武汉理工大学机械原理期末考试试卷(A)

朽木易折，金石可镂。千里之行，始于足下。第页/共页申永胜三字班机械原理考题发信站:BBS水木清华站(TueJul423:02:282006),站内(考题转自机三家园/,豪宇收拾)1.机构题：给了一个自由度0的连杆组合系统(1)求画系统运动简图(2)问是否能实现设计意图，说明理由(3)问如何改正，要求两种计划，画机构运动简图2.作图题：摆动从动件滚子盘形凸轮（圆形偏心轮）(1)求理论廓线，基圆半径(2)求摆动到另一接触位置时凸轮的转角(3)求两个位置时的压力角3.轮系题：由蜗轮（原动件）-蜗杆传递动力给一个行星轮系(1)求与蜗杆同轴的齿轮的转速和转向(2)求行星轮系系杆H的转速和转向4.组合机构题：课本P302图8.16，问组合机构类型，画组合机构框图5.齿轮题：标准渐开线直齿圆柱齿轮，中央距150mm，大齿轮全齿高约8.97mm，小齿轮齿折断损坏(1)求模数m，小齿轮齿数z1，问小齿轮损坏缘故(2)要求利用现有箱体和大齿轮重新设计齿轮传动，求设计参数（要求校验重合度）6.设计题：使摇杆左右对称摆动60度，工作行程8s，回程4s，摆杆长CD=500mm，电动机转速n=960rpm(1)求画设计的机构运动简图(2)计算机构自由度(3)标注设计参数（杆长，轮径，齿数等）2007年1月肖丽英教师的，开卷，B卷一，1。组合机构类型判断（大家复习时要注重区别并联和复合）2。说出三个可以分度转动的机构（就是间歇的吧，我理解）3。判断一个运动链自由度，是否可以成为机构（这个好似是F=1，可以动的）二，飞轮题（比较基本）1。求驱动功率2。3。飞轮装在不同转速轴上的转动惯量4。比较2。3。问装在哪个好，为什么三，设计题1。凸轮摆加摆动滑块，要求往复，急回，停歇的滑动摆块用刚化反转，画凸轮廓线2。设计两个一维往复移动，带急回，停歇的机构（这个复习的时候就要注重归纳）四，轮系1。一个混合轮系的计算（注重计算确切，正负号，而且这次螺杆是左旋的）2。回归轮系的中央距安顿，选出最好的算一些参数（正零，还是正正，这是一个取舍）五，一个实际机构的设计1。设计一个切刀机构（实际还是一维往复移动，带急回，停歇）2。运动循环图发信人:

CTSail

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题:

考完机原，有点烦闷-

-

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考完机原，有点烦闷-

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阎教师的课

第一题：15

1、计算自由度

2、写出可以完成分度转位功能的机构，3种

（非重点章节-

-我没看。。当场翻了2个）

3、分辨组合机构类型

第二题

30

轮系计算

变位传动计算齿顶圆半径

这个常常考的

第三题

30

凸轮-摆动连杆、连杆滑块机构

知：行程，K，囫囵行程中第一个连杆的摆角度数

╱╲

╭╮＼

╱

╲

╰╯

＼╱

╲

○

凸轮

滑块

转动副

左边两个连杆是固结的，后面的那个有转动副

要让滑块匀速，就是在行程等分点，看杆的摆角。。。

这个我烦闷了。。一紧张。。把角度量错了。。。

还是技术错误。。。

应该量总摆动角度。。结果量程了。。。分摆动角度。。。

不知道要扣多少分了。。。sigh。。。。。

然后画两个有能实现如图功能的，这个比较容易

第四题

15

就是最大盈亏功、飞轮设计

结果我把小数点打错了。。。

第五题

15

14章的

已知实现功能，说得很清晰

要画运动循环图

画出其中一个机构的实现计划。。比较容易

武汉理工大学考试试卷（A卷）（闭卷）课程名称机械原理 班号学号 姓名题号一二三四五六七八九十总分题分一．计算下列机构的自由度，指出其中的复合铰链，局部自由度和虚约束。(12分)(a)(b)二.已知图示机构各构件的尺寸,构件1以匀角速度ω1转动。试用相对运动图解法求机构在图示位置时构件3上C点的速度vC及加速度aC。要求:1)写出速度和加速度矢量方程；2)用随意比例尺作速度图和加速度图；3)写出求vC及aC的表达式。（16分）ω1 ω1三.设计一偏置曲柄滑块机构，已知偏距e=20mm，原动件曲柄长LAB=50mm机构的最大压力角αmax=300,试用图解法求连杆长LBC，滑块最大行程S，并标明极位夹角θ。(12分)四.一对标准安装的外啮合标准直齿圆柱齿轮传动,已知两轮中央距a=100mm,α=200,Z1=25,Z2=75,正常齿制，试求：1)齿轮的模数ｍ；2)分度圆直径d1、d2； 3)齿顶圆直径da1、da2；4)齿根圆直径df1、df2；5)基圆直径db1、db2。（14分）五．一对外啮合标准斜齿圆柱齿轮传动,正常齿制，已知齿轮参数：Z1＝21，Z2＝22，mn＝2mm，标准中央距a＝45mm,求:1）螺旋角β；2）分度圆直径d1、d2；3）齿顶圆直径da1、da2；4)齿根圆直径df1、df2。（12分）六.在图示轮系中,已知Z1=34,Z2=16,Z3=Z4=Z6=25,Z5=100,n1=280转/分,方向如图示，求齿轮6的转速n6的大小和方向。(12分)n1 n1七.在图示机构中，已知原动件1在驱动力矩的作用下等速转动，转向如图，作用在从动件2上的生产阻力Q如图示，高副C处的摩擦角φ=150,图中各转动副处虚线圆为摩擦圆,不计各构件的重力与惯性力，要求：1)在图上标出各运动副中总反力作用线的位置与指向；2)写出从动件2的力平衡方程；3)按照力平衡方程作力多边形。(12分)ω1ω1八．下列各题若准确，则在题前括号内打“√”，否则打“×”。（10分）（T）1)为了避免从动件运动失真，平底从动件凸轮轮廓不能内凹。（2）2)负变位齿轮的齿顶变厚，正变位齿轮的齿顶变尖。（）3)直齿圆柱齿轮传动的重合度是实际啮合线与基圆齿距的比值。（）4)直齿圆锥齿轮的标准参数在小端，而几何尺寸计算也在小端。（）5)绕过质心轴作定轴转动的构件既无惯性力，也无惯性力矩。武汉理工大学试题标准答案及评分标准课程名称机械原理（A卷）一．(共12分)解：(a)C、E处为局部自由度。(2分)F=3×3－2×3－2＝1(4分)(b)I或J轮之一为虚约束,A处为复合铰链。(2分)F=3×8－2×10－2＝2(4分)二．(共16分)解：pb2b1πpb2b1π三．(共12分)解：θθ四．(共14分)解：五．(共12分)解：六．(共12分)解：七．(共12分)解：ωω1八．(共10分每小题2分)1)(√)2)(√)3)(√)4)(×)5)(×)姓名学号姓名学号学院专业座位号(密封线内不答题)……………………密………………封………线……线………系年级姓名学号_____________________…诚信应考,_____________________…华南理工大学广州汽车学院0910学年第一学期期末考试《机械原理》试卷注重事项：1.考前请将密封线内填写清晰；2.所有答案请直接答在试卷上；3．考试形式：闭卷；4.本试卷共四大题，满分100分， 考试时光120分钟。题号一二三四总分得分评卷人挑选题1、平面机构中，“基本杆组”是指C。生产中最小的发明单元最小的运动单元不能再拆的自由度为零的构件组自由度为零的构件组2、一铰链四杆机构，两连架杆长度分离为30mm，40mm；连杆长度为80mm，机架长度为100mm，则该机构为A机构。双摇杆双曲柄曲柄摇杆不能构成四杆机构3、对于直动尖顶盘形凸轮机构的推程压力角超过许用值时，可采用A措施来解决。增大基圆半径改为滚子推杆改变凸轮转向改为偏置直动尖顶推杆4、平面机构中，从动件的运动逻辑取决于D。从动件的尺寸机构组成情况原动件运动逻辑原动件运动逻辑和机构的组成情况5、一铰链四杆机构各杆长度分离为30mm，60mm，80mm，100mm，当以30mm的杆为机架时，则该机构为A机构。