机械原理必考题

1、机械原理必考题一、机构的结构分析一、机构的结构分析 1 1 机构机构组成组成机构具有确定运动条件机构具有确定运动条件构件构件运动副运动副运动链运动链2 平面机构自由度计算平面机构自由度计算局部自由度局部自由度正确计算运动副数目正确计算运动副数目虚约束虚约束3 高副低代高副低代曲线对曲线曲线对曲线曲线对直线曲线对直线曲线对点曲线对点点对直线点对直线4 机构级别的判定机构级别的判定杆组类型杆组类型拆杆组拆杆组1234567891211229323HLPPnF1 试求图示机构的自由度。复合铰链局部自由度局部自由度复合铰链虚约束2 试问图示机构运动确定与否？323 72 9 12lhFnPPF 原动件

2、数，机构无确定运功。3在图示运动链中，已知：lAB=lCD，lAF=lDE，lBC=lAD=lFE。试求出该运动链的自由度数目，并说明该运动链是不是机构。虚约束，是机构。自由度数目原动件数目1101027323HLPPnF1234567复合铰链4 试求图示机构的自由度，并画出高副低代的机构简图。5 对图示机构进行高副低代，杆组分析，并说明是几级机构。级机构7 7 试对图示机构：试对图示机构： 计算机构自由度。 进行高副低代。 若取凸轮为原动件，此机构是几级机构？若滑块为原动件，说明此机构是几级机构，并划分杆组。323 42 5 11lhFnPP 凸轮为原动件时机构为凸轮为原动件时机构为级机构级

3、机构滑块为原动件时机构为滑块为原动件时机构为级机构级机构8 8 图示运动链能否具有确定运动并实现设计者意图？如不能，图示运动链能否具有确定运动并实现设计者意图？如不能，应如何修改？画出修改后的机构简图（改进方案保持原设计应如何修改？画出修改后的机构简图（改进方案保持原设计意图，原动件与输出构件的相对位置不变，固定铰链位置和意图，原动件与输出构件的相对位置不变，固定铰链位置和导路位置不变）。导路位置不变）。323 42 60lhFnPP 无确定运动。4）机构具有确定的相对运动的条件是机构的自由度等于1。（ ）5)组成高副的两构件其瞬心在过接触点处的公法线上。组成高副的两构件其瞬心在过接触点处的公

4、法线上。 ( )( )6)高副低代的条件为低代前后高副低代的条件为低代前后 和和 。 填空、选择、是非题填空、选择、是非题1）构件是机构中的 单元体，零件是机器中的 单元体。运动制造2）两构件通过面接触而构成的运动副称为 ；通过点、线接触而构成的运动副称为 。低副高副3）某平面基本杆组有6个低副，其构件数为 。 A 2； B 3； C 4。CF正确正确瞬时速度瞬时加速度不变F不变二、平面机构的运动分析二、平面机构的运动分析 平面机构的运动分析平面机构的运动分析速度瞬心法速度瞬心法矢量方程图解法矢量方程图解法瞬心定义、数量、位置瞬心定义、数量、位置直接接触：低副、高副直接接触：低副、高副间接接触

5、：三心定理间接接触：三心定理下标补遗下标补遗多边形法多边形法同一构件同一构件不同点不同点两构件两构件同一点同一点两点间速度及加速度的关系两点间速度及加速度的关系三点间速度及加速度的关系三点间速度及加速度的关系速度影像和速度影像和加速度影像加速度影像两构件间速度及加速度的关系两构件间速度及加速度的关系重合点选取重合点选取原则和科氏原则和科氏加速度加速度确定速度角速度确定速度角速度确定加速度角加速确定加速度角加速度度1 1 找出下列机构在图示位置时的所有瞬心；若已知构件找出下列机构在图示位置时的所有瞬心；若已知构件1 1的角的角速度速度11，求图示位置时构件，求图示位置时构件3 3的速度或角速度（

6、用表达式表的速度或角速度（用表达式表示）。示）。24PP13p14p34p12p23p12p14P14P34 P24P12P23P13vp1314P12P23P34Pvp132 2 图示机构中，已知主动件图示机构中，已知主动件2 2的角速度的角速度2 2（ 2 2为常数）用速度和加速度为常数）用速度和加速度多边形法求构件多边形法求构件3 3、4 4的角速度、角加速度和构件的角速度、角加速度和构件4 4上各点的速度和加速度上各点的速度和加速度（不考虑比例尺的具体大小）。（不考虑比例尺的具体大小）。2323BBBBVVVcBC AB AB ? 2LAB ?pb2b33= 2 40V4=pb3rBB

