機(jī)械原理考試試題與答案

1、-西南科技大城市學(xué)院-王忠試題 1一、 選擇題（每空2 分，共 10 分）1、平面機(jī)構(gòu)中，從動件的運(yùn)動規(guī)律取決于D。A 、 從動件的尺寸B、機(jī)構(gòu)組成情況C、原動件運(yùn)動規(guī)律D、 原動件運(yùn)動規(guī)律和機(jī)構(gòu)的組成情況2、一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)各桿長度分別為30mm， 60mm ，80mm ，100mm ，當(dāng)以30mm 的桿為機(jī)架時，則該機(jī)構(gòu)為A機(jī)構(gòu)。A、雙搖桿B、雙曲柄C、曲柄搖桿D、 不能構(gòu)成四桿機(jī)構(gòu)3、凸輪機(jī)構(gòu)中，當(dāng)推桿運(yùn)動規(guī)律采用C時，既無柔性沖擊也無剛性沖擊。A 、一次多項(xiàng)式運(yùn)動規(guī)律B、二次多項(xiàng)式運(yùn)動規(guī)律C、正弦加速運(yùn)動規(guī)律D、余弦加速運(yùn)動規(guī)律4、平面機(jī)構(gòu)的平衡問題中，對“動不平衡”描述正確的是B。A

2、、 只要在一個平衡面內(nèi)增加或出去一個平衡質(zhì)量即可獲得平衡B、動不平衡只有在轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下才能表現(xiàn)出來C、靜不平衡針對軸尺寸較小的轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)子軸向?qū)挾萣 與其直徑D 之比 b/D<0.2 ）D、使動不平衡轉(zhuǎn)子的質(zhì)心與回轉(zhuǎn)軸心重合可實(shí)現(xiàn)平衡5、漸開線齒輪齒廓形狀決定于D。A、模數(shù)B、分度圓上壓力角C、齒數(shù)D、前3項(xiàng)二、 填空題（每空2 分，共 20 分）1、 兩構(gòu)件通過面接觸而構(gòu)成的運(yùn)動副稱為低副。2、 作相對運(yùn)動的三個構(gòu)件的三個瞬心必在同一條直線上。3、 轉(zhuǎn)動副的自鎖條件是驅(qū)動力臂摩擦圓半徑。4、 斜齒輪傳動與直齒輪傳動比較的主要優(yōu)點(diǎn)：嚙合性能好，重合度大，結(jié)構(gòu)緊湊。5、 在周轉(zhuǎn)輪系中，根

3、據(jù)其自由度的數(shù)目進(jìn)行分類：若其自由度為2，則稱為 差動輪系，若其自由度為1，則稱其為行星輪系。6、 裝有行星輪的構(gòu)件稱為行星架（轉(zhuǎn)臂或系桿）。7、 棘輪機(jī)構(gòu)的典型結(jié)構(gòu)中的組成有：搖桿、棘爪、棘輪等。三、 簡答題（15 分）1、 什么是構(gòu)件？答：構(gòu)件：機(jī)器中每一個獨(dú)立的運(yùn)動單元體稱為一個構(gòu)件；從運(yùn)動角度講是不可再分的單位體。1-西南科技大城市學(xué)院-王忠2、 何謂四桿機(jī)構(gòu)的“死點(diǎn)”？答：當(dāng)機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)時，若出現(xiàn)連桿與從動件共線時，此時 =0 ，主動件通過連桿作用于從動件上的力將通過其回轉(zhuǎn)中心，從而使驅(qū)動從動件的有效分力為零，從動件就不能運(yùn)動，機(jī)構(gòu)的這種傳動角為零的位置稱為死點(diǎn)。3、 用范成法制造漸開線

4、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(jì)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(diǎn) N1，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 c) 變位修正四、 計(jì)算題（45 分）1、 計(jì)算如圖1 所示機(jī)構(gòu)的自由度，注意事項(xiàng)應(yīng)說明？（5*2 ）GCDEFCDBBAAab圖 1小題 a：其中 A 、 B 處各有一個轉(zhuǎn)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 n 3, p l 4, p h 0, p'F ' 0；所以該機(jī)構(gòu)自由度為：

