機(jī)械原理試卷與答案

.PAGE.2006～2007學(xué)年第二學(xué)期《機(jī)械原理》試卷〔A卷______一、填空題〔共計(jì)20分,每空1分1、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是：機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)等于機(jī)構(gòu)的自由度數(shù),若機(jī)構(gòu)自由度Ｆ>0,而原動(dòng)件數(shù)<F,則構(gòu)件間的運(yùn)動(dòng)是不確定的,若機(jī)構(gòu)自由度Ｆ>0,而原動(dòng)件數(shù)>F,則各構(gòu)件之間不能運(yùn)動(dòng)或產(chǎn)生破壞。2、瞬心是兩個(gè)作平面相對(duì)運(yùn)動(dòng)剛體上瞬時(shí)相對(duì)速度為零的重合點(diǎn)。3、移動(dòng)副的自鎖條件是驅(qū)動(dòng)力與接觸面法線方向的夾角小于摩擦角；轉(zhuǎn)動(dòng)副的自鎖條件是驅(qū)動(dòng)力的作用線距軸心偏距h小于摩擦圓半徑ρ。4、在凸輪機(jī)構(gòu)的各種常用從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律中,等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律具有剛性沖擊；等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律具有柔性沖擊。5、內(nèi)嚙合斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的正確嚙合條件是模數(shù)相等,壓力角相等,螺旋角大小相等且旋向相同。6、當(dāng)原動(dòng)件為整周轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),使執(zhí)行構(gòu)件能作往復(fù)擺動(dòng)的機(jī)構(gòu)有曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；曲柄搖塊機(jī)構(gòu)；擺動(dòng)從動(dòng)件圓柱凸輪機(jī)構(gòu)；擺動(dòng)從動(dòng)件空間凸輪機(jī)構(gòu)或組合機(jī)構(gòu)等。7、等效質(zhì)量和等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可根據(jù)等效原則：等效構(gòu)件的等效質(zhì)量或等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量所具有的動(dòng)能等于機(jī)器所有運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的總動(dòng)能之和來確定。8、輸出功和輸入功的比值,通常稱為機(jī)械效率。9、為了減少飛輪的質(zhì)量和尺寸,應(yīng)將飛輪安裝在高速軸上。10、剛性轉(zhuǎn)子靜平衡條件是不平衡質(zhì)量所產(chǎn)生的慣性力的矢量和等于零；而動(dòng)平衡條件是不平衡質(zhì)量所產(chǎn)生的慣性力和慣性力矩的矢量都等于零。二、分析題〔共計(jì)18分1、〔本題10分如圖所示,已知：BCDEGF,且分別相等,計(jì)算平面機(jī)構(gòu)的自由度。若存在復(fù)合鉸鏈、局部自由度及虛約束,請(qǐng)指出。如果以凸輪為原動(dòng)件,機(jī)構(gòu)是否具有確定的運(yùn)動(dòng)？1、〔本題10分解：n=61分PL=8PH=1F＝3n－2PL－PH＝3×6－2×8－1＝1B處存在局部自由度DE桿存在虛約束I、J之一為虛約束當(dāng)以凸輪為原動(dòng)件時(shí),原動(dòng)件數(shù)等于機(jī)構(gòu)的自由度,故機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)。2、〔本題8分在圖示機(jī)構(gòu)中,各桿的長(zhǎng)度為L(zhǎng)1=28mm,L2=54mm,L3=50mm,L4=72mm。問：〔1試闡述鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的曲柄存在條件；〔2以桿4為機(jī)架時(shí),該機(jī)構(gòu)為何種機(jī)構(gòu)？〔3當(dāng)取桿1為機(jī)架時(shí),將演化為何種機(jī)構(gòu)？〔4當(dāng)取桿3為機(jī)架時(shí),又將演化為何種機(jī)構(gòu)？解：〔1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的曲柄存在條件：①最短桿與最長(zhǎng)桿之和小于或等于其他兩桿長(zhǎng)度之和,②最短桿是連架桿或機(jī)架?！?L1+L4=28+72<L2+L3=54+50滿足桿長(zhǎng)條件,且最短桿L1為連架桿,因此該機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)?！?