《机械原理》试题及答案

试题1

3、转动副的自锁条件是 驱动力臂≤摩擦圆半径 。一、选择题（每空2分，共10分）

4、斜齿轮传动与直齿轮传动比较的主要优点：啮合性能好重合度大结构紧凑 。1、平面机构中，从动件的运动规律取决于 D A、从动件的尺寸B、 机构组成情况C、 原动件运动规律D、原动件运动规律和机构的组成情况2、一铰链四杆机构各杆长度分别为30mm，60mm，80mm，100mm，当以30mm

5、在周转轮系中，根据其自由度的数目进行分类：若其自由度为2，则称为 差动轮系 ，若其自由度为1，则称其为 行星轮系 6、装有行星轮的构件称为 行星架（转臂或系杆） 。7、棘轮机构的典型结构中的组成有： 摇杆 、 棘爪 、 棘轮 等三简答（15分）1、什么是构件？的杆为机架时，则该机构为 A 机构。

A、双摇杆B、双曲柄C、曲柄摇杆

单位体。2、何谓四杆机构的“死点”？答：当机构运转时，若出现连杆与从动件共线时，此时γ=0，主动件通过连杆作用于从D、不能构成四杆机构

3、凸轮机构中，当推杆运动规律采用 C 时，既无柔性冲击也无刚性冲击A、一次多项式运动规律BC、正弦加速运动规律D、余弦加速运动规律4、平面机构的平衡问题中，对“动不平衡”描述正确的是 B A、只要在一个平衡面内增加或出去一个平衡质量即可获得平衡B、动不平衡只有在转子运转的情况下才能表现出来C、静不平衡针对轴尺寸较小的转子（转子轴向宽度b与其直径D之比b/D<0.2）D、使动不平衡转子的质心与回转轴心重合可实现平衡5、渐开线齿轮齿廓形状决定于 D 。

机构的这种传动角为零的位置称为死点。3、用范成法制造渐开线齿轮时，出现根切的根本原因是什么？避免根切的方法有哪些？答：出现根切现象的原因：刀具的顶线（不计入齿顶比普通齿条高出的一段c*m）超过了被切齿轮的啮合极限点N1，则刀具将把被切齿轮齿根一部分齿廓切去。a）减小齿顶高系数四、计算题（45分）1、计算如图1所示机构的自由度，注意事项应说明？（5*2）C D E FCDA、模数 B BB、分度圆上压力角 A AC、齿数D、前3项 a b二填空（每空2分，共20分） 图11、两构件通过面接触而构成的运动副称为 低副 。2、作相对运动的三个构件的三个瞬心必 在同一条直线上 。

小题a：其中A、B处各有一个转动副，B处有一个移动副，C、D处的移动副记作一个1《机械原理》试题及答案移动副。即npl

4, ph

0, p'F'0 ；所以该机构自由度为： 。F(2pl

p p')F'h

i. 速度分析33400

v B

l1AB

100.03/s1 v vC2 B

vC2B

v vC3 C2C3小题b：其中、BCG、H处各有一个转动副，处有一个局部自由度，D、E 处的两个移动副记作一个移动副。即

方向AB大小

BC？ 0

//BC？n7,

9,

p''1 ；所以该机构自由度为： 取

sm作上式的速度图（图，再根据速度影像原理得点dlF(2pl

hp p')F'h

v及e。379111

v D

pd0.005/s（方向）2、如图2，

v E

pe0.0050.17m/s（方向）bc曲柄以等角速度ωbc

=10rad/s运动，试用图解法求机构在

45时，点D和E的

v

0.00548.52.00rad/s（瞬时针）1 12（15）

ii.

