機械原理復(fù)習(xí)試題及答案

1、中南大學(xué)現(xiàn)代遠程教育課程考試復(fù)習(xí)題及參考答案 機械原理 一、填空題： 1.機構(gòu)具有確定運動的條件是機構(gòu)的自由度數(shù)等于 。 2.同一構(gòu)件上各點的速度多邊形必 于對應(yīng)點位置組成的多邊形。 3.在轉(zhuǎn)子平衡問題中，偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力可以用 相對地表示。 4.機械系統(tǒng)的等效力學(xué)模型是具有 ，其上作用有 的等效構(gòu)件。 5.無急回運動的曲柄搖桿機構(gòu)，極位夾角等于 ，行程速比系數(shù)等于 。 6.平面連桿機構(gòu)中，同一位置的傳動角與壓力角之和等于 。 7.一個曲柄搖桿機構(gòu)，極位夾角等于36o，則行程速比系數(shù)等于 。 8.為減小凸輪機構(gòu)的壓力角，應(yīng)該 凸輪的基圓半徑。 9.凸輪推桿按等加速等減速規(guī)律運動時，在運動階

2、段的前半程作 運動，后半程 作 運動。 10.增大模數(shù)，齒輪傳動的重合度 ；增多齒數(shù)，齒輪傳動的重合度 。 11.平行軸齒輪傳動中，外嚙合的兩齒輪轉(zhuǎn)向相 ，內(nèi)嚙合的兩齒輪轉(zhuǎn)向相 。 12.輪系運轉(zhuǎn)時，如果各齒輪軸線的位置相對于機架都不改變，這種輪系是 輪系。 13.三個彼此作平面運動的構(gòu)件共有 個速度瞬心，且位于 。 14.鉸鏈四桿機構(gòu)中傳動角? 為，傳動效率最大。 15.連桿是不直接和 相聯(lián)的構(gòu)件；平面連桿機構(gòu)中的運動副均為 。 16.偏心輪機構(gòu)是通過 由鉸鏈四桿機構(gòu)演化而來的。 17.機械發(fā)生自鎖時，其機械效率 。 18.剛性轉(zhuǎn)子的動平衡的條件是 。 19.曲柄搖桿機構(gòu)中的最小傳動角出現(xiàn)在

3、 與 兩次共線的位置時。 20.具有急回特性的曲桿搖桿機構(gòu)行程速比系數(shù)k 1。 21.四桿機構(gòu)的壓力角和傳動角互為 ，壓力角越大，其傳力性能越 。 22.一個齒數(shù)為Z，分度圓螺旋角為? 的斜齒圓柱齒輪，其當(dāng)量齒數(shù)為 。 23.設(shè)計蝸桿傳動時蝸桿的分度圓直徑必須取 值，且與其 相匹配。 24.差動輪系是機構(gòu)自由度等于 的周轉(zhuǎn)輪系。 25.平面低副具有 個約束， 個自由度。 26.兩構(gòu)件組成移動副，則它們的瞬心位置在 。 27.機械的效率公式為 ，當(dāng)機械發(fā)生自鎖時其效率為 。 28.標(biāo)準(zhǔn)直齒輪經(jīng)過正變位后模數(shù) ，齒厚 。 29.曲柄搖桿機構(gòu)出現(xiàn)死點，是以 作主動件，此時機構(gòu)的 角等于零。 30.為

4、減小凸輪機構(gòu)的壓力角，可采取的措施有 和 。 31.在曲柄搖桿機構(gòu)中，如果將 桿作為機架，則與機架相連的兩桿都可以作_ 運動，即得到雙曲柄機構(gòu)。 32.凸輪從動件作等速運動時在行程始末有 性沖擊；當(dāng)其作 運動時，從動件沒有沖擊。 33.標(biāo)準(zhǔn)齒輪 圓上的壓力角為標(biāo)準(zhǔn)值，其大小等于 。 34.標(biāo)準(zhǔn)直齒輪經(jīng)過正變位后齒距 ，齒根圓 。 35.交錯角為90的蝸輪蝸桿傳動的正確嚙合條件是 、 、 。 36.具有一個自由度的周轉(zhuǎn)輪系稱為 輪系，具有兩個自由度的周轉(zhuǎn)輪系稱為 _輪系。 二、簡答題： 1圖示鉸鏈四桿機構(gòu)中，已知lAB=55mm，lBC=40mm，lCD=50mm，lAD=25mm。試分析以哪個