5、F3n( 2 p lphp') F '3（40）32001小題 b：其中 A 、 B 、C、 G、 H 處各有一個轉(zhuǎn)動副，F(xiàn) 處為復(fù)合鉸鏈有兩個轉(zhuǎn)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n7,pl9,ph1,p'0，F(xiàn) '1；所以該機(jī)構(gòu)自由度為：2-西南科技大城市學(xué)院-王忠F3n( 2 p lphp' )F '（）372910112、 如圖 2 所示機(jī)構(gòu)中，各尺寸為：lAB =30mm ，l AC =100mm ，l BD =50mm ，l DE =40mm ，曲柄以等角速度 1=10 rad/s 運(yùn)動，試用圖解法求機(jī)

6、構(gòu)在1 45 時，點(diǎn) D 和 E 的加速度，以及構(gòu)件 2 的角速度和角加速度。（15分）B2D1 1A314E圖 2圖 a圖 b圖 c解：以 l=0.0025m/mm作機(jī)構(gòu)的位置簡圖，如圖a 所示。此機(jī)構(gòu)中構(gòu)件2 和搖塊3 組成移動副，且構(gòu)件2 作平面一般運(yùn)動，選C（C2 和 C3 ）為重合點(diǎn)，則Vc3=VC4=0,ac3=ac4=0, 3= 2， 3= 2 。i. 速度分析vB1l AB100.030.3m/ svvvvvC2BC 2BC 3C2C3方向ABBC/ BC大小？0？取 v=0.005m· s-1/mm 作上式的速度圖（圖b），再根據(jù)速度影像原理得點(diǎn)d 及 e。vs （

7、沿 pd 方Dv pdm 向）v0.00545.20.23/Evs （沿 pe 方pem 向）0.00534.40.17/-3-西南科技大城市學(xué)院-王忠bcv20.005 48.5rad s （瞬時針）2l2.00 /bc0.123ii. 加速度分析aBaBn12 l AB1000.03 3m/ s 2n22.0022aC 2 B2 l BC0.123 0.49m / s2 vk2（方向 DE）aC 2C 33 C2C32 2 0.005 34.5 0.69m / santatrC 2C 3aBaC 2BaC 2 BaC 2C 3aC 2C 3方向 BA CBBCBC/ BC大小？0？以 a=

8、0.04m · s-2 /mm 作加速度圖（圖c），再加速度影像原理得點(diǎn)d和 e，由圖可得：p''0.0465.142.61/2（沿 ''方向）aDdmsap d''0.0471.012.84/2（沿 ''方向）aEa p emsp eaCt2 Ba n2' c2'0.04 25.8522l CBlCB0.1238.41rad / s（順時針）3、設(shè)計(jì)一對漸開線外嚙合標(biāo)準(zhǔn)齒輪圓柱齒輪機(jī)構(gòu)。已知z1=18 ， z2=36 ，模數(shù) m=3 ，壓力角 與齒頂高系數(shù)ha* 為標(biāo)準(zhǔn)值，試求：（ 10 分）1)該圓柱

9、齒輪機(jī)構(gòu)的傳動比i 122) 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) 該圓柱齒輪機(jī)構(gòu)的傳動比z236i122z118b) 兩輪的分度圓直徑：d1mz13 1854mmd2 mz 23 36 108mm齒頂圓直徑：d*)m(1821) 363mma1(z1 2had*)m(3621) 3117mma 2( z2 2ha齒根圓直徑：df 1( z2h*2c* )m (18 21 2 0.25) 3 46.5mm1a4-西南科技大城市學(xué)院-王忠df 2( z2h *2c* )m(36 2 1 2 0.25) 3 100.5mm2a基圓直徑：db1

10、d1cos54 cos20 50.74mmdb 2d2cos117 cos20 109.94mm分度圓上齒厚：m3.14 3s224.71mmc) 兩輪中心距：d1 d2 54108a81mm224、在圖示輪系中，已知：Z1 =22 ，Z 3 =88 ， Z 3 =Z 5。試求傳動比 i15。（ 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；24H531其中行星輪系部分的傳動比：i13H1H3H定軸輪系部分：3z2 z3z3884 （1）z1z2z122圖 3i3'z4 z5z51（ 2）3 '5zzz3'43&#

11、39;5由圖中可知：5H（3）又有：（ 4）33'由式 1、 2、 3、4 聯(lián)立可得：i159五、 設(shè)計(jì)題（10 分）設(shè)計(jì)一導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，已知機(jī)架長度 100mm ，行程速比系數(shù) K=1.5 。（要求保留作圖軌跡，以及必要的文字說明）5-西南科技大城市學(xué)院-王忠解：180(K 1)180 (1.5 1)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的極位夾角36K11.5 1根據(jù)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的特性知：；其中為導(dǎo)桿的擺角作圖步驟：a) 作 mDnb)作mDn 的角平分線，在該線上取l DA d 100mm （即機(jī)架長度）c)過 A 點(diǎn)作導(dǎo)桿任一極位的垂線AC 1（或 AC 2 ），其即為曲柄，故a d sin( / 2)100sin

