機(jī)械原理復(fù)習(xí)題及參考答案

1、 中南大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育課程考試復(fù)習(xí)題及參考答案 機(jī)械原理 一、填空題： 1. 機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)等于 _ 。 2. 同一構(gòu)件上各點(diǎn)的速度多邊形必 _ 于對(duì)應(yīng)點(diǎn)位置組成的多邊形。 3. 在轉(zhuǎn)子平衡問題中，偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力可以用 4. 機(jī)械系統(tǒng)的等效力學(xué)模型是具有 _ ，其上作用有 _ 5. 無急回運(yùn)動(dòng)的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，極位夾角等于 _ ，行程速比系數(shù)等于 6. 平面連桿機(jī)構(gòu)中，同一位置的傳動(dòng)角與壓力角之和等于 _ 。 7. 一個(gè)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，極位夾角等于 360,貝U行程速比系數(shù)等于 _ 8. 為減小凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角，應(yīng)該 _ 凸輪的基圓半徑。 9. 凸輪推桿按等加速等減速規(guī)律

2、運(yùn)動(dòng)時(shí)，在運(yùn)動(dòng)階段的前半程作 _ 作 _ 運(yùn)動(dòng)。 10. 增大模數(shù)，齒輪傳動(dòng)的重合度 _ ;增多齒數(shù)，齒輪傳動(dòng)的重合度 11. 平行軸齒輪傳動(dòng)中，外嚙合的兩齒輪轉(zhuǎn)向相 _，內(nèi)嚙合的兩齒輪轉(zhuǎn)向相 12. 輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如果各齒輪軸線的位置相對(duì)于機(jī)架都不改變， 這種輪系是_ 13. 三個(gè)彼此作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件共有 _ 個(gè)速度瞬心，且位于 _ 14. 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中傳動(dòng)角 為 - ，傳動(dòng)效率最大。 15. 連桿是不直接和 _ 相聯(lián)的構(gòu)件；平面連桿機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)副均為 _ 16. 偏心輪機(jī)構(gòu)是通過 _ 由鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)演化而來的。 17. 機(jī)械發(fā)生自鎖時(shí)，其機(jī)械效率 _ 。 18. 剛性轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡的條件是

3、_ 19. 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中的最小傳動(dòng)角出現(xiàn)在 _ 20. 具有急回特性的曲桿搖桿機(jī)構(gòu)行程速比系數(shù) k 21. 四桿機(jī)構(gòu)的壓力角和傳動(dòng)角互為 _ ，壓力角越大，其傳力性能越 22. 一個(gè)齒數(shù)為Z,分度圓螺旋角為 的斜齒圓柱齒輪，其當(dāng)量齒數(shù)為 23. 設(shè)計(jì)蝸桿傳動(dòng)時(shí)蝸桿的分度圓直徑必須取 _ 值，且與其 24. 差動(dòng)輪系是機(jī)構(gòu)自由度等于 _ 的周轉(zhuǎn)輪系。 25. 平面低副具有 _ 個(gè)約束， _ 個(gè)自由度。 26. 兩構(gòu)件組成移動(dòng)副，則它們的瞬心位置在 _ 27. 機(jī)械的效率公式為 _ ，當(dāng)機(jī)械發(fā)生自鎖時(shí)其效率為 28. 標(biāo)準(zhǔn)直齒輪經(jīng)過正變位后模數(shù) _ ，齒厚 _。 29. 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)出現(xiàn)死點(diǎn)，是

4、以 _ 作主動(dòng)件，此時(shí)機(jī)構(gòu)的 30. 為減小凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角，可采取的措施有 _ 和 _ 。 31. 在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，如果將 _ 桿作為機(jī)架，則與機(jī)架相連的兩桿都可以作 運(yùn)動(dòng)，即得到雙曲柄機(jī)構(gòu)。 32. 凸輪從動(dòng)件作等速運(yùn)動(dòng)時(shí)在行程始末有 件沒有沖擊。 33. 標(biāo)準(zhǔn)齒輪 _ 圓上的壓力角為標(biāo)準(zhǔn)值，其大小等于 _ 。 34. 標(biāo)準(zhǔn)直齒輪經(jīng)過正變位后齒距 _ ，齒根圓 _ 。 35. 交錯(cuò)角為90的蝸輪蝸桿傳動(dòng)的正確嚙合條件是 _、_ 、 _ 。 36. 具有一個(gè)自由度的周轉(zhuǎn)輪系稱為 _ 輪系，具有兩個(gè)自由度的周轉(zhuǎn)輪系稱為 _輪系。 二、簡(jiǎn)答題： 相對(duì)地表示。 的等效構(gòu)件。 運(yùn)動(dòng)，后半程 輪系。

