2機械原理考試試題及答案

1、試題1一、填空題（每空2分，共20分）1、 兩構件通過面接觸而構成的運動副稱為低副。2、 斜齒輪傳動與直齒輪傳動比較的主要優(yōu)點：嚙合性能好，重合度大，結構緊湊 o二、簡答題（15分）1、何謂四桿機構的“死點”？答：當機構運轉時，若出現(xiàn)連桿與從動件共線時，此時丫=0，主動件通過連桿作用于從動件上的力將通過其回轉中心，從而使驅動從動件的有效分力為零，從動件就不能運動，機構的這種傳動角為零的 位置稱為死點。2、用范成法制造漸開線齒輪時，出現(xiàn)根切的根本原因是什么？避免根切的方法有哪些？答：出現(xiàn)根切現(xiàn)象的原因：刀具的頂線（不計入齒頂比普通齒條高出的一段c*m ）超過了被切齒輪的嚙合極限點 N，則刀具將把

2、被切齒輪齒根一部分齒廓切去。避免根切的方法：a）減小齒頂高系數(shù)ha*b）加大刀具角ac）變位修正三、計算題（45分）1、計算如圖1所示機構的自由度，注意事項應說明？ （ 5*2）小題a：其中A、B處各有一個轉動副,B處有一個移動副，C D處的移動副記作一個移動副。即n 3,Pi 4, Ph 0, p F 0所以該機構自由度為:F 3n (2 piPh p) F3 3 ( 2 4 0 0)01小題b:其中A、B、C G H處各有一個轉動副，F(xiàn)處為復合鉸鏈有兩個轉動副，B處有一個局部自由度，D E處的兩個移動副記作一個移動副。即 n 7, a 9, Ph 1, p 0，F(xiàn) 1 ;所以該機構自由度為

3、：F 3n （2pl 6p） F3 7 （ 2 9 10）112、如圖2所示機構中，各尺寸為：lAB=30mm, lA(=100mm, lBD=50mm, Ide=40mm,曲柄以等角速度3 1=10 rad/s運動，試用圖解法求機構在,45時，點D和E的加速度，以及構件2的角速度和角加速度。(15分)解：以卩i=0.0025m/mm作機構的位置簡圖，如圖a所示。此機構中構件2和搖塊3組成移動副，且構件2作平面一般運動，選 C( C2和C3為重合點，則 Vc3=VC4=0,ac3=ac4=5 3= 3 2，a 3= a 2。i.速度分析vB1lAB 10 0.03 0.3m/sVC2VBVC2

4、BVC3VC 2C3方向 AB BCBC大??？0?取卩v=0.005m s-1/mm作上式的速度圖（圖b），再根據(jù)速度影像原理得點d及e。Vdv pd0.00545.2VEvPe0.00534.4vbC20.00548.521 bc0.1230.23m/s （沿pd方向）0.17m/s （沿pe方向）2.00rad / s （瞬時針）ii.加速度分析aB aB 2 AB 100 0.03 3m /s2naC2B2 2 2E）2lBC2.000.123 0.49m/s以卩a=0.04m s-2/mm作加速度圖（圖c）,再加速度影像原理得點d和e,由圖可得:naC 2aBaC 2BtaC2BaC3

5、taC2C3raC2C3方向 B A C BBCBC/BCaC 2C 32 3vC2C3 2 2 0.005 34.50.69m/s2 （方向 D大??？ 0?aDapd 0.04 65.14 2.61m/s2（沿pd方向）aEape 0.04 71.012.84m/s2（沿pe方向）tac2B2lICB1 1a 口2。20.04 25.8528.41rad/s（順時針）Icb0.1233、設計一對漸開線外嚙合標準齒輪圓柱齒輪機構。已知乙=18, z2=36，模數(shù)m=3，壓力角a與齒頂高系數(shù)h；為標準值，試求：（10分）1）該圓柱齒輪機構的傳動比ii2 2）兩輪的分度圓直徑、齒頂圓直徑、齒根圓直

