2022《机械原理》考试题及答案.docx

2022最新机械原理考试题及答案班级姓名学号成绩温馨提示:同学们,经过本学期的学习,你定积累了很多 知识,现在请认真、仔细地完成这张试卷吧。加油!、选择题（每空2分,共10分）1、平面机构的平衡问题中,对“动不平衡”描述正确的是B A、 只要在个平衡面内增加或出去个平衡质量即可获得平衡B、 动不平衡只有在转子运转的情况下才能表现出来C、 静不平衡针对轴尺寸较小的转子（转子轴向宽度b与其直径D之比b/D<0. 2）D、 使动不平衡转子的质心与回转轴心重合可实现平衡2、平面机构中,从动件的运动规律取决于 D .A、 从动件的尺寸B、 机构组成情况C、 原动件运动规律D、 原动件运动规律和机构的组成情况3 钱链四杆机构各杆长度分别为30mm , 60mm, 80mm, 100mm,当以30mm的杆为机架时,则该机构为A 机构。A、 双摇杆B、 双曲柄C、 曲柄摇杆D、 不能构成四杆机构4、凸轮机构中,当推杆运动规律采用C 时,既无柔性冲击也无刚性冲击。A、 一次多项式运动规律B、 二次多项式运动规律C、 正弦加速运动规律D、 余弦加速运动规律5、渐开线齿轮齿廓形状决定于D .A、 模数B、 分度圆上压角C、 齿数D、 前3项二、填空题（每空2分,共20分）1、 两构件通过面接触而构成的运动副称为低m 2、 作相对运动的三个构件的三个瞬心必在同一条直线上 。3、 转动副的自锁条件是 驱动臂W摩擦圆半 £4、 斜齿轮传动与直齿轮传动比较的主要优点:啮合性能 好,重合度大,结构紧凑 。5、 在周转轮系中,根据其自由度的数目进行分类:若其 自由度为2,则称为差动轮系,若其自由度为!,则 称其为行星轮系。6、 装有行星轮的构件称为行星架（转臂或系杆）。7、 棘轮机构的典型结构中的组成有:摇杆 、棘 爪 、 棘轮 等。三、简答题（15分）1、 什么是构件?答:构件:机器中每个独立的运动单元体称为个构件; 从运动角度讲是不可再分的单位体。2、 何谓四杆机构的“死点”？答：当机构运转时,若出现连杆与从动件共线时,此时Y=0, 主动件通过连杆作用于从动件上的力将通过其回转中心,从 而使驱动从动件的有效分力为零,从动件就不能运动,机构 的这种传动角为零的位置称为死点。3、 用范成法制造渐开线齿轮时,出现根切的根本原因是 什么?避免根切的方法有哪些?答：出现根切现象的原因:刀具的顶线（不计入齿顶比普通齿条高出的一段c*m)超过了被切齿轮的啮合极限点M,则 刀具将把被切齿轮齿根一部分齿廓切去。避免根切的方法:(a)减小齿顶高系数ha*. (b)加大刀具 角a. (c)变位修正四、计算题(45分)1、 计算如图1所示机构的自由度,注意事项应说明?(5*2)小题a:其中A、B处各有一个转动副,B处有一个移动副, C、D处的移动副记作一个移动副。即 =3, p, =4, ph = 0, p'= F'=0;所以该机构自由度为:F = 3n-(2pt + ph- p')-F'= 3x3-(2x4 + 0-0)-0二1小题b：其中A、B、C、G、H处各有一个转动副,F处为复 合较链有两个转动副,B处有一个局部自由度,D、E处的两 个移动副记作一个移动副。 即 =7, p, =9, ph = 1, p'=0, F'=5所以该机构自由度为:F = 3n-(2p, + pll-p')-F' = 3x7-(2x9 + l-0)-l=12、 如图2所示机构中,各尺寸为:30mll1,100mm, 乙L50mll1, *40mm,曲柄以等角速度3尸10 rad/s运动, 试用图解法求机构在仏=45。时,点D和E的加速度,以及 构件2的角速度和角加速度。