机械原理试卷(手动组卷)20

..题目部分,<卷面共有99题,999.0分,各大题标有题量和总分>一、填空题<5小题,共9.0分>1．<1.5分>速度瞬心的概念是：；绝对速度瞬心与相对速度瞬心的相同点是：不同点是：2．<1分>如果一个机构由K个构件组成,则瞬心总数为；。3．<2分>当两构件组成转动副时,速度瞬心的位置在；当两构件组成移动副时,速度瞬心的位置在；两构件组成滑动兼滚动的高副时,速度瞬心的位置在；特殊情况下,两构件组成纯滚动的高副时,瞬心的位置在。4．<2分>三心定理的内容是：。5．<2分>速度影像原理只能应用于；而不能应用于。二、问答题<36小题,共212.0分>1．<10分>试列举出五种能将连续回转运动转换为直线运动的机构,要求画出机构示意图,写上机构名称。2．<10分>转动轴线互相平行的两构件中,主动件作匀速转运,从动件作往复摆动,若要求主动件每转动一周,从动件往复摆动一次,试：〔1确定采用什么机构〔至少确定两种机构；〔2画出其简图；〔3简单说明设计该机构尺寸时应注意哪些问题。3．<5分>要齿轮传动匀速、连续、平稳的进行,必须满足哪些条件？4．<10分>何谓齿轮的模数？为什么要规定模数的标准值？在直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、圆锥齿轮以及蜗杆蜗轮上,何处的模数为标准值？5．<5分>渐开线齿轮的基本参数有哪些？其中哪些是有标准的？为什么说这些参数是基本参数？6．<6分>渐开线的形状因何而异？一对啮合的渐开线齿轮,若其齿数不同,其齿廓渐开线形状是否相同？又如有两个齿轮,其分度圆及压力角相同,但模数不同,试问其齿廓的渐开线形状是否相同？又若两个齿轮的模数和齿数均相同,但压力角不同,其齿廓渐开线形状是否相同？7．<6分>何谓标准齿轮？何谓标准中心距？一对标准齿轮的实际中心距略大于标准中心距a时,其传动比有无变化？仍能继续正确啮合吗？其顶隙、齿侧间隙和重合度有何变化？8．<5分>重合度的物理意义是什么？影响重合度的主要参数有哪些？增大齿轮的模数对提高重合度有无好处？9．<6分>何谓齿廓的根切现象？在什么情况下会产生根切现象？是否基圆半径愈小就愈容易产生根切？齿廓的根切有什么危害？要切与被切齿轮的齿数有什么关系？如何避免根切？10．<7分>何谓变位齿轮？为什么要对齿轮进行变位修正？齿轮变位修正后哪些尺寸改变了？哪些尺寸没有改变？11．<8分>斜齿轮传动和直齿轮传动相比有什么特点和优缺点？为什么斜齿轮的模数和压力角有法面和端面之分？为什么要取法面参数为标准值？12．<6分>斜齿轮的螺旋角对传动有什么影响？它的常用范围是多少？为什么要作这样的限制？13．<6分>何谓斜齿轮的当量齿轮和圆锥齿轮的当量齿轮？提出当量齿轮的意义何在？14．<6分>为什么要规定蜗杆分度圆直径的标准系列？为什么蜗杆的分度圆直径?而蜗轮的分度圆直径却为,为什么蜗杆传动的传动比？15．<6分>在凸轮机构设计中有哪几种常用的推杆运动规律？各有什么特点及优缺点？在选择推杆的运动规律时,主要应考虑哪些因素？16．<4分>哪几种推杆运动规律有刚性冲击？哪几种推杆运动规律有柔性冲击？17．<6分>何谓凸轮机构的变尖现象和失真现象？它对凸轮机构的工作有何影响？如何加以避免？18．<6分>何谓凸轮机构的压力角？压力角的大小在凸轮机构的设计中有何重要意义？19．<4分>平底推杆凸轮机构的压力角为多少？是否恒为零？这种凸轮机构是否也存在自锁问题？为什么？20．<4分>从受力的观点考虑,直动推杆的导轨长度l和悬臂尺寸b是大一些好,还是小一些好？21．<6分>何谓周期性速度波动和非周期性速度波动产生生周期性速度波动和非周期性速度波动的原因是什么？为什么要加以调节？各可用什么办法来加以调节？22．<6分>何谓机器运转的"平均转速"和运转速度"不均匀系数"？[]是否选得越小越好？23．<5分>机器安装了飞轮以后能否得到绝对匀速运转？飞轮能否用来调节非周期性速度波动？欲减小机器的周期性速度波动,转动惯量相同的飞轮应安装在机器的高速轴上还是安装在低速轴上？24．<5分>飞轮设计的基本问题是什么？如何确定最大盈亏功？25．<5分>为什么要对回转构件进行平衡？26．<7分>何谓动平衡？何谓静平衡？它们各需要满足什么条件？哪一类构件只需要进行静平衡？哪一类构件必须进行动平衡？27．<5分>要求进行动平衡的回转构件,如果只进行静平衡,是否一定能减轻偏听偏心质量造成的不良影响？28．<5分>经过平衡以后的回转构件,当其运转速度发生波动时是否仍有动载荷产生？29．<6分>在工程上为什么要规定许用不平衡量？为什么说完全的绝对平衡是不可能的,也是不必要的？30．<4分>对于作往复移动或平面运动的构件,能否在构件本身将其惯性力平衡？31．<5分>平面四杆机构的基本型式是什么？它有哪些演化型式？32．<5分>何谓曲柄？四杆机构具有曲柄的条件是什么？曲柄是否就是最短杆？33．<6分>何谓行程速比系数？何谓急回特性？何谓极位夹角？三者之间的关系如何？34．<6分>何谓连杆机构的压力角和转动角？研究传动角有何意义？在连杆机构设计中对传动角有何限制？在曲柄摇杆机构中,最小传动角出现在什么位置？35．<5分>在曲柄摇杆机构中,死点和极位实际上是同一个位置,那么为什么有时叫它死点,有时又叫它极位,它们的区别在什么地方？36．<5分>死点与自锁有什么区别？