2021《机械原理》考试题及答案.pdf

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1、2021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1 0分）1、平面机构的平衡问题中，对“动不平衡”描述正确的是B oA、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/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

2、成情况3、一较链四杆机构各杆长度分别为3 0 m m ,6 0 m m,8 0 m m,1 0 0 m m,当 以3 0 m m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、分度圆上压力角C、齿数D、前3项二、填 空 题（每空2分，共2 0分）1、两 构 件 通 过 面 接 触 而 构 成 的 运 动 副 称 为 _ _ _ _ _ _ 低U o2、作相

3、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 力 臂 W 摩擦圆半_ O4、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1,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（1 5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

4、，若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？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N i,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h a*,(b)加大刀具角a.(c)变位修正四、计 算 题(4 5分)1、计 算 如 图1所示机构的自由度，注意事项应说明？(5*2)图1小题a：其中A、B处各有一

5、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-(2 pl +ph-p)-F=3 x3 (2 x4 +0 0)-0=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=;所以该机构自由度为：F=3n-(2/?/+ph-p)-F=3 x7-(2 x9 +l-0)-l=12、如图2所示机构中，各尺寸为：J x/FS O m m,7.=1 00m m,(/F5 0m

6、m,曲柄以等角速度3尸1 0 r a d/s运动，试用图解法求机构在由4 5。时，点D和E的加速度，以及构 件2的角速度和角加速度。(1 5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 二 川2,a 3=a 2 0i.速度分析vR colAR=1 0 x 0.03 =0.3m/sVC 2 =+VC2 B=VC3+%2 c 3方向 L A B BC I I BC大小?0?取口 v=0.005m sT/mm作上式的速度图（图b）,再根据速度影像原理得点d及e。vD=氏 pd=0.005 x 4

7、 5.2 =0.2 3m/s（沿向）vE=pe=0.005 x 3 4.4 =0.1 7 m/s （沿pe方 向）N,bc,0.005 x4 8.5 ,./幅叶以、c o-,=-=-=2.00r a J I s（瞬时针）院 0.1 2 3ii.加速度分析aB=;几=1（X）x 0.03 =3mls1CIQ2B;】BC=2.002 x0.1 2 3 =0.49m/s2屋2 c 3 =2g%2 c 3 =2 x2 x0.005 x 3 4.5 =0.6 9 m/52（方向Of E）&2 =+aC2B+aC28=C3+%2c3+%2c3方向 Bf A C f B IB C IB C I I B C大

8、小 v v?0 v?以U a=0.04 m s 7 m m作加速度图（图c）,再加速度影像原理得 点d 和e ,由图可得：aD=L P d，=0.04 x 6 5.1 4=2.6 I m/s2（沿p，d 方向）=0.04 x7 1.01 =2.8 4/?（沿7方向）0 也=0 04 x 25.85=8.4L s2（顺时针）2 lCB lCB 0.1 2 33、设计一对渐开线外啮合标准齿轮圆柱齿轮机构。已知z R 8,z尸3 6,模数炉3,压力角。与齿顶高系数片为标准值,试求:1)2)3）答：（1 0 分）该圆柱齿轮机构的传动比il2两轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、基圆直径、分度圆上齿

9、厚求两轮的中心距a)该圆柱齿轮机构的传动比&=迎=21 2 z,1 8b)两轮的分度圆直径：4 =mzx=3 x1 8=54rnm d2=mz2=3 x 3 6 =1 08 m m齿顶圆直径：daX-(Z+2 h：)/n=(1 8 +2 x 1)x 3 =6 3mmda2=(z2 4-2 h：)m=(3 6 +2 x 1)x 3 =1 1 7nvn齿根圆直径：d/i (zl 2.2 c)m=(1 8-2 x1 2 x0.2 5)x3 =46.5nvndf2=(z2-2/z*-2 c )m =(3 6-2 xl-2 x0.2 5)x3 =l00.5 m m基圆直径：dh=4 xc os3 =5

