《机械原理》考试题及答案.docx

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1、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，你一定积累了很多知识，现在请认真、仔细地完成这张试卷吧。加油！一、 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”描述正确的选项是 B 。A、只要在一个平衡面内增加或出去一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/Dp .时：工作廓线出现交叉，出现失真现象。这时不可行。r mm当：=P .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 r mino这时也不可行。当：r P 时：这时也不可行。r m

2、in三、计算题（共45分）1、绘制唧筒机构简图（草图）。（5分）2、图示为一内燃机的机构简图，试计算其自由度；以EG为原动件时分析组成此 机构的基本杆组及机构级别。（10分）答：活动构件n=7；低副pl=10； 所以机构的自由度为F = 3n-Qp + p 一 F=l h3x7 （2x10+1x0 0） 0= 1以AB为元动件：机构可分解成下列图。为HI级机构3、试求机构在图示位置的全部瞬心。 答：A点为P ；r 12B点为P ；j、r 23C点为P ；D点为P：；P由三%定理求得为B点，见图13 P由三心定理求得为D点，见图24（5分）4、图示钱链四杆机构中，/ = 50mm, / = 35

3、mm,I =30加九AO为机架,BCCDAD（15 分）、1、假设此机构为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，求/的最大值;AB、2、假设此机构为双曲柄机构，求/的最小值； AB、3、假设此机构为双摇杆机构，求/值的范围； AB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：/ +1 1 +1AB BC AD CD即：I 满足“杆长条件”；最短杆为机架；。满足平行四边形机构条件。（/ w/.排除）BC AD当BC为最长杆时：由“杆长条件”知：I +1 1 +1 I = 30 + 50 - 35 = 45mm AB AD BC CD当AB为最长杆时：由“杆长条件

4、”知：I +1 1 +1AD AB BC CD即：I 满足“杆长条件” ;BC为最短杆（不满足“杆长条件” 当AD为最短杆时：要求：I +1 1 +1AD BC AB CD 或I + I I + I ；AD AB BC CD 当AB为最长杆时：要求：I +1 I +1BC AB AD CD I 排除）。BC CDI V50 得:ABI 50 得:ABI V30 得:AB45 / 55AB15/ 30AB5、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。各轮的齿数为z = 42, z = 58, z = 38, z = 42,z = 50, z

5、 = 481，2，34，56动机的转速 =1445r/min ,求带轮转 大小和方向。| (10分)解：z = 42, z = 58, z = 38, z = 42,z = 50, z = 481，2，34，56动机的转速 =1445r/min ,求带轮转 大小和方向。| (10分)解：,电速的16, n61 3N-983厂/min -1.47四、16设计题（10分）试设计一校链四杆机构。其b5iJ58x42x48x - 1.47带轮42乂38乂5。 n/，V77A77777777VA诉 flTL3 3 354电动机Qa6，/7/7摇杆CD的长度/ = 15mm ,行程速度变化系数K=l.5,

6、机架AD的长度/ = 100mmCDAD。（P =45。是摇杆CD的一个极限位置与机架AD间较小的一个夹角。试用图解法 1求曲柄的长度/和连杆的长度/ OABBC解：作图步骤:k)极位夹角e呼/匕=（1.5-1）-36。K+ 11.5+11) m)n) o)p)作 AZ) = 100mm作线段DC ,使/C DA = 45 ii作线段AC ,使/CAC =3621 2量得AC=70.84mni; AC =169. 46mm12曲柄和连杆的长度/ 、/为 AB BCz AC - ACl =2k =AB 22AC +AC312169.46+70.842=120.15mmBC6、装有行星轮的构件称为

7、 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：机器中每一个独立的运动单元体称为一个构件；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，假设出现连杆与从动件共线时，此时丫 =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？防止根切的方法 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

8、切齿轮的啮合极限点N，那么刀具将把被切齿轮齿根一局部齿廓切去1O防止根切的方法：（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，考前须知应说明？ （5*2）ab图1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, p4,乙=0,=尸=0 ；所以该机构自由度为：F = 3n-Qp + p _ ） 一 F I h= 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

