机械原理考试试题及答案.docx

1、机械原理考试试题及答案试题 1一、 选择题 （每空 2 分，共 10 分）1、平面机构中，从动件的运动规律取决于 D 。A、 从动件的尺寸B、 机构组成情况C、 原动件运动规律D、 原动件运动规律和机构的组成情况2、一铰链四杆机构各杆长度分别为 30mm ， 60mm ， 80mm ， 100mm ，当以 30mm 的杆为机架时，则该机构为 A 机构。A、 双摇杆B、 双曲柄C、 曲柄摇杆D、 不能构成四杆机构3、凸轮机构中，当推杆运动规律采用 C 时，既无柔性冲击也无刚性冲击。A、 一次多项式运动规律B、 二次多项式运动规律C、 正弦加速运动规律D、 余弦加速运动规律4、平面机构的平衡问题中

2、，对“动不平衡”描述正确的是 B 。A、 只要在一个平衡面内增加或出去一个平衡质量即可获得平衡B、 动不平衡只有在转子运转的情况下才能表现出来C、 静不平衡针对轴尺寸较小的转子（转子轴向宽度 b 与其直径 D 之 比 b/D0.2 ）D、 使动不平衡转子的质心与回转轴心重合可实现平衡5、渐开线齿轮齿廓形状决定于 D 。，若其自由度为 1 ，则称其为 行星轮系 。6、 装有行星轮的构件称为 行星架（转臂或系杆）。7、 棘轮机构的典型结构中的组成有： 摇杆 、三、 简答题 （15 分）棘爪、 棘轮 等。1、 什么是构件？答：构件：机器中每一个独立的运动单元体称为一个构件；从运动角度讲是不可再分的单

3、位体。2、 何谓四杆机构的“死点”？ 答：当机构运转时，若出现连杆与从动件共线时，此时 =0 ，主动件通过连杆作用于从动件上的力将通过其回转中心， 从而使驱动从动件的有效分力为零， 从动件就不能运动， 机构的这种传动角为零的位置称为死点。3、 用范成法制造渐开线齿轮时，出现根切的根本原因是什么？避免根切的方法有哪些？ 答：出现根切现象的原因：刀具的顶线（不计入齿顶比普通齿条高出的一段 c*m ）超过了被切齿轮的啮合极限点N1 ，则刀具将把被切齿轮齿根一部分齿廓切去。避免根切的方法：a) 减小齿顶高系数 ha*b) 加大刀具角c) 变位修正四、 计算题 （45 分）1、 计算如图 1 所示机构的

4、自由度，注意事项应说明？（ 5*2 ）a b图 1小题 a：其中 A 、B 处各有一个转动副， B 处有一个移动副， C、D 处的移动副记作一个移动副。即 n 3,pl 4, ph0, pF 0；所以该机构自由度为：F 3n( 2 plph p ) F 3 3 （2 410 0） 0小题 b：其中 A 、B、C、G、H 处各有一个转动副， F 处为复合铰链有两个转动副， B 处有一个局 部 自 由 度 ， D 、 E 处 的 两 个 移 动 副 记 作 一 个 移 动 副 。 即n 7,pl 9,ph 1,p 0， F 1；所以该机构自由度为：F 3n( 2 plph p) F 3 7 （ 2

5、 911 0） 12、 如图 2 所示机构中，各尺寸为： lAB=30mm ，lAC=100mm ，lBD=50mm ，lDE =40mm ， 曲柄以等角速度 1=10 rad/s 运动，试用图解法求机构在1 45时，点 D 和 E 的加速度，以及构件 2 的角速度和角加速度。 （ 15 分）BD2 1 13 A 14E图 2图 a 图 b 图 c解：以l=0.0025m/mm 作机构的位置简图，如图 a 所示。此机构中构件 2 和摇块 3 组成移动副， 且构件 2 作平面一般运动， 选 C（ C2 和 C3 ）为重合点， 则 Vc3=VC4=0,ac3=ac4=0, 3= 2，3= 2。i.

