机械原理考试试题及标准答案

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1、模拟练习 2洪灵试题1一、 选择题 （每空2 分，共10 分）1、平面机构中，从动件的运动规律取决于D。A、从动件的尺寸B、机构组成情况C、原动件运动规律D、原动件运动规律和机构的组成情况2、一铰链四杆机构各杆长度分别为30mm ，60mm ，80mm，100mm，当以 30mm 的杆为机架时，则该机构为A、双摇杆B、双曲柄C、曲柄摇杆D、不能构成四杆机构A机构。3、凸轮机构中，当推杆运动规律采用C时，既无柔性冲击也无刚性冲击。A 、一次多项式运动规律B、二次多项式运动规律C、正弦加速运动规律D、余弦加速运动规律4、平面机构的平衡问题中，对“动不平衡”描述正确的是BA 、只要在一个平衡面内增加

2、或出去一个平衡质量即可获得平衡B、动不平衡只有在转子运转的情况下才能表现出来C、静不平衡针对轴尺寸较小的转子（转子轴向宽度b 与其直径D、使动不平衡转子的质心与回转轴心重合可实现平衡5、渐开线齿轮齿廓形状决定于D。A、模数B、分度圆上压力角C、齿数D、前3项。D 之比 b/D0.2 ）二、 填空题 （每空 2 分，共 20 分）两构件通过面接触而构成的运动副称为低副。作相对运动的三个构件的三个瞬心必在同一条直线上。转动副的自锁条件是驱动力臂摩擦圆半径。斜齿轮传动与直齿轮传动比较的主要优点：啮合性能好，重合度大，结构紧凑。在周转轮系中，根据其自由度的数目进行分类：若其自由度为2，则称为差动轮系，

3、若其自由度为1，则称其为行星轮系。装有行星轮的构件称为行星架（转臂或系杆）。棘轮机构的典型结构中的组成有：摇杆、棘爪、棘轮等。三、 简答题 （15 分）什么是构件？答：构件：机器中每一个独立的运动单元体称为一个构件；从运动角度讲是不可再分的单位体。何谓四杆机构的“死点”？答：当机构运转时，若出现连杆与从动件共线时，此时 =0，主动件通过连杆作用于从动件上的力将通过其回转中心，从而使驱动从动件的有效分力为零，从动件就不能运动，机构的这种传动角为零的位置称为死点。用范成法制造渐开线齿轮时，出现根切的根本原因是什么？避免根切的方法有哪些？答：出现根切现象的原因：刀具的顶线（不计入齿顶比普通齿条高出的

4、一段切去。避免根切的方法：减小齿顶高系数ha*加大刀具角 变位修正c*m）超过了被切齿轮的啮合极限点N1，则刀具将把被切齿轮齿根一部分齿廓四、 计算题 （45 分）1、 计算如图1 所示机构的自由度，注意事项应说明？（5*2 ）CDEGFCDBBAA1ab图 1模拟练习 2洪灵小题 a：其中A、B处各有一个转动副，B处有一个移动副，C、D处的移动副记作一个移动副。即n 3, pl 4, ph 0, p F0 ；所以该机构自由度为：F3n ( 2 plphp ) F 33（2 400） 01小题 b：其中 A 、B、C、G、H 处各有一个转动副，F 处为复合铰链有两个转动副，B 处有一个局部自由

5、度，D、E 处的两个移动副记作一个移动副。即n7,pl 9, ph 1,，F 1；所以该机构自由度为：p 0F 3n ( 2 plphp ) F 37（2 910） 112、如图 2 所示机构中，各尺寸为： lAB=30mm ，lAC=100mm ，lBD=50mm ，lDE=40mm ，曲柄以等角速度 1=10 rad/s运动，试用图解法求机构在145 时，点 D 和 E 的加速度，以及构件2 的角速度和角加速度。 （15 分）DB 1321A14E图 2图 a图 b图 c解：以 l=0.0025m/mm 作机构的位置简图，如图a 所示。此机构中构件2 和摇块 3 组成移动副，且构件2 作平