说明死点的危害及其克服方法,以及死点在机械工程中的应用情况。三、图解题<13小题,共225.0分>1．<15分>在图示机构中,已知,构件3的重量N,生产阻力,其余构件的重量和惯性力不计,试：〔1写出速度和加速度向量方程式,作速度和加速度多边形图,确定在图示位置时构件3的速度和加速度的大小及方向；〔2计算构件3的惯性力,并在构件3上标明方向；〔3计算作用在构件3上的力、,等效到构件1上的等效力矩M,并标明其方向。2．<15分>图示正切机构中,已知,构件3的质量,其它构件质量忽略不计。作用在D点的驱动力〔重力加速度,试：〔1用相对运动图解法求C点的速度和加速度；〔2计算构件3的惯性力,并求作用在C点的阻力。3．<15分>已知平底从动件凸轮机构,其中为凸轮的质心,,,,构件1的质量,构件2的质量。构件1的角速度,且为常数,转向如图示。加在构件2上的载荷,试在图示位置时,求：〔1高副低代后的机构简图；〔2从动件2的速度和加速度〔用相对运动图解法；〔3求作用在凸轮1上的平衡力矩。〔忽略重力作用,但需考虑构件的惯性力。4．<20分>在图示六杆机构中,构件2和构件4形成移动副,同时也与构件3形成移动副。原动件1以等角速度转动,在图示位置时B点的速度,加速度如图所示〔速度、加速度比例尺分别为,驱动力矩及作用在构件5上的力矩的方向如图所示,试求解：〔1构件5的角速度〔用相对速度图解法,写出矢量方程和算式,不作具体数学计算。方向标在图上。〔2构件4的角加速度。〔3设不计移动副中的摩擦,各转动副中的摩擦圆如图中虚线所示,试画出铰链B、C、D中的反力,和的方位及指向。5．<20分>在图示机构中,已知,构件1以等角速度转动,作用在构件3上的力矩,试：〔1用相对速度图解法求构件3的角速度和角加速度；〔2不计摩擦和惯性力,求作用在构件1上的平衡力矩的大小和方向。6．<15分>图示机构中,构件1为主动件,构件5与曲柄AB固接。已知：各轮齿数为,杆长为,杆2的重力,工作阻力,驱动力矩,质心在BC中点,曲柄及1、2、3轮和构件5

的总质心如图示,,其重力为,试：〔1用图解法确定在图示位置时点C及S6的加速度及；〔2设以曲柄为等效构件,求等效力矩M。7．<15分>在图示机构运动简图中,凸轮转动中心为O1,凸轮轮廓为一圆,圆心为O2。摆杆AB通过一连杆拉动滑块D运动。、为摆杆处于两极限位置时滑块对应的位置。求：〔1凸轮机构在图示位置的压力角；〔2绘出摆杆两极限位置；〔3用图解法求连接滑块与摆杆的连杆长及连杆与摆杆的铰链中心〔中心在AB的延长线上。8．<20分>在图示机构中,当偏心轮1绕固定中心A转动时,滑块2在圆柱体3的直槽内滑动,因而使3绕固定中心C转动。〔1试作出机构运动简图；〔2若已知,试问这是什么类型的四杆机构？其行程速度变化系数K为多少？〔3当偏心轮1以等角速度转动时,求在图示位置时构件3的角速度和角加速度,并在图中标出它们的方向。9．<10分>图示为一工作台的摆动机构。工作台下固定一支座4,液压马达装在支座上,驱动凸轮1逆时针方向以绕A等速转动。凸轮是半径的偏心圆,偏心距,在图示位置时,试：〔1计算机构的自由度F；〔2图示机构是由哪种基本凸轮机构通过什么方式演化而来的？按比例画出其基本形式。〔3将高副低代后,画出相应的替代机构。10．<20分>图示为凸轮连杆机构的工作位置。已知全部尺寸和工作阻力Q,其方向如图示,并给出了各转动副处的摩擦圆〔图中各转动副处较大的圆。试：〔1画出机架6给构件3的反作用力的作用线〔滚子与凸轮间的滚动摩擦忽略不计。〔2用作图法求出当滑块5从最高位置到达图示位置时,凸轮转过的角度〔在图中应标注清楚。注：作图线要画全,画清楚。11．<20分>图示机构中,已知各构件尺寸：mm,mm,mm,mm,mm,mm,mm,长度比例尺m/mm,原动件1以等角速度rad/s逆时针方向转动。试求：〔1构件2、3、4和5的角速度、、、的大小及方向；〔2在图上标出构件4上的点,该点的速度的大小、方向与构件3上的点D速度相同；〔3构件2、3、4和5的角加速度2、3、4、5的大小和方向。〔建议速度比例尺<m/s>/mm,加速度比例尺<m/s2>/mm。〔要求列出相应矢量方程式和计算关系式。12．<20分>图示连杆机构,长度比例尺m/mm,其中mm,mm,mm,mm,mm,rad/s。试用相对运动图解法求：〔1、、、的大小及方向；〔22、3、4、5的大小和方向；〔3构件5上的点F5的速度和加速度；〔4构件4上的点F4的速度和加速度。〔速度多边形和加速度多边形的比例尺分别为<m/s>/mm,<m/s2>/mm,要求列出相应的矢量方程式和计算关系式。13．<20分>机构如图所示,已知构件长度,并且已知杆1以匀角速度回转,用相对运动图解法求该位置滑块5的速度及加速度。四、计算<44小题,共543.0分>1．<10分>已知机组在稳定运转时期主轴上的等效阻力矩变化曲线如图所示,等效驱动力矩为常数,主轴的平均角速度rad/s。为减小主轴的速度波动,现加装一个飞轮,其转动惯量kgm2,不计主轴及其它构件的质量和转动惯量。试求：〔1等效驱动力矩；〔2运转速度不均匀系数；〔3主轴的最大角速度及最小角速度,它们发生在何处〔即相应的值。2．<10分>某机械在稳定运转阶段内的一个运动循环中,其主轴上的等效阻力矩如图所示,等效驱动力矩为常值,等效转动惯量kgm2,平均角速度rad/s,试求：〔1等效驱动力矩；〔2和的位置；〔3最大盈亏功；〔4运转速度不均匀系数。