機(jī)械原理考試試題及答案3篇

機(jī)械原理考試試題及答案3篇

、選擇題（每空2分，共10分）1、平面機(jī)構(gòu)中，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律取決于原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律和機(jī)構(gòu)的組成情況。2、一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)各桿長(zhǎng)度分別為30mm，60mm，80mm，100mm，當(dāng)以30mm的桿為機(jī)架時(shí)，則該機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。3、凸輪機(jī)構(gòu)中，當(dāng)推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律采用正弦加速運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，既無柔性沖擊也無剛性沖擊。4、平面機(jī)構(gòu)的平衡問題中，對(duì)“動(dòng)不平衡”描述正確的是動(dòng)不平衡只有在轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下才能表現(xiàn)出來。5、漸開線齒輪齒廓形狀決定于模數(shù)、分度圓上壓力角和齒數(shù)。二、填空題（每空2分，共20分）1、兩構(gòu)件通過面接觸而構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副稱為高副。2、作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的三個(gè)構(gòu)件的三個(gè)瞬心必在同一條直線上。3、轉(zhuǎn)動(dòng)副的自鎖條件是驅(qū)動(dòng)力臂≥摩擦圓半徑。4、斜齒輪傳動(dòng)與直齒輪傳動(dòng)比較的主要優(yōu)點(diǎn)：嚙合性能好，重合度大，結(jié)構(gòu)緊湊。5、在周轉(zhuǎn)輪系中，根據(jù)其自由度的數(shù)目進(jìn)行分類：若其自由度為2，則稱為行星輪系，若其自由度為1，則稱其為差動(dòng)輪系。6、裝有行星輪的構(gòu)件稱為行星架（轉(zhuǎn)臂或系桿）。7、棘輪機(jī)構(gòu)的典型結(jié)構(gòu)中的組成有：棘輪、棘爪、搖桿等。三、簡(jiǎn)答題（15分）1、構(gòu)件是機(jī)器中每一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)單元體，從運(yùn)動(dòng)角度講是不可再分的單位體。2、四桿機(jī)構(gòu)的“死點(diǎn)”是指機(jī)構(gòu)傳動(dòng)角為零的位置，此時(shí)驅(qū)動(dòng)從動(dòng)件的有效分力為零，從動(dòng)件不能運(yùn)動(dòng)。3、出現(xiàn)根切現(xiàn)象的原因是刀具的頂線超過了被切齒輪的嚙合極限點(diǎn)N，避免根切的方法有：增加齒數(shù)、增加模數(shù)、減小頂隙、減小刀具頂線高度。四、計(jì)算題（45分）1、計(jì)算如圖1所示機(jī)構(gòu)的自由度，注意事項(xiàng)應(yīng)說明。（5*2）注意事項(xiàng)：該機(jī)構(gòu)中轉(zhuǎn)動(dòng)副為2個(gè)，移動(dòng)副為1個(gè)，且C、D處的移動(dòng)副記作一個(gè)移動(dòng)副。自由度計(jì)算公式為：F=3n-(2pl+ph-p')-F'代入數(shù)據(jù)得：F=3*3-(2*4+0-0)-1=12、如圖2所示機(jī)構(gòu)中，各尺寸為：lAB=30mm，lAC=100mm，lBD=50mm，lDE=40mm，曲柄以等角速度ω1=10rad/s運(yùn)動(dòng)，試用圖解法求機(jī)構(gòu)在?1=45時(shí)，點(diǎn)D和E的加速度，以及構(gòu)件2的角速度和角加速度。（15分）首先以μl=0.0025m/mm作機(jī)構(gòu)的位置簡(jiǎn)圖，選擇C點(diǎn)為重合點(diǎn)。i.速度分析根據(jù)速度公式，vB=ω1*lAB=10*0.03=0.3m/s再根據(jù)速度影像原理，取μv=0.005m·s-1/mm作速度圖，得到vC2垂直于AB方向，vC3平行于BC方向。vD和vE分別為沿pd和pe方向的速度，計(jì)算得到vD=0.23m/s，vE=0.17m/s。ii.加速度分析由于構(gòu)件2和搖塊3組成移動(dòng)副，且構(gòu)件2作平面一般運(yùn)動(dòng)，所以選C（C2和C3）為重合點(diǎn)，則Vc3=VC4=0,ac3=ac4=0,ω3=ω2，α3=α2。