機械原理考試試題與答案

1、試題1、選擇題（每空2分，共10分）1、平面機構(gòu)中，從動件的運動規(guī)律取決于DA、 從動件的尺寸B、 機構(gòu)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(gòu)的組成情況2、一鉸鏈四桿機構(gòu)各桿長度分別為 30mm，60mm 80mm 100mm當以30mnt勺桿為機架時，則該機構(gòu)為 A 機構(gòu)A、雙搖桿B、雙曲柄C曲柄搖桿D不能構(gòu)成四桿機構(gòu)3、 凸輪機構(gòu)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(gòu)的平衡問題中，對“動不平衡”描述正確的是 B。A、只要在一個平衡面增加或出去一個平衡質(zhì)量即可獲彳B

2、、動不平衡只有在轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)的情況下才能表現(xiàn)出來C 靜不平衡針對軸尺寸較小的轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)子軸向?qū)挾萣與其直徑D之比b/D<0.2 ）D 使動不平衡轉(zhuǎn)子的質(zhì)心與回轉(zhuǎn)軸心重合可實現(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)成的運動副稱為低副。作相對運動的三個構(gòu)件的三個瞬心必在同一條直線上。 轉(zhuǎn)動副的自鎖條件是驅(qū)動力臂w摩擦圓半徑。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(jié)構(gòu)緊湊。2,則稱為差動輪系，若其自由度為 1，則稱其為行星輪系在周轉(zhuǎn)輪系中，根據(jù)其自由度的數(shù)目進行分類：若其自由度為 裝有

3、行星輪的構(gòu)件稱為行星架（轉(zhuǎn)臂或系桿）。棘輪機構(gòu)的典型結(jié)構(gòu)中的組成有：搖桿、棘爪、棘輪等。三、簡答題（15分）什么是構(gòu)件？答：構(gòu)件：機器中每一個獨立的運動單元體稱為一個構(gòu)件；從運動角度講是不可再分的單位體。何謂四桿機構(gòu)的“死點”？答：當機構(gòu)運轉(zhuǎn)時，若出現(xiàn)連桿與從動件共線時，此時Y=0,主動件通過連桿作用于從動件上的力將通過其回轉(zhuǎn)中心，從而使驅(qū)動從動件的有效分力為零，從動件就不能運動，機構(gòu)的這種傳動角為零的位置稱為死點。用成法制造漸開線齒輪時，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

4、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a變位修正四、計算題（45分）1、計算如圖1所示機構(gòu)的自由度，注意事項應(yīng)說明？ （5*2 ）小題a：其中A、B處各有一個轉(zhuǎn)動副，處有一個移動副，C、D處的移動副記作一個移動副。即n 3,Pi4,Ph0, p'所以該機構(gòu)自由度為:小題b：其中A B、H處各有一個轉(zhuǎn)動副,作一個移動副。即7,9,3n(2piPh p') F'(2 4 0 0)0F處為復(fù)合鉸鏈有兩個轉(zhuǎn)動副，B處有一個局部自由度，D E處的兩個移動副記ph 1, p 0， F 1 ；所以該機構(gòu)自由度為:F 3n (2pl3 7 (

5、2 9Php')0)1F'2、如圖2所示機構(gòu)中，各尺寸為:lAB=30mm lAC=100mm lBD=50mm lDE=40mm 曲柄以等角速度 3 仁 10 rad/s 運動，試用圖解法求機構(gòu)在1 45時，點D和E的加速度，以及構(gòu)件2的角速度和角加速度。（15分）ieIo解：以1 l=0.0025m/mm作機構(gòu)的位置簡圖，如圖a所示。此機構(gòu)中構(gòu)件2和搖塊3組成移動副，且構(gòu)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，a 3= a 2。i.速度分析11ab 10 0.03 0.3m/ sV

6、c2VBVc2BVC3Vc2C3方向ABBC/BC大小?0 ?取 m 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d及eVDv Pd0.00545.20.23m/s（沿pd方向）VEvPe0.00534.40.17m/s（沿pe方向）2vbC20.00548.52.00rad /s （瞬時針）l bc0.123加速度分析aBn2aB1Iab 1000.033m/s2naC2B2l2 l BC2.0020.12320.49m/sakC2C323VC2C322 0.005 34.50.69m/s2 （方向DE）nttrac2aB3c 2B3c2B3c 33c 2C

