機(jī)械原理期末試卷+答案

機(jī)械原理期末試題一、填空題（共20分，每小題2分）1、運(yùn)動(dòng)副是兩構(gòu)件間發(fā)生直接接觸而又能產(chǎn)生一定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的活動(dòng)聯(lián)接。

2、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是

機(jī)構(gòu)自由度數(shù)大于零，且等于原動(dòng)件數(shù)

；

3、當(dāng)兩構(gòu)件組成平面移動(dòng)副時(shí),其瞬心在移動(dòng)方向的垂線上無窮遠(yuǎn)處;組成兼有滑動(dòng)和滾動(dòng)的高副時(shí),其瞬心在接觸點(diǎn)處公法線上。

4、當(dāng)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于或等于其余的兩桿長(zhǎng)之和,此時(shí),當(dāng)取與最短桿相鄰的構(gòu)件為機(jī)構(gòu)時(shí),機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；當(dāng)取最短桿為機(jī)構(gòu)時(shí),機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)；當(dāng)取最短桿的對(duì)邊桿為機(jī)構(gòu)時(shí),機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)。

5、在齒輪上分度圓是：具有標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)和壓力角的圓，而節(jié)圓是：兩齒輪嚙合過程中作純滾動(dòng)的圓。

6、漸開線齒廓上任一點(diǎn)的壓力角是指該點(diǎn)漸開線的法線方向與其速度方向所夾的銳角，漸開線齒廓上任一點(diǎn)的法線與基圓相切。

7、一對(duì)漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，已知兩輪中心距等于a，傳動(dòng)比等于i12，則齒輪1的節(jié)圓半徑等于

a/(1+i12)。

8、等效構(gòu)件的等效質(zhì)量

或

等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量具有的動(dòng)能等于原機(jī)械系統(tǒng)的總動(dòng)能；

9、機(jī)器產(chǎn)生速度波動(dòng)的主要原因是輸入功不等于輸出功。

速度波動(dòng)的類型有

周期性和非周期性

兩種。

10、對(duì)于靜不平衡的轉(zhuǎn)子，不論它有多少個(gè)偏心質(zhì)量，只需要適當(dāng)?shù)丶由匣驕p去一個(gè)平衡質(zhì)量即可獲得平衡。二、簡(jiǎn)答題（共30分，每小題6分）1、在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，說明極位夾角的定義，什么情況下曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的極位夾角為零（作圖說明）。答案：

極位夾角的定義：當(dāng)搖桿處于兩個(gè)極限位置時(shí)，曲柄與連桿兩次共線，它們之間所夾的銳角稱為極位夾角。

如圖所示，當(dāng)搖桿位于兩個(gè)極限位置時(shí)，其與連桿的鉸支點(diǎn)為C1、C2，當(dāng)曲柄與機(jī)架的鉸支點(diǎn)A位于C1C2的連線上，則極位夾角為零。2、在如圖所的示凸輪機(jī)構(gòu)中：

(1)在圖上繪出凸輪的理論廓線和基圓，并求出基圓半徑；

(2)圖示位置時(shí)機(jī)構(gòu)的壓力角α是多少；

答案：(1)凸輪的理論廓線和基圓繪于圖，基圓半徑rb=75mm

(2)如圖所示壓力角等于0

3、設(shè)以圖示機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)凸輪對(duì)滑塊E的控制，問：

(1)該機(jī)構(gòu)能否運(yùn)動(dòng)？試作分析說明；

(2)若需改進(jìn)，試畫出改進(jìn)后的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。

答案：

（1）該機(jī)構(gòu)自由度為零，因此不能運(yùn)動(dòng)，原因是：D點(diǎn)存在繞C點(diǎn)的圓周運(yùn)動(dòng)和沿滑塊導(dǎo)路直線運(yùn)動(dòng)的干涉。

（2）有多種改進(jìn)方法，A：在D點(diǎn)位置增加一個(gè)滑塊，使其能沿DC或DE運(yùn)動(dòng)；B：在DC或DE之間增加一個(gè)旋轉(zhuǎn)副。下圖為一種方法4、在漸開線直齒圓柱標(biāo)準(zhǔn)齒輪中，基圓是否一定小于齒根圓，試論述兩者之間相對(duì)大小關(guān)系的變化規(guī)律答案：

