2022《機械原理》考試題及答案

2022最新《機械原理》考試題及答案班級 姓名 學號成績溫馨提示:同學們,經(jīng)過本學期的學習,你ー定積累了很多知識,現(xiàn)在請認真、仔細地完成這張試卷吧。加油!ー、選擇題（每空2分,共10分）1、平面機構的平衡問題中,對“動不平衡”描述正確的是B〇只要在ー個平衡面內增加或出去ー個平衡質量即可獲得平衡動不平衡只有在轉子運轉的情況下才能表現(xiàn)出來靜不平衡針對軸尺寸較小的轉子（轉子軸向寬度b與其直徑D之比b/D<0.2）使動不平衡轉子的質心與回轉軸心重合可實現(xiàn)平衡2、平面機構中,從動件的運動規(guī)律取決于D.從動件的尺寸機構組成情況原動件運動規(guī)律原動件運動規(guī)律和機構的組成情況3^ー錢鏈四桿機構各桿長度分別為30mm,60mm,80mm,100mm,當以30mm的桿為機架時,則該機構為 A機構。雙搖桿雙曲柄曲柄搖桿不能構成四桿機構4、凸輪機構中,當推桿運動規(guī)律采用 C時,既無柔性沖擊也無剛性沖擊。一次多項式運動規(guī)律二次多項式運動規(guī)律正弦加速運動規(guī)律余弦加速運動規(guī)律5、漸開線齒輪齒廓形狀決定于 D.模數(shù)分度圓上壓カ角齒數(shù)前3項二、填空題（每空2分,共20分）兩構件通過面接觸而構成的運動副稱為 低m〇作相對運動的三個構件的三個瞬心必 在同一條直線上。轉動副的自鎖條件是驅動カ臂W摩擦圓半￡〇斜齒輪傳動與直齒輪傳動比較的主要優(yōu)點:嚙合性能好,重合度大,結構緊湊。在周轉輪系中,根據(jù)其自由度的數(shù)目進行分類:若其自由度為2,則稱為差動輪系,若其自由度為!,則稱其為行星輪系 。裝有行星輪的構件稱為行星架（轉臂或系桿）。棘輪機構的典型結構中的組成有:搖桿、棘爪、棘輪等。三、簡答題（15分）什么是構件?答:構件:機器中每ー個獨立的運動單元體稱為ー個構件;從運動角度講是不可再分的單位體。何謂四桿機構的“死點”？答：當機構運轉時,若出現(xiàn)連桿與從動件共線時,此時Y=0,主動件通過連桿作用于從動件上的力將通過其回轉中心,從而使驅動從動件的有效分力為零,從動件就不能運動,機構的這種傳動角為零的位置稱為死點。用范成法制造漸開線齒輪時,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（不計入齒頂比普通

齒條高出的一段c*m)超過了被切齒輪的嚙合極限點M,則刀具將把被切齒輪齒根一部分齒廓切去。避免根切的方法:(a)減小齒頂高系數(shù)ha*.(b)加大刀具角a.(c)變位修正四、計算題(45分)計算如圖1所示機構的自由度,注意事項應說明?(5*2)小題a:其中A、B處各有一個轉動副,B處有一個移動副,C、D處的移動副記作一個移動副。即〃=3,p,=4,ph=0,p'=F'=0 ;所以該機構自由度為:F=3n-(2pt+ph-p')-F'=3x3-(2x4+0-0)-0二1小題b：其中A、B、C、G、H處各有一個轉動副,F處為復合較鏈有兩個轉動副,B處有一個局部自由度,D、E處的兩個移動副記作一個移動副。即〃=7,p,=9,ph=1,p'=0,F'=\ 5所以該機構自由度為:F=3n-(2p,+pll-p')-F'=3x7-(2x9+l-0)-l=1如圖2所示機構中,各尺寸為:んア30mll1,ムア100mm,乙L50mll1,ノ*40mm,曲柄以等角速度3尸10rad/s運動,試用圖解法求機構在仏=45。時,點D和E的加速度,以及構件2的角速度和角加速度。(15分)圖2

圖2機構中構件2和搖塊3組成移動副,且構件2作平面一般運動,選C（C2和C3）為重合點,則Vc3=VC4=0,ac3=ac4=0,co3=co2,a3=a2〇速度分析vB-電，ah=10x0.03=0372/sVC2= % +VC2B=VC3+VC2C3方向丄AB_LBC IIBC大小[ ?〇?取口產0.005m?sT/mm作上式的速度圖（圖b）,再根據(jù)速度影像原理得點d及e。ゥ="、,pd=0.005x45.2=0.23m/s（沿p昉向）vE=ムpe=0.005x34.4=0.17mlsル沿pe方向）氏be、0.005x48.5ハハハー ,Umqi、6=グ2= =2.00rad/s（瞬時針）ん0.123加速度分析aB—a^=說1AB=100x0.03=3m/s2=2x2x0.005X34.5=0.69陽/$2（方向。fE）=2x2x0.005X34.5=0.69陽/$2（方向。fE）aC2C3=2G3匕72c3

