东北农业大学工程学院808机械设计基础（含机械原理与机械设计）之机械原理考研题库

2017年东北农业大学工程学院808机械设计基础(含机械原理与机械设计)之机械原理考研题库(一)说明：①本資料为VIP包过学员内部使用资料。涵盖了历年考研常考题型和重点题型。一、判断题.在刚性转子中，满足静平条件的转子一定满足动平衡条件。( )【答案】错【解析】当仅使其惯性力得到平衡时，称为静平衡。若不仅使惯性力得到平衡，还使其惯性力弓I起的力矩也得到平衡，称为动平衡。因此满足静平条件的转子不一定满足动平衡条件。.与标准斜齿轮相比•正变位齿轮的齿距变大。( )【答案】x【解析】变位齿轮，模数、压力角、分度圆直径、齿距,都不变；正变位齿轮，齿厚、齿根圆、齿顶圆，都变大，齿根高变小、齿顶高变大：负变位齿轮则相反。.一对平行轴外啮合斜齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件为模数、压力角、螺旋角大小相等。()【答案】x【解析】一对平行轴外啮合斜齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件为模数、压力角分别相等，螺旋角大小相等、方向相反。TOC\o"1-5"\h\z4.标准直齿圆柱齿轮外啮合传动中，不能同时有3对轮齿啮合。( )【答案】V.当齿轮与齿条不是在标准安装下啮合时，齿轮上的节圆不再和分度圆相重合，而齿条上的节线也不再和分度线相重合。( )【答案】x［解析］标准齿轮与齿条不是在标准安装时，齿轮上的节圆仍和分度圆相重合，但齿条上的节线不再昭度线相重合。.齿轮正变位后基圆尺寸增大。( )【答案】x【解析】齿轮变位后，齿轮的模数不变，齿数不变，压力角不变，因此基圆尺寸4=/nzcos。夙发生改变。.蜗杆传动中，蜗轮法面模数和压力角为标准值。( )【答案】x【解析］蜗轮的端面参数为标准值。TOC\o"1-5"\h\z.渐开线直齿圆柱齿轮传动的重合度是实际啮合线段与齿距的比值。（ ）【答案】x【解析】渐开线直齿圆柱齿轮传动的重合度是实际啮合线段与基圆齿距的比值。.渐开线直齿圆柱齿轮与齿条啮合时’其啮合角恒等于齿顶圆上的压力角。（ ）【答案】x［解析】渐开线直齿圆柱齿轮与齿条啮合时’其啮合角恒等于齿轮分度圆上的压力角。.渐开线齿条的齿廓为直线•与其共辆的曲线也是渐开线。（ ）【答案】V二、简答题.何谓三心定理?何种情况下的瞬心需用三心定理来确定？［答案］三心定理是指三个彼此作平面平行运动的构件的三个瞬心必位于同一直线上。对于不通过运动副直接相连的两构件间的瞬心位置，可借助三心定理来确定。在计算行星轮系的传动比时’式LH-i-i’y只有在什么情况下才是正确的？【答案】在计算行星轮系的传动比时，式Lh=1一尹皿只有在所硏究的轮系为具有固定轮的行星轮系，且固定轮为n时，才是正确的。为什么渐开线齿轮机构能满足定传动比要求？［答案］渐开线某点的法线是基圆的切线，接触点的法线必然是基圆的公切线，基圆不动，则接触点的法线固定不动，它与连心线的交点固定，所以渐开线齿轮机构能满足定传动比要求。.在用解析法进行运动分析时，如何判断各杆的方位角所在的象限?如何确定速度、加速度、角速度和角加速度的方向？［答案］在用解析法作运动分析时，根据方位角正弦值分子及分母的正负情况来判断各杆的方位角所在象限。首先设定杆矢的正向，将杆矢量对时间求导得到速度，若值为正，表示速度方向与杆矢正向相同，否则相反；首先设定速度的正向，将速度对时间求导得到加速度，若值为正,表示加速度方向与速度正向相同，否则相反；首先设定方位角的正向，一般为逆时针方向，将方位角对时间求导得到角速度,若值为正，表示角速度方向与方位角正向相同，否则相反：首先设定角速度的正向，将角速度对时间求导得到角加速度，若值为正，表示角加速度方向与角速度正向相同，否则相反。.简述静平衡与动平衡的联系和区别？［答案】静平衡是离心力之和为零,动平衡不仅是离心力之和为零，而且离心力矩之和为零。静平衡转子不一定是动平衡的，动平衡转子一定是静平衡的。.何谓齿轮的“根切现象”?它是怎么产生的？有何危害？［答案】开线齿轮传动时，齿轮A的齿顶与啮合线的交点超过被切齿轮的极限啮合点时，被切齿轮齿根的渐开线齿廓被切去一部分，这种现象叫根切。用范成法加工渐开线齿轮过程中，有时刀具齿顶会把被加工齿轮根部的渐开线齿廓切去一部分，这种现象称为根切。根切现象的产生是因为刀具齿顶线（齿条型刀具）或齿顶圆（齿轮插刀）超过了极限啮合点。根切将削弱齿根强度，甚至可能降低传动的重合度，影响传动质量，应尽量避免。.何谓周期性速度波动?其产生的原因是什么？用什么方法加以调节?能否完全消除周期性速度波动？【答案】机械在稳定运转时，通常由于驱动力与阻力的等效力矩或（和）机械的等效转动惯量的周期性变化所引起的主动轴角速度的周期性波动。产生的原因是等效力矩、等效转动惯量呈周期性变化。可以用加飞轮的方法加以调节。但是不能完全消除周期性速度波动。18.机构组成原理是什么？［答案］任何机构都可以看成是由若干个基本杆组依次连接于原动件和腆上而构成的。三、计算分析题19.图所示为偏置导杆机构，试作岀其在图1示位置时的传动角以及机构的最小传动角及其出现的位置，并确定机构为回转导杆机构的条件。图I【答案】假定AB为主动件，当前位置传动角和最小传动角位置如图2所示。机构成为导杆机构的条件：•W史。图2图220.试标出图a）在图示位置时凸轮机构的压力角，凸轮从图示位置转过釦。后推杆的位移：并标出图（b）推杆从图示位置升高位移、时，凸轮的转角和凸轮机构的压力角。【答案】如图（a）（b）所示。21.为什么斜齿轮的标准参数要规定在法面上，而其几何尺寸却要按端面来计算？［答案］由于斜齿轮垂直于其轴线的端面齿形和垂直于螺旋线方向的法面齿形是不同的，且在切制斜齿轮时，刀具进刀的方向一般是垂直于其法面的，故其法面参数与刀具的参数相同，取为标准值。为了方便计算和应用,在计算时按端面参数进行。22.图1所示的各机构中’设已知各构件的尺寸及B点的速度uB,试作出其在圏示位置时的速度多边形。DuhB(a)(b)图1【答案】(1)图1(a)所示机构，速度多边形如图2(a)所示。(2)图1(b)所示机构，根据瞬心的定义和三心定理构件3与构件］的绝对瞬心P13,方向竖直向上且位于无穷远处，如图2(b)所示。而vb水平向左’与P13B垂直，故、，E与vC的方向均为水平向左，大小与vb相等。速度多边形如图2(c)所示。.图示为一曲柄渭块机构的三个不同位置，F为作用在滑块上的力，转动副A和B上作画的虚线圖为摩擦圆，试确定在此三个位置时，连杆AB上所受作用力的方向。【答案】图2.图所示为一个TS机器转子，己知转子的质量为15kg,其质心至两平衡基面I及II的距离分别为11=100mm,l2=200mm,转子的转速n-300()rmin.试确定在两个平衡基面I及II内的许用不平衡质径积。当转子转速提高到W加『血时，其许用不平衡质径积又各为多少？图【答案]由题中已知条件’查各种典型转子的平衡等级和许用不平衡量表’取平衡等级G6.3.即A=6.3mm/Sor,1000J1000x63.mm(I)由度'f 得许用偏心距：[。】=-^~=1加=2005所则该转子的许用不平衡质径积为：[mr]=朮刁=(15X104)X(20.05X103)=300.8g•mm该质径积在平衡基面I和II上的分量为：[w«r'I=I日・[gX3<X).8 200.5g-mninir—-—―•[w]=:―X300.8 1()0.3g•mm(2)当转速提高至6000r/min时，许用偏心距：[刁=衅=唸声=】。・。3坤该转子的许用不平衡质径积为:[nr\=mCe]=<15XItf)X(10.03X1(7')=150.4g•mni在平衡基面I和II上的分量为：.如图所示的行星轮系中，已知各轮的齿数为。=Z2=2(),电=60,各构件的质心均在其相对回转轴线上,它们的转动惯量为Ji=L=O.O】kg・nAJH=0.16kg-m2,行星轮2的质量m2=2kg.模数m=l()mm.作用在行星架H上的力矩Mh=40N・m求构件1为等效构件时的等效力矩吼和等效转图【答案】(1)求等效力矩凤根据功率等效的原则M，M*知，问题归结为求速比#在该行星轮系中，玲=°，则其转化机构的传动比为《=^^=^^=1也=*=_凶=_3