在漸開線直齒圓柱標(biāo)準(zhǔn)齒輪中，基圓不一定小于齒根圓。基圓直徑db=mzcosα；齒根圓直徑：df=d-2hf=mz-2.5m；

當(dāng)db=df時(shí)，則有mzcosα=mz-2.5m；因此：z=2.5/(1-cosα)=41.45，

當(dāng)db<df時(shí)，則有mzcosα<mz-2.5m；因此：z>41.45，

當(dāng)db>df時(shí)，則有mzcosα>mz-2.5m；因此：z<41.45，

因此，當(dāng)z≥42時(shí)，基圓小于齒根圓；

當(dāng)z≤41時(shí)，基圓大于齒根圓。5、試論述飛輪在機(jī)械中的作用。答案：

飛輪在機(jī)械中的作用，實(shí)質(zhì)上相當(dāng)于一個(gè)儲(chǔ)能器。

當(dāng)外力對(duì)系統(tǒng)作盈功時(shí)，它以動(dòng)能形式把多余的能量?jī)?chǔ)存起來，使機(jī)械速度上升的幅度減??；

當(dāng)外力對(duì)系統(tǒng)作虧功時(shí)，它又釋放儲(chǔ)存的能量，使機(jī)械速度下降的幅度減小。三、計(jì)算題（50分）

1、一對(duì)漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，Z1＝15，Z2＝25，中心距a=80mm，試求：(15分)

(1)兩齒輪的模數(shù)m；

(2)兩齒輪的分度圓直徑、節(jié)圓直徑、齒頂圓直徑、齒根圓直徑、基圓直徑；

(3)兩齒輪的基圓齒距、分度圓齒距；

(4)按1：1的比例作圖，在圖上標(biāo)出理論嚙合線N1N2及實(shí)際嚙合線B1B2，并量取B1B2的長(zhǎng)度估算重合度ε；

(5)在圖上標(biāo)出單齒嚙合區(qū)和雙齒嚙合區(qū)，計(jì)算單齒嚙合和雙嚙合的比例各是多少。

答案：

(1)兩齒輪的模數(shù)相等：m=2a/(Z1+Z2)=160/(15+25)=4mm

(2)分度圓直徑與節(jié)圓直徑相等：d1=mZ1=60mm,d2=mZ2=100mm，齒頂圓直徑：da=mZ+2ha*m,da1=68mm,da2=108mm，

齒根圓直徑：df=mZ-2(ha*+c*)m,df1=50mm,df2=90mm，

(3)基圓直徑：db=mzcosα，db1=56.38mm，db2=94mm,基圓齒距：pb1=pb2=πmcosα=11.8分度圓齒距：p1=p2=πm=12.56

(4)圖見下

B1B2＝18.28mmε=B1B2/Pb=18.28/11.8=1.55答案：

通過調(diào)整AB桿的長(zhǎng)度，不能得到雙曲柄機(jī)構(gòu)

這是因?yàn)樗臈U機(jī)構(gòu)在滿足有整轉(zhuǎn)副存在的條件下，必須以最短桿為機(jī)架，才能得到雙曲柄機(jī)構(gòu)。

而在本題中AD>CD，

故無論AB如何變化，均不能得到雙曲柄機(jī)構(gòu)。3、計(jì)算圖中所示機(jī)構(gòu)的自由度(注意：若運(yùn)動(dòng)鏈中存在復(fù)合鉸鏈、局部自由度及虛約束的情況，應(yīng)明確指出)。

答案：

B處滾子為局部自由度，E、D之一為虛約束，H為復(fù)合鉸鏈；

F=7×3–9×2-2×1=14、什么是機(jī)械系統(tǒng)的等效動(dòng)力學(xué)模型?答案：

具有等效質(zhì)量或等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，其上作用有等效力或等效力矩的等效構(gòu)件稱為原機(jī)械系統(tǒng)的等效動(dòng)力學(xué)模型。5、一對(duì)漸開線直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的重疊系數(shù)ε=1.4時(shí)，試分析在整個(gè)嚙合過程中（即從小齒輪的齒根與大齒輪的齒頂開始接觸的B2點(diǎn)到小齒輪的齒頂與大齒輪的齒根分開的B1點(diǎn)），兩對(duì)齒嚙合的時(shí)間占整個(gè)嚙合時(shí)間的百分比是多少，一對(duì)齒嚙合的時(shí)間占整個(gè)嚙合時(shí)間的百分比是多少，并作圖說明雙齒嚙合與單齒嚙合區(qū)間。答案：