3．<10分>某机械在稳定运动的一个周期中,作用在等效构件上的等效阻力矩的变化规律如图示,等效驱动力矩为常数,平均角速度rad/s,要求运转速度不均匀系数,忽略除飞轮以外构件的等效转动惯量。试求：〔1等效驱动力矩；〔2最大盈亏功；〔3应在等效构件上安装的飞轮转动惯量。4．<5分>一多缸发动机驱动某工作机时,其等效驱动力矩和等效阻力矩与等效构件的转角的关系如图示。图中画出稳定运转时期一个运动周期的变化。两曲线之间的各块面积标注在图中,单位为。图的横坐标比例尺rad/mm,纵坐标比例尺为Nm/mm。等效转动惯量为常数。试求：〔1等效构件的最大、最小角速度、所对应的转角,说明并标注在图上。〔2最大盈亏功。5．<5分><1>计算各点的能量。：E=0J：E=580J：E=580-320=260J：E=260+390=650J：E=650-520=130J：E=130+190=320J：E=320-390=-70J：E=-70+260=190J：E=190-190=0J<2>在点处,在点处。<3>J6．<5分>某机器在稳定运转的一个周期中的等效驱动力矩和等效阻力矩如图所示。由和所围成的各块面积所代表的功分别为J,J,J,J,J,设等效转动惯量为常数,试确定：〔1最大及最小角速度和对应的等效构件的转角在什么位置？〔2机器的最大盈亏功是多少？7．<5分>某机器在稳定运动阶段的一个运动周期中,等效驱动力矩〔实线和等效阻力矩〔虚线曲线如图示。两曲线所围成的各块面积上标出的数字表示相应的盈亏功的绝对值〔J,设等效转动惯量为常数,试求：〔1等效构件的最大、最小角速度、分别位于何处〔相应的转角位置？〔2最大盈亏功。8．<5分>一机组在稳定运转的一个周期中,等效驱动力矩和等效阻力矩的变化曲线如图示,等效阻力矩为常数。两曲线间围成的各块面积如下：,,,,,及,面积单位为mm2,图中横坐标比例尺rad/mm,纵坐标比例尺Nm/mm,等效转动惯量为常量。试求：〔1等效构件最大、最小角速度与的位置；〔2最大盈亏功。9．<5分>已知机器在稳定运转一周期内等效驱动力矩和等效阻力矩〔为常值如图示。两曲线间所包容的面积表示盈亏功的大小,自左至右分别为,,,,,单位为J,等效转动惯量为常量。试求：〔1等效构件最大、最小角速度；〔2、的位置；〔3最大盈亏功。10．<20分>在图示的传动机构中,轮1为主动件,其上作用有驱动力矩=常数,轮2上作用有阻力矩,它随轮2转角的变化关系示于图b中。轮1的平均角速度rad/s,两轮的齿数为。试求：〔1以轮1为等效构件时,等效阻力矩；〔2在稳定运转阶段〔运动周期为轮2转,驱动力矩的大小；〔3最大盈亏功；〔4为减小轮1的速度波动,在轮1轴上安装飞轮,若要求速度不均匀系数,而不计轮1、2的转动惯量时,所加飞轮的转动惯量至少应为多少？〔5如将飞轮装在轮2轴上,所需飞轮转动惯量是多少？是增加还是减少？为什么？11．<20分>已知一齿轮传动机构,其中,在齿轮4上有一工作阻力矩,在其一个工作循环〔中,的变化如图示。轮1为主动轮。如加在轮1上的驱动力矩为常数,试求：〔1在机器稳定运转时,的大小应是多少？并画出以轮1为等效构件时的等效力矩、曲线；〔2最大盈亏功；〔3设各轮对其转动中心的转动惯量分别为kgm2,kgm2,如轮1的平均角速度rad/s,其速度不均匀系数,则安装在轮1上的飞轮转动惯量?〔4如将飞轮装在轮4轴上,则所需飞轮转动惯量是增加还是减少？为什么？12．<15分>在图示轮系中,已知,试求：〔1传动比；〔2该机构的自由度F,并指明虚约束、复合铰链和局部自由度。13．<15分>在图示的齿轮连杆组合机构中,已知。试分析：〔1齿轮1能否绕A点作整周转动〔说明理由？〔2该机构的自由度为多少〔要有具体计算过程？〔3在图示位置时,瞬心在何处？〔列出计算式即可。14．<15分>图示轮系,已知各轮齿数：,,,,,,,,转速,转向如图所示。试求：〔1计算该轮系的自由度；〔2计算的大小和方向；〔3如作用在构件7上的阻力矩,计算以构件1为等效构件时它的等效力矩M。15．<15分>图示轮系中,已知各轮齿数：,电动机的转向如图所示,其铭牌上标出的转速,问：<1>蜗轮6的转速大小和方向；<2>结构上要求齿轮1、2的中心距等于齿轮3、4的中心距。若1、2、3、4齿轮都用标准齿轮,则哪对齿轮应该用斜齿轮？若斜齿轮的法面模数等于直齿轮的模数m,则该对斜齿轮的螺旋角16．<20分>图示轮系中,电动机的转速,4个圆柱直齿轮的模数,压力角,,齿数为,内啮合齿轮对1、2是标准齿轮、标准安装。求：〔1齿轮3的转速及齿轮4的转速的大小和方向；〔2齿轮3的节圆半径及其齿顶圆半径,齿轮4的齿顶圆半径。〔注：保证齿轮3不产生根切。>17．<10分>在图示轮系中,各轮均为直齿圆柱齿轮。已知模数,压力角,齿顶高系数,各轮齿数为：。电动机装在内齿轮4上,电动机转速,转向如图所示。试求：〔1壳体〔即齿轮4的转速及其转向；〔2齿轮1与2的中心距可否为?若,这对齿轮属于何种类型的传动？齿轮2的齿顶圆半径18．<20分>图示轮系中,已知各轮齿数〔表示在图中括号内,齿轮对6、的中心距与齿轮对1、2的中心距相等。求：〔1；〔2当时,转速为多少？并说明其方向；〔3图示轮系中有5对齿轮啮合,设各轮模数均相同。试说明哪些齿轮对需进行变位？理由为何？任选其中一对变位齿轮,求其变位系数之和〔。注：。其它角度时,可采用计算。19．