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。 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

2、限點 N1,則刀具將把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ha* b）加大刀具角a c）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 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, Pl 4, Ph 0， P F 0 ;所以該機構自由度為: 3n (2 pPhp) F 3 3 (2 4 0 0)0 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,pl 9,

3、ph 1, p 0, F 1;所以該機構自由度為: F 3n (2pi Ph p) F 3 7 (2 9 1 0)1 1 2、如圖2所示機構中，各尺寸為: lAB=30mm , lAc=100mm , lBD=50mm , lDE=40mm，曲柄 以等角速度3 1=10 rad/s 運動, 試用圖解法求機構在 1 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） 圖2 解：以卩l(xiāng)=0.0025m/mm作機構的位置簡圖，如圖 動副，且構件2作平面一般運動，選 C （C2 3= 3 2, a 3= a a所示。此機構中構件 2和搖塊3組成移 C3 ）為重合點，貝 U Vc3=V

4、C4=0,ac3=ac4=0, i. 速度分析 1lAB 10 0.03 0.3m/s VC2 方向 VB AB VC2B BC VC3 VC2C3 /BC 大小 取卩 v=0.005m s-1/mm作上式的速度圖 (圖 b), 再根據速度影像原理得點 d及e。 VD v pd 0.005 45.2 0.23m/s （沿pd方向） vEv pe 0.005 34.4 0.17m/s (沿pe方向) 2 ii. 加速度分析 vbC2 bc 0.005 48.5 0.123 2.00rad/s (瞬時針) n aC2B aB aB；IAb 100 0.03 3m/s2 ；Ibc 2.002 0.1

5、230.49m/s2 aD apd 0.04 65.14 2.61m/s2 （沿pd方向） aE ape 0.04 71.012.84m/s2 （沿pe方向） t aC2B IcB a n2C2 IcB 0.04 25.85 0.123 2 8.41rad /s （順時針） n aC2aB3c 2B t aC2B aC3 t 3C2C3 r aC 2C 3 方向 B A C B BC BC / BC 大小 ? 0 ? a k C2C3 23VC2C3 2 2 0.005 34.50.69m/s2 (方向 D 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

6、圖可得: z1=18, z2=36，模數 m=3，壓力角 3、設計一對漸開線外嚙合標準齒輪圓柱齒輪機構。已知 a與齒頂高系數ha為標準值，試求：（10分） 1）該圓柱齒輪機構的傳動比i12 2）兩輪的分度圓直徑、齒頂圓直徑、齒根圓直徑、基圓直徑、分度圓上齒厚 3）求兩輪的中心距 答： Z2 i12 Z1 36 18 2 b） 兩輪的分度圓直徑： d1 mz 3 18 54mm d2 mz2 3 36 108mm 齒頂圓直徑： da1(Z1 2h；)m (18 2 1) 3 63mm a）該圓柱齒輪機構的傳動比 da2 (Z2 2h；)m (36 2 1) 3 117mm 齒根圓直徑： df1

7、(乙 2h* 2c*)m (18 2 1 2 0.25) 3 46.5mm df2 (z2 2ha 2c )m (36 2 1 2 0.25) 3 100.5mm 54 cos20 50.74mm 基圓直徑： db2 d2 cos 117 cos 20 109.94mm 分度圓上齒厚： s m 3.14 34 71mm 2 2 什 /111 II 11 c） 兩輪中心距： a d1 d2 54 108 81mm 2 2 db1d1 cos 四、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 K=1.5。（要求保留作圖軌跡, 以及必要的文字說明） 解: 180 （K 1）

8、180（1.5 1） 導桿機構的極位夾角36 K 11.5 1 根據導桿機構的特性知：；其中 為導桿的擺角 作圖步驟： a)作 mDn b）作 mDn的角平分線，在該線上取 Ida d 100mm (即機架長度) c） 過A點作導桿任一極位的垂線 AC1 （或AC2），其即為曲柄，故 a 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“調速”都可以減輕機械中的動載荷，但兩者有何本質區(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）調速是使機械的運動避開其共振區(qū)域，從而減小軸的撓度，