7、33c2C3方向BA CBBCBC/ BC大小?0?以口 a=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：aDa而0.04 65.14 2.61m/s2（沿p'd'方向）aE玄麗 0.04 71.01 2.84m/s2（沿p'e'方向）taC2BlCBa n2C2lCB0.04 25.850.12328.41rad /s（順時針）3、設(shè)計一對漸開線外嚙合標準齒輪圓柱齒輪機構(gòu)。已知z1=18, z2=36，模數(shù)m=3壓力角a與齒頂高系數(shù) ha為標準值，試求:（10 分）1）該圓柱齒輪機構(gòu)的傳動比i12

8、2）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(gòu)的傳動比b）兩輪的分度圓直徑:i12Z2Z13618d1 mz 3 18 54mm d2 mz23 36 108mm齒頂圓直徑:da1 (z, 2ha)m (18 2 1) 3 63mmda2 (Z2 2ha)m (361)3 117mm齒根圓直徑:df1 (Z1 2ha 2c )m(180.25) 3 46.5mm(Z2 2h； 2c*)m(360.25) 3 100.5mm基圓直徑:db1d1cos54cos2050.74mmdb2d2cos117cos20109.94mm分度圓上齒

9、厚:3.14-4.71mmc）兩輪中心距:4、在圖示輪系中，已知：Z1=22, Z3=88, Z3'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比:.H113Z2Z3Z1Z2d1d22=Z5o試求傳動比i15Z3Z1竺衛(wèi)8 81mm(10 分)8822定軸輪系部分:i3'53'Z4Z5Z5由圖中可知:又有:3'由式1、2、3、Z3'Z4Z3'(2)4聯(lián)立可得:i159五、設(shè)計題（10分）設(shè)計一導(dǎo)桿機構(gòu)，已知機架長度 100mm行程速比系數(shù)K=1.5o （要求保留作圖軌跡，以及必要的文字說

10、明）解：導(dǎo)桿機構(gòu)的極位夾角180 (K 1)180(1.5 1)1.5 136根據(jù)導(dǎo)桿機構(gòu)的特性知:；其中為導(dǎo)桿的擺角作圖步驟:作 mDn作mDn的角平分線，在該線上取1da d 100mm （即機架長度）過A點作導(dǎo)桿任一極位的垂線 AC1 （或AC2,其即為曲柄，故a dsin（ /2） 100 sin（36/2） 30.90mm試題2一、填空題（每題2分，共20分）機構(gòu)具有確定運動的條件：機構(gòu)自由度數(shù) =機構(gòu)的原動件數(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。對心曲柄滑塊機構(gòu)，若以滑塊為機架，則該機構(gòu)演化為定塊機構(gòu)（或直動導(dǎo)桿機構(gòu)）移動副的自鎖條件是：驅(qū)動力作用在移動副的摩擦角。凸輪

11、機構(gòu)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。漸開線的形狀取決于基圓的大小。直齒圓柱齒輪機構(gòu)的正確嚙合條件是：模數(shù)相等、壓力角相等。有一外槽輪機構(gòu)，已知槽輪的槽數(shù) z 4，轉(zhuǎn)盤上裝有一個圓銷，則該槽輪機構(gòu)的運動系數(shù)k= 0.25?；剞D(zhuǎn)構(gòu)件進行動平衡時，應(yīng)在兩個平衡基面上加平衡質(zhì)量。當兩構(gòu)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(gòu)件和零件的區(qū)別和聯(lián)系？答：構(gòu)件：從運動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)件可以由多個零件通過剛性聯(lián)結(jié)獲得。2、什么是當量摩擦系數(shù)？答：為了計算摩擦力簡便，把運動

