機(jī)械原理復(fù)習(xí)試題及答案

1、中南大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育課程考試復(fù)習(xí)題及參考答案機(jī)械原理一、填空題：1.機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)等于。2.同一構(gòu)件上各點(diǎn)的速度多邊形必于對(duì)應(yīng)點(diǎn)位置組成的多邊形。3.在轉(zhuǎn)子平衡問題中，偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力可以用相對(duì)地表示。4.機(jī)械系統(tǒng)的等效力學(xué)模型是具有，其上作用有的等效構(gòu)件。5.無急回運(yùn)動(dòng)的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，極位夾角等于，行程速比系數(shù)等于。6.平面連桿機(jī)構(gòu)中，同一位置的傳動(dòng)角與壓力角之和等于。7. 一個(gè)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，極位夾角等于36o，則行程速比系數(shù)等于。8. 為減小凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角，應(yīng)該凸輪的基圓半徑。9. 凸輪推桿按等加速等減速規(guī)律運(yùn)動(dòng)時(shí)，在運(yùn)動(dòng)階段的前半程作運(yùn)動(dòng)，后半程作運(yùn)動(dòng)。10

2、.增大模數(shù)，齒輪傳動(dòng)的重合度；增多齒數(shù)，齒輪傳動(dòng)的重合度。11.平行軸齒輪傳動(dòng)中，外嚙合的兩齒輪轉(zhuǎn)向相，內(nèi)嚙合的兩齒輪轉(zhuǎn)向相。12.輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如果各齒輪軸線的位置相對(duì)于機(jī)架都不改變，這種輪系是輪系。13.三個(gè)彼此作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件共有個(gè)速度瞬心，且位于。14.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中傳動(dòng)角為，傳動(dòng)效率最大。15.連桿是不直接和相聯(lián)的構(gòu)件；平面連桿機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)副均為。16.偏心輪機(jī)構(gòu)是通過由鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)演化而來的。17.機(jī)械發(fā)生自鎖時(shí)，其機(jī)械效率。18.剛性轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡的條件是。19.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中的最小傳動(dòng)角出現(xiàn)在與兩次共線的位置時(shí)。20.具有急回特性的曲桿搖桿機(jī)構(gòu)行程速比系數(shù)k1。21.四桿機(jī)構(gòu)的壓力

3、角和傳動(dòng)角互為，壓力角越大，其傳力性能越。22.一個(gè)齒數(shù)為 Z，分度圓螺旋角為的斜齒圓柱齒輪，其當(dāng)量齒數(shù)為。23.設(shè)計(jì)蝸桿傳動(dòng)時(shí)蝸桿的分度圓直徑必須取值，且與其相匹配。24.差動(dòng)輪系是機(jī)構(gòu)自由度等于的周轉(zhuǎn)輪系。25.平面低副具有個(gè)約束，個(gè)自由度。26.兩構(gòu)件組成移動(dòng)副，則它們的瞬心位置在。27.機(jī)械的效率公式為，當(dāng)機(jī)械發(fā)生自鎖時(shí)其效率為。28.標(biāo)準(zhǔn)直齒輪經(jīng)過正變位后模數(shù)，齒厚。29.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)出現(xiàn)死點(diǎn)，是以作主動(dòng)件，此時(shí)機(jī)構(gòu)的角等于零。30. 為減小凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角，可采取的措施有和。31.在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，如果將桿作為機(jī)架，則與機(jī)架相連的兩桿都可以作_運(yùn)動(dòng)，即得到雙曲柄機(jī)構(gòu)。32.凸輪從動(dòng)

4、件作等速運(yùn)動(dòng)時(shí)在行程始末有性沖擊；當(dāng)其作運(yùn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件沒有沖擊。33.標(biāo)準(zhǔn)齒輪圓上的壓力角為標(biāo)準(zhǔn)值，其大小等于。34.標(biāo)準(zhǔn)直齒輪經(jīng)過正變位后齒距，齒根圓。35.交錯(cuò)角為90 的蝸輪蝸桿傳動(dòng)的正確嚙合條件是、。36.具有一個(gè)自由度的周轉(zhuǎn)輪系稱為輪系，具有兩個(gè)自由度的周轉(zhuǎn)輪系稱為_ 輪系。二、簡答題：1圖示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，已知 l AB=55mm，l BC=40mm，l CD=50mm， l AD=25mm。試分析以哪個(gè)構(gòu)件為機(jī)架可得到曲柄搖桿機(jī)構(gòu)？（畫圖說明）2判定機(jī)械自鎖的條件有哪些？3轉(zhuǎn)子靜平衡和動(dòng)平衡的力學(xué)條件有什么異同？4飛輪是如何調(diào)節(jié)周期性速度波動(dòng)的？5造成轉(zhuǎn)子不平衡的原因是什么？平衡

