機械原理考試試題及答案

1、試題1一、選擇題（每空2分，共10分）1、平面機構(gòu)中，從動件的運動規(guī)律取決于從動件的尺寸C、D、機構(gòu)組成情況 原動件運動規(guī)律原動件運動規(guī)律和機構(gòu)的組成情況2、 一鉸鏈四桿機構(gòu)各桿長度分別為30mm ，60mm，80mm，100mm,當(dāng)以30mm的桿為機架時，則該機構(gòu)為A 機構(gòu)。A、雙搖桿B、雙曲柄C、曲柄搖桿D、不能構(gòu)成四桿機構(gòu)3、C時，既無柔性沖擊也無剛性沖擊。凸輪機構(gòu)中，當(dāng)推桿運動規(guī)律采用A、一次多項式運動規(guī)律B、二次多項式運動規(guī)律C、正弦加速運動規(guī)律D、余弦加速運動規(guī)律4、平面機構(gòu)的平衡問題中，對"動不平衡”描述正確的是A、只要在一個平衡面內(nèi)增加或出去一個平衡質(zhì)量即可獲得平衡B

2、、動不平衡只有在轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)的情況下才能表現(xiàn)出來C、 靜不平衡針對軸尺寸較小的轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)子軸向?qū)挾萣與其直徑D之比b/D<0.2）D、使動不平衡轉(zhuǎn)子的質(zhì)心與回轉(zhuǎn)軸心重合可實現(xiàn)平衡漸開線齒輪齒廓形狀決定于 DA、模數(shù)B、分度圓上壓力角C、齒數(shù)D、前3項二、填空題（每空2分，共20分）兩構(gòu)件通過面接觸而構(gòu)成的運動副稱為作相對運動的三個構(gòu)件的三個瞬心必5、1、2、3、彳低副o在同一條直線上4、轉(zhuǎn)動副的自鎖條件是驅(qū)動力臂W摩擦圓半徑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(jié)構(gòu)緊湊5、O若其自由度為2,則稱為 差動輪系在周轉(zhuǎn)輪系中，根據(jù)其自由度的數(shù)目進行分類： 若其自由度為1，則稱其

3、為 行星輪系<裝有行星輪的構(gòu)件稱為行星架（轉(zhuǎn)臂或系桿）棘輪機構(gòu)的典型結(jié)構(gòu)中的組成有：搖桿三、簡答題（15分）1、什么是構(gòu)件？答：構(gòu)件：機器中每一個獨立的運動單元體稱為一個構(gòu)件；從運動角度講是不可再分的單位6、7、o棘爪棘輪 等。2、何謂四桿機構(gòu)的“死點”？答：當(dāng)機構(gòu)運轉(zhuǎn)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(zhuǎn)中心， 從而使驅(qū)動從動件的有效分力為零，從動件就不能運動， 機構(gòu)的這種傳動角為零的位置稱為死點。3、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：c*m ）超過了被切齒輪的嚙合極限點

4、刀具的頂線（不計入齒頂比普通齒條高出的一段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(shù)ha*b）加大刀具角aC） 變位修正 四、計算題-45分）嗨Claaa d(JW6J15*2)小題a：其中A、B處各有一個轉(zhuǎn)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(gòu)自由度為:1、計算如圖1所示機構(gòu)的自由度，注意事項應(yīng)說明？F =3 n-(2pi +Ph-P ')-F'= 3x3 -(2x4+0 0) 0=1小題b:其中局部自由度，A、B、C、G、HD 、處各

5、有一個轉(zhuǎn)動副，F(xiàn)處為復(fù)合鉸鏈有兩個轉(zhuǎn)動副，B處有一個E 處的兩個移動副記作一個移動副。即n =7, Pl =9,p h =1,p' = 0, F'=1 ;所以該機構(gòu)自由度為:F = 3n -（2 Pl + Ph - p'） - F' = 3x7 -（2x9 +1 -0）-1=1？0？2、如圖2所示機構(gòu)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(gòu)在半1=45”時，點D和E的加速度，以及構(gòu)件2的角速度和角加速度。（15 分）和C3 ）為重合點，貝 U

