪些，各有什么特點？等速運動：剛性沖擊等加速等減速：柔性沖擊，有最大速度余弦加速度（簡諧）：柔性沖擊正弦加速度（擺線）：無沖擊，有最大速度和最大加速度五次多項式：無沖擊4. 凸輪力鎖合和幾何鎖合各有什么特點？力鎖合：結構簡單，設計自由，但有附加阻力，造成機械效率下降；高速時磨損加劇幾何鎖合：外廓尺寸大，加工精度高，對運動規律的采用有限制5. 什么是凸輪的理論廓線和實際廓線，二者有何區別和聯系？理論廓線：用滾

15、子推桿與凸輪配合時產生的廓線實際廓線：用尖頂推桿與凸輪對心配合時產生的廓線以理論廓線上一系列點為圓心，以滾子半徑為半徑作一系列的圓，再作該圓族的包絡線，即為凸輪的實際廓線6. 什么是凸輪機構壓力角，在凸輪設計中有什么意義，如何處理？ 壓力角：推桿與凸輪接觸點處所受正壓力方向（凸輪輪廓線接觸點法線方向）與推桿上對應點速度方向所夾銳角（平底垂直于導路的直動推桿盤形凸輪機構的壓力角為零）意義：影響凸輪機構受力情況，壓力角過大時，凸輪將自鎖處理方法：a. 增大導軌長度l和減小懸臂尺寸b可使臨界壓力角數值提高b. 采用正偏置方式和增大基圓半徑可減小壓力角7. 什么是凸輪的變尖和失真現象？對于外凸的凸輪輪

16、廓曲線，其工作廓線的曲率半徑等于理論廓線的曲率半徑與滾子半徑之差。如果理論廓線的曲率半徑與滾子半徑相等，則工作廓線的曲率半徑為零，出現尖點現象。如果理論廓線的曲率半徑小于滾子半徑，這時工作廓線出現交叉，推桿運動規律改變，出現失真現象。八、齒輪機構及其設計1. 齒輪機構的特點是什么？a.傳動比準確，傳遞功率大，傳遞效率高b.制造和安裝精度高2. 什么是齒輪嚙合基本定律，什么是共軛齒廓，要使齒輪實現定傳動比齒廓曲線應滿足什么條件？齒輪嚙合基本定律：互相嚙合傳動的一對齒輪在任一位置時的傳動比，都與其連心線被其嚙合齒廓在接觸點公法線所分成的兩段長反比共軛齒廓：凡滿足齒廓嚙合基本定律的曲線都可作為共軛齒

17、廓定傳動比條件：無論兩齒廓在何位置接觸，過接觸點所作得齒廓公法線與兩齒輪連心線都相交于一點3. 漸開線齒廓有哪些特點？a.發生線長度等于其在基圓上滾過的弧長b.漸開線上任意點處法線與基圓相切c.漸開線上任意點處法線與基圓的切點，即為漸開線在該點的曲率中心d.漸開線的形狀取決于基圓大小e.基圓以內無漸開線4. 漸開線齒廓傳動有那些特點？ a.保證定傳動比且有可分性：中心距略變動時，不影響兩輪的傳動比 b.正壓力方向不變：漸開線齒廓嚙合時，兩嚙合齒廓間的正壓力始終沿嚙合線方向5.什么是齒輪模數，作用是什么，為什么要規定模數標準值，不同齒輪的標準值是怎樣規定的？模數是齒距p與pi的比值，它決定了齒輪

18、及其輪齒大小和承載能力 模數決定漸開線齒廓形狀的基本從參數，為了設計制造檢驗及使用方便直齒輪只有一種模數，斜齒輪法面參數為標準值，錐齒輪大端為標準值，蝸桿軸面參數為標準值，蝸輪端面參數為標準值6.什么是齒輪分度圓壓力角，為什么要規定分度圓壓力角為標準值？齒輪分度圓上嚙合點公法線方向與嚙合點速度方向的夾角因為壓力角決定漸開線齒廓形狀的基本從參數，為了設計制造檢驗及使用方便7.什么是重合度，物理意義是什么，影響重合度有哪些參數？重合度：實際嚙合線與法向齒距或作用弧的比值意義：衡量連續傳動的條件，表示同時參與嚙合的輪齒對數的平均值，反映齒輪嚙合傳動的的平穩性和承載能力，連續傳動條件：重合度大于或等于

19、1重合度與模數無關，而隨齒數的增多而加大，并隨嚙合角的減小和齒頂高系數的增大而增大。標準齒輪傳動重合度最大值為1.981，最多有2對齒輪同時嚙合8.直齒圓柱齒輪外嚙合，當實際中心距大于標準中心距時，齒輪嚙合參數有何變化？中心距變大，嚙合角變大；傳動比不變，重合度變小；頂隙大于其標準值，側隙大于零9.什么是根切現象，產生的原因是什么，有何危害，如何避免？根切：用范成法加工齒輪時，刀具的頂部過多的切入輪齒根部，因而將齒根的漸開線切去一部分原因：被切齒輪的嚙合極限點位于刀具齒頂線之下危害：大大降低輪齒抗彎強度，當根切侵入漸開線齒廓工作段時將使重合度下降措施：限制齒輪齒數，變位加工10.什么是標準齒輪

20、，什么是變位齒輪，齒輪變位修正的目的是什么，齒輪變后各尺寸如何變化？標準齒輪：各參數都取標準值的齒輪變位齒輪：采用變位加工成的齒輪 目的：避免根切現象、拼湊中心距、提高重合度、增強輪齒抗彎強度變化：變位后模數、壓力角沒有變，但齒厚、齒頂高、齒根高變化11.斜齒輪傳動的特點是什么？a. 嚙合性能好，傳動平穩b. 重合度高（端面+軸向），降低了每對輪齒的載荷c. 不易根切 d.運轉時會產生軸向推力12. 直齒圓錐齒輪幾何尺寸的計算通常以哪端為標準值，為什么？ 大端；大段尺寸較大，計算和測量的誤差相對較小，便于估計機構外形尺寸13.什么是斜齒輪當量齒輪和圓錐齒輪的當量齒輪，意義何在？ 斜齒輪當量齒輪

21、：在某一點作法面，用該點曲率半徑為分度圓，相當于斜齒輪法面齒形的直齒圓柱齒輪即為斜齒輪當量齒輪 圓錐齒輪當量齒輪：與圓錐齒輪大端球面上分度圓相切的圓錐稱為圓錐齒輪的背錐。圓錐齒輪大端面齒形平行圓錐母線向背錐上投影展開所形成的扇形稱之為扇形齒輪。將扇形齒輪補齊，相當于圓錐齒輪大端面齒形的直齒圓柱齒輪即為圓錐齒輪的當量齒輪 意義：用當量齒輪的齒形來代替理論齒形，誤差很小，可以將直齒圓柱齒輪的計算公式直接應用在斜齒輪或圓錐齒輪上14.蝸桿傳動的特點是什么？a.結構緊湊，傳動平穩，嚙合沖擊小b.傳動磨損大，傳動效率低，易發熱c.反行程常具有自鎖15. 確定蝸桿頭數和蝸輪齒數要考慮那些問題？蝸桿頭數通常取1-10，推薦值1、2、4、6，當需要反行程自鎖時通常取1蝸輪齒數根據蝸桿頭數和傳動比確定 16. 什么是蝸桿機構的中間平面，中間平面上蝸桿傳動相當于什么傳動？通過蝸桿軸線