0-a)Ho)Hz,20则秋=1+3=4,即阿/佃=1/4故M,=Mh/4=4O/4=1ON・m,唉为正值,表明其方向与M.相同。(2)求等涕动惯量L在此轮系中’轮1和系杆H为定轴转动构件,而齿轮2为平面运动构件。因而，轮2的动能应包括两部分：轮2绕自身轴线作相对转动所具有的动能以及质心绕6轴转动所具有的动能，故得Ji⑵歸闵⑵'=Jj+S4+Jh)(€Uh/wi)'+■(旳/納)'式中3H/E/4哩求出，又因加辭讖=号讚=1畿亏琴=3故32/听=-2.因此辭=渣•辭=-2>4T又/h=「)m=(迎畀)X10mm=200mm故厶-0.014-(2X0.2-H-0.16)X(~),+0.01X(-y)J=0.0275kg-m.在图所示的电动三爪卡盘传动轮系中，设已知各轮齿数为，冋.zw25.7.技57,罕56试求传动比而。在解题前应先思考下列问题：图示轮系为何种轮系，其自由度F等于多少?要求这种轮系的传动比il4,至少必须列岀几个计算式？图【答案】图中轮系由两个周转轮系组成，自由度为2。其中一个周转轮系由行星轮2、行星架H和太阳轮1、3组成，是行星轮系：另一个行星轮系由双联行星轮2-2'、行星架H和太阳轮1、4组成，是差动轮系。要求复合轮系的传动比始需列两个等式，分别求两个周转轮系的转化轮系的传动比：4〃=也绍=_圣=_以13口3-0 心2.h_丁_宇4__25x56__28a)4-a)Hz,z2. 6x25 3联立以上两式，并带入练=0,解得岳=使/叫=-588。.某机组作用在主轴上的阻力矩变化曲线M”甲己知，主轴上的驱动力矩M'为常数，主轴平均角速度u)m=25nids.安装在主轴上的飞轮转动惯量J二25.I3Kg.m2.求解：(I)驱动力矩M•:(2)最大盈亏功Amax：(3)稳定转动时主轴的最大角速度剛ax和最小角速度emin【答案】(1)由平衡条件可得：3会100+2学500&M，

则驱动力矩为：M'=200N・〃"（2）计算各点处动能：E°=。E=(200-100)x-=50^/2 2=Eq+(200-500)x§=-25万

鸟％=我+(200-100岭=25勿

%=我+(200-500此=-50兀

电=。综上所述’最大盈亏功为Anax=%.一%=1°°勿。（3）由公式'=£零可得，运动不均匀系数为=爲=儘W_（%+%n）（% 2 了二g-%in）可得主轴运动时的最大角速度最小角速度分别为x25=25.25rad/s1+丝x25=25.25rad/s=(l-0.01)x25=24.75rad/s2=(l-0.01)x25=24.75rad/s28.任选三个你身边已有的或能观察到的下列常用装置（或其他装置y试画出其机构运动简图，并计算其自由度。1）折叠桌或折叠椅：2）酒瓶软木塞开盖器：3）衣柜上的弹簧合页；4）可调臂台灯机构：5）剥线钳；6）磁带式录放音机功能键操纵机构：7）洗衣机定时器机构：8）轿车挡风玻璃雨刷机构；9）公共汽车自动开闭门机构：10）挖掘机机械臂机构；……。【答案】（1）如图（a）为公共汽车自动开闭门机构的运动简图。该机构的自由度：/「；〃方原，•；："I：1。

(2)如图(b)为运动训练器的运动简图。该机构的自由度为："3〃5 /，, 3X32.X4 10(3)如图(c)为缝纫机踏板机构的运动简图。该机构的自由度为：〃*A•3>1=1。2017年东北农业大学工程学院808机械设计基础(含机械原理与机械设计)之机械原