6、徑、基圓直徑、分度圓上齒厚 3）求兩輪的中心距答:a）該圓柱齒輪機構的傳動比Il2zZi3618b）兩輪的分度圓直徑:dimz3 18 54mmd2 mz23 36 108mm齒頂圓直徑：da1 (z1 2h；)m (18 2 1) 3 63mm齒根圓直徑：da2 (z2 2h；)m (362 1) 3 117mmd f i(Z12h； 2c* )m (18 2 1 2 0.25) 3 46.5mmd f 2億2h； 2c*)m (36 2 1 2 0.25) 3 100.5mm基圓直徑:db1d1 cos54cos 2050.74mmdb2d2 cos117cos 20109.94mm分度圓

7、上齒厚:m3.14 3,s4.71mm22四、C）兩輪中心距:a 2254 108281mm設計題（10分）設計一導桿機構，已知機架長度100mm行程速比系數(shù)K=1.5。（要求保留作圖軌跡，以及必要的文字說明）解:導桿機構的極位夾角180 (K 1)K 1180(1.5 1)361.5 1根據(jù)導桿機構的特性知:為導桿的擺角作圖步驟:a)作 mDnb）作 mDn的角平分線，在該線上取d 100mm （即機架長度）c）過A點作導桿任一極位的垂線 AG （或AC），其即為曲柄，故dsin( /2) 100 sin(36/2)30.90mm試題2二、簡答題（每小題5分，共25分）3、機械的“平衡”與“

8、調(diào)速”都可以減輕機械中的動載荷，但兩者有何本質(zhì)區(qū)別？答：1機械平衡是通過消除或減小慣性力和慣性力矩來減輕機械中的動載荷。2）調(diào)速是使機械的運動避開其共振區(qū)域，從而減小軸的撓度，獲得減輕機械中動載荷的目的4、簡述漸開線圓柱斜齒輪機構主要有哪些優(yōu)缺點？答：優(yōu)點：（1）嚙合性能好：逐漸嚙入，逐漸嚙出，傳動平穩(wěn)，噪音小。(2) 重合度大：降低每對齒輪的載荷，提高承載能力(3) 結構緊湊：避免根切的最小齒數(shù)小。缺點：運轉時有軸向力。三、計算題(共45分)2、圖示為一內(nèi)燃機的機構簡圖，試計算其自由度答：見圖所示?；顒訕嫾=7;低副pl=10;所以機構的自由度為F 3n (2pi Php) F3 7 (2

9、 10 1 0 0) 0 13、試求機構在圖示位置的全部瞬心。(5分)答：A點為P13；B點為P12；P23由三心定理求得，見圖4、在圖示導桿機構中，BAC 90，lAB 60mm,丨ac 120mm，曲柄 AB以等角速度 1 30rad/s轉動，試用相對運動圖解法求構件 3的角速度和角加速度。（15分）解：以卩i=0.001m/mm作機構的位置簡圖，如圖a所示lBC .lAc lAB1202 602 1 34mma）速度分析求Vb2VB2VB11lAB 30 0.06 1.8m/s（方向垂直AB轉向同3 1）B3Vb2Vb3方向 AB BCVB2B3/AB大小 1.8?取卩v=0.01m S

10、mm作上式的速度圖（圖b）vB3vpd 0.01 80.36 0.8m/s （方向見圖）vB2B3vb2b3 0.01 161.07 1.6m/s （方向見圖）VB31 BC0.8134 10 36rad / s （逆時針）a）加速度分析aB2 aB2 Jab 302 0.06 54m/s2 （方向 BA）a；33 Ibc 62 0.134 4.8m/s（方向 B C）aB2 B3 2 3VB2B32 6 1 -6 19.2m/ S（方向Vb2B3）方向aB2B AnaB3B C大小 544.8tkraB3aB2B3aB2B3BCVB2B3/BC?19.2?卩a=1m s2/mm作加速度圖（圖

