機(jī)械原理復(fù)習(xí)題及參考答案

1、中南大學(xué)網(wǎng)絡(luò)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(wèn)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(wú)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 _ o 7. 一個(gè)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，極位夾角等于 360,則行程速比系數(shù)等于 _ o 8. 為減小凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角，應(yīng)該 _ 凸輪的基圓半徑。

2、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. 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 _ o 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 _ o 12. 輪系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如果各齒輪軸線(xiàn)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 _ o 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 _ o 16. 偏心輪機(jī)構(gòu)是通過(guò) _ 由鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)演化而來(lái)的。 17

3、. 機(jī)械發(fā)生自鎖時(shí)，其機(jī)械效率 _ o 18. 剛 性 轉(zhuǎn) 子 的 動(dòng) 平 衡 的 條 件 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(xiàn)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) k 1 o 21. 四桿機(jī)構(gòu)的壓力角和傳動(dòng)角互為 _ ，壓力角越大，其傳力性能 越 _ o 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 _ o 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o 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

4、瞬心位置在 _ o 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 _ o 28. 標(biāo)準(zhǔn)直齒輪經(jīng)過(guò)正變位后模數(shù) _ ，齒厚 _ o 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 o 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)件作等速運(yùn)動(dòng)時(shí)在行程始末有 動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件沒(méi)有沖擊 性沖擊；當(dāng)其作 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(guò)正變位后齒距 ，齒根圓 _ 35. 交錯(cuò)角為 90的蝸輪蝸桿

5、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(chēng)為 _ 輪系，具有兩個(gè)自由度的周轉(zhuǎn)輪系 稱(chēng)為 _ 二、 簡(jiǎn)答題： 1. 圖示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，已知 I AB=55mm l B（=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(huà)圖說(shuō)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？平衡的目的又是什么？ 6. 凸輪實(shí)際工作廓線(xiàn)為什么會(huì)出現(xiàn)變尖現(xiàn)象？設(shè)計(jì)中如何避免？ 7. 漸幵線(xiàn)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

6、理是 什么？ 9.速度瞬心法一般用在什么場(chǎng)合？能否利用它進(jìn)行加速度分析？ 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(xiàn)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)？ 的原因是什么？如何平衡？ 18.漸幵線(xiàn)具有的特性有哪些？ 階段？什么是推程運(yùn)動(dòng)角？ 20. 什么是

7、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(wú)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) 比和嚙合角分別有無(wú)變化？ 三、 計(jì)算與作圖題： 1.計(jì)算圖 A所示機(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。 輪系。 10.移動(dòng)副中 17.造成轉(zhuǎn)子動(dòng)不平衡 19.凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)一般分為哪幾個(gè) ,其傳動(dòng) B 2.求圖 B所示機(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, 圖 求曲柄長(zhǎng)度 l AB 和連桿長(zhǎng)度 l BC。

8、4. 已知曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的行程速比系數(shù) K= 1.25，搖桿長(zhǎng)l cD=40mm 搖桿擺角屮 =60o,機(jī)架長(zhǎng)丨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(zhǎng)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) 乙=24,乙=64,模數(shù)m= 6mm 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ri 和 r 2 。 6. 已知輪系中各齒輪齒數(shù) Z1=20， Z2=40， Z2 = Z3=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

9、軸為等效構(gòu)件，已知主軸平均轉(zhuǎn)速 nm=1000r/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)主軸運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù) =0.05 時(shí)， 應(yīng)在主軸上加裝的飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 JF。 9. 設(shè)計(jì)一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，已知搖桿長(zhǎng)度為 40mm 擺角為 40度，行程速比系數(shù) K 為 1.4 ，機(jī)架長(zhǎng)度為連桿長(zhǎng)度與曲柄長(zhǎng)度之差，用作圖法求各個(gè)桿件的長(zhǎng) 度。 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(zhǎng)度ICDT 75mm 行程速度 變化系數(shù)k = 1.5，機(jī)架 AD 的長(zhǎng)度IADR 100 mm,搖桿的一個(gè)

10、極限位置與機(jī) 架的夾角0= 45 ，用作圖法求曲柄的長(zhǎng)度lAB和連桿的長(zhǎng)度l BC。 11. 一正常齒制標(biāo)準(zhǔn)直齒輪 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 z 1=6， z 2=z2, =25， z 3=57， z 4=56，求 i 14 ？ 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。 14. 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(xiàn)小圓為摩擦圓） 。 15. 請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出一個(gè)死點(diǎn)位置

11、、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(zhǎng)度ICDF400mm,擺角屮=30, 機(jī)架處于水平位置。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(zhǎng)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) 乙二25。確定這對(duì)齒輪的模數(shù) m；分度圓直徑 d、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 1= B 2 36. 行星；差動(dòng) 一、填空題： 1. 原動(dòng)件數(shù)目 2. 相似于