5、的目的又是什么？6凸輪實(shí)際工作廓線為什么會(huì)出現(xiàn)變尖現(xiàn)象？設(shè)計(jì)中如何避免？7漸開線齒廓嚙合的特點(diǎn)是什么？8何謂基本桿組？機(jī)構(gòu)的組成原理是什么？9速度瞬心法一般用在什么場合？能否利用它進(jìn)行加速度分析？10移動(dòng)副中總反力的方位如何確定？11什么是機(jī)械的自鎖？移動(dòng)副和轉(zhuǎn)動(dòng)副自鎖的條件分別是什么？12凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)的基本原理是什么？如何選擇推桿滾子的半徑？13什么是齒輪的節(jié)圓？標(biāo)準(zhǔn)直齒輪在什么情況下其節(jié)圓與分度圓重合？14什么是周轉(zhuǎn)輪系？什么是周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化輪系？15什么是傳動(dòng)角？它的大小對(duì)機(jī)構(gòu)的傳力性能有何影響？鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角在什么位置？16機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析當(dāng)中的加速度多邊形具有哪些特點(diǎn)？17

6、造成轉(zhuǎn)子動(dòng)不平衡的原因是什么？如何平衡？18漸開線具有的特性有哪些？19凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)一般分為哪幾個(gè)階段？什么是推程運(yùn)動(dòng)角？20什么是重合度？其物理意義是什么？增加齒輪的模數(shù)對(duì)提高重合度有無好處？21什么是標(biāo)準(zhǔn)中心距？一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪的實(shí)際中心距大于標(biāo)準(zhǔn)中心距時(shí)，其傳動(dòng)比和嚙合角分別有無變化？三、計(jì)算與作圖題：1. 計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度，要求指出可能存在的復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束。2求圖示機(jī)構(gòu)的全部瞬心和構(gòu)件1、 3 的角速度比。3用圖解法設(shè)計(jì)一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。已知滑塊的行程速比系數(shù)K=1.4 ，滑塊的行程 H=60mm。導(dǎo)路偏距 e=20mm,求曲柄長度l AB和連桿長度l BC。4已知

7、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的行程速比系數(shù)K1.25 ，搖桿長 l CD=40mm，搖桿擺角 =60o, 機(jī)架長 l AD=55mm。作圖設(shè)計(jì)此曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，求連桿和曲柄的長度。5一對(duì)外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，已知齒數(shù)Z1 24，Z264，模數(shù)m6mm，安裝的實(shí)際中心距a 265mm。試求兩輪的嚙合角a，節(jié)圓半徑r 1和r 2。6已知輪系中各齒輪齒數(shù)Z1=20， Z2=40， Z2 = Z 3=20， Z4=60， n1=800r/min ，求系桿轉(zhuǎn)速nH 的大小和方向。7. 計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度，要求指出可能存在的復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束。8取一機(jī)器的主軸為等效構(gòu)件，已知主軸平均轉(zhuǎn)速nm=1000r/

8、min ，在一個(gè)穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)循環(huán)（2）中的等效阻力矩Mer如圖所示，等效驅(qū)動(dòng)力矩Med為常數(shù)。若不計(jì)機(jī)器中各構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，試求：當(dāng)主0.05JFMe(Nm)300MerO2/34/329設(shè)計(jì)一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，已知搖桿長度為40mm，擺角為40 度，行程速比系數(shù)K 為 1.4，機(jī)架長度為連桿長度與曲柄長度之差，用作圖法求各個(gè)桿件的長度。 75mm，行程速度變化系數(shù)k 1.5 ，機(jī)10設(shè)計(jì)如題圖所示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，已知其搖桿CD的長度 l CD架 AD的長度 l100 mm，搖桿的一個(gè)極限位置與機(jī)架的夾角 45°，用作圖法求曲柄的長度 lAB和AD連桿的長度l BC。11一正常齒制標(biāo)準(zhǔn)直齒輪。

9、m =4, z=30, =20 ，計(jì)算其分度圓直徑、基圓直徑、齒距、齒頂圓直徑及齒頂圓上的壓力角。12如圖，已知z1=6 ， z2=z2, =25， z3=57， z4=56，求 i14 ？13. 計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度，要求指出可能存在的復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束。BACDFEF14如圖 F 為作用在推桿2 上的外力，試確定凸輪1 及機(jī)架 3 作用給推桿2 的總反力R12 及 R32 的方位（不計(jì)重力和慣性力，虛線小圓為摩擦圓）。15請(qǐng)?jiān)趫D中畫出一個(gè)死點(diǎn)位置、最小傳動(dòng)角的位置以及圖示位置的壓力角。16已知機(jī)構(gòu)行程速度變化系數(shù)k 1.25 ，搖桿長度l400mm, 擺角 30°，機(jī)架