6、面一般运动，选C（C2 和 C3）为重合点，则Vc3=VC4=0,ac3=ac4=0, 3=2，3=2。i. 速度分析vB1lAB100.030.3m / s2模拟练习 2洪灵vC2vBvC2 BvC 3vC 2C 3方向ABBC/ BC大小？0？取v=0.005ms-1/mm 作上式的速度图（图b），再根据速度影像原理得点 d 及 e。vDv pd0.00545.20.23m/ s （沿 pd方向）vEv pe0.00534.40.17m/ s （沿 pe方向）2v bc20.00548.52.00rad / s （瞬时针）l bc0.123ii. 加速度分析aBaBn12l AB1000.

7、033m / s2aCn2 B22l BC2.0020.1230.49m / s2aCk2 C32 3vC2 C3220.00534.50.69m / s2 （方向 DE）aC 2aBaCn 2BaCt2 BaC 3aCt 2C 3aCr 2C 3方向BACBBCBC/ BC大小？0？以a=0.04ms-2/mm 作加速度图（图c），再加速度影像原理得点 d和 e，由图可得：aD0.0465.142.61/s2（沿 方向）a p dmp daE0.0471.012.84/s2（沿 方向）a pemp e2aCt2 Ba n2 c20.0425.858.41rad / s2（顺时针）lCBlCB

8、0.1233、设计一对渐开线外啮合标准齿轮圆柱齿轮机构。ha*已知 z1=18，z2=36，模数 m=3，压力角 与齿顶高系数为标准值， 试求：（ 10 分）1) 该圆柱齿轮机构的传动比 i122) 两轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、基圆直径、分度圆上齿厚3) 求两轮的中心距答：a) 该圆柱齿轮机构的传动比z236i122z118b) 两轮的分度圆直径：d1mz131854mm d2mz23 36108mm3模拟练习 2洪灵齿顶圆直径：da1( z2h* ) m(1821)363mm1ada 2( z2h* ) m(3621)3117mm2a齿根圆直径：d f 1( z12ha*2c*

9、 )m(182120.25)346.5mmd f 2( z22ha*2c* )m(362120.25)3100.5mm基圆直径：db1d1cos54cos2050.74 mmdb 2d2cos117cos20109.94mm分度圆上齿厚：sm3.1434.71mm22c) 两轮中心距：d1d254108a281mm24、在图示轮系中，已知：Z1=22，Z3=88， Z3=Z5 。试求传动比i15。（10 分）答：齿轮 1、2、3、H 组成行星轮系部分；2齿轮 3、4、5 组成定轴轮系部分；4H其中行星轮系部分的传动比：531i13H1Hz2 z3z388433Hz1z2z122（1）定轴轮系部

10、分：图 3i3 53z4 z5z51z3 z4z35（2）由图中可知：5 H （3）又有：33 （4）由式 1、2、3、4 联立可得：i159五、 设计题 （10 分）设计一导杆机构，已知机架长度100mm，行程速比系数K=1.5。（要求保留作图轨迹，以及必要的文字说明）解：4模拟练习 2洪灵180(K 1)180 (1.51)K 11.5 136导杆机构的极位夹角根据导杆机构的特性知：；其中为导杆的摆角作图步骤：作 mDn作mDn 的角平分线，在该线上取 l DA d100mm（即机架长度）过 A 点作导杆任一极位的垂线AC1 （或 AC2），其即为曲柄，故ad sin( / 2) 100s

