機械原理考試試題與答案

1、-西南科技大城市學院-王忠試題 1一、 選擇題（每空2 分，共 10 分）1、平面機構中，從動件的運動規(guī)律取決于D。A 、 從動件的尺寸B、機構組成情況C、原動件運動規(guī)律D、 原動件運動規(guī)律和機構的組成情況2、一鉸鏈四桿機構各桿長度分別為30mm， 60mm ，80mm ，100mm ，當以30mm 的桿為機架時，則該機構為A機構。A、雙搖桿B、雙曲柄C、曲柄搖桿D、 不能構成四桿機構3、凸輪機構中，當推桿運動規(guī)律采用C時，既無柔性沖擊也無剛性沖擊。A 、一次多項式運動規(guī)律B、二次多項式運動規(guī)律C、正弦加速運動規(guī)律D、余弦加速運動規(guī)律4、平面機構的平衡問題中，對“動不平衡”描述正確的是B。A

2、、 只要在一個平衡面內增加或出去一個平衡質量即可獲得平衡B、動不平衡只有在轉子運轉的情況下才能表現出來C、靜不平衡針對軸尺寸較小的轉子（轉子軸向寬度b 與其直徑D 之比 b/D<0.2 ）D、使動不平衡轉子的質心與回轉軸心重合可實現平衡5、漸開線齒輪齒廓形狀決定于D。A、模數B、分度圓上壓力角C、齒數D、前3項二、 填空題（每空2 分，共 20 分）1、 兩構件通過面接觸而構成的運動副稱為低副。2、 作相對運動的三個構件的三個瞬心必在同一條直線上。3、 轉動副的自鎖條件是驅動力臂摩擦圓半徑。4、 斜齒輪傳動與直齒輪傳動比較的主要優(yōu)點：嚙合性能好，重合度大，結構緊湊。5、 在周轉輪系中，根

3、據其自由度的數目進行分類：若其自由度為2，則稱為 差動輪系，若其自由度為1，則稱其為行星輪系。6、 裝有行星輪的構件稱為行星架（轉臂或系桿）。7、 棘輪機構的典型結構中的組成有：搖桿、棘爪、棘輪等。三、 簡答題（15 分）1、 什么是構件？答：構件：機器中每一個獨立的運動單元體稱為一個構件；從運動角度講是不可再分的單位體。1-西南科技大城市學院-王忠2、 何謂四桿機構的“死點”？答：當機構運轉時，若出現連桿與從動件共線時，此時 =0 ，主動件通過連桿作用于從動件上的力將通過其回轉中心，從而使驅動從動件的有效分力為零，從動件就不能運動，機構的這種傳動角為零的位置稱為死點。3、 用范成法制造漸開線

4、齒輪時，出現根切的根本原因是什么？避免根切的方法有哪些？答：出現根切現象的原因：刀具的頂線（不計入齒頂比普通齒條高出的一段 c*m ）超過了被切齒輪的嚙合極限點 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：a) 減小齒頂高系數 ha*b) 加大刀具角 c) 變位修正四、 計算題（45 分）1、 計算如圖1 所示機構的自由度，注意事項應說明？（5*2 ）GCDEFCDBBAAab圖 1小題 a：其中 A 、 B 處各有一個轉動副，B 處有一個移動副，C 、 D 處的移動副記作一個移動副。即 n 3, p l 4, p h 0, p'F ' 0；所以該機構自由度為：

5、F3n( 2 p lphp') F '3（40）32001小題 b：其中 A 、 B 、C、 G、 H 處各有一個轉動副，F 處為復合鉸鏈有兩個轉動副，B 處有一個局部自由度，D、E處的兩個移動副記作一個移動副。即n7,pl9,ph1,p'0，F '1；所以該機構自由度為：2-西南科技大城市學院-王忠F3n( 2 p lphp' )F '（）372910112、 如圖 2 所示機構中，各尺寸為：lAB =30mm ，l AC =100mm ，l BD =50mm ，l DE =40mm ，曲柄以等角速度 1=10 rad/s 運動，試用圖解法求機

6、構在1 45 時，點 D 和 E 的加速度，以及構件 2 的角速度和角加速度。（15分）B2D1 1A314E圖 2圖 a圖 b圖 c解：以 l=0.0025m/mm作機構的位置簡圖，如圖a 所示。此機構中構件2 和搖塊3 組成移動副，且構件2 作平面一般運動，選C（C2 和 C3 ）為重合點，則Vc3=VC4=0,ac3=ac4=0, 3= 2， 3= 2 。i. 速度分析vB1l AB100.030.3m/ svvvvvC2BC 2BC 3C2C3方向ABBC/ BC大小？0？取 v=0.005m· s-1/mm 作上式的速度圖（圖b），再根據速度影像原理得點d 及 e。vs （