11、c）tB31 29.0829m/s（方向見圖）2圖示輪系中Zi60, Z2Z2z3 z420, z5100。試求傳動比|41。（10 分）答:.Hil5Z2Z520 1005（ 1）z-Z260 203；H1Hi144 HZ2Z3Z4ZZ20 2060 20由式1、2聯(lián)立可得:l411.5四、設計題（10分）如圖所示，設已知破碎機的行程速比系數(shù)60mm。試設計該四桿機構。解：K=1.2,顎板長度Icd 300mm ,顎板擺角35，曲柄長作圖步驟:d）由給定的行程速比變化系數(shù)K,得曲柄搖桿機構的極位夾角180 （K 1）K 1汽陽1636e）作出搖桿兩個極限位置 GD和GD,使 C1DC2 35

12、f） 連接G、C,并作GM垂直于CCg)作 CGN 909016.3673.64 , N與M相交于P點，由圖可見，C1PC216.36。h）利用余弦定理求AG （令為x）cos2 Iab22. 2X X lC1C22 2 Iab X X量得 lC1C2 180.42mm代入求得連桿的長度：x 225.44mmi)以C為圓心，x為半徑作圓，與前述外接圓的交點即為所求的 A點j）量得機架長：309.43mm試題3二、簡答題（每小題5分，共25 分）1、何謂運動副及運動副元素？答：運動副是指兩構件直接接觸具有確定的相對運動關系的一種聯(lián)結（書本）：兩個構件直接接觸而組成的可動的聯(lián)接。運動副元素：參加接

13、觸的部分。兩構件上能夠參加接觸而構成運動副的表面4、齒輪傳動要勻速、平穩(wěn)地進行，必須滿足哪些條件？答：對齒廓的要求：齒廓滿足定傳動比的齒廓嚙合基本定律。1）對重合度要求：齒輪嚙合的重合度大于 1。2）對正確嚙合要求：滿足正確嚙合條件。5、有一滾子推桿盤形凸輪機構，在使用中發(fā)現(xiàn)推桿滾子的直徑偏小，欲改用較大的滾子，問是否可行? 為什么？答：不一定。令滾子半徑為rr ；凸輪理論輪廓線的最小曲率半徑為min當：rrmin時：工作廓線出現(xiàn)交叉，出現(xiàn)失真現(xiàn)象。這時不可行。當：rrmin時：工作廓線出現(xiàn)尖點，凸輪輪廓在尖點處易磨損而導致失真。這時也不可行。當：rrmin時：這時也不可行。三、計算題（共45

14、分）2、圖示為一內(nèi)燃機的機構簡圖，試計算其自由度。（10分）答：活動構件n=7;低副pl=10;所以機構的自由度為F 3n (2p| Ph p) F3 7 (2 10 1 0 0) 0 1心。（5分）3、試求機構在圖示位置的全部瞬P答: A點為 P12；B點為P23；C點為P34；D點為P14；P13由三心定理求得為B點，見圖P24由三心定理求得為D點，見圖5、在圖示的車床變速箱中,移動三聯(lián)齒輪a使齒輪3和4嚙合。又移動雙聯(lián)齒輪b使齒輪5和6嚙合已 知 各 輪 的 齒 數(shù) 為電功機Z142, Z258, Z338, Z442, Z550,Z648，電動機的轉速門勺1445r/mi n，求帶輪轉速的大小和方向。（10分）解：niZ2Z4Z58 42 48ii6- - -1.47n6乙Z3Z542 38 50i-1.47983r / min四、設計題(10分)試設計一鉸鏈四桿機構。已知其搖桿 CD的長度lCD 75m m,行程速度變化系數(shù)K 1.5，機架AD的長 度Iad 100mm。145是搖桿CD的一個極限位置與機