機(jī)械原理考試試題與答案

1、試題1、選擇題（每空2分，共10分）1、平面機(jī)構(gòu)中，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律取決于DA、 從動(dòng)件的尺寸B、 機(jī)構(gòu)組成情況C 原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律D 原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律和機(jī)構(gòu)的組成情況2、一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)各桿長(zhǎng)度分別為 30mm，60mm 80mm 100mm當(dāng)以30mnt勺桿為機(jī)架時(shí)，則該機(jī)構(gòu)為 A 機(jī)構(gòu)A、雙搖桿B、雙曲柄C曲柄搖桿D不能構(gòu)成四桿機(jī)構(gòu)3、 凸輪機(jī)構(gòu)中，當(dāng)推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律采用 _C時(shí)，既無(wú)柔性沖擊也無(wú)剛性沖擊。A、一次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律B、二次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律C 正弦加速運(yùn)動(dòng)規(guī)律D 余弦加速運(yùn)動(dòng)規(guī)律4、平面機(jī)構(gòu)的平衡問(wèn)題中，對(duì)“動(dòng)不平衡”描述正確的是 B。A、只要在一個(gè)平衡面增加或出去一個(gè)平衡質(zhì)量即可獲彳B

2、、動(dòng)不平衡只有在轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下才能表現(xiàn)出來(lái)C 靜不平衡針對(duì)軸尺寸較小的轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)子軸向?qū)挾萣與其直徑D之比b/D<0.2 ）D 使動(dòng)不平衡轉(zhuǎn)子的質(zhì)心與回轉(zhuǎn)軸心重合可實(shí)現(xiàn)平衡5、 漸開(kāi)線齒輪齒廓形狀決定于D。A、模數(shù)B、分度圓上壓力角C齒數(shù)D前3項(xiàng)二、填空題（每空2分，共20分）兩構(gòu)件通過(guò)面接觸而構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副稱為低副。作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的三個(gè)構(gòu)件的三個(gè)瞬心必在同一條直線上。 轉(zhuǎn)動(dòng)副的自鎖條件是驅(qū)動(dòng)力臂w摩擦圓半徑。斜齒輪傳動(dòng)與直齒輪傳動(dòng)比較的主要優(yōu)點(diǎn)： 嚙合性能好，重合度大，結(jié)構(gòu)緊湊。2,則稱為差動(dòng)輪系，若其自由度為 1，則稱其為行星輪系在周轉(zhuǎn)輪系中，根據(jù)其自由度的數(shù)目進(jìn)行分類：若其自由度為 裝有

3、行星輪的構(gòu)件稱為行星架（轉(zhuǎn)臂或系桿）。棘輪機(jī)構(gòu)的典型結(jié)構(gòu)中的組成有：搖桿、棘爪、棘輪等。三、簡(jiǎn)答題（15分）什么是構(gòu)件？答：構(gòu)件：機(jī)器中每一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)單元體稱為一個(gè)構(gòu)件；從運(yùn)動(dòng)角度講是不可再分的單位體。何謂四桿機(jī)構(gòu)的“死點(diǎn)”？答：當(dāng)機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，若出現(xiàn)連桿與從動(dòng)件共線時(shí)，此時(shí)Y=0,主動(dòng)件通過(guò)連桿作用于從動(dòng)件上的力將通過(guò)其回轉(zhuǎn)中心，從而使驅(qū)動(dòng)從動(dòng)件的有效分力為零，從動(dòng)件就不能運(yùn)動(dòng)，機(jī)構(gòu)的這種傳動(dòng)角為零的位置稱為死點(diǎn)。用成法制造漸開(kāi)線齒輪時(shí)，出現(xiàn)根切的根本原因是什么？避免根切的方法有哪些？答：出現(xiàn)根切現(xiàn)象的原因：刀具的頂線（不計(jì)入齒頂比普通齒條高出的一段c*m）超過(guò)了被切齒輪的嚙合極限點(diǎn)N1,則

4、刀具將把被切齒輪齒根一部分齒廓切去。避免根切的方法：減小齒頂高系數(shù)ha*加大刀具角a變位修正四、計(jì)算題（45分）1、計(jì)算如圖1所示機(jī)構(gòu)的自由度，注意事項(xiàng)應(yīng)說(shuō)明？ （5*2 ）小題a：其中A、B處各有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，處有一個(gè)移動(dòng)副，C、D處的移動(dòng)副記作一個(gè)移動(dòng)副。即n 3,Pi4,Ph0, p'所以該機(jī)構(gòu)自由度為:小題b：其中A B、H處各有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副,作一個(gè)移動(dòng)副。即7,9,3n(2piPh p') F'(2 4 0 0)0F處為復(fù)合鉸鏈有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，B處有一個(gè)局部自由度，D E處的兩個(gè)移動(dòng)副記ph 1, p 0， F 1 ；所以該機(jī)構(gòu)自由度為:F 3n (2pl3 7 (