6、 速度分析vB 1lAB10 0.030.3m / svC2vB vC 2BvC 3vC 2C 3方向 AB BC / BC大小 ？ 0 ？取v=0.005m s-1 /mm 作上式的速度图（图 b ），再根据速度影像原理得点 d 及 e。vD v pd0.00545.20.23m / s（沿pd方向）vE v pe0.00534.40.17m/ s（沿pe方向）v bc220.005 48.52.00rad / s（瞬时针）l bc0.123ii. 加速度分析ana B B21 lAB1000.033m / s2anC2 B22 lBC2.0020.1230.49m / s2akC 2 C3

7、a2 3vaC2 C3 2an2 0.005at34.50.69m / s2a at（方向 D E）arC 2 B方向 B A大小C 2BC BC2 B C 3BC？ 0C 2C 3BCC 2C 3/ BC？以a =0.04m s-2 /mm 作加速度图（图 c），再加速度影像原理得点 d和 e ，由图可得：aD ap d0.0465.142.61m / s2（沿p d方向）aE a pe0.0471.012.84m/ s2（沿p e 方向）t aC 2 B2a n2 c20.04 25.858.41rad/ s2（顺时针）l CBlCB0.1233、设计一对渐开线外啮合标准齿轮圆柱齿轮机构。

8、已知 z1=18 ， z2=36 ，模数 m=3 ，压力角与齿顶高系数*ha 为标准值，试求： （ 10 分）1) 该圆柱齿轮机构的传动比 i122) 两轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、基圆直径、分度圆上齿厚3) 求两轮的中心距答：a) 该圆柱齿轮机构的传动比z2i12z136 218b) 两轮的分度圆直径：d1 mz13 1854mmd 2 mz23 36108mm齿顶圆直径：da1(z12h* )m(182 1) 363mmada 2(z22h* )m(362 1)3 117 mma*齿根圆直径：d f 1( z12ha2c )m(18 2 12 0.25) 346.5mmd f

9、2( z22h*2c* )m(36 2 12 0.25) 3100.5mma基圆直径：db1d1 cos54 cos 2050.74 mmdb 2d2 cos117cos 20109.94mm分度圆上齿厚：sm 3.14 32 24.71mmc) 两轮中心距：ad1 d2254 108281mm4、在图示轮系中，已知： Z1 =22 ， Z3 =88 ， Z 3=Z 5。试求传动比 i15。（ 10 分）答：齿轮 1、2 、3、 H 组成行星轮系部分；24 H5 3 13齿轮 3、4 、5 组成定轴轮系部分； 图 3其中行星轮系部分的传动比：Hi13 1 H3 Hz2z3 z1z2z3 88z

10、1 224 （ 1 ）定轴轮系部分：i3 53 z4 z55 z3 z4z5 1z3（ 2）由图中可知：5 H （ 3）又有：3 3（ 4 ）由式 1、2 、3、 4 联立可得：i15 9五、 设计题 （10 分）设计一导杆机构，已知机架长度 100mm ，行程速比系数 K=1.5 。（要求保留作图轨迹， 以及必要的文字说明）解：180 (K 1) 180 (1.5 1)导杆机构的极位夹角 36K 1 1.5 1根据导杆机构的特性知： ；其中 为导杆的摆角作图步骤：a) 作 mDnb) 作 mDn 的角平分线，在该线上取lDAd 100mm （即机架长度）c) 过 A 点作导杆任一极位的垂线

11、AC 1（或 AC 2 ），其即为曲柄，故a d sin(/ 2)100sin(36 / 2)30.90mm试题 2一、填空题 （每题 2 分，共 20 分）1、 机构具有确定运动的条件： 机构自由度数 = 机构的原动件数 。2、 速度影像的相似原理只能应用于 同一构件上 的各点。3、 对心曲柄滑块机构， 若以滑块为机架， 则该机构演化为 定块机构（或直动导杆机构） 。4、 移动副的自锁条件是： 驱动力作用在移动副的摩擦角内 。5、 凸轮机构推杆的常用运动规律中， 一次多项式 运动规律有刚性冲击。6、 渐开线的形状取决于 基圆 的大小。7、 直齿圆柱齿轮机构的正确啮合条件是： 模数相等 、 压

