机械原理考试题及答案

1一、选择题〔每空2分，共10分〕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、机构组成状况C、原动件运动规律D、原动件运动规律和机构的组成状况2、一铰链四杆机构各杆长度分别为30mm，60mm，80mm，100mm，当以30mm的杆为机架时，则该机构为 A A、双摇杆B、双曲柄C、曲柄摇杆D、不能构成四杆机构3、凸轮机构中，当推杆运动规律承受 C 时，既无柔性冲击也无刚性冲击。A、一次多项式运动规律B、二次多项式运动规律C、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”描述正确的选项是 B A、只要在一个平衡面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状况下才能表现出来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、渐开线齿轮齿廓外形打算于 D A、模数B、分度圆上压力角C、齿数D、前3二、填空题〔每空2分，共20分〕两构件通过面接触而构成的运动副称为低副。作相对运动的三个构件的三个瞬心必在同一条直线上。转动副的自锁条件是驱动力臂≤摩擦圆半径。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，构造紧凑。在周转轮系中，依据其自由度的数目进展分类：假设其自由度为2，则称为差动轮系，假设其自由度为1，则称其为行星轮系。装有行星轮的构件称为行星架〔转臂或系杆。棘轮机构的典型构造中的组成有：摇杆、棘爪、棘轮等。三、简答题〔15分〕什么是构件？答：构件：机器中每一个独立的运动单元体称为一个构件；从运动角度讲是不行再分的单位体。何谓四杆机构的“死点”？答：当机构运转时，假设消灭连杆与从动件共线时，此时γ=0，主动件通过连杆作用于从动件上的力将通过其回转中心，从而使驱动从动件的有效分力为零，从动件就不能运动，机构的这种传动角为零的位置称为死点。用成法制造渐开线齿轮时，消灭根切的根本缘由是什么？避开根切的方法有哪些？答：消灭根切现象的缘由：刀具的顶线〔不计入齿顶比一般齿条高出的一段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局部齿廓切去。避开根切的方法：减小齿顶高系数ha*加大刀具角α变位修正四、计算题〔45分〕1、计算如图1所示机构的自由度，留意事项应说明？〔5*2〕...CDBCDBAGFACD小题a：其中A、B处有一个移动副，副记作一个移动

B一个转动副，Ba b C、D处的移动图1 副 。 即p4, p 0, p”F”0l h ；所以该机构自由度为：F3n(2pp p”)F”l h334001小题b：其中A、B、C、G、H处各有一个转动副，F处为复合铰链有两个转动副，B处有一个局部自由度，D、E处的两个移动副记作一n7, p9, p p”0，F”1个移动副。即 l h ；所以该机构自由度为：F3n(2pp p”)F”l h379111、如图45用图解法求机构在 1 时，点D和E的加速度，以及构件2的角速度和角加速度〔15分〕BDBD231A1ω142...图a 图b 图c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〔C2C3〕Vc3=VC4=0,ac3=ac4=0,ω3=ω2，α3=α2。速度分析v B

l1AB

0.3m/sv vC2

vC2B

v vC3 C2C3方向 AB大小

BC？ 0

//BC？取μm作上式的速度图〔图，再依据速度影像原理得点d及。v D v

pd0.00545.20.23m/s〔沿pd方向〕v E v

pe0.00534.40.17m/s〔沿pe方向〕 vbc22 lbc

0.00548.50.123

2.00rad/s〔瞬时针〕加速度分析a anB

2l

1000.033m/s2anC2B

2l

2.0020.1230.49m/s2akC2C3

v

220.00534.50.69m/s2

〔方向DE〕a aC2

anC2B

atC2B

a atC3

arC2C3方向BA CB

BC

BC

//BC大小 ？ 0 ？以·m作加速度图〔图，再加速度影像原理得点d和e’，由图可得：a D aa E

p”d”0.0465.142.61m/s2p”e”0.0471.012.84m/s2

〔沿p”d”方向〕〔沿p”e”方向〕...at

n”c”

0.0425.85 C2B2 lCB

a 22lCB

8.41rad/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。z1=18，z2=36，模数m=3，压力角α与齿顶高系数

h*a为标准值，试求：〔10〕1)2)3)

该圆柱齿轮机构的传动比i12两轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、基圆直径、分度圆上齿厚求两轮的中心距答：该圆柱齿轮机构的传动比

i z236212 z 181两轮的分度圆直径：d mz1 1

31854mmd2

mz2

336108mm齿顶圆直径：

d (za1 1

2h*)m(1821)363mmad (za2 2

2h*)m(3621)3117mma齿根圆直径：

d (zf1 1d (z

2h*2c*)m(182120.25)346.5mma2h*2c*)m(362120.25)3100.5mmf2 2 a基圆直径：

d db1 1

cos54cos2050.74mmd db2 2

cos117cos20109.94mm分度圆上齿厚：两轮中心距：

sm2

3.1432

4.71mmda 1d2d

5410881mm2 224H53’134、在图示轮系中，：Z1=22，Z3=88，Z3’=Z5。试求传动比i1524H53’13齿轮3’、4、5组成定轴轮系局部；其中行星轮系局部的传动比：3...iH