5、構(gòu)件為機架可得到曲柄搖桿機構(gòu)？（畫圖說明） 2判定機械自鎖的條件有哪些？ 3轉(zhuǎn)子靜平衡和動平衡的力學(xué)條件有什么異同？ 4飛輪是如何調(diào)節(jié)周期性速度波動的？ 5造成轉(zhuǎn)子不平衡的原因是什么？平衡的目的又是什么？ 6凸輪實際工作廓線為什么會出現(xiàn)變尖現(xiàn)象？設(shè)計中如何避免？ 7漸開線齒廓嚙合的特點是什么？ 8何謂基本桿組？機構(gòu)的組成原理是什么？ 9速度瞬心法一般用在什么場合？能否利用它進行加速度分析？ 10移動副中總反力的方位如何確定？ 11什么是機械的自鎖？移動副和轉(zhuǎn)動副自鎖的條件分別是什么？ 12凸輪輪廓曲線設(shè)計的基本原理是什么？如何選擇推桿滾子的半徑？ 13什么是齒輪的節(jié)圓？標(biāo)準(zhǔn)直齒輪在什么情況下其

6、節(jié)圓與分度圓重合？ 14什么是周轉(zhuǎn)輪系？什么是周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化輪系？ 15什么是傳動角？它的大小對機構(gòu)的傳力性能有何影響？鉸鏈四桿機構(gòu)的最小傳動角在什么位置？ 16機構(gòu)運動分析當(dāng)中的加速度多邊形具有哪些特點？ 17造成轉(zhuǎn)子動不平衡的原因是什么？如何平衡？ 18漸開線具有的特性有哪些？ 19凸輪機構(gòu)從動件的運動一般分為哪幾個階段？什么是推程運動角？ 20什么是重合度？其物理意義是什么？增加齒輪的模數(shù)對提高重合度有無好處？ 21什么是標(biāo)準(zhǔn)中心距？一對標(biāo)準(zhǔn)齒輪的實際中心距大于標(biāo)準(zhǔn)中心距時，其傳動比和嚙合角分別有無變化？ 三、計算與作圖題： 1.計算圖示機構(gòu)的自由度，要求指出可能存在的復(fù)合鉸鏈、局部自由

7、度和虛約束。 2求圖示機構(gòu)的全部瞬心和構(gòu)件1、3的角速度比。 3用圖解法設(shè)計一曲柄滑塊機構(gòu)。已知滑塊的行程速比系數(shù)K=1.4，滑塊的行程H=60mm。導(dǎo)路偏距e=20mm,求曲柄長度lAB和連桿長度lBC。 4已知曲柄搖桿機構(gòu)的行程速比系數(shù)K1.25，搖桿長lCD=40mm，搖桿擺角=60o,機架長lAD=55mm。作圖設(shè)計此曲柄搖桿機構(gòu)，求連桿和曲柄的長度。 5一對外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動，已知齒數(shù)Z124，Z264，模數(shù)m6mm，安裝的實際中心距a'265mm。試求兩輪的嚙合角a'，節(jié)圓半徑r1'和r2'。 6已知輪系中各齒輪齒數(shù)Z1=20，Z2=40，Z

8、2'= Z3=20，Z4=60，n1=800r/min，求系桿轉(zhuǎn)速nH的大小和方向。 7. 計算圖示機構(gòu)的自由度，要求指出可能存在的復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束。 8取一機器的主軸為等效構(gòu)件，已知主軸平均轉(zhuǎn)速nm=1000r/min，在一個穩(wěn)定運動循環(huán)（2?）中的等效阻力矩Mer如圖所示，等效驅(qū)動力矩Med為常數(shù)。若不計機器中各構(gòu)件的轉(zhuǎn)動慣量，試求：當(dāng)主軸運轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)?0.05時，應(yīng)在主軸上加裝的飛輪的轉(zhuǎn)動慣量JF。 2 /34/32OMe(Nm)300Mer 9設(shè)計一鉸鏈四桿機構(gòu)，已知搖桿長度為40mm，擺角為40度，行程速比系數(shù)K為1.4，機架長度為連桿長度與曲柄長度之差，用作圖

