2023《机械原理》考试题及参考答案

2023最新《机械原理》考试题及参考答案C、齿数

D、前3项

二'填空题（每空2分，共20分）

班级,姓名学号成绩

温馨提示：同学们，经过本学期的学习，你一定积累了很多知识，现在1、两构件通过面接触而构成的运动副称为低副。

请认真、仔细地完成这张试卷吧。加油！2、作相对运动的三个构件的三个瞬心必在同一条直线上。

3、转动副的自锁条件是驱动力臂W摩擦圆半径o

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

1、平面机构的平衡问题中，对“动不平衡”描述正确的是B。大，结构紧凑。

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,

B、动不平衡只有在转子运转的情况下才能表现出来则称为差动轮系，若其自由度为1,则称其为行星轮系。

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D6、装有行星轮的构件称为行星架（转臂或系杆）。

之比b/D<0.2）7、棘轮机构的典型结构中的组成有：摇杆、棘爪、_棘

D、使动不平衡转子的质心与回转轴心重合可实现平衡轮等。

2、平面机构中，从动件的运动规律取决于D。三'简答题（15分）

A、从动件的尺寸1、什么是构件？

B、机构组成情况答：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

C、原动件运动规律讲是不可再分的单位体。

D、原动件运动规律和机构的组成情况2、何谓四杆机构的“死点”？

3、一钱链四杆机构各杆长度分别为30mm,60mm,80mm,100mm,当以答：当机构运转时，若出现连杆与从动件共线时，此时Y=0,主动件通

30mm的杆为机架时，则该机构为A机构。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

A、双摇杆效分力为零，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O

B、双曲柄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

C、曲柄摇杆

D、不能构成四杆机构根切的方法有哪些？

4、凸轮机构中，当推杆运动规律采用C时,既无柔性冲击也无答：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

刚性冲击。一段c*m）超过了被切齿轮的啮合极限点N,,则刀具将把被切齿轮齿根

A、一次多项式运动规律一部分齿廓切去。

B、二次多项式运动规律避免根切的方法：（a）减小齿顶高系数ha*.（b）加大刀具角a.（c）变

C、正弦加速运动规律位修正

D、余弦加速运动规律四'计算题（45分）

5、渐开线齿轮齿廓形状决定于D。1、计算如图1所示机构的自由度，注意事项应说明？（5*2）

A、模数

B、分度圆上压力角

P,

图1

图a图b图c

解：以U，=O.0025m/mm作机构的位置简图，如图a所示。此机构中构件

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

动副记作一个移动副。即〃=3,P1=4,p=0,p'=F'=0；所以该机构自由

h重合点，则Vc3=VC4=0,ac3=ac4=0,33=32,a3=a2o

度为：i.速度分析

F=3n_(2pi+Ph_")-FvH=&|/八8=10x0.03=0.3m/s

=3x3-(2x4+0-0)-0VC2=VB+VC2B=VC3+VC2C3

=1方向LAB±BCIIBC

小题b：其中A、B、C、G、H处各有一个转动副，F处为复合铉链有两大小4?0?

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个移动取Hv=0.005m-s-'/mm作上式的速度图（图b）,再根据速度影像原

副。即”=7,p,=9,p„=l,p'=0,F'=l;所以该机构自由度为：理得点d及e。

F=3“_(20+p“一")一6vD=pjpd=O.（X）5x45.2=0.23,”/s（海，了向）

=3x7-(2x9+l-0)-l

v£=pe=O.（X）5x34.4=0.1Im/s（沿pe方向）

=1

N、、bc,0.005x48.5,随讣曲、

2、如图2所示机构中，各尺寸为：“尸30mm,AFIOOIWTI,/后50mm,叫---=----------2.（j0rad/s（帆时针）

-40.123

/谆40mm,曲柄以等角速度5=10rad/s运动，试用图解法求机构在ii.加速度分析

外=45时，点D和E的加速度，以及构件2的角速度和角加速度。(151

aH=ag=成IAR=100x0.03=3mls

分)发28=200?x0.123=0.49"〃$2

忱2c=2切3%2c3=2X2X0.005x34.5=0.69m/s?（方向。—E）

aC2=+aC2B+aC，2B=°C3+aC2C3+aC2C3

方向8->ACTBIBCIBCHBC

大小vv?0v?

以U.=o.04m-s-7mm作加速度图（图c）,再加速度影像原理得点d'和

图

2e',由图可得：

=Z^F^'=0.04x65.14=2.61/n/52（外切方向）

七=〃a*=004x71.01=2.84〃7/s2»陆”方向）

必.=IW1.=%氾咨=^AXradls1（顺时针）

-ICB&0.123

3、设计一对渐开线外啮合标准齿轮圆柱齿轮机构。已知zR8,zk36,电=丝_延=_三=_1（2）

'砾Z3,Z*z.