5、2 9Php')0)1F'2、如圖2所示機(jī)構(gòu)中，各尺寸為:lAB=30mm lAC=100mm lBD=50mm lDE=40mm 曲柄以等角速度 3 仁 10 rad/s 運(yùn)動(dòng)，試用圖解法求機(jī)構(gòu)在1 45時(shí)，點(diǎn)D和E的加速度，以及構(gòu)件2的角速度和角加速度。（15分）ieIo解：以1 l=0.0025m/mm作機(jī)構(gòu)的位置簡(jiǎn)圖，如圖a所示。此機(jī)構(gòu)中構(gòu)件2和搖塊3組成移動(dòng)副，且構(gòu)件2作平面一般運(yùn)動(dòng)，選C (C2 和 C3 為重合點(diǎn)，則 Vc3=VC4=0,ac3=ac4=0, «3=« 2，a 3= a 2。i.速度分析11ab 10 0.03 0.3m/ sV

6、c2VBVc2BVC3Vc2C3方向ABBC/BC大小?0 ?取 m v=0.005m-s-1/mm作上式的速度圖（圖b）,再根據(jù)速度影像原理得點(diǎn)d及eVDv Pd0.00545.20.23m/s（沿pd方向）VEvPe0.00534.40.17m/s（沿pe方向）2vbC20.00548.52.00rad /s （瞬時(shí)針）l bc0.123加速度分析aBn2aB1Iab 1000.033m/s2naC2B2l2 l BC2.0020.12320.49m/sakC2C323VC2C322 0.005 34.50.69m/s2 （方向DE）nttrac2aB3c 2B3c2B3c 33c 2C

7、33c2C3方向BA CBBCBC/ BC大小?0?以口 a=0.04m - s-2/mm作加速度圖（圖c）,再加速度影像原理得點(diǎn) d'和e',由圖可得：aDa而0.04 65.14 2.61m/s2（沿p'd'方向）aE玄麗 0.04 71.01 2.84m/s2（沿p'e'方向）taC2BlCBa n2C2lCB0.04 25.850.12328.41rad /s（順時(shí)針）3、設(shè)計(jì)一對(duì)漸開(kāi)線外嚙合標(biāo)準(zhǔn)齒輪圓柱齒輪機(jī)構(gòu)。已知z1=18, z2=36，模數(shù)m=3壓力角a與齒頂高系數(shù) ha為標(biāo)準(zhǔn)值，試求:（10 分）1）該圓柱齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比i12

8、2）兩輪的分度圓直徑、齒頂圓直徑、齒根圓直徑、基圓直徑、分度圓上齒厚3）求兩輪的中心距答：a）該圓柱齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比b）兩輪的分度圓直徑:i12Z2Z13618d1 mz 3 18 54mm d2 mz23 36 108mm齒頂圓直徑:da1 (z, 2ha)m (18 2 1) 3 63mmda2 (Z2 2ha)m (361)3 117mm齒根圓直徑:df1 (Z1 2ha 2c )m(180.25) 3 46.5mm(Z2 2h； 2c*)m(360.25) 3 100.5mm基圓直徑:db1d1cos54cos2050.74mmdb2d2cos117cos20109.94mm分度圓上齒

9、厚:3.14-4.71mmc）兩輪中心距:4、在圖示輪系中，已知：Z1=22, Z3=88, Z3'答：齒輪1、2、3、H組成行星輪系部分;齒輪3'、4、5組成定軸輪系部分;其中行星輪系部分的傳動(dòng)比:.H113Z2Z3Z1Z2d1d22=Z5o試求傳動(dòng)比i15Z3Z1竺衛(wèi)8 81mm(10 分)8822定軸輪系部分:i3'53'Z4Z5Z5由圖中可知:又有:3'由式1、2、3、Z3'Z4Z3'(2)4聯(lián)立可得:i159五、設(shè)計(jì)題（10分）設(shè)計(jì)一導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，已知機(jī)架長(zhǎng)度 100mm行程速比系數(shù)K=1.5o （要求保留作圖軌跡，以及必要的文字說(shuō)

