機械原理復習試題與答案1

1、中南大學現(xiàn)代遠程教育課程考試復習題及參考答案機械原理一、填空題：1 .機構(gòu)具有確定運動的條件是機構(gòu)的自由度數(shù)等于。2 .同一構(gòu)件上各點的速度多邊形必相似于對應點位置組成的多邊形。3 .在轉(zhuǎn)子平衡問題中，偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力可以用相對地表示。4 .機械系統(tǒng)的等效力學模型是具有_等效轉(zhuǎn)動慣量,其上作用有等效力矩的等效構(gòu)件。5 .無急回運動的曲柄搖桿機構(gòu)，極位夾角等于,行程速比系數(shù)等于。6 .平面連桿機構(gòu)中，同一位置的傳動角與壓力角之和等于。7 .一個曲柄搖桿機構(gòu)，極位夾角等于36o,則行程速比系數(shù)等于。8 .為減小凸輪機構(gòu)的壓力角，應該增大凸輪的基圓半徑。9 .凸輪推桿按等加速等減速規(guī)律運動時，在

2、運動階段的前半程作等加速運動,后半程作等減速運動。10 .增大模數(shù)，齒輪傳動的重合度不變；增多齒數(shù)，齒輪傳動的重合度增大。11 .平行軸齒輪傳動中，外嚙合的兩齒輪轉(zhuǎn)向相,內(nèi)嚙合的兩齒輪轉(zhuǎn)向相。12 .輪系運轉(zhuǎn)時，如果各齒輪軸線的位置相對于機架都不改變，這種輪系是輪系。13 .三個彼此作平面運動的構(gòu)件共有二一個速度瞬心，且位于同一條直線。14 .錢鏈四桿機構(gòu)中傳動角為90度，傳動效率最大。15 .連桿是不直接和機架相聯(lián)的構(gòu)件;平面連桿機構(gòu)中的運動副均為低副。16 .偏心輪機構(gòu)是通過擴大轉(zhuǎn)動副半徑由錢鏈四桿機構(gòu)演化而來的。17 .機械發(fā)生自鎖時，其機械效率小于等于0。18 .剛性轉(zhuǎn)子的動平衡的條件

3、是。19 .曲柄搖桿機構(gòu)中的最小傳動角出現(xiàn)在曲柄與機架兩次共線的位置時。20 .具有急回特性的曲桿搖桿機構(gòu)行程速比系數(shù)k1。21 .四桿機構(gòu)的壓力角和傳動角互為余角,壓力角越大，其傳力性能越。22 .一個齒數(shù)為乙分度圓螺旋角為的斜齒圓柱齒輪，其當量齒數(shù)為z/cos33。23 .設(shè)計蝸桿傳動時蝸桿的分度圓直徑必須取值，且與其模數(shù)相匹配。24 .差動輪系是機構(gòu)自由度等于，_的周轉(zhuǎn)輪系。25 .平面低副具有2個約束，1個自由度。26 .兩構(gòu)件組成移動副，則它們的瞬心位置在垂直移動路線的無窮遠處。27 .機械的效率公式為,當機械發(fā)生自鎖時其效率為。28 .標準直齒輪經(jīng)過正變位后模數(shù)不變，齒厚增加。29

4、 .曲柄搖桿機構(gòu)出現(xiàn)死點，是以搖桿作主動件,此時機構(gòu)的傳動角等于零。30 .為減小凸輪機構(gòu)的壓力角，可采取的措施有增加基圓半徑和推桿合理偏置。31 .在曲柄搖桿機構(gòu)中，如果將桿作為機架，則與機架相連的兩桿都可以作運動,即得到雙曲柄機構(gòu)。32 .凸輪從動件作等速運動時在行程始末有剛性沖擊;當其作運動時，從動件沒有沖擊。33 .標準齒輪圓上的壓力角為標準值，其大小等于。34 .標準直齒輪經(jīng)過正變位后齒距不變，齒根圓增加。35 .交錯角為90的蝸輪蝸桿傳動的正確嚙合條件是mt2=mxi=m;at2=axi=a;71=32。36.具有一個自由度的周轉(zhuǎn)輪系稱為行星輪系，具有兩個自由度的周轉(zhuǎn)輪系稱為差動輪