<15分>图示轮系中,已知蜗杆1的齿数〔右旋,其余各轮的齿数为：,,各齿轮模数相同,且均为标准齿轮。蜗杆1的转速,方向如图示。求：〔1齿数等于多少？〔2的大小和方向；〔3设轮系总效率,作用于轮6上的阻力矩,求蜗杆1上应加的驱动力矩等于多少？20．<10分>图示为起重葫芦传动示意图,其总机械效率,已知手动链轮的直径,起重吊钩链轮的直径,,如果给手动链条以的拉力,求起重吊钩能提起的重量Q为多少？21．<15分>图示为由行星轮系与曲柄摇杆机构组成的组合机构,曲柄4以顺时针方向转动,若已知各轮齿数,且均为标准直齿圆柱齿轮,曲柄摇杆机构的行程速度变化系数,试求摇杆6由左极限位置摆到右极限位置时,齿轮1的转角及其转向。22．<10分>在图示机构中,ABCD为平行四边形。若已知杆长,齿数、及有关构件的质量和转动惯量。构件1、3、4的质心分别在A、D、A点,对质心的转动惯量分别为,,,杆BC的质心在S,质量为,齿轮2和BC杆固连,齿轮2的质量为,质心在B点,由齿轮2和杆BC组成的构件对B的转动惯量为。试求转化到构件1上的等效转动惯量。23．<15分>图示机构中,ABCD为平行四边形。齿轮2和连杆BC固连,其上受有力F。构件3上受一力矩M3。已知齿轮齿数、,AB杆长,构件4的转角。试求在此位置时,

F、M3转化到构件1上的等效力矩M。24．<15分>图示行星轮系中,已知各轮为标准齿轮,且为正确安装,其模数均为,齿数,,,各构件质心均在其相对回转轴线上,且其转动惯量分别为：,行星轮质量,。〔1试按同心条件求出；〔2求由作用在行星架H上的力矩换算到轮1的轴O1上的等效力矩M；〔3求换算到轴O1上的各构件质量及转动惯量的等效转动惯量J。25．<15分>图示为油泵机构。已知,在图示位置,,角速度,方向如图示。试：〔1按比例画出机构运动简图；〔2求构件4的行程速度变化系数K；〔3若直径,求油液压出泵体的速度；〔4若油压,求加在构件2的力矩。26．<15分>图示装置中A为转筒,已知其转速,螺母6的螺距,右旋,单头,只移不转,各齿轮数为。试求：螺母6在一秒钟内沿螺杆移动的距离,并指明移动方向。27．<15分>在图示手摇提升装置中,已知各轮齿数：,,,,,,试：〔1判定当提升重物Q时,手柄的转向〔从A向看；〔2计算传动比的大小；〔3各齿轮的质心在其圆心处,它们绕各自的质心的转动惯量〔单位：>为,,,,重物Q的质量,鼓轮半径,计算以齿轮1的轴为等效构件时,该机械系统的等效转动惯量J。28．<20分>在图示轮系中,已知。齿轮模数相同,压力角,齿顶高系数,试：〔1计算机构自由度,该轮系是什么轮系？〔2求手柄c对齿轮的传动比；能否用作微调机构？〔3当模数时,若和采用标准齿轮传动,则和,应采用何种齿轮传动类型？〔4由于,能否把它们做成一个齿轮？该齿轮用范成法加工时,会不会根切？〔5能否把做成标准斜齿圆柱齿轮来满足中心距要求？若可以,写出斜齿圆柱齿轮的螺旋角的关系式。29．<10分>图示为某机床中的进给机构,当手轮拉出或推入时,齿轮1可分别与齿轮2或4〔内齿轮相啮合。已知齿数：,丝杠5为单线,其螺距,求当手轮处于拉出和推入两个位置时,问：〔1手轮转一圈,执行件的位移各为多少？〔2若在两个位置时,手轮同一方向转动,执行构件的运动方向是否一致？30．<20分>在图示轮系中,已知：液压马达转速,转向如图示。圆柱直齿轮模数mm,压力角,齿数,交错轴圆柱斜齿轮〔螺旋齿轮齿数,试：〔1求转速；〔2分析以下问题：<a>齿轮1、2可否用标准直齿轮标准安装？<b>齿轮1、2可否用标准直齿轮,拉大中心距安装？如果这样做,会产生什么问题？<c>齿轮1、2可否用变位齿轮？如可以,则应属于哪一类传动类型？并求齿轮1的分度圆、节圆、齿顶圆半径〔注：,其它值时可用计算,无齿侧啮合方程为。<3>设齿轮6是右旋斜齿轮,它的转速方向用向上箭头表示〔即与液压马达n的方向一致〕,则斜齿轮7应是何旋向？它的转速方向是顺时针,还是逆时针？31．<20分>图示轮系中,电动机的转速,各轮齿数为,,,,。各轮模数,压力角,齿顶高系数,蜗杆4为右旋。试求：〔1轮系的传动比,蜗轮5的转速的大小和方向；〔2齿轮2的转速和转向；〔3内啮合齿轮、3是标准齿轮标准安装,轮系中各齿轮都应无根切,在此条件下,求齿轮2的节圆半径、齿顶圆半径和齿轮1的齿顶圆半径。32．<20分>如图所示的曲柄滑块机构,已知曲柄长,连杆长,偏距。试：〔1说明该机构是否有曲柄存在,为什么？〔2用作图法或解析法求出该机构的极位夹角及滑块的行程。〔3给定许用最小传动角,验证此机构是否满足要求。¿〔4设计一滚子直动从动件盘状凸轮机构,完全代替此曲柄滑块机构,两者具有完全相同的运动规律。现若给定滚子半径,要求在凸轮机构图上标注出对应的O、A、B点,及长度尺寸a、b、e,并求出此凸轮机构出现最大压力角的位置。33．<20分>图示齿轮连杆机构中,连杆BC和齿轮刚性联接,外齿轮5和内齿轮6均空套在曲柄轴A上,已知,,