2 l 0.123bc加速度分析B a anD B

2l

1000.033m/s22 1 ω13 A 1

anC2B

2l

2.0020.1230.49m/s2akC2C3

vC2C

220.00534.50.69m/s2

（方向DE）a a方向B方向BCBBCBC//BC大小？0？E图2

anC2B

atC2B

a atC3 C2C

arC2C3以sm（图a D aa E

p'd'0.04/s2p'e'0.04/s2

（p'd'方向）（沿p'e'方向）at

n'c'

0.0425.85 C2B2 lCB

a 2lCB

/s20.123

（顺时针）3、设计一对渐开线外啮合标准齿轮圆柱齿轮机构。已知z1=18，z2=36，模数m=3，压力角α与齿顶高系数h*为标准值，试求：（10分）a图a 图b 图c 1) 该圆柱齿轮机构的传动比两轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、基圆直径、分度圆上齿厚解：以μl=0.0025m/mm作机构的位置简图，如图a所示。此机构中构件2和摇块3组成移动副，且构件2作平面一般运动，选C（C2和C3）为重合点，则

求两轮的中心距答：2《机械原理》试题及答案该圆柱齿轮机构的传动比 又有：i z2362

3 3'

（4）12 z 181

由式1、2、3、4联立可得：两轮的分度圆直径：

i 915d mz1 1

31854mm d2

mz2

336108mm

五、设计题（10分）齿顶圆直径：

设计一导杆机构，已知机架长度100mm，行程速比系数K=1.5（要求保留作图d (za1 1

2h*)m21363mm 轨迹，以及必要的文字说明）ad (z 2h*)m(3621)3117mm 180(Ka

1801) a2 2 a齿根圆直径：

解：导杆机构的极位夹角

K

1.51 36d (z2h*2c*)m2123f1 1 a

根据导杆机构的特性知：；其中作图步骤：d (zf2

2h*2c*)m(362123a

作mDn基圆直径：d d

cos54cos2050.74mm

作mDn的角平分线，在该线上取l d100mm（即机架长度）DAb1 1

过A点作导杆任一极位的垂线C（或C，其即为曲柄，故d db2

cos117cos20109.94mm 1 2ad/2)100sin(36/2)30.90mm分度圆上齿厚：sm2c) 两轮中心距：

3.142

4.71mmad1d22

542

81mm15 4、在图示轮系中，已知：Z1=22，Z3=88，Z3’=Z5。试求传动比i （1015 答：齿轮12、H组成行星轮系部分； 4 H齿轮3、5组成定轴轮系部分； 5 3’ 1其中行星轮系部分的传动比：iH

1

z2

388

34（1） 313

zz z 223 H定轴轮系部分：

12 1i 3'3'5 5

z4z5z51zz z3'4 3'

（2）由图中可知：5 H

（3）

3《机械原理》试题及答案一、填空题（每题2分，共20分）

试题2

螺旋机构齿轮齿条机构组合机构1、 机构具有确定运动的条件： 机构自由度数=机构的原动件数 。2、 速度影像的相似原理只能应用于 同一构件上 的各点。

4答：1)机械平衡是通过消除或减小惯性力和惯性力矩来减轻机械中的动载荷。3、 对心曲柄滑块机构，若以滑块为机架，则该机构演化为定块机构（或直动导杆机

构）。4、 移动副的自锁条件是： 驱动力作用在移动副的摩擦角内 。5、 凸轮机构推杆的常用运动规律中， 一次多项式 运动规律有刚性冲击。6、 渐开线的形状取决于 基圆 的大小。7、 直齿圆柱齿轮机构的正确啮合条件是： 模数相等 、 压力角相等 。8、 有一外槽轮机构已知槽轮的槽数z4转盘上装有一个圆销则该槽轮机构运动系数k= 0.25 。9、 回转构件进行动平衡时，应在 两个平衡基面 上加平衡质量。