1

zz z88 23 3 48813 3 H

zz z 2212 1

〔1〕定轴轮系局部： zz zi3”5

5

45zz3”4

51z3” 〔2〕由图中可知：5

〔3〕又有：

3

3”〔4〕由式1、2、3、4联立可得：i 915五、设计题〔10分〕设计一导杆机构，机架长度100mm，行程速比系数K=1.5〔要求保存作图轨迹，以及必要的文字说明〕解：180(K1)180(1.51)

36导杆机构的极位夹角

K1 1.51 依据导杆机构的特性知： ；其中 为导杆的摆角作图步骤：mDn作作mDn的角平分线，在该线上取lDAd100mm〔即机架长度〕过A点作导杆任一极位的垂线〔或，其即为曲柄，故30.90mm试题2一、填空题〔每题2分，共20分〕机构具有确定运动的条件：机构自由度数=机构的原动件数。速度影像的相像原理只能应用于同一构件上的各点。〔或直动导杆机构。移动副的自锁条件是：驱动力作用在移动副的摩擦角。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。渐开线的外形取决于基圆的大小。z有一外槽轮机构，槽轮的槽数 ，转盘上装有一个圆销，则该槽轮机构的运动系数k= 0.25 。回转构件进展动平衡时，应在两个平衡基面上加平衡质量。...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处。二、简答题〔每题5分，共25分〕1、简述构件和零件的区分和联系？答：构件：从运动角度讲是不行再分的单位体。零件：从制造角度讲是不行再分的单位体。构件可以由多个零件通过刚性联结获得。2、什么是当量摩擦系数？答：为了计算摩擦力简便，把运动副元素几何外形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。实现往复移动或往复摇摆的机构有哪些？答：\连杆机构\凸轮机构\螺旋机构\齿轮齿条机构\组合机构机械的“平衡”与“调速”都可以减轻机械中的动载荷，但两者有何本质区分？答：1)机械平衡是通过消退或减小惯性力和惯性力矩来减轻机械中的动载荷。2)调速是使机械的运动避开其共振区域，从而减小轴的挠度，获得减轻机械中动载荷的目的。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：渐渐啮入，渐渐啮出，传动平稳，噪音小。重合度大：降低每对齿轮的载荷，提高承载力量。构造紧凑：避开根切的最小齿数小。缺点：运转时有轴向力。三、计算题〔共45分〕1、绘制缝纫机下针机构简图〔草图。(5分)DC32、图示分析组 4B答：见图所以机 A

2 为一燃机的机构简图，试计算其自由度，并成此机构的根本杆组及机构级别。(10分)所示。活动构件n=7；低副pl=10；C构的自由度为C1 DB HEFF3n(2pl

p p”)F” Ah37(210100)01 GAB机构可分解成以下图。Ⅱ级机构A B机架与原动件

C

D EⅡ级组 F

HⅡ级组G

...机构3、试求机构在图示位置的全部瞬心。(5分)C答：A点为P13； 2B点为P12； 3P23由三心定理求得，见图。P4 、 在 图 示 导 杆 机 构 中 ， AP23BAC90，l 60mm，l 120mm P13AB AC

BP121 30rad/sA1 B243，曲柄A1 B2431202602用相对运动图解法求构件3的角速度和角加速度。(151202602l2 l2 l2AC ABBCv

134mm速度分析求 B2v vB2

l1AB

v〔方向垂直AB转向同ω1〕求 B3v vB2 B3

v CB2B3方向ABBC //AB大小1.8 ？ ?取μv=0.01m·s-1/mm作上式的速度图〔图b〕v pbB3 v 3

0.0180.360.8m/s〔方向见图〕v bb0.01161.071.6m/s〔方向见图〕B2B3 v 23v B3v3 lBC

0.8 6rad/s 134103加速度分析a an 2lB2 B2 1AB

3020.0654m/s2

(方向BA〕an 2lB3 3 ak 2v

620.1344.8m/s(方向BC)261.619.2m/s(方向v )

3B2B3 B2B3a an at ak arB2 B3 B3 B2B3 B2B3方向BA BC BC

B2B3

//BC大小 54 4.8 ? 19.2 ？以μa=1m·s-2/mm作加速度图〔图c〕at B3

e”ba 3

”129.0829m/s2

〔方向见图〕...at 29 B3 216rad/s23 l 0.134BC5、图示轮系中，：z60,z1

z”z z2 3

20,z5

。试求传动比i41〔10分〕答：

zz 20100 5

2’ 2iH 1 H 25 3 115 0H

zz” 6020 312

H〔1〕4

zzz

2020 1iH 1 H 234 14 4 H

zz”z12 3

6020

〔2〕5由式1、2联立可得：i 1.541四、设计题〔10分〕l如下图，设裂开机的行程速比系数K=1.2，颚板长度CD该四杆机构。解：作图步骤：由给定的行程速比变化系数K，得曲柄摇杆机构的极位夹角

