哈爾濱工業(yè)大學《機械原理》期末考試試題與答案-2023修改整理

千里之行，始于足下讓知識帶有溫度。第第2頁/共2頁精品文檔推薦哈爾濱工業(yè)大學《機械原理》期末考試試題與答案機械原理期末考試試題與答案

一、問答題（15分）

1．什么是連桿機構(gòu)的壓力角、傳動角？（2分）

答：不考慮運動副中的摩擦力、構(gòu)件的慣性力，運動副中力的作用線與受力點速度方向所夾的銳角稱為壓力角，壓力角的余角稱為傳動角。

2．什么是基本桿組？機構(gòu)的組成原理是什么？（2分）

答：機構(gòu)中，結(jié)構(gòu)最容易、不行再分的、自由度為零的構(gòu)件組稱為基本桿組。任一機構(gòu)都可以看作是由若干個基本桿組依次銜接于原動件和機架上所組成的，這就是機構(gòu)的組成原理。

3．常用的間歇運動機構(gòu)有幾種？其主動件與從動件的運動轉(zhuǎn)換各有什么特點？（2分）

答：常用的間歇運動機構(gòu)有：棘輪機構(gòu)、槽輪機構(gòu)和不徹低齒輪機構(gòu)。棘輪機構(gòu)把一個往復擺動轉(zhuǎn)換為間歇單向轉(zhuǎn)動；槽輪機構(gòu)把一個延續(xù)單向轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為間歇單向轉(zhuǎn)動；不徹低齒輪機構(gòu)把一個延續(xù)單向轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為間歇單向轉(zhuǎn)動。

4．什么是槽輪機構(gòu)的運動系數(shù)？（2分）

答：槽輪的運動時光與撥盤的運動時光的比值稱為槽輪機構(gòu)的運動系數(shù)。5．通常，機器的運轉(zhuǎn)過程分為幾個階段？各階段的特征是什么？（3分）

答：機器的運轉(zhuǎn)過程分為三個階段：啟動階段，穩(wěn)定運轉(zhuǎn)階段和停車階段。啟動階段的特點：原動件速度由零升高到穩(wěn)定運轉(zhuǎn)速度，系統(tǒng)驅(qū)動力所做的功大于阻抗力所消耗的功。

穩(wěn)定運轉(zhuǎn)階段的特點：在一個周期內(nèi)，系統(tǒng)驅(qū)動力所做的功等于阻抗力所消耗的功。

停車階段的特點：系統(tǒng)驅(qū)動力所做的功小于于阻抗力所消耗的功，原動件速度由穩(wěn)定運轉(zhuǎn)速度下降為零。6．利用飛輪舉行機器的周期性速度波動調(diào)整時，飛輪普通安裝在高速軸還是低速軸上？為什么？（2分）答：安裝在高速軸上。這樣可以使飛輪的質(zhì)量減小。（2分）7．平行軸外嚙合斜齒圓柱齒輪的正確嚙合條件是什么？答：模數(shù)相等、壓力角相等、螺旋角大小相等旋向相反。

二、下圖機構(gòu)中，已知NOLMJK////，并且NOLMJK==，F(xiàn)GGHEG==，F(xiàn)HEF⊥，求該機構(gòu)的自由度。若有復合鉸鏈、局部自由主及虛約束，請說明。（10分）

解：I處為局部自由度，LM構(gòu)件引入虛約束，F(xiàn)G構(gòu)件或者H構(gòu)件引入虛約束，C、E、O處為復合鉸鏈，Q或R處為虛約束。n=12，L17P=，H1P=，則自由度：

LH3231221711FnPP=--=?-?-=

三、如圖所示導桿機構(gòu)中，ADla=，ABld=，導桿的偏距為BEle=，?=∠90BED。假如使該導桿機

構(gòu)成為曲柄擺動導桿機構(gòu)。推導使AD成為曲柄的條件。（10分）

解：如下圖所示，要使該導桿機構(gòu)成為曲柄擺動導桿，必需使機構(gòu)通過如圖兩個極限位置，即BEAD11和

BEAD11。作11ADA

C⊥，22A

DBC⊥。

在1ABC?中有：dae>-；在2

ABC

?中有：dae>+。由此可得曲柄AB存在條件為：

da

e>+

四、按照下圖推導凸輪機構(gòu)的壓力角表達式。（15分）

解：由圖可知，eOPBP-=_____

12_____

12，1______

12ωOPv=，______

121

1

ddv

sOPω?=

=

，serAB+-=

2

20____

，代入凸輪

機構(gòu)的壓力角表達式_____

______

12tanAB

B

P=

α，可得：

______

12____

dtanse

PB

AB

α-=

=

五、正常齒制漸開線標準直齒圓柱齒輪的齒頂高系數(shù)*

ah、頂隙系數(shù)*

c及國家標準（GB1356-88）中規(guī)定分度圓壓力角α的標準值為多少？若漸開線直齒圓柱齒輪采納短齒制，且分度圓壓力角?=25α，齒輪的齒數(shù)是多少時，其齒根圓和基圓最臨近重合？（10分）

