機(jī)械原理考試試題及答案

1、試題1一、 選擇題（每空2分，共10分）1、平面機(jī)構(gòu)中，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律取決于 D 。A、 從動(dòng)件的尺寸B、 機(jī)構(gòu)組成情況C、 原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律D、 原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律和機(jī)構(gòu)的組成情況2、一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)各桿長(zhǎng)度分別為30mm ，60mm，80mm，100mm，當(dāng)以30mm的桿為機(jī)架時(shí)，則該機(jī)構(gòu)為 A 機(jī)構(gòu)。A、 雙搖桿B、 雙曲柄C、 曲柄搖桿D、 不能構(gòu)成四桿機(jī)構(gòu)3、凸輪機(jī)構(gòu)中，當(dāng)推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律采用 C 時(shí)，既無柔性沖擊也無剛性沖擊。A、 一次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律B、 二次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律C、 正弦加速運(yùn)動(dòng)規(guī)律D、 余弦加速運(yùn)動(dòng)規(guī)律4、平面機(jī)構(gòu)的平衡問題中，對(duì)“動(dòng)不平衡”描述正確的是 B 。A、 只要在一個(gè)

2、平衡面內(nèi)增加或出去一個(gè)平衡質(zhì)量即可獲得平衡B、 動(dòng)不平衡只有在轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下才能表現(xiàn)出來C、 靜不平衡針對(duì)軸尺寸較小的轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)子軸向?qū)挾萣與其直徑D之比b/D<0.2）D、 使動(dòng)不平衡轉(zhuǎn)子的質(zhì)心與回轉(zhuǎn)軸心重合可實(shí)現(xiàn)平衡5、漸開線齒輪齒廓形狀決定于 D 。A、 模數(shù)B、 分度圓上壓力角C、 齒數(shù)D、 前3項(xiàng)二、 填空題（每空2分，共20分）兩構(gòu)件通過面接觸而構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副稱為低副。作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的三個(gè)構(gòu)件的三個(gè)瞬心必在同一條直線上。轉(zhuǎn)動(dòng)副的自鎖條件是驅(qū)動(dòng)力臂摩擦圓半徑。斜齒輪傳動(dòng)與直齒輪傳動(dòng)比較的主要優(yōu)點(diǎn)：嚙合性能好，重合度大，結(jié)構(gòu)緊湊。在周轉(zhuǎn)輪系中，根據(jù)其自由度的數(shù)目進(jìn)行分類：若其自由度為2

3、，則稱為差動(dòng)輪系，若其自由度為1，則稱其為行星輪系。裝有行星輪的構(gòu)件稱為行星架（轉(zhuǎn)臂或系桿）。棘輪機(jī)構(gòu)的典型結(jié)構(gòu)中的組成有：搖桿、棘爪、棘輪等。三、 簡(jiǎn)答題（15分）什么是構(gòu)件？答：構(gòu)件：機(jī)器中每一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)單元體稱為一個(gè)構(gòu)件；從運(yùn)動(dòng)角度講是不可再分的單位體。何謂四桿機(jī)構(gòu)的“死點(diǎn)”？答：當(dāng)機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，若出現(xiàn)連桿與從動(dòng)件共線時(shí)，此時(shí)=0，主動(dòng)件通過連桿作用于從動(dòng)件上的力將通過其回轉(zhuǎn)中心，從而使驅(qū)動(dòng)從動(dòng)件的有效分力為零，從動(dòng)件就不能運(yùn)動(dòng)，機(jī)構(gòu)的這種傳動(dòng)角為零的位置稱為死點(diǎn)。用范成法制造漸開線齒輪時(shí)，出現(xiàn)根切的根本原因是什么？避免根切的方法有哪些？答：出現(xiàn)根切現(xiàn)象的原因：刀具的頂線（不計(jì)入齒頂比普

4、通齒條高出的一段c*m）超過了被切齒輪的嚙合極限點(diǎn)N1，則刀具將把被切齒輪齒根一部分齒廓切去。避免根切的方法：減小齒頂高系數(shù)ha*加大刀具角變位修正四、 計(jì)算題（45分）1、 計(jì)算如圖1所示機(jī)構(gòu)的自由度，注意事項(xiàng)應(yīng)說明？（5*2）a圖1bABCDABCDEFG小題a：其中A、B處各有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，B處有一個(gè)移動(dòng)副，C、D處的移動(dòng)副記作一個(gè)移動(dòng)副。即；所以該機(jī)構(gòu)自由度為：小題b：其中A、B、C、G、H處各有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，F(xiàn)處為復(fù)合鉸鏈有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，B處有一個(gè)局部自由度，D、E處的兩個(gè)移動(dòng)副記作一個(gè)移動(dòng)副。即；所以該機(jī)構(gòu)自由度為：2、 如圖2所示機(jī)構(gòu)中，各尺寸為：lAB=30mm，lAC=100mm，