9、动副。即 =7,p9, p=l, =0,9=1；所以该机构自由度为：F =3n- Qp + p -_ Fl h= 3x7- （2x9 + 1 0） -1二12、如图2所示机构中，各尺寸为：1 =30mm, 1 = 100mm, 1 =50mm, 1 =40mm,曲柄以等角速度 3 =10 ABACBDDE1rad/s运动，试用图解法求机构在p =45时，点D和E的加速度，以及构件21的角速度和角加速度。（15分）图2图2解：以U =0.0025m/nim作机构的位置组成1刃田u，,ac3=ac4=0, 3 3标川2,*1.方向正钻C3VBR14 VC2 =IW的作平a 3= ad0子 0.03

10、 = 0.3m2C3）fee bvC3大小 4取 u =0. 005m VvC2B1BC?s-0e2图a需颈图a所示。此机构中构II3选C （C2和C3）为重合点N那么丫或川 C4=01/mm作上式的速度图（图b）,1/mm作上式的速度图（图b）,再根据速度影像原理得点d及e。v = |1pd = 0.005x 45.2 = 0.23m / s （沿pd方向）V=p pe - 0.005x 34.4 = 0.17m / s （沿pe方向） Vpi be 0.005x 48.5 八八, 近m、CO2CO2二_2- = 2.0（kad Is （瞬时针）I 0.123 beii. 加速度分析a -a

11、n = co 2； = 100 x 0.03 = 3m / s? B B 1 ABan -（0 2/ - 2.OO2 x 0.123 = 0.49m / s?C 2 d 2 dC%C3 = 2%c3 = 2 x 2 X 0.005 x 34.5 = 0.69加 s2 （方向。-E）a - a +C2B方向BA大小 v以 u =0. 04m s-a2/mm作加速度图（图c）an + at - a +C2BC2BC3CtB IBCv?0at + arC2C3C2C31 BC BCv?,再加速度影像原理得点d和e,由图可得:a =N pd = 0.04x6514 = 2.61w/s2（沿pd方向）D

12、 aa =|Li 正= 0.04x71.01 = 2.84m/s2（沿pd方向）E a父。 从 7r0.04x 25.85 o 一,拒2 3、d = sb- = 22= SAlrad / S2（顺时针）2 I I 0.1233、设计一对渐弁线外啮苔标准齿轮圆柱齿轮机构。z=18, z=36,模数m=123,压力角a与齿顶高系数公为标准值，试求：（10分）1）该圆柱齿轮机构的崔动比i7122)3） 答：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a)该圆柱齿轮机构的传动比. zb)12 Z1两轮的分度圆直径：d= mz =3x18 = 54 mm36C =2 18i齿顶圆直

13、径:d2=mz2 = 3x36=mmm求两轮的中心距d = (z + 2h)m = (18 + 2 xl) x 3 = 63mm aad - (z + 2h*)m = (36 + 2xl)x3 = 1 Vlmm a 22 a齿根圆直径：d = (z - 2/z* 2c*)m = (18 - 2 xl - 2 x 0.25) x 3 = 46.5mmfl1ad =(z - 2加一 2c* )m = (36 - 2 x 1 - 2 x 0.25) x 3 = 100.5mmfl2a基圆直径：d = d x cos 3 = 54 x cos 20 = 50.74mm h 1d = d x cos d

14、 = 117 x cos 20 = 109.94mmb2 2分度圆上曲厚：71m 3.14x3, ris = = 4.71mmc)c)两轮中心距：d +d 54+108 O1a = is- = 81mm24、在图示轮系中，：Z =22, Z =88,试求传动比i。（10分）115答：齿轮1、2、3、H组成行星轮系局部;齿轮3、4、5组成定轴轮系局部；其中行星轮系局部的传动比：co -co iH= -13 CO co3z88dz22i(1)定轴轮系局部：.ICDz Z二 43 5 COZ Z53,4由图中可知：(2)CD =35又有：(0 =CD 3(3)(4)3由式1、2、3、4联立可得:i

15、=9五、15设计题（10分）设计一导杆机构，机架长度lOOmm,行程速比系数K=L5。（要求保存 作图轨迹，以及必要的文字说明）如 目力,.皿八十立180x（K l） 180x（1.5-l） “0解：导杆机构的极位夹角0 =一- = - = 36K+ 11.5+1根据导杆机构的特性知：。=中；其中为导杆的摆角作图步骤：a）作 ZmDn = （p =0b）作/加。的角平分线，在该线上取/ =。= 100m加（即机架长度）c）过A点作导杆任一极位的垂线AC （赢C ）,其即为曲柄，故12a - dsin（p /2） = 100x sin（36/2） = 30.90wm试题2一、填空题（每题2分，共