解：正常齒制漸開線標準齒圓柱齒輪的參數(shù)為：1*

=ah，25.0*

=c，?=20α非標準的短齒制漸開線直齒圓柱齒輪的參數(shù)為：8.0*=ah，3.0*

=c當基圓和齒根圓重合時，有：

bfdd=①

式中，bd——基圓直徑，fd——齒根圓直徑。基圓直徑可表示為

bcosdmzα=②

式中，α——分度圓壓力角，?=25α。齒根圓直徑可表示為：

**

fa2()dmzmhc=-+③

聯(lián)立式①、②及③，有：

**

acos2()mzmzmhcα=-+

所以有：

**

a2()2(0.80.3)2.223.481cos1cos25

10.9063

hczα

++=

=

=

=

因為齒數(shù)只能是整數(shù)，所以齒根圓不行能正巧與基圓重合。從上面的計算結(jié)果看，漸開線直齒圓柱齒輪在采納短齒制及壓力角?=25α的條件下，當齒數(shù)z=23時，齒根圓與基圓最臨近重合。

六、如圖所示輪系，已知各齒輪的齒數(shù)分離是1z、2z、3z、4z、5z、5

z'、6z。求H6i的表達式并說明構(gòu)件H和構(gòu)件6的轉(zhuǎn)向是相同還是相反？（15分）

解：如圖輪系1、2、H、3組成行星輪系有：

3313

11H13

H

111

111H

zzzzniinzzz??+=

=-=--=+=???

①

如圖輪系6、5-5＇，1H（1），4組成行星輪系有：

1

6546554

6164

1

656511nzzzzzzii

nzzzz??''+=

=-=--=

??

?②聯(lián)立①、②式，得：

613655

46HH

1

65

()()nzzzzzzinzzz'++=

=

，165

HH66

13655

4()()zzzninzzzzzz=

=

'++

七、圖示轉(zhuǎn)子上有三個不平衡質(zhì)量，31=mkg，12=mkg，43=mkg，其回轉(zhuǎn)半徑分離為：601=rmm，

1402=rmm，903=rmm，301=lmm，302=lmm，303=lmm。相位分布如圖所示。要求挑選Ⅰ-Ⅰ，Ⅱ

-Ⅱ兩個面向其舉行動平衡，試用圖解法或解析法求在平面Ⅰ-Ⅰ，Ⅱ-Ⅱ面上處所加平衡質(zhì)量的大小和相位（所加平衡質(zhì)量的半徑為：100rr==Ⅰ

Ⅱmm）。（10分）

解：將不平衡質(zhì)量的質(zhì)徑積11rm、22rm、33rm分離向Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ兩平衡平面內(nèi)分解。對于Ⅰ-Ⅰ平面：

25.146603160130

11

=??=''rmkg·mm，140140122

=?=''rmkg·mm90904160

4033=??=''rmkg·mm

對于Ⅱ-Ⅱ平面：

75.33603160

3011

=??=''''rmkg·mm，022

=''''rmkg·mm270904160

12033

=??=''''rmkg·mm

采納圖解法分離在Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ平面舉行平衡，10=μkg·mm/mm。挑選作圖比例尺10=μkg·mm/mm作圖，求得：

65mr=ⅠⅠkg·mm，240mr=ⅡⅡkg·mm

因為100rr==Ⅰ

Ⅱmm，則0.65m=Ⅰkg，2.4mr=ⅡⅡkg，相位如下圖所示。

（左圖的數(shù)值分離是11mr''、22mr''、33mr''、mrⅠⅠ右圖數(shù)值分離是

33mr''''、11mr''''、mrⅡⅡ）

八、已知機組在穩(wěn)定運轉(zhuǎn)時期主軸上的等效阻力矩變化曲線r()M?如圖所示，等效驅(qū)動力矩為常數(shù)，主軸的平均速度m10rad/sω=。為減小主軸的速度波動，現(xiàn)加裝一個飛輪，其轉(zhuǎn)動慣量F9.8J=kg·m2，不計主軸及

其他構(gòu)件的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量。試求：

（1）等效驅(qū)動力矩dM。

（2）主軸的最大角速度maxω及最小角速度minω，它們發(fā)生在何處（即相應的?值）。（15分）（3）運動速度不勻稱系數(shù)δ。

解：

（1）drmax12ππ2

MM?=

??，因此有：

d78.419.6Nm4

M=

=

（2）maxω發(fā)生在B點，minω發(fā)生在C點。

Bπ19.6ππ5π2

78.4

2

8

?=

+

?

=

，C3π19.6ππ11π2

78.4

2

8

?=