6、Vc3=VC4=0,ac3=ac4=0,動副，且構(gòu)件2作平面一般運動，選 C -C23= 3 2, a 3= a 2。i.速度分析VC2B丄BCVC2C3/ BCVb =Iab =10% 0.03 = 0.3m/sVc2 = Vb 方向 丄AB 大小 7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。（沿pd方向）（沿pe方向）Vd =巴 pd =0.005X45.2 =0.23m/sVe 士 pe = 0.005 X 34.4 = 0.17m/ S時2 =叫昵 =0.005x48.5 =2.00rad/s (瞬時針) Ibc0.123ii.加速度分

7、析aBnaC2B=aB =c1Iab =100 X 0.03 = 3m/s?2 2 2= ©21bc =2.00 X0.123 = 0.49m/sak°C2C3=2co3VC2C3 = 2 X 2 X 0.005 x 34.5 = 0.69m/ s?(方向Dt E)aC2方向 大小丄n=aB +aC2BBt A Ct BtaC2B丄BCaC3 + aC2C3丄BCraC2C3/BC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:aD =巴 p'd'=0.04x65.14 =2.61m/s* 2

8、*（沿p'd'方向）aE =巴 p'e'=0.04x71.01 = 2.84m/s2（沿p'e'方向）點2 玉=軽 二叱空5 =8.41rad/s2ICB IcB0.123（順時針）3、設(shè)計一對漸開線外嚙合標(biāo)準(zhǔn)齒輪圓柱齒輪機構(gòu)。已知zi=18, Z2=36，模數(shù) m=3，壓力角a與齒頂高系數(shù)h；為標(biāo)準(zhǔn)值，試求:(10 分)1)2)3) 答：齒根圓直徑、基圓直徑、分度圓上齒厚a)該圓柱齒輪機構(gòu)的傳動比12=全Z136=218b)兩輪的分度圓直徑:dj =mz =318 =54mmd2 = mz2 =336 = 108mm齒頂圓直徑:da(z1 +2

9、h；)m =(18 + 2 1)x3= 63mmda2 =(Z2 +2ha)m =(36 +2")咒3 =117mm齒根圓直徑:dfj =(乙一2ha -2c )m =(18-2咒1 -2X0.25)x3 = 46.5mmdf2 =億2h* 2c )m = (36 - 2x 1 -2x 0.25)x 3 = 100.5mm基圓直徑:dm =diXcosc=54xcos20° = 50.74mmdb2 =d2xcosc =117 xcos20* = 109.94mm分度圓上齒厚:Jim3.14x3= 4.71mm2c）兩輪中心距:Zi=22, Z3=88 ,4、在圖示輪系中，

10、已知：動比i15 o （10分）答：齒輪1、2、3、H組成行星輪系部分; 齒輪3 '、4、5組成定軸輪系部分； 其中行星輪系部分的傳動比：Zs'=Z5o試求傳3廠5.H «1 -©HI13 =豈一©HZ2Z3砂2Zs=Z22(1)定軸輪系部分:0>3,5 =-3,Z4Z5Zs'Zt一至一 1Zs，由圖中可知:又有:*3,由式1、2、3、4聯(lián)立可得:>15=9(10 分)五、設(shè)計題設(shè)計一導(dǎo)桿機構(gòu)，已知機架長度100mm，行程速比系數(shù)以及必要的文字說明）K=1.5 o （要求保留作圖軌跡,解:導(dǎo)桿機構(gòu)的極位夾角 e180°

11、x(K-1)180吹(1.5-1) 36百=36K +11.5 + 1根據(jù)導(dǎo)桿機構(gòu)的特性知:護為導(dǎo)桿的擺角作圖步驟:a)b)作NmDn的角平分線，在該線上取Ida =d =100mm (即機架長度)C）過A點作導(dǎo)桿任一極位的垂線 AC1 （或AC2）,其即為曲柄，故a = dsin(W / 2) = 100x sin(36/2) = 30.90mm試題2一、填空題（每題2分，共20分）1、機構(gòu)具有確定運動的條件:機構(gòu)自 由度數(shù) = 機構(gòu)的原動件數(shù)O2、速度影像的相似原理只能應(yīng)用于同一構(gòu)件上的各點。4、對心曲柄滑塊機構(gòu)，若以滑塊為機架，則該機構(gòu)演化為定塊機構(gòu)（或直動導(dǎo)桿機構(gòu)）O 移動副的自鎖條件