5、 與_ 1 兩次共線的位置時(shí)。 相匹配。 角等于零。 運(yùn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng) 性沖擊；當(dāng)其作 1. 圖示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，已知 I AE=55mm I Bc=40mm l cD=50mm l AD=25mm試分析以哪個(gè)構(gòu) 件為機(jī)架可得到曲柄搖桿機(jī)構(gòu)？（畫圖說明） 2. 判定機(jī)械自鎖的條件有哪些？ 3. 轉(zhuǎn)子靜平衡和動(dòng)平衡的力學(xué)條件有什么異同？ 4. 飛輪是如何調(diào)節(jié)周期性速度波動(dòng)的？ 5. 造成轉(zhuǎn)子不平衡的原因是什么？平衡的目的又是什么？ 6. 凸輪實(shí)際工作廓線為什么會(huì)出現(xiàn)變尖現(xiàn)象？設(shè)計(jì)中如何避免？ 7. 漸開線齒廓嚙合的特點(diǎn)是什么？ 8.何謂基本桿組？機(jī)構(gòu)的組成原理是什么？ 9.速度瞬心法一般用在什么場(chǎng)合

6、？能否利用它進(jìn)行加速度分析？ 10.移動(dòng)副中總反力的 方位如何確定？ 11. 什么是機(jī)械的自鎖？移動(dòng)副和轉(zhuǎn)動(dòng)副自鎖的條件分別是什么？ 12. 凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)的基本原理是什么？如何選擇推桿滾子的半徑？ 13. 什么是齒輪的節(jié)圓？標(biāo)準(zhǔn)直齒輪在什么情況下其節(jié)圓與分度圓重合？ 14. 什么是周轉(zhuǎn)輪系？什么是周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化輪系？ 15. 什么是傳動(dòng)角？它的大小對(duì)機(jī)構(gòu)的傳力性能有何影響？鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角在 什么位置？ 16. 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析當(dāng)中的加速度多邊形具有哪些特點(diǎn)？ 17.造成轉(zhuǎn)子動(dòng)不平衡的原因是什 么？如何平衡？ 18. 漸開線具有的特性有哪些？ 19.凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)一般分為哪幾個(gè)階

7、段？什么 是推程運(yùn)動(dòng)角？ 20. 什么是重合度？其物理意義是什么？增加齒輪的模數(shù)對(duì)提高重合度有無好處？ 21. 什么是標(biāo)準(zhǔn)中心距？ 一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪的實(shí)際中心距大于標(biāo)準(zhǔn)中心距時(shí) ，其傳動(dòng)比和嚙合 角分別有無變化？ 、計(jì)算與作圖題： 1.計(jì)算圖A所示機(jī)構(gòu)的自由度，要求指出可能存在的復(fù)合鉸鏈、 圖A 2. 求圖B所示機(jī)構(gòu)的全部瞬心和構(gòu)件1、3的角速度比。 3. 用圖解法設(shè)計(jì)一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。已知滑塊的行程速比系數(shù) 導(dǎo)路偏距e=20mm求曲柄長(zhǎng)度I AB和連桿長(zhǎng)度l BO= 4. 已知曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的行程速比系數(shù) K= 1.25，搖桿長(zhǎng)I oE=40mm搖桿擺角W =60o,機(jī)架 長(zhǎng)I AD=55mm作圖設(shè)