根據(jù)加速度公式，求得aB=aD=aE=0.3*10=3m/s^2根據(jù)角速度公式，求得ω2=2.00rad/s（瞬時(shí)針）根據(jù)角加速度公式，求得α2=9.60rad/s^2=20，Z2=40，Z3=60，Z4=80，皮帶傳動(dòng)采用普通V帶，皮帶輪直徑分別為D1=100mm，D2=200mm，D3=300mm，D4=400mm，求傳動(dòng)比i和輪系傳動(dòng)效率η。（10分）答：傳動(dòng)比iN2N1Z1Z2Z3Z42060408032輪系傳動(dòng)效率η1e1elnD1D2lnD3D41.3.3eln100200ln3004001.3.3e.693.98從結(jié)構(gòu)角度講是由若干零件組成的整體。b)零件：是構(gòu)件的組成部分，可以再分為更小的零件。聯(lián)系：構(gòu)件由零件組成，零件構(gòu)成構(gòu)件。2、簡(jiǎn)述機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)和原動(dòng)件數(shù)的概念及其關(guān)系？答：機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)是指機(jī)構(gòu)中可獨(dú)立變動(dòng)的參數(shù)個(gè)數(shù)，通常用f表示。原動(dòng)件數(shù)是指機(jī)構(gòu)中直接由動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)的構(gòu)件數(shù)，通常用n表示。它們的關(guān)系是f=n×3-2×j，其中j為機(jī)構(gòu)中獨(dú)立的支點(diǎn)數(shù)。這個(gè)公式說明了機(jī)構(gòu)自由度數(shù)和原動(dòng)件數(shù)的關(guān)系，也可以用來判斷機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)是否能夠?qū)崿F(xiàn)。3、簡(jiǎn)述凸輪機(jī)構(gòu)的組成及其常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律？答：凸輪機(jī)構(gòu)由凸輪、推桿、搖桿等構(gòu)件組成。常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律有：a)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律：推桿的加速度為正弦函數(shù)，速度和位移都是余弦函數(shù)。b)一次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律：推桿的加速度為常數(shù)，速度和位移都是一次函數(shù)。c)梯形運(yùn)動(dòng)規(guī)律：推桿的加速度為梯形函數(shù)，速度和位移都是二次函數(shù)。4、簡(jiǎn)述滑塊機(jī)構(gòu)的分類及其應(yīng)用？答：滑塊機(jī)構(gòu)可以分為心軸滑塊機(jī)構(gòu)和心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)兩類。心軸滑塊機(jī)構(gòu)的應(yīng)用比較廣泛，如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門機(jī)構(gòu)、工程機(jī)械的液壓機(jī)構(gòu)等；心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)主要應(yīng)用于傳遞往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，如某些壓力機(jī)、卷板機(jī)等。5、簡(jiǎn)述機(jī)構(gòu)的靜力平衡和動(dòng)力平衡？答：機(jī)構(gòu)的靜力平衡是指機(jī)構(gòu)在靜止?fàn)顟B(tài)下，所有構(gòu)件所受合力和合力矩均為零的狀態(tài)。機(jī)構(gòu)的動(dòng)力平衡是指機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，所有構(gòu)件所受合力和合力矩均為零的狀態(tài)。靜力平衡是機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)，動(dòng)力平衡是機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的保證。為了保證機(jī)構(gòu)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，必須滿足機(jī)構(gòu)的靜力平衡和動(dòng)力平衡。