16、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，假设以滑块为机架，那么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：驱动力作用在移动副的摩擦角内O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。5 渐开线的形状取决于基圆的大小。6 直齿圆柱齿轮机构的正确啮合条件是：模数相等 、压力角相等 。7 有一外槽轮机构，槽轮的槽数2 = 4,转盘上装有一个圆销，那么该槽轮机构的运动系数k=0. 25 o9、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

17、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：为了计算摩擦力简便，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、/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）

18、机械平衡是通过消除或减小惯性力和惯性力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：防止根切的最小齿数小。缺点：运转时有轴向力。三、计算题（共45分）1、绘制缝纫机下针机构简图（草图）。（5分）2、图示为一内燃机的机构简图，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；低副pl二10； 所以机构的自由度为F

19、 = 3n-Qp + p p） - F=3x7 （2x10 + 1x0 0） 0 = 1机架与原动件B机构可分解 成下列图。II级机构 因此该机构以AB为原动件：为：n级机构3、试求机构在图示位置的全部瞬心。（5分）答：A点为P ；13B点为P ；12P由三心定理求得，见图。 234、在图示导杆机构中，= 90, I =60mm，I = 120mm ,曲柄AB以等角 ABAC速度、 =3（kd/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）C解：以U0.001m/mm作机构的位置简图，如图a所示。I = J/2 +/2 =7120+ 602 x 134mmBC AC ABa）

20、速度分析求uB2v = v = s I = 30x 0.06 = 1.8m / 5（W向扉置AB转向同3 ）i83V =B2方向 1AB大小 1.8v +B3IBC?VB2B3II AB9取U =0. 01m s-i/nnn作上式的速度图（图b）Vv = i pb = O.Olx 80.36 0.8m / s （方向见图）83v _3_v = N b b16% / s （方向见图）B2B3 v 2 3 =-b 6 rad / s3 I 134x10-3 BC（逆时针）a）加速度分析“82 = %2 = 03 AB = 302 X 0.06 = 54加 / S2 （方向 A）an =co2 x/

21、 = 62x 0.134 x 4.8m / s（方向B f C）B3 3 BC.ak = 2co v =2x6x1.6 = 19.2/n/s（方向 J_4）B2B38 2 833 B2B3a =+B2B3方向 BA BtC 大小 544.8Cl1 + Clk + Qr838 2 83B2B3_LBC 1 v / BCB2B3?19.2?以U二Im s-2/nmi作加速度图（图c）aat = jut 6力，=1 x 29.08 x 29m/52 （方向见图） B3 a 3a =-=为=216rad / S23 I 0.134BC5、图示轮系中z =60,z = z =z =z = 20, z =

22、100 试求槎动由i J（16分）541答：, CO -CD Z ZI H = -ih- =r15 O-CD ZZH1 2= _20x100 = _5 60x203（1）5(2).co -cozzz _20x20 _ 1i h= _i-4- _ _ co -cozzz 60x2034 H 1 23由式1、2联立可得：i =-1.541如下图，设破碎机的行程速比系数K=l. 2,颗板长度/ =300.2,四、设计题（10分）CD颗板摆角（P = 35。，曲柄长60mm。试设计该四 杆机构。解：作图步骤：d）由给定的行程速比变化系数K,得曲柄 摇杆机构的极位夹角180x （K1） 180x （1.

23、2-1） 一0 =- =-=16.36K+ 11.2+1e）作出摇杆两个极限位置CD和CD,使 12NC DC =35。f）连接并作垂直于c凡。1乙11 Ljg）作/qGN=90。0 = 90。16.36。= 73.64。，N与M相交于P点，由图可见 4，ZCPC =0= 16.36 O 12h）利用余弦定理求A% （令为x）0（2x / +x） + X2-/2COS =在_GGQr-22 x/ + x）xAB量得/ = 180.42“CIC2代入求得连杆的长度：无=225.44mmi）以C为圆心，x为半径作圆，与前述外接圆的交 1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）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从动件 。1 转动副的自锁条件是： 驱动力作用在摩擦圆内O2 对心曲柄滑块机构，假设以曲柄为机架，那么该机构演化为导杆机构O3 机构的压力角是指 力与速度所夹锐角 o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。4 齿轮机构的重合度愈大，说明同时参加啮合的轮齿对数愈多 -棘轮机构的主要组成构件有：棘轮 、 棘爪 、 止动爪等。