(15分)图2机构中构件2和摇块3组成移动副,且构件2作平面一般运 动,选 C （C2 和 C3）为重合点,则 Vc3=VC4=0, ac3=ac4=0, co 3= co 2, a 3= a 2 i. 速度分析vB -电，ah = 10 x 0.03 = 0372/sVC2 =%+ VC2B = VC3 + VC2C3方向丄 AB _LBCI IBC大小 ? ?取口产0.005msT/mm作上式的速度图（图b）,再根据 速度影像原理得点d及e。="、,pd = 0.005x45.2 = 0.23m/s （沿p昉向）vE = pe = 0.005x 34.4 = 0.17ml s 沿pe 方向）氏be、 0.005x48.5 ,Umqi、6 = 2= 2.00rad/s （瞬时针） 0.123ii. 加速度分析aBa=说1AB = 100 x 0.03 = 3m/ s2= 2x2x0.005 X 34.5 = 0.69阳/$2 （方向。f E）q"月=2.00° x0.123 = 0.49m/aC2C3 = 2G3匕72c3°C2=+“C28方向8fA CtB 大小 v v“C28=°C3+ "c2c3+ “C2c3IBCIBC IIBC?0 v ?以a=。. 04m s 2/mm作加速度图（图c）,再加速度影像原理 得点d'和e',由图可得:。='= 0.04x 65.14 = 2.61/（海，方向）="= 0.04x71.01 = 2.84加/$2（沿方向）0.04x25.850”, , 2 /“否荘上丄、0.123CB 'CB= 8.41raJ/52 (顺时针) 3、设计对渐开线外啮合标准齿轮圆柱齿轮机构。已知 zR8, zk36,模数炉3,压力角。与齿顶高系数:为标准值,试求:1)2)（10 分）该圆柱齿轮机构的传动比两轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、基圆 直径、分度圆上齿厚3）求两轮的中心距 答:a)b)该圆柱齿轮机构的传动比纟=更=212 z, 18两轮的分度圆直径:4 = niz1 = 3x 18 = 54/w? d2 = inz2 = 3 x 36 = 108，加;？ 齿顶圆直径:daX =( + 2/?* )/n = (18 + 2x l)x 3 = 63加?da2 (z2 + 2匕)m = (36 + 2x1)x3 = 117 nun齿根圆直径：dfl =(4 2 2c* > = (18-2x1-2x0.25) x3 = 46.5/wn df2 = (z2 -2/z* -2c)m = (36-2xl-2x0.25)x3 = l00.5mm 基圆直径:4=4 xcos5 = 54xcos20° = 50.74dh2 - d2 xcos5 = 117 x cos20° = 109.94!?分度圆上齿厚:7DTI 3.14x3.=4.7 mm22C）两轮中心距:4 + 54+108 0 1a = - = 8 mm4、在图示轮系中,已知:Z尸22, Z3=88, Z3' =Z50试求传动比。（10分）答:齿轮1、2、3、H组成行星轮系部 分;齿轮3'、4、5组成定轴轮系部分;产一域一H _ Z2Z3 _ Z3 _ 88 _ l. 3 - qg "Z z?Z| 22定轴轮系部分:一丸=-15 z3,z4 zy由图中可知：又有：3 二 8、由式1、2、3、4联立可得：=9五、设计题（10分）设计导杆机构,已知机架长度(1)(4)100mm,行程速比系数其中行星轮系部分的传动比:K=1.5o （要求保留作图轨迹,以及必要的文字说明） 解：导杆机构的极位夹角e = 18O°x（K-l） = 18O°x（L5-1） =36。