12、是： 驅(qū)動力作用在移動副的摩擦角內(nèi)凸輪機構(gòu)推桿的常用運動規(guī)律中， 漸開線的形狀取決于 基圓 的大小。一次多項式運動規(guī)律有剛性沖擊。7、直齒圓柱齒輪機構(gòu)的正確嚙合條件是:模數(shù)相等壓力角相等O3、5、6、有一外槽輪機構(gòu)，已知槽輪的槽數(shù)z = 4，轉(zhuǎn)盤上裝有一個圓銷，則該槽輪機構(gòu)的運動系數(shù)k= 0.25。9、兩個平衡基面10、回轉(zhuǎn)構(gòu)件進行動平衡時，應(yīng)在當(dāng)兩構(gòu)件組成兼有滑動和滾動的高副時，其瞬心在過接觸點高副元素的公法線上加平衡質(zhì)量。處。二、簡答題（每小題5分，共25分）1、簡述構(gòu)件和零件的區(qū)別和聯(lián)系?答：a)構(gòu)件：從運動角度講是不可再分的單位體。b)零件：從制造角度講是不可再分的單位體。C）構(gòu)件可以

13、由多個零件通過剛性聯(lián)結(jié)獲得。2、什么是當(dāng)量摩擦系數(shù)？答：為了計算摩擦力簡便， 把運動副元素幾何形狀對運動副的摩擦力的影響因素計入到摩擦 系數(shù)中，這種轉(zhuǎn)化后的摩擦系數(shù)稱為當(dāng)量摩擦系數(shù)。3、實現(xiàn)往復(fù)移動或往復(fù)擺動的機構(gòu)有哪些?答:(1)連桿機構(gòu)(2)凸輪機構(gòu)(3)螺旋機構(gòu)(4)齒輪齒條機構(gòu)(5)組合機構(gòu)機械的“平衡”與“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。4、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。5、簡述漸開線圓柱斜齒輪機構(gòu)主要有哪些優(yōu)缺點? 答：優(yōu)點：嚙合性能好：

14、逐漸嚙入，逐漸嚙出，傳動平穩(wěn)，噪音小。 重合度大：降低每對齒輪的載荷，提高承載能力。（3）缺點:結(jié)構(gòu)緊湊：避免根切的最小齒數(shù)小。運轉(zhuǎn)時有軸向力。三、計算題（共45 分）1、繪制縫紉機下針機構(gòu)簡圖（草圖）。（5分）K112、圖示為一內(nèi)燃機的機構(gòu)簡圖，試計算其自由度,別。（10分）并分析組成此機構(gòu)的基本桿組及機構(gòu)級答：見圖所示?；顒訕?gòu)件n=7 ;低副pl=10 ;所以機構(gòu)的自由度為F =3n-（2Pl +ph -P'）-F' =37-（2咒10+1咒0-0）-0=1以AB為原動件:機構(gòu)可分解成下圖。n級機構(gòu)A機架與原動件因此該機構(gòu)為:3、試求機構(gòu)在圖示位置的全部瞬心。（5分）B點為

15、P12；答：A點為Pl3；P23由三心定理求得，見圖。4、在圖示導(dǎo)桿機構(gòu)中， NBAC =90* Iab =60mm,丨AC =120mm ,曲柄AB以等角速度= 30rad /s轉(zhuǎn)動，試用相對運動圖解法求構(gòu)件3的角速度和角加速度。（15分）解:以卩i=0.001m/mm作機構(gòu)的位置簡圖，如圖a所示。lBC=JiAc +iAb 二J12O2 + 602 農(nóng) 134mma）速度分析求Vb2Vb2 =Vb1 =4! AB =30x0.06 = 1.8m/s（方向垂直AB轉(zhuǎn)向同求VB34 :3C3 1）彫BVB2 =方向丄AB大小 1.8VB3_L BC十 VB2B3/AB取v=0.01m -1s