试求齿轮5、6的角速度、大小及方向。34．<9分>如图所示一偏置平底从动件盘形凸轮机构,凸轮1的廓线为渐开线,凸轮以,逆时针转动,图中偏心距e=基圆半径点向径R=50mm,试问：〔1从动件2在图示位置的速度=；〔2从动件2向上的运动规律是运动规律；〔3凸轮机构在图示位置的压力角a=。35．<9分>在图所示凸轮机构中,已知凸轮为一偏心圆盘。要求：〔1给出此凸轮机构的名称；〔2画出此凸轮机构的基圆〔其半径以表示和凸轮的理论轮廓曲线；〔3标出图示位置时推杆的位移s；〔4标出凸轮机构在图示位置时的压力角a。36．<9分>试以作图法设计一偏置直动滚子杆盘形凸轮机构的凸轮轮廓曲线。已知凸轮以等角速度逆时针廻转。正偏距e=10mm,基圆半径,滚子半径。推杆运动规律为：凸轮转角,推杆等速上升16mm,时,推杆远休；时,推杆等加速等减速回程16mm,时,推杆近休。37．<9分>试以作图法设计一对心平底直动推杆盘形凸轮机构的凸轮廓曲线。已知凸轮以等角速度顺时针廻转。凸轮基圆半径,推杆平底与导轨的中心线垂。推杆运动规律为：凸轮转角,推杆以五次多项式运动上升20mm,时,推杆又以佘弦加速度运动回到原位,凸轮转过其余时,推杆静止不动。38．<8分>一机器作稳定运动,其中一个运动循环中的等效阻力矩；与等效驱动力矩的变化线如图所示。等效阻力矩最大值为200Nm,机器的等效转动惯量在运动循环开始时,等效构件的平均角速度。试求：等效驱动力矩；等效构件的最大、最小角速度；并指出其出现的位置；最大盈亏功；若运转速度不均均系数,则应在等效构件上加多大转动惯量的飞轮？39．<10分>某机组在稳定支转时,一个运动循环对应于等效构件旋转一周。已知等效阻力矩的变化曲线如图所示,等效驱动力矩为常数,等效构件的平均转速为100/rmin,要求其转速误差不超过。试求安装在等效构件上的飞轮转动惯量〔其它构件的质量和转动惯量忽略不计。并求该机组在运转中的最大转速和最小转速及其出现的位置。40．<9分>图所示为某机械转化到主轴上的等效阻力矩的变化曲线。设等效驱动力矩为常数,主轴转速,若运转不均匀系数取为不超过0.1,试求安装在主轴上的飞轮的转动惯量和机械所需的驱动功率〔机械中其他各构件的等效转动惯均略去不计。41．<10分>已知某电动机的驱动力矩为m,用它来驱动一个阻抗力矩为m的单级齿轮减速器,其等效转动惯量。试求电动机角速度从零增至50rad/s时需要多长时间？42．<8分>已知某机器主轴转动一周为一个稳定运转循环,若取主轴为等效构件,其等效阻抗力矩如图所示。设等效驱动力矩为常数。试求：该机器的最大盈亏功,并指出最大和最小角速度及出现的位置；设主轴的平均角速度=100rad/s,在主轴上装一个转动惯量的飞轮,试求其运转速度不均匀系数〔不计其他构件的等效转动惯量43．<8分>在图所示的盘形转子中,有四个偏心质量拉于同一回转达平面内,其大小及回转半径分别为m1=5kg,m2=7kg,m3=8kg,m4=10kg；r1=rd=10cm,r2=20cm,r3=15cm,方位如图所示。设平面质量mb的回转半径rb=15cm。试求平面质量mb的大小及方位。44．<9分>如图所示,在一铰链四杆机构中,已知lBC=500mm,lCD=350mm,lAD=300mm,且AD为机架。试分析：〔1若此机构为曲柄摇杆机构,lAB的最大值；〔2若此机构为双曲柄机构,lAB的最小值；〔3若此机构为双摇杆机构,lAB的取值范围。五、证明题<1小题,共10.0分>1．<10分>一操纵机构如图示,原动件1绕O匀速转动,通过2驱使3运动。已知,,,试：〔1按比例画出机构运动简图；〔2构件1作匀速整周转动时,构件3是作整周转动还是摆动？用数学式证明。====================答案====================答案部分,<卷面共有99题,999.0分,各大题标有题量和总分>一、填空题<5小题,共9.0分>1．<1.5分>[答案]两个构件组成；两构件直接接触；两构件具有相当运动2．<1分>[答案]面；点、线；2；13．<2分>[答案]自由度数目,且原动件数目与自由度数相等4．<2分>[答案]3个或3个以上构件在一点处用铰链联接称为复合铰链；在机构中个别构件具有的不影响整体机构运动的自由度为局部自由度；在机构中不起实际约束作用的重复约束称为虚约束；在计算机构自由度时,由m个构件组成的复合铰链组成m-1个转动副；将产生局部自由度的构件焊接；将产生虚约束的构件及其引入的运动副去除。5．<2分>[答案]机构中产生虚约束的主要情况有以下几种：〔1不同构件上的两点之间的距离始终保持恒定时,如果在这两点之间加上一个构件和两个转动副,则这个构件以及它引进的两个转动副为虚约束。〔2如果两个构件在多处形成移动副,且这些移转动副的导路互相平行,则这些移动副,只有一个是真实的约束,其余都是虚约束。〔3如果两个构件在多处形成转动副,且这些转动副的轴线重合,则这些转动副只有一个是真实的约束,其余都是虚约束。〔4在输入构件和输出构件之间用多组完全相同的运动链来传递运动时,只有一组起独立传递运动的作用,其余各组通常为虚约束。二、问答题<36小题,共212.0分>1．<10分>[答案]2．<10分>[答案]1曲柄机构：a.有曲柄存在的条件。见图<a>b.。2凸轮机构：a.或见图<b>b.若采用平底从动件,应保证推杆长度,凸轮不能有凹廓〔也可用尖底从动件。3导杆机构：时,有曲柄存在。见图<c><a><b><c>3．<5分>[答案]必须满足传动比为常数,两轮的模数和压力角分别相等以及重合度大于1等条件。4．<10分>[答案]将比值称为齿轮的模数。将其规定为标准值是为了给齿轮的设计计算、制造和检验等带来方便。直齿圆柱齿轮的端面模数、斜齿圆柱齿轮的法面模数、圆锥齿轮的大端模数、蜗杆的轴面模数和蜗轮的端面模数为标准值。5．<5分>[答案]渐开线齿轮的基本参数有齿数、模数、压力角、齿顶高系数和顶隙系数。