300mm 35，颚板摆角 ，曲柄长60mm。试设计180(K1)180(1.21)

16.36K1 1.21CDC

35作出摇杆两个极限位置C1D和C2D，使 1 2连接C1、C2，并作C1M垂直于C1C2。CC作 1

N909016.3673.64

，N与M相交于P点，由图可见，...

CPC1

16.36。利用余弦定理求AC1〔令为x〕

x

x2l2cos

A

C1C222l xxABl 180.42mm量得C1C2x 225.44mm代入求得连杆的长度：以C1为圆心，x为半径作圆，与前述外接圆的交点即为所求的A点。量得机架长：309.43mm试题3一、填空题〔每空2分，共20分〕机构中按给定的运动规律对立运动的构件称为原动件；而其余活动构件称为从动件。转动副的自锁条件是：驱动力作用在摩擦圆。对心曲柄滑块机构，假设以曲柄为机架，则该机构演化为导杆机构。机构的压力角是指力与速度所夹锐角。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。齿轮机构的重合度愈大，说明同时参与啮合的轮齿对数愈多。棘轮机构的主要组成构件有：棘轮、棘爪、止动爪等。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。设计滚子推杆盘形凸轮轮廓线时，假设觉察工作廓线有变尖现象时，则尺寸参数上应实行的措施是：加大基圆半径。在曲柄摇杆机构中，当曲柄与机架两次共线位置时消灭最小传动角。二、简答题〔每题5分，共25分〕1、何谓运动副及运动副元素？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。〔书本运动副元素：参与接触的局部。两构件上能够参与接触而构成运动副的外表。5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、链传动等连杆机构：如双曲柄机构、平行四边形机构等。简述进展质量代换需要满足的三个条件？动代换和静代换各应满足什么条件？答：质量代换法需满足三个条件：代换前后构件的质量不变；代换前后构件的质心位置不变；代换前后构件对质心轴的转动惯量不变；其中：动代换需要满足前面三个条件；静代换满足前两个条件便可。4、齿轮传动要匀速、平稳地进展，必需满足哪些条件？答：...对齿廓的要求：齿廓满足定传动比的齿廓啮合根本定律。对重合度要求：齿轮啮合的重合度大于1。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，在使用中觉察推杆滚子的直径偏小，欲改用较大的滚子，问是否可行？为什么？答：不肯定。r令滚子半径为r；凸轮理论轮廓线的最小曲率半径为

minr当：rr当：rr

min时：工作廓线消灭穿插，消灭失真现象。这时不行行。min时：工作廓线消灭尖点，凸轮轮廓在尖点处易磨损而导致失真。这时也不行行。当：r min时：这时也不行行。三、计算题〔共45分〕1、绘制唧筒机构简图〔草图〔5分〕B C2 34D1A2、图示为一燃机的机构简图，试计算其自由度；以EG为原动件时分析组成此机构的根本杆组及机构级别〔10分〕答：活动构件n=7；低副pl=10；所以机构的自由度为F3n(2pl

p p”)F” CDhD37(210100)01 B EABF机构可分解成以下图。为Ⅲ级机构 AGHC D EB FⅢ级组A

机架与原动件PB PP

Ⅱ级组G3、试求机构在图示位置的全部瞬心〔5分〕答：A点为P12；B点为P23；C点为P34；D点为P14；

13233...

2 P34C4CA D PP P2412 1 14P13由三心定理求得为B点，见图。P24由三心定理求得为D点，见图。l 50mm,l 35mm,l 30mm,AD4、图示铰链四杆机构中，BC CD AD 为机架〔15分〕l假设此机构为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，求AB的最大值；l C假设此机构为双曲柄机构，求AB的最小值；l假设此机构为双摇杆机构，求AB值的围；Bl l l l A D由“杆长条件”知：AB BC AD CDl l l l 30355015mm l即：AB AD CD BC 所以AB的最大值为：15mm为双曲柄机构有两种状况：满足“杆长条件”；最短杆为机架l满足平行四边形机构条件〔 BC

l 排解AD 〕l当BC为最长杆时：由“杆长条件”知：AD

l l lBC AB CDl即：AB

l l l 30503545mmAD BC CDl当AB为最长杆时：由“杆长条件”知：AD

l l lAB BC CDl即：AB

l l l 50353055mm lBC CD AD 所以AB的最小值为：45mm为摇杆机构有两种状况：l l 排解满足“杆长条件”；