7、kBBnBBaaaa232323pb2kb33= 2 0 40a4=pb33 3 图示机构中，已知主动件图示机构中，已知主动件2 2的角速度的角速度22（ 22为常数）用为常数）用速度和加速度多边形法求构件速度和加速度多边形法求构件3 3、4 4的角速度、角加速度和构的角速度、角加速度和构件件3 3上上D D点的速度和加速度（不考虑比例尺的具体大小）。点的速度和加速度（不考虑比例尺的具体大小）。同一构件3333 32?CBC BABVVVABBCL 重合点C3(C4)3434?0?0?CCC CVVVBC 。pb3c4c33 334(BCb cL顺时针转动）。d333dVpdb3c4c3。d3

8、333 33 32223?nntCBC BC BABBCaaaaBACBBCLL 34343434 3002?krCCC CC CaaaaBCBCc c b3n3c4c3kd3 334()BCn cL 逆时针转动34 3Dac c p4 导杆机构如图示，已知lBC=25mm，lBC=40mm，lBD=10mm，求1=30，时构件2上D点的速度vD2和加速度aD2。设主动件1以等角速1=10rad/s回转。5 图示机构中，已知主动件1的角速度1（ 1为常数）用速度和加速度多边形法求构件2、3的角速度、角加速度（不考虑比例尺的具体大小）。重合点B3(B2)2323BBBBVVVBD AB CD ？

9、 1LAB ?pb2b3033lBDvLpbrBBkBBnBtBnBaaaaa2323233 0 BD BA 0 CD ? 12LAB ?pb2,kn3b3逆时针转动）(33lBDaLbp6 在图示机构中，已知lAB=50mm，lBC=200mm，lCD=lDE=100mm，1=12，3=35=45，1=10rad/s。求构件5的速度和加速度，以及构件3的角速度和角加速度。3434EEEECBBCVVVVVVpbce3e4,e53434EEEECBBCVVVVVVrEEkEEEEtCBnCBnBtCnCaaaaaaaaa343434pbce3e4,e5pbn2e3n3c3ke4,e5三、平面连

10、杆机构及其设计三、平面连杆机构及其设计 平面连杆机构及其设计平面连杆机构及其设计四杆机构基本型式及其演四杆机构基本型式及其演化型式化型式有关四杆机构的基本知识有关四杆机构的基本知识图解法设计四杆机构图解法设计四杆机构构件形状或尺寸变换构件形状或尺寸变换运动副尺寸的变换运动副尺寸的变换机架的变换机架的变换运动副元素的逆换运动副元素的逆换曲柄存在的条件曲柄存在的条件行程速比系数行程速比系数K传动角传动角(压力角压力角)与死点与死点运动的连续性运动的连续性按连杆位置设计按连杆位置设计按连架杆对应位置设计按连架杆对应位置设计按行程速比系数按行程速比系数K设计设计判断类型判断类型确定某杆长范围确定某杆长

11、范围周转副和摆转副周转副和摆转副已知连杆预定位置已知连杆预定位置已知连杆标线位置已知连杆标线位置确定相对机架和确定相对机架和相对连杆相对连杆1 如图所示铰链四杆机构中，已知lAB=30mm，lBC=110mm，lCD=80mm，lAD=120mm，构件1为原动件。判断构件1能否成为曲柄；用作图法求出构件3的最大摆角max；用作图法求出最小传动角min；当分别固定构件1、2、3、4时，各获得何种机构？2 在图示铰链四杆机构中，已知lBC=100mm，lCD=70mm，lAD=60mm，AD为机架。试问：若此机构为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，求lAB的最大值；若此机构为双曲柄机构，求lAB的最小值