11、in(36 / 2)30.90mm试题 2一、填空题（每题2 分，共 20 分）机构具有确定运动的条件：机构自由度数= 机构的原动件数。速度影像的相似原理只能应用于同一构件上的各点。对心曲柄滑块机构， 若以滑块为机架， 则该机构演化为定块机构 （或直动导杆机构） 。移动副的自锁条件是：驱动力作用在移动副的摩擦角内。凸轮机构推杆的常用运动规律中，一次多项式运动规律有刚性冲击。渐开线的形状取决于基圆的大小。直齿圆柱齿轮机构的正确啮合条件是：模数相等、压力角相等。有一外槽轮机构，已知槽轮的槽数z4 ，转盘上装有一个圆销，则该槽轮机构的运动系数k=0.25。回转构件进行动平衡时，应在两个平衡基面上加平

12、衡质量。当两构件组成兼有滑动和滚动的高副时，其瞬心在过接触点高副元素的公法线处。二、简答题 （每小题5 分，共 25 分）1、简述构件和零件的区别和联系？答：构件：从运动角度讲是不可再分的单位体。零件：从制造角度讲是不可再分的单位体。构件可以由多个零件通过刚性联结获得。2、什么是当量摩擦系数？答：为了计算摩擦力简便，把运动副元素几何形状对运动副的摩擦力的影响因素计入到摩擦系数中，这种转化后的摩擦系数称为当量摩擦系数。实现往复移动或往复摆动的机构有哪些？答： 连杆机构 凸轮机构 螺旋机构 齿轮齿条机构组合机构机械的“平衡”与“调速”都可以减轻机械中的动载荷，但两者有何本质区别？答： 1) 机械平

13、衡是通过消除或减小惯性力和惯性力矩来减轻机械中的动载荷。2)调速是使机械的运动避开其共振区域，从而减小轴的挠度，获得减轻机械中动载荷的目的。简述渐开线圆柱斜齿轮机构主要有哪些优缺点？答：优点：啮合性能好：逐渐啮入，逐渐啮出，传动平稳，噪音小。重合度大：降低每对齿轮的载荷，提高承载能力。结构紧凑：避免根切的最小齿数小。5模拟练习 2洪灵缺点：运转时有轴向力。三、计算题（共45 分）1、绘制缝纫机下针机构简图（草图）。(5 分)DC32、图示2为一内燃机的机构简图，试计算其自由度，并 分 析4组成此机构的基本杆组及机构级别。 (10分)答：见图B所示。活动构件 n=7；低副 pl=10 ；所 以

14、机A构的自由度为CD1BHEF 3n ( 2 plphp ) F AF37(210100)01G以 AB 为原动件：机构可分解成下图。级机构HCDEBA级组级组F级组机架与原动件G机构3、试求机构在图示位置的全部瞬心。(5 分)C答： A 点为 P13；B 点为 P12；3P23 由三心定理求得，见图。4 、 在图示导杆机构中，AP23BAC90 ， l AB60mm， l AC120mmP13，曲柄 AB 以等角速度130rad / s 转动，试用相对运动图解法求构件3 的角速度和角加速度。(15 分)解：以 l=0.001m/mm 作机构的位置简图，如图a 所示。l BCl AC2l AB

15、21202602134mm速度分析求 vB 2vB 2vB11l AB300.061.8m / s（方向垂直 AB 转向同 1）求 vB 3因此该机构为： 级2BP121A1B24 3C6模拟练习 2洪灵vB 2vB 3vB 2 B 3方向ABBC/ AB大小1.8？?取v=0.01m s-1/mm 作上式的速度图（图b）vB 3v pb30.0180.360.8m / s （方向见图）vB 2B 3v b2b30.01161.071.6m / s （方向见图）3vB30.86rad / s(逆时针 )l BC134 10 3加速度分析aB 2aBn 212l AB3020.06 54m /

