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2005 年机械大类年机械大类 机械原理考试试题机械原理考试试题 专业专业 班号班号 姓名姓名 题号一二三四五六七总分 分数186161525155100 得分 一、（共一、（共 1818 分）是非判断题（对的填分）是非判断题（对的填 T T，错的填，错的填 F F）每小题一分）每小题一分 1.1.平面运动副按其接触特性平面运动副按其接触特性, ,可分成转动副与高副可分成转动副与高副;(;(F F ) )。 2 2 平面四杆机构中，是否存在死点，取决于机架是否与连杆共线。平面四杆机构中，是否存在死点，取决于机架是否与连杆共线。(F)(F) 3 3 一一个个K K大大于于1 1的铰链四杆机构的铰链四杆机构与与K=K=1 1的对心曲柄滑块机构串联组合的对心曲柄滑块机构串联组合， 该串联该串联 组组 合而成的机构的行程变化系数合而成的机构的行程变化系数 K K 大于大于 1 1。(T)(T) 4 4与其他机构相比，凸轮机构最大的优点是可实现各种预期的运动规律。与其他机构相比，凸轮机构最大的优点是可实现各种预期的运动规律。(T)(T) 5 5渐开线直齿圆柱齿轮传动的重合度是实际啮合线段与齿距的比值。渐开线直齿圆柱齿轮传动的重合度是实际啮合线段与齿距的比值。(F)(F) 6 6 渐开线直齿圆柱齿轮与齿条啮合时渐开线直齿圆柱齿轮与齿条啮合时， 其啮合角恒等于齿顶圆上的压力角其啮合角恒等于齿顶圆上的压力角。 （F F） 7 7斜齿圆柱齿轮的标准模数和标准压力角在法面上。（斜齿圆柱齿轮的标准模数和标准压力角在法面上。（T T） 8 8、曲柄滑块机构中曲柄滑块机构中，当曲柄与机架处于两次互相垂直位置之一时当曲柄与机架处于两次互相垂直位置之一时，出现最小传出现最小传 动角。动角。(T)(T) 9.9.平底垂直于导路的直动推杆盘形凸轮机构中，其压力角等于零。平底垂直于导路的直动推杆盘形凸轮机构中，其压力角等于零。(T)(T) 1010一对渐开线圆柱齿轮传动，其分度圆总是相切并作纯滚动，（一对渐开线圆柱齿轮传动，其分度圆总是相切并作纯滚动，（F F） 1111一对平行轴外啮合斜齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件为摸数、压力角、螺一对平行轴外啮合斜齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件为摸数、压力角、螺 旋角大小相等。（旋角大小相等。（F F） 1212 机械零件和机构是组成机械系统的基本要素。机械零件和机构是组成机械系统的基本要素。（F） 1313 机电一体化系统由动力系统、传感系统、控制系统三个要素组成。机电一体化系统由动力系统、传感系统、控制系统三个要素组成。（F） 1414 机械设计有开发性设计、适应性设计、变型设计三类不同的设计。机械设计有开发性设计、适应性设计、变型设计三类不同的设计。（T） 1515 运动系数运动系数 反映了在一个运动循环中反映了在一个运动循环中， 槽轮的运动时间在一个间歇周期中所占槽轮的运动时间在一个间歇周期中所占 的比例。（的比例。（T T） 1616 在齿轮运转时，其中至少有一个齿轮的几何轴线绕另一齿轮的几何轴线运动在齿轮运转时，其中至少有一个齿轮的几何轴线绕另一齿轮的几何轴线运动 的齿轮系称为复合齿轮系。（的齿轮系称为复合齿轮系。（F F） 1717 采用不同的功能原理，能实现机器的同一使用要求或工艺要求。（采用不同的功能原理，能实现机器的同一使用要求或工艺要求。（T T） 1818 表达机械各执行机构（构件）在一个运动环中各动作的协调配合关系的简单表达机械各执行机构（构件）在一个运动环中各动作的协调配合关系的简单 明确图，称为机械运动循环图。（明确图，称为机械运动循环图。（T T） 二、（二、（6 6 分）试计算下列运动链的自由度数分）试计算下列运动链的自由度数.(.(若有复合铰链若有复合铰链, ,局部自由度或虚约局部自由度或虚约 束束, ,必须明确指出必须明确指出) )，打箭头的为原动件，判断该运动链是否成为机构，打箭头的为原动件，判断该运动链是否成为机构. . 解：解： n=6;n=6;p5=8,p5=8,p4=1;p4=1;F=1F=1，（，（3 3 分）分） H H 处虚约束；处虚约束；D D 处局部自由度。