由于桿長(zhǎng)條件沒變,當(dāng)取最短桿L1為機(jī)架時(shí)將演化為雙曲柄機(jī)構(gòu)〔4由于桿長(zhǎng)條件沒變,當(dāng)取最短桿的對(duì)邊L3為機(jī)架時(shí)將演化為雙搖桿機(jī)構(gòu)三、作圖題〔共計(jì)10分1、如圖所示凸輪機(jī)構(gòu)中,凸輪廓線為圓形,幾何中心在B點(diǎn).請(qǐng)畫出并標(biāo)出1凸輪的理論輪廓線；2凸輪的基圓；3凸輪機(jī)構(gòu)的偏距圓；4凸輪與從動(dòng)件在D點(diǎn)接觸時(shí)的壓力角；5凸輪與從動(dòng)件從在C接觸到在D點(diǎn)接觸時(shí)凸輪轉(zhuǎn)過的角度。解：理論輪廓線基圓理論輪廓線基圓偏距圓壓力角四、計(jì)算題〔共計(jì)36分1、〔本題14分在某牛頭刨床中,有一對(duì)外嚙合漸開線直齒圓柱齒輪傳動(dòng),已知z1＝17,z2＝118,m＝5mm,α＝200,,,a′=337.5mm。現(xiàn)發(fā)現(xiàn)小齒輪已經(jīng)嚴(yán)重磨損,擬將其報(bào)廢。大齒輪磨損較輕〔沿分度圓齒厚兩側(cè)總的磨損量為0.75mm,擬修復(fù)使用,并要求所設(shè)計(jì)的小齒輪的齒頂厚盡可能大些,問如何設(shè)計(jì)這一對(duì)齒輪？并計(jì)算這對(duì)齒輪的分度圓直徑d、齒頂高h(yuǎn)a、齒根高h(yuǎn)f、齒頂圓直徑da、齒根圓直徑df、齒厚s、齒槽寬e和齒距p。解：〔1確定傳動(dòng)類型：因?yàn)閍＝a′,故應(yīng)采用等變位齒輪傳動(dòng)?！?確定兩齒輪變位系數(shù)：故x1＝0.206,x2＝－0.206〔3計(jì)算齒輪幾何尺寸小齒輪〔單位：mm大齒輪〔單位：mmd1=mz1=5×17=85d2=mz2=5×118=590da1=d1+2ha1=85+2×6.03=97.06da2=d2+2ha2=590+2×3.97=597.94df1=d1－2hf1=85－2×5.22=74.56df2=d2－2hf2=590－2×7.28=575.44p1=s1+e1=8.61+7.1=15.71p1=s1+e1=8.61+7.1=15.712、〔本題10分在圖示輪系中,已知各輪齒數(shù)為：Z1=20,Z2=30,Z3=80,Z4=40,Z5=20。試求此輪系的傳動(dòng)比i15。解：該輪系為復(fù)合輪系,1－2－3－H和機(jī)架組成行星輪系,4－5和機(jī)架組成定軸輪系。〔1在1－2－3－H和機(jī)架組成的行星輪系中,〔2在4－5和機(jī)架組成的定軸輪系中,n3=0,nH=n4i15=n1/n5=-2.53、〔本題12分已知某機(jī)械一個(gè)穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)的等效力矩如圖所示,等效驅(qū)動(dòng)力矩為常數(shù),等效構(gòu)件的最大及最小角速度分別為：及。試求：等效驅(qū)動(dòng)力矩的大??；運(yùn)轉(zhuǎn)的速度不均勻系數(shù)；當(dāng)要求在0.05范圍內(nèi),并不計(jì)其余構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量時(shí),應(yīng)裝在等效構(gòu)件上的飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。解：〔1根據(jù)一個(gè)周期中等效驅(qū)動(dòng)力矩的功和阻力矩的功相等來求等效驅(qū)動(dòng)力矩：由得〔2直接利用公式求：〔3求出最大盈虧功后,飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可利用公式求解100100五、綜合題〔16分1、如圖所示機(jī)構(gòu)中,構(gòu)件1為原動(dòng)件,P為作用在構(gòu)件3上的力,轉(zhuǎn)動(dòng)副B和C上所畫的虛線小圓為摩擦圓?！?試分析該瞬時(shí)位置時(shí),機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角γ,壓力角α；〔2作出機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí)的速度圖及加速度圖〔不要求嚴(yán)格按比例作圖,要求寫出矢量方程式及方程式中各量的方向和大小的表達(dá)式；〔3確定ω21和ω23的方向；ABABCP1234Mdω1解：〔1速度分析大?。?？ω1lAB?方向：//AC⊥AB⊥BC取μv作多邊形如圖b所示?！?加速度分析大?。?？ω21lABω21lCB?方向：//ACA→BB→C⊥CB選適當(dāng)μa作加速度如圖c所示。2006～2007學(xué)年第二學(xué)期《機(jī)械原理》試卷〔B卷______一、填空題〔每空1分,共計(jì)20分1、平面運(yùn)動(dòng)副的最大約束數(shù)為2,最小約束數(shù)為1；引入一個(gè)約束的運(yùn)動(dòng)副為高副,引入兩個(gè)約束的運(yùn)動(dòng)副為低副。2、凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律中,如出現(xiàn)速度不連續(xù),則機(jī)構(gòu)將產(chǎn)生剛性沖擊；如出現(xiàn)加速度不連續(xù),則機(jī)構(gòu)將產(chǎn)生柔性沖擊；3、如果一個(gè)機(jī)構(gòu)由k個(gè)構(gòu)件所組成,那么它的順心總數(shù)N=。