7、沿 pd 方Dv pdm 向）v0.00545.20.23/Evs （沿 pe 方pem 向）0.00534.40.17/-3-西南科技大城市學院-王忠bcv20.005 48.5rad s （瞬時針）2l2.00 /bc0.123ii. 加速度分析aBaBn12 l AB1000.03 3m/ s 2n22.0022aC 2 B2 l BC0.123 0.49m / s2 vk2（方向 DE）aC 2C 33 C2C32 2 0.005 34.5 0.69m / santatrC 2C 3aBaC 2BaC 2 BaC 2C 3aC 2C 3方向 BA CBBCBC/ BC大??？0？以 a=

8、0.04m · s-2 /mm 作加速度圖（圖c），再加速度影像原理得點d和 e，由圖可得：p''0.0465.142.61/2（沿 ''方向）aDdmsap d''0.0471.012.84/2（沿 ''方向）aEa p emsp eaCt2 Ba n2' c2'0.04 25.8522l CBlCB0.1238.41rad / s（順時針）3、設計一對漸開線外嚙合標準齒輪圓柱齒輪機構。已知z1=18 ， z2=36 ，模數 m=3 ，壓力角 與齒頂高系數ha* 為標準值，試求：（ 10 分）1)該圓柱

9、齒輪機構的傳動比i 122) 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) 該圓柱齒輪機構的傳動比z236i122z118b) 兩輪的分度圓直徑：d1mz13 1854mmd2 mz 23 36 108mm齒頂圓直徑：d*)m(1821) 363mma1(z1 2had*)m(3621) 3117mma 2( z2 2ha齒根圓直徑：df 1( z2h*2c* )m (18 21 2 0.25) 3 46.5mm1a4-西南科技大城市學院-王忠df 2( z2h *2c* )m(36 2 1 2 0.25) 3 100.5mm2a基圓直徑：db1

10、d1cos54 cos20 50.74mmdb 2d2cos117 cos20 109.94mm分度圓上齒厚：m3.14 3s224.71mmc) 兩輪中心距：d1 d2 54108a81mm224、在圖示輪系中，已知：Z1 =22 ，Z 3 =88 ， Z 3 =Z 5。試求傳動比 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；24H531其中行星輪系部分的傳動比：i13H1H3H定軸輪系部分：3z2 z3z3884 （1）z1z2z122圖 3i3'z4 z5z51（ 2）3 '5zzz3'43&#

11、39;5由圖中可知：5H（3）又有：（ 4）33'由式 1、 2、 3、4 聯立可得：i159五、 設計題（10 分）設計一導桿機構，已知機架長度 100mm ，行程速比系數 K=1.5 。（要求保留作圖軌跡，以及必要的文字說明）5-西南科技大城市學院-王忠解：180(K 1)180 (1.5 1)導桿機構的極位夾角36K11.5 1根據導桿機構的特性知：；其中為導桿的擺角作圖步驟：a) 作 mDnb)作mDn 的角平分線，在該線上取l DA d 100mm （即機架長度）c)過 A 點作導桿任一極位的垂線AC 1（或 AC 2 ），其即為曲柄，故a d sin( / 2)100sin

12、(36 / 2) 30.90mm試題 2一、填空題（每題2 分，共20 分）1、機構具有確定運動的條件：機構自由度數= 機構的原動件數。2、速度影像的相似原理只能應用于同一構件上的各點。3、對心曲柄滑塊機構，若以滑塊為機架， 則該機構演化為定塊機構（或直動導桿機構）。4、移動副的自鎖條件是：驅動力作用在移動副的摩擦角內。5、凸輪機構推桿的常用運動規(guī)律中，一次多項式運動規(guī)律有剛性沖擊。6、漸開線的形狀取決于基圓的大小。7、直齒圓柱齒輪機構的正確嚙合條件是：模數相等、壓力角相等。8、有一外槽輪機構，已知槽輪的槽數z 4 ，轉盤上裝有一個圓銷，則該槽輪機構的運6-西南科技大城市學院-王忠動系數k=0

13、.25。9、 回轉構件進行動平衡時，應在兩個平衡基面上加平衡質量。10 、當兩構件組成兼有滑動和滾動的高副時，其瞬心在過接觸點高副元素的公法線處。二、簡答題（每小題5 分，共25 分）1、簡述構件和零件的區(qū)別和聯系？答：a) 構件：從運動角度講是不可再分的單位體。b) 零件：從制造角度講是不可再分的單位體。c) 構件可以由多個零件通過剛性聯結獲得。2、什么是當量摩擦系數？答：為了計算摩擦力簡便， 把運動副元素幾何形狀對運動副的摩擦力的影響因素計入到摩擦系數中，這種轉化后的摩擦系數稱為當量摩擦系數。3、 實現往復移動或往復擺動的機構有哪些？答：（ 1） 連桿機構（ 2） 凸輪機構（ 3） 螺旋機