10、4 xc o s2 0 =5 0.7 4 m mdb2=d2 xc o sS =1 1 7 x c o s2 0 =1 0 9.9 4 m m分度圆上齿厚：7 nn 3.1 4 x3 .is=-=4.7 I mm2 2C）两轮中心距:5 4 +1 0 82=8 mm4、在图示轮系中，已知：Z i=2 2,Z 3=8 8,Z3,=Z5o试求传动比i i 5。（1 0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；其中行星轮系部分的传动比：图3 zzi z 2 2定轴轮系部分：八=段_ 咨=_ 三=_ （2）85 Z3,Z4 Z3,由图中可知：又有：g =（Oy由式1

11、、2、3、4联立可得：“5=9五、设 计 题（1 0分）(3)(4)设计一导杆机构，已知机架长度1 0 0 m m,行程速比系数K=1.5 o （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eJ 8 O x（K-l）=1 8 0 X 1.5-1）=3 6。K+l 1.5 +1根据导杆机构的特性知：。=夕；其中 为导杆的摆角作图步骤：a）作 ZmDn-（p-0b）作乙出的角平分线，在该线上取%=d =1 0 0 m m （即机架长度）C）过A点作导杆任一极位的垂线AG （或A C 2）,其即为曲柄，故a=d si n(e/2)=1 0 0 xsi n(3 6/2)=30.90 m

12、mnnAcD试 题2一、填 空 题（每 题2分，共2 0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：驱动力作用在移动副的摩擦角内 o5、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、压力角相等。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

13、.2 5 。9、回转构件进行动平衡时，应在 两个平衡基面 上加平衡质量。1 0、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2 5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

14、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：避免根切的最小齿数小。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

15、的基本杆组及机构级别。（1 0分）答：见图所示。活动构件n=7；低副 pl二1 0；所以机构的自由度为F=3n-Qp+ph-p）-F=3 x 7-（2 x l O+l x O-O）-O =lG以A B为原动件:机架与原动件机构可分解成下图。n级机构因此该机构为：n级机构3、试求机构在图示位置的全部瞬心。（5分）答:A点为此;B点为P.P 2 3由三心定理求得，见图。4、在图示导杆机构中，ZBAC=90,lA B=O）inm,曲柄AB以等角速度q=3 0%/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。（1 5分）解：以山=0.0 0 1 m/mm作机构的位置简图，如图a所示。lBC=般

16、+/%=2（）2+6（）2 x 134mma）冷度分析 4求VB 2vB2=C OJAB=30 x 0.06=IS向同3 1）求 一VB 2 =方 向 1 AB大 小 L8取P v=0.01m s T/mm作上式的速度图（图b）vB3=4V 鬲=0.01x80.36 0.8m/5（方向见图）vB2 B3=J2vb2b3=0.01 X 161.07.6 m/s（方向见图）o）,=上=z-6 rad/s（逆 时 车 十）3 lBC 13 4 x 10-3a）加速度分析为2=缁2=3（）2 x0.06=5 4 m/（方 向A）%=G；X/B C=62 X0.134=4.8 m/s（方 向C）4 2

17、6 3 =%3/2 8 3 =2 X 6 X 1.6=19.2机/S（方向 _L%2 8 3）aB2 =aB3 _方 向B A BTC大小 5 4 4.8aB3+aB2B3+B C%283DD5?19.2aB2B3I I B C?以H a=l m 7 n l m作 加 速 度 图（图c）%=4“西=1 x 2 9.08。2 9 m/./（方向见图）a3=维.=弱=2 16 rad/s2lBC0.13 45、图小轮系中，已知：Z|=60,z2=z2=z3=z4=2 0,z5=100 o 试求传动 比i4io（10 分）_答：1I T 1V T 2*：H _ 助 一 叫-_ z2z5 _ 2 0

18、x 100 _ 5 （）3W10 O）HZ K 60 x 2 0 31 2邰;H 幽产二例一%=Z2Z3Z4=2 0 x-2 0=1 （2）物4 n-M-%一%Z|Z2*z3 60 x 2 0 3-上由式1、2联立可得:加=-1.5四、设计题（1 0 分）如图所示，设已知破碎机的行程速比系数K=1.2,颗板长度1CD=3 00 m m,颗板摆角。=3 5。,曲柄长6 0 m m。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18 0 x(K l)18 O x(1.2-l)u=-=-=l o.J oK +l 1.2 +1e)作出摇杆两个极限位置C 1 D