4、直齒圓錐齒輪幾何尺寸的計(jì)算是以大端為準(zhǔn),其當(dāng)量齒數(shù)的計(jì)算公式為Zv=Z/cosδ。5、機(jī)器中安裝飛輪的目的是降低速度波動(dòng)和降低電動(dòng)機(jī)功率。6、能實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)有棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)或凸輪機(jī)構(gòu)等。7、漸開線直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的可分性是指?jìng)鲃?dòng)比不受中心距變化的影響。8、周轉(zhuǎn)輪系根據(jù)自由度不同可分為差動(dòng)輪系和行星輪系,其自由度分別為2和1。如圖所示,小圓為摩擦圓,軸頸1受到驅(qū)動(dòng)力的作用,則軸頸1應(yīng)作加速運(yùn)動(dòng)。二、分析題〔共計(jì)22分1、已知機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖所示,〔8分〔1計(jì)算該機(jī)構(gòu)的自由度；若存在復(fù)合鉸鏈、局部自由度及虛約束,請(qǐng)指出；如果以1為原動(dòng)件,并說明機(jī)構(gòu)是否具有確定的運(yùn)動(dòng)?！?如果以1為原動(dòng)件,根據(jù)機(jī)構(gòu)的組成原理,將其拆分為基本桿組。BBA16243DFC5EG解：〔1機(jī)構(gòu)的自由度：F＝3n－2PL－PH＝3×5－2×7－0＝1C處存在復(fù)合鉸鏈,F、G之一為虛約束若以1為原動(dòng)件,則原動(dòng)件數(shù)＝自由度數(shù),且F＞0,因此,機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)。1分1分1分〔2以1為原動(dòng)件拆分桿組,根據(jù)機(jī)構(gòu)的組成原理,桿組2、3組成二級(jí)桿組,桿組4、5組成二級(jí)桿組,圖示如下：1分1分1分已知：機(jī)架長(zhǎng)度L=100mm,行程速比系數(shù)K＝1.25,試設(shè)計(jì)一擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu),并求曲柄長(zhǎng)度R〔要求作圖。〔10分解：選擇一定的比例畫出動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖,3、如圖所示為一個(gè)簡(jiǎn)易的蝸桿蝸輪起重裝置,當(dāng)手柄如圖所示轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),要求重物C上升,請(qǐng)問蝸桿和蝸輪的螺旋方向；并在圖上標(biāo)明蝸桿的螺旋方向以及蝸輪的轉(zhuǎn)向。〔4分蝸桿和蝸輪均為右旋,蝸輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。三、作圖題〔共18分1、偏置直動(dòng)推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)如圖所示。AB和CD是兩段直線,BC和DA是以凸輪軸為圓心的兩段圓弧。要求：〔8分在圖上畫出理論廓線、基圓和偏距圓；2標(biāo)出圖示位置的凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角α和推桿位移S；3標(biāo)出推程運(yùn)動(dòng)角δO和遠(yuǎn)休止角δ1。2、在圖示鉸鏈機(jī)構(gòu)中,鉸鏈處各細(xì)線圓為摩擦圓,為驅(qū)動(dòng)力矩,為生產(chǎn)阻力。在圖上畫出下列約束反力的方向與作用位置：、、、。<10分>1四、計(jì)算題〔共40分11、現(xiàn)用m=10mm,α=20,ha*=1,c*=0.25,的齒條刀具切制z1=12的直齒圓柱外齒輪,試求：〔12分<1>不發(fā)生根切的最小變位系數(shù)；<2>刀具變位加工后的齒輪分度圓齒厚,以及分度圓壓力角；<3>如果要求此變位齒輪與另外一個(gè)齒輪采用等變位齒輪傳動(dòng)類型,那么另外一個(gè)齒輪的最少齒數(shù)z2應(yīng)是多少<取整數(shù)>解：<1>最小變位系數(shù)〔無根切條件下Xmin=ha*<Zmin-Z>/Z<2>變位加工后分度園齒厚為,若取x=0.3則mm壓力角不變?chǔ)?20〔3采用等變位齒輪傳動(dòng),則x2=－0.3則z2>22.1取z2＝232、已知輪系主動(dòng)輪轉(zhuǎn)向如圖所示,齒輪均為標(biāo)準(zhǔn)齒輪,標(biāo)準(zhǔn)安裝,Z1＝2,Z2＝40,Z2’＝24,Z3＝48,Z4＝120,Z5＝18,Z6＝36,求傳動(dòng)比i16,并標(biāo)出輪2、5、6的轉(zhuǎn)向。<14分>解：Z1、Z2組成定軸輪系；Z2、Z3、Z4及Z5〔H組成周轉(zhuǎn)輪系；Z5、Z6組成定軸輪系蝸桿左旋,蝸輪2轉(zhuǎn)向箭頭向上。min=1<17-12>/17=0.294輪5轉(zhuǎn)向箭頭向上