12、(36 / 2) 30.90mm試題 2一、填空題（每題2 分，共20 分）1、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動的條件：機(jī)構(gòu)自由度數(shù)= 機(jī)構(gòu)的原動件數(shù)。2、速度影像的相似原理只能應(yīng)用于同一構(gòu)件上的各點(diǎn)。3、對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，若以滑塊為機(jī)架， 則該機(jī)構(gòu)演化為定塊機(jī)構(gòu)（或直動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)）。4、移動副的自鎖條件是：驅(qū)動力作用在移動副的摩擦角內(nèi)。5、凸輪機(jī)構(gòu)推桿的常用運(yùn)動規(guī)律中，一次多項(xiàng)式運(yùn)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(jī)構(gòu)的正確嚙合條件是：模數(shù)相等、壓力角相等。8、有一外槽輪機(jī)構(gòu)，已知槽輪的槽數(shù)z 4 ，轉(zhuǎn)盤上裝有一個圓銷，則該槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)6-西南科技大城市學(xué)院-王忠動系數(shù)k=0

13、.25。9、 回轉(zhuǎn)構(gòu)件進(jìn)行動平衡時，應(yīng)在兩個平衡基面上加平衡質(zhì)量。10 、當(dāng)兩構(gòu)件組成兼有滑動和滾動的高副時，其瞬心在過接觸點(diǎn)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(gòu)件和零件的區(qū)別和聯(lián)系？答：a) 構(gòu)件：從運(yùn)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(gòu)件可以由多個零件通過剛性聯(lián)結(jié)獲得。2、什么是當(dāng)量摩擦系數(shù)？答：為了計(jì)算摩擦力簡便， 把運(yùn)動副元素幾何形狀對運(yùn)動副的摩擦力的影響因素計(jì)入到摩擦系數(shù)中，這種轉(zhuǎn)化后的摩擦系數(shù)稱為當(dāng)量摩擦系數(shù)。3、 實(shí)現(xiàn)往復(fù)移動或往復(fù)擺動的機(jī)構(gòu)有哪些？答：（ 1） 連桿機(jī)構(gòu)（ 2） 凸輪機(jī)構(gòu)（ 3） 螺旋機(jī)

14、構(gòu)（ 4） 齒輪齒條機(jī)構(gòu)（ 5） 組合機(jī)構(gòu)4、 機(jī)械的“平衡”與“調(diào)速”都可以減輕機(jī)械中的動載荷，但兩者有何本質(zhì)區(qū)別？答： 1)機(jī)械平衡是通過消除或減小慣性力和慣性力矩來減輕機(jī)械中的動載荷。2) 調(diào)速是使機(jī)械的運(yùn)動避開其共振區(qū)域， 從而減小軸的撓度， 獲得減輕機(jī)械中動載荷的目的。5、 簡述漸開線圓柱斜齒輪機(jī)構(gòu)主要有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？答：優(yōu)點(diǎn)：（ 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。（ 3） 結(jié)構(gòu)緊湊：避免根切的最小齒數(shù)小。缺點(diǎn)：運(yùn)轉(zhuǎn)時有軸向力。三、計(jì)算題（共45 分）1、繪制縫紉機(jī)下針機(jī)構(gòu)簡圖（草圖）。(5 分)DC342B7

15、A1-西南科技大城市學(xué)院-王忠2、圖示為一內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)簡圖，試計(jì)算其自由度，并分析組成此機(jī)構(gòu)的基本桿組及機(jī)構(gòu)級別。 (10 分 )答： 見圖所示?；顒訕?gòu)件n=7 ；低副 pl=10 ；所以機(jī)構(gòu)的自由度為CDF3n(2 plphp')F 'BHE37(210100)01FA以 AB 為原動件：G機(jī)構(gòu)可分解成下圖。級機(jī)構(gòu)HCEBDA級組F級組級組機(jī)架與原動件G因此該機(jī)構(gòu)為：級機(jī)構(gòu)3、試求機(jī)構(gòu)在圖示位置的全部瞬心。(5分)C23BP12AP231P13答： A 點(diǎn)為 P13；B 點(diǎn)為 P12；8-西南科技大城市學(xué)院-王忠P 23 由三心定理求得，見圖。4、在圖示導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)中，BAC90