°C2 = + “C28方向8fACtB大小vv“C28 °C2 = + “C28方向8fACtB大小vvIBC IBCIIBC? 0v?以ユa=。.04m?s2/mm作加速度圖（圖c）,再加速度影像原理得點d'和e',由圖可得:。ハ=ル〃'グ=0.04x65.14=2.61^// （海，メ方向）り=ル"び=0.04x71.01=2.84加/$2 （沿ブび方向）0.04x25.85 0”, ,,2/“否荘上丄、0.123CB'CB =8.41raJ/52(順時針)3、設計ー對漸開線外嚙合標準齒輪圓柱齒輪機構。已知zR8,zk36,模數(shù)爐3,壓力角。與齒頂高系數(shù)カ:為標準值,0.123CB'CB試求:1)2)（試求:1)2)該圓柱齒輪機構的傳動比ん兩輪的分度圓直徑、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)b)該圓柱齒輪機構的傳動比

纟=更=2

12z,18a)b)兩輪的分度圓直徑:4=niz1=3x18=54/w??d2=inz2=3x36=108，加;？齒頂圓直徑:daX=(々+2/?*)/n=(18+2xl)x3=63〃加?da2—(z2+2匕)m=(36+2x1)x3=117nun齒根圓直徑：dfl=(4ー2だー2c*>=(18-2x1-2x0.25)x3=46.5/wndf2=(z2-2/z*-2c)m=(36-2xl-2x0.25)x3=l00.5mm基圓直徑:4ハ=4xcos5=54xcos20°=50.74〃〃〃dh2-d2xcos5=117xcos20°=109.94〃!〃?分度圓上齒厚:7DTI3.14x3 . = =4.7\mm2 2C）兩輪中心距:

4+ム54+10801

a=- = =8\mm4、在圖示輪系中,已知:Z尸22,Z3=88,Z3'=Z50試求傳動比レ。（10分）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;產一域一のH_Z2Z產一域一のH_Z2Z3_Z3_88_くl.3- - - - ——qgーの" Z]z? Z|22定軸輪系部分:一丸=—=ーム=-1

の5z3,z4zy由圖中可知：又有：①3二8、、由式1、2、3、4聯(lián)立可得：ム=9五、設計題（10分）設計ー導桿機構,已知機架長度(1)(4)100mm,行程速比系數(shù)K=1.5o（要求保留作圖軌跡,以及必要的文字說明）解：導桿機構的極位夾角e=18O°x（K-l）=18O°x（L5-1）=36。K+l 1.5+1根據(jù)導桿機構的特性知：。為,其中シ為導桿的擺角作圖步驟:a）作/.mDn=（p=Ob）作4M〃的角平分線,在該線上取ん="=100恤（即機架長度）C）過A點作導桿任一極位的垂線AG（或AC2）,其即為曲柄,故a=dsin(シ/2)=100xsin(36/2)=30.90〃〃〃試題2一、填空題（每題2分,共20分）1、機構具有確定運動的條件: 機構自由度數(shù)二機構的原動件數(shù)。2、速度影像的相似原理只能應用于 同一構件上的各點。3、對心曲柄滑塊機構,若以滑塊為機架,則該機構演化為定塊機構（或直動導桿機構）。4、移動副的自鎖條件是: 驅動カ作用在移動副的摩擦角內〇5、凸輪機構推桿的常用運動規(guī)律中, 一次多項式運動規(guī)律有剛性沖擊。6、漸開線的形狀取決于基圓的大小。7、直齒圓柱齒輪機構的正確嚙合條件是: 模數(shù)相等、壓カ角相等。8、有一外槽輪機構,已知槽輪的槽數(shù)z=4,轉盤上裝有一個圓銷,則該槽輪機構的運動系數(shù)k=0.25 09、回轉構件進行動平衡時,應在 兩個平衡基面 上加平衡質量。10、當兩構件組成兼有滑動和滾動的高副時,其瞬心在過接觸點高副元素的公法線處。二、簡答題(每小題5分,共25分)1、簡述構件和零件的區(qū)別和聯(lián)系?答:a)構件:從運動角度講是不可再分的單位體。b)零件:從制造角度講是不可再分的單位體。c)構件可以由多個零件通過剛性聯(lián)結獲得。2、什么是當量摩擦系數(shù)?答:為了計算摩擦カ簡便,把運動副元素幾何形狀對運動副的摩擦力的影響因素計入到摩擦系數(shù)中,這種轉化后的摩擦系數(shù)稱為當量摩擦系數(shù)。實現(xiàn)往復移動或往復擺動的機構有哪些?答:(1)連桿機構(2)凸輪機構(3)螺旋機構(4)齒輪齒條機構(5)組合機構機械的“平衡”與“調速”都可以減輕機械中的動載荷,但兩者有何本質區(qū)別?答:1)機械平衡是通過消除或減小慣性カ和慣性カ矩來減輕機械中的動載荷。2)調速是使機械的運動避開其共振區(qū)域,從而減小軸的撓度,獲得減輕機械中動載荷的目的。簡述漸開線圓柱斜齒輪機構主要有哪些優(yōu)缺點?