5、lBD=50mm，lDE=40mm，曲柄以等角速度1=10 rad/s運(yùn)動(dòng)，試用圖解法求機(jī)構(gòu)在時(shí)，點(diǎn)D和E的加速度，以及構(gòu)件2的角速度和角加速度。（15分）圖2BA1D1E234圖c圖b圖a解：以l=0.0025m/mm作機(jī)構(gòu)的位置簡(jiǎn)圖，如圖a所示。此機(jī)構(gòu)中構(gòu)件2和搖塊3組成移動(dòng)副，且構(gòu)件2作平面一般運(yùn)動(dòng)，選C（C2和C3）為重合點(diǎn)，則Vc3=VC4=0,ac3=ac4=0,3=2，3=2。i. 速度分析取v=0.005m·s-1/mm作上式的速度圖（圖b），再根據(jù)速度影像原理得點(diǎn)d及e。ii. 加速度分析以a=0.04m·s-2/mm作加速度圖（圖c），再加速度影像原理得

6、點(diǎn)d和e，由圖可得：3、設(shè)計(jì)一對(duì)漸開線外嚙合標(biāo)準(zhǔn)齒輪圓柱齒輪機(jī)構(gòu)。已知z1=18，z2=36，模數(shù)m=3，壓力角與齒頂高系數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值，試求：（10分）1) 該圓柱齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比i122) 兩輪的分度圓直徑、齒頂圓直徑、齒根圓直徑、基圓直徑、分度圓上齒厚3) 求兩輪的中心距答：a) 該圓柱齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比b) 兩輪的分度圓直徑：齒頂圓直徑：齒根圓直徑：基圓直徑：分度圓上齒厚：c) 兩輪中心距：123354H圖34、在圖示輪系中，已知：Z1=22，Z3=88，Z3=Z5。試求傳動(dòng)比i15。（10分）答：齒輪1、2、3、H組成行星輪系部分；齒輪3、4、5組成定軸輪系部分；其中行星輪系部分的傳動(dòng)比：

7、（1）定軸輪系部分：（2）由圖中可知：（3）又有：（4）由式1、2、3、4聯(lián)立可得：五、 設(shè)計(jì)題（10分）設(shè)計(jì)一導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，已知機(jī)架長(zhǎng)度100mm，行程速比系數(shù)K=1.5。（要求保留作圖軌跡，以及必要的文字說明）解：導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的極位夾角根據(jù)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的特性知：；其中為導(dǎo)桿的擺角作圖步驟：作作的角平分線，在該線上?。礄C(jī)架長(zhǎng)度）過A點(diǎn)作導(dǎo)桿任一極位的垂線AC1（或AC2），其即為曲柄，故試題2一、填空題（每題2分，共20分）機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件：機(jī)構(gòu)自由度數(shù) = 機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)。速度影像的相似原理只能應(yīng)用于同一構(gòu)件上的各點(diǎn)。對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，若以滑塊為機(jī)架，則該機(jī)構(gòu)演化為定塊機(jī)構(gòu)（或直動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)）。

8、移動(dòng)副的自鎖條件是：驅(qū)動(dòng)力作用在移動(dòng)副的摩擦角內(nèi)。凸輪機(jī)構(gòu)推桿的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律中，一次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律有剛性沖擊。漸開線的形狀取決于基圓的大小。直齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)的正確嚙合條件是：模數(shù)相等、壓力角相等。有一外槽輪機(jī)構(gòu)，已知槽輪的槽數(shù)，轉(zhuǎn)盤上裝有一個(gè)圓銷，則該槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù)k= 0.25 。回轉(zhuǎn)構(gòu)件進(jìn)行動(dòng)平衡時(shí)，應(yīng)在兩個(gè)平衡基面上加平衡質(zhì)量。當(dāng)兩構(gòu)件組成兼有滑動(dòng)和滾動(dòng)的高副時(shí)，其瞬心在過接觸點(diǎn)高副元素的公法線處。二、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共25分）1、簡(jiǎn)述構(gòu)件和零件的區(qū)別和聯(lián)系？答：構(gòu)件：從運(yùn)動(dòng)角度講是不可再分的單位體。零件：從制造角度講是不可再分的單位體。構(gòu)件可以由多個(gè)零件通過剛性聯(lián)結(jié)獲得。2、什