9、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小。 缺點：運轉時有軸向力。 三、計算題（共45分） 2、圖示為一內燃機的機構簡圖，試計算其自由度 答：見圖所示?；顒訕嫾?n=7 ;低副pl=10 ； 所以機構的自由度為 F 3n (2piPh p) F 3 7 (2 10 1 0 0) 0 1 3、試求機構在圖示位置的全部瞬心。（5分） 答：A點為Pi3； B點為P12； P23由三心定理求得，見圖。 4、

10、在圖示導桿機構中，BAC 90 , l AB 60mm, lAC 120mm,曲柄AB以等角速度 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l(xiāng)=0.001m/mm作機構的位置簡圖，如圖a所示。 ,1：廠iAb . 1202 602 134mm a） 速度分析 求Vb2 VB2 VB111 AB 30 0.06 1.8m/s aB2 n aB3 a） k aB2B3 求VB3 方向 大小 VB2 AB VB3 BC VB2B3 /AB 取口 v=0.01m VB3 VB2B3 加速度分析 aB2 12Iab 1.8 s-1/mm作上式的速度圖（圖

11、vPb3 vb2b3 VB3 l BC b） 302 0.06 Ibc 62 3VB2B3 方向 大小 （方向垂直AB轉向同3 0.01 80.36 0.8m/s （方向見圖） 0.01 161.07 1.6m/s （方向見圖） 08 36rad /s （逆時針 134 10 54m/s2（方向 B A） 0.1344.8m/s（方向 B C） 6 1.6 aB2 B A 54 19.2m/s（方向 Vb2B3） n aB3 B C t aB3 BC k aB2B3 4.8 VB2B3 19.2 r aB2B3 /BC aB329 iBC0.134 5、 圖示輪系中， 已知：z1 答: H 1

12、 H Z2Z5 “5 0 H 沁 H 1 H Z2Z3Z4 M4 4 H Z1Z2Z 由式 1、2聯(lián)立可得： I41 1.5 60, z2z2 Z3 Z420, Z5 20 100 5 （1） 60 20 3 20 20 1 （2） 60 20 3 100。試求傳動比i4i。（10分） 以卩a=1m s-2/mm作加速度圖（圖 c） aB3aeb3， 1 29.08 29m/s2（方向見圖） 216rad /s2 四、設計題（10分） 如圖所示，設已知破碎機的行程速比系數 K=1.2，顎板長度lCD300mm，顎板擺角 35，曲柄長60mm。試設計該四桿機構。 解： 作圖步驟： d）由給定的行

13、程速比變化系數K，得曲柄搖桿 機構的極位夾角 180 (K 1)180(1.2 1) 1.2 1 16.36 C1PC2 16.36。 h）利用余弦定理求AC1 （令為x） COS 2 Iab C1C2 2 2 Iab x x 量得 lC1C2 180.42mm 代入求得連桿的長度：x 225.44mm e）作出搖桿兩個極限位置 C1D和C2D，使 C1DC235 f） 連接C1、C2，并作C1M垂直于C1C2。 g)作 GC2N 90 9016.3673.64 , N與M相交于P點，由圖可見, i）以C1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：309.43

14、mm 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。 min 令滾子半徑為rr

15、 ；凸輪理論輪廓線的最小曲率半徑為 當：rr min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 分） 2、圖示為一內燃機的機構簡圖，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) F 3 7 (2 10 1 0 0) 0 1 3、試求機構在圖示位置的全部瞬心。（5分） 答：A點為P12； B 點為 P23；P23 C點為P34； D點為P14； P13由三心定理求得為 B點，見

16、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) b使齒輪5和6嚙合。已知各輪的齒數為 齒輪a使齒輪 3口 4嚙合。又移動雙聯(lián)齒輪 z1 42, Z2 58, Z31 38,Z4 42,25 50,4 48 ，電動機的轉速 n 1445r / min，求帶輪轉速的大 小和方向。（10分） 解: n1Z2Z4Z58 42 48 I16 n6NZ3Z542 38 50 i161.47 983r / 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Id 75mm，行程速度變化系數 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架 AD