12、；若此机构为双摇杆机构，求lAB的取值范围。100706030ABABLL6010070110ABABABLLL若最长7010060 100709090ABABABABLLLL若100706030ABABABLLL若为最短杆6010060 1007090,3090ABABABABLLLL若所以3 如图所示的曲柄滑块机构：曲柄为主动件，滑块向右运动为工作行程，试确定曲柄的合理转向，并简述其理由。当曲柄为主动件时，画出极位夹角、最小传动角min。设滑块为主动件，试用作图法确定该机构的死点位置。4 设计一铰链四杆机构，已知摇杆长度lCD=56mm，摇杆最大摆角=40,行程速比系数k=1.4,机架长度

13、lAD=45mm。试求：（1）曲柄长度与连杆长度各为多少？（2）当AB杆为主动件时，最大压力角在什么位置？在图上标出。（3）该机构在什么情况下，在什么位置出现死点位置？5 如图示一铰链四杆机构ABCD的固定铰链A和D，主动件AB的三个位置和连杆上点K所对应的三个位置（尺寸从图中量取）。确定连杆上铰链C的位置。验算其主动件是否为曲柄。指出最小传动角min 的位置，并确定其数值。它属于何种机构，说明之。四、凸轮机构及其设计四、凸轮机构及其设计 凸轮机构及其设计凸轮机构及其设计凸轮机构的类型凸轮机构的类型推杆运动规律及其特性推杆运动规律及其特性用图解法设计平面凸轮轮廓曲用图解法设计平面凸轮轮廓曲线线

14、凸轮机构基本尺寸的确定凸轮机构基本尺寸的确定vmaxamax冲击性质冲击性质冲击位置冲击位置适用范围适用范围偏置直动尖端推杆凸轮机构凸轮廓线偏置直动尖端推杆凸轮机构凸轮廓线摆动尖端推杆凸轮机构凸轮廓线摆动尖端推杆凸轮机构凸轮廓线滚子推杆和平底推杆凸轮机构凸轮廓线滚子推杆和平底推杆凸轮机构凸轮廓线基圆半径基圆半径压力角压力角滚子半径滚子半径平底长度平底长度1 一滚子直动从动件偏置的盘形凸轮机构以1：2的比例尺所作的如图所示，凸轮按顺时针方向回转，请用图解法求：（1）从动件最大升程；（2）凸轮从图示位置转60时从动件的升程；（3）在图上标出凸轮回转45时的压力角。2 如图所示为一对心移动从动件盘形

15、凸轮机构，凸轮廓线由四段圆弧和四段直线光滑连接而成，试求：最大压力角发生的位置。绘出凸轮的理论廓线；绘出凸轮的基圆；标出从动件的升距h;若凸轮逆时针转动，在图上标出推程运动角推程运动角0、远休止角、远休止角01、回程运动角、回程运动角0、近、近休止运动角休止运动角02；在图上标出凸轮从图示位置转过45时位移S和压力角。五、五、 齿轮机构及其设计齿轮机构及其设计 渐开线齿廓渐开线齿廓齿廓啮合基本定律齿廓啮合基本定律渐开线性质及其方程渐开线性质及其方程d，（啮合、节圆），（啮合、节圆），db“四线合一四线合一”；啮合角恒等于节圆压力角；中心距；啮合角恒等于节圆压力角；中心距可变。可变。单个渐开线齿

16、轮单个渐开线齿轮标准齿轮标准齿轮变位齿轮变位齿轮当量齿轮当量齿轮斜齿斜齿锥齿锥齿标准直齿标准直齿标准斜齿标准斜齿直齿锥齿直齿锥齿蜗杆蜗轮蜗杆蜗轮主要参数几何计算主要参数几何计算定义定义加工加工根切现象根切现象最少齿数最少齿数一对渐开线齿轮的啮合传动一对渐开线齿轮的啮合传动正确啮合：直、斜、锥、蜗杆正确啮合：直、斜、锥、蜗杆按要求安装按要求安装标准中心距标准中心距非标中心距非标中心距实现连续传动实现连续传动侧隙、顶隙重合度重合度传动比传动比1 一对标准渐开线直齿圆柱齿轮，已知：m=4mm，=20，Z1=25，Z2=35，ha*=1，c*=0.25,安装中心距比标准中心距大2mm。试求：（1）中心

