期末机械复习题（深圳技术大学20级）
期末机械复习题（深圳技术大学20级）
简答题及名词解释：
- 机器是人为实物的组合体，具有确定的机械运动，它可以用来转换能量、完成有用功或处理信息，以代替或减轻人的劳动；机构是人为实物的组合体，具有确定的机械运动，它可以用来传递和转换运动；构件是组成机构的有确定运动的单元；零件是制造的单元。
- 零件分为通用零件和专用零件。
- 各种机器的共有特点：。
- 机器由驱动装置、执行装置、传动装置、控制装置四大部分组成。
- 运动副：两个构件直接接触而又能产生相对运动的连接。
- 理论上将两构件运动副元素以点或线接触的运动副称为高副，做面接触的运动副称为低副。
- 两构件能彼此产生相对转动、相对移动的运动副分别称为转动副、移动副。
- 两构件组成运动副后，相互间的相对运动便会受到某些限制，这些限制称为相对约束度或简称为约束度，以s表示；而尚存的相对运动称为运动副自由度或活动度，以符号f表示。
- 运动链是各构件用运动副相连而成的系统。当组成运动链时，如果运动链中每个构件至少包含两个运动副元素，则各构件形成收尾封闭的系统，这种运动链称为闭式运动链或闭（式）链；如果运动链中至少有一个构件仅包含一个运动副元素，因而未构成收尾封闭的系统，这种运动链称为开式运动链或开（式）链。
- 机架：机构中视为不动的构件，用于支承和作为研究其他构件运动的参考坐标；原动件：由外界输入驱动力或驱动力矩的构件；从动件：运动规律取决于机构形式、机构运动尺寸或参数以及主动件运动规律，除主动件以外的所有可动构件均可视为从动件。
- 在研究机构的运动时，为了便于分析，常不计或略去那些与机构运动无关的因素，而仅用简单线条和规定符号来表示构件和运动副，并用选定的比例尺画出各运动副间的相对位置。这种表明机构类型和运动特性的简单图形称为机构运动简图。
- 运动简图的作用：。
- 平面机构运动简图的绘制方法：（1）首先应恰当地选择投影面 （2）确认机架、输入构件和输出构件 （3）搞清机构运动传递路线 （4）沿运动传递路线逐一分析每两相邻构件的相对运动形式，确定运动副的类型和数目 （5）确定与机构运动特性相关的运动要素：运动副间的相对位置、高副的廓线形状等 （6）选取适当的长度比例尺，比例尺 = 实际尺寸mm / 图中尺寸mm （7）在主动（输入）和输出构件上标出其运动形式和方向。
- 平面自由度计算公式：F = 3n - 2*p5 - p4 ，其中n为机构中活动构件数，p5为机构中的低副数目，p4为机构中的高副数目。
- 机构具有确定运动的条件：机构自由度大于零且机构的主动杆数等于机构的自由度。
- 计算自由度时应注意的问题：复合铰链、局部自由度、虚约束。
- 复合铰链是指由m（m>3）个构件构成的一组同轴线转动副；在某些机构中，常常存在某些不影响输入件与输出件之间运动关系的个别构件的独立运动的自由度，通常将这种自由度称为局部自由度或多余自由度，并用 f’ 表示。在特定几何条件下，机构中由某些运动副所提供的约束及其限制作用往往是重复的，因而这些约束对机构的运动实际上并未真正构成约束或不起独立的限制作用，通常将这种约束称为虚约束。
- 当任一刚体（构件）2 相对于刚体（构件）1 做相对平面运动时，在任一瞬时，其相对运动都可以看作是绕某一重合点P21的转动，该重合点称为速度瞬心，简称瞬心。
- 三心定理：做平面相对运动的三个构件共有三个瞬心，他们位于同一直线上。
- 全部由转动副组成的平面四杆机构称为铰链四杆机构。其中，固定不动的杆称为机架，直接与机架铰接的构件称为连架杆，将两连架杆连在一起的构件称为摇杆。
- 在平面连杆机构中，如果以转动副相连的两构件能做整周相对转动，则称此转动副为整转副；不能做整周相对运动的转动副称为摆转副。
- 根据两连架杆运动形式的不同，铰链四杆机构可分为三种基本形式。其中，一个连架杆是曲柄，另一个连架杆是摇杆的称为曲柄摇杆机构，两连架杆均是曲柄的称为双曲柄机构，两连架杆均是摇杆的称为双摇杆机构。