b)加速度分析求aB2：c)角速度和角加速度分析由相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法可得：ω3=ω2/3+ω1/3=ω1=30rad/sα3=α2/3+α1/3=α1=0(因?yàn)榍D(zhuǎn)動(dòng)速度為恒定角速度，角加速度為0)因此，構(gòu)件3的角速度為30rad/s，角加速度為0。1.求解速度和加速度已知AB的角速度為ω1，BC的長(zhǎng)度為lBC，角速度為ω3。求vB3和vB2B3的大小和方向。根據(jù)向量疊加原理，vB3=vB2+vB2B3，其中vB2在AB方向，大小為0；vB2B3在BC方向，垂直于vB2B3。因此，可以先求出vB3和vB2B3的大小和方向，再求出vB2B3在AB方向的分量。由于AB和BC之間有摩擦，因此可以用μv=0.01m·s-1/mm來計(jì)算vB3和vB2B3的大小。根據(jù)速度圖，vB3的大小為0.8m/s，方向與速度圖相同；vB2B3的大小為1.6m/s，方向與速度圖相反。根據(jù)加速度分析，vB3的角速度為6rad/s，方向逆時(shí)針；BC的長(zhǎng)度為134mm，因此vB3的線速度大小為0.8m/s×134mm=0.107m；因此，vB3的加速度大小為4.8m/s，方向?yàn)锽向C；vB2B3的角加速度大小為2ω3，因此為12rad/s2，方向?yàn)榇怪庇趘B2B3的方向，即AB向C。2.求解傳動(dòng)比已知輪系中z1=60，z2=z2'=z3=z4=20，z5=100。求傳動(dòng)比i41。根據(jù)傳動(dòng)比的定義，i41=(z3z4)/(z1z2')=(20×20)/(60×20)=1/3。3.設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)已知破碎機(jī)的行程速比系數(shù)K=1.2，顎板長(zhǎng)度lCD=300mm，顎板擺角為35°，曲柄長(zhǎng)60mm。設(shè)計(jì)該四桿機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)步驟如下：a)根據(jù)顎板長(zhǎng)度和擺角，可以得到顎板的運(yùn)動(dòng)軌跡。將顎板的軌跡分解為水平和豎直方向的分量，得到顎板的垂直位移和水平位移。b)根據(jù)曲柄長(zhǎng)和顎板的垂直位移，可以計(jì)算出搖桿的長(zhǎng)度。根據(jù)搖桿的長(zhǎng)度和顎板的水平位移，可以計(jì)算出搖桿的極位夾角。c)根據(jù)搖桿的極位夾角和行程速比系數(shù)K，可以計(jì)算出曲柄的極位夾角。d)根據(jù)曲柄的極位夾角和曲柄長(zhǎng)，可以計(jì)算出連桿的長(zhǎng)度。e)根據(jù)連桿的長(zhǎng)度和搖桿的極限位置，可以繪制出四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)圖。f)檢查四桿機(jī)構(gòu)的合理性，并進(jìn)行必要的調(diào)整和優(yōu)化。進(jìn)行動(dòng)代換時(shí)，還需滿足構(gòu)件的速度、加速度、動(dòng)能和動(dòng)量守恒；進(jìn)行靜代換時(shí)，還需滿足構(gòu)件的受力平衡和力矩平衡。4、簡(jiǎn)述凸輪機(jī)構(gòu)的工作原理以及常見的凸輪形狀。答：凸輪機(jī)構(gòu)是利用凸輪的幾何形狀，通過推桿、滑塊等從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)構(gòu)的控制和輸出。常見的凸輪形狀有：圓形凸輪、橢圓形凸輪、拋物線形凸輪、擺線形凸輪等。5、簡(jiǎn)述滑塊搖桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用。答：滑塊搖桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是：具有單自由度、可逆性、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)械、汽車、飛機(jī)等領(lǐng)域，如曲軸連桿機(jī)構(gòu)、搖臂機(jī)構(gòu)等。1、齒輪傳動(dòng)要?jiǎng)蛩?、平穩(wěn)地進(jìn)行，需要滿足以下條件：1）齒廓滿足定傳動(dòng)比的齒廓嚙合基本定律。2）齒輪嚙合的重合度大于1。3）滿足正確嚙合條件。2、有一滾子推桿盤形凸輪機(jī)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，是否可行？為什么？答：不一定可行。假設(shè)滾子半徑為r，凸輪理論輪廓線的最小曲率半徑為ρmin。