5、系。二、簡答題：1 .圖示錢鏈四桿機構(gòu)中，已知lAB=55mm,lBc=40mm,Icd=50mm,lAD=25mm。試分析以哪個構(gòu)件為機架可得到曲柄搖桿機構(gòu)？（畫圖說明）2 .判定機械自鎖的條件有哪些？3 .轉(zhuǎn)子靜平衡和動平衡的力學條件有什么異同？4 .飛輪是如何調(diào)節(jié)周期性速度波動的？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 .凸輪實際工作廓線為什么會出現(xiàn)變尖現(xiàn)象？設(shè)計中如何避免？7 .漸開線齒廓嚙合的特點是什么？8 .何謂基本桿組？機構(gòu)的組成原理是什么？9 .速度瞬心法一般用在什么場合？能否利用它進行加速度分析？10 .移動副中總反力的方位如何確定?11 .什么是機械的自鎖

6、？移動副和轉(zhuǎn)動副自鎖的條件分別是什么?12 .凸輪輪廓曲線設(shè)計的基本原理是什么？如何選擇推桿滾子的半徑？13 .什么是齒輪的節(jié)圓？標準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 .什么是傳動角？它的大小對機構(gòu)的傳力性能有何影響？錢鏈四桿機構(gòu)的最小傳動角在什么位置？16 .機構(gòu)運動分析當中的加速度多邊形具有哪些特點？17 .造成轉(zhuǎn)子動不平衡的原因是什么？如何平衡？18 .漸開線具有的特性有哪些？19 .凸輪機構(gòu)從動件的運動一般分為哪幾個階段？什么是推程運動角？20 .什么是重合度？其物理意義是什么？增加齒輪的模數(shù)對提高重合度有無好處？21 .什么

7、是標準中心距？一對標準齒輪的實際中心距大于標準中心距時，其傳動比和嚙合角分別有無變化？三、計算與作圖題：1 .計算圖示機構(gòu)的自由度，要求指出可能存在的復合校鏈、局部自由度和虛約束。2 .求圖示機構(gòu)的全部瞬心和構(gòu)件1、3的角速度比。3 .用圖解法設(shè)計一曲柄滑塊機構(gòu)。已知滑塊的行程速比系數(shù)K=1.4,滑塊的行程H=60mm。導路偏距e=20mm,求曲柄長度Iab和連桿長度Ibc。4 .已知曲柄搖桿機構(gòu)的行程速比系數(shù)K=1.25,搖桿長Icd=40mm，搖桿擺角W=60o,機架長lAD=55mm作圖設(shè)計此曲柄搖桿機構(gòu)，求連桿和曲柄的長度。5 .一對外嚙合標準直齒圓柱齒輪傳動，已知齒數(shù)Zi=24,Z2

8、=64,模數(shù)m=6mm,安裝的實際中心距a'=265mm。試求兩輪的嚙合角a',節(jié)圓半徑ri'和2。6 .已知輪系中各齒輪齒數(shù)Zi=20,Z2=40,Z2'=Z3=20,Z4=60,ni=800r/min,求系桿轉(zhuǎn)速nH的大小和方向。7.計算圖示機構(gòu)的自由度，要求指出可能存在的復合校鏈、局部自由度和虛約束。8.取一機器的主軸為等效構(gòu)件，已知主軸平均轉(zhuǎn)速nm=1000r/min,在一個穩(wěn)定運動循環(huán)（2）中的等效阻力矩Mer如圖所示，等效驅(qū)動力矩Med為常數(shù)。若不計機器中各構(gòu)件的轉(zhuǎn)動慣量，試求：當主軸運轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)=0.05時，應在主軸上加裝的飛輪的轉(zhuǎn)動慣量Jf。9

9、.設(shè)計一校鏈四桿機構(gòu)，已知搖桿長度為40mm,擺角為40度，行程速比系數(shù)K為1.4,機架長度為連桿長度與曲柄長度之差，用作圖法求各個桿件的長度。10.設(shè)計如題圖所示校鏈四桿機構(gòu)，已知其搖桿CD的長度lcD=75mm,行程速度變化系數(shù)k=1.5,機架AD的長度Iad=100mm,搖桿的一個極限位置與機架的夾角（）=45°,用作圖法求曲柄的長度lAB和連桿的長度lBC。11.一正常齒制標準直齒輪m=4,z=30,齒頂圓上的壓力角。=20。，計算其分度圓直徑、基圓直徑、齒距、齒頂圓直徑及Z4=56，求i14?12.如圖，已知Z1=6,Z2=z2,=25,Z3=57,（13題）13.計算圖示