12、 3. 質(zhì)徑積 4. 等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，等效力矩 5.0，1 6.90 7.1.5 8. 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(xiàn)上 14.90 15. 機(jī)架；低副 16. 擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副半徑 17. 小于等于 0 18. 偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力和慣力矩矢量和為 0 19. 曲柄；機(jī)架 20. 大于 21. 余角；差 22.z/cos 3B 23. 標(biāo)準(zhǔn)值；模數(shù) 24. 2 25.2 ； 1 26. 垂直移動(dòng)路線(xiàn)的無(wú)窮遠(yuǎn)處 27. n二輸出功/輸入=理想驅(qū)動(dòng)力 / 實(shí)際驅(qū)動(dòng)小于等于 0 28. 不變；增加 29. 搖桿；傳動(dòng)角 30. 增加基

13、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； 200 34. 不變；增加 35.m t2 =mXi=m； a t2 = a xi = a； Y 二、問(wèn)答題： 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 0 3) 工作阻力小于或等于 0 3. 靜平衡：偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力平衡 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?jī)?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?jī)?chǔ)存起來(lái)； 當(dāng)機(jī)械出現(xiàn)虧功速度下降時(shí)，

14、它將能量釋放出 來(lái)，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(mǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)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

15、反力的偏斜方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反。 11. 自鎖：無(wú)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(mǎn)足強(qiáng)度條件下，保證凸輪實(shí)際輪廓曲線(xiàn)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(guò)節(jié)點(diǎn)、分別以?xún)蓢Ш淆X輪回轉(zhuǎn)中心為圓心的兩個(gè)相切圓稱(chēng)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(xiàn)的位置不固定，而繞其他固定軸線(xiàn)回轉(zhuǎn)的輪系稱(chēng)為周轉(zhuǎn)輪 系。在周轉(zhuǎn)輪系中加上公共角速度-oo 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，

16、這個(gè)假想的定軸輪系稱(chēng)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(xiàn)的位置。 16.1 ）極點(diǎn) p的加速度為 0 2） 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(xiàn) BK的長(zhǎng)度等于基圓上被滾過(guò)的圓弧的長(zhǎng)度 2）漸幵線(xiàn)任一點(diǎn)的法線(xiàn)恒與 其基圓相切 3）發(fā)生線(xiàn)與基圓的切點(diǎn)是漸幵線(xiàn)

17、的曲率中心 4）漸幵線(xiàn)的形狀取決于 基圓的大小 5）基圓內(nèi)無(wú)漸幵線(xiàn)。 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(guò)的角度稱(chēng)為 推程運(yùn)動(dòng)角。 20. 實(shí)際嚙合線(xiàn)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(méi)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=1 2. CO 1/ CO 3=P13P34/P 13卩14=4 3. 9 =180* （k-1 ） /（k

18、+1）=30 按題意作 GQ二H,作/ OCC2二/ OCC=90- 9 作以 0圓心的圓如圖，再作偏距直線(xiàn)交于 AG二b-a AC 2=b+a 由此得曲柄 a 和連桿 b的長(zhǎng)度。 4. 9 =180* （k-1 ） /（k+1）=2 0 1） 按已知條件作 DC、DC ; 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 由此得曲柄 a和連桿 b的長(zhǎng)度 5. a=0.5m(z 1+Z2)=264 a 二arcos(264*cos20 /265)=20.6 r b1=0.5m*z 1cos20 =67.66 r b2=0.5m*z2cos20 =180.42

19、 r 1=rb1/cos a =72.3 r2=rb2/cos a =192.756 第 4 題圖示 6. 齒輪 1 、2 是一對(duì)內(nèi)嚙合傳動(dòng)： n1/n 2=z2/z 1=2 齒輪 2-3-4 組成一周轉(zhuǎn)輪系，有： (n 2-nH)/(n 4-n H)=-z 4/z 2=-3 又因?yàn)?n 2=n2 n 4=0 解得：nH=100 r/min 方向與 ni相同。 7. F=3*6-2*8-1=1 8. Md=(300*4 n /3*1/2)/2 n =100Nm Wna=89 n (用能量指示圖確定) J F=900A Wnax/ n 2n2 3 =0.51 9. 9 =180* (k-1 ) /(k+1)=30 如圖，按題意作出 D,Ci,C2，作直角三角形外接圓；作 CiD 的垂直平分線(xiàn)，它與圓的 交點(diǎn)即 A 點(diǎn)。連接 AC1、AC2。 =60交 0點(diǎn), A 點(diǎn)。 點(diǎn)。 AC=b-a AC 2=b+a C1 C2 40 A 60 200 AG=b-a AC 2=b+a 由此得曲柄 a和連桿 b的長(zhǎng)度。AD為機(jī)架的長(zhǎng)度。 10. 按題意作圖， 9 =180*(k-1 ) /(k+1)=36 AG=b-a AC 2=b+a 由此得曲柄 a和連桿 b的長(zhǎng)度。 11. d=mz=120 d b=dcos200=112.76