14、構（ 4） 齒輪齒條機構（ 5） 組合機構4、 機械的“平衡”與“調速”都可以減輕機械中的動載荷，但兩者有何本質區(qū)別？答： 1)機械平衡是通過消除或減小慣性力和慣性力矩來減輕機械中的動載荷。2) 調速是使機械的運動避開其共振區(qū)域， 從而減小軸的撓度， 獲得減輕機械中動載荷的目的。5、 簡述漸開線圓柱斜齒輪機構主要有哪些優(yōu)缺點？答：優(yōu)點：（ 1） 嚙合性能好：逐漸嚙入，逐漸嚙出，傳動平穩(wěn)，噪音小。（ 2） 重合度大：降低每對齒輪的載荷，提高承載能力。（ 3） 結構緊湊：避免根切的最小齒數小。缺點：運轉時有軸向力。三、計算題（共45 分）1、繪制縫紉機下針機構簡圖（草圖）。(5 分)DC342B7

15、A1-西南科技大城市學院-王忠2、圖示為一內燃機的機構簡圖，試計算其自由度，并分析組成此機構的基本桿組及機構級別。 (10 分 )答： 見圖所示?；顒訕嫾=7 ；低副 pl=10 ；所以機構的自由度為CDF3n(2 plphp')F 'BHE37(210100)01FA以 AB 為原動件：G機構可分解成下圖。級機構HCEBDA級組F級組級組機架與原動件G因此該機構為：級機構3、試求機構在圖示位置的全部瞬心。(5分)C23BP12AP231P13答： A 點為 P13；B 點為 P12；8-西南科技大城市學院-王忠P 23 由三心定理求得，見圖。4、在圖示導桿機構中，BAC90

16、 ， l AB60mm ， l AC120mm ，曲柄 AB 以等角速度1 30rad / s轉動，試用相對運動圖解法求構件3 的角速度和角加速度。(15分 )解：以 l=0.001m/mm作機構的位置簡圖，如圖a 所示。lA1 B2226022BCl AC l AB120134mma) 速度分析求 vB 243vB2vB11l AB30 0.061.8m / s（方向垂直AB 轉向同 1 ）求 v B 3CvvvB 2B 3B2B3方向ABBC/ AB大小1.8？?-1取 v =0.01m · s /mm 作上式的速度圖（圖b）vpb0.0180.36 0.8m / s （方向見圖

17、）B 3v3vb b0.01161.071.6m / s （方向見圖）B2B3v2 3v0.8B 36rad / s (逆時針 )3l3BC134 10a) 加速度分析an222A）B 2aB 21 l AB300.06 54m / s(方向 Bn22aB 33l BC 60.1344.8m / s( 方向 B C)aBkvv )2B32 3 B2B32 61.619.2m / s( 方向B2B3aB2aBn3aBt 3aBkaBr 2B 32B 3方向BAB CBCvB2B3/ BC大小544.8?19.2？以 a=1m · s -2/mm 作加速度圖（圖c）atB 3a e

18、9; b3 ' 1 29.0829m / s 2（方向見圖）9-西南科技大城市學院-王忠3aBt 329216rad / s 2lBC0.1345、圖示輪系中，已知： z160, z2z2 ' z3 z420, z 5100 。試求傳動比i 41 。（ 10 分）答：i15H1Hz2 z520 10050Hz 1 z 2 '60 203i14H1Hz2 z3 z4202014Hz1 z2 'z360203由式 1 、 2 聯立可得：22（ 1）31H（ 2 ）45i41 1.5四、設計題（10 分）10-西南科技大城市學院-王忠如圖所示，設已知破碎機的行程速比系

19、數K=1.2 ，顎板長度lCD300mm ，顎板擺角35 ，曲柄長60mm 。試設計該四桿機構。解：作圖步驟：d) 由給定的行程速比變化系數 K，得曲柄搖桿機構的極位夾角180(K 1)180 (1.2 1)16.36K11.2 1e) 作出搖桿兩個極限位置C1D 和 C2D ，使C1 DC 2 35f) 連接 C 1、 C 2，并作 C1M 垂直于 C 1C2。g) 作C1C2 N909016.3673.64， N 與 M 相交于P 點，由圖可見，C1PC216.36 。h) 利用余弦定理求AC 1 （令為 x）2 l ABx 2x2lC21C 2cosl2 2x xAB量得 lC1C 21

