机械原理简答题总结

第一章绪论

基本概念

1.机械：机器和机构的总称。

2.机构：用来传递与变化运动和力的可动装置。

3.机器：根据某种使用要求设计的执行机械运动的装置，可用来变换或传

递能量、物料和信息。

第二章机构的结构分析

1.何谓构件?构件与零件有何区别?试举例说明其区别。

构件是指由一个或者多个小零件刚性联接而成的独立运动单元体，是组成机构的基本要素之一；零件是独立的制造单元，任何机器都是由零件组成。

2.何谓运动副和运动副元素?运动副是如何进行分类的?

由两个构件直接接触而构成的可动联接称为运动副；两构件上参加接触而构成运动副的表面称为运动副元素；按接触方式分为高副低副，按相对运动形式分为移动副、转动副、齿轮副、凸轮副、螺旋副，按引入约束数目分：I级副-V级副

3.何谓高副?何谓低副?在平面机构中高副和低副一般各带入几个约束?齿

轮副的约束数目应如何确定?

点线接触为高副，面面接触为低副；各带入1个和2个约束；若两齿轮（条）固定则引入一个约束，不固定引入2个约束。

4.何谓运动链?运动链与机构有何联系和区别?

通过运动副的联接而构成的可相对运动的系统；机构是具有固定构件的运动链。

5.何谓机构的自由度?在计算平面机构的自由度时，应注意哪些问题?

机构具有确定运动是所必须给定的独立运动参数的数目，亦及必须给定的独立的广义坐标的数目，称为机构的自由度。注意复合铰链（包含机架），去除局部自由度（某些构件产生的局部运动并不影响其他构件的运动），去除虚约束（在机构中，有些运动副带入的约束对机构的运动只起重复约束作用）。

6.既然虚约束对于机构的运动实际上不起约束作用，那么在实际机构中为

什么又常常存在虚约束？

虚约束是指对机构运动起不到实际约束作用的约束。虚约束可以改善构件的受力情况，提高机构的刚度和强度，有于保证机械顺利通过某些特殊位置。（尽量减少虚约束）

7.机构具有确定运动的条件是什么？

机构具有确定运动的条件就是机构的原动件数目等于机构自由度的数目。当机构不满足这一条件时，如果原动件数目小于机构的自由度，则机构的运动不确定;若原动件数目大于机构的自由度，则导致机构的最薄弱环节破坏。

8.基本杆组具有什么特点？如何确定机构的级别？选择不同的原动件对机

构的级别有无影响？

基本杆组是自由度为零、不可再拆的运动链。机构的级别是所含基本杆组的最高级别。选择不同的原动件使得机构中所含基本杆组发生变化，可能会导致机构的级别发生变化。

第三章平面机构的运动分析

1.何谓速度瞬心?相对瞬心与绝对瞬心有何区别?

互作平面相对运动的两构件上瞬时速度相等的重合点即为两构件的速度瞬心。瞬心处绝对速度是否为零。（瞬心数目：K=N(N-1)/2 绝对瞬心数目：N-1 相对瞬心数目：(N-1)(N-2)/2）

2.何谓三心定理?

三个彼此作平面平行运动的构件的三个瞬心必位于同一直线上。

3.速度影像和加速度影像

一个构件上的速度和加速度多边形与该构件的几何图形相似，字母排序方向与其几何图像排序方向一致。（只适用于同一构件）

4.科氏加速度

两构件作相对运动，牵连运动为转动。

第四章平面机构的力分析

几个基本概念：

代换质量：质量代换法中假想的集中质量。

代换点：代换质量所在的位置。

运动副中的总反力：运动副中法向反力和摩擦力的合力。

摩擦角：总反力与法向反力之间的夹角，其值等于摩擦系数的反正切值。

当量摩擦系数：考虑了接触面形状及接触面摩擦系数，目的是为了统一摩擦力计算公式=G

摩擦圆：当轴径相对于轴承滑动时轴承对轴径的总反力始终相切的那个圆，其半径为

磨合轴端：经过一段时间工作后的轴端。

如何确定机构转动副中总反力的方位？

1. 在不考虑摩擦的情况下，根据力的平衡条件，确定不计摩擦时总反力的方向。

2. 计摩擦时的总反力应与摩擦圆相切。

3. 轴颈2对轴颈1的总反力Fr12对轴颈中心之矩的方向必与轴颈1相对于轴颈2的相对角速度w12相反。

第五章机械的效率和自锁

1.串联、并联及混联机组的效率如何计算?从中得出了什么重要结论?