10、處于水平位置。CD試用圖解法設(shè)計(jì)確定曲柄搖桿機(jī)構(gòu)其他桿件的長度。17已知一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)安裝的外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的中心距a=196mm ，傳動(dòng)比i=3.48 ，小齒輪齒數(shù)Z1=25。確定這對(duì)齒輪的模數(shù)m；分度圓直徑d1、d2；齒頂圓直徑da1、da2；齒根圓直徑df1 、df2。（ 10分）18在圖示復(fù)合輪系中，已知各齒輪的齒數(shù)如括弧內(nèi)所示。求傳動(dòng)比i1H 。參考答案一、 1原動(dòng)件數(shù)目2相似于3質(zhì)徑積4等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，等效力矩5 0，16 907 1.58增大9等加速；等減速10不變；增大11相反；相同12定軸13 3；一條直線上14 90015機(jī)架；低副16擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副半徑17小于等于018偏心質(zhì)量

11、產(chǎn)生的慣性力和慣性力矩矢量和為019曲柄；機(jī)架20大于21余角；差22 z/cos 323標(biāo)準(zhǔn)值；模數(shù)24 225 2； 126垂直移動(dòng)路線的無窮遠(yuǎn)處27 =輸出功 / 輸入功 =理想驅(qū)動(dòng)力 / 實(shí)際驅(qū)動(dòng)力；小于等于028不變；增加29搖桿；傳動(dòng)角30增加基圓半徑；推桿合理偏置31最短；整周回轉(zhuǎn)32剛性；五次多項(xiàng)式或正弦加速度運(yùn)動(dòng)33分度圓； 20034不變；增加35 mt2 =mx1=m； t2 = x1= ； 1= 236行星；差動(dòng)二、 1作圖（略）最短桿鄰邊AB 和 CD。2 1) 驅(qū)動(dòng)力位于摩擦錐或摩擦圓內(nèi)；2）機(jī)械效率小于或等于03）工作阻力小于或等于03靜平衡：偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力

12、平衡動(dòng)平衡：偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力和慣性力矩同時(shí)平衡4飛輪實(shí)質(zhì)是一個(gè)能量儲(chǔ)存器。當(dāng)機(jī)械出現(xiàn)盈功速度上升時(shí)，飛輪軸的角速度只作微小上升，它將多余的能量儲(chǔ)存起來；當(dāng)機(jī)械出現(xiàn)虧功速度下降時(shí)，它將能量釋放出來，飛輪軸的角速度只作微小下降。5原因：轉(zhuǎn)子質(zhì)心與其回轉(zhuǎn)中心存在偏距；平衡目的：使構(gòu)件的不平衡慣性力和慣性力矩平衡以消除或減小其不良影響。6變尖原因：滾子半徑與凸輪理論輪廓的曲率半徑相等，使實(shí)際輪廓的曲率半徑為0。避免措施：在滿足滾子強(qiáng)度條件下，減小其半徑的大小。7 1）定傳動(dòng)比2）可分性 3）輪齒的正壓力方向不變。8基本桿組：不能拆分的最簡單的自由度為0 的構(gòu)件組。機(jī)構(gòu)組成原理：任何機(jī)構(gòu)都可看成是有

13、若干基本桿組依次連接于原動(dòng)件和機(jī)架上而構(gòu)成的。9簡單機(jī)構(gòu)的速度分析；不能。10 1）總反力與法向反力偏斜一摩擦角2）總反力的偏斜方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反。11自鎖：無論驅(qū)動(dòng)力多大，機(jī)構(gòu)都不能運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。移動(dòng)副自鎖的條件是：驅(qū)動(dòng)力作用在摩擦錐里；轉(zhuǎn)動(dòng)副自鎖的條件是：驅(qū)動(dòng)力作用在摩擦圓內(nèi)。12 1）反轉(zhuǎn)法原理2 ）在滿足強(qiáng)度條件下，保證凸輪實(shí)際輪廓曲線不出現(xiàn)尖點(diǎn)和“失真”，即小于凸輪理論輪廓的最小曲率半徑。13經(jīng)過節(jié)點(diǎn)、分別以兩嚙合齒輪回轉(zhuǎn)中心為圓心的兩個(gè)相切圓稱為節(jié)圓。當(dāng)兩標(biāo)準(zhǔn)齒輪按標(biāo)準(zhǔn)中心距安裝時(shí)其節(jié)圓與分度圓重合。14至少有一個(gè)齒輪的軸線的位置不固定，而繞其他固定軸線回轉(zhuǎn)的輪系稱為周轉(zhuǎn)輪系。在