其中模数、压力、齿顶高系数和顶隙系数是有标准的。因为齿轮的各个基本尺寸完全取决于上述五个参数。6．<6分>[答案]渐开线的形状取决于基圆的大小。一对啮合的渐开线齿轮,应模数、压力角相同,若其齿数不同,则基圆的大小不同,故其齿廓渐开线形状不同。若两个齿轮,其分度圆珠笔及压力角相同,但模数不同,其齿廓的渐开线形状应相同。又若两上齿轮的模数和齿数均相同,但压力角不同,其齿廓渐开线形状将不相同。7．<6分>[答案]具有标准模数、标准压力角、标准齿顶高系数、顶隙系数,且分度圆上齿厚与齿槽宽相等的齿轮叫标准齿轮。两轮中心之间的距离正好等于两轮分度圆半径之和时的中心距即为标准中心距。一对标准齿轮的实际中心距略大于标准中心距a时,其传动比无变化,仍能继续正确啮合,但其顶隙增大,齿侧间隙增大,重合度减小。8．<5分>[答案]重合度的大小实质上表明同时参与啮合的轮齿对数的平均值的多少,影响重合度的主要参数有齿数、啮合角、齿顶圆压力角,而与齿轮的模数无关。9．<6分>[答案]齿廓的根切是指刀具的齿顶切入被加工轮齿的根部,将齿根的渐开线齿廓切去一部分的现象。当用展成法切齿时,刀具的齿顶圆超过了啮合极限点时就会发生根切现象。产生严重根切的轮齿,不仅消弱齿根的抗弯强度,而且将使齿轮传动的重合度降低。当被切齿轮的齿数小于zmin时,就会发生根切现象,因而,设计齿轮时一般要求小齿轮的齿数大于zmin。10．<7分>[答案]改变刀具与被切齿轮的相对位置,使刀具的分度线与其节线不再重合,用这种方法加工的齿轮称为变位齿轮。采用变位齿轮,不仅当其齿数z<zmin时可以避免发生根切,而且与标准齿轮相比,由于其齿厚、齿槽宽、齿顶高和齿根高等都发生了变化,所以还可以通过恰恰相反当选择变位系数来改善齿轮的传动质量,提高齿轮的承载能力,配凑中心距等。齿轮变位个正后由于基本参数z,m,没改变,所以齿轮的分度圆及基圆的大小没有改变,但齿轮的齿厚、齿槽宽、齿顶高和齿根高等都发生了变化。11．<8分>[答案]斜齿轮传动时,其两轮齿面上的接触线为斜线,轮齿先由一端逐渐进入啮合,齿面上的接触线由短变第,然后又由长变短,逐渐地从轮齿的另一端脱离啮合,所以传动较为平稳,同时由于斜齿轮的轮齿是倾斜的,故在传动时同时啮合的轮齿对数较多,即其重合度较大,承载能力较高。斜齿轮的齿廓也是渐开线,但由于其轮齿的倾斜,其齿面成为一渐开线螺旋面,端面齿形和垂直于螺旋线方向的法面齿形是不同的,因而斜齿轮端面参数和法面参数也不相同,故模数和压力角也有法面和端面之分。在切制斜齿轮的轮齿时,进刀的方向一般是垂直于法面的,故其法面参数与刀具的参数相同,均为标准值。12．<6分>[答案]斜齿轮的螺旋角增大,将会使传动产生的轴向力增大,对轴承工作不利。在设计时一般取为,因为太大,有上述缺点,而太小又体现不出斜齿轮的优点。13．<6分>[答案]与斜齿轮法面齿形相当的假想的直齿圆柱齿轮称为斜齿轮；与锥齿轮大端齿形相当的假想的直齿圆柱齿轮称为锥齿轮的当量齿轮。提出当量齿轮的概念后,就可以将斜齿轮和圆锥齿轮的啮合传动问题,用当量齿轮来研究,即用直齿圆柱齿轮的方法来研究。14．<6分>[答案]为了限制加工蜗轮的滚刀数目,对蜗杆分度圆直径规定了标准系列。D1=mq,其中q为蜗杆直径系数。因此传动比。15．<6分>[答案]推杆常用运动规律有：等速运动、等加速等减速运动、余弦加速度运动〔简谐运动规律等。等速运动规律简单,但有刚性冲击,只适用于低速的场合；等加速等减速运动和余弦加速度运动规律,由于加速度仍有突变,引起较大的惯性力,但所产生的冲击较等速运动要小得多,为柔性冲击,这两种运动规律适合于中、低速场合。16．<4分>[答案]等速运动规律有刚性冲击,等加速等减速运动和余弦加速度运动规律有柔性冲击。17．<6分>[答案]设计滚子推杆盘形凸轮机构时,若则,实际廓线形成一尖点,极易磨损,这种现象称为凸轮机构的变尖现象。若,则,此时将产生交叉的廓线,在制造时将被切去,致使推杆不能按预期的运动规律运动,这种现象称为失真现象。设计时应使,即保证。18．<6分>[答案]在不考虑磨擦时,凸轮作用于推杆上的正压力方向与推杆上受力点的速度方向之间的夹角称为凸轮机构的压力角。在其他条件相同的情况下,当载荷一定时,压力角越大,则推动推杆所需的驱动力也越大,机构的效率也越低,因此,在设计凸轮机构时,应限制其最大压力角不得超过某一许用值。19．<4分>[答案]平底推杆凸轮机构的压力角始终为零,故这种凸轮机构不存在自锁问题。20．<4分>[答案]从受力的观点考虑,直动推杆的导轨长度l应大一些,而悬臂尺寸b小一些好。21．<6分>[答案]在机器的运转过程中,由于作用在机构上的驱动力和阻抗力矩作周期性的变化,故使机器主轴的速度发生周期性的波动,这种速度波动叫周期性速度波动。若等效力矩的变化是非周期性的,则机械运转的速度将出现非周期性的速度波动。如果对速度波动不加以调节,将导致运动副中产生附加的动压力,引起机械的振动,从而降低机械的寿命、机械效率和工作质量。周期性速度波动可以用加飞轮的办法加以调节；非周期性的速度波动一般用调速器来调节。22．<6分>[答案]机器运转的"平均转速"是指一个周期内等效构件转动速度的平均值。在实际工程中,常近似的用其算术平均值来计算。运转速度"不均匀系数"是指速度波动的幅度与平均值之比,即。许用的[]不是越小越好,要根据不同类型的机械提出不同的要求23．