串联系统的总效率等于各机器的效率的连乘积，结论：①串联机器数目越多，机械效率越低。②串联机组某一机器效率低，会使整个机组

效率降低；并联机组的效率为各机器输入效率之和与输出效率之和的比

值，①机组效率围：②要提高并联机组的效率，应着重

提高传递功率大的传动路线效率。；混联机组的效率分部计算。

2.机械自锁

机械自锁的定义：由于摩擦的存在，作用在机械上的驱动力无论如何增大，也无法使其运动的现象称为机械的自锁。

①作用于机构上的生产阻力G在驱动力无限增大的条件下恒小于0;

②单个运动副的自锁条件：运动副，驱动力作用在摩擦角之；转动副，

单力且作用在摩擦角之；螺旋副，螺纹导程角小于当量摩擦角；③生产阻力始终小于等于0；④机械效率始终小于等于0

3.机构正、反行程的机械效率

正行程：反行程：

4.机械正反行程的效率是否相同？请以斜面机构分析。

正行程F=G tan (α+φ) 反行程F=G tan (α-φ) 故不相同。

第七章机械的运转及其速度波动的调节

1.机械运转的三个阶段

阶段功能关系速度、角速度启动阶段由零上升

稳定阶段等速稳定运转或周期波动

停车阶段逐渐减少到零

2.飞轮为什么可以调速？能否利用飞轮来调节非周期性速度波动，为什么？

当系统出现盈功时飞轮可将多余的能量吸收存储起来，当出现亏功时，飞轮又将能量释放出来，从而使机械的速度波动下降。

通过以上原理，显然飞轮只是存储能量的机构，因此不能调节非周期性速度波动。

3.机械的速度波动分为哪两种，分别怎么调节？

分为周期性和非周期性速度波动，周期性速度波动可加装飞轮调节，当原动机为电机时非周期性速度波动会由电机的自调性自动调节，当原动机为蒸汽机、汽轮机或燃机时可以安装调速器调节。

第八章平面连杆机构及其设计

1.何谓连杆机构？连杆机构的传动特点？

原动件的运动要经过一个不与机架直接相连的中间构件才能传动到从动件的低副机构，这个不与机架直接相连的中间构件称为连杆，而把这些具有连杆的机构统称为连杆机构。

连杆机构传动特点：㈠运动副为低副接触，压强较小，可以承受较大载荷。便于润滑不易产生大的磨损，几何形状较简单便于加工制造。

⑵从动件能实现各种预期的规律。⑶由于连杆的运动必须经过中间构件

进行传递，因而传动路线长，易产生较大的误差积累，同时也使机械效率降低。⑷在连杆机构运动中，连杆与滑块所产生的惯性力难以用一班的平衡方法加以消除，因而连杆机构不宜用于高速运动。

2.平面四杆机构的基本型式是什么？它有哪些演化型式？研究平面四杆机

构演化的目的何在?

双曲柄机构，曲柄摇杆机构，双摇杆机构；⑴改变构件的运动尺寸和形状（曲柄滑块机构），⑵改变运动副的尺寸（偏心轮机构），⑶选用不同的构件为机架⑷运动副元素的逆换；机构的演化，不仅是为了满足动方面的要求，还往往是为了改善受力状况以及满足结构设计上的需要。

3.何谓曲柄?四杆机构具有曲柄的条件是什么?