（处局部自由度。（2 2 分）运动确定（分）运动确定（1 1 分）分） 三三、 （1616 分分）已知如图所示的平面四杆机构已知如图所示的平面四杆机构，各构件的长度各构件的长度 LAB=15mm，LBC=60 mm，LDC=30 mm，LAD=50 mm，试判断：，试判断： 1 该机构为那种基本机构类型。该机构为那种基本机构类型。 2 若构件若构件 LAB为原动件，此机构是否存在急回。为原动件，此机构是否存在急回。 3 该机构在何种条件下会出现死点，画出机构死点发生的位置。该机构在何种条件下会出现死点，画出机构死点发生的位置。 解：解： 1.1.因为因为15+6030+5015+6030+50且连架杆为最短杆，故为曲柄摇杆机构且连架杆为最短杆，故为曲柄摇杆机构（6 6 分）分） 2 2 . .存在急回存在急回（5 5 分）分） 3 3在在 DCDC 杆为主动件时会出现死点，位置在杆为主动件时会出现死点，位置在 ABAB 与与 BCBC 杆两次共线处。杆两次共线处。（5 5 分）分） 四、（四、（1515 分）分）如图所示的（如图所示的（a a）(b)(b)两图均为实际轮廓为圆的偏心凸轮机构，两图均为实际轮廓为圆的偏心凸轮机构， 1 1画出图画出图(a)(a) 的基圆半径的基圆半径 r rb b和图示位置时的位移和图示位置时的位移 S S 2 2画出画出(a)(a) (b)(b)两图图示位置时的压力角两图图示位置时的压力角 ， 3 3分别指出分别指出(a)(a) (b)(b)两图凸轮机构的理论轮廓是圆还是非圆，其两凸轮机构的两图凸轮机构的理论轮廓是圆还是非圆，其两凸轮机构的 运动规律是否相同？运动规律是否相同？ 解：解：1 （5 5 分）分）2 2（5 5 分）分） 3 3 (a)(a)图凸轮机构理论轮廓是圆，图凸轮机构理论轮廓是圆，(b)(b) 图凸轮机构理论轮廓是非圆，运动规律不图凸轮机构理论轮廓是非圆，运动规律不 相同。（相同。（5 5 分）分） 五、（共五、（共 2525 分）分） 1 1（1515 分分）如图所示的轮系如图所示的轮系，已知各轮齿数分别为已知各轮齿数分别为: :：Z Z1 1=20=20，Z Z2 2=14=14，Z Z3 3=13=13 ， Z Z4 4=20=20。Z Z5 5=16=16，Z Z6 6=32=32，模数，模数 m=2mmm=2mm，压力角，压力角=20=20 0 0， 1 1试分别求出齿轮的分度圆直径试分别求出齿轮的分度圆直径 d d1 1、d d2 2、d d3 3、d d4 4、d d5 5、d d6 6， ， 2 2为使各齿轮加工时不产生根切。试确定这三队齿轮为使各齿轮加工时不产生根切。试确定这三队齿轮 Z Z1 1与与 Z Z2 2，Z Z3 3与与 Z Z4 4。Z Z5 5与与 Z Z6 6的传动类型。的传动类型。 3 3按不产生根切的最小变位系数公式按不产生根切的最小变位系数公式, , 求出求出 Z Z3 3与与 Z Z4 4的变位系数的变位系数 x x3 3, ,、x x4 4、基圆、基圆 直径直径 d db1 b1、 、d db2 b2和齿顶圆直径 和齿顶圆直径 d db1 b1、 、d db2 b2。 。 解：解： 1 1 d d1 1= = 40mm40mm，d d2 2= = 28mm28mm 、d d3 3=26mm=26mm、d d4 4=40mm=40mm d d5 5=32mm=32mm、d d6 6= = 64mm64mm（4 4 分）分） 2 2轮轮 1 1、2 2 采用等移距变位齿轮传动，采用等移距变位齿轮传动，3 3、4 4 采用正传动采用正传动（5 5 分）分） 3 3最小变位系数最小变位系数17-14/17=0.17617-14/17=0.176 dada1 1=43.684mm=43.684mm、dada2 2=28.352mm=28.352mm ；d df1f1=37.852mm =37.852mm、d df2 f2=21.148mm =21.148mm（6 6 分分） 2（1010 分分）已知斜齿轮传动已知斜齿轮传动 齿数齿数 Z1=20， ，Z2=40，模数模数 mn=8mm，压力角压力角 =200，中心距，中心距 a=250mm，试求其，试求其 1螺旋角螺旋角 2齿顶圆直径齿顶圆直径 d da1 a1,d ,da2 a2 3不产生会根切的最少齿数不产生会根切的最少齿数 解：解： 1螺旋角螺旋角=16.26=16.26（4 4 分）分） 2 2齿顶圆直径齿顶圆直径 d da1 a1=182.667mm, =182.667mm,d da2 a2=349.39mm, =349.39mm,（4 4 分）分）2 2 3 3不产生根切的最少齿数不产生根切的最少齿数ZminZmin = = 1515（2 2 分）分） 六、（六、（1515 分）分）在图示的轮系中，已知各轮齿数为在图示的轮系中，已知各轮齿数为z z2 2=z=z3 3=40,=40,z z4 4=100,=100, z z5 5=z=z6 6=z=z7 7=30=30，试求传动比，试求传动比 i i17 17。 。 解解 z z1. 1.z z2 2为定轴轮系 为定轴轮系z z5 5z z6 6z z7 7为定轴轮系为定轴轮系（5 5 分）分） z z2 2 z z3 3z z4 4z z5,5,(H) (H)为周转轮系为周转轮系（7 7 分）分） 分别列方程联立求解得分别列方程联立求解得i i17 17=12 =12（3 3 分）分） 七（七（5 5 分）分） 利用四杆机构的功能，将连杆机构作为驱动件，去掉废旧自行车的链条，利用四杆机构的功能，将连杆机构作为驱动件，去掉废旧自行车的链条， 将废旧自行车改装成能在宿舍里锻炼身体的小装置，试画出构思的机构简图，将废旧自行车改装成能在宿舍里锻炼身体的小装置，试画出构思的机构简图， 并说出连杆机构的类型和主动件构件的名称并说出连杆机构的类型和主动件构件的名称 解：解： 曲柄摇杆机构、曲柄摇杆机构、（3 3 分）分）摇杆为主动件。摇杆为主动件。（2 2 分）分） 20072007 年机械原理考试题与解答年机械原理考试题与解答 班级班级学号学号姓名姓名 题号一二三四五六总分 分数22158152020100 得分 一、单项选择题（共一、单项选择题（共 18 分，每小题分，每小题 2 分）分） 1、_ B _是构成机械的最小单元，也是制造机械时的最小单元。是构成机械的最小单元，也是制造机械时的最小单元。 A机器机器B零件零件C构件构件 D机构。机构。 2、曲柄摇杆机构的死点发生在、曲柄摇杆机构的死点发生在_ C _ 位置。位置。 A主动杆与摇杆共线主动杆与摇杆共线B主动杆与机架共线主动杆与机架共线 C从动杆与连杆共线从动杆与连杆共线D从动杆与机架共线从动杆与机架共线 3、偏心轮机构是由铰链四杆机构、偏心轮机构是由铰链四杆机构_ A _ 演化而来的。演化而来的。 A扩大转动副扩大转动副B取不同的构件为机架取不同的构件为机架 C化转动副为移动副化转动副为移动副D化低副为高副化低副为高副 4、 渐开线齿轮齿条啮合时渐开线齿轮齿条啮合时， 其齿条相对齿轮作远离圆心的平移时其齿条相对齿轮作远离圆心的平移时， ， 其啮合角其啮合角 _ B _。 A加大加大B不变不变C减小减小 D不能确定不能确定 5、用齿条型刀具加工、用齿条型刀具加工n=20 、,ha*n=1、=30的斜齿圆柱齿轮时不产生根的斜齿圆柱齿轮时不产生根 切的最少数是切的最少数是_ B _。 A17B14C12 D18 6、基本周转轮系是由、基本周转轮系是由_ C _构成。构成。 A行星轮和中心轮行星轮和中心轮B行星轮、惰轮和中心轮行星轮、惰轮和中心轮 C行星轮、行星架和中心轮行星轮、行星架和中心轮D行星轮、惰轮和行星架行星轮、惰轮和行星架 7 7、机构中的构件是由一个或多个零件所组成，这些零件间、机构中的构件是由一个或多个零件所组成，这些零件间B B产生相对运产生相对运 动。动。 A A可以可以B B不能不能C C不一定能不一定能 8 8、铰链四杆机构存在曲柄的必要条件是最短杆与最长杆长度之和小于或等于其铰链四杆机构存在曲柄的必要条件是最短杆与最长杆长度之和小于或等于其 他两杆之和，而充分条件是取他两杆之和，而充分条件是取A A为机架。为机架。 A A最短杆或最短杆相邻边最短杆或最短杆相邻边B B最长杆；最长杆；C C最短杆的对边。最短杆的对边。 9 9、渐开线在、渐开线在_ B B _上的压力角、曲率半径最小。上的压力角、曲率半径最小。 