10、明）解：導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的極位夾角180 (K 1)180(1.5 1)1.5 136根據(jù)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的特性知:；其中為導(dǎo)桿的擺角作圖步驟:作 mDn作mDn的角平分線，在該線上取1da d 100mm （即機(jī)架長(zhǎng)度）過(guò)A點(diǎn)作導(dǎo)桿任一極位的垂線 AC1 （或AC2,其即為曲柄，故a dsin（ /2） 100 sin（36/2） 30.90mm試題2一、填空題（每題2分，共20分）機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件：機(jī)構(gòu)自由度數(shù) =機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)。速度影像的相似原理只能應(yīng)用于同一構(gòu)件上的各點(diǎn)。對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，若以滑塊為機(jī)架，則該機(jī)構(gòu)演化為定塊機(jī)構(gòu)（或直動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)）移動(dòng)副的自鎖條件是：驅(qū)動(dòng)力作用在移動(dòng)副的摩擦角。凸輪

11、機(jī)構(gòu)推桿的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律中，一次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律有剛性沖擊。漸開(kāi)線的形狀取決于基圓的大小。直齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)的正確嚙合條件是：模數(shù)相等、壓力角相等。有一外槽輪機(jī)構(gòu)，已知槽輪的槽數(shù) z 4，轉(zhuǎn)盤(pán)上裝有一個(gè)圓銷，則該槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù)k= 0.25。回轉(zhuǎn)構(gòu)件進(jìn)行動(dòng)平衡時(shí)，應(yīng)在兩個(gè)平衡基面上加平衡質(zhì)量。當(dāng)兩構(gòu)件組成兼有滑動(dòng)和滾動(dòng)的高副時(shí)，其瞬心在過(guò)接觸點(diǎn)高副元素的公法線處。二、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共25分）1、簡(jiǎn)述構(gòu)件和零件的區(qū)別和聯(lián)系？答：構(gòu)件：從運(yùn)動(dòng)角度講是不可再分的單位體。零件：從制造角度講是不可再分的單位體。構(gòu)件可以由多個(gè)零件通過(guò)剛性聯(lián)結(jié)獲得。2、什么是當(dāng)量摩擦系數(shù)？答：為了計(jì)算摩擦力簡(jiǎn)便，把運(yùn)動(dòng)

12、畐V元素幾何形狀對(duì)運(yùn)動(dòng)副的摩擦力的影響因素計(jì)入到摩擦系數(shù)中，這種轉(zhuǎn)化后的摩擦系數(shù)稱 為當(dāng)量摩擦系數(shù)。實(shí)現(xiàn)往復(fù)移動(dòng)或往復(fù)擺動(dòng)的機(jī)構(gòu)有哪些？答：連桿機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)螺旋機(jī)構(gòu)齒輪齒條機(jī)構(gòu)組合機(jī)構(gòu)機(jī)械的“平衡”與“調(diào)速”都可以減輕機(jī)械中的動(dòng)載荷，但兩者有何本質(zhì)區(qū)別？答：1）機(jī)械平衡是通過(guò)消除或減小慣性力和慣性力矩來(lái)減輕機(jī)械中的動(dòng)載荷。2）調(diào)速是使機(jī)械的運(yùn)動(dòng)避開(kāi)其共振區(qū)域，從而減小軸的撓度，獲得減輕機(jī)械中動(dòng)載荷的目的。簡(jiǎn)述漸開(kāi)線圓柱斜齒輪機(jī)構(gòu)主要有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？答：優(yōu)點(diǎn)：嚙合性能好：逐漸嚙入，逐漸嚙出，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音小。重合度大：降低每對(duì)齒輪的載荷，提高承載能力。結(jié)構(gòu)緊湊：避免根切的最小齒數(shù)小。缺點(diǎn)：運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有

13、軸向力三、計(jì)算題（共45分）1、繪制縫紉機(jī)下針機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖（草圖）。（5分）2、圖示 分析組 答：見(jiàn)圖 所以機(jī)D創(chuàng)3 R1F 3n （2piPh p'） F'3 7 （2 10 1 0 0） 0 1為一燃機(jī)的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖，試計(jì)算其自由度，并 成此機(jī)構(gòu)的基本桿組及機(jī)構(gòu)級(jí)別。（10分）所示?；顒?dòng)構(gòu)件n=7;低副pl=10 ； 構(gòu)的自由度為B以AB為原動(dòng)件:機(jī)構(gòu)可分解成下圖。n級(jí)機(jī)構(gòu)因此該機(jī)構(gòu)為：n級(jí)機(jī)構(gòu)3、試求機(jī)構(gòu)在圖示位置的全部瞬心（5分）答: A點(diǎn)為 P13;B點(diǎn)為P12;P23由三心定理求得，見(jiàn)圖。在圖示機(jī)構(gòu)中BAC 90 ,l AB60mm, lAC120mm，曲柄AB以等角速度3