模数所3,压力角a与齿顶高系数为标准值，试求：（10分）3

由图中可知：

1)该圆柱齿轮机构的传动比k

0s=a>（3）

2)两轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、基圆直径、分度H

圆上齿厚又有：

3)求两轮的中心距=0〉（4）

答：由式1、2、3、4联立可得：

a)该圆柱齿轮机构的传动比

.Z236五'设计题（10分）

电="=2设计一导杆机构，已知机架长度100mm,行程速比系数"1.5。（要求

b)两轮的分度圆直径：保留作图轨迹，以及必要的文字说明）

4==3x18=54/zi/wd-,-mz2=3x36=108〃〃〃解：导杆机构的极位夹角”幽弊心=塔普」2=36。

齿顶圆直径：

根据导杆机构的特性知："p;其中0为导杆的摆角

daX=(Z1+2/z：)〃?=(18+2x1)x3=63/nm

作图步骤：

d(l2=(z2+2/1*)w=(36+2x1)x3=117nun

齿根圆直径：a）彳乍Z.mDn=（p=0

b）作的角平分线，在该线上取a=4=100〃〃〃（即机架长度）

dfl=(Z|-2〃：—2c)/7z=(18—2x1-2x().25)x3=46.5w

df2=(z2-2瓦-2c)m=(36-2xl-2x0.25)x3=100.5〃?mc）过A点作导杆任一极位的垂线AG（或AC?）,其即为曲柄，故

a二dsin（9/2）=100xsin（36/2）=30.90〃〃〃

基圆直径：

dbl=4xcos8=54xcos20°=50.74/mz

db2=t/2xcos5=117xcos20°=109.94〃〃〃

分度圆上齿厚：

3.14x3

=4.7\mm

2

c）两轮中心距:

4+4_54+108

=8\mm

2~2

4、在图示轮系中，已知：Z,=22,Z3=88,

传动比i）6OGO分）

答：齿轮1、2、3、H组成行星轮系部

齿轮3'、4、5组成定轴轮系部分；

其中行星轮系部分的传动比：

图3

=用<％==_£i==_4(1)

coy-a）HZ]Z2Z）22

定轴轮系部分:

数。

试题23、实现往复移动或往复摆动的机构有哪些？

答：

一、填空题（每题2分，共20分）

（1）连杆机构

1、机构具有确定运动的条件：机构自由度数=机构的原动件（2）凸轮机构

_o（3）螺旋机构

2、速度影像的相似原理只能应用于同一构件上的各点。（4）齿轮齿条机构

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（5）组合机构

直动导杆机构）。4、机械的“平衡”与“调速”都可以减轻机械中的动载荷，但两者

4、移动副的自锁条件是：驱动力作用在移动副的摩擦角有何本质区别？

Ao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

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载荷。

刚性冲击。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

6、渐开线的形状取决于基圆的大小。轻机械中动载荷的目的。

7、直齿圆柱齿轮机构的正确啮合条件是：模数相等、压力5、简述渐开线圆柱斜齿轮机构主要有哪些优缺点？

角相等。答：优点：

8、有一外槽轮机构，已知槽轮的槽数二=4,转盘上装有一个圆销，则（1）啮合性能好：逐渐啮入，逐渐啮出，传动平稳，噪音小。

该槽轮机构的运动系数k=0.25。（2）重合度大：降低每对齿轮的载荷，提高承载能力。

9、回转构件进行动平衡时，应在两个平衡基面上加平衡质（3）结构紧凑：避免根切的最小齿数小。

量。缺点：运转时有轴向力。

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

元素的公法线处。

二'简答题（每小题5分，共25分）

1、简述构件和零件的区别和联系？

答：

a）构件：从运动角度讲是不可再分的单位体。

b）零件：从制造角度讲是不可再分的单位体。

c）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

解：以山二0.001m/mm作机构的位置简图，如图a所示。

l=+=V12O2+6O2«134mm

2、图示为一内燃机的机构简图，试计算其自由度，并分析组成此机构BC

的基本杆组及机构级别。（10分）a）速度分析

答：见图所示。活动构件n=7副pl=10；求VB2

v=v=%IAB=30x0.06=1.8〃?/s（方向垂直转向同3。

所以机构的自由度为HB2BiAB

F=377-（2/?,+F'=求5

3x7-（2xl0+lx0-0）-0=lVB2=%3+/283

以AB为原动件：方向1ABIBCHAB

大小1.8??