8、計(jì)此曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，求連桿和曲柄的長(zhǎng)度。 5. 一對(duì)外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，已知齒數(shù) 乙=24,乙=64,模數(shù)m= 6mm安裝的 實(shí)際中心距a= 265mm試求兩輪的嚙合角a，節(jié)圓半徑ri和2。 6. 已知輪系中各齒輪齒數(shù) 乙=20,乙=40,乙=Z3=2O, Z4=6O，ni=800r/min，求系桿轉(zhuǎn)速 nH的大小和方向。 7. 計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度，要求指出可能存在的復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束。 8. 取一機(jī)器的主軸為等效構(gòu)件，已知主軸平均轉(zhuǎn)速 nm=1000r/min，在一個(gè)穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)循環(huán) (2 )中的等效阻力矩Mer如圖所示，等效驅(qū)動(dòng)力矩 Med為常數(shù)。若不計(jì)機(jī)器中各構(gòu) 件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣

9、量，試求：當(dāng)主軸運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù) =0.05時(shí)，應(yīng)在主軸上加裝的飛輪的 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JF。 局部自由度和虛約束。 K=1.4 ,滑塊的行程H=60mm 9. 設(shè)計(jì)一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，已知搖桿長(zhǎng)度為 40mm擺角為40度，行程速比系數(shù)K為1.4 , 機(jī)架長(zhǎng)度為連桿長(zhǎng)度與曲柄長(zhǎng)度之差，用作圖法求各個(gè)桿件的長(zhǎng)度。 10. 設(shè)計(jì)如題圖所示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，已知其搖桿 CD的長(zhǎng)度I CET 75mm行程速度變化系數(shù) k= 1.5，機(jī)架AD的長(zhǎng)度I ACT 100 mm搖桿的一個(gè)極限位置與機(jī)架的夾角 = 45, 用作圖法求曲柄的長(zhǎng)度I AB和連桿的長(zhǎng)度I BC。 11. 一正常齒制標(biāo)準(zhǔn)直齒輪 m =4, z=30, =

10、20。，計(jì)算其分度圓直徑、基圓直徑、齒距、齒 頂圓直徑及齒頂圓上的壓力角。 12. 如圖，已知 Z1=6, z 2=Z2, =25，z 3=57，z 4=56,求 i 14 ? 13. 計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度，要求指出可能存在的復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束。 14. 如圖F為作用在推桿2上的外力，試確定凸輪1及機(jī)架3作用給推桿2的總反力R12及 R32 的方位（不計(jì)重力和慣性力，虛線小圓為摩擦圓） 。 15. 請(qǐng)?jiān)趫D中畫出一個(gè)死點(diǎn)位置、最小傳動(dòng)角的位置以及圖示位置的壓力角。 16.已知機(jī)構(gòu)行程速度變化系數(shù) kT 1.25，搖桿長(zhǎng)度ICCT400mm,擺角屮=30,機(jī)架處 于水平位置。試用圖解法設(shè)

11、計(jì)確定曲柄搖桿機(jī)構(gòu)其他桿件的長(zhǎng)度。 17.已知一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)安裝的外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的中心距 a=196mm傳動(dòng)比i=3.48，小 齒輪齒數(shù)乙=25。確定這對(duì)齒輪的模數(shù) m分度圓直徑d1、d2；齒頂圓直徑da、da2；齒根 圓直徑df1、df2。（10分） 18.在圖示復(fù)合輪系中，已知各齒輪的齒數(shù)如括弧內(nèi)所示。求傳動(dòng)比 i1H 。 參考答案 一、填空題： 1. 原動(dòng)件數(shù)目 3. 質(zhì)徑積 5.0，1 7.1.5 9. 等加速；等減速 11. 相反；相同 13.3 ；一條直線上 15. 機(jī)架；低副 17. 小于等于 0 量和為 0 19. 曲柄；機(jī)架 21. 余角；差 23. 標(biāo)準(zhǔn)值；模數(shù) 25.2