9、么是當(dāng)量摩擦系數(shù)？答：為了計(jì)算摩擦力簡(jiǎn)便，把運(yùn)動(dòng)副元素幾何形狀對(duì)運(yùn)動(dòng)副的摩擦力的影響因素計(jì)入到摩擦系數(shù)中，這種轉(zhuǎn)化后的摩擦系數(shù)稱為當(dāng)量摩擦系數(shù)。實(shí)現(xiàn)往復(fù)移動(dòng)或往復(fù)擺動(dòng)的機(jī)構(gòu)有哪些？答：連桿機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)螺旋機(jī)構(gòu)齒輪齒條機(jī)構(gòu)組合機(jī)構(gòu)機(jī)械的“平衡”與“調(diào)速”都可以減輕機(jī)械中的動(dòng)載荷，但兩者有何本質(zhì)區(qū)別？答：1)機(jī)械平衡是通過消除或減小慣性力和慣性力矩來減輕機(jī)械中的動(dòng)載荷。2)調(diào)速是使機(jī)械的運(yùn)動(dòng)避開其共振區(qū)域，從而減小軸的撓度，獲得減輕機(jī)械中動(dòng)載荷的目的。簡(jiǎn)述漸開線圓柱斜齒輪機(jī)構(gòu)主要有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？答：優(yōu)點(diǎn)：嚙合性能好：逐漸嚙入，逐漸嚙出，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音小。重合度大：降低每對(duì)齒輪的載荷，提高承載能力。結(jié)

10、構(gòu)緊湊：避免根切的最小齒數(shù)小。缺點(diǎn)：運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有軸向力。三、計(jì)算題（共45分）1、繪制縫紉機(jī)下針機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖（草圖）。(5分)1234ABCDABCDHGFE2、圖示為一內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖，試計(jì)算其自由度，并分析組成此機(jī)構(gòu)的基本桿組及機(jī)構(gòu)級(jí)別。 (10分)答：見圖所示?；顒?dòng)構(gòu)件n=7；低副pl=10；所以機(jī)構(gòu)的自由度為以AB為原動(dòng)件：機(jī)構(gòu)可分解成下圖。級(jí)機(jī)構(gòu)ABCDHGFE級(jí)組級(jí)組級(jí)組機(jī)架與原動(dòng)件因此該機(jī)構(gòu)為：級(jí)機(jī)構(gòu)ABCP12123P13P233、試求機(jī)構(gòu)在圖示位置的全部瞬心。(5分)答：A點(diǎn)為P13；B點(diǎn)為P12；P23由三心定理求得，見圖。ACB23414、在圖示導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中，曲柄AB以等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)

11、，試用相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法求構(gòu)件3的角速度和角加速度。(15分)解：以l=0.001m/mm作機(jī)構(gòu)的位置簡(jiǎn)圖，如圖a所示。速度分析求（方向垂直AB轉(zhuǎn)向同1）求取v=0.01m·s-1/mm作上式的速度圖（圖b）加速度分析以a=1m·s-2/mm作加速度圖（圖c）1254H325、圖示輪系中，已知：。試求傳動(dòng)比i41。（10分）答：（1）（2）由式1、2聯(lián)立可得：四、設(shè)計(jì)題（10分）如圖所示，設(shè)已知破碎機(jī)的行程速比系數(shù)K=1.2，顎板長(zhǎng)度，顎板擺角，曲柄長(zhǎng)60mm。試設(shè)計(jì)該四桿機(jī)構(gòu)。解：作圖步驟：由給定的行程速比變化系數(shù)K，得曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的極位夾角作出搖桿兩個(gè)極限位置C1D和C2D

12、，使連接C1、C2，并作C1M垂直于C1C2。作，N與M相交于P點(diǎn)，由圖可見，。利用余弦定理求AC1（令為x）量得代入求得連桿的長(zhǎng)度：以C1為圓心，x為半徑作圓，與前述外接圓的交點(diǎn)即為所求的A點(diǎn)。量得機(jī)架長(zhǎng)：309.43mm試題3一、填空題（每空2分，共20分）機(jī)構(gòu)中按給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律對(duì)立運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件稱為原動(dòng)件；而其余活動(dòng)構(gòu)件稱為從動(dòng)件。轉(zhuǎn)動(dòng)副的自鎖條件是：驅(qū)動(dòng)力作用在摩擦圓內(nèi)。對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，若以曲柄為機(jī)架，則該機(jī)構(gòu)演化為導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)的壓力角是指力與速度所夾銳角。凸輪機(jī)構(gòu)推桿的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律中，余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律有柔性沖擊。齒輪機(jī)構(gòu)的重合度愈大，表明同時(shí)參加嚙合的輪齒對(duì)數(shù)愈多。棘輪機(jī)構(gòu)的主要組