16、s2(方向 BA）n2l BC620.1344.8m / s(方向 BC )aB 33aBk2B 323vB 2B 3261.619.2m / s(方向vB 2B 3 )aB 2aBn 3aB3taBk 2 B3aB2rB3方向BABCBCvB 2 B3/ BC大小544.8?19.2？以a=1ms-2/mm 作加速度图（图c）aBt3a eb3 1 29.0829m / s2（方向见图）aB3t2923l BC0.134216rad / s5、图示轮系中，已知：2213H475模拟练习 2洪灵z160, z2z2 z3 z420, z5100 。试求传动比 i41 。（ 10 分）答：H1H

17、z2 z520 1005i150z1 z2 60 203 （1）Hi14H1Hz2 z3 z4202014Hz1 z2 z360203 （2）由式 1、2 联立可得：i411.5四、设计题（10 分）如图所示，设已知破碎机的行程速比系数K=1.2，颚板长度lCD300mm ，颚板摆角35 ，曲柄长 60mm。试设计该四杆机构。解：作图步骤：由给定的行程速比变化系数K ，得曲柄摇杆机构的极位夹角180( K1)180(1.2 1)16.36K11.2 1作出摇杆两个极限位置C1D 和 C2D，使C1DC235连接 C1、C2，并作 C1M 垂直于 C1C2。作C1C2 N909016.3673.

18、64 ， N与 M相 交 于P 点，由图可见，C1 PC216.36 。利用余弦定理求 AC1 （令为 x ）2 l ABx2lC21C 2x2cos2 2l AB x x量得 lC 1C 2180.42mm代入求得连杆的长度：x225.44mm以 C1 为圆心， x 为半径作圆，与前述外接圆的交点即为所求的A 点。量得机架长： 309.43mm试题 3一、填空题 （每空 2 分，共 20 分）机构中按给定的运动规律对立运动的构件称为原动件；而其余活动构件称为从动件。转动副的自锁条件是：驱动力作用在摩擦圆内。对心曲柄滑块机构，若以曲柄为机架，则该机构演化为导杆机构。机构的压力角是指力与速度所夹

19、锐角。8模拟练习 2洪灵凸轮机构推杆的常用运动规律中，余弦加速度运动规律有柔性冲击。齿轮机构的重合度愈大，表明同时参加啮合的轮齿对数愈多。棘轮机构的主要组成构件有：棘轮、棘爪、止动爪等。机器速度波动的类型有：周期性速度波动、非周期性速度波动。设计滚子推杆盘形凸轮轮廓线时，若发现工作廓线有变尖现象时，则尺寸参数上应采取的措施是：加大基圆半径。在曲柄摇杆机构中，当曲柄与机架两次共线位置时出现最小传动角。二、简答题 （每小题5 分，共 25 分）1、何谓运动副及运动副元素？答：运动副是指两构件直接接触具有确定的相对运动关系的一种联结。（书本）：两个构件直接接触而组成的可动的联接。运动副元素：参加接触

20、的部分。两构件上能够参加接触而构成运动副的表面。列举 5 种能实现连续回转运动的机构。答：摩擦传动机构：如带传动、摩擦轮等啮合传动机构：如齿轮传动、蜗杆传动、链传动等连杆机构：如双曲柄机构、平行四边形机构等。简述进行质量代换需要满足的三个条件？动代换和静代换各应满足什么条件？答：质量代换法需满足三个条件：代换前后构件的质量不变；代换前后构件的质心位置不变；代换前后构件对质心轴的转动惯量不变；其中：动代换需要满足前面三个条件；静代换满足前两个条件便可。4、齿轮传动要匀速、平稳地进行，必须满足哪些条件？答：对齿廓的要求：齿廓满足定传动比的齿廓啮合基本定律。对重合度要求：齿轮啮合的重合度大于1。对正