理考研题库(二)说明：①本资料为VIP包过学员内部使用资料。涵盖了历年考研常考题型和重点题型。一、判断题I.两构件构成高副时’其瞬心一定在接触点上。( )【答案】错 【解析】以平面高副连接的两构件做纯滚动时’瞬心即在接触点上；两构件间有相对滑动时,瞬心在过接触点两构件的公法线上。TOC\o"1-5"\h\z加工变位系数为x的变位齿轮时’齿条刀具的中线与节线相距xm距离。( )【答案】V机构具有确定运动的条件是机构的自由度等于1。( )【答案】错【解析】机构具有确定运动的条件是机构的自由度大于零，且等于原动件数目。.蜗轮蜗杆传动，蜗轮与蜗杆的螺旋线方向是相反的。( )【答案】x［解析】蜗轮蜗杆传动,蜗轮与蜗杆的螺旋线方向是相同的。.一对渐开线圆柱齿轮传动，其分度圆总是相切并作纯滚动。( )【答案】x【解析】标准安装的一对渐开线圆柱齿轮传动，其分度圆与节圆重合，故分度圆相切并作纯滚动。.机械零件和机构是组成机械系统的基本要素。( )【答案】错【解析】机械是机器和机构的总称，机械零件是组成机械系统的最基本要素。.连杆机构中若有周转副，则必有曲柄。( )【答案】x【解析】当絞链四杆机构中含有周转副时’若以最短杆为连杆时，则该机构为双摇杆机构，不存在曲柄。.螺旋副中，螺纹的升角愈高，自锁性愈差。( )【答案】对.钗链四杆机构，若以最短杆为机架便可形成双曲柄机构。( )【答案】x［解析］对于满足杆长条件的钗链四杆机构，若以最短杆为机架便可形成双曲柄机构。.在皎链四杆机构中，如果以最短构件为机架・则可能存在一个曲柄。( )【答案】x【解析】校链四杆机构’若满足杆长条件，如果以最短构件为机架，则一定存在两个曲柄;若不满足杆长条件，则不存在曲柄。因此不可能存在一个曲柄。二、简答题.图示为一个简易的蜗杆蜗轮起重装置，当手柄如图所示转向转动时’要求重物C上升，请问蜗杆和蜗轮的螺旋方向；并在图上标明蜗杆的螺旋方向以及蜗轮的转向。图【答案］蜗杆和蜗轮均为右旋，蜗轮逆时针转动。.图所示是一个光缆或电缆的收卷装置’为加快收卷辗的装卸’图中采用了快卸螺母，快卸螺母的内部结构如图b所示L你知道此螺母是如何快速装卸的吗？图【答案】如图所示，螺母内孔由光孔部分与螺纹部分组成。安装时，使光孔中心线与螺杆中心线重合，螺母向前推TB分距离，然后顺时针转动一定角度，使螺母中心线与螺杆轴线重合，再拧紧螺母，可以实现快速安装。同理，拆卸螺母时，先向外拧出，然后逆时针转动一定角度，再直接取出螺母，实现快速拆卸。.图所示的自动定心夹紧机构中’你知道其下半部的结构有什么重要作用吗？图【答案】下半部的结构为一复式螺旋结构，可在一定程度上实现准确定心。通过同步调整紧定螺钉，使得螺钉在轴向有微小移动，能保证工作准确定心并夹紧。.既然动平衡的构件一定是静平衡的’为什么一些制造精度不高的构件在作动平衡之前需先作静平衡？【答案】(1)静平衡所需的设备简单、操作过程快捷，易方便地确定出构件的偏心质量。(2)经过静平衡后，各偏心质量所产生的惯性力和惯性力偶矩大大减小，可方便地控制在动平衡设备的测量范围内。经过动平衡后，可进一步提高构件的动平衡精度。.为什么槽轮机构的运动系数k不能大于1?【答案】当主动拨盘回转一周时，槽轮的运动时间。与主动拨盘转一周的总时间(之比，称为槽轮机构的运动系数，即k=W又因为槽轮为间歇运动机构，则，&，匕1，所以槽轮机构的运动系数&不能大于I。.何谓机构的动态静力分析?对机构进行动态静力分析的步骤如何？［答案】动态静力分析是指将惯性力视为一般外力加于相应构件上，再按静力学分析的方法进行分析。其分析步骤如下：(I)对机构作运动分析以确定各构件的角加速度和质心加速度，求各构件的惯性力；(2)对机构进行拆杆组，如有高副，应先进行高副低代：(3)从外力全部已知的构件组开始分析，逐步推算岀未知构件；(4)对机构进行动态静力计算，求出运动副反力和平衡力的变化规律。如需考虑摩擦，可采用逐次逼近的方法。.何谓机器的“运转速度不均匀系数”？机械的周期性速度波动调节的实质和方法是什么？［答案］角速度的变化量和其平均角速度的比值来反映机械运转的速度波动程度，此比值即机械的运转速度不均勾系数。机械的周期性速度波动调节实质是将其速度波动限制在许可的范围之内。方法是在机械系统中安装一个具有较大转动惯量的盘状零件即安装一个飞轮。.在行星轮系中采用均裁装置的目的何在?采用均载装置后会不会影响该轮系的传动比？［答案】行星轮系采用多个行星轮来分担载荷，但实际上，由于制造和装配误差，往往会岀现各行星轮受力极不均匀的现象，为了降低载荷分配不均匀现象所以采用均载装置。采用均载装置后，各齿轮的齿数没有发生变化，所以不会影响该轮系的传动比。三、计算分析题.为什么要计算锥齿轮的分锥角、顶锥角和根锥角？如何计算直齿锥齿轮的顶锥角？【答案】分锥角是计算锥齿轮的几何尺寸的基准，由于按照顶隙的不同，圆锥齿轮的分锥角、顶锥角和根锥角也会发生变化。直齿锥齿轮的顶锥角计算公式：2=5+0厂其中，5为分锥角，勺为齿根角。.什么是直齿锥齿轮的背锥和当量齿轮?一对锥齿轮大端的模数和压力角分别相等是否是其能正确啮合的充要条件？【答案】(1)如图所示’过轮1的大端节点P作其分度圆锥母线OP的垂线，交其轴线于点O卜再以点0|为锥顶,以O|P为母线，作一圆锥与轮I的大端相切，该圆锥称为直齿锥齿轮的背锥。图假想把圆锥齿轮背锥展成的扇形齿轮的缺口补满，将获得一个圆柱齿轮，该假想的圆柱齿轮称为锥齿轮的当量齿轮。(2)不能为充要条件。一对锥齿轮正确啮合的充要条件是：两锥齿轮大端的模数和压力角分别相等，两轮的锥距相等、锥顶重合。.如图所示，设已知四杆机构各构件的长度为a240mm,b=600mm.c=400mm.d=50()试问：(1)当取杆4为机架时，是否有曲柄存在?(2)若各杆长度不变，能否采用选不同杆为机架的办法获得双曲柄机构和双摇杆机构洌何获得？(3)若a、b、c三杆的长度不变，取杆4为机架，要获得曲柄摇杆机构，d的取值范围应为何值？dA图【答案】(1)存在，杆I为曲柄。杆4为机架时’该机构满足杆长条件：a+b<c+d,且最短杆1为连架杆’故杆I为曲柄。(2)可以。取杆1为机架，可得双曲柄机构；取杆3为机架，可得双揺杆机构。(3)杆4为机架，要获得曲柄摇杆机构，应满足：①机构应满足杆长条件；②最短杆为连架。当杆4为最长杆时，即d>600mm杆长条件：tJ)nun-(6E•可得：600mmVd：；76()mm当杆2为最长杆时，即2 d6()()mm杆长条件：r：-;,.-6 («/可得：Il"nmi-d-综上，"5-75、时可获得曲柄摇杆掀勾。.图示导杆机构中，已知奴b=100mm,饱=90。，佝=30。构件1逆时针转动：导杆3对轴C的转动惯量,c=OOI6kg・m，，其他构件的质量和转动惯量忽略不计；作用在导杆3上的阻力矩材3=10N・m若取曲柄1为等效构件，试求该机构的等效阻力矩0和等效转动惯量大图1【答案】如图2所示，由B点速度矢量关系有: 嘉W十商方向丄及？±BAJfiC大小紿4c納/仆则阻力矩为：5。=-"）（斜）=-：机2.5NE.方向与叫相反。等辦面腫为：“7•（辭=X=0001您危图2.如图1所示一楔形滑块沿倾斜V形导路滑动，已知"=35。.3=60。，摩擦系数/=0.13,载荷Q=l000N.试求滑块等速上升和下降时的P和P、效率〃和〃'及反行程的自锁条件。【答案】（1）侧面等效摩擦系数为:摩擦角为:ip、.=arctanf、=8.536°=8°32如图2所示，正行程中，对物体1受力，由平衡方程有：Q+%+P=0F・图2此时’驱动力为：/,=Ctan(«+^l)=*000xtan(35o+8.54°)=950N若无摩擦力，趋动力为：/?>=Ctana=1000xtan35°=700^效率为：〃=等=73.68%如图所示，反行程中，对物体］受力，由平衡方程可得阻力为：P'=Qlan(a-^,)=1000xtan(35°-8.34°)=497.7N若无摩擦力’阻力为：/；；=ctana=1000Xtan35°=7()0N效率为：P'77=—=71.1%P0此时，自锁条件为：aa<8.54°.图示为直动从动件盘型凸轮机构，凸轮逆时针转动。(1)由图示位置计算,当凸轮转过90度时’求从动件上升的距离S；(2)当凸轮转过90度时，将此时凸轮机构压力角。表示在图中;如果凸轮轮廓不变,将从动件的滚子变成尖顶’此时从动件上升的距离是否改变？图1【答案】(1)由反转法，当凸轮转过％时，从动件上升的距离S如图9-2所示。压力角二如图2所示。对于该凸轮掀勾，从动件的滚子改为尖顶后，从动件上升的距离发生改变，但其最大升距不变。.如图1所示铉链四杆机构中，已知各杆长度lAB=42nim.lBC=78w/n.lCD=75mm，/"=108〃"〃要求：(I)试确定该机构为何种机构：(2)若以构件AB为原动件，试用作图法求出摇杆CD的最大摆角0•此机构的极位夹角们并确定行程速比系数K;(3)若以构件AB为原动件，试用作图法求出该机构的最小传动角端n:(4)试分析此掀勾有无死点皿［答案】(1)由已知条件知最短杆为AB连架杆最长杆为AD杆lAB+/ad=42+I()8=150mm<lBC+lCD=78+75=153mm故AB杆为曲柄’此机构为曲柄摇杆机构。(2)当原动件曲柄AB与连杆BC两次共线时，摇杆CD处于两极限位置。适当选取长度比例尺“，作出摇杆CD分别处于两极限位置时的机构位置图和，由图中量得(p=7炒，。=16。，可求得：(3)当原动件曲柄AB与机架AD两次共线时，是最小传动角7仆可能出现的位置。用作图法作岀机构的这两个位置ABC'。和AB〃C"D，由图量得，'=27。，戸=50。，所以可得聞=/=27°。若以曲柄AB为原动件，机构不存在连杆BC与从动件摇杆CD共线的两个位置，即不存在7=0。的位置，故机构无死点位置。若以摇杆CD为原动件，存在连杆BC与从动件曲柄AB共线的两位置，即存在7=0。的位置，故机构存在两个死点位置。.图I所示六杆机构，已知杆2以等角速度逆时针转动及各构件尺寸。试求(直接在题图中作图其结果用符号表示)：(I)做出并标明形成运动副构件间的瞬心：(2)做出并标明瞬心PI3和P36：(3)求构件4的速度\，4和构件6的速度v6(用瞬心法1图I【答案】(1)由运动副连接的两构件的速度瞬心分别有匕2、4*1、^6、。23、旦4、4、^56*如图2所7氏(2)速度瞬4乂3、命由三心定理确定，分别如图2所示。(3)0求构件4的速度七由三心定理可确定速度瞬心乌，如图2所示，贝!］有卩4=卩2=心2当4②求构件6的速度*在速度瞬心4,点处，有：卩3=%，即牡瓦瓦=牡瓦瓦可得叼=墾生^3^23 在速度瞬心％点处,有：*=卩3=勿3匕』6综上，构件6的速度为气瓦瓦.图所示为一刹车机构。刹车时操作杆1向右拉，通过由构件2、3、4、5、6使两闸瓦刹住车轮。试计算机构的自由度，并就刹车过程说明此臓自由度的变化情况。图【答案】(1)末刹车时，n=6.P1=8.刹车机构的自由度为：F=3”一(2/>i+色一。')一尸=3X6—(2X8+0—0>—0=2#两闸瓦G,J之一刹紧车轮时・n=5.Pi",刹车机构的自由度为：F=3n-(2^,+0 =3X5-(2X7+0-0)-0=1两闸瓦G,J同时刹紧车轮时.n=4,PE刹车机构的自由度为：F=3n—(2p)+/>.-/>'〉一F*=3X4—(2X64•。一0>—0=0.28如图所示有两个m=3mm・a=2()。.h：=l.c=0.25的标准齿条,其分度线间的距离为52mm.现欲设计一个齿轮同时带动两齿条•但需作无侧隙传动，而齿轮的轴心A在两齿条分度线之间的中点处，试问:(1)齿轮是否为标准齿轮？试确定其齿数，分度圆直径，齿顶圆直径，齿根圆直径；(2)齿条移动的速度是否为52(d/2?为什么?/////-r 厂-峰---」 -图【答案】(1)由题分析可知，所需标准齿轮分度圆半径：r= =26mm1 2得到齿数：幻=17.3可见，齿数不为整数，故不能用标准齿轮。取齿数z=l7•则径向变位量为：Z]m=26X3X17=0.5mm变位系数：0.5=1从而可得分度圆直径：d\=mz\=3X17=51mm齿顶圆直径齿根圆直径d.i=4+2(h：+x\)m=58mm分度圆齿厚：di\=d\—2(ft/+c'—zi)m=44.5mm(专+2xitana)m=5.076mm因齿轮分度圆与齿条节线纯滚动，故:51=响=