答:優(yōu)點:(1)嚙合性能好:逐漸嚙入,逐漸嚙出,傳動平穩(wěn),噪音小。(2)重合度大：降低每對齒輪的載荷,提高承載能力。(2)重合度大：降低每對齒輪的載荷,提高承載能力。(3)結構緊湊:避免根切的最小齒數(shù)小。缺點:運轉時有軸向カ。2、圖示為ー內燃機的機構簡圖,試計算其自由度,并分析組成此機構的基本桿組及機構級別。(10分)2、圖示為ー內燃機的機構簡圖,試計算其自由度,并分析組成此機構的基本桿組及機構級別。(10分)答:見圖所示?；顒訕嫾=7；副pl=10；所以機構的自由度為F=3n-(2pt+ph-p')-F'=3x7-(2xlO+lxO-O)-O=l以AB為原動件：c機構可分解成下圖。I!級機構機構可分解成下圖。I!級機構因此該機構為:II級機構3、試求機構在圖示位置的全部瞬心。（5分）答:A點為出;B點為P12；P23由三心定理求得,見圖。4、在圖示導桿機構中,=90°,ム尸&レ加,Iac=120mm,曲柄AB以等角速度の=30%d/s轉動,試用相對運動圖解法求構件3的角速度和角加速度。（15分）解:以口尸0.OOlm/mn）作機構的位置簡圖,如圖a所示。lRC-ゝ+1：1t=ぺ1202+602h134/7Z7?/a）速度分析 4求?82レeク=ツ用=助，冋=30x0.06=L8m/s （方向垂直AB轉向同31）求セ3VB2=VB3+VB2B3方向丄48丄8c //AB大小1.8 ? ?取口v=0.01m?sT/mm作上式的速度圖（圖b）vB3=ルp4=0.01x8（）.36ao.8m/s（方向見圖）