21、确啮合要求：满足正确啮合条件。5、有一滚子推杆盘形凸轮机构，在使用中发现推杆滚子的直径偏小，欲改用较大的滚子，问是否可行？为什么？答：不一定。令滚子半径为rr ；凸轮理论轮廓线的最小曲率半径为min当： rrmin时：工作廓线出现交叉，出现失真现象。这时不可行。当： rrmin时：工作廓线出现尖点，凸轮轮廓在尖点处易磨损而导致失真。这时也不可行。当： rrmin 时：这时也不可行。三、计算题（共45 分）1、绘制唧筒机构简图（草图）。（5 分）BC2349D1A模拟练习 2洪灵2、图示为一内燃机的机构简图，试计算其自由度；以EG 为原动件时分析组成此机构的基本杆组及机构级别。（10 分）答：活

22、动构件n=7 ；低副 pl=10；所以机构的自由度为F 3n ( 2 pl ph p ) F CD37(210100)01BH以 AB 为元动件：E机构可分解成下图。为级机构AFGHCDEBF级组级组机架与原动件GA3、试求机构在图示位置的全部瞬心。（5 分）答：A 点为 P12；B 点为 P23；C 点为 P34；D 点为 P14；P13 由三心定理求得为B 点，见图。B P13P233P24 由三心定理求得为D 点，见图。4、图示铰链四杆机构中，已知l BC 50mm,lCD35mm, l AD30mm, AD 2P34C4为机架，（15 分）AD P24P12P14且 AB 为曲柄，求

23、l AB 的最1若此机构为曲柄摇杆机构，大值；C若此机构为双曲柄机构，求l AB 的最小值；若此机构为双摇杆机构，求l AB 值的范围；B解： 1）曲柄摇杆机构要求满足“杆长条件 ”；曲柄为连架杆且最短三个条件。AD由“杆长条件 ”知： l ABl BCl ADl CD即： l AB l ADlCDl BC303550 15mm 所以 l AB 的最大值为： 15mm10模拟练习 2洪灵2）为双曲柄机构有两种情况：满足“杆长条件 ”；最短杆为机架；。满足平行四边形机构条件。 （l BCl AD排除）当 BC 为最长杆时：由 “杆长条件 ”知： l ADl BCl ABlCD即： l ABl A

24、DlBCl CD30503545mm当 AB 为最长杆时：由 “杆长条件 ”知： l ADlABlBClCD即： l ABl BClCDl AD50353055mm 所以 l AB 的最小值为： 45mm3）为摇杆机构有两种情况：满足 “杆长条件 ”；BC 为最短杆（l BCl CD排除）。不满足 “杆长条件 ”当 AD 为最短杆时：要求： l ADl BCl ABl CD ； l AB50得： 45l AB50或 l ADl ABl BClCD ； l AB50 得： l AB55当 AB 为最长杆时：要求：l BCl ABl ADlCD ； l AB30 得： 15l AB305、在图示的

25、车床变速箱中，移动三联齿轮a 使齿轮 3和 4啮合。又移动双联齿轮b 使齿轮 5和 6啮合。已知各轮的齿数为z142, z258, z3 38, z4 42, z5 50, z6 48 ，电动机的转速 n11445r / min ，求带轮转速的大小和方向。 (10分)i16n1z2 z4 z6 58 42 481.47n6 z1z3z5 42 38 50解：n6 n11445983r / mini161.47四、设计题（10 分）试设计一铰链四杆机构。已知其摇杆CD 的长度 lCD75mm，行程速度变化系数 K1.5 ，机架 AD 的长度 l AD100mm。145 是摇杆 CD 的一个极限位置与机架 AD 间较小的一 个 夹 角 。 试 用 图 解 法 求 曲 柄 的 长 度 l AB 和 连 杆 的 长 度 l BC解：作图步骤：极位夹角180(K 1)180 (1.51)K 11.5 136作 AD100mm 作 线段 DC1 ， 使C1DA45 作 线 段 AC2 ， 使 C1AC236 量 得 AC1=70.84mm;AC2=169.46mm11模拟练习 2洪灵l ABAC2AC1169.46 70.84249.31mm曲柄和连杆的长度l AB 、 l BC 为2l BCAC2AC1 169.4670.84120.15mm2212