机构可分解成

取Uv=0.01m・s-'/mm作上式的速度图（图b）

下图。II级机构

/3=M鬲=0.01X80.36=（）.8/7?/s（方向见图）

因此该机构为：II级%283=从,b2b③=0.01x161.07«1.6m/s（方向见图）

机构

3、试求机构在图示位

g=—=———r«6rad/s（逆时针）

3l134x10-3

置的全部瞬心。（5分）ac

a）加速度分析

八&22（方向

a82=Og2=01=3Ox0.06=S^mls3-»A）

2

/3=<W3X/BC=6X0.134«4.8〃〃式方向B->C）

以73=物/283=2又6、1.6=19.2〃7/$（方向_1%83）

—―二--------

aB2=aB3+aB3+“8283+

方向

BfABTCLBC±vO2B3IIBC

大小544.8?19.2?

以ua=1m・s”/mm作加速度图（图c）

Q'B3=4西=1X29.08.29m/s2（方向见图）

答：A点为％;

B点为%;

为由三心定理求得，见图。

4、在图示导杆机构中，

A.】B名速度

ZBAC=90°,lAB=6O，nm,lAC=120mm,曲柄AB以等角

3[=30md/s转动，试用相对运动图解法求构件3>的角速度

和角加速度。（15分）

：/3

a

bc

C

试题3

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；

而其余活动构件称为从动件。

5\图小轮系中，已知：Z|=60,Z=Z,=Z=Z=20,%=100。试求传动比1410（10

22342、转动副的自锁条件是：驱动力作用在摩擦圆

分）内O

答：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

._（o-co_zz_20x100_5（1）

HxH25机构。

0-coHZjZ2'60x203

ZZZ4、机构的压力角是指力与速度所夹锐角o

产=①i一©“=234=20x20=」（2）

14s「①口Z\Z2Z360x2035、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

由式1、2联立可得：性____冲击。

加=T.56、齿轮机构的重合度愈大，表明同时参加啮合的轮齿对数愈

四、设计题（10分）多O

7、彘品机构的主要组成构件有：棘轮、棘爪、_止

如图所示，设已知破碎机的行程速比系数K=1.2,颗板长度

动爪等。

lCD=300nun,颗板摆角0=35。，曲柄长60mm（,

试设计该四杆机构。8、机器速度波动的类型有：周期性速度波动、非周期性

解：作图步骤：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，

d）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则尺寸参数上应采取的措施是：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

g=180°x（K-l）=180°x（1.2-l）=1636O

K+11.2+1现最小传动角。

作出摇杆两个极限位置和使=35。

e）C,DC2D,二、简答题（每小题5分，共25分）

f）连接Ci%Cj,并作CiM垂直于CiCjo

1、何谓运动副及运动副元素？

g）作NC£N=90。-9=90。-16.36。=73.64。，与相交于点，由图可见,

NMP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。

NC/C,=9=16.36。o（书本）：两个构件直接接触而组成的可动的联接。

h）利用余弦定理求AG（令为X）运动副元素：参加接触的部分。

cos6=（2X〔AB+x）+尸―两构件上能够参加接触而构成运动副的表面。

2（2x/.+xk

2、列举5种能实现连续回转运动的机构。

量得Inez=180.42〃"”

答：

代入求得连杆的长度：x=225.44"""

1）摩擦传动机构：如带传动、摩擦轮等

i）以G为圆心，X为半径作圆，与前述外接圆

2）啮合传动机构：如齿轮传动、蜗杆传动、链传动等

的交点即为所求的A点。

3）连杆机构：如双曲柄机构、平行四边形机构等。

j）量得机架长：309.43mm

3、简述进行质量代换需要满足的三个条件？动代换和静代换各应满F=3”_(20+p“_")_F=

足什么条件？3x7-（2xl0+lx0-0）-0=l

以AB为元动件：

答：质量代换法需满足三个条件:

机构可分解成下图。为III级机构

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；

H

3、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、平稳地进行，必须满足哪些条件？II级组

机架与原动件G

答：

1)对齿廓的要求：齿廓满足定传动比的齿廓啮合基本定律。

2)对重合度要求：齿轮啮合的重合度大于1。3、试求机构在图示位置的全部瞬心。（5分）

3)对正确啮合要求：满足正确啮合条件。答：A点为P.2；

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，

B点为P23;

欲改用较大的滚子，问是否可行？为什么？

C点为P;

答：不一定。34

D点为P,4；

令滚子半径为；凸轮理论轮廓线的最小曲率半径为。*

Pu由三心定理求得为B点，见

当：r,>/,n时：工作廓线出现交叉，出现失真现象。这时不可行。

当：，;=以过时：工作廓线出现尖点，凸轮轮廓在尖点处易磨损而导致图。

失真。这时也不可行。由三心定理求得为D点，见

当：彳<呢.时：这时也不可行。图。

三、计算题（共45分）4、图小钮链四杆机构中，已知/殷=50"y"18=35,m",/g=30”阪AD为机架，（15

1、绘制唧筒机构简图（草图）。（5分）分）