17、距a；（2）啮合角；（3）有无齿侧间隙；（4）径向间隙c；（5）实际啮合线长度。122()22122aamZZmm 11coscoscoscos120coscos2012222 26 20aaaa 有有20.25 423CC mmm 2 已知一对齿数相等，=20，模数m=5 mm的渐开线直齿圆柱齿轮。为了提高其重合度而又不希望增加齿数，故增加主、从动轮的顶圆，使其刚好通过彼此的极限啮合点。若要求重合度=1.62l，试求：(1)两轮齿数；(2)齿廓曲线在分度圆上的曲率半径；(3)两轮的齿顶圆直径及齿厚，并检查齿顶齿厚是否变尖(inv20=0.014 904)；(4)中心距为a=m(z1+z2)2

18、时，其径向间隙c是多少?(齿轮用标准正常齿刀具切削)解答：(1)求两轮齿数：作齿轮啮合图帮助解答，由图可得实际啮合线:sinsinsin2121）（rrrrCBACABcoscosmppb621. 1tan2cossin2121mzzmmrrpABb）（）（14969.27tan621. 122121zzzz(2) 求分度圆上曲率半径：mmrmmrrmmmzrrbb97.11tan89.32cos352/21（3）求齿顶圆直径及齿厚：mmrrrABrrba68.40sin)()cos(2212122mminvinvrrrssmmmsinvrrmmmmrdaaaaaaaabaaa069. 1)(

19、285. 72/099004465. 0tan05.36arccos36.8168.4022sa(0.250.4)m,齿顶变尖了。（4）求中心距及径向间隙：mmrracmmmchrrmmzzmaafaf57. 075.2868.407075.28)(702/ )(21六、轮系六、轮系轮系传动比计算轮系传动比计算l传动比的大小传动比的大小l从动轮的转向从动轮的转向定轴轮系传动比计算定轴轮系传动比计算基本周转轮系传动比计算基本周转轮系传动比计算复合轮系传动比计算复合轮系传动比计算空间定轴空间定轴:箭头箭头标注标注平面定轴平面定轴:箭头标注或符号标注箭头标注或符号标注从动轮转向从动轮转向转化机构转化

20、机构等式左边符号等式左边符号:自身、公式自身、公式等式右边符号：符号标注等式右边符号：符号标注平面平面空间空间等式左边符号等式左边符号:自身、公式自身、公式等式右边符号：箭头标注（首轮与等式右边符号：箭头标注（首轮与末轮轴线重合或平行时可标正负号末轮轴线重合或平行时可标正负号）分清轮系分清轮系分别列式分别列式综合求解综合求解大小大小:）主从ZZi/(主从ZZimHkHHk) 1(11主从ZZiHkHHk111 在图示轮系中，已知各轮齿数Z1=24，Z2=20，Z2=22，Z3=26，Z4=24，Z5=20，Z5=22，Z6=26，试求传动比i1H。43561666611Hi1分清轮系周转轮系：

21、1-2(2)-34周转轮系：4-5（5）-6H2 分别列式 23124341413ZZZZnnnni3 综合求解 56456446ZZZZnnnniHHH周转周转2 2 在图示的复合轮系中，已知各轮齿数为z1=40，z2=40，z2=20，z3=18，z4=24，z4=76，z5=20，z6=36，求i16。5416209i1分清轮系周转轮系：4-5-6H定轴轮系：1-2(2)-3-42 分别列式56 456 46 4ZZZZnnnniHHH 24124114ZZZZnni3 综合求解 441nnnnH联系条件：周转定轴3 3 在图示的轮系中，已知z2=z3=z4=18、z2=z3=40。设各

22、齿轮的模数、压力角均相等，并为标准齿轮传动。求齿轮1的齿数z1及传动比i1H。621Z)()()()(433221433221zzzzzzrrrrrr11167112400Hi3423124114ZZZZZZnnnniHHH4 在图所示的轮系中，轴A按图示方向以1250 r/min的转速回转，而轴B按图示方向以600 r/min的转速回转。试决定轴C的转速大小和方向。n5407.65(转向与A、B相反）1分清轮系周转轮系：2-3(4)-56定轴轮系：7-8-92 分别列式45236562625ZZZZnnnni797997nZinZ3 综合求解周转定轴n6=n75 在图所示轮系中，已知各轮齿数