2017年东北农业大学工程学院808机械设计基础(含机械原理与机械设计)之机械原

理考研题库(三)说明：①本资料为VIP包过学员内部使用资料。涵盖了历年考研常考题型和重点题型。一、判断题TOC\o"1-5"\h\z.变位系数X。的齿轮一定是标准齿轮。( )【答案】X【解析】变位是为了避免根切，与齿轮是否标准无必然因果关系。.可以用飞轮来调节机器的非周期性速度波动。( )【答案】错［解析】飞轮只可以用来调节机器的周期性速度波动。3.渐开线齿轮的基圆愈小，其齿廓曲线愈平坦。( )【答案】x【解析】渐开线齿轮的基圆半径愈大，齿廓曲线的曲率半径愈大：当基圆半径为无穷大时，齿廓为一直线，即为齿条。因此渐开线齿轮的基圆半径愈大，其齿廓曲线愈平坦。.一对渐开线直齿圆柱齿轮啮合时，齿轮的分度圆和节圆的大小一定相等。( )【答案】x【解析】一对渐开线直齿标准圆柱齿轮啮合时，如果按标准中心距进行安装，则齿轮的分度圆和节圆重合。.滚子从动件盘形凸轮机构，其基圆半径就是实际廓线的最小向径。( )【答案】x【解析】滚子从动件盘形凸轮机构，其基圆半径就是理论廓线的最小向径。.在曲柄滑块机构中，只要滑块作主动件，就必然有死点存在。( )【答案】V［解析】在平面连杆机构中，若以滑块为主动件，当其他两运动构件处于同一直线时的位置时，不论驱动力多大，都不能使机构起动’即必然存在死点位置。7.变位蜗杆传动，蜗杆节圆直径4,蜗杆分度圆直径小，蜗轮节圖直径内工蜗轮分度圖直径奴()【答案】x【解析】变位蜗杆传动中，是对蜗轮进行变位，变位后蜗轮的分度圆与节圆仍旧重合，因此有蜗轮节圆直径化=蜗轮分度圆直径山・而蜗杆节圆直径有可能等于蜗杆分度圆直径山。TOC\o"1-5"\h\z.标准斜齿轮的端面压力角等于20。( )【答案】x［解析】标准斜齿轮的法面压力角等于20<.组成正传动的齿轮应是正变位齿轮。( )【答案】x［解析］正传动的齿轮是两齿轮变位系数和为零，因此其中至少有一个为正变位齿轮。.渐开线内齿轮的基圆一定位于齿根圆之内。( )【答案】V二、简答题.一对平行轴斜齿圆柱齿轮外啮合的条件是什么’其重合度分为哪两部分？【答案】模数相等：mq=mn2或m“=mu：压力角相等：％=是或知=。口：螺旋角大小相等，旋向相反。其重合度由端面重合度匕和轴面重合度％两部分组成。.既然虚约束对机构的运动实际上不起约束作用,那么在实际机构中为什么又常常存在虚约束？【答案】为了改善相同的受力情况，增加机构冈峻或保证机构运动的顺利等目的。13.由式JF%Wmax/("［&］).你能总结出哪些重要结沦(希里能作较全面的分析)？【答案】(1)为计算出飞轮的转动惯量4，首先要求出最大盈亏功△址网。当小、与定时，若0］降低’则飞轮的转动惯量人就需很大，所以，过分追求机械运转速度的均匀性，将会使飞轮过于笨重。由于人不可能为无穷大，△叱心和％又都是有限值，0］均不可能为零，即安装飞轮后机械运转的速度仍有周期波动，只是波动的幅度减小了而已。当△也心与0］_定时，厶与％的平方值成反比，所以为减小厶，最好将飞轮安装在机械的高速轴上。当然，在实际设计中还必须考虑安装飞轮轴的冈惟和结构上的可行性等。.如何划分一个复合轮系的定轴轮系部分和各基本周转轮系部分?在图所示的轮系中，既然构件S作为行星架被划归在周转轮系部分中，在计算周转轮系部分的传动比时，是否应把齿轮5的齿数计入？图［答案】将复合轮系划分成定轴轮系部分和周转轮系部分，关键是把其中的周转轮系部分找出来。周转轮系的特点是具有行星轮和行星架，故先要找到轮系中的行星轮和行星架。每一行星架,连同行星架上的行星轮和与行星轮相啮合的太阳轮就组成一个基本周转轮系。在一个复合轮系中可能包含有几个基本周转轮系，当将这些周转轮系一找出之后,剩下的就是定轴轮系部分。计算周转轮系的传动比时，只与转化轮系中各主、从动轮的齿数有关，与行星架无关，因此计算周转轮系中的传动比时，不应把齿轮5的齿数计入。.棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构及凸轮式间歇运动机构均能使执行构件获得间歇运动’试从各自的工作特点、运动及动力性能分析它们各自的适用场合。［答案】(1)棘轮机构特点：结构简单，制造方便，运动可靠，棘轮轴每次转过角度的大小可以在较大的范围内调节，但是工作时有较大的冲击和噪声；运动精度差；因此适用于速度较低和载荷不大的场合。(2)槽轮棚勾特点：结构简单，夕卜形尺寸小，机械效率高，能较平稳地、间歇地进行转位，但传动中存在柔性;中击；因此适用于中速场合。(3)不完葬轮柑勾工作可靠，设计时从动轮的运动时间和静止时间的比例可以在故适用于低速、轻载的场合。特点：结构简单，容易制造，工作可靠，设计时从动轮的运动时间和静止时间的比例可以在故适用于低速、轻载的场合。较大范围内变化，但有较大冲击；(4)凸轮式间歇运动机构传动平稳，转盘可以实现任意的运动规律，并能适用于高速转特点：结构紧凑、运转可靠、动，但加工精度要求高，安装调整较困难；适用于高速高精度的场合。传动平稳，转盘可以实现任意的运动规律，并能适用于高速转.具有自锁性的机构与自由度为零的机构有何本质上的区别？［答案】机构的自锁是指其效率小于等于0时，所能克服的生产阻抗力小于等于0,使机构无