14、0rad/s轉(zhuǎn)動(dòng)，試用相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法求構(gòu)件 3的角速度和角加速度（15 分）解：以1 l=0.001m/mm作機(jī)構(gòu)的位置簡(jiǎn)圖，如圖a所示。l BC . l AC l AB.1202 602134mm速度分析求VB2VB2 VB11l AB300.061.8m/S （方向垂直AB轉(zhuǎn)向同3 1）求VB3VB2VB3VB2B3方向ABBC/ AB大小1.8? ?取口 v=0.01m - s-1/mm作上式的速度圖（圖b）VB3vPb30.01 80.36 0.8m/s（方向見(jiàn)圖）VB2B3vb2b30.01 161.07 1.6m/s （方向見(jiàn)圖）VB3l BC3 6rad/s （逆時(shí)針）134 1

15、0加速度分析aB2naB2222Jab 300.0654m/s （方向 BnaB3kaB2B323VB2B32 6 1.619.2m/s（方向VB2B3）aB2naB3方向 B A B CtkraB3aB2B3aB2 B3BCVB2B3/ BC大小 544.819.2?3 Ibc 62 0.1344.8m/s（方向 B C）以口 a=1nr s-2/mm作加速度圖（圖 c）taB3ae'd' 1 29.08 29m/s2（方向見(jiàn)圖）taB3l BC290.134216rad /s25、圖示輪系中，已知:答:Z2Z3Z420201Z1Z2Z60203（ 2）.Hi15Z2Z5 2

16、0 100 5 z-i z2'60 20 3；H1Hi144H由式1、2聯(lián)立可得:i411.5四、設(shè)計(jì)題（10分）如圖所示，設(shè)已知破碎機(jī)的行程速比系數(shù)K=1.2，顎板長(zhǎng)度lcD300mm四桿機(jī)構(gòu)。解：作圖步驟：由給定的行程速比變化系數(shù)K,得曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的極位夾角180 (K 1)K_1180 (1.21)1.2 116.36作出搖桿兩個(gè)極限位置 C1D和 C2D使C1DC235連接C1、C2,并作C1M垂直于C1C2，顎板擺角35 ，曲柄長(zhǎng)60mm試設(shè)計(jì)該作CGN 909016.3673.64N與 M相交于 P 點(diǎn)，由圖可見(jiàn)C1PC216.36o利用余弦定理求AC1 （令為x）COS2

17、22 Iab x xC1C22 21 AB XX量得 lea 180.42mm代入求得連桿的長(zhǎng)度：x 225.44mm以C1為圓心，x為半徑作圓，與前述外接圓的交點(diǎn)即為所求的a點(diǎn)量得機(jī)架長(zhǎng)：309.43mm試題3一、填空題（每空2分，共20分）機(jī)構(gòu)中按給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律對(duì)立運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件稱為原動(dòng)件；而其余活動(dòng)構(gòu)件稱為從動(dòng)件。 轉(zhuǎn)動(dòng)副的自鎖條件是：驅(qū)動(dòng)力作用在摩擦圓。對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，若以曲柄為機(jī)架，則該機(jī)構(gòu)演化為導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)的壓力角是指力與速度所夾銳角。凸輪機(jī)構(gòu)推桿的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律中，余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律有柔性沖擊。齒輪機(jī)構(gòu)的重合度愈大，表明同時(shí)參加嚙合的輪齒對(duì)數(shù)愈多。棘輪機(jī)構(gòu)的主要組成構(gòu)件有：棘輪、棘