<5分>[答案]机器安装了飞轮以后能减小速度波动的程序,但不能得到绝对匀速运转。飞轮不能用来调节周期性速度波动。欲减小机器的周期性速度波动,转动惯量相同的飞轮应安装在机器的高速轴上。24．<5分>[答案]飞轮设计的基本问题是确定飞轮的转动惯量。最大盈亏功即为驱动功与阻抗功之差的最大值,一般为等效力矩图中盈功或亏功的最大值。25．<5分>[答案]构件在回转过程中产生的不平衡惯性力,不仅会在运动副中引起附加的动载荷,从而增大运动副中的磨擦和构件中的内应力,降低机械效率和使用寿命,而且还会使机械产生振动,降低其工作精度和可靠性,甚至在寿命期内遭到破坏,因而必须对回转构件进行平衡。26．<7分>[答案]刚性转子平衡时,如果只要求其惯性力达到平衡,则称之为静平衡；如果不仅要求其惯性力达到平衡,而且还要求由惯性力引起的力偶矩也达到平衡,则称之为动平衡。转子静平衡的条件是：分布在该转子回转平面内的各个偏心质量的质径积的矢量和为零,即：。转子动平衡的条件是：各偏心质量所产生的离心惯性力矢量和以及这些惯性力所构成的惯性力偶矩之矢量和都必须为零,即：。27．<5分>[答案]不一定。因为只进行静平衡,但各偏心质量所产生的离心惯性力不在同一回转平面内,因而将形成惯性力偶矩,所以仍然要在支承中引起附加的动载荷和机械振动。28．<5分>[答案]经过平衡以后的回转构件,当其运转速度发生波动时仍有动载荷产生。因为速度波动会导致在运动副中产生附加的动压力,引起机械的振动。29．<6分>[答案]经过平衡的转子,由于试验设备和测试技术不可能绝对准确,所以还只是相对平衡,也就是说,还会有一些残存的不平衡。而要减小这些残存的不平衡,就需要采用更精密的试验设备、更先进的测试装置和更高的平衡技术,因而也就要付出更高的平衡费用。所以根据转子的工作要求确定其合适的平衡精度是十分必要的,故工程上就要规定许用不平衡量。30．<4分>[答案]不能31．<5分>[答案]平面四杆机构的基本形式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。其演化形式有：1通过改变构件的形状和相对尺寸而演化成的四杆机构；2通过改变运动副的尺寸而演化成的四杆机构；3通过选用不同构件为机架而演化成的四杆机构。32．<5分>[答案]能相对于机架作整周回转的连架杆称为曲柄。四杆机构具有曲柄的条件是：1最短杆与最长杆的长度之和必须小于或等于其余两杆的长度之和；2连架杆和机架中必须有一杆为最短杆。曲柄不一定就是最短杆。33．<6分>[答案]在曲柄摇杆机构中,摇杆往复摆动时,其摆回的速度与摆出的速度之比称为行程速比系数,用K表示,若干摇杆摆回的速度大于摆出的速度,机构的这种特性就称为急回特性。当摇杆处于两个极限位置时,曲柄在这两位之间所夹的锐角称为极位夹角,用表示。越大,行程速比系数值越大,急回特性越明显,时,K=1,无急回特性。34．<6分>[答案]在不考虑摩擦的情况下,连杆机构中从动件上一点所受的力的方向与该点的速度方向这间所夹的锐角称为机构的压力角。压力角的余角称为传动角。传动角越大,机构的传力性能越好,因此,设计时一般要求。在曲柄摇杆机构中,最小传动角出现在曲柄与机架共线的两位置之一。35．<5分>[答案]若以曲柄为原动件,当曲柄与连杆共线时,摇杆所在的两个位置即为极限位置；若以摇杆为原动件,当摇杆摆到左、右两个极限位置时,曲柄与连杆共线,这个位置称为死点位置。上述两种情况虽是同一位置,但由于是以不同的构件为原动件,因而对机构的运动所产生的影响不同。36．<5分>[答案]死点是指机构处于压力角等于或传动角等于的位置。而自锁是指由于机械中存在摩擦,在一定的几何条件下,即使把驱动力增加到无穷大,也无法使机械运动的现象。机构牌死点位置时,其从动件将出现卡死或发生运动不确定现象。为了使机构能通过死点而继续运动,可以利用飞轮的惯性,或采用相同机构错位排列等办法来实现。工程中有时也利用死点位置,如飞机起落架、夹具等利用死点来实现工作要求。三、图解题<13小题,共225.0分>1．<15分>[答案]〔1运动分析作速度图,,方向。,作加速度图,,方向。〔2求,方向。〔3求M2．<15分>[答案]〔1运动分析:<a>,,,,;<b>,,,,,方向向上。〔2,方向与相反,即向下。,3．<15分>[答案]〔1高副低代机构简图如图a所示。〔2运动分析〔a速度分析〔图b作速度多边形,〔b加速度分析〔图c；作加速度多边形,得〔3平衡力矩计算〔a构件2的惯性力,方向与相反。〔b构件1的惯性力,沿O1O方向。〔c把各力作用到回转后的速度多边形上〔图d,并对p点取矩,得或平衡力矩为顺时针方向。4．<20分>[答案]〔1求:,作速度多边形,得,为顺时针方向。;,逆时针方向。〔2求:,,顺时针方向。〔3转动副中反力对中心的力矩与相对角速度相反,故画出各反力如图示。5．<20分>[答案]〔1运动分析:<a>;;;<b>;;,顺时针方向。〔2;方向与方向相同。6．<15分>[答案]〔1求及<a>首先须求曲柄5〔即系杆H的角速度及其转向。由行星轮系可知,;故,AB顺时针方向转动。<b>加速度且由于曲柄与导路垂直,可知。由图解可得：,〔2,,代入上式可得7．<15分>[答案]〔1凸轮机构压力角如图示。〔2摆杆两极限位置为B1A,B2A,如图示。〔3用"反转法"〔相对运动图解法作出滑块处于D2极限位置时,连杆与摆杆的铰链中心位置。连杆长为：8．<20分>[答案]〔1机构运动简图见图a。