法运动的现象。若将阻抗力反向变为驱动力，贝U机构仍可运动。自由度为零的构件组合不能成为机构，因为各构件之间无相对运动，其仍为构件。.机构运动简图有何用处?它能表示出原机构哪些方面的特征？【答案】机构运动简图通过对机构的组成和运动传递情况的表示，使得了解机构的组成和对机构进行运动和动力分析变得十分简便。机构运动简图能够正确的表达出机构的组成构件和组成形式。.简述皎链四杆机构存在曲柄的充分条件。【答案】校链四杆机构存在曲柄的充分条件：最长杆长度与加上最短杆长度之和不大于其余两杆长度之和，且厩杆为连架杆或者机架。三、计算分析题.如图1所示的嚥四杆机构中，各构件长度IAB=100mm.Ik=40()mm、Icd=200mm；曲柄AB的质量-n.^lOkg.连杆BC的质量心=8"，摇杆的CD的质量m3=4kg,欲使机构在机座上完全平衡’试问：图I图I(I)当整个机构重心与钗链中心A重合时，各活动构件的重心应处的位置。(2)机构各活动构件的重心位于各构件的中点，若使机构所有活动构件的质量的总重心S位于机架AD上任意点，应如何配置平衡质量。【答案】(1)当整个机构的重心S与A点(固定校链)相重合时，取A点作为坐标原点，则重心S位置的主矢量应等于零’即R=M+h2+h3=O.欲满足这个条件，则只有当每个构件的主矢量费等于零时才成立。由均=一T，=°，可知农、=0”即要求摇杆CD的重心C3应与C点重合。+m2+m3tfiy 4由.=-； =0,可知火=-：农=)X400〃回=-200〃〃〃,即要求连杆BC的重心C2应位于BC线反方向200mm处。由4= —=可得到：10lACi=—皿+'勺lAB=— x1OOmrn=—120mm,

10 即要求曲柄AB的重心G应位于AB线反方向120mm处。(2)如图解所示，首先用静代换法将构件BC的质量分配到钗链B和C上，得:m2B=农_yIbcmm2B=农_yIbcmi=400-2()0400x8奴=4奴m2c然后在构件AB的延长线上L=1師mm处加配重"来平衡构件AB的质量畔和代换质量心W心W宀j4OOx%IOf=9kg 100再在构件CD的延长线上聆'=IOOmm处加配重mJ来平衡构件CD的质量心和代换质量m心则有: 100矶=Wg七)=400X200+^颁一㈣奴=映100当加上配重"和眄'以后，整个机构的活动构件的总重心S位于AD的连线上，而且满足DS mA +叫8+叫 10+4+9 23ASmDm3+m2C+m34+4+1220.如图所示，已知Zi=15.Z2=53,z.3=56,乙=14，中心距房=心，=70mm,压力角a=an=20”,模数m=mn=2mm,正常齿制。试问：图(1)如两对齿轮均采用直齿圆柱齿轮，采用何种传动类型，可以满足中心距山2=lu=70mm,此时啮合角各为多大？(2)如果轮1、2采用斜齿轮，轮3、4仍采用直齿圆柱齿轮，那么轮1、2的螺旋角是多大？轮I是否根切?轮3、4不发生根切的最小变位系数？轮3、4的分度圆、齿顶圆、齿根圆有何变化？【答案】(1)因为两对齿轮传动的实际中心距为：妃=皿'=70其中’各自的标准中心距为:al2=-zn(z,+z2)=-x2x(15+53)?n/w=68冲〃

=—w(z3+z4)=—x2x(56+1=70mm由于％= ，故轮3、4采用标准齿轮传动或高度变位齿轮传动均可满足实际中心距的要求。由于处<电'，故轮1、2必须采用正传动才可以满足实际中心距的要求。轮1、2的啮合角〃七由cosa'=々cosa//=68Xcos20°/70=0.913，得：丈=24°轮3、4的啮合角：^=«=20。(2)&轮1、2的螺旋角戶由公式L，x(z,+q)/(2cg#)得：cosp=mSzi)/<2a)=2X(15+53)/(2X70)=0.971故同=I一段I=13.73°=13°43/48/，因为斜齿轮不发生根切的最小齿数j=17Xcos3/?=17Xcos313°43'48"=15.l>z,=15所以轮I会发生根切。轮3、4不发生根切的最小变位系数分别为:x3min=<17-56)/17=-2.29^=(17-14)/17=0.176两轮的分度圆都不发生变化。由3)知轮4为正变位齿轮，故其齿顶圆和齿根圆均增大；轮3为负变位齿轮，故其齿顶圆和齿根圆均减小。.某机械系统在稳定运转的一个周期内等效构件所受驱动力矩气随其转角少的变化曲线如图1所示’其运动周期化=2兀，平均转速％=l60r/min当该系统受到的等效阻抗力矩乩为常数时，如果要求其速度不均匀系数》=0.06，求：(1)等效剛力矩何「的大小。(2)该机械M统的最大转速〃皿与最小转速*•(3)该机械^统的最大盈亏功(4)与等效构件同轴的飞轮的转动惯量八(忽略其他构件的转动惯量\

在f在f循环内，Wr=27t•虬=吧所以吃=300N・m等效力矩如图2所示:图2图2=(1+；)T60x1.03=164.8r/min•位于图上c点:丄=〃J1一?)=160x0.97=155.2r/min.位于图上b点：△E,=(3)站=13n11兀)△E,=(3)站=13n11兀)CAn3750冗玄一汨、500=px300=—丝16△E?=--xl2?t-也卜300=-绝8) 16所以，最大盈亏功［的=俱=理51O⑴f5出22.(1)已知一对正常齿制的标准齿轮.为=20,模数im=5mm,压力角a=20。.两轮正确安装中心距a=150mm.a求出齿轮2的模数g齿数分度圆直径山,齿顶圆直径4齿根圆直径血,分度圆齿厚、.齿距P,基节P卜,节圆直径山’，传动比i”：卜厝这对齿轮中心距a变大为a'=151mm.试计算这时这对齿轮的啮合角”’(2)已知两只标准斜齿圆柱齿轮齿数分别为zi、为・压力角如、&?・模数n*、nV，分度圆螺旋角仇、也,列出这对齿轮能够正确啮合的条件。(3)若一对齿轮的重合度e=1.4.间轮齿在转过一个基圆齿距的时间里，两对齿啮合和一对齿啮合的时间各占百分之几？【答案］(l)a)由于啮合齿轮模数相等，因此有：m= =5mm由于标准中心距为：。=虹地竺丝地］5。冲2 2齿轮2的齿数为：z2=40齿轮2的分度圆直径为：d2=mz2=200mm齿轮2的齿顶圆直径为：dg=刀(z?+ )=210mm齿轮2的齿根圆直径为：d/2- -2A*-2c)=1H.Snvn齿距为：p="5=」5.7mm分度圆齿厚为：$=；〃=7.85/w/m节圆直径为：d；=d?=200mm基节为：Pb=pcosa=14.75mm传动比为：.Z2c/I2=—=24b)根据公式可得实际啮合角为：, acosa 150xcos20°a=arccos =arccos =21.02°a 151(2)正确啮合条件为：XL%? %=m“2舟=-外(3)啮合时间分配为：两对齿啃合时间=£-1=40%一对齿幟合时间=2-£=60%.图所示为某水库升船机的大型安全制动器，其制动轮直径D5600mm,制动力矩M产5000kN・m该机构是一个常闭式(在重力G的作用下)多自由度机构，在外力F的作用下解除制动。为使两制动瓦均能可靠地离开制动轮，设置了面个限位挡块「〜卩试计算该机构的自由度(计算时不考虑制动轮)’并说明为什么该装置要用多自由度机构，其目的何在？图2【答案】在该机构中・” 13・。18.”0,N处为复合钗链’该机构的自由度为：F=3m—2/>s-/=3X13-2X18=3O重力G发生作用时，两边的制动瓦与制动轮接触，限制了两个自由度；同理F发生作用时，两边的制动瓦离开制动轮，与两侧的限位挡块接触，限制了两个自由度，又由于机构本身运动需要一个自由度,因此为了使该制动器能有效的制动和解除制动，该装置需要3个自由度。.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M,的变化线如图所示。机器的等效转动惯量J困质?.在运动循环开始时’等效构件的角速度，>=20rad/s,试求:(I)等效驱动力矩Md。等效构件的最大、最小角速度％“与％3并指岀其出现的位置；确定运转速度不均匀系数。最大盈亏功(4)若运转速度不均匀系数5=0.1，则应在等效构件上加多大转动惯量的飞轮？TOC\o"1-5"\h\zM M,MaI "0买K3X2 7图【答案】(1)设起始角为0。，A/,=(^100x^/2^=25N-m(2)最大角速度在少=々处，最小角速度在枢=亨处。3)求丄：匚(仇一气)刼=!丿(盅L&)rw；,ax=2x25^+202, =23.6rad/s(b)同理o&n=2x(25;r-75;r/2)+202, =17.9rad/s所以％=f(瞄x+%m)=20.75rad/s(c)运转速度不均匀系数状=23爲賈=0.275(3)最大盈亏为△%=25*学=37.5〃=117.81J(4)飞轮转动惯量人=20.7宁、0.1TT.736祯-m.图1所示为一风扇叶轮。已知其各偏心质量为ml*2m2：；600g.其矢径大小为rl=r2=200mm.方位如图Io今欲对此叶轮进彳潘平衡，试求所需的平衡质量的大小及方位(取「貝00mm'(注：平衡质量只能加在叶片上，必要时可将平衡质量分解到相邻的两个叶片上。)图1【答案】建立如图2所示坐标系。此风扇叶轮的平衡问题为静平衡。图2根据静平衡条件、mr ，可得：mtrxcos195°+m2r2cos310°+(mbrh)A=0