- 存在整转副的条件下，当以四连杆中不同杆作为机架，将会得到什么机构：。
- 平面铰链四杆机构曲柄存在的条件：（1）组成整转副的两构件中必定有一个是最短构件（连架杆之一或机架为最短构件） （2）最短杆与最长杆的长度之和必须小于或等于另外两杆的长度之和。
- 当从动件在两极限位置时，对应的主动件之间所夹的锐角称为极位夹角，用θ表示。
- 在某些从动件做往复运动的平面连杆机构中，若从动件回程的平均速度大于工作行程的平均速度，则称该机构具有急回特性。
- 在曲柄为主动的曲柄摇杆机构中，当主动件运动时，通过连杆作用于从动件上的力F的作用线与该力作用点的绝对速度之间所夹的锐角称为压力角。压力角的余角称为传动角。
- 求最小传动角的方法：使主动杆与机架共线，求出两传动角，相互比较取较小即最小传动角。
- 请画出四连杆最小传动角的位置：。
- 曲柄摇杆机构中，如果摇杆CD为主动件，当机构运动到连杆BC与从动曲柄AB拉直或重叠共线时，主动件CD通过连杆作用于从动件AB上的力刚好通过其转动中心而出现“顶死”现象，机构的这种位置称为死点。在死点位置，机构的传动角为0°。
- 死点位置的危害：。
- 为了顺利通过死点位置，使机构继续正常运转，第一，可通过加大从动件的转动惯量，利用惯性通过死点；第二，可以采用两组机构错位排列的方法，使两组机构的死点位置互相错开，渡过死点位置。
- 凸轮机构是由凸轮、从动件和机架（支承凸轮和从动件的构件）三个主要构件组成的一种高副机构。
- 凸轮机构的特点：。（凸轮机构结构简单、紧凑，通过合理设计凸轮的曲线轮廓，即可实现从动件各种复杂的运动和动力要求）
- 盘形凸轮和移动凸轮与从动件之间的相对运动为平面运动，故统称为平面凸轮机构；圆柱凸轮与从动件之间的相对运动为空间运动，故称为空间凸轮机构。
- 按凸轮的形状分类，凸轮机构可以分为盘形凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮。
- 按从动件端部的形状分类，凸轮机构可以分为尖底从动件、滚子从动件、平底从动件。
- 按从动件的运动方式分类，凸轮机构可以分为直动从动件、摆动从动件。
- 按凸轮与从动件维持接触的方式分类，凸轮机构可以分为力锁合、形锁合，常见的形锁合凸轮机构有：盘形槽凸轮机构、等宽凸轮机构、等径凸轮机构、共轭凸轮机构。
- 将凸轮上具有最小半径的圆称为凸轮的基圆，其半径称为基圆半径。
- 齿轮机构的优点是：传递功率的范围和圆周速度的范围很大，传动效率高，传动比准确，使用寿命长，工作可靠；缺点是：制造和安装精度高，加工成本高，不宜远距离传动。
- 按照相对运动关系（两轴间的相对位置），齿轮机构可分为平面齿轮机构和空间齿轮机构。其中，平面齿轮机构传递两平行轴间的运动，两齿轮间的相对运动为平面运动，其齿轮外形呈圆柱形，又称为圆柱齿轮机构或平行轴齿轮机构；按照轮齿在圆柱体上排列方向的不同，外啮合齿轮机构可分为直齿、斜齿和人字齿三种类型。空间齿轮机构传递两相交轴或两交错轴间的运动，两齿轮间的相对运动为空间运动，传递两相交轴间运动的齿轮外形呈圆锥形，故称为锥齿轮机构，按照齿在圆锥体上排列方向和形状的不同，可分为直齿和曲线齿两种类型；传递两交错轴间运动的有蜗杆机构和交错轴斜齿轮机构两种。
- 齿轮机构按照两轴线的相对位置可分为：。
- 两齿廓在任一位置啮合时，过啮合点所作两齿廓的公法线与连接两回转中心的连线的角点称为节点。分别以两轮的回转中心为圆心，以回转中心到节点的线段为半径，作两个圆相切于节点P，这两个圆称为两齿轮的节圆。
- 齿廓啮合基本定律：两齿廓在任一位置啮合时，过啮合点所作两齿廓的公法线与连接两回转中心的连线交于一定点。
- 凡满足齿廓啮合定律的一对齿廓称为共轭齿廓，共轭齿廓的齿廓曲线简称为共轭曲线。
- 当直线NK沿一个圆周做纯滚动时，直线上任一点K的轨迹就是该圆的渐开线。
