机械原理试卷答案

1、机械原理与设计（一）（答案）班级：姓名：一二三四五六七八九总分一、填空题 （共 25 分，每一空1 分）1 在平面机构中若引入PH 个高副将引入2 PH 个约束，而引入PL 个低副将引入PL个约束，则活动构件数 n 、约束数与机构自由度 F 的关系是 F 3n2PL PH 。2 机构具有确定运动的条件是 : 机构的原动件数等于机构的自由度数；若机构自由度F，则构件间的运动是 不确定的 ；若机构自由度 ，而原>0，而原动件数 <>动件数 >F，则各构件之间 不能运动或产生破坏。3. 下图为一对心曲柄滑块机构，若以滑块 3 为机架，则该机构转化为 移动导杆 机构；若以构件

2、2 为机架，则该机构转化为 曲柄摇块机构 。题一、 3 小题图4 移动副的自锁条件是 驱动力与接触面法线方向的夹角小于摩擦角；转动副的自锁条件是 驱动力的作用线距轴心偏距 e 小于摩擦圆半径。5 在凸轮机构的各种常用从动件运动规律中，等速运动规律具有刚性冲击； 等加速等减速或余弦加速度 运动规律具有柔性冲击；而 正弦加速度运动规律无冲击。6 内啮合斜齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件是模数相等 ；压力角相等 ； 螺旋角大小相等且旋向相同。7 能实现间歇运动的机构有 棘轮机构 ; 槽轮机构 ; 不完全齿轮机构。8当原动件为整周转动时，使执行构件能作往复摆动的机构有曲柄摇杆机构 ；摆动从动件圆柱凸轮机构

3、 ；摆动从动件空间凸轮机构或多杆机构或组合机构等。9等效质量和等效转动惯量可根据等效原则：等效构件的等效质量或等效转动惯量所具有的动能等于原机械系统的总动能 来确定。10刚性转子静平衡条件是 不平衡质量所产生的惯性力的矢量和等于零；而动平衡条件是不平衡质量所产生的惯性力和惯性力矩的矢量都等于零。二、 （ 5 分）题二图所示，已知：BC DE GF， 且分别相等，计算平面机构的自由度。/ /若存在复合铰链、局部自由度及虚约束，请指出。题二图n= 6PL= 8P=1HF 3n 2 PL P H362811三、（ 10 分）在图示铰链四杆机构中，已知： l BC=50mm，l CD=35mm，l A

4、D=30mm，AD为机架，若将此机构为双摇杆机构，求 l AB的取值范围。题三图解： 如果机构尺寸不满足杆长条件，则机构必为双摇杆机构。1 若l AB 为最短杆，则 l ABl BCl CDlAD故l AB lCD l AD l BC35305015mm2 若l AB 为最长杆，则 l ADl ABl BClCD故l ABl BC l BC l AD50353055mm3 若l AB 即不是最短杆，也不是最长杆，则l ADl BC l AB l CD故l ABl AD l BC lCD30503545mm若要保证机构成立，则应有故当该机构为双摇杆机构时,l AB 的取值范围为15mm<

5、l AB45mm 和 55mml AB115mm .四、 （ 10 分）如题四图所示曲柄滑块机构，曲柄AB等速整周回转。1设曲柄为主动件，滑块朝右为工作行程，确定曲柄的合理转向，简要说明理由；2设曲柄为主动件，画出急位夹角，最小传动角min 出现的位置；3此机构在什么情况下，出现死点位置，指出死点位置。题四图解： 1. 曲柄为主动件，曲柄 AB由 AB1 运动到 AB2 位置，滑块由左极限位置 C1 运动到右极限位置 C2 ，滑块 C1C2 朝右为工作行程，对应曲柄的转角为1 180，所需时间 t11 /(180)/ ；曲柄AB由 AB2运动到 AB1 位置，滑块由右极限位置 C2 运动到左极

6、限位置C1 ，滑块 C2C1朝左为空行程，对应曲柄的转角为2 180，所需时间 t22 /(180) /。为了保证滑块在空行程具有急回特性，即 t1t2 。则曲柄的的合理转向必为逆时针方向。如图所示。2以曲柄为主动件，急位夹角，最小传动角min 的位置如图所示；4此机构在以滑块为主动件的情况下，出现死点位置，其死点位置为 AB1C1 和 AB1C1 两个位置。五、（ 10 分）如题五图所示，偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构，已知凸轮实际轮廓线为一圆心在 O 点的偏心圆，其半径为 R. 从动件的偏距为 e，试用作图法：1.确定凸轮的合理转向；2.画出该机构的凸轮理论廓线及基圆；3标出当从动件从图示