9、法求各個桿件的長度。 10設(shè)計如題圖所示鉸鏈四桿機構(gòu)，已知其搖桿CD的長度 lCD75mm，行程速度變化系數(shù)k1.5，機架AD的長度lAD100 mm，搖桿的一個極限位置與機架的夾角45°，用作圖法求曲柄的長度lAB和連桿的長度lBC。 11一正常齒制標(biāo)準(zhǔn)直齒輪m =4, z=30, ?=20。，計算其分度圓直徑、基圓直徑、齒距、齒頂圓直徑及齒頂圓上的壓力角。 12如圖，已知 z1=6， z2=z2, =25， z3=57， z4=56，求i14 ？ 13. 計算圖示機構(gòu)的自由度，要求指出可能存在的復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束。 A FBCDE F 14如圖F為作用在推桿2上的外力，

10、試確定凸輪1及機架3作用給推桿2的總反力R12 及R32 的方位（不計重力和慣性力，虛線小圓為摩擦圓）。 15請在圖中畫出一個死點位置、最小傳動角的位置以及圖示位置的壓力角。 16已知機構(gòu)行程速度變化系數(shù)k1.25，搖桿長度lCD400mm, 擺角30°，機架處于水平位置。試用圖解法設(shè)計確定曲柄搖桿機構(gòu)其他桿件的長度。 17已知一對標(biāo)準(zhǔn)安裝的外嚙合標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的中心距a=196mm，傳動比i=3.48，小齒輪齒數(shù)Z1=25。確定這對齒輪的模數(shù)m；分度圓直徑d1、d2；齒頂圓直徑da1、da2；齒根圓直徑df1、df2。（10分） 18在圖示復(fù)合輪系中，已知各齒輪的齒數(shù)如括弧內(nèi)所示

11、。求傳動比Hi1。 參考答案 一、1原動件數(shù)目 2相似于 3質(zhì)徑積 4等效轉(zhuǎn)動慣量，等效力矩 50，1 690 71.5 8增大 9等加速；等減速 10不變；增大 11相反；相同 12定軸 133；一條直線上 14900 15機架；低副 16擴大轉(zhuǎn)動副半徑 17小于等于0 18偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力和慣性力矩矢量和為0 19曲柄；機架 20大于 21余角；差 22z/cos3 23標(biāo)準(zhǔn)值；模數(shù) 242 252；1 26垂直移動路線的無窮遠處 27=輸出功/輸入功=理想驅(qū)動力/實際驅(qū)動力；小于等于0 28不變；增加 29搖桿；傳動角 30增加基圓半徑；推桿合理偏置 31最短；整周回轉(zhuǎn) 32剛性；五

12、次多項式或正弦加速度運動 33分度圓；200 34不變；增加 35mt2=mx1=m； t2=x1=； 1=2 36行星；差動 二、1作圖（略）最短桿鄰邊AB和CD。 21)驅(qū)動力位于摩擦錐或摩擦圓內(nèi)； 2）機械效率小于或等于0 3）工作阻力小于或等于0 3靜平衡：偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力平衡 動平衡：偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力和慣性力矩同時平衡 4飛輪實質(zhì)是一個能量儲存器。當(dāng)機械出現(xiàn)盈功速度上升時，飛輪軸的角速度只作微小上升，它將多余的能量儲存起來；當(dāng)機械出現(xiàn)虧功速度下降時，它將能量釋放出來，飛輪軸的角速度只作微小下降。 5原因：轉(zhuǎn)子質(zhì)心與其回轉(zhuǎn)中心存在偏距； 平衡目的：使構(gòu)件的不平衡慣性力和慣性力矩

13、平衡以消除或減小其不良影響。 6變尖原因：滾子半徑與凸輪理論輪廓的曲率半徑相等，使實際輪廓的曲率半徑為0。避免措施：在滿足滾子強度條件下，減小其半徑的大小。 71）定傳動比2）可分性3）輪齒的正壓力方向不變。 8基本桿組：不能拆分的最簡單的自由度為0的構(gòu)件組。機構(gòu)組成原理：任何機構(gòu)都可看成是有若干基本桿組依次連接于原動件和機架上而構(gòu)成的。 9簡單機構(gòu)的速度分析；不能。 101）總反力與法向反力偏斜一摩擦角2）總反力的偏斜方向與相對運動方向相反。 11自鎖：無論驅(qū)動力多大，機構(gòu)都不能運動的現(xiàn)象。移動副自鎖的條件是：驅(qū)動力作用在摩擦錐里；轉(zhuǎn)動副自鎖的條件是：驅(qū)動力作用在摩擦圓內(nèi)。 121）反轉(zhuǎn)法原