mArxsin195°+m2r2sin310°+(mbrh)y=0代入数据得：(〃硒)」=7.73x10侦”(加龙)，=7.70x10为m方向：ab=arctan[(mbrb),/(wbrb)r]=44.89°由于该风扇叶轮的结构问题,将平衡质量分解到相邻的I、IH两个叶片上，重新根据静平衡条件投影，可得：cos195°+m2r2cos310°+mfc{rhcos90°+mhinrbcos330°=0m両sin195°+m2r2sin310°+叫4sin90°+mhmrbsin330°=0

解得:W/,i=608.14g.wMll=446.29g综上，需在^)=90°.rb=200mm处加平衡质量吗"=6()8.14g：在％山=330。・rb=200mm处加平衡质«m"=446.29g。.图所示絞链四杆机构中’各杆的长度为「28mm.h=52mm,h=50mm.\=72mm,试求:(I)当取杆4为腆时，该机构的极位夹角。、杆3的最大摆角〃、最小传动角仙和行程速度变化系数K;(2)当取杆I为机架时，将演化成何种类型的机构?为什么?并说明这时C、D两个转动副是周转副建摆转副：(3)当取杆3为机架时，又将演化成彳聃机构?这时A、B两个转动副是否仍为周转副？【答案】(1)做出该机构在极位时的运动简图，如图2(a)所示。由几何关系可得极位夹角：a (4+。)'+/；—2： (。一0=arccos—__arccos【答案】(1)做出该机构在极位时的运动简图，如图2(a)所示。由几何关系可得极位夹角：a (4+。)'+/；—2： (。一0=arccos—__arccos 沁l,f(28+52)'+72'—50： (52-28)、+72’—50’尸=mccos'2X72X(28+52)一—arccOS2X72X(52-28)=捋.4杆3的最大摆动角：2；+以一(4+。尸片+/：—(4一。)‘<p=arccos z-r-; arccos2ZU<50’+72’一(28+52尸=arccos—arccos2。，5OE2J52—28)：=函。2X50X722X50X72(h)做岀主动曲柄与机架共线时的运动简图，如图2(b)所示。可得两位置时的传动角:/)—arccos--21?h心樂三項依鄧)、5】・2X52X501"-arccos虹仏.匚lihU、i/.；180°-arccos<72±28)2=23：50则最小传动角：/nun=min(乃％)=23°行程速度变化系数：(=11答=器簽=技4(2)当取杆1为机架时，首先机构满足杆长条件，又最短杆I为机架，此时机构为双曲柄机构：C、D副为摆转副。(3)当取杆3为机架时，首先机构满足杆长条件，且最短杆为连杆，此时机构为双摇杆机构;此时连杆上A、B副仍为周转副。.现有一对渐开线标准外啮合直齿圆柱齿轮，已知参数为4=12,Z2=26,a=20,力；=1,c=0.25»m=2.试求：(I)齿轮I的分度圆半径「、齿根圆半劉、齿顶圆半径。、基圆半径？、齿厚$和齿槽宽。(2)齿轮传动的中心距。(3)判断齿轮是否有根切，为什么?(4)若中心距增大2mm,齿轮的啮合角*为多少？【答案】(1)分度圆半径*=*=,xl2=12mm齿顶圆半径加=4+ =12+1*2=14mm齿根圆半径7=弓一(4：+c'加=12-1.25x2=9.5mm基圆半径为I=*costz=12cos20=11.276mm齿厚与槽宽$*=等=哗=兀(2)3=：(&+販)=芸(12+26)=38mm(3)4＜丄=17,根切。(4)根將icosq=#cos。'，38cos20’=(38+2)cosa',得a'=26.78.某设计人员设计了一个齿轮机构，两齿轮均为渐开线标准直齿圆柱齿轮m=6mm,a=20°,h；=l,c'=O.25,Z|=25,z2=56.结构设计时发现轮2齿顶圆与轴III干涉1mm,如图所示。改进设计时要求轮2齿顶圆与轴III相距2mm,并保持各轴位置和传动比上均不变。试计算重新设计后的两齿轮的分度圆直径、基圆直径、齿顶圆直径和齿根圆直径。图图［答案】（1）传动类型与变位系数由设计要求可知，齿轮2齿顶圆半径应减小3mm,故齿轮2应采用负变位。为保持各轴位置不变，轮1和轮2应采用高度变位传动，故齿轮1为正变位，且x,=—xu由题意可知.4十z：>2%，满足高度变位传动的齿数条件。原齿轮2齿顶圆半径 ，心h；m改进设计后的齿轮2齿顶圆半径 -mXvm②由于齿轮I和齿轮2为高度变位齿轮传动，故Ay=0ef•: ) (jws.4-h；m+x.m)-由于f•: ) (jws.4-h；m+x.m)-（加0.5 0.5 =—x2=0.5m(2)计算两轮尺寸分度圆直径c/i=ntz\==6X25=150(mm)