12、畐V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(shù)中，這種轉(zhuǎn)化后的摩擦系數(shù)稱 為當量摩擦系數(shù)。實現(xiàn)往復(fù)移動或往復(fù)擺動的機構(gòu)有哪些？答：連桿機構(gòu)凸輪機構(gòu)螺旋機構(gòu)齒輪齒條機構(gòu)組合機構(gòu)機械的“平衡”與“調(diào)速”都可以減輕機械中的動載荷，但兩者有何本質(zhì)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(diào)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。簡述漸開線圓柱斜齒輪機構(gòu)主要有哪些優(yōu)缺點？答：優(yōu)點：嚙合性能好：逐漸嚙入，逐漸嚙出，傳動平穩(wěn)，噪音小。重合度大：降低每對齒輪的載荷，提高承載能力。結(jié)構(gòu)緊湊：避免根切的最小齒數(shù)小。缺點：運轉(zhuǎn)時有

13、軸向力三、計算題（共45分）1、繪制縫紉機下針機構(gòu)簡圖（草圖）。（5分）2、圖示 分析組 答：見圖 所以機D創(chuàng)3 R1F 3n （2piPh p'） F'3 7 （2 10 1 0 0） 0 1為一燃機的機構(gòu)簡圖，試計算其自由度，并 成此機構(gòu)的基本桿組及機構(gòu)級別。（10分）所示。活動構(gòu)件n=7;低副pl=10 ； 構(gòu)的自由度為B以AB為原動件:機構(gòu)可分解成下圖。n級機構(gòu)因此該機構(gòu)為：n級機構(gòu)3、試求機構(gòu)在圖示位置的全部瞬心（5分）答: A點為 P13;B點為P12;P23由三心定理求得，見圖。在圖示機構(gòu)中BAC 90 ,l AB60mm, lAC120mm，曲柄AB以等角速度3

14、0rad/s轉(zhuǎn)動，試用相對運動圖解法求構(gòu)件 3的角速度和角加速度（15 分）解：以1 l=0.001m/mm作機構(gòu)的位置簡圖，如圖a所示。l BC . l AC l AB.1202 602134mm速度分析求VB2VB2 VB11l AB300.061.8m/S （方向垂直AB轉(zhuǎn)向同3 1）求VB3VB2VB3VB2B3方向ABBC/ AB大小1.8? ?取口 v=0.01m - s-1/mm作上式的速度圖（圖b）VB3vPb30.01 80.36 0.8m/s（方向見圖）VB2B3vb2b30.01 161.07 1.6m/s （方向見圖）VB3l BC3 6rad/s （逆時針）134 1

15、0加速度分析aB2naB2222Jab 300.0654m/s （方向 BnaB3kaB2B323VB2B32 6 1.619.2m/s（方向VB2B3）aB2naB3方向 B A B CtkraB3aB2B3aB2 B3BCVB2B3/ BC大小 544.819.2?3 Ibc 62 0.1344.8m/s（方向 B C）以口 a=1nr s-2/mm作加速度圖（圖 c）taB3ae'd' 1 29.08 29m/s2（方向見圖）taB3l BC290.134216rad /s25、圖示輪系中，已知:答:Z2Z3Z420201Z1Z2Z60203（ 2）.Hi15Z2Z5 2

16、0 100 5 z-i z2'60 20 3；H1Hi144H由式1、2聯(lián)立可得:i411.5四、設(shè)計題（10分）如圖所示，設(shè)已知破碎機的行程速比系數(shù)K=1.2，顎板長度lcD300mm四桿機構(gòu)。解：作圖步驟：由給定的行程速比變化系數(shù)K,得曲柄搖桿機構(gòu)的極位夾角180 (K 1)K_1180 (1.21)1.2 116.36作出搖桿兩個極限位置 C1D和 C2D使C1DC235連接C1、C2,并作C1M垂直于C1C2，顎板擺角35 ，曲柄長60mm試設(shè)計該作CGN 909016.3673.64N與 M相交于 P 點，由圖可見C1PC216.36o利用余弦定理求AC1 （令為x）COS2