7、位置升到位移 s 时, 对应凸轮的转角及凸轮机构的压力角 。CsBAOR题五图六、（ 10 分）一对渐开线直齿圆柱标准齿轮传动，已知齿数z1 25，z2 55，模数 m 2 mm，压力角200， ha* 1， c* 。试求：1齿轮 1 在分度圆上齿廓的曲率半径；2齿轮2 在齿顶圆上的压力角a2 ；3如果这对齿轮安装后的实际中心距的节圆半径 r1 、 r2 。解： 1.齿轮 1 的基圆半径 :a =81mm,求啮合角和两齿轮rb1r cosmz1 cos2225 cos200 =2齿轮1 在分度圆上齿廓的曲率半径:rb1 tan23.492 tan 200 =2 齿轮ra 12 的齿顶圆半径：

8、m * 22221) 27mm齿轮2 在齿顶圆上的压力角a23.m( z12(2555)80mm标准中心距 az2 )22啮合角a cos/ a80cos20 0 /8121052r1+ r2=81;r2 / r1 = z2 / z1 =55/25=11/5解得 :r1 = ;r2 =七、（ 10 分） 如题七图所示轮系中， zz25 ， z20 ，组成522轮系的各齿轮模数相同。齿轮1 和 3轴线重合，且齿数相同。求轮系传动比 i 54 。解题要点：区分基本轮系，由齿轮1、2- 2 、3及系杆 4组成差动轮系；由齿轮1、2、5及系杆 4组成差动轮系；齿轮 5、2- 2 、3及系杆 4组成差动

9、轮系；由齿轮1 、6、3组成定轴轮系。其中三个周转轮系并不是独立的，任取两个周转轮系求解，结果是一样的。解： 1.求齿数 z1 和 z3 。因为齿轮 1 和齿轮 5 同轴线题七图所以有： r1r2r5r2由于各齿轮模数相同，则有：因为齿轮 3 和齿轮 5 同轴线，所以有：r5r2r2r3由于各齿轮模数相同，则有2由齿轮 1、2- 2 、3 及系杆 4 组成差动轮系有4n1n4z2 z325301i13n3n4z1 z275202(1)3由齿轮 1、2、5 及系杆 4 组成差动轮系有i154n1n4z5251n5n4z1753(2)4齿轮 1 、6、3 组成定轴轮系，齿轮 1 和 3 轴线重合，

10、且齿数相同有：n3n1(3)(采用画箭头法判别 i1 3的“ +”、“”号 )将式 (3)代入式 (1)： n1n41 ( n1n4 )2解得n13 n4(4)将式 (4)代入式 (2)： 3n4n41 (n5n4 )3解得i 54n55 ；齿轮 5 和系杆 4 转向相反。n4八、已知某机械一个稳定运动循环内的等效力矩M r 如题八图所示，等效驱动力矩 M d 为常数，等效构件的最大及最小角速度分别为：max 200rad / s 及 min180rad / s 。试求：1. 等效驱动力矩 M d 的大小；2. 运转的速度不均匀系数 ；3. 当要求 在范围内，并不计其余构件的转动惯量时，应装在

11、等效构件上的飞轮的转动惯量J F 。题八图解题八图解： 1. 根据一个周期中等效驱动力矩的功和阻力矩的功相等来求等效驱动力矩：22M r d由0M d d0得M d1 (10001007 ) 212.5N m2442.直接利用公式求：3. 求出最大盈亏功后，飞轮转动惯量可利用公式求解八、 如题九图示的三重量位于同一轴面内，其大小及其中心至回转轴的距离各为： Q1100N ，Q2150N ，Q3200N ，r1 r3100mm ，r 280mm 。又各重量的回转平面及两平衡基面间的距离为L600mm， L1200mm， L2300mm ， L3400mm 。如果置于平衡基面和中的平衡重量Q 和 Q 的重心至回转轴的距离为r r 100mm，求 Q 和 Q 的大小。题九图解： 1.将各重径积分解到平衡基面和平衡基面中各重径积的分量为平衡基面中各重径积的分量为2平衡基面中的平衡重量Q在平衡基面中加了平衡重量 Q 达到平衡，应使因上式中的重径积不是