- 该圆称为渐开线的基圆，基圆半径用 rb 表示。
- 渐开线的性质：（1）由于发生线在基圆上做纯滚动，所以发生线在基圆上滚过的直线长度等于基圆上被滚过的圆弧长度 （2）渐开线上任一点的法线必切于基圆 （3）发生线与基圆的切点N为发生线滚动时的速度瞬心，N也就是渐开线在K点的曲率中心，线段NK就是相应的曲率半径。渐开线上越远离基圆的部分，曲率半径越大，渐开线越平直 （4）基圆以内无渐开线 （5）渐开线的形状取决于基圆的大小。
- 基圆以内无渐开线。
- 渐开线的形状取决于基圆的大小。
- KN是正压力的方向，它与力作用点K的速度方向所形成的锐角称为渐开线在K点处的压力角，其与∠NOK相等。
分度圆是设计齿轮的一个基准圆，其半径和直径分别用r、d表示。
满足特定条件的齿轮定义为标准齿轮：（1）其分度圆上的模数和压力角均为标准化数值；（2）在分度圆处测量到的齿厚与槽宽相等；（3）该齿轮设计遵循规定的齿顶高与齿根高参数。
渐开线齿轮的特点如下：
（1）其齿廓设计确保了瞬时传动比始终保持不变；
（2）该齿轮系具有固定的接触线与恒定的接触角；
（3）即使中心距发生微小变化也不会影响传动比的一致性。
渐开线齿廓啮合具备可分离特性：其传动速率与其对应齿轮基圆半径成反比例关系。在制作完成后，在安装过程中即使出现轻微偏差也不会对传动速率稳定性的维持产生任何影响
啮合线N1N2和过节点的两节圆公切线所夹的锐角称为啮合角。
一对齿轮的正确啮合条件是：两轮的模数和压力角分别相等。
标准齿轮的中心距应当等于两轮分度圆半径之和；即在安装时应使两者间的分度圆相切。若一对齿轮按标准中心距进行安装，则称其为标准安装；此时可见、两轮的节圆与各自的分度圆重合；其啮合角即等于该对齿轮的分度圆压力角。
一对齿轮连续传动的条件是：重合度大于等于1。
当运转中时（实为75），轮系运转时其输入轴转速与输出轴转速之比即为其传动比。在计算传动比时不仅需明确其大小还需明确输出轴方向
依据各齿轮在运行中轴线的相对位置是否固定这一标准，则可将轮系划分为定轴轮系、行星轮系以及混合轮系三大类
当该机械运转时（注：此处可替换为"当所述机械运行时"以增强表述），若所有从动件（注：此处可替换为"各从动件"以更准确描述）相对于固定框架的所有几何轴线位置均为固定不变，则此机械系统被称为定轴机构；反之，则若至少有一个从动件相对于固定框架的空间方位随某一固定轴线而变动，则该系统将被归类为周转机构；根据上述系统的自由度数目不同，则可将其分为具有两个自由度差动机构（注：此处可替换为"差动机构"以更专业化表达）以及仅具有一个自由度行星机构两类。
某齿轮仅在传动过程中起到过渡作用，并不会因齿数多少而改变该轮系的传动比值。其中一类齿轮虽然不影响传动比大小，但却能够决定输出轴的转向方向。
第79个定轴轮系中首轮与末轮之间的转向关系如下所述：
（1）所有齿轮的所有轴线均彼此平行的情况下，则采用(-1)^m法；
（2）当输入与输出齿轮所在的平面均为同一平面并列安装时，则可以通过绘制箭头的方法确定其方向，并可在传动比大小之前附加正号或负号；
（3）当输入与输出齿轮所在的平面并非同一平面时，则需通过绘制箭头的方法确定其方向且无法在传动比计算之前附加符号。
基于相对运动原理可知：对周转轮系中的每个构件施加一个额外的公共转动（其角速度大小与系杆角速度相等且方向相反），从而不会影响各构件间的相对运动状态；然而，在这种情况下，系统中相当于固定了该部件（即其角速度变为零）。因此，在这种情况下，则得到了一个假想定轴轮系——称这个假想定轴轮系为原来的转化机构（或称为转化轮系）。
当计算复合轮系的传动比时
使用转化机构传动比式的注意事项如下：（1）本公式仅限于转化机构中1号轮、K号轮及其系杆H轴线平行的情形。（2）其中所述传动比基于转化机构中1号轮主动而K号轮从动的情况。（3）在计算过程中应特别注意：角速度均以代数形式体现，并需按照转向相同用正号、相反用负号的原则赋值。