双摇杆双曲柄曲柄摇杆不能构成四杆机构6、凸轮机构中，当推杆运动逻辑采用C时，既无柔性冲击也无刚性冲击。一次多项式运动逻辑二次多项式运动逻辑正弦加速运动逻辑余弦加速运动逻辑二、填空题1.两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。3.在周转轮系中，按照其自由度的数目举行分类：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。装有行星轮的构件称为行星架（转臂或系杆）4.机构具有决定运动的条件：机构自由度数=机构的原动件数。5.速度影像的相似原理只能应用于同一构件上的各点。6.机构中按给定的运动逻辑对立运动的构件称为原动件；而其余活动构件称为从动件。7.对心曲柄滑块机构，若以曲柄为机架，则该机构演变为导杆机构。8.机构的压力角是指力与速度所夹锐角。9.凸轮机构推杆的常用运动逻辑中，余弦加速度运动逻辑有柔性冲击。10.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。11.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，则尺寸参数上应采取的措施是：加大基圆半径。12.在曲柄摇杆机构中，当曲柄与机架两次共线位置时浮上最小传动角。三、简答题（每题5分，共15分）什么是机构？答：多个构件的人为组合，有决定的相对运动。 （是一种用来传递与变换运动和力的可动装置。）2.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决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。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。3.机构具有决定运动的条件是什么？当机构的原动件数少于机构的自由度时，机构的运动将发生什么情况？答：1）机构具有决定运动的条件是：机构的原动件数目等于机构的自由度数目。2）原动件的数目<机构自由度：机构的运动将不决定，运动将遵循“最小阻力定律，而首先沿阻力最小的方向运动。4.何谓在四杆机构中的死点？答： 在四杆机构中，“死点”指以摇杆或滑块为主动件，曲柄为从动件，则连杆和曲柄处于共线位置时，机构的传动角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央，从而使驱动从动件运动的有效分力为零，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。5、简述齿轮传动的特点。答：优点：传动效率高传动比恒定结构紧凑可靠、命长缺点：发明、安装精度要求较高不适于大中央距传动使用维护费用较高。6.简述连杆机构的传动特点与缺点？答： 传动特点：其运动副普通均为低副。低副两运动副元素为面接触，压强较小，故可承受较大的载荷；且有利于润滑，磨损较小；另外其运动副的几何形状较容易，便于加工发明。在连杆机构中，当原动件的运动逻辑不变可用改变各构件的相对长度来使从动件得到不同的运动逻辑。在连杆机构中，连杆曲线多。可以方便地用来达到增力、扩大行程和实现远距离传动等目的。缺点：因为连杆机构的运动必须经过中间构件举行传动，因而传递路线较长，易产生较大的误差堆积，同时，也使机械效率降低。在连杆机构运动过程中，连杆及滑块的质心都在作变速运动，所产生的惯性力难于用普通的平衡主意加以消除，因而会增强机构的动载荷，所以连杆机构不宜用于高速运动。7.什么是构件？答：构件：机器中每一个自立的运动单元体称为一个构件；从运动角度讲是不可再分的单位体。8.何谓四杆机构的“死点”？答：当机构运转时，若浮上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央，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。9、简述构件和零件的区别和联系？答：构件：从运动角度讲是不可再分的单位体。零件：从发明角度讲是不可再分的单位体。构件可以由多个零件通过刚性联结获得。10.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，传动安稳，噪音小。重合度大：降低每对齿轮的载荷，提高承载能力。结构紧凑：避免根切的最小齿数小。缺点：运转时有轴向力。计算题（共45分）计算如图1所示机构的自由度，注重事项应说明。（5*2）aa图1bABECDABCDEF答： 小题a： 其中A、C、D、E处各有一个转动副，B处是一个复合铰链具有2个转动副，A处还有一个移动副。即；所以该机构自由度为：小题b：其中A、B、C、F处各有一个转动副，A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；所以该机构自由度为：2、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与齿顶高系数为标准值，试求：（10分）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央距答：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：两轮中央距：