14、周轉(zhuǎn)輪系中加上公共角速度 - H 后，行星架相對(duì)靜止，此時(shí)周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)化成定軸輪系，這個(gè)假想的定軸輪系稱為原周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化輪系。15壓力角的余角為傳動(dòng)角，傳動(dòng)角越大， 機(jī)構(gòu)傳力性能越好。最小傳動(dòng)角出現(xiàn)在曲柄和機(jī)架共線的位置。16 1）極點(diǎn) p的加速度為02 ）由極點(diǎn)向外放射的矢量代表絕對(duì)加速度，而連接兩絕對(duì)加速度矢端的矢量代表該兩點(diǎn)的相對(duì)加速度。3 ）加速度多邊形相似于同名點(diǎn)在構(gòu)件上組成的多邊形。17轉(zhuǎn)子的偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力和慣性力偶矩不平衡；平衡方法：增加或減小配重使轉(zhuǎn)子偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力和慣性力偶矩同時(shí)得以平衡。18 1）發(fā)生線BK 的長度等于基圓上被滾過的圓弧的長度2）漸開線任一點(diǎn)的法

15、線恒與其基圓相切3）發(fā)生線與基圓的切點(diǎn)是漸開線的曲率中心4）漸開線的形狀取決于基圓的大小5）基圓內(nèi)無漸開線。19推程、遠(yuǎn)休止、回程、近休止；從動(dòng)件推桿在推程運(yùn)動(dòng)階段，凸輪轉(zhuǎn)過的角度稱為推程運(yùn)動(dòng)角。20實(shí)際嚙合線段與輪齒法向齒距之比為重合度，它反映了一對(duì)齒輪同時(shí)嚙合的平均齒數(shù)對(duì)的多少。增加模數(shù)對(duì)提高重合度沒有好處。21一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪安裝時(shí)它們的分度圓相切即各自分度圓與節(jié)圓重合時(shí)的中心距為標(biāo)準(zhǔn)中心距。當(dāng)實(shí)際中心距大于標(biāo)準(zhǔn)中心距時(shí)，傳動(dòng)比不變，嚙合角增大。三、計(jì)算與作圖題：1、 F=3*7-2*12-1=12、 1/ 3=P13P34/P 13P14=4P13P24P23P141P12243P343、

16、 =180*（ k-1 ） /(k+1)=30 °按題意作 C1C2=H,作 OC1C2= OC2C1=90- =60°交 O點(diǎn)，作以 O圓心的圓如圖，再作偏距直線交于A 點(diǎn)。AC=b-a AC2=b+a 由此得曲柄 a 和連桿 b 的長度。1°4 =180*（ k-1 ） /(k+1)=2 01) 按已知條件作 DC1、 DC2 ； 2) 作直角三角形及其外接圓如圖；3 ）以 D 為圓心， 55mm為半徑作圓交于A 點(diǎn)。AC=b-a AC2=b+a 由此得曲柄 a 和連桿 b 的長度。1C1C240A55600D2005 a=0.5m(z 1+z 2)=264

17、=arcos(264*cos20° /265)=20.6°rb1=0.5m*z1cos20 ° =67.66r=0.5m*zcos20°b22=180.42r1=r b1/cos =72.3r 2=r b2/cos =192.7566.齒輪 1、2是一對(duì)內(nèi)嚙合傳動(dòng)： n /n =z/z=21221組成一周轉(zhuǎn)輪系，有：(n)/(n-n )=-z/z齒輪 2 -3-4-n=-32H4H42又因?yàn)?n 2=n2n4=0解得： nH=100 r/min方向與 n1 相同。7 F=3*6-2*8-1=18 Md=(300*4 /3*1/2)/2 =100Nm Wm

18、ax=89 ( 用能量指示圖確定 ) J F=900 Wmax/ 2n2 =0.519 =180*（ k-1 ） /(k+1)=30 °如圖，按題意作出D,C1,C2，作直角三角形外接圓；作C1D 的垂直平分線，它與圓的交點(diǎn)即A 點(diǎn)。連接 AC1、 AC2。12=b+a由此得曲柄 a 和連桿 b 的長度。 AD為機(jī)架的長度。AC=b-a ACC1C240400DA300°10按題意作圖， =180* （k-1 ） /(k+1)=36AC1=b-aAC2=b+a由此得曲柄a 和連桿 b 的長度。C1C2B3602ADB111 d=mz=120 d b=dcos20 0=112.76P=m =12.56 d=(z+2)m=128acos a=db/d a=0.881a=28.24 ?12齒輪 1-2-3