d：nizi6X56=336(mm)基圆直径齿顶圆直径如山+20；4-jdz+2%；+.1d齿顶圆直径如山+20；4-jdz+2%；+.11504-2X(14-0.5)X6-0-168(mm〉=336+2X(1—0.5)X6—0=342(mni)齿根圆直径如=di—2(h,：)m+2xizn=^150-2X(14-0.25)X6+2X0.5X6=141(mm)dti—d?—2<h：4-c*)m+2xam=336-2X(14-0.25)X6-2X0.5X6-315(mm)2017年东北农业大学工程学院808机械设计基础(含机械原理与机械设计)之机械原理考研题库(四)说明：①本資料为VIP包过学员内部使用资料。涵盖了历年考研常考题型和重点题型。一、判断题当运动链的计算自由度/时该运动链便不能运转。( )【答案】错［解析】将运动链的某一个构件加以固定作为机架，则该运动链便成为机构。若机构的自由度等于0,则机构不能运动；若机构自由度大于零且等于原动件数目，则具有确定运动。当机械的效率〃＜。时’机械则发生自锁’当〃"时，它已没有一般效率的意义’其绝对值越TOC\o"1-5"\h\z大，则表明机械自锁越可靠。( )【答案】对3.斜齿轮的法面齿顶高小于端面齿顶高。( )【答案】x【解析】斜齿轮的法面齿顶高与端面齿顶高是相同的。4.斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件是：％=%，％=%2。( )【答案】X【解析】斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件是：％=%・《产％2,0\=部2(外啮合取负，内啮合取正)5.锥齿轮的正确啮合条件是两齿轮的大端模数和压力角分别相等。( )【答案】x【解析】一对渐开线直齿锥齿轮正确啮合条件：大端模数和压力角相等，同时两轮的锥距相等，锥顶重合。6.当机械效率小于1大于0时’机构即发生自锁。( )【答案】错［解析】当机械效率〃匕0时，机械则发生自锁。.直齿圆柱齿轮传动中节圖与分度圖永远相等。( )【答案】x.齿条是相当于齿数为无穷多的齿轮’那么齿条与齿轮啮合时’其重合度当为无穷大。( 1【答案】x【解析】重合度随着齿数的增多而增大’当齿数趋于无穷大时，重合度极限为L981。.经过动平衡的回转件肯定不需要再作静平衡了。( )【答案】对【解析】转子动平衡的条件是：各偏心质量(包括平衡质量)产生的惯性力的矢量和为零，以及这些惯性力的矢量和为零,以及这些惯性力所构成的力矩矢量和也为零。其一定能够满足静平衡(离心惯性力系的合力为零)的条件。.基本杆组自由度数等于原动件数。( )【答案】错【解析】基本杆组自由度数为零。二、简答题.自锁机械根本不能运动，对吗?试举27个利用自锁的实例。【答案】不对。自锁机械只有在满足自锁条件的状态下不能运动，在其他的情况下是可以运动的。自锁常用于螺旋千斤顶、斜面压榨机、偏心夹具，凸轮机构的推杆等。.机构在什么条件下才会有哥氏加速度存在？其大小如何计算？【答案】哥氏加速度是由于质点不仅作圆周运动，而且也做径向运动或周向运动所产生的。当牵连运动为匀角速度定轴运动时，会有哥氏加速度存在；其大小为弘为。13-试论证渐开线齿廓能够满足定角速比要求。【答案】如图所示(1)过啮合点K作两齿廓的公法线叩.与两轮连线交于C点：(2)根据渐开线的性质，公法线(in必是两基圆的内公切线；(3)根据瞬心定律，有：州皿=CO2：CO|：(4)同一方向的内公切线只有一条，它与连心线的交点C的位置是固定不变的。因此，渐开线齿廓满足定角速比要求。14.何谓封闭功率流?在什么情况下才会出现?有何危害？［答案】在封闭式行星轮系中，可能有TP分只在轮系内部循环流动的功率称为封闭功率流。在选用封闭式行星轮系，当其型式及有关参数选择不当时，可能会形成封闭功率流。危害:封闭功率流将增大摩擦损失功率，降低轮系强度，对传动十分不利。当作用在转动副中轴颈上的外力为一单力，并分别作用在其摩擦圆之内、之外或相切时，轴颈将作何种运动?当作用在转动副中轴颈上的外力为一力偶矩时，也会发生自锁吗？【答案】（1）夕卜力作用在其摩擦圆之内，外力对轴颈中心的力矩小于最大摩擦力矩，轴颈发生自锁：夕卜力作用在摩擦圆之夕卜贝J外力对轴颈中心的力矩大于本身弓I起的最大摩擦力矩，轴颈将加速转动；外力作用线与摩擦圆相切’贝收卜力对轴颈中心的力矩等于本身引起的摩擦力矩，轴颈在轴承中处于临界状态，轴颈作等速转动（如果原来轴颈是转动的）或静止不动（若轴颈原本就未转动1（2）会，当此外力偶矩小于自身最大摩擦力矩时即发生自锁。何谓机构的压力角？其值对机构效率有何影响？［答案】机构的压力角指的是从动件所受的正压力方向与受力点的速度方向间所夹的锐角。其值越大’机构的效率越低。.造成机械振动的原因主要有哪些?常采用什么措施加以控制？【答案】（I）造成机械振动的原因是多方面的，主要有：。机械运转的不平衡力形成扰动力，造成机械运转的振动；囲乍用在机械上的外载荷的不稳定引起机械的振动：高副机械中的高副形状误差（如齿廓误差，凸轮轮廓误差）引起的振动：其他。如锻压设备引起的冲击振动、运输工具的颠簸摇摆等。(2)常用的用于控制、减小设备的振动和噪声的方法有：减小扰动，即提高机械的制造质量，改善机械内部的平衡性和作用在机械上的夕卜载荷的波动幅度：防止共振’通过改变机械设备的固有频率、扰动频率’改变机械设备的阻尼等；采用隔振、吸振、賑装置。.图所示为一机床上带动溜板2在导轨3上移动的徹动螺旋机构。螺杆1上有两段旋向均为右旋的螺纹，A段的导程件Imm，B段的导程｝0.75mm试求当手轮按K向顺时针转动一周时，溜板2相对于导轨3移动的方向及距离大小。又若将A段螺纹的旋向改为左旋，而B段的旋向及其他参数不变•试问结果又将如何？图【答案】A、B均为右旋时’溜板2相对于导轨3沿K相同方向作轴向移动’大小为:s=(—(22=(1—0.75)X2ff/(2ff)=O.25mm当A改为左旋，B为右旋时，溜板2相对于导轨3沿K反方向作轴向移动，大小为：冷/(2Q=(l+0.75)X2jr/(2ff)=].75mm三、计算分析题.图所示两个回转构件是否符合静平衡条件?是否符合动平衡条件?为什么？"°%■贏。f=4.T(a) (b)图【答案】(1)由图(a)可得Zwr= +m2r2=30x4-20x6=0所以图(a)所示回转构件符合静平衡条件；由图(b)可得= +m2r2 =10x10-4x15-4x10=0所以图(b)所示回转构件符合静平衡条件。(2)图(a)中转子处在静平衡状态，其偏心质量分布不在同一平面内，虽然转子质心在回

转轴线上，但是各部分偏心质量所产生的离心惯性力仍不在同一平面内,此时,惯性力矩仍使其转子处于不平衡状态，故其不符合动平衡条件。将图（b）所示回转构件2的质量分解到1,3所在平面，贝IJ由*（12+18）=18叫，可得=6两=m2-mJ=4在平面I内=6x10-4x15=0在平面3内Zw,7；=4x10-4x10=0所以图（b）所示回转构件符合动平衡条件。.图示为由齿轮1和2组成的减速传动。已知驱动力矩，吃为常数，从动轮上所受阻力矩虬随其转角变化，其变化规律为：当（4代5：时,M,…常数；当时，仇=°若已知齿轮1、2的转动惯量分别为丄和厶•齿数比为二2々=3.主动轮转速为〃Q/min）试求当给定不均为系数为$时，装在主动轮轴上的飞轮转动惯量厶的大小。M\=MJi=cl3M\=MJi=cl3【答案】由题可得阻力矩:驱动力矩:由上图可求得各点处的动能为：a点：E。b点、：瓦"/磚x3〃号3”C点：Ec=Ea从而有最大盈亏功为:%=号1、2的转动惯量折算到1上，有：H佃=，+号则装在主动轮轴上的飞轮转动惯量为：_900剛响 450c丄「一「帝,3.在如图(a)所示的齿轮传动中’已知。=20,Z2=40,轮1为主动轮，在轮1上施加的力矩Mi为常数，作用在轮2上的阻抗力矩刈的变化曲线如图7-51(b)所示；两齿轮对其回转轴线的转动惯量分别为3=0.Olkg・mJ北=0.08kg・m%轮1的平均角速度％=心。函/s若已知运转速度不均匀系数8=0.02,试求：(I)画岀以构件1为等效构件时的等效力矩虬的图：(2)求M啲值；(3)求飞轮装在轴I上的转动惯量爪并说明飞轮装在轴I上好还是装在轴II上好;(4)求口四、％-及其出现的位置。图【答案】(I)求以构件I为等效构件时的等效阻抗力矩M“=Mz(竺)=M(n)=MX^=^纳 Zf 40 6因啊=2駆,故啊图如图(c)所示。(2)求驱动力矩Mi因％=打爵=2.所以轮1转2转为一个周期，故E10Qjr+40X(y-ir)+70X(2ir-y)4-20X(y-2>r)+n0X(43r-y>]-M-X4ff解彳导M, -《響)N•n>60N-m(3)求Jf因Jf与底成反比，为减少飞轮的尺寸和重量，飞轮装在高速轴(即轴I)上较好。以轮[为等效构件时的等效转动惯量为人=人(父)2+厶(經)2=厶+厶(至)2=0.01+0.08X(噬)2=0.03kg・3) 3| Zz 4U为了确定最大盈亏功，先要算出一个周期中各阶段盈功和亏功的大小。〜冗阶段AWi=(60-100)X(jr-0)N•m=-4O7tN•m兀〜3霧/2阶段△W?=(60-40)X(1.5jif)N・m=10itN・m3tt/2〜2冗阶段 (60-70)X(2广1.5tc)N•m=-5nN•m2丸〜7兀/2阶段△¥/,=(60-20)X(3.5兀-2兀〉N-m=60nN-m7江/2〜4jc阶段△Ws=(60110)X(4ti3.5n)N・m=25“N・m并作出能量指示图如图《)所示。由该图不难看出’在a、d之间有最大能量变化,艮卩=|10,r-5»r4-60r|N•m=65>rN•m飞轮的转动惯量为A=^F-L=(T6o5XO^2_O-03)kg.m2=0・991kg5(4) Smrn因C0m=(C0max+G)min)/2,6=((0g「(5n)/故®nm=<1+8/2)«<„=(1^0.05/2)X100rad/s=101rad/s%in=(17/2)土=(l-o.05/2)XlOOrad/s=99rad/s由能量指示图不难看出’在a点S=Q时，系统的能量最低’故此时出现①顽而在d点(<pl=7lt/2)时’系统的能量最高’故此时出现屿岫。.图1所示为一小型压力机。图中齿轮1与偏心轮】为同一构件，绕固定轴心。连续转动。在齿轮5上开有凸轮凹槽・摆杆4上的滚子6嵌在凹槽中’从而使摆杆4绕C轴上下摆动：同时，又通过偏心轮「、连杆2、滑杆3使C轴上下移动；最后，通过在摆杆4的叉槽中的滑块7和铉链G使冲头8实现冲压运动。试绘制其机构运动简图,并计算其自由度。【答案】该机构的运动简图如图2所示。其中，该机构局部自由度数尸=1。则机构的自由度为：尸=3〃-(2p,+p“)-F'=3x8-(2xlO+2)-]=l。.齿条刀具加工一直齿圆柱齿轮。设已知被加工齿轮轮坯的角速度m=5rad、.刀具的移动速度为0.375m/s.刀具的模数m=l()mm.压力角a=20。，(1)求被加工的齿轮的齿数。(2)若齿条分度线与被加工齿轮中心的距离为77mm.求被加工的齿轮的分度圆齿厚s0(3)若已知该齿轮与大齿轮2相啮合时的传动比in=4.在无侧间隙的标准安装中心距为377mm.求这两个齿轮的节圆半径和啮合角。【答案】(1)由速度关系：