17、22 Iab x xC1C22 21 AB XX量得 lea 180.42mm代入求得連桿的長度：x 225.44mm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點量得機架長：309.43mm試題3一、填空題（每空2分，共20分）機構(gòu)中按給定的運動規(guī)律對立運動的構(gòu)件稱為原動件；而其余活動構(gòu)件稱為從動件。 轉(zhuǎn)動副的自鎖條件是：驅(qū)動力作用在摩擦圓。對心曲柄滑塊機構(gòu)，若以曲柄為機架，則該機構(gòu)演化為導(dǎo)桿機構(gòu)。機構(gòu)的壓力角是指力與速度所夾銳角。凸輪機構(gòu)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。齒輪機構(gòu)的重合度愈大，表明同時參加嚙合的輪齒對數(shù)愈多。棘輪機構(gòu)的主要組成構(gòu)件有：棘輪、棘

18、爪、止動爪等。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。設(shè)計滾子推桿盤形凸輪輪廓線時，若發(fā)現(xiàn)工作廓線有變尖現(xiàn)象時，則尺寸參數(shù)上應(yīng)采取的措施是：加大基圓半徑。 在曲柄搖桿機構(gòu)中，當曲柄與機架兩次共線位置時出現(xiàn)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(gòu)件直接接觸具有確定的相對運動關(guān)系的一種聯(lián)結(jié)。（書本）：兩個構(gòu)件直接接觸而組成的可動的聯(lián)接。運動副元素：參加接觸的部分。兩構(gòu)件上能夠參加接觸而構(gòu)成運動副的表面。列舉5種能實現(xiàn)連續(xù)回轉(zhuǎn)運動的機構(gòu)。答：摩擦傳動機構(gòu)：如帶傳動、摩擦輪等嚙合傳動機構(gòu)：如齒輪傳動、蝸桿傳動、鏈傳動等連桿機構(gòu)：如雙曲

19、柄機構(gòu)、平行四邊形機構(gòu)等。簡述進行質(zhì)量代換需要滿足的三個條件？動代換和靜代換各應(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)件對質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)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：對齒廓的要求：齒廓滿足定傳動比的齒廓嚙合基本定律。對重合度要求：齒輪嚙合的重合度大于 1。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(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

20、廓線的最小曲率半徑為min當：& min時：工作廓線出現(xiàn)交叉，出現(xiàn)失真現(xiàn)象。這時不可行。當：匚 min時：工作廓線出現(xiàn)尖點，凸輪輪廓在尖點處易磨損而導(dǎo)致失真。這時也不可行。當：rrmin時：這時也不可行。答：活動構(gòu)件n=7;低副pl=10 ;p')FDB0)HE以AB為元動件AGCEDBn級組G機架與原動件(5 分)P34;P14;BPl3P2334P342C4AP121/CBDA30mm, ADAB為曲柄，求已知圖示鉸鏈四桿機構(gòu)中0 13 7 (2 10 1 01 AB值的圍l AB的最F 3n (2p Ph/ 皿級組AFl AB的最小值Ibc 50mm,lcD 35mm,

21、Iad曲柄為連架桿且最短三個條件。所以機構(gòu)的自由度為1 CD由“桿長條件”知：Iab Ibc 1AD機構(gòu)可分解成下圖。為皿級機構(gòu)3、試求機構(gòu)在圖示位置的全部瞬心。答：A點為P12; B點為P23; C點為P13由三心定理求得為B點，見圖。P24由三心定理求得為D點，見圖。為機架，（15分）若此機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu)，且大值若此機構(gòu)為雙曲柄機構(gòu)，求若此機構(gòu)為雙搖桿機構(gòu)，求解: 1）曲柄搖桿機構(gòu)要求滿足“桿長條件”即：Iab l ad Icd l BC 30D P242P143550 15mm所以1 AB的最大值為：15mm2）為雙曲柄機構(gòu)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(gòu)條件。（Ibc1AD排除）當BC為最長桿時：由“桿長條件”知：IadIbc l ab l cdgp： Iab Iad Ibc lcd 305035 45mm當AB為最長桿時：由“桿長條件”知：1 AD1 AB1BC1 CDIP： lAB1 BClCD1 AD50353055mm所以1 AB的最小值為：45mm3）為搖桿機構(gòu)有兩種情況：lBC |cd