10、機構(gòu)的自由度，要求指出可能存在的復合校鏈、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及機架3作用給推桿2的總反力R12及R32的方位（不計重力和慣性力，虛線小圓為摩擦圓）（15題）15.請在圖中畫出一個死點位置、最小傳動角的位置以及圖示位置的壓力角。16.已知機構(gòu)行程速度變化系數(shù)k=1.25,搖桿長度1cD=400mm,擺角W=30°,機架處于水平位置。試用圖解法設(shè)計確定曲柄搖桿機構(gòu)其他桿件的長度。17 .已知一對標準安裝的外嚙合標準直齒圓柱齒輪的中心距a=196mm，傳動比i=3.48，小齒輪齒數(shù)Zi=25。確定這對齒輪的模數(shù)m;分度圓直徑d1、d2；齒頂

11、圓直徑da1、da2；齒根圓直徑df1、df2（10分）18 .在圖示復合輪系中，已知各齒輪的齒數(shù)如括弧內(nèi)所示。求傳動比i1H。參考答案一、1.原動件數(shù)目2.相似于3.質(zhì)徑積4.等效轉(zhuǎn)動慣量，等效力矩5.0,16.907.1.58.增大9.等加速；等減速10.不變；增大11.相反；相同12,定軸13.3;一條直線上14.90015.機架；低副16.擴大轉(zhuǎn)動副半徑17.小于等于018.偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力和慣性力矩矢量和為019.曲柄；機架20.大于21.余角；差22.z/cos3323.標準值；模數(shù)24.225.2;126.垂直移動路線白無窮遠處27.輸出功/輸入功=理想驅(qū)動力/實際驅(qū)動力；小

12、于等于028.不變；增加29.搖桿；傳動角30.增加基圓半徑；推桿合理偏置31.最短；整周回轉(zhuǎn)32.剛性；五次多項式或正弦加速度運33.分度圓；20034.不變；增加35.mt2=mx1=m;at2=ax1=a;¥=供36.行星；差動二、1.作圖（略）最短桿鄰邊AB和CD。2 .1）驅(qū)動力位于摩擦錐或摩擦圓內(nèi)；2）機械效率小于或等于03）工作阻力小于或等于03 .靜平衡：偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力平衡動平衡：偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力和慣性力矩同時平衡4 .飛輪實質(zhì)是一個能量儲存器。當機械出現(xiàn)盈功速度上升時，飛輪軸的角速度只作微小上升，它將多余的能量儲存起來；當機械出現(xiàn)虧功速度下降時，它將能量釋

13、放出來，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，使實際輪廓的曲率半徑為0。避免措施：在滿足滾子強度條件下，減小其半徑的大小。7 .1）定傳動比2）可分性3）輪齒的正壓力方向不變。8 .基本桿組：不能拆分的最簡單的自由度為0的構(gòu)件組。機構(gòu)組成原理：任何機構(gòu)都可看成是有若干基本桿組依次連接于原動件和機架上而構(gòu)成的。9 .簡單機構(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）總反力的偏斜方向與相對運動方向相反。11 .自鎖：無論驅(qū)動力多

14、大，機構(gòu)都不能運動的現(xiàn)象。移動副自鎖的條件是：驅(qū)動力作用在摩擦錐里；轉(zhuǎn)動副自鎖的條件是：驅(qū)動力作用在摩擦圓內(nèi)。12.1） 反轉(zhuǎn)法原理2）在滿足強度條件下，保證凸輪實際輪廓曲線不出現(xiàn)尖點和“失真”，即小于凸輪理論輪廓的最小曲率半徑。.經(jīng)過節(jié)點、分別以兩嚙合齒輪回轉(zhuǎn)中心為圓心的兩個相切圓稱為節(jié)圓。當兩標準齒輪按標準中心距安裝時其節(jié)圓與分度圓重合。.至少有一個齒輪的軸線的位置不固定，而繞其他固定軸線回轉(zhuǎn)的輪系稱為周轉(zhuǎn)輪系。在周轉(zhuǎn)輪系中加上公共角速度-3H后，行星架相對靜止，此時周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)化成定軸輪系，這個假想的定軸輪系稱為原周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化輪系。.壓力角的余角為傳動角，傳動角越大，機構(gòu)傳力性能越好。最