v=(v=(or可得分度圆半径:lQ=0.075m1切5由厂=吹/2,可得齿数为:2*150x'm10(2)由题径向变位量：打〃=77-75=2,可得变位系数为：工=畚=°・2分度圆齿厚为:s=—+2xtntana=+2x0.2x1Ox0.36397=17.164

2 2(3)由实际中心距W=弓'+£=5f=377mm,可得节圆半径：*，=75.4mm,吋=4《=301.6mm又«cosa*=flcos«，则可得实际啮合角为：a'=arccosfcos20|=20.821377 ).在如图1所示的五杆机构中，已知各构件尺寸(尺寸比例尺M=0.001nVnm)和牡、啊的大小和方向。试用作图法分析构件2的角速度和角加速度匕(不要求按比例，但应写出运动矢量方程)vva大小方向【答案】(1)由1、4杆的转速已知:VB2=vBl=S,如，Vq=g—(Ui*Iq)如图3-33(a)所示，对2杆及重合点C逬行速度矢量分析:=誕《2 +VC2B2= ，C3 +FQO5丄？<u4-Icd?1AB 丄BC ±CD//BC从而有:

此=明鱼逆时针方向(b)(a)图2(2)假设1、4匀角速度转动，则有：%=gJ如图2(b)所本，进行加速度矢量分析：+ «Q« 此=明鱼逆时针方向(b)(a)图2(2)假设1、4匀角速度转动，则有：%=gJ如图2(b)所本，进行加速度矢量分析：+ «Q« +«Q大小方向房•丄房•农 ？B-*4 C—B ±BCo'aa=Hq+aaa+Aqo2吋s ?1BC//BCoA'lajC—D解得:逆时针方向。25.计算图1(a1(h)所示机构的自由度’若有复合校，局部自由度，虚约束.应加指明。(已知在图(a)中GHUU/fLK)(a)(a)【答案】(1)在图(a)中，E处为复合絞链，B处滚子绕自身的转动为局部自由度，构件IJ及其弓I入的转动副I、J为虚约束。将两处高副转化为低副’去除虚约束后’机构简图如图2所示。

图2图2此时机构中活动构件数目〃=11测机构自由度为F=3n-2p,-ph=3x11-2x16-0=1»(2)在图(b)中，A、B之一为虚约束；CDEFG、IJKLH之一为虚约束。去除虚约束后，机构简图如图3所示。图3此时机构中活动构件数目"=5，则机构自由度为F=3〃-2plP»=3x5-2x7-0=1。.有一对渐开线外齿轮无侧隙啮合且具有标准顶隙，已知参数为乙=z,=12,分度圖压力角n=2(T.齿顶高系数h「=l•顶系系数4=0.25.实际中心距/=123.921mm,啮合角/=24.5°,两轮的变位系数相等,即x,=x,试求：(1)两齿轮的模数m和基圆周节即、Ph2：(2)两齿轮的变位系数旳、x?.且属何种传动类型：(3)两齿轮的齿根圆半径小、E和齿顶圆半径由、山：(4)按比例画岀两齿轮啮合原理图，在图上标注出理论啮合线M瓦和实际啮合线瓦瓦,并由图上量取荫长度,计算重合度&(5)判断齿轮是否有根切，为什么？【答案】(I)由标准中心距〃和实际中心距。的关系得：，呉*=123.92]、竺*=]20响cos2()°cos2()°又由:a=+r2=与^+气^=y(12+12)=120mm得两齿轮的模数：m=10mm基圆周节：Pbi=Pb2=nmcosa=29.521mm(2)无齿侧隙啮合方程为：,2(旳+G,丄.inva= tana+invaZi.如整理并代入数据可得变位系数和:%]+x2=[(inva-inva)/2tana](z〕+z2)=0.436由题知两齿轮变位系数相同，有：xj=x2=0.436/2=0.218可知叫+。＞0.因此属于正传动。(3)两齿轮的齿根圆半径为：5=S=r-(h：+c*)zn+xm=49.68mm中心距变动系数为：y=(a-a)/m=0.3921齿高变动系数为：Ay=(xjf)-y=0.0439两齿轮的齿顶圆半径为：roj=rq=r+h：m+xm-am=71.741mm(4)两轮啮合原理图如图塑，可得：瓦瓦=35.5mm故重合度为:e= =35.5/(10x7Txcos20°)=1.2图(5)题中齿轮不出现根切的最小变动系数为：%林=(17-12)/17=0.29>旳=x2=0.218可见，有根切。.如图所示，已知四杆机构ABCD的尺寸比例及其连杆上E点的轨迹曲线’试按下列两种情况设计一具有双停歇运动的多杆机构:(I)从动件摇杆输岀角为45。：(2)从动件滑块输出行程为5倍曲柄长度。【答案】(1)如图⑴所示,在E的轨迹曲线上找两段近似圆弧捲轲两段弧的圆心分别在尸、尸点，作F矿的中垂线-作ZFF'G=67.5°，交用'于G点，得到钗链G,多杆机构ABC庭FG满足要求。（2）如图（b）所示，在E的轨迹曲线上找两段近似直线*及彻•两段直线的交点即为校链F的位置，得到多杆机构但是从题目所给轨迹曲线可以看出，曲线上相距最远的两点距离（滑块的行程）远小于5倍的曲柄长度，所以“从动件滑块输出行程为5倍曲柄长度”无法保证。.什么是斜齿轮的当量齿轮?为什么要提出当量齿轮的概念？【答案】当量齿轮：其为T段想直齿轮，以所要研充的斜齿轮的法面模数为模数,法面压力角为压力角，其齿形就是该斜齿轮的法面近似齿形。提出当量齿轮概念的原因：弓I入当量齿轮，即可得知当量齿数，就可以确定基圆的大小，从而可确定斜齿轮的法面齿形；在用仿形法切制斜齿轮时引入当量齿抡，就容易选择刀具号码和决定齿形系数，同时也简化了强度计算。2017年东北农业大学工程学院808机械设计基础(含机械原理与机械设计)之机械原理考研题库(五)说明：①本資料为VIP包过学员内部使用资料。涵盖了历年考研常考题型和重点题型。一、判断题.曲柄摇杆机构，曲柄主动时’最大传动角一定发生在曲柄与机架共线位置。( )【答案】x【解析】曲柄揺杆机构，曲柄主动时，最小传动角一定发生在曲柄与机架共线的两位置之一。.根据渐开线的性质•基圆之内没有渐开线’所以渐开线齿轮的齿根圆必须设计得比基圆大。()【答案】x