16、/mm作上式的速度圖（圖b）以卩a=1m s-2/mm作加速度圖（圖c）Vb3 =巴 Pd =0.01x80.36 止 0.8m/s （方向見圖）vB2B3 =巴 b2b3 =0.01 咒 161.07".6m/s （方向見圖）VB30.8l BC134勺0'sz6rad/s （逆時針）a）加速度分析aB2= aB2 =12IaB =302 X 0.06= 54m/s2（方向 Bt A）naB3aB2B32 2=蛍3 x|bc =6 X0.134 俺 4.8m/s（方向 Bt C）2國3Vb2B3 =261.6 =19.2m/s（方向丄 Vb2B3）方向大小aB2Bt an丄

17、aB3+Bt CtaB3丄BC544.8k aB2B3丄 VB2B319.2raB2B3/BCtaB3=巴6'鳥'=1X29.08 止 29m/s2（方向見圖）aB35、圖示輪系中,已知:答:290.134= 216rad/s2lBCZi60, Z2 = Z2' = Z3H114叫r H Z2Z5 0-%Z1Z2'Z2Z3Z4.Hi15Z1Z2'Z3420天100-%由式1、2聯(lián)立可得:i41=1.560咒2020 咒 2060 咒 20P'=Z4 = 20, Z5 = 100。試求傳動比 i4i。 （10 分）（1 ）IIItt12+四、設(shè)計題

18、（10分）如圖所示，設(shè)已知破碎機的行程速比系數(shù)K=1.2，顎板長度IcD = 300mm，顎板擺角=35°，曲柄長60mm。試設(shè)計該四桿機構(gòu)。解：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(gòu)的極位夾角180°x（K-1）180°x（1.21） =16.36°K +11.2+1e)f)g)h)作出搖桿兩個極限位置 C1D和C2D，使NC1DC2 =35。連接C1、C2，并作C1M垂直于C1C2。作 N C1C2N =90。-9 =90。-16.3673.64。，ZC1PC2 =e =16.36。利用余弦定理求 AC1 （令為X）cos日=空亠上

19、1晶2(2x|ab +xX量得 lC1C2 =180.42mm代入求得連桿的長度：X = 225.44mmi）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j）量得機架長：309.43mmA點。試題3一、填空題（每空2分，共20分）1、2、3、機構(gòu)中按給定的運動規(guī)律對立運動的構(gòu)件稱為 稱為從動件轉(zhuǎn)動副的自鎖條件是：原動件;而其余活動構(gòu)件驅(qū)動力作用在摩擦圓內(nèi)導(dǎo)桿機構(gòu)4、5、6、7、89、對心曲柄滑塊機構(gòu)，若以曲柄為機架，則該機構(gòu)演化為 機構(gòu)的壓力角是指力與速度所夾銳角凸輪機構(gòu)推桿的常用運動規(guī)律中，余弦加速度運動規(guī)律有 齒輪機構(gòu)的重合度愈大，表明同時參加嚙合的輪齒對數(shù)愈 棘輪機構(gòu)的主要組

20、成構(gòu)件有：棘輪 、 棘爪 、 止動爪 等。機器速度波動的類型有：周期性速度波動、非周期性速度波動。設(shè)計滾子推桿盤形凸輪輪廓線時，若發(fā)現(xiàn)工作廓線有變尖現(xiàn)象時，則尺寸參數(shù)上應(yīng)采 取的措施是：加大基圓半徑_。柔性。止動爪沖擊。10、2、答:列舉5種能實現(xiàn)連續(xù)回轉(zhuǎn)運動的機構(gòu)。1)2)3)摩擦傳動機構(gòu)：如帶傳動、摩擦輪等嚙合傳動機構(gòu)：如齒輪傳動、蝸桿傳動、鏈傳動等 連桿機構(gòu)：如雙曲柄機構(gòu)、平行四邊形機構(gòu)等。3、簡述進行質(zhì)量代換需要滿足的三個條件？動代換和靜代換各應(yīng)滿足什么條件?答：質(zhì)量代換法需滿足三個條件：代換前后構(gòu)件的質(zhì)量不變；代換前后構(gòu)件的質(zhì)心位置不變；代換前后構(gòu)件對質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)動慣量不變；1、2、3