荷的目的。5、简述渐开线圆柱斜齿轮机构主要有哪些优缺点？答：优点：啮合性能好：逐渐啮入，逐渐啮出，传动平稳，噪音小。重合度大：降低每对齿轮的载荷，提高承载能力。缺点：运转时有轴向力。三、计算题（共45分）10、当两构件组成兼有滑动和滚动的高副时，其瞬心在过接触点高副元素的公法线 1、绘制缝纫机下针机构简图（草图。(5分)处。二、简答（每小题5分，共25分） D1、简述构件和零件的区别和联系？ C3答： 24构件：从运动角度讲是不可再分的单位体。零件：从制造角度讲是不可再分的单位体。2、什么是当量摩擦系数？答：为了计算摩擦力简便，把运动副元素几何形状对运动副的摩擦力的影响因素计入到摩擦系数中，这种转化后的摩擦系数称为当量摩擦系数。3、实现往复移动或往复摆动的机构有哪些？

BA 1C2、图示为一内燃机的机构简图，试计算其自由度，C并分析组成此机构的基本杆组及机构级别。 (10 D答： 分) B H连杆机构 E凸轮机构

答见图所示。活动构件n=7；低副pl=10； FA 4《机械原理》试题及答案 G所以机构的自由度为 lBC

l2AC

l2AB

1202602

134mmF(2pl

p p')F'h

速度分析37(21010001 求vB2以AB为原动件： vB2

v B1

l1AB

300.061.8m/s （AB机构 求vB3H 可分解成 v vC D 下图。Ⅱ B2

vB2B3A B Ⅱ级组

EⅡ级组

方向AB BC //ABF Ⅱ级组 级机构 大小1.8 ？ ?机架与原动件 G 因此该机 取μv=0.01m·s-1/mm作上式的速度图（图b）构为：Ⅱ级机构 vB33、试求机构在图示位置的全部瞬心(5分) v

pbv 3b

0.01/s（方向见图）0.01161.07/s（方向见图）B2B3 v 23CC32 a) 加速度分析

B3vlvBC

0.8134103

6rad/s (逆时针)3 B aB2

an 2lB2 1

3020.0654m/s

(方向BA）AP23P

P12 anB31 ak

2l3 2v

620.1344.8m/s(方向BC)261.619.2m/s(方向v )13 B2B3

3B2B3a

an

at

B2B3ak

arB2 B3 B3 B2B3 B2B3方向BA BC BC v

B2B3

//BC答：A点为P13；

大小 54 4.8 ? 19.2 ？B点为P12； 以μa=1m·s-2/mm作加速度图（图P 由三心定理求得，见图。 at

e'b

'129m/s2

（方向见图）234、在图示导杆机构中，BAC90，lAB

60mm，lAC

120mm，

A 1 B2

B3 a

3at 3 lBC

290.134

216rad/s2曲柄AB以等角速度1

30rad/s转动试用相对运动图解法求构件3 4 3的角速度和角加速度。(15分)解：以μl=0.001m/mm作机构的位置简图，如图a所示。

5C 《机械原理》试题及答案连接C1、C2，并作C1M垂直于C1C2。作CC见，1 2

N909016.3673.64M相交于P16.36。CPC1 2x）cos

2l x2x2l2A CC222lAB

xx量得l

C1C

180.42mm代入求得连杆的长度：x225.44mm以C1为所求的A5、图示轮系中，已知：z

60,z

z'z z

20,z

100i41（10

试题31 2 2 3 4 5分）答：

一、填空题（每空2分，共20分）1、 机构中按给定的运动规律对立运动的构件称为 原动件 而其余活动构

zz 20100 5

2’ 2

件称为 从动件 。iH 1 H 25 （1）H1215 0H12

zz' 6020 3

1 2、 转动副的自锁条件是： 驱动力作用在摩擦圆内 。 H zzz 2020 1

3、 对心曲柄滑块机构，若以曲柄为机架，则该机构演化为 导杆机构 。iH 1 H 234 （2）14 4 H

zz'z12 3

6020 3

4、 机构的压力角是指 力与速度所夹锐角 。由式1、2联立可得：

5、 凸轮机构推杆的常用运动规律中，余弦加速度运动规律有 柔性 冲击。i 41

6、 齿轮机构的重合度愈大，表明同时参加啮合的轮齿对数愈 多 。四、设计题（10分）如图所示，设已知破碎机的行程速比系数K=1.2，颚板长度lCD角35，曲柄长60mm。试设计该四杆机构。解：作图步骤：由给定的行程速比变化系数K，机构的极位夹角