23、zA=25，zB=30，zC = 60，zD=50,zE=52，zF=58，齿轮A的转速为nA=50 r/min，系杆的转速为nG=100 r/min，它们的转向如图所示。试问齿轮F的转速和转向如何？1520(29FGAnn 与或n 转向相反）1分清轮系周转轮系：F-E(D)-CG定轴轮系：A-B2 分别列式EFCDGFGCGCFZZZZnnnniBAABBAZZnni3 综合求解周转nB=nC七、其他常用机构七、其他常用机构 其他常用机构其他常用机构槽轮机构槽轮机构棘轮机构棘轮机构万向联轴节万向联轴节组成及运动特点组成及运动特点分类分类机构特点及应用机构特点及应用设计要点设计要点内内外外可变

24、向可变向摩擦式摩擦式进给、制动、超越、转位及分度进给、制动、超越、转位及分度棘轮转角调节棘轮转角调节槽轮机构的运动系数槽轮机构的运动系数槽轮机构运动特性槽轮机构运动特性槽轮机构设计要点槽轮机构设计要点单万向联轴节单万向联轴节双万向联轴节双万向联轴节螺旋机构螺旋机构差动螺旋机构差动螺旋机构复式螺旋机构复式螺旋机构八、机械运转及其速度调节八、机械运转及其速度调节 1 1 图示为多缸发动机曲柄上的等效驱动力矩图示为多缸发动机曲柄上的等效驱动力矩M Md d和等效阻力矩和等效阻力矩M Mr r的曲线图，图中各的曲线图，图中各块面积所代表的盈亏功大小列于表中。曲柄平均转速块面积所代表的盈亏功大小列于表中

25、。曲柄平均转速n nm m=300r/min=300r/min。设除飞轮外。设除飞轮外其他转动惯量不计，若要求速度不均匀系数其他转动惯量不计，若要求速度不均匀系数=0.02=0.02，试求安装在曲柄轴上的飞，试求安装在曲柄轴上的飞轮转动惯量轮转动惯量J JF F。AB(1000)C(-600)D(1200)E(-800)G(400)H(-200)I(200)A 2max2222900900 2000101.323000.02FmWJkg mnmax1200( 800)W 22220120 300120360 ,0ooooMN mM，；2 2 在图所示齿轮机构中，主动轮在图所示齿轮机构中，主动轮

26、1 1上的驱动力矩上的驱动力矩M M1 1为常数，平均角速度为常数，平均角速度1 1 = 50 = 50 rad/srad/s，齿轮，齿轮2 2上的阻抗力矩变化规律如下：上的阻抗力矩变化规律如下：若两轮的齿数为若两轮的齿数为z z1 1=20=20，z z2 2 = 40 = 40，试求：，试求：（1 1）在稳定运转阶段，驱动力矩）在稳定运转阶段，驱动力矩M M1 1的大小。的大小。（2 2）为减小齿轮）为减小齿轮1 1的速度波动，拟在的速度波动，拟在1 1轴上安装飞轮。若机器的运转不均匀系数轴上安装飞轮。若机器的运转不均匀系数 = 0.05= 0.05，不计齿轮，不计齿轮1 1和和2 2的转

27、动惯量，所加飞轮的转动惯量为多少。的转动惯量，所加飞轮的转动惯量为多少。11424015018050MMN m15044/350max4(15050)418.8793W 2max22418.8793.35500.05FmWJkg m3 3 在电动机驱动的剪床中，作用在剪床主轴上的阻力矩在电动机驱动的剪床中，作用在剪床主轴上的阻力矩M Merer的变化规律如图所示，的变化规律如图所示，等效驱动力矩等效驱动力矩M Meded为常数，电动机转速为为常数，电动机转速为1500 r/min1500 r/min。当不均匀系数。当不均匀系数=0.05=0.05时，时，求安装在电动机轴上的飞轮的转动惯量。求安装在电动机轴上的飞轮的转动惯量。220 2(160020)4217.5ededMMN mABCAAB(310.232)C(-775.581)Amax(1600217.5)1085.814W 2max229000.88FmWJkg mn4 4 某机组在一个稳定运动循环中的等效驱动力矩某机组在一个稳定运动循环中的等效驱动力矩M Mvava和等效阻力矩和等效阻力矩M Mvcvc如图所示。如图所示。由由M Mvava和和M Mvcvc所围成的各块面积代表功的大小分别为所围成的各块面积代表功的大小分别为F F1 1=1500 N-m=1500 N-m，F F2