12、 ； 1 2. 4. 6.90 8. 10. 12. 14.90 16. 18. 20. 22.z/cos 24. 26. 相似于 等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，等效力矩 增大 不變；增大 定軸 0 擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副半徑 偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力和慣性力矩矢 大于 3p 2 垂直移動(dòng)路線的無窮遠(yuǎn)處 小于等于 0 搖桿；傳動(dòng)角 最短；整周回轉(zhuǎn) 分度圓； 200 27. n =輸出功/輸入功=理想驅(qū)動(dòng)力/實(shí)際驅(qū)動(dòng)力； 28. 不變；增加 29. 30. 增加基圓半徑；推桿合理偏置 32. 剛性；五次多項(xiàng)式或正弦加速度運(yùn)動(dòng) 34. 不變；增加 35.m 36. 行星；差動(dòng) 二、問答題： 1.作圖(略)最短桿鄰邊 AB和CD

13、2.1) 驅(qū)動(dòng)力位于摩擦錐或摩擦圓內(nèi)； 2) 機(jī)械效率小于或等于 0 3) 工作阻力小于或等于 0 3. 靜平衡：偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力平衡 動(dòng)平衡：偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力和慣性力矩同時(shí)平衡 4. 飛輪實(shí)質(zhì)是一個(gè)能量?jī)?chǔ)存器。 當(dāng)機(jī)械出現(xiàn)盈功速度上升時(shí)， 飛輪軸的角速度只作微小上升， 它將多余的能量?jī)?chǔ)存起來；當(dāng)機(jī)械出現(xiàn)虧功速度下降時(shí)，它將能量釋放出來，飛輪軸的角 速度只作微小下降。 5. 原因：轉(zhuǎn)子質(zhì)心與其回轉(zhuǎn)中心存在偏距； 平衡目的：使構(gòu)件的不平衡慣性力和慣性力矩平衡以消除或減小其不良影響。 6. 變尖原因：滾子半徑與凸輪理論輪廓的曲率半徑相等，使實(shí)際輪廓的曲率半徑為 0。避免 措施：在滿足滾子強(qiáng)

14、度條件下，減小其半徑的大小。 7.1) 定傳動(dòng)比； 2)可分性； 3)輪齒的正壓力方向不變。 8. 基本桿組：不能拆分的最簡(jiǎn)單的自由度為 0 的構(gòu)件組。機(jī)構(gòu)組成原理：任何機(jī)構(gòu)都可看成 是有若干基本桿組依次連接于原動(dòng)件和機(jī)架上而構(gòu)成的。 9. 簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)的速度分析；不能。 10.1) 總反力與法向反力偏斜一摩擦角。 2) 總反力的偏斜方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反。 11.自鎖：無論驅(qū)動(dòng)力多大，機(jī)構(gòu)都不能運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。移動(dòng)副自鎖的條件是：驅(qū)動(dòng)力作用在摩 擦錐里；轉(zhuǎn)動(dòng)副自鎖的條件是：驅(qū)動(dòng)力作用在摩擦圓內(nèi)。 12.1 )反轉(zhuǎn)法原理 2)在滿足強(qiáng)度條件下，保證凸輪實(shí)際輪廓曲線不出現(xiàn)尖點(diǎn)和“失真” ，即小于凸輪理論

15、輪 廓的最小曲率半徑。 13. 經(jīng)過節(jié)點(diǎn)、 分別以兩嚙合齒輪回轉(zhuǎn)中心為圓心的兩個(gè)相切圓稱為節(jié)圓。 當(dāng)兩標(biāo)準(zhǔn)齒輪按標(biāo) 準(zhǔn)中心距安裝時(shí)其節(jié)圓與分度圓重合。 31. 33. t2=mxi=n； a t2= a xi=a； 丫 i= p 2 14. 至少有一個(gè)齒輪的軸線的位置不固定，而繞其他固定軸線回轉(zhuǎn)的輪系稱為周轉(zhuǎn)輪系。在周 轉(zhuǎn)輪系中加上公共角速度-co H后，行星架相對(duì)靜止，此時(shí)周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)化成定軸輪系，這個(gè) 假想的定軸輪系稱為原周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化輪系。 15. 壓力角的余角為傳動(dòng)角，傳動(dòng)角越大，機(jī)構(gòu)傳力性能越好。最小傳動(dòng)角出現(xiàn)在曲柄和機(jī)架 共線的位置。 16.1 )極點(diǎn)P的加速度為0 2) 由極點(diǎn)向外