14、理 2）在滿足強度條件下，保證凸輪實際輪廓曲線不出現(xiàn)尖點和“失真”，即小于凸輪理論輪廓的最小曲率半徑。 13經(jīng)過節(jié)點、分別以兩嚙合齒輪回轉(zhuǎn)中心為圓心的兩個相切圓稱為節(jié)圓。當(dāng)兩標(biāo)準(zhǔn)齒輪按標(biāo)準(zhǔn)中心距安裝時其節(jié)圓與分度圓重合。 14至少有一個齒輪的軸線的位置不固定，而繞其他固定軸線回轉(zhuǎn)的輪系稱為周轉(zhuǎn)輪系。在周轉(zhuǎn)輪系中加上公共角速度-H后，行星架相對靜止，此時周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)化成定軸輪系，這個假想的定軸輪系稱為原周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化輪系。 15壓力角的余角為傳動角，傳動角越大，機構(gòu)傳力性能越好。最小傳動角出現(xiàn)在曲柄和機架共線的位置。 161）極點p的加速度為0 2）由極點向外放射的矢量代表絕對加速度，而連接兩絕對

15、加速度矢端的矢量代表該兩點的相對加速度。 3）加速度多邊形相似于同名點在構(gòu)件上組成的多邊形。 17轉(zhuǎn)子的偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力和慣性力偶矩不平衡；平衡方法：增加或減小配重使轉(zhuǎn)子偏心質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力和慣性力偶矩同時得以平衡。 181）發(fā)生線BK的長度等于基圓上被滾過的圓弧的長度2）漸開線任一點的法線恒與其基圓相切3）發(fā)生線與基圓的切點是漸開線的曲率中心4）漸開線的形狀取決于基圓的大小5）基圓內(nèi)無漸開線。 19推程、遠休止、回程、近休止；從動件推桿在推程運動階段，凸輪轉(zhuǎn)過的角度稱為推程運動角。 20實際嚙合線段與輪齒法向齒距之比為重合度，它反映了一對齒輪同時嚙合的平均齒數(shù)對的多少。增加模數(shù)對提高重合

16、度沒有好處。 21一對標(biāo)準(zhǔn)齒輪安裝時它們的分度圓相切即各自分度圓與節(jié)圓重合時的中心距為標(biāo)準(zhǔn)中心距。當(dāng)實際中心距大于標(biāo)準(zhǔn)中心距時，傳動比不變，嚙合角增大。 三、計算與作圖題： 1、F=3*7-2*12-1=1 2、1/3=P13P34/P13P14=4 4132P12P14P34P23P13P24? 3、=180*（k-1）/(k+1)=30° 按題意作C1C2=H,作OC1C2=OC2C1=90-=60°交O點，作以O(shè)圓心的圓如圖，再作偏距直線交于A點。 AC1=b-a AC2=b+a 由此得曲柄a和連桿b的長度。 4=180*（k-1）/(k+1)=2 0° 1

17、)按已知條件作DC1、DC2 ； 2)作直角三角形及其外接圓如圖； 3）以D為圓心，55mm為半徑作圓交于A點。 AC1=b-a AC2=b+a 由此得曲柄a和連桿b的長度。 C1C2DA4060020055 5a=0.5m(z1+z2)=264 '=arcos(264*cos20°/265)=20.6° rb1=0.5m*z1cos20°=67.66 rb2=0.5m*z2cos20°=180.42 r'1=rb1/cos'=72.3 r'2=rb2/cos'=192.756 6. 齒輪1、2是一對內(nèi)嚙合傳動：n

18、1/n2=z2/z1=2 齒輪2-3-4組成一周轉(zhuǎn)輪系，有： (n'2-nH)/(n4-nH)=-z4/z'2=-3 又因為 n2=n'2 n4=0 解得：nH=100 r/min 方向與n1相同。 7F=3*6-2*8-1=1 8Md=(300*4/3*1/2)/2=100Nm Wmax=89(用能量指示圖確定) JF=900 Wmax/2n2=0.51 9=180*（k-1）/(k+1)=30° 如圖，按題意作出D,C1,C2，作直角三角形外接圓；作C1D的垂直平分線，它與圓的交點即A點。連接AC1、AC2。 AC1=b-a AC2=b+a 由此得曲柄a和連桿b的長度。AD為機架的長度。 C1C2DA40400300 10按題意作圖，=180*（k-1）/(k+1)=36° AC1 =b-a AC2=b+a 由此得曲柄a和連桿b的長度。 ADC1C2361B 11d=mz=120 db=dcos200=112.76 P=m=12.56 da=(z+2)m=128 co