12、力角相等 。8、 有一外槽轮机构，已知槽轮的槽数z 4 ，转盘上装有一个圆销，则该槽轮机构的运动系数 k= 0.25 。9、 回转构件进行动平衡时，应在 两个平衡基面 上加平衡质量。10 、 当两构件组成兼有滑动和滚动的高副时，其瞬心在过接触点高副元素的公法线 处。二、简答题 （每小题 5 分，共 25 分）1、简述构件和零件的区别和联系？ 答：a) 构件：从运动角度讲是不可再分的单位体。b) 零件：从制造角度讲是不可再分的单位体。c) 构件可以由多个零件通过刚性联结获得。2、什么是当量摩擦系数？答：为了计算摩擦力简便， 把运动副元素几何形状对运动副的摩擦力的影响因素计入到摩擦系数中，这种转化

13、后的摩擦系数称为当量摩擦系数。3、 实现往复移动或往复摆动的机构有哪些？ 答：（ 1） 连杆机构（ 2） 凸轮机构（ 3） 螺旋机构（ 4） 齿轮齿条机构（ 5） 组合机构4、 机械的“平衡”与“调速”都可以减轻机械中的动载荷，但两者有何本质区别？ 答： 1) 机械平衡是通过消除或减小惯性力和惯性力矩来减轻机械中的动载荷。2) 调速是使机械的运动避开其共振区域， 从而减小轴的挠度， 获得减轻机械中动载荷的目的。5、 简述渐开线圆柱斜齿轮机构主要有哪些优缺点？ 答：优点：（ 1） 啮合性能好：逐渐啮入，逐渐啮出，传动平稳，噪音小。（ 2） 重合度大：降低每对齿轮的载荷，提高承载能力。（ 3） 结

14、构紧凑：避免根切的最小齿数小。缺点：运转时有轴向力。三、计算题（共 45 分）1、绘制缝纫机下针机构简图（草图） 。(5 分)DC 34 2BA 12、图示为一内燃机的机构简图，试计算其自由度，并分析组成此机构的基本杆组及机构级别。 (10 分)C D答： 见图所示。活动构件 n=7 ；低副 pl=10 ； B H E所以机构的自由度为 A FGF 3n(2 plph p) F 3 7 (2 10 1 0 0) 0 1以 AB 为原动件：机构可分解成下图。 级机构A B机架与原动件C D级组E级组 FH级组G因此该机构为：级机构3、试求机构在图示位置的全部瞬心。 (5 分)3P23C2AP13

15、BP121答： A 点为 P 13；B 点为 P 12；P23 由三心定理求得，见图。4、在图示导杆机构中，BAC90 ， l AB60mm， l AC120mm ，曲柄 AB 以等角速度1 30rad / s 转动，试用相对运动图解法求构件 3 的角速度和角加速度。 (15 分)解：以l=0.001m/mm 作机构的位置简图，如图 a 所示。A 1 B2l BC2 2llAC AB1202602134mma) 速度分析 4 3求 vB 2v B2vB11l AB30 0.061.8m / s（方向垂直 AB 转向同 1） C求 vB3方向vB 2ABvB 3BCvB 2B 3/ AB大小1.