K + l1.5 + 1根据导杆机构的特性知：。为,其中为导杆的摆角作图步骤:a）作 /.mDn =（p = Ob）作4M的角平分线,在该线上取="=100恤（即机架 长度）C）过A点作导杆任一极位的垂线AG （或AC2）,其即为曲 柄,故a = dsin(/2) = 100xsin(36/2) = 30.90试题2一、填空题（每题2分,共20分）1、机构具有确定运动的条件:机构自由度数二机构的原动件数 。2、速度影像的相似原理只能应用于同一构件上的各点。3、对心曲柄滑块机构,若以滑块为机架,则该机构演化为 定块机构（或直动导杆机构）。4、移动副的自锁条件是:驱动作用在移动副的摩擦角内 5、凸轮机构推杆的常用运动规律中,一次多项式运动规律有刚性冲击。6、渐开线的形状取决于基圆的大小。7、直齿圆柱齿轮机构的正确啮合条件是:模数相等 、压角相等 。8、有一外槽轮机构,已知槽轮的槽数z = 4,转盘上装有一个 圆销,则该槽轮机构的运动系数k=0.2509、回转构件进行动平衡时,应在两个平衡基面上加平衡质量。10、当两构件组成兼有滑动和滚动的高副时,其瞬心在过 接触点高副元素的公法线 处。二、简答题(每小题5分,共25分)1、简述构件和零件的区别和联系?答:a)构件:从运动角度讲是不可再分的单位体。b)零件:从制造角度讲是不可再分的单位体。c)构件可以由多个零件通过刚性联结获得。2、什么是当量摩擦系数?答:为了计算摩擦简便,把运动副元素几何形状对运动副 的摩擦力的影响因素计入到摩擦系数中,这种转化后的摩擦 系数称为当量摩擦系数。3、 实现往复移动或往复摆动的机构有哪些?答:(1)连杆机构(2)凸轮机构(3)螺旋机构(4)齿轮齿条机构(5)组合机构4、 机械的“平衡”与“调速”都可以减轻机械中的动载 荷,但两者有何本质区别?答:1)机械平衡是通过消除或减小惯性和惯性矩来减轻 机械中的动载荷。2)调速是使机械的运动避开其共振区域,从而减小轴的挠 度,获得减轻机械中动载荷的目的。5、 简述渐开线圆柱斜齿轮机构主要有哪些优缺点?答:优点:(1)啮合性能好:逐渐啮入,逐渐啮出,传动平稳,噪 音小。(2)重合度大：降低每对齿轮的载荷,提高承载能力。(3)结构紧凑:避免根切的最小齿数小。缺点:运转时有轴向。2、图示为内燃机的机构简图,试计算其自由度,并分析组成此机构的基本杆组及机构级别。(10分)答:见图所示。活动构件n=7； 副 pl=10；所以机构的自由度为F = 3n-(2pt + ph- p')-F'=3x7-(2xlO + lxO-O)-O = l 以AB为原动件：c机 构可分解 成下图。 I!级机构因此该机构为:II级机构3、试求机构在图示位置的全部瞬心。（5分）答:A点为出;B点为P12；P23由三心定理求得,见图。4、在图示导杆机构中,= 90°,尸&加,I ac =120 mm ,曲柄 AB以等角速度=30%d/s转动,试用相对运动图解法求构件3 的角速度和角加速度。（15分）解:以口尸0. OOlm/mn）作机构的位置简图,如图a所示。lRC - +1：1t = 1202 + 602 h 134/7Z7?/a）速度分析4求»82e=用=助，冋=30 x 0.06 = L8m/s（方向垂直AB转向同3 1）求3VB2 = VB3 + VB2B3方向丄48丄8c/ AB大小 1.8?取口 v=0. 