一、填空题（共20分，每小题2分）1、运动副是两构件间发生直接接触而又能产生一定相对运动的活动联接。

2、机构具有决定运动的条件是

机构自由度数大于零，且等于原动件数

；

3、当两构件组成平面移动副时,其瞬心在移动方向的垂线上无穷远处;组成兼有滑动和滚动的高副时,其瞬心在接触点处公法线上。

4、当铰链四杆机构的最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余的两杆长之和,此时,当取与最短杆相邻的构件为机构时,机构为曲柄摇杆机构；当取最短杆为机构时,机构为双曲柄机构；当取最短杆的对边杆为机构时,机构为双摇杆机构。

5、在齿轮上分度圆是：具有标准模数和压力角的圆，而节圆是：两齿轮啮合过程中作纯滚动的圆。

6、渐开线齿廓上任一点的压力角是指该点渐开线的法线方向与其速度方向所夹的锐角，渐开线齿廓上任一点的法线与基圆相切。

7、一对渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，已知两轮中央距等于a，传动比等于i12，则齿轮1的节圆半径等于

a/(1+i12)。

8、等效构件的等效质量

或

等效转动惯量具有的动能等于原机械系统的总动能；

9、机器产生速度波动的主要缘故是输入功不等于输出功。

速度波动的类型有

周期性和非周期性

两种。

10、对于静不平衡的转子，不论它有多少个偏心质量，只需要适当地加上或减去一个平衡质量即可获得平衡。二、简答题（共30分，每小题6分）1、在曲柄摇杆机构中，说明极位夹角的定义，什么情况下曲柄摇杆机构的极位夹角为零（作图说明）。答案：

极位夹角的定义：当摇杆处于两个极限位置时，曲柄与连杆两次共线，它们之间所夹的锐角称为极位夹角。

如图所示，当摇杆位于两个极限位置时，其与连杆的铰支点为C1、C2，当曲柄与机架的铰支点A位于C1C2的连线上，则极位夹角为零。2、在如图所的示凸轮机构中：

(1)在图上绘出凸轮的理论廓线和基圆，并求出基圆半径；

(2)图示位置时机构的压力角α是多少；

答案：(1)凸轮的理论廓线和基圆绘于图，基圆半径rb=75mm

(2)如图所示压力角等于0

3、设以图示机构实现凸轮对滑块E的控制，问：

(1)该机构能否运动？试作分析说明；

(2)若需改进，试画出改进后的机构运动简图。

答案：

（1）该机构自由度为零，因此不能运动，缘故是：D点存在绕C点的圆周运动和沿滑块导路直线运动的干涉。

（2）有多种改进主意，A：在D点位置增强一个滑块，使其能沿DC或DE运动；B：在DC或DE之间增强一个旋转副。下图为一种主意4、在渐开线直齿圆柱标准齿轮中，基圆是否一定小于齿根圆，试论述两者之间相对大小关系的变化逻辑答案：