16、 ， l AB60mm ， l AC120mm ，曲柄 AB 以等角速度1 30rad / s轉(zhuǎn)動，試用相對運(yùn)動圖解法求構(gòu)件3 的角速度和角加速度。(15分 )解：以 l=0.001m/mm作機(jī)構(gòu)的位置簡圖，如圖a 所示。lA1 B2226022BCl AC l AB120134mma) 速度分析求 vB 243vB2vB11l AB30 0.061.8m / s（方向垂直AB 轉(zhuǎn)向同 1 ）求 v B 3CvvvB 2B 3B2B3方向ABBC/ AB大小1.8？?-1取 v =0.01m · s /mm 作上式的速度圖（圖b）vpb0.0180.36 0.8m / s （方向見圖

17、）B 3v3vb b0.01161.071.6m / s （方向見圖）B2B3v2 3v0.8B 36rad / s (逆時針 )3l3BC134 10a) 加速度分析an222A）B 2aB 21 l AB300.06 54m / s(方向 Bn22aB 33l BC 60.1344.8m / s( 方向 B C)aBkvv )2B32 3 B2B32 61.619.2m / s( 方向B2B3aB2aBn3aBt 3aBkaBr 2B 32B 3方向BAB CBCvB2B3/ BC大小544.8?19.2？以 a=1m · s -2/mm 作加速度圖（圖c）atB 3a e

18、9; b3 ' 1 29.0829m / s 2（方向見圖）9-西南科技大城市學(xué)院-王忠3aBt 329216rad / s 2lBC0.1345、圖示輪系中，已知： z160, z2z2 ' z3 z420, z 5100 。試求傳動比i 41 。（ 10 分）答：i15H1Hz2 z520 10050Hz 1 z 2 '60 203i14H1Hz2 z3 z4202014Hz1 z2 'z360203由式 1 、 2 聯(lián)立可得：22（ 1）31H（ 2 ）45i41 1.5四、設(shè)計(jì)題（10 分）10-西南科技大城市學(xué)院-王忠如圖所示，設(shè)已知破碎機(jī)的行程速比系

19、數(shù)K=1.2 ，顎板長度lCD300mm ，顎板擺角35 ，曲柄長60mm 。試設(shè)計(jì)該四桿機(jī)構(gòu)。解：作圖步驟：d) 由給定的行程速比變化系數(shù) K，得曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的極位夾角180(K 1)180 (1.2 1)16.36K11.2 1e) 作出搖桿兩個極限位置C1D 和 C2D ，使C1 DC 2 35f) 連接 C 1、 C 2，并作 C1M 垂直于 C 1C2。g) 作C1C2 N909016.3673.64， N 與 M 相交于P 點(diǎn)，由圖可見，C1PC216.36 。h) 利用余弦定理求AC 1 （令為 x）2 l ABx 2x2lC21C 2cosl2 2x xAB量得 lC1C 21

20、80.42mm代入求得連桿的長度：x225.44mmi)以 C1 為圓心， x 為半徑作圓，與前述外接圓的交點(diǎn)即為所求的A 點(diǎn)。j)量得機(jī)架長：309.43mm試題 3一、填空題（每空2 分，共20 分）1、機(jī)構(gòu)中按給定的運(yùn)動規(guī)律對立運(yùn)動的構(gòu)件稱為原動件；而其余活動構(gòu)件稱為從動件。2、 轉(zhuǎn)動副的自鎖條件是：驅(qū)動力作用在摩擦圓內(nèi)。3、 對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，若以曲柄為機(jī)架，則該機(jī)構(gòu)演化為導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。4、 機(jī)構(gòu)的壓力角是指力與速度所夾銳角。5、 凸輪機(jī)構(gòu)推桿的常用運(yùn)動規(guī)律中，余弦加速度運(yùn)動規(guī)律有柔性沖擊。6、 齒輪機(jī)構(gòu)的重合度愈大，表明同時參加嚙合的輪齒對數(shù)愈多。7、 棘輪機(jī)構(gòu)的主要組成構(gòu)件有：棘輪、棘