01m sT/mm作上式的速度图（图b）vB3 = p4 =0.01x8（）.36ao.8m/s （方向见图） 283 ="也 4 =0Olxl6L（）7al.6 m/s （方向见图）g = - =r « brad / s （逆时针）3 Lr 134x10-''a）加速度分析aB2 = aB2 =:=302 x0.06 = 542/s2 （方向8 > A） 二;x/雇=62 x0.134 k4.8"z/s（方向f C）4263 = 23 %2B3 = 2x6xl.6 = l 9.2/71/ S （方向丄U族加）aB3 +a82B3丄8C丄U6283?19.2aB283IIBC9aB2 aB3 + 方向Bf A BfC 大小 544.8以口 a=lm smm作加速度图（图c）唯=西= 1x29.0829机/ §2（方向见图）"29 lRr -0.134=216rad I s25、图示轮系中,已知:4z4 = 20, z5 = 100 试求传动比。（10分）答:出 _ _z2z5 _20x100 _5150 gh乎/60 x 203H _ g -H_Z2Z3Z4 _ 20 x 20 _1（1）（2）14 4 Hzz2 Z360 x 203由式1、2联立可得:/41=-1.5四、设计题（10分）如图所示,设已知破碎机的行程速比系数K=1.2,顎板 长度，8 = 300mm »顎板摆角0 = 35° ,曲柄长60mll!。试设计该四杆机构。6.市解:作图步骤:卜、d）由给定的行程速比变化系数rwK,得曲柄摇杆机构的极位夹屛角彎i80°x（i.2-i）= 1636K + 11.2+1e）作出摇杆两个极限位置CiD和C2D,使“2=35。f）连接3、C2,并作CM垂直于CG。g）作/C£N = 90。-。= 90。16.36。= 73.64。,N 与 M 相交于 P 点,由图可见,ZC,PC2 =6> = 16.36 _h）利用余弦定理求AG （令为x）J J :cose =（2旳 + +厂 匕2（2 X ， 宀）x（ /fi/clc2 =180.42/wn代入求得连杆的长度:.225.44“i）以G为圆心,X为半径作圆,与前述，外接圆的交点即为所求的A点。j）量得机架长:309. 43mm试题3一、填空题（每空2分,共20分）1、机构中按给定的运动规律对立运动的构件称为原动件 ;而其余活动构件称为丛且ft 02、转动副的自锁条件是:驱动作用在摩擦圆内 3、对心曲柄滑块机构,若以曲柄为机架,则该机构演化为导杆机构 4、机构的压角是指 与速度所夹锐5、凸轮机构推杆的常用运动规律中,余弦加速度运动规律 有柔性冲击。6、齿轮机构的重合度愈大,表明同时参加啮合的轮齿对数 愈 多7、棘轮机构的主要组成构件有:棘轮 、棘爪、止动爪 等。8、机器速度波动的类型有:周期性速度波动、非周期性速度波动。9、设计滚子推杆盘形凸轮轮廓线时,若发现工作廓线有变 尖现象时,则尺寸参数上应采取的措施是:加大基圆半径。10、在曲柄摇杆机构中,当 曲柄 与 机架 两次共 线位置时出现最小传动角。二、简答题（每小题5分,共25分）1、何谓运动副及运动副元素?答:运动副是指两构件直接接触具有确定的相对运动关系 的种联结。（书本）:两个构件直接接触而组成的可动的联接。 运动副元素：参加接触的部分。两构件上能够参加接触而构成运动副的表面。2、 列举5种能实现连续回转运动的机构。答:1） 摩擦传动机构:如带传动、摩擦轮等2） 啮合传动机构:如齿轮传动、蜗杆传动、链传动等3） 连杆机构：如双曲柄机构、平行四边形机构等。3、 简述进行质量代换需要满足的三个条件?动代换和静 代换各应满足什么条件?答:质量代换法需满足三个条件:1） 代换前后构件的质量不变;2） 代换前后构件的质心位置不变;3） 代换前后构件对质心轴的转动惯量不变;其中:动代换需要满足前面三个条件;静代换满足前两个条件便可。4、齿轮传动要匀速、平稳地进行,必须满足哪些条件?答:4） 对齿廓的要求:齿廓满足定传动比的齿廓啮合基本定律。5） 对重合度要求：齿轮啮合的重合度大于1。