20、80.42mm代入求得連桿的長度：x225.44mmi)以 C1 為圓心， x 為半徑作圓，與前述外接圓的交點即為所求的A 點。j)量得機架長：309.43mm試題 3一、填空題（每空2 分，共20 分）1、機構中按給定的運動規(guī)律對立運動的構件稱為原動件；而其余活動構件稱為從動件。2、 轉動副的自鎖條件是：驅動力作用在摩擦圓內。3、 對心曲柄滑塊機構，若以曲柄為機架，則該機構演化為導桿機構。4、 機構的壓力角是指力與速度所夾銳角。5、 凸輪機構推桿的常用運動規(guī)律中，余弦加速度運動規(guī)律有柔性沖擊。6、 齒輪機構的重合度愈大，表明同時參加嚙合的輪齒對數愈多。7、 棘輪機構的主要組成構件有：棘輪、棘

21、爪、止動爪等。8、 機器速度波動的類型有：周期性速度波動、非周期性速度波動。9、設計滾子推桿盤形凸輪輪廓線時，若發(fā)現工作廓線有變尖現象時，則尺寸參數上應采取的措施是：加大基圓半徑。11-西南科技大城市學院-王忠10 、在曲柄搖桿機構中，當曲柄與機架兩次共線位置時出現最小傳動角。二、簡答題（每小題5 分，共25 分）1、何謂運動副及運動副元素？答：運動副是指兩構件直接接觸具有確定的相對運動關系的一種聯結。（書本）：兩個構件直接接觸而組成的可動的聯接。運動副元素：參加接觸的部分。兩構件上能夠參加接觸而構成運動副的表面。2、 列舉 5 種能實現連續(xù)回轉運動的機構。答：1） 摩擦傳動機構：如帶傳動、摩

22、擦輪等2） 嚙合傳動機構：如齒輪傳動、蝸桿傳動、鏈傳動等3） 連桿機構：如雙曲柄機構、平行四邊形機構等。3、 簡述進行質量代換需要滿足的三個條件？動代換和靜代換各應滿足什么條件？答：質量代換法需滿足三個條件：1、 代換前后構件的質量不變；2、 代換前后構件的質心位置不變；3、 代換前后構件對質心軸的轉動慣量不變；其中：動代換需要滿足前面三個條件；靜代換滿足前兩個條件便可。4、齒輪傳動要勻速、平穩(wěn)地進行，必須滿足哪些條件？答：1） 對齒廓的要求：齒廓滿足定傳動比的齒廓嚙合基本定律。2） 對重合度要求：齒輪嚙合的重合度大于1。3） 對正確嚙合要求：滿足正確嚙合條件。5、有一滾子推桿盤形凸輪機構，在

23、使用中發(fā)現推桿滾子的直徑偏小，欲改用較大的滾子，12-西南科技大城市學院-王忠問是否可行？為什么？答：不一定。令滾子半徑為rr ；凸輪理論輪廓線的最小曲率半徑為min當： rrmin時：工作廓線出現交叉，出現失真現象。這時不可行。當： rrmin時：工作廓線出現尖點，凸輪輪廓在尖點處易磨損而導致失真。這時也不可行。當： rrmin 時：這時也不可行。三、計算題（共45 分）1、繪制唧筒機構簡圖（草圖）。（ 5 分）BC234D1A2、圖示為一內燃機的機構簡圖，試計算其自由度；EG 為原動件時分析組成此機構的基以本桿組及機構級別。（10分）答： 活動構件 n=7 ；低副 pl=10；所以機構的自

24、由度為CDF 3n (2 p l ph p') F ' 3 7 (2 10BH E100)01FA以 AB 為元動件：機構可分解成下圖。為級機構G13-西南科技大城市學院-王忠HCDEBF級組級組機架與原動件GA3、試求機構在圖示位置的全部瞬心。（5 分）答： A 點為 P12；BP 13B 點為 P23；P23C 點為 P34；3D 點為 P14；2P34P13由三心定理求得為B 點，見圖。C4DP24由三心定理求得為D 點，見圖。AP24P121P144、圖示鉸鏈四桿機構中，已知l BC 50mm,l CD 35mm, l AD 30mm, AD 為機架，（15 分）（ 1

25、）若此機構為曲柄搖桿機構，且AB 為曲柄，求l AB 的最大值；（ 2） 若此機構為雙曲柄機構，求（ 3） 若此機構為雙搖桿機構，求llABAB的最小值；C值的范圍；解： 1）曲柄搖桿機構要求滿足“桿長條件 ”；曲柄為連架桿且B最短三個條件。ADlll由“桿長條件 ”知： l AB BCADCD即： l AB l AD lCDl3035 50 15mmBC所以 l AB 的最大值為：15mm2）為雙曲柄機構有兩種情況：滿足 “桿長條件”；最短桿為機架；。滿足平行四邊形機構條件。（lBCl AD排除）當 BC 為最長桿時：由 “桿長條件”知： l ADlBCl AB l CD即： l ABl ADl BClCD30503545mm當 AB 為最長桿時：14-西南科技大城市學院-王忠由 “桿長條件 ”知： l ADlllABBCCD即： l AB l BCl CDl5035 30 55m