〔2为摆动导杆机构。〔3<a>,作速度多边形见图b,其中;<b>;作加速度多边形〔图b,得9．<10分>[答案]〔1〔2由摆动从动件偏心圆盘凸轮机构演化而来。〔3高副低代,10．<20分>[答案]〔1<a>分析运动图中已标出：〔顺时针,〔顺时针,〔逆时针,〔顺时针。<b>力分析,求机构中件2和件4为二力构件。因此由受力方向和相对运动关系可求出力和的作用线,如图示。又由件3受力平衡关系可画出力,如图示。〔2画图,求凸轮转角将E点绕D点逆时针方向转至最高点E0,于是得出C点的对应点C0,再以C0为心、以CB为半径画弧与以A为圆心、AB为半径所画的圆弧交于B0点。则即为凸轮的转角。^^11．<20分>[答案]〔1速度分析2－3杆组,m/s按<m/s>/mm作图。 4－5杆组,由影像法求得：rad/s,逆时针方向。rad/s,逆时针方向rad/s,逆时针方向。。〔2,得F4,其中和d2重合,。〔3加速度分析2－3杆组m/s2,m/s2,m/s24－5杆组作得,m/s2,m/s2rad/s2,逆时针方向；rad/s2,顺时针方向rad/s2,逆时针方向；。12．<20分>[答案]〔此图未按原比例尺画<1>rad/s,rad/s,逆时针方向；rad/s；顺时针方向m/s,m/s<2>rad/s2,顺时针方向；rad/s2,逆时针方向；rad/s2顺时针方向；m/s2,m/s213．<20分>[答案]〔1速度分析:构件3扩大,其中,取作速度多边形；,利用速度影像法求得点,,故。〔2加速度分析:,其中,,以作加速度多边形。,利用加速度影像法得点,则,,故。四、计算<44小题,共543.0分>1．<10分>[答案]〔1求Nm〔2发生在点,发生在点。º〔3J〔4〔5rad/srad/s2．<10分>[答案]〔1Nm〔2在处,在处。〔3J〔43．<10分>[答案]〔1求Nm〔2在图中作出,并画出能量图。：：J：J：J：J：在点处,在点处。〔3J〔4kgm24．<5分>[答案]〔1计算各点能量。为简单起见,以面积表示,单位为mm2：0：-80：-80+480=400：400-450=-50：-50+250=200：200-400=-200：-200+200=0〔2在点,在点。〔3J5．<5分>[答案]6．<5分>[答案]<1>求出各点的能量,作能量指示图。0：=0：=J：=J：=J：=J0：=<2>在点处,在点处。<3>J7．<5分>[答案]〔1计算各点的能量,作能量指示图。：：J：J：J：J：J：〔2在点处,在点处。〔3J8．<5分>[答案]<1>计算各点的能量〔用面积表示：：mm2：mm2：mm2：mm2：mm2：mm2：mm2：mm2<2>画出的变化示意图,可知在点,在点。<3>J9．<5分>[答案]〔1计算各点能量:：：J：J：J：J：〔2由上知在点,在点。〔3J10．<20分>[答案]〔1Nm,〔2轮1的运动周期为,Nm〔3J〔4kgm2〔5如装在轮2轴上,则kgm2,较增加4倍,因等效转动惯量与速度比的平方成反比。11．<20分>[答案]〔1求：M1在一运动周期中,等效构件1的转角为,Nm,Nm画出与曲线,如图所示。〔2JNm,Nm画出与曲线,如图所示。〔2J〔3等效转动惯量kgm2kgm2〔4将增加16倍,因等效转动惯量与速比平方成反比。12．<15分>[答案]〔1求由解得〔2求F行星轮2〔或2及D为虚约束,B处为复合铰链,故13．<15分>[答案]〔1且是最短杆,所以AB是曲柄,齿轮1能绕A作整周转动。〔2,故〔3如图所示。14．<15分>[答案]〔1自由度：〔2,符号由指向法确定。,转向与相同。,与方向相反。,与同向。〔3方向与相反,为等效阻力矩。15．<15分>[答案]〔1速度计算：<a>,,和同向。<b><c>;,；；和同向。因蜗杆为左旋,故蜗轮逆时针方向转动。〔2齿轮1、2用斜齿轮传动。;;,16．<20分>[答案]〔1;;今故,与反向。,与同向。,与反向。〔2；;;17．<10分>[答案]〔1代入上式,得,与电动机转向相同。〔2齿轮1、2的中心距可以达到。若,说明这对齿轮属标准齿轮传动,或等高变位齿轮传动〔二类零传动。18．<20分>[答案]〔1差动轮系 <1>定轴轮系<2>定轴轮系;;<3>将式<2>、<3>代入式<1>,〔2当时,,与反向。〔3因,故轴Ⅱ与轴Ⅰ共线,即；同理,。已知各齿轮的模数相等,因为：,将该对齿轮定为标准齿轮。,因,故取这对齿轮为正传动。,因,取这对齿轮为负传动。因为,将这对齿轮取为标准齿轮。而,因,故取这对齿轮为正传动。取齿轮1、2为例来计算：根据,,,。又根据,则19．<15分>[答案]〔1求、根据同心条件,有〔2,方向和相反。,与反向。〔320．<10分>[答案]21．<15分>[答案]〔1〔2由左极限位置到右极限位置曲柄4的转角,〔3其中由同轴条件求出：齿轮1的转向同曲柄4,为顺时针方向。22．<10分>[答案]〔1求速度比因ABCD为平行四杆机构,,故〔2求J23．<15分>[答案]〔1速度分析由于是平行四杆机构ABCD,所以。〔2当时,M与M3同向。24．<15分>[答案]〔1又,代入上式可得〔2〔325．<15分>[答案]〔1机构简图如图示。〔2;〔3;;〔4因此时F2与AB垂直,故26．<15分>[答案]〔1A为系杆H。今,与反向,。,方向。〔2螺母6在一秒钟内相对于A移动的距离为,令时间为,导程为,则,方向。27．