13、成構(gòu)件有：棘輪、棘爪、止動(dòng)爪等。機(jī)器速度波動(dòng)的類型有：周期性速度波動(dòng)、非周期性速度波動(dòng)。設(shè)計(jì)滾子推桿盤形凸輪輪廓線時(shí)，若發(fā)現(xiàn)工作廓線有變尖現(xiàn)象時(shí)，則尺寸參數(shù)上應(yīng)采取的措施是：加大基圓半徑。在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)曲柄與機(jī)架兩次共線位置時(shí)出現(xiàn)最小傳動(dòng)角。二、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共25分）1、何謂運(yùn)動(dòng)副及運(yùn)動(dòng)副元素？答：運(yùn)動(dòng)副是指兩構(gòu)件直接接觸具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的一種聯(lián)結(jié)。（書本）：兩個(gè)構(gòu)件直接接觸而組成的可動(dòng)的聯(lián)接。運(yùn)動(dòng)副元素：參加接觸的部分。兩構(gòu)件上能夠參加接觸而構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的表面。列舉5種能實(shí)現(xiàn)連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。答：摩擦傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：如帶傳動(dòng)、摩擦輪等嚙合傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：如齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)等

14、連桿機(jī)構(gòu)：如雙曲柄機(jī)構(gòu)、平行四邊形機(jī)構(gòu)等。簡(jiǎn)述進(jìn)行質(zhì)量代換需要滿足的三個(gè)條件？動(dòng)代換和靜代換各應(yīng)滿足什么條件？答：質(zhì)量代換法需滿足三個(gè)條件：代換前后構(gòu)件的質(zhì)量不變；代換前后構(gòu)件的質(zhì)心位置不變；代換前后構(gòu)件對(duì)質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不變；其中：動(dòng)代換需要滿足前面三個(gè)條件；靜代換滿足前兩個(gè)條件便可。4、齒輪傳動(dòng)要?jiǎng)蛩佟⑵椒€(wěn)地進(jìn)行，必須滿足哪些條件？答：對(duì)齒廓的要求：齒廓滿足定傳動(dòng)比的齒廓嚙合基本定律。對(duì)重合度要求：齒輪嚙合的重合度大于1。對(duì)正確嚙合要求：滿足正確嚙合條件。5、有一滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)，在使用中發(fā)現(xiàn)推桿滾子的直徑偏小，欲改用較大的滾子，問是否可行？為什么？答：不一定。令滾子半徑為；凸輪理論輪

15、廓線的最小曲率半徑為當(dāng)：時(shí)：工作廓線出現(xiàn)交叉，出現(xiàn)失真現(xiàn)象。這時(shí)不可行。當(dāng)：時(shí)：工作廓線出現(xiàn)尖點(diǎn)，凸輪輪廓在尖點(diǎn)處易磨損而導(dǎo)致失真。這時(shí)也不可行。當(dāng)：時(shí)：這時(shí)也不可行。三、計(jì)算題（共45分）1、繪制唧筒機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖（草圖）。（5分）1234ABCDABCDHGFE2、圖示為一內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖，試計(jì)算其自由度；以EG為原動(dòng)件時(shí)分析組成此機(jī)構(gòu)的基本桿組及機(jī)構(gòu)級(jí)別。（10分）答：活動(dòng)構(gòu)件n=7；低副pl=10；所以機(jī)構(gòu)的自由度為以AB為元?jiǎng)蛹簷C(jī)構(gòu)可分解成下圖。為級(jí)機(jī)構(gòu)ABCDHGFE機(jī)架與原動(dòng)件級(jí)組級(jí)組DCBA1432P12P23P34P14P13P243、試求機(jī)構(gòu)在圖示位置的全部瞬心。（5分）答：A

16、點(diǎn)為P12；B點(diǎn)為P23；C點(diǎn)為P34；D點(diǎn)為P14；P13由三心定理求得為B點(diǎn)，見圖。P24由三心定理求得為D點(diǎn)，見圖。4、圖示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，已知為機(jī)架，（15分）DCBA若此機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，且AB為曲柄，求的最大值；若此機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)，求的最小值；若此機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)，求值的范圍；解：1）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)要求滿足“桿長(zhǎng)條件”；曲柄為連架桿且最短三個(gè)條件。由“桿長(zhǎng)條件”知：即：所以的最大值為：15mm2）為雙曲柄機(jī)構(gòu)有兩種情況：滿足“桿長(zhǎng)條件”；最短桿為機(jī)架；。滿足平行四邊形機(jī)構(gòu)條件。（）當(dāng)BC為最長(zhǎng)桿時(shí)：由“桿長(zhǎng)條件”知：即：當(dāng)AB為最長(zhǎng)桿時(shí)：由“桿長(zhǎng)條件”知：即：所以的最小值為：45mm3）為搖桿機(jī)構(gòu)有兩種情況：滿足“桿長(zhǎng)條件”；BC為最短桿（）。不滿足“桿長(zhǎng)條件”當(dāng)AD為最短桿時(shí)：要求：；得：或；