當(dāng)r>ρmin時(shí)，工作廓線會(huì)出現(xiàn)交叉，導(dǎo)致失真現(xiàn)象，不可行。當(dāng)r=ρmin時(shí)，工作廓線會(huì)出現(xiàn)尖點(diǎn)，凸輪輪廓在尖點(diǎn)處易磨損而導(dǎo)致失真，也不可行。當(dāng)r<ρmin時(shí)，也不可行。3、繪制唧筒機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖（草圖）。（略）4、圖示為一內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖，試計(jì)算其自由度；以EG為原動(dòng)件時(shí)分析組成此機(jī)構(gòu)的基本桿組及機(jī)構(gòu)級(jí)別。答：活動(dòng)構(gòu)件n=7，低副pl=10，因此機(jī)構(gòu)的自由度為：HF=3n-(2pl+ph-p')-F'=3×7-(2×10+1×0-0)-1=14以AB為元?jiǎng)蛹?，機(jī)構(gòu)可分解成Ⅲ級(jí)組和Ⅱ級(jí)組，組成此機(jī)構(gòu)的基本桿組為：Ⅲ級(jí)組：CD、DE、EF、FCⅡ級(jí)組：AB、BE、CE、DF、AF機(jī)構(gòu)級(jí)別為Ⅲ級(jí)機(jī)構(gòu)。5、試求圖示機(jī)構(gòu)在位置的全部瞬心。答：A點(diǎn)為P12，B點(diǎn)為P23，C點(diǎn)為P34，D點(diǎn)為P14。由三心定理，P13為B點(diǎn)，P24為D點(diǎn)。6、圖示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，已知lBC=50mm，lCD=35mm，lAD=30mm，AD為機(jī)架。（1）若此機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，且AB為曲柄，求lAB的最大值；（2）若此機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)，求lAB的最小值；（3）若此機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)，求lAB值的范圍。解：（1）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)需要滿足“桿長(zhǎng)條件”，即lAB+lBC≤lAD+lCD，代入數(shù)據(jù)得lAB≤15mm。（2）雙曲柄機(jī)構(gòu)需要滿足“桿長(zhǎng)條件”和“對(duì)心條件”，即lAB+lBC=lCD+lAD，代入數(shù)據(jù)得lAB=15mm。（3）雙搖桿機(jī)構(gòu)需要滿足“對(duì)心條件”，即lAB=lCD-lBC+lAD，代入數(shù)據(jù)得5mm≤lAB≤45mm。30-35+50=15mm，因此lAB的最大值為15mm。對(duì)于雙曲柄機(jī)構(gòu)，有兩種情況：滿足“桿長(zhǎng)條件”，最短桿為機(jī)架；或者滿足平行四邊形機(jī)構(gòu)條件。當(dāng)BC為最長(zhǎng)桿時(shí)，根據(jù)“桿長(zhǎng)條件”得出lAB≥45mm。當(dāng)AB為最長(zhǎng)桿時(shí)，根據(jù)“桿長(zhǎng)條件”得出lAB≤55mm，因此lAB的最小值為45mm。對(duì)于搖桿機(jī)構(gòu)，也有兩種情況：滿足“桿長(zhǎng)條件”，BC為最短桿；或者不滿足“桿長(zhǎng)條件”。當(dāng)AD為最短桿時(shí)，要求lAD+lBC>lAB+lCD，且lAB≤50，因此45<lAB≤50，或lAD+lAB>lBC+lCD，且lAB>50，因此lAB≥55。當(dāng)AB為最長(zhǎng)桿時(shí)，要求lBC+lAB>lAD+lCD，且lAB≤30，因此15<lAB≤30。在車床變速箱中，移動(dòng)三聯(lián)齒輪a使齒輪3’和4’嚙合，再移動(dòng)雙聯(lián)齒輪b使齒輪5’和6’嚙合。已知各輪的齒數(shù)和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以求得帶輪轉(zhuǎn)速的大小和方向。對(duì)于設(shè)計(jì)題，需要設(shè)計(jì)一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，已知搖桿CD的長(zhǎng)度lCD為75mm，行程速度變化系數(shù)K為1.5，機(jī)架AD的長(zhǎng)度lAD為100mm，以及搖桿CD的一個(gè)極限位置與機(jī)架AD間較小的夾角為45度。可以使用圖解法求解曲柄的長(zhǎng)度lAB和連桿的長(zhǎng)度lBC。首先，我們需要根據(jù)