如圖所示：

兩對(duì)齒嚙合的時(shí)間占整個(gè)嚙合時(shí)間的比例=(40+40)/140×100%=57%

一對(duì)齒嚙合的時(shí)間占整個(gè)嚙合時(shí)間的比例=(140-80)/140×100%=43%三、計(jì)算題（50分）

1、一對(duì)外嚙合漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，m=2mm，Z1=20，Z2＝30。

（1）分別計(jì)算出這兩個(gè)齒輪的分度圓直徑，分度圓齒厚，基圓直徑，齒頂圓直徑，中心距。

（2）按1：1的比例作圖標(biāo)明理論嚙合線和實(shí)際嚙合線，并計(jì)算（不許從圖上量?。┏隼碚搰Ш暇€和實(shí)際嚙合線長(zhǎng)度。（15分）

答案：

(1)分度圓直徑：d1=mZ1=40mm、d2=mZ2=60mm分度圓齒厚：s1＝0.5πm＝3.14mm、s2＝0.5πm＝3.14mm基圓直徑：db1=d1cosα=37.59mm、db2=d2cosα=56.38mm

齒頂圓直徑：da1=d1+2ha=44mm、da2=d2+2ha=64mm中心距：a=0.5(d1+d2)=50mm

(2)如下圖所示：

按中心距及基圓和齒頂圓大小作圖，其中N1N2為兩基圓的內(nèi)公切線，B1、B2分別為兩齒頂圓與內(nèi)公切線的交點(diǎn)，C為節(jié)點(diǎn)。

則N1N2為理論嚙合線；B1B2為實(shí)際嚙合線。其中：，所以：2、在圖示行星減速裝置中，已知Z1=Z2=20,Z3=60。當(dāng)手柄轉(zhuǎn)過90度時(shí)，轉(zhuǎn)盤H轉(zhuǎn)過多少度？（10分）答案：先求i1H而：n3=0所以：當(dāng)手柄轉(zhuǎn)過900時(shí)，當(dāng)手柄轉(zhuǎn)過22.50時(shí)。

3、圖示為一鋼制圓盤，盤厚H＝30mm，位置Ⅰ處鉆有一直徑d=50mm的通孔，位置Ⅱ處有一質(zhì)量為m2＝0.2公斤的附加重塊，為使圓盤平衡，擬在圓盤r=200mm的圓周上增加一重塊，試求此重塊的重量和位置。（鋼的密度ρ＝7.8g/cm3）(12分)答案：

此題的要點(diǎn)為在圓盤鉆孔后此處重量減少，相當(dāng)于在其相反方向增加了同樣的重量。

在Ⅰ處鉆孔后失去的重量為：其質(zhì)徑積的大小，方向與OⅠ相反。

在Ⅱ附加質(zhì)量所產(chǎn)生的質(zhì)徑積的大小，方向與OⅡ相同。

因此，由平衡原理，在r＝200mm處所附加的平衡質(zhì)徑積mr的計(jì)算為

因此，

與X軸正方向的夾角與Y軸正方向的夾角所增加的質(zhì)量m＝0.263kg4、已知某軋機(jī)的原動(dòng)機(jī)功率等于常數(shù)：N1=300KW，鋼板通過軋輥時(shí)消耗的功率為常數(shù)：N2=900KW，鋼材通過軋輥的時(shí)間t2=5s，主軸平均轉(zhuǎn)速n1=50r/min,機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)δ=0.2，設(shè)軋鋼機(jī)的全部轉(zhuǎn)動(dòng)慣量集中在飛輪上。求：

(1)此軋鋼機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)周期；

(2)飛輪的最大轉(zhuǎn)速和最小轉(zhuǎn)速；

(3)安裝在主軸上的飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。(13分)答案：

(1)設(shè)運(yùn)動(dòng)周期為T，則有：

T×N1=N2×t2

所以：T