16、8？?取v=0.01m s -1/mm 作上式的速度图（图 b）vB 3v pb30.0180.360.8m / s（方向见图）vB 2B 3v b2b30.01161.071.6 m/ s（方向见图）v B 30.86rad / s(逆时针 )3l BC134 10 3a) 加速度分析ana B 2 B 22l1 AB3020.0654m / s2(方向B A）an 2B 3 3l BC62 0.1344.8m /s(方向 B C )akB 2 B 32 3 vB 2B 32 6 1.619.2m / s(方向vB 2B 3 )ana B2 B3t kaaB 3 B 2B 3raB 2B 3

17、方向 B A大小 54B C4.8BC vB 2B 3? 19.2/ BC？2以a=1m s-2 /mm 作加速度图（图 c）taB 3a e b3 1 29.08at 2929m / s（方向见图）3B 3lBC0.134216rad/ s25、图示轮系中， 已知： z160, z2z2 z3z4 20, z5100 。试求传动比 i41。（ 10 分）答：iH 1 H150 Hz2 z5 z1 z2 20 10060 205（ 1 ）32 23 1H4i H 1 Hz2 z3 z420 201（ 2 ）zz144 H 1 2 z360 20 35由式 1、2 联立可得：i411.5四、设计

18、题（ 10 分）如图所示，设已知破碎机的行程速比系数 K=1.2 ，颚板长度lCD 300mm ，颚板摆角35 ，曲柄长 60mm 。试设计该四杆机构。解：作图步骤：d) 由给定的行程速比变化系数 K ，得曲柄摇杆机构的极位夹角180( K 1) 180 (1.2 1)16.36K 1 1.2 1e) 作出摇杆两个极限位置 C1 D 和 C2D ，使C1 DC 2 35f) 连接 C 1、C2 ，并作 C1 M 垂直于 C 1C 2。g) 作C1C 2 N 9090 16.3673.64， N 与 M 相交于 P 点，由图可见，C1PC2 16.36 。h) 利用余弦定理求 AC 1 （令为

19、x）cos222 l AB x x2lC 1C 22 2 l AB x x量得 lC1C 2180.42 mm代入求得连杆的长度：x 225.44mmi) 以 C1 为圆心， x 为半径作圆，与前述外接圆的交点即为所求的 A 点。j) 量得机架长： 309.43mm试题 3一、填空题 （每空 2 分，共 20 分）1 、 机构中按给定的运动规律对立运动的构件称为 原动件 ；而其余活动构件称为 从动件 。2、 转动副的自锁条件是： 驱动力作用在摩擦圆内 。3、 对心曲柄滑块机构，若以曲柄为机架，则该机构演化为 导杆机构 。4、 机构的压力角是指 力与速度所夹锐角 。5、 凸轮机构推杆的常用运动规

20、律中，余弦加速度运动规律有 柔性 冲击。6、 齿轮机构的重合度愈大，表明同时参加啮合的轮齿对数愈 多 。7、 棘轮机构的主要组成构件有： 棘轮 、 棘爪 、 止动爪 等。8、 机器速度波动的类型有： 周期性速度波动 、 非周期性速度波动 。9、 设计滚子推杆盘形凸轮轮廓线时，若发现工作廓线有变尖现象时，则尺寸参数上应采取的措施是： 加大基圆半径 。10 、 在曲柄摇杆机构中， 当 曲柄 与 机架 两次共线位置时出现最小传动角。二、简答题 （每小题 5 分，共 25 分）1、何谓运动副及运动副元素？ 答：运动副是指两构件直接接触具有确定的相对运动关系的一种联结。（书本）：两个构件直接接触而组成的

21、可动的联接。运动副元素： 参加接触的部分。两构件上能够参加接触而构成运动副的表面。2、 列举 5 种能实现连续回转运动的机构。答：1） 摩擦传动机构：如带传动、摩擦轮等2） 啮合传动机构：如齿轮传动、蜗杆传动、链传动等3） 连杆机构：如双曲柄机构、平行四边形机构等。3、 简述进行质量代换需要满足的三个条件？动代换和静代换各应满足什么条件？答：质量代换法需满足三个条件：1、 代换前后构件的质量不变；2、 代换前后构件的质心位置不变；3、 代换前后构件对质心轴的转动惯量不变；其中：动代换需要满足前面三个条件；静代换满足前两个条件便可。4、齿轮传动要匀速、平稳地进行，必须满足哪些条件？ 答：1） 对