在渐开线直齿圆柱标准齿轮中，基圆不一定小于齿根圆。基圆直径db=mzcosα；齿根圆直径：df=d-2hf=mz-2.5m；

当db=df时，则有mzcosα=mz-2.5m；因此：z=2.5/(1-cosα)=41.45，

当db<df时，则有mzcosα<mz-2.5m；因此：z>41.45，

当db>df时，则有mzcosα>mz-2.5m；因此：z<41.45，

因此，当z≥42时，基圆小于齿根圆；

当z≤41时，基圆大于齿根圆。5、试论述飞轮在机械中的作用。答案：

飞轮在机械中的作用，实质上相当于一个储能器。

当外力对系统作盈功时，它以动能形式把多余的能量储存起来，使机械速度升高的幅度减小；

当外力对系统作亏功时，它又释放储存的能量，使机械速度下降的幅度减小。三、计算题（50分）

1、一对渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，Z1＝15，Z2＝25，中央距a=80mm，试求：(15分)

(1)两齿轮的模数m；

(2)两齿轮的分度圆直径、节圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、基圆直径；

(3)两齿轮的基圆齿距、分度圆齿距；

(4)按1：1的比例作图，在图上标出理论啮合线N1N2及实际啮合线B1B2，并量取B1B2的长度估算重合度ε；

(5)在图上标出单齿啮合区和双齿啮合区，计算单齿啮合和双啮合的比例各是多少。

答案：

(1)两齿轮的模数相等：m=2a/(Z1+Z2)=160/(15+25)=4mm

(2)分度圆直径与节圆直径相等：d1=mZ1=60mm,d2=mZ2=100mm，齿顶圆直径：da=mZ+2ha*m,da1=68mm,da2=108mm，

齿根圆直径：df=mZ-2(ha*+c*)m,df1=50mm,df2=90mm，

(3)基圆直径：db=mzcosα，db1=56.38mm，db2=94mm,基圆齿距：pb1=pb2=πmcosα=11.8分度圆齿距：p1=p2=πm=12.56

(4)图见下

B1B2＝18.28mmε=B1B2/Pb=18.28/11.8=1.55(5)图见下一对齿啮合的时光占囫囵啮合时光的比例=45/155×100%=29%两对齿啮合的时光占囫囵啮合时光的比例=1-29%=71%题1答图2、某技术人员设计的传动装置如图所示，其中：1为单头左旋蜗杆，2为蜗轮，其齿数为Z2=100，其余各轮齿数为：Z2'=Z4、Z4'=80、Z5=20。运动由蜗杆1和齿轮5输入，由系杆输出，若n1=n5=500r/min，转向如图所示，说明Z2、Z4的转向并求nH的大小和方向。(13分)答案：

该轮系是一混合轮系：锥齿轮2'、3、4和系杆H组成周转轮系；由蜗杆1和蜗轮2组成定轴轮系；圆柱齿轮5，4'组成定轴轮系。

在由蜗杆1和蜗轮2组成定轴轮系中，有：

n2'=n2=n1×Z1/Z2=500×1/100=5r/min,取其为负（箭头方向向下，n5为正）

n2'=n2=-5r/min

在由圆柱齿轮5，4'组成定轴轮系中，有：

n4=n4'=-z5/z4'×n5=-500×20/80=-125r/min

在锥齿轮2'、3、4和系杆H组成周转轮系中，有；

i2'4H=(n2'-nH)/(n4-nH)=-Z4/Z2'=-1

即：nH=-65r/min

方向与n5相反。

3、如图所示为某机械系统的等效阻力矩变化曲线。已知等效驱动力矩为Med为常数，平均角速度为1200r/min，机械各构件的等效转动惯量忽略不计。试求在保证不匀称系数δ≤0.05时安装在电机主轴上的飞轮转动惯量JF