19、和C 2D,使NC Qg=3 5。f)连接G、C2,并作G M垂直于G C 2。g）作 夕。2衿9 0。-。=9 0。-16.3 6。=73.64。，N 与 M 相交于 P 点,由图可见，NC/g=。=16.3 6。h）利用余弦定理求AG （令为X）c o s e =(2 x LA B+x)+x -(22(2 x lAB+x)x量得/m2 =18 0.4 2/mz代入求得连杆的长度：X=225.44/WMi）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:3 09.4 3 mm试题3一、填空题（每 空2分，共2 0分）1、机构中按给定的运动规律对立运动的构件称为_

20、_ _ _ _原动件;而 其 余 活 动 构 件 称 为 _ _ _ _ _ _ _ _ _丛劾件 O2、转动副的自锁条件是：驱动力作用在摩擦圆内 O3、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 04、机构的压力角是指 力与速度所夹锐角 o5、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 O7、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

21、，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一种联结。（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？

22、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：1）对齿廓的要求：齿廓满足定传动比的齿廓啮合基本定律。2）对重合度要求：齿轮啮合的重合度大于1。3）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/当：/,以.时：工作廓线出现交叉，出现失真现象。这时不可行。当

23、：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：乙 0 m i n时：这时也不可行。三、计 算 题（共4 5分）1、绘制唧筒机构简图（草图）。（5分）答：活动构件n=7；低副p l=1 0；所以机构的自由度为GF=3n-(2 p!+ph-p)-F=3 x 7-(2 x l 0+l x 0-0)-0 =l以AB为元动件：机构可分解成下图。为m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P 2 3；C点 为P 3 4；D点 为P”；P13由三心定理求得为点，见图。P24由三心定理求得为已 矢 口 联=50 irun,lCD=3 5mm,lAD

24、=30 mm,AD点，见图。4、图示较链四杆机构中,为机架，(1 5分)(1)若此机构为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，求儿的最大值;(2)若此机构为双曲柄机构，求iA B的最小值；(3)若此机构为双摇杆机构，求加值的范围；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+。儿+%即：lAB 满 足“杆长条件”；最短杆为机架；。满足平行四边形机构条件。（R E 小.排除）当B C为最长杆时：由“杆长条件”知：&+徒4&？+%即:lAli lAD+lHC lCD=30+50-35=45mm当A B为最长杆时：由“杆长条件”知：+L即：lAB 满 足“杆长条件

25、”;B C为 最 短 杆（R c%.排除）。不 满 足“杆长条件”当A D为最短杆时：要求：IAD+1B C 1AB+1CD；50 得:45 lAB +，A B IBC+CD；I AB 5。:I AB 55当A B为最长杆时：要求：IBC+IA B IA D+IC D；几3 0 得：15/A B305、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z,=42,Z2=58,Z31=38,Z41=42,Z5=50,Z6,=48,电 动 机 的 转 速 1=1445”隔，求带轮转速的大小和方向。（1 0分）解：n =-=-983 r/m i

26、ni -1.4 7四、设 计 题（1 0分）试 设 计 一 校 链 四 杆 机 构。已 知 其 摇 杆CD的长度7 5mm,行 程 速 度 变 化 系 数K =L 5 ,机 架AD的长度iAD=1 0 0/w?oq=4 5。是摇杆CD的一个极限位置与机架AD间较小的一个夹角。试用图解法求曲柄的长度几和连杆的长度解：作图步骤：k）极位夹角 e J 8O x（K-1）=1 80 0 x（1.5-1）=3 6。K+1 1.5 +11）作 通=1 0 0 Mi n）作线段 D C 1,使N C Q A=4 5。n）作线段 A C2,使 ZC,AC2=3 6 o）量得 A C i=7 0.84 m m;A C2=1 6 9.4 6 m mp）曲柄和连杆的长度L、黑为A G-A C,J 6 9.4 6-7 0.84 9 31mmA B 2 2,AC.+AC.1 6 9.4 6 +7 0.84lBRCr=-=-=1 2 0.1 jmm2 2