22、齿廓的要求：齿廓满足定传动比的齿廓啮合基本定律。2） 对重合度要求：齿轮啮合的重合度大于 1 。3） 对正确啮合要求：满足正确啮合条件。5 、有一滚子推杆盘形凸轮机构，在使用中发现推杆滚子的直径偏小，欲改用较大的滚子， 问是否可行？为什么？答：不一定。令滚子半径为rr ；凸轮理论轮廓线的最小曲率半径为 min当： rrmin时：工作廓线出现交叉，出现失真现象。这时不可行。当： rrmin时：工作廓线出现尖点，凸轮轮廓在尖点处易磨损而导致失真。这时也不可行。当： rrmin 时：这时也不可行。三、计算题（共 45 分）1、绘制唧筒机构简图（草图） 。（ 5 分）B C2 34D1A2、图示为一内

23、燃机的机构简图，试计算其自由度；以 EG 为原动件时分析组成此机构的基本杆组及机构级别。 （ 10 分）C DB H答： 活动构件 n=7 ；低副 pl=10 ； EF所以机构的自由度为 AF 3n(2 plGph p) F 3 7 (2 10 1 0 0) 0 1以 AB 为元动件：机构可分解成下图。 为级机构HC D EB F级组A机架与原动件级组G3、试求机构在图示位置的全部瞬心。 （ 5分）答： A 点为 P 12； B 点为 P 23； C 点为 P34 ； D 点为 P14 ；P13 由三心定理求得为 B 点，见图。P24 由三心定理求得为 D 点，见图。P23B P132AP12

24、3P34 C14D P24 P144、图示铰链四杆机构中， 已知l BC50mm, lCD35mm,l AD30mm, AD为机架，（ 15 分）（ 1 ） 若此机构为曲柄摇杆机构，且 AB 为曲柄，求l AB 的最大值；（ 2 ） 若此机构为双曲柄机构，求l AB 的最小值； C（ 3 ） 若此机构为双摇杆机构，求l AB 值的范围；B解： 1）曲柄摇杆机构要求满足 “杆长条件 ”；曲柄为连架杆且A D最短三个条件。由“杆长条件 ”知：l ABl BCl ADlCD即： l ABl ADlCDlBC30 3550 15mm所以 l AB 的最大值为： 15mm2） 为双曲柄机构有两种情况：满

25、足 “杆长条件 ”；最短杆为机架； 。满足平行四边形机构条件。 （lBC l AD排除 ）当 BC 为最长杆时：由“杆长条件 ”知：l ADl BCl ABl CD即： l ABl ADl BClCD30 50 3545mm当 AB 为最长杆时：由“杆长条件 ”知：l ADl ABl BCl CD即： l ABl BClCDl AD50 35 3055mm所以 l AB 的最小值为： 45mm3） 为摇杆机构有两种情况：满足 “杆长条件 ”； BC 为最短杆（l BC l CD排除 ）。不满足 “杆长条件 ” 当 AD 为最短杆时：要求：l ADlBCl ABlCD； l AB50 得： 45

26、l AB 50或l ADl ABl BCl CD ； l AB50 得：l AB 55当 AB 为最长杆时：要求：l BCl ABl ADlCD； l AB30 得： 15l AB 305、在图示的车床变速箱中， 移动三联齿轮 a 使齿轮 3和 4啮合。 又移动双联齿轮 b 使齿轮5 和 6啮 合 。 已 知 各 轮 的 齿 数 为z1 42, z258, z3 38, z4 42, z5 50, z6 48 ，电动机的转速 n11445r/ min，求带轮转速的大小和方向。 (10 分)解：i16n1 n6 z2 z4 z6 z1 z3 z5 58 42 4842 38 501.47n6 n1 i1614451.