ら283="也4=0Olxl6L（）7al.6m/s（方向見圖）g=-= r?brad/s（逆時針）3Lr134x10- ' 'a）加速度分析aB2=aB2=の:ム⑶=302x0.06=54〃2/s2（方向8—>A）二の;x/雇=62x0.134k4.8"z/s（方向らfC）4263=2^3%2B3=2x6xl.6=l9.2/71/S（方向丄U族加）aB3+ a82B3丄8C 丄U6283? 19.2aB283aB3+ a82B3丄8C 丄U6283? 19.2aB283IIBC9以口a=lm?sシmm作加速度圖（圖c）唯=ル西=1x29.08^29機/§2 （方向見圖）"29"29lRr-0.134=216radIs25、圖示輪系中,已知:45、圖示輪系中,已知:4z4=20,z5=100〇試求傳動比ス。（10分）答:TOC\o"1-5"\h\z出_のーつ〃 _ z2z5_ 20x100_ 515 0—gh 乎/ 60x20 3?H_g-①H _ Z2Z3Z4_20x20_ 1（1）（2）14の4ーのH z\z2Z3 60x20 3（1）（2）由式1、2聯(lián)立可得:/41=-1.5四、設計題（10分）如圖所示,設已知破碎機的行程速比系數(shù)K=1.2,顎板長度，8=300mm?顎板擺角0=35°,曲柄長60mll!。試設計該四桿機構。な 6.ーーー市TOC\o"1-5"\h\z解:作圖步驟: し卜 、ノd）由給定的行程速比變化系數(shù) rwK,得曲柄搖桿機構的極位夾 屛角 彎i80°x（i.2-i）=1636〇K+1 1.2+1e）作出搖桿兩個極限位置CiD和C2D,使“バ2=35。f）連接3、C2,并作CM垂直于CG。g）作/C￡N=90。-。=90。ー16.36。=73.64。,N與M相交于P點,由圖可見,ZC,PC2=6>=16.36〇〇 _h）利用余弦定理求AG（令為x） JJ:cose=（2旳+サ+廠—匕い2（2X，宀）x （ヽ/fi^/clc2=180.42/wn代入求得連桿的長度:.225.44〃〃“i）以G為圓心,X為半徑作圓,與前述 「，外接圓的交點即為所求的A點。j）量得機架長:309.43mm試題3一、填空題（每空2分,共20分）1、機構中按給定的運動規(guī)律對立運動的構件稱為 原動件;而其余活動構件稱為 叢且ft02、轉動副的自鎖條件是:驅動カ作用在摩擦圓內〇3、對心曲柄滑塊機構,若以曲柄為機架,則該機構演化為導桿機構〇4、機構的壓カ角是指カ與速度所夾銳5、凸輪機構推桿的常用運動規(guī)律中,余弦加速度運動規(guī)律有 柔性 沖擊。TOC\o"1-5"\h\z6、齒輪機構的重合度愈大,表明同時參加嚙合的輪齒對數(shù)愈多 〇7、棘輪機構的主要組成構件有: 棘輪、 棘爪 、 止動爪等。8、機器速度波動的類型有: 周期性速度波動 、非周期性速度波動。9、設計滾子推桿盤形凸輪輪廓線時,若發(fā)現(xiàn)工作廓線有變尖現(xiàn)象時,則尺寸參數(shù)上應采取的措施是: 加大基圓半徑 。10、在曲柄搖桿機構中,當曲柄與機架兩次共線位置時出現(xiàn)最小傳動角。二、簡答題（每小題5分,共25分）1、何謂運動副及運動副元素?答:運動副是指兩構件直接接觸具有確定的相對運動關系的ー種聯(lián)結。（書本）:兩個構件直接接觸而組成的可動的聯(lián)接。運動副元素：參加接觸的部分。兩構件上能夠參加接觸而構成運動副的表面。列舉5種能實現(xiàn)連續(xù)回轉運動的機構。答:摩擦傳動機構:如帶傳動、摩擦輪等嚙合傳動機構:如齒輪傳動、蝸桿傳動、鏈傳動等連桿機構：如雙曲柄機構、平行四邊形機構等。簡述進行質量代換需要滿足的三個條件?動代換和靜代換各應滿足什么條件?答:質量代換法需滿足三個條件:代換前后構件的質量不變;代換前后構件的質心位置不變;代換前后構件對質心軸的轉動慣量不變;其中:動代換需要滿足前面三個條件;靜代換滿足前兩個條件便可。4、齒輪傳動要勻速、平穩(wěn)地進行,必須滿足哪些條件?答:對齒廓的要求:齒廓滿足定傳動比的齒廓嚙合基本定律。對重合度要求：齒輪嚙合的重合度大于1。對正確嚙合要求:滿足正確嚙合條件。5、有一滾子推桿盤形凸輪機構,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,問是否可行?為什么?答：不一定。令滾子半徑為メ凸輪理論輪廓線的最小曲率半徑為ん而當：ク＞「四時:工作廓線出現(xiàn)交叉,出現(xiàn)失真現(xiàn)象。這時不可行。當:4=41M時:工作廓線出現(xiàn)尖點，凸輪輪廓在尖點處易磨損而導致失真。這時也不可行。當:り＜Pmin時:這時也不可行。三、計算題（共45分）1、繪制唧筒機構簡圖（草圖）。（5分）MI 2、圖示為ース1、內燃機的機」拓一! 構簡圖,試『而ヨケ計算其自由￥ c 匚コTOC\o"1-5"\h\z半 度;以EG為 B廠二 DH屮 原動件時分析組成此機構的 Eコ基本桿組及機構級別。（1。分） LF答:活動構件n=7;低副pl=10； g所以機構的自由度為F=3n-QpaPh-P')-F'=3x7-(2x10+1x0-0)-0=1以AB為元動件:機構可分解成下圖。為III級機構3、試求機構在圖示位置的全部瞬心。（5分）答:A點為ん;B點為P23；C點為P34；D點為P14；P13由三心定理求得為B點,見圖。P24由三心定理求得為D點,見圖。4、圖布釵鏈四桿機構中,已知/BC=505，/co=35〃"〃,ム0=30，切〃,ム。為機架,（15分）（1）若此機構為曲柄搖桿機構,且AB為曲柄,求山的最大值;（2）若此機構為雙曲柄機構,求ん的 ノ^,最小值;（3）若此機構為雙搖桿機構,求ん值的范圍; aY Jd解:1）曲柄搖桿機構要求滿足‘‘桿長條件”;曲柄為連架桿且最短三個條件。由“桿長條件”知:3+/4ん+/即:lAB<lAD+/CD-/BC=30+35-50=\5nvn所以ム8的最大值為:15mm2）為雙曲柄機構有兩種情況:＞滿足“桿長條件”;最短桿為機架;。＞滿足平行四邊形機構條件。（?.ムル”排除）當BC為最長桿時:由“桿長條件”知:Iad+1bc^1ab+1cd即? ad+Ir「—=30+50—35=45"〃刀當AB為最長桿時:由“桿長條件”知:Iad+IabWIbc+Icd即:lAB＜lBC/