18、爪、止動(dòng)爪等。機(jī)器速度波動(dòng)的類型有：周期性速度波動(dòng)、非周期性速度波動(dòng)。設(shè)計(jì)滾子推桿盤(pán)形凸輪輪廓線時(shí)，若發(fā)現(xiàn)工作廓線有變尖現(xiàn)象時(shí)，則尺寸參數(shù)上應(yīng)采取的措施是：加大基圓半徑。 在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)曲柄與機(jī)架兩次共線位置時(shí)出現(xiàn)最小傳動(dòng)角。二、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共25分）1、何謂運(yùn)動(dòng)副及運(yùn)動(dòng)副元素？答：運(yùn)動(dòng)副是指兩構(gòu)件直接接觸具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的一種聯(lián)結(jié)。（書(shū)本）：兩個(gè)構(gòu)件直接接觸而組成的可動(dòng)的聯(lián)接。運(yùn)動(dòng)副元素：參加接觸的部分。兩構(gòu)件上能夠參加接觸而構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的表面。列舉5種能實(shí)現(xiàn)連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。答：摩擦傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：如帶傳動(dòng)、摩擦輪等嚙合傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：如齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)等連桿機(jī)構(gòu)：如雙曲

19、柄機(jī)構(gòu)、平行四邊形機(jī)構(gòu)等。簡(jiǎn)述進(jìn)行質(zhì)量代換需要滿足的三個(gè)條件？動(dòng)代換和靜代換各應(yīng)滿足什么條件？答：質(zhì)量代換法需滿足三個(gè)條件：代換前后構(gòu)件的質(zhì)量不變；代換前后構(gòu)件的質(zhì)心位置不變；代換前后構(gòu)件對(duì)質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不變；其中：動(dòng)代換需要滿足前面三個(gè)條件；靜代換滿足前兩個(gè)條件便可。4、齒輪傳動(dòng)要?jiǎng)蛩?、平穩(wěn)地進(jìn)行，必須滿足哪些條件？答：對(duì)齒廓的要求：齒廓滿足定傳動(dòng)比的齒廓嚙合基本定律。對(duì)重合度要求：齒輪嚙合的重合度大于 1。對(duì)正確嚙合要求：滿足正確嚙合條件。5、有一滾子推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)，在使用中發(fā)現(xiàn)推桿滾子的直徑偏小，欲改用較大的滾子，問(wèn)是否可行？為什么？ 答：不一定。令滾子半徑為& ;凸輪理論輪

20、廓線的最小曲率半徑為min當(dāng)：& min時(shí)：工作廓線出現(xiàn)交叉，出現(xiàn)失真現(xiàn)象。這時(shí)不可行。當(dāng)：匚 min時(shí)：工作廓線出現(xiàn)尖點(diǎn)，凸輪輪廓在尖點(diǎn)處易磨損而導(dǎo)致失真。這時(shí)也不可行。當(dāng)：rrmin時(shí)：這時(shí)也不可行。答：活動(dòng)構(gòu)件n=7;低副pl=10 ;p')FDB0)HE以AB為元?jiǎng)蛹嗀GCEDBn級(jí)組G機(jī)架與原動(dòng)件(5 分)P34;P14;BPl3P2334P342C4AP121/CBDA30mm, ADAB為曲柄，求已知圖示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中0 13 7 (2 10 1 01 AB值的圍l AB的最F 3n (2p Ph/ 皿級(jí)組AFl AB的最小值Ibc 50mm,lcD 35mm,

21、Iad曲柄為連架桿且最短三個(gè)條件。所以機(jī)構(gòu)的自由度為1 CD由“桿長(zhǎng)條件”知：Iab Ibc 1AD機(jī)構(gòu)可分解成下圖。為皿級(jí)機(jī)構(gòu)3、試求機(jī)構(gòu)在圖示位置的全部瞬心。答：A點(diǎn)為P12; B點(diǎn)為P23; C點(diǎn)為P13由三心定理求得為B點(diǎn)，見(jiàn)圖。P24由三心定理求得為D點(diǎn)，見(jiàn)圖。為機(jī)架，（15分）若此機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，且大值若此機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)，求若此機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)，求解: 1）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)要求滿足“桿長(zhǎng)條件”即：Iab l ad Icd l BC 30D P242P143550 15mm所以1 AB的最大值為：15mm2）為雙曲柄機(jī)構(gòu)有兩種情況：滿足“桿長(zhǎng)條件”；最短桿為機(jī)架;滿足平行四邊形機(jī)構(gòu)條件。（Ibc1AD排除）當(dāng)BC為最長(zhǎng)桿時(shí)：由“桿長(zhǎng)條件”知：IadIbc l ab l cdgp： Iab Iad Ibc lcd 305035 45mm當(dāng)AB為最長(zhǎng)桿時(shí)：由“桿長(zhǎng)條件”知：1 AD1 AB1BC1 CDIP： lAB1 BClCD1 AD50353055mm所以1 AB的最小值為：45mm3）為搖桿機(jī)構(gòu)有兩種情況：lBC |cd