15、小傳動角出現(xiàn)在曲柄和機架共線的位置。.1）極點p的加速度為02）由極點向外放射的矢量代表絕對加速度，而連接兩絕對加速度矢端的矢量代表該兩點的相對加速度。3）加速度多邊形相似于同名點在構(gòu)件上組成的多邊形。.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得以平衡。.1）發(fā)生線BK的長度等于基圓上被滾過的圓弧的長度2）漸開線任一點的法線恒與其基圓相切3）發(fā)生線與基圓的切點是漸開線的曲率中心4）漸開線的形狀取決于基圓的大小5）基圓內(nèi)無漸開線。.推程、遠休止、回程、近休止；從動件推桿在推程運動階段，凸輪轉(zhuǎn)過的角度稱為推程運動角。.實際嚙合

16、線段與輪齒法向齒距之比為重合度，它反映了一對齒輪同時嚙合的平均齒數(shù)對的多少。增加模數(shù)對提高重合度沒有好處。當實際中.一對標準齒輪安裝時它們的分度圓相切即各自分度圓與節(jié)圓重合時的中心距為標準中心距。心距大于標準中心距時，傳動比不變，嚙合角增大。、計算與作圖題：F=3*7-2*12-1=12、31/C03=P13P34/P13Pl4=43、9=180*(k-1)/(k+1)=30按題意作C1C2=H,作/OC1C2=/OC2C1=90-9=60交O點，作以O(shè)圓心的圓如圖，再作偏距直線交于A點。AC1=b-a4.0=180*(k-1)/(k+1)=201)按已知條件作DCi、DC22）作直角三角形及

17、其外接圓如圖;Co3)以D為圓心，55mm為半徑作圓交于A點。ACi=b-aAC2=b+a由此得曲柄a和連桿b的長度。5.a=0.5m(zi+Z2)=264a=arcos(264*cos20/265)=20.6rbi=0.5m*z1cos20°=67.66rb2=0.5m*z2cos20=180.42，r1=rb1/cosa=72.3，r2=rb2/cosa=192.7566.齒輪1、2是一對內(nèi)嚙合傳動：n1/n2=z2/z1=2齒輪2-3-4組成一周轉(zhuǎn)輪系，有：(n2-nH)/(n4-nh)=-z4/z2=-3-T-r|-F-t、r'-又因為n2=n2n4=0解得：nh=1

18、00r/min方向與n1相同。00000 F=3*6-2*8-1=111111 Md=(300*4卅3*1/2)/2Ti=100NmWmax=89兀(用能量指示圖確定)Jf=900Wmax/712n25=0.5122222 9=180*(k-1)/(k+1)=30A點。如圖，按題意作出D,C1,C2,作直角三角形外接圓；作C1D的垂直平分線，它與圓的交點即連接AC1、AC20AC1=b-aAC2=b+a由此得曲柄a和連桿b的長度。AD為機架的長度。40AAD36030010.按題意作圖，0=180*(k-1)/(k+1)=36ACi=b-aAC2=b+a由此得曲柄a和連桿b的長度。P=m7t=12.56da=(z+2)m=128cos%=db/da=0.881她=28.2412.齒輪1-2-3組成一周轉(zhuǎn)輪系，有：(n1-nH)/(n3-nH)=-z3/z1=-57/6齒輪1-2-2-4組成另一周轉(zhuǎn)輪系，有:(n1-nH)/(n4-nh)=-z2Z4/ziz2=-56/6=-28/3從圖中得：n3=0C11.d=mz=120db=dcos200=112.76聯(lián)立求解得：ii4=ni/n4=-58813.F=3*7-2*10=114.作圖：15.作圖：AB處于垂直位置時存在最小傳動角。AB1C1為死點位置。壓力角如圖。B216.0=180*(k-1)/(k+1)=20作圖，