。（12分）

答案：

在机械稳定运转阶段每一循环内等效驱动力矩所作的功等于等效阻力所作的功，

Med×2π=20×π/2+1200×π/2+20×πMed=315Nm

因此最大盈亏功为：

△WMAX=(1200-315)*π=885π

飞轮转动惯量JF=△WMAX/ωmωmδ=885π

/((1200×2π/60)(1200×2π/60)×0.05)=3.523kgm×m

4、在图示的盘形转子中，有四个偏心质量位于同一回转平面内，其大小及回转半径分离为m1＝6kg，m2＝10kg，m3＝8kg，m4＝5kg；r1＝60mm，r2＝120mm，r3＝100mm，r4＝80mm，方位如图所示，又设平衡质量m的回转半径r=200mm，试求平衡质量m的大小和方位。（10分）答案：

各质径积为：

m1r1＝360kg.mm、m2r2＝1200kg.mm、m3r3＝800kg.mm、m4r4＝400kg.mm

作矢量图

，，一、填空题（共20分，每小题2分）1、机构是由构件和运动副两个要素组成的。

2、在由N个构件（含机架）组成的机构中,有N（N-1）/2

个速度瞬心,其中有

（N-1）

个绝对瞬心。

3、移动副的自锁条件是传动角小于摩擦角或当量摩擦角,转动副的自锁条件是外力作用线与摩擦圆相交或相切。

4、在齿轮中，模数m的定义是m=p/π

其中p为

分度圆的齿距。

5、齿轮的加工主意，可分为范成法和仿形法两大类。

6、等效构件上作用的等效力或力矩产生的瞬时功率等于原机械系统所有外力产生的瞬时功率之和。

7、机构的彻低平衡是使机构

使机构的总惯性力恒为零，为此需使机构的质心

恒固定不动。

8、飞轮在机械中的作用，实质上相当于一个储能器。

9、非周期性速度波动不能采用飞轮调节，而是通过增强反馈装置来举行调节，这种装置为调速器。

10、等效构件上作用的等效力或力矩产生的瞬时功率等于原机械系统所有外力产生的瞬时功率之和。二、简答题（共30分，每小题6分）1、何谓局部自由度、何谓虚约束。在计算机构自由度时，应该怎样处理。答案：

局部自由度：对机构其他构件运动无关的自由度，称为局部自由度

虚约束：在运动副所加的约束中，有些约束所起的限制作用可能是重复的，这种起重复限制作用的约束称为虚约束。

在计算机构自由度时，局部自由度和虚约束都应去除。2、如图所示的四杆机构中，各构件的长度分离为BC=60mm,CD=30mm,

AD=40mm,

问：通过调节AB杆的长度，能否得到双曲柄机构？为什么？答案：

通过调节AB杆的长度，不能得到双曲柄机构

这是因为四杆机构在满意有整转副存在的条件下，必须以最短杆为机架，才干得到双曲柄机构。

而在本题中AD>CD，

故无论AB如何变化，均不能得到双曲柄机构。3、计算图中所示机构的自由度(注重：若运动链中存在复合铰链、局部自由度及虚约束的情况，应明确指出)。

答案：

B处滚子为局部自由度，E、D之一为虚约束，H为复合铰链；

F=7×3–9×2-2×1=14、什么是机械系统的等效动力学模型?答案：

具有等效质量或等效转动惯量，其上作用有等效力或等效力矩的等效构件称为原机械系统的等效动力学模型。5、一对渐开线直齿圆柱齿轮传动的重叠系数ε=1.4时，试分析在囫囵啮合过程中（即从小齿轮的齿根与大齿轮的齿顶开始接触的B2点到小齿轮的齿顶与大齿轮的齿根分开的B1点），两对齿啮合的时光占囫囵啮合时光的百分比是多少，一对齿啮合的时光占囫囵啮合时光的百分比是多少，并作图说明双齿啮合与单齿啮合区间。答案：

如图所示：

两对齿啮合的时光占囫囵啮合时光的比例=(40+40)/140×100%=57%

一对齿啮合的时光占囫囵啮合时光的比例=(140-80)/140×100%=43%三、计算题（50分）

1、一对外啮合渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，m=2mm，Z1=20，Z2＝30。

（1）分离计算出这两个齿轮