16、放射的矢量代表絕對(duì)加速度，而連接兩絕對(duì)加速度矢端的矢量代表該兩點(diǎn) 的相對(duì)加速度。 3) 加速度多邊形相似于同名點(diǎn)在構(gòu)件上組成的多邊形。 17. 轉(zhuǎn)子的偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力和慣性力偶矩不平衡； 平衡方法：增加或減小配重使轉(zhuǎn)子偏 心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力和慣性力偶矩同時(shí)得以平衡。 18.1 )發(fā)生線BK的長(zhǎng)度等于基圓上被滾過的圓弧的長(zhǎng)度 2)漸開線任一點(diǎn)的法線恒與其基圓 相切3)發(fā)生線與基圓的切點(diǎn)是漸開線的曲率中心 4)漸開線的形狀取決于基圓的大小 5) 基圓內(nèi)無漸開線。 19. 推程、遠(yuǎn)休止、回程、近休止；從動(dòng)件推桿在推程運(yùn)動(dòng)階段，凸輪轉(zhuǎn)過的角度稱為推程運(yùn) 動(dòng)角。 20. 實(shí)際嚙合線段與輪齒法向齒距之

17、比為重合度， 它反映了一對(duì)齒輪同時(shí)嚙合的平均齒數(shù)對(duì)的 多少。增加模數(shù)對(duì)提高重合度沒有好處。 21. 一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪安裝時(shí)它們的分度圓相切即各自分度圓與節(jié)圓重合時(shí)的中心距為標(biāo)準(zhǔn)中心 距。當(dāng)實(shí)際中心距大于標(biāo)準(zhǔn)中心距時(shí)，傳動(dòng)比不變，嚙合角增大。 、計(jì)算與作圖題： 1. F=3*7-2*12-1=1 2. O 1/ O 3=P1|3P34/P 13卩14=4 3. 0 =180* (k-1 ) /(k+1)=30 按題意作 GQ=H,作/ OCQ=/ OCC=90- 0 =60 交 O點(diǎn)， 作以O(shè)圓心的圓如圖，再作偏距直線交于 A點(diǎn)。 AC=b-a AC 2=b+a 由此得曲柄a和連 桿b的長(zhǎng)度。 4.

18、 0 =180* (k-1 ) /(k+1)=2 0 1) 按已知條件作DC、DC ; 2) 作直角三角形及其外接圓如圖； 3) 以D為圓心，55mn為半徑作圓交于 AG=b-a AC 2=b+a 由此得曲柄a和連桿b的長(zhǎng)度。 5. a=0.5m(z 1+Z2)=264 a =arcos(264*cos20 /265)=20.6 b1=0.5m*Z1COs20 =67.66 b2=0.5m*Z2COs20 =180.42 i i i i 1=rb1/cos a =72.3 i i i i 2=rb2/cos a =192.756 2是一對(duì)內(nèi)嚙合傳動(dòng)：ni/n 2=Z2/Z 1 =2 齒輪2-3

19、-4組成一周轉(zhuǎn)輪系，有：(n 又因?yàn)閚 2=n 2 n 4=0 解得：nH=100 r/min 方向與ni相同。 7. F=3*6-2*8-1=1 8. Md=(300*4 n /3*1/2)/2 n =100NmAC 2=b+a r r r r 6.齒輪1、 2-n H)/(n 4-n H)=-Z 4/z 2=-3 Wnax=89 n (用能量指示圖確定) 22 J F=900A WaJ n n S =0.51 9. 0 =18O* (k-1 ) /(k+1)=30 如圖，按題意作出D,CI,C2，作直角三角形外接圓；作 CiD的垂直平分線，它與圓的交點(diǎn)即 A 點(diǎn)。連接 AC1、 AC2。 AC1=b-a AC 2=b+a 10. 按題意作圖， 0 =180* AC1=b-a AC 2=b+a 11. d=mz=120 d b=dcos200=112.76 P=m n =12.56 d a=(z+2)m=128 ? COS a a=dt/d a=0.881 a a=28.24 12. 齒輪 1-2