机械设计基础复习题.docx
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机械设计基础复习题.docx
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机械设计基础复习题
绪论:
机器3特征:
它们之间都有相对运动,在工作时能完成有效的机械功和能量转换。
仅有前2特征是机构。
机器和机构统称机械。
构件和零件的区别:
构件是运动的单元,零件是制造的单元。
1、机器或机构,都是由构件组合而成的。
2、机器或机构的构件之间,具有确定的相对运动。
3、机器可以用来代替人的劳动,完成有用的机械功。
4、组成机构、并且相互间能作相对运动的物体,叫做构件。
5、从运动的角度看,机构的主要功用在于传递运动或转换运动的形式。
6、构件是机器的运动单元。
零件是机器的制造单元。
7、机器的工作部分须完成机器的预订动作,且处于整个转动的终端。
8、机器的传动部分是把原动部分的运动和功率传递给工作部分的中间环节。
9、构件之间具有确定的相对运动,并能完成有用的机械功或实现能量转换的构件的组合,叫机器。
①两构件通过面接触组成的运动副称为低副,一个平面低副引入2个约束,两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。
齿轮副属于高副。
某复合铰链有m个构件组成,则联接处有m-1个传动副,引入2m-1个约束。
机构具有确定运动的必要条件:
机构自由度大于零,且等于原动件个数
运动副:
两个构件直接接触组成的具有相对运动的可动联接。
两个构件;直接接接触;有相对运动,三个条件缺一不可。
运动副元素——构件间直接接触的表面部分(点、线、面)。
低副:
面接触;低副又分为转动副(铰链)和移动副。
高副:
点或线接触;如:
滚动副、凸轮副、齿轮副等。
(1)复合铰;由三个或更多个构件在同一处构成的多个转动副称为复合铰链。
若复合铰链由m个构件组成,则其转动副的数目为(m-1)个。
(2)局部自由度:
构件局部运动所产生的自由度。
局部自由度可改善构件工作状况。
(3)虚约束:
机构中某些运动副带入的对机构。
运动起重复约束作用的约束。
例:
火车车轮的虚约束。
两构件在多处接触形成转动副,且转动轴线重合,只算一个转动副,其余为虚约束。
机构运动简图应满足的条件:
1.构件数目与实际相同。
2.运动副的性质、数目与实际相符。
3.运动副之间的相对位置以及构件尺寸与实际机构成比例。
②连杆机构:
即具有连杆(将原动件运动传递给从动件的构件)的机构。
平面连杆机构的特点:
运动副一般均为低副;构件多呈杆状;多种运动变换和规律;连杆曲线形状丰富;但运动链长、误差大、效率低;惯性力难易平衡,不适合于高速。
铰链四杆机构:
运动副均为转动副的四杆机构。
组成:
机架、连架杆(曲柄、摇杆)、连杆。
铰链四杆机构曲柄存在条件:
1连架杆或机架是最低杆2最短杆与最长杆长度之和小于其他两杆的长度。
铰链四杆机构:
曲柄摇杆机构--作用:
将曲柄的整周回转转变为摇杆的往复摆动。
急回特性:
曲柄摇杆机构中,曲柄虽作等速转动,而摇杆摆动时空回行程的平均速度却大于工作行程的平均速度,这种性质称为机构的急回特性死点:
当压力角α=90°时,对从动件的作用力或力矩为零,此时连杆不能驱动从动件工作。
机构处在这种位置成为死点
1)急回特性及行程速比系数,急回运动:
极位及极位夹角θ=∠C1AC2机构θ≠0,存在急回运动,θ愈大,急回运动愈显著。
2)机构的压力角和传动角。
压力角α:
指机构主动件对从动件的作用力与其作用点速度间的锐夹角。
传动角γ:
指连杆与从动件间所夹的锐角。
3)死点位置:
机构的传动角γ=0的位置。
克服方法:
1)同机构错位排列2)借惯性冲过死点
应用:
风扇摇头机构,摄影机抓片机构,缝纫机踏板机构,天线摆动机构,飞剪机构
2.双曲柄机构:
两连架杆都为曲柄的铰链四杆机构。
由于连杆与从动曲柄无共线情况,故无死点位置。
实际应用:
火车轮联动机构,惯性筛机构。
3.双摇杆机构:
两连架杆都为摇杆的铰链四杆机构。
应用举例:
铸造翻箱机构、鹤式起重机,汽车开门机构、摄影平台升降机。
曲柄滑块机构的演变:
导杆机构,摇块机构,定块机,双滑块机构。
连杆机构设计的基本问题:
机构选型-根据给定的运动要求选择机构的类型;尺度综合-确定各构件的尺度参数(长度尺寸)。
③凸轮机构的应用:
实例:
内燃机配气凸轮机构,自动机床进刀机构,自动车床凸轮机。
特点:
适当的设计凸轮廓线可实现各种运动规律、结构简单、紧凑;但易磨损,传力不大。
凸轮机构的分类:
1按凸轮的形状分,盘形,移动,圆柱。
2按从动件形状分,尖顶,滚子,平底。
根据从动件相对于机架的运动形式不同分:
往复直动(偏置与对心)和摆动两种3按保持接触方法分:
几何封闭的凸轮机构,力封闭的凸轮机构。
基圆:
r0为基圆半径。
推程:
从动件的移动距离AB’,δt称为推程运动角。
远休:
当凸轮继续转过δS角时,推杆处于最高位置而静止不动,δS称为远休止角。
回程:
当凸轮继续转过δh角时,推杆由最高位置回到最低位置,δh称为回程运动角。
近休:
当凸轮继续转过δh’角时,推杆将处于最低位置静止不动,δh’称为近休止角。
刚性冲击:
机械的推杆在运动开始和终止的瞬间,因速度有突变,推杆在理论上将出现无穷大的加速度和惯性力,因而会使凸轮机构受到极大的冲击,这种冲击称为刚性冲击。
避免:
位移曲线和速度曲线必须连续;而为避免柔性冲击,加速度曲线也必须连续,尽量减小速度和加速度的最大值。
等速运动规律在开始和终止的瞬间时,有刚性冲击。
等速运动规律只适用于低速轻载及从动件质量较小的场合。
在行程起点、中点和终点,存在加速度突变,但突变为有限值,引起的惯性力为有限值,在机构中产生有限冲击,称为柔性冲击。
等加速等减速运动规律可用于中、低速轻载场合。
关于凸轮机构的描述,以下正确的是凸轮的基圆半径取得越大,其压力角将越小。
在凸轮机构中,基圆半径越大,则凸轮的尺寸大,其压力角小;在设计凸轮廓线时,应使凸轮的最大压力角小于等于(大于,小于等于)许用压力角;凸轮的压力角越小,对传动有利。
凸轮机构常用运动规律中,等速运动规律会在机构中产生刚性冲击;等。
加等减速运动规律会产生柔性冲击。
⑤渐开线齿廓不能满足的是下列哪一个要求能保证实现连续传
下面关于齿轮分度圆和节圆的描述,不正确的是任意一个齿轮都具有分度圆和节圆。
渐开线内啮合斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件是实际啮合线长/法向齿距大于1连续传动条件是法向齿距大于1
直齿圆锥齿轮的标准模数是指大端的模数。
齿轮传动限制其最少齿数是因为有根切现象,直齿圆柱齿轮的最少齿数是17。
一般参数的闭式软齿面齿轮传动的主要失效形式是齿面点蚀一般参数的开式硬齿面齿轮传动的主要失效形式是齿面磨粒磨损
为了有效地提高齿面接触强度,可增大分度圆直径为了提高齿根弯曲强度,可增大模数
设计一般闭式齿轮传动时,齿根弯曲疲劳强度计算主要针对的失效形式是齿面疲劳折断。
设计开式齿轮传动时,在保证不根切的情况下,宜取较少齿数,其目的是增大模数,提高轮齿的弯曲强度。
对于闭式软齿面齿轮传动,在传动尺寸不变并满足弯曲疲劳强度要求的前提下,齿数宜适当取多些,其目的是提高传动平稳性
齿轮机构的特点:
可实现任意两轴间的运动及力传递,应用领域广,效率高,传动比准确,寿命长,安全可靠。
齿廓啮合基本定律
即互相啮合传动的一对齿轮的瞬时传动比,都与其连心线O1O2被其啮合在接触点处的公法线所分成的两段成反比。
如果要求传动比为常数,则应使O2C/O1C为常数。
由于O2、O1为定点,故C必为一个定点,称C点为啮合节点。
节圆:
设想在C点放一只笔,则笔尖在两个齿轮运动平面内所留轨迹。
凡能满足齿廓啮合基本定律的一对齿廓称为共轭齿廓。
渐开线的形成和特性:
发生线沿基圆滚过的长度,等于基圆上被滚过的圆弧长度。
渐开线上任意点的法线恒切于基圆。
渐开线的形状取决于基圆的大小,基圆半径相等的渐开线形状完全相同。
渐开线上各点的压力角不相等。
(啮合时K点正压力方向与K点速度方向所夹锐角)基圆以内无渐开线。
分度圆:
人为规定的计算基准圆。
齿数:
z模数:
m模数的单位:
mm,它是决定齿轮尺寸的一个基本参数。
齿数相同的齿轮,模数大,尺寸也大。
分度圆压力角α,齿顶高系数ha*顶隙系数:
c*一对渐开线齿轮的正确啮合条件是它们模数和压力角应分别相等。
m1=m2=m,α1=α2=200连续传动条件:
为了保证连续传动,前一对轮齿到达B点时,后一对齿轮必须进入啮合。
重合度系数AB/pb≥1无侧隙啮合条件:
s1′-e2′=0
标准安装:
两轮分度圆相切于节点
P,此时二轮的节圆与分度圆重合。
标准安装时中心距,用a表示。
渐开线齿轮的切齿原理:
仿形法(盘状铣刀、指状铣刀),范成法(齿轮插刀,齿条插刀,齿轮滚刀)
根切:
当齿数过少时,用范成法加工齿轮会将齿根部分渐开线齿廓切去。
后果:
①重合度ε↓,传动平稳性↓②齿根的抗弯强度↓,齿轮承载能力↓
标准齿轮的优点:
计算简单、互换性好。
标准齿轮的缺点:
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