300mm，颚板摆

7、 棘轮机构的主要组成构件有： 棘轮 、 棘爪 、 止动爪 等。8、 机器速度波动的类型有： 周期性速度波动 、 非周期性速度波动 。9、 设计滚子推杆盘形凸轮轮廓线时，若发现工作廓线有变尖现象时，则尺寸参数应采取的措施是： 加大基圆半径 。10、在曲柄摇杆机构中，当 曲柄 与 机架 两次共线位置时出现最小传动角。二、简答题（每小题5分，共25分）180(K

180

16.36

1、何谓运动副及运动副元素？K1 1.21作出摇杆两个极限位置 C1D和C2D，使

答：运动副是指两构件直接接触具有确定的相对运动关系的一种联结。（书本：两个构件直接接触而组成的可动的联接。CDC1 2

35

6《机械原理》试题及答案运动副元素：参加接触的部分。两构件上能够参加接触而构成运动副的表面。2、列举5种能实现连续回转运动的机构。答：摩擦传动机构：如带传动、摩擦轮等啮合传动机构：如齿轮传动、蜗杆传动、链传动等

2EG基本杆组及机构级别（10）C答：活动构件n=7；低副pl=10；C所以机构的自由度为 DB H连杆机构：如双曲柄机构、平行四边形机构等。

F(2pl

pp')F'EhE3答：质量代换法需满足三个条件：1、代换前后构件的质量不变；2、代换前后构件的质心位置不变；3、代换前后构件对质心轴的转动惯量不变；4、齿轮传动要匀速、平稳地进行，必须满足哪些条件？

37(210100)01以AB为元动件：机构可分解成下图。为Ⅲ级机构C D EB F

FAGHⅡ级组答：对齿廓的要求：齿廓满足定传动比的齿廓啮合基本定律。对重合度要求：齿轮啮合的重合度大于1。

Ⅲ级组A

机架与原动件 G对正确啮合要求：满足正确啮合条件。5、有一滚子推杆盘形凸轮机构，在使用中发现推杆滚子的直径偏小，欲改用较大的滚

3、试求机构在图示位置的全部瞬心）答：A点为P12； B子，问是否可行？为什么？

B点为P

23；

P23

P13答：不一定。

C点为P

334；令滚子半径为r

；凸轮理论轮廓线的最小曲率半径为

D点为P ； 2 Pr当：

min 14

34 C 4rr当：r

时：工作廓线出现交叉，出现失真现象。这时不可行。min 时：工作廓线出现尖点，凸轮轮廓在尖点处易磨损而导致失真。这时

P13

由三心定理求得为B点，A DPr min

见图。

P12

P24也不可行。

1 14当：rr

min

时：这时也不可行。

P24由三心定理求得为D点，见图。三、计算题（共 B

45分）

4 、 图 示 铰 链 四 杆 机 构 中 ， 已 知 C1、绘制唧筒机构 2 3（5分） 4

简图（草图

l 50mm,lBC

35mm,lAD

30mm,AD为机架，D （15）1 （1） 若此机构为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄， A《机械原理》试题及答案

A D 7求l 的最大值；AB

z42,z1

58,z3

'38,z4

'42,z5

'50,z6

'48，电动机的转速n1

1445r/，若此机构为双曲柄机构，求lAB若此机构为双摇杆机构，求lAB

的最小值；值的范围；

求带轮转速的大小和方向。(10分)1 21 24 1）曲柄摇杆机构要求满足“杆长条件由“杆长条件”知：l l l l

i n zz'z'5842481.47AB BCl l l

AD CDmm

16'

n' z6

zz35

' 423850即： AB

lAD CD

30355015

n'n

1445983r/min所以l1AB1

的最大值为：15mm

6 i16'

1.47为双曲柄机构有两种情况：

四、设计题（10分）试设计一铰链四杆机构。已知其摇杆CD的长度