6） 对正确啮合要求:满足正确啮合条件。5、有一滚子推杆盘形凸轮机构,在使用中发现推杆滚子的直径偏小,欲改用较大的滚子,问是否可行?为什么?答：不一定。令滚子半径为 凸轮理论轮廓线的最小曲率半径为而当：四时:工作廓线出现交叉,出现失真现象。这时不可行。当:4=41M时:工作廓线出现尖点，凸轮轮廓在尖点处易磨损而导致失真。这时也不可行。当:Pmin时:这时也不可行。三、计算题（共45分）1、绘制唧筒机构简图（草图）。（5分）M I2、图示为1、内燃机的机拓一!构简图,试而 计算其自由¥c匚半度;以EG为B厂二D H屮原动件时分析组成此机构的E 基本杆组及机构级别。（1。分）L F答:活动构件n=7;低副pl=10；g所以机构的自由度为F = 3n-Qpa Ph- P')-F'=3x7 - (2x10 + 1x0-0) - 0 = 1以AB为元动件:机构可分解成下图。为III级机构3、试求机构在图示位置的全部瞬心。（5分）答:A点为;B点为P23；C点为P34；D点为P14；P13由三心定理求得为B 点,见图。P24由三心定理求得为D 点,见图。4、图布钗链四杆机构中,已知/BC =50 5，/co =35",0 =30，切,。为机架,（15分）（1）若此机构为曲柄摇杆机构,且AB为曲柄,求山的最 大值;（2）若此机构为双曲柄机构,求的,最小值;（3）若此机构为双摇杆机构,求值的范围;aYJd解:1）曲柄摇杆机构要求满足杆长条件”;曲柄为连架杆且最短三个条件。由“杆长条件”知:3+/4+/即:lAB < lAD + /CD - /BC = 30 + 35 - 50 = 5nvn 所以8的最大值为:15mm2）为双曲柄机构有两种情况:满足“杆长条件”;最短杆为机架;。满足平行四边形机构条件。（.”排除）当BC为最长杆时:由“杆长条件”知:Iad+1bc1ab+1cd即 ad + Ir =30 + 50 35 = 45 "刀当AB为最长杆时:由“杆长条件”知:Iad+IabWIbc+Icd即:lAB lBC + ZCD - ZAD - 50 + 35 - 30 = 55mm所以/.的最小值为:45mm3）为摇杆机构有两种情况：满足“杆长条件”；BC为最短杆（' d.,.排除）。不满足“杆长条件”当AD为最短杆时：要求:儿+ 几+牡;3K50得:45Z,4B50或+，AB ，BC +，CD ；，AB 50： IAB 2 55当AB为最长杆时:要求:+ /”却,+ ;，b30 得:15ZAfl305、在图示的车床变速箱中,移动三联齿轮a使齿轮3，和4, 啮合。又移动双联齿轮b使齿轮5'和6啮合。已知各轮Zj =42,z2 =58,z31=38,z4,= 42,z5,= 50,z6,= 48 ,电动机的转速勺=1445r/nin,求带轮转速的大小和方向。（10分）解:58 x 42 x 48*-1.47吗 ",42x38x50n6'= - =« -983 r/min心 T.47四、设计题（10分）试设计较链四杆机构。已知其摇杆CD的长度 lCD=15,wn ,行程速度变化系数K = L5,机架AD的长度 =100伽。=45。是摇杆CD的个极限位置与机架AD间较 小的个夹角。试用图解法求曲柄的长度和连杆的长度 解:作图步骤:k)极位夹角。"1) = 180X1.5-1)=36。K +11.5 + 11)作 A£> = 10,加m）作线段 DC1,使 /GDA = 45°n）作线段AC2,使/G。2 = 36°）量得 ACi=70. 84mm; AC2=169. 46mmP）曲柄和连杆的长度c为也=吧竺=49.3”.A G + A G169.46 + 70.845=120.15mm