21、爪、止動爪等。8、 機(jī)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(shè)計(jì)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(yīng)采取的措施是：加大基圓半徑。11-西南科技大城市學(xué)院-王忠10 、在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)曲柄與機(jī)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(yùn)動副及運(yùn)動副元素？答：運(yùn)動副是指兩構(gòu)件直接接觸具有確定的相對運(yùn)動關(guān)系的一種聯(lián)結(jié)。（書本）：兩個構(gòu)件直接接觸而組成的可動的聯(lián)接。運(yùn)動副元素：參加接觸的部分。兩構(gòu)件上能夠參加接觸而構(gòu)成運(yùn)動副的表面。2、 列舉 5 種能實(shí)現(xiàn)連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動的機(jī)構(gòu)。答：1） 摩擦傳動機(jī)構(gòu)：如帶傳動、摩

22、擦輪等2） 嚙合傳動機(jī)構(gòu)：如齒輪傳動、蝸桿傳動、鏈傳動等3） 連桿機(jī)構(gòu)：如雙曲柄機(jī)構(gòu)、平行四邊形機(jī)構(gòu)等。3、 簡述進(jìn)行質(zhì)量代換需要滿足的三個條件？動代換和靜代換各應(yīng)滿足什么條件？答：質(zhì)量代換法需滿足三個條件：1、 代換前后構(gòu)件的質(zhì)量不變；2、 代換前后構(gòu)件的質(zhì)心位置不變；3、 代換前后構(gòu)件對質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)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(jìn)行，必須滿足哪些條件？答：1） 對齒廓的要求：齒廓滿足定傳動比的齒廓嚙合基本定律。2） 對重合度要求：齒輪嚙合的重合度大于1。3） 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(jī)構(gòu)，在

23、使用中發(fā)現(xiàn)推桿滾子的直徑偏小，欲改用較大的滾子，12-西南科技大城市學(xué)院-王忠問是否可行？為什么？答：不一定。令滾子半徑為rr ；凸輪理論輪廓線的最小曲率半徑為min當(dāng)： rrmin時：工作廓線出現(xiàn)交叉，出現(xiàn)失真現(xiàn)象。這時不可行。當(dāng)： rrmin時：工作廓線出現(xiàn)尖點(diǎn)，凸輪輪廓在尖點(diǎn)處易磨損而導(dǎo)致失真。這時也不可行。當(dāng)： rrmin 時：這時也不可行。三、計(jì)算題（共45 分）1、繪制唧筒機(jī)構(gòu)簡圖（草圖）。（ 5 分）BC234D1A2、圖示為一內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)簡圖，試計(jì)算其自由度；EG 為原動件時分析組成此機(jī)構(gòu)的基以本桿組及機(jī)構(gòu)級別。（10分）答： 活動構(gòu)件 n=7 ；低副 pl=10；所以機(jī)構(gòu)的自

24、由度為CDF 3n (2 p l ph p') F ' 3 7 (2 10BH E100)01FA以 AB 為元動件：機(jī)構(gòu)可分解成下圖。為級機(jī)構(gòu)G13-西南科技大城市學(xué)院-王忠HCDEBF級組級組機(jī)架與原動件GA3、試求機(jī)構(gòu)在圖示位置的全部瞬心。（5 分）答： A 點(diǎn)為 P12；BP 13B 點(diǎn)為 P23；P23C 點(diǎn)為 P34；3D 點(diǎn)為 P14；2P34P13由三心定理求得為B 點(diǎn)，見圖。C4DP24由三心定理求得為D 點(diǎn)，見圖。AP24P121P144、圖示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，已知l BC 50mm,l CD 35mm, l AD 30mm, AD 為機(jī)架，（15 分）（ 1

25、）若此機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，且AB 為曲柄，求l AB 的最大值；（ 2） 若此機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)，求（ 3） 若此機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)，求llABAB的最小值；C值的范圍；解： 1）曲柄搖桿機(jī)構(gòu)要求滿足“桿長條件 ”；曲柄為連架桿且B最短三個條件。ADlll由“桿長條件 ”知： l AB BCADCD即： l AB l AD lCDl3035 50 15mmBC所以 l AB 的最大值為：15mm2）為雙曲柄機(jī)構(gòu)有兩種情況：滿足 “桿長條件”；最短桿為機(jī)架；。滿足平行四邊形機(jī)構(gòu)條件。（lBCl AD排除）當(dāng) BC 為最長桿時：由 “桿長條件”知： l ADlBCl AB l CD即： l ABl ADl BClCD30503545mm當(dāng) AB 為最長桿時：14-西南科技大城市學(xué)院-王忠由 “桿長條件 ”知： l ADlllABBCCD即： l AB l BCl CDl5035 30 55m