与机架相铰接能整周回转的构件称为曲柄；曲柄存在条件：⑴最短杆是机架或连架杆，⑵最短杆与最长杆长度之和小于或等于其他两杆长度之和。

4.何谓行程速比系数?何谓急回作用?何谓极位夹角?三者之间的关系如何?

行程速比系数：连杆机构中从动件空回行程的平均速度与工作行程平均速度的比值；在连杆机构中主动件作等速回转时，从动件空回行程的平均速度大于工作行程的平均速度，这种运动性质称为连杆机构的急回运动；极位夹角：机构在两个极位时原动件所在两个位置之间所夹的

锐角。

5.何谓连杆机构的压力角和传动角?研究传动角有何意义?

压力角：从动件受力点受力方向与速度方向所夹的锐角；传动角：压力角的余角；表示机构的传力性能，传动角越大传力性能越好。

6.在四杆机构中，死点和极位实际上是同一个位置，那末为什么有时叫它

死点，有时又叫它极位，它们的区别在什么地方?

当摇杆为主动件连杆与从动曲柄共线是的位置称为死点。

7.死点与自锁有什么区别?说明死点的危害及其克服方法，以及死点在机械

工程中的应用情况。

死点是当主动件为摇杆连杆与从动曲柄共线时，主动件通过连杆作用于从动件上的力恰好通过其回转中心，而不能使从动件转动出现顶死现象；机械自锁是由于摩擦的存在，作用在机械上的驱动力无论如何增大，也无法使其运动的现象称为机械的自锁。克服方法：飞轮惯性，机构错列。利用死点传递的力通过转矩中心出现顶死的特性进行夹紧等工作。

8.机构倒置所依据的基本原理是什么？

同一运动链，取不同的构件为机架时，根据相对运动原理，各构件间的相对运动关系并未改变

第九章凸轮机构及其设计

1.推杆常用运动规律及其特性比较？

用较大的滚子，问是否可行？为什么？

不可行，若采用较大的滚子，凸轮机构的理论啮合曲线将发生变化，推杆的工作行程将发生变化。

3.什么是凸轮的压力角？设计凸轮机构时为什么要控制压力角的最大

值？

凸轮与推杆接触点的正压力方向与速度方向之间所夹的锐角为压力角。压力角增大会使凸轮与推杆的压力增大，过大的压力角甚至会使机构自锁无法运动。

4.如何减少直动推杆盘状凸轮机构的推程压力角？

当直动推杆凸轮机构的推程压力角超过许用值时,可通过增大基圆半径减小压力角。

5.什么是凸轮的理轮廓线和实际廓线？滚子推杆的理论廓线和实际廓线有

什么关系？

将滚子中心当作从动件的尖端设计出的凸轮廓线称为理论廓线，以理论廓线上各点为圆心作一系列滚子圆，该圆的包络线为凸轮的实际廓线。

当推杆为尖顶时，理论廓线与实际廓线重合。当推杆为滚子时，理论廓线与实际廓线相差r0。

6.对于同一凸轮和同一导路，若分别采用尖端推杆，滚子推杆和平底推杆，

推杆的运动规律是否相同？相应的理轮廓线是否相同？

运动规律不相同，尖顶推杆的理论廓线与实际廓线重合，滚子推杆的理论廓线为滚子中心的运动轨迹，平底推杆的理论廓线为推杆尖端的运动轨迹。

7.设计滚子推杆盘状凸轮的廓线时，若发现实际廓线变尖，则在几何尺寸

上应采取什么措施？

增大基圆半径或者适当减小滚子半径，有时则必须修改推杆的运动规律，使凸轮工作廓线上出现尖点的地方代以合适的曲线。

第十章齿轮机构及其设计

1.齿廓啮合基本定律

互作啮合传动的一对齿轮，在任意位置时的传动比都与其连心线

被啮合齿廓在接触点处的公法线所分成的两段成反比。这一规律称为齿廓啮合基本定律。

2.渐开线的特性？优点？