21、、其中：動代換需要滿足前面三個條件；靜代換滿足前兩個條件便可。4、齒輪傳動要勻速、平穩(wěn)地進行，必須滿足哪些條件? 答：1)2)3)對齒廓的要求：齒廓滿足定傳動比的齒廓嚙合基本定律。對重合度要求：齒輪嚙合的重合度大于1。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(gòu)，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,在曲柄搖桿機構(gòu)中， 當(dāng) 曲柄 與 機架 兩次共線位置時出現(xiàn)最小傳動角。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(gòu)件直接接觸具有確定的相對運動關(guān)系的一種聯(lián)結(jié)。(書本)：兩個構(gòu)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。

22、兩構(gòu)件上能夠參加接觸而構(gòu)成運動副的表面。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P min當(dāng)：rrPmin時:工作廓線出現(xiàn)交叉，出現(xiàn)失真現(xiàn)象。這時不可行。當(dāng): rr時:工作廓線出現(xiàn)尖點，凸輪輪廓在尖點處易磨損而導(dǎo)致失真。這時也不可行。當(dāng):rrPmin 時:這時也不可行。三、計算題（共45 分）1、繪制唧筒機構(gòu)簡圖（草圖）。（5 分）2、圖示為一內(nèi)燃機的機構(gòu)簡圖，試計算其自由度；以 本桿組及機構(gòu)級別。（10分）EG為原動件時分析組成此機構(gòu)的基答：活動構(gòu)件n=7 ;低副pl=10 ；所以機構(gòu)的自由度為F =3 n-(2pi +ph-p')-F

23、9;=37-(2咒10+仔0-0)-0=1以AB為元動件：機構(gòu)可分解成下圖。為川級機構(gòu)A機架與原動件3、試求機構(gòu)在圖示位置的全部瞬心。 答：(5 分)1 BCA點為Pi2；B點為P23；C點為P34；D點為Pl4；Pl3由三心定理求得為 B點,P24由三心定理求得為 D點,圖示鉸鏈四桿機構(gòu)中，見圖。見圖。F23APl2/D P24Pl4B P13P34c= 50mm,lcD =35mm, Iad =30mm, AD 為機架，(15 分)(1)若此機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu)，且AB為曲柄，求Iab的最大值;(2)若此機構(gòu)為雙曲柄機構(gòu)，求Iab的最小值;若此機構(gòu)為雙搖桿機構(gòu)，求Iab值的范圍;1）曲柄搖桿

24、機構(gòu)要求滿足桿長條件”；曲柄為連架桿且解：最短三個條件。由桿長條件”知：Iab +Ibc蘭Iad +Icd即：Iab 乞 Iad + Icd bc = 30 + 35 50 = 15mm所以l AB的最大值為：15mm2）為雙曲柄機構(gòu)有兩種情況：滿足 桿長條件”；最短桿為機架；。滿足平行四邊形機構(gòu)條件。（寫Ibc HIad二排除）當(dāng)BC為最長桿時:由桿長條件”知：Iad +Ibc勺AB +lcD即：Iab 糾AD +Ibc Tcd =30 +50-35 =45mm當(dāng)AB為最長桿時:由桿長條件”知：Iad +Iab蘭Ibc +IcD即：Iab 蘭 Ibc +Icd -Iad =50 + 35 30 = 55mm所以IAB的最小值為：45mm3）為搖桿機構(gòu)有兩種情況:滿足桿長條件”；BC為最短桿（Ibc> IcD 二排除）。不滿足桿長條件”當(dāng)AD