A A根圆根圆B B基圆基圆C C分度圆分度圆D D齿顶圆齿顶圆 1010、两渐开线齿轮的齿形相同，则、两渐开线齿轮的齿形相同，则_ A A _ A A它们的模数一定相等它们的模数一定相等B B它们一定满足正确啮合条件它们一定满足正确啮合条件 C C它们的基圆的压力角一定相等它们的基圆的压力角一定相等 1111、在一对渐开线直齿圆柱齿轮传动时，齿廓接触处所受的法向作用力方向、在一对渐开线直齿圆柱齿轮传动时，齿廓接触处所受的法向作用力方向 _ C C _。 A.A.不断变化不断变化B.B. 不能确定不能确定C.C.保持不变保持不变 二、判断题（正确的填二、判断题（正确的填“T”，错误填，错误填“F”，共，共 10 分，每小题分，每小题 1 分）分） 1 1、机构的自由度就是构件的自由度。、机构的自由度就是构件的自由度。( (F ) ) 2 2、一切自由度不为、一切自由度不为 1 1 的机构，其各构件之间都不可能具有确定的相对运动。的机构，其各构件之间都不可能具有确定的相对运动。 ( (T ) ) 3 3、偏心轮机构是由曲柄摇杆机构演化而来的。、偏心轮机构是由曲柄摇杆机构演化而来的。( (T) ) 4 4、在四杆机构中，取最长杆作为机架，则可得到双摇杆机构。、在四杆机构中，取最长杆作为机架，则可得到双摇杆机构。( (T) ) 5 5、在曲柄摇杆机构中，空回行程比工作行程的速度要慢。、在曲柄摇杆机构中，空回行程比工作行程的速度要慢。( (F) ) 6 6、在转动副和移动副中都存在复合铰链。、在转动副和移动副中都存在复合铰链。( (F) ) 7 7、曲柄摇杆机构的行程速比系数、曲柄摇杆机构的行程速比系数 K 不可能等于不可能等于 1 1。( (F ) ) 8 8、图示机构中，当箭头所示构件为原动件时，该机构存在死点。、图示机构中，当箭头所示构件为原动件时，该机构存在死点。( (T ) ) 9 9、滚子从动件盘形凸轮的压力角必须在实际轮廓曲线上度量。、滚子从动件盘形凸轮的压力角必须在实际轮廓曲线上度量。( (F ) ) 1010、所有平底直动从动件凸轮机构，其压力角均为、所有平底直动从动件凸轮机构，其压力角均为 0 0。( (F ) ) 三、（三、（8 8 分）计算下图所示机构的自由度。打箭头的为主动件，若图中含有分）计算下图所示机构的自由度。打箭头的为主动件，若图中含有 局部自由度、复合铰链和虚约束等情况时，应具体指出，并判断机构是否具局部自由度、复合铰链和虚约束等情况时，应具体指出，并判断机构是否具 有确定的运动。有确定的运动。 答案答案 n n 7 7，P PL L 9;P9;Ph h=1=1 F F = = 3n3n2P2PL L- - P Ph h 3 37 72 29-19-1 2 2 B B 处为局部自由度；处为局部自由度； E E 处为复合铰链处为复合铰链 不具有确定的运动不具有确定的运动 四、（四、（1515 分）分） 1 1机构传动出现的机构传动出现的“死点死点”对设计人员来说是个棘手的问题对设计人员来说是个棘手的问题，试分析以下图示试分析以下图示 机构机构 （1 1）哪个构件为主动件时机构会出现死点；）哪个构件为主动件时机构会出现死点； （2 2）图示机构是如何实现无死点的。）图示机构是如何实现无死点的。 2将将10kg 的重物向上举升的重物向上举升 35mm 后急速返回可采用何种机构？（说出机构名后急速返回可采用何种机构？（说出机构名 称即可）称即可） 答案：答案： (a)(a)在滑块在滑块 C C表面的中间部分加上斜度，在行程未端使曲柄销与滑块表面的中间部分加上斜度，在行程未端使曲柄销与滑块 C C 中心线错位的结构可避开死点。中心线错位的结构可避开死点。 （b b）偏置曲柄滑块机构）偏置曲柄滑块机构 五、（五、（25 分）分） 1已知一对标准齿轮已知一对标准齿轮 z1=24，z2=96，m=4mm， ，=20，ha*=1，c*=0.25。 1）试）试计算大小齿轮的分度圆直径计算大小齿轮的分度圆直径 d1，d2；齿顶；齿顶圆圆直径直径 da1，da2, 并用图解 并用图解 法求出重合度法求出重合度。 2）若这对齿轮使用日久磨损严重需要修复，按磨损情况，拟将小齿轮报）若这对齿轮使用日久磨损严重需要修复，按磨损情况，拟将小齿轮报 废，废，重新制作小齿轮，而大齿轮进行修复重新制作小齿轮，而大齿轮进行修复，已知修复后的大齿轮的齿顶圆要减，已知修复后的大齿轮的齿顶圆要减 小小 4mm，试确定这对齿轮修复时的变位系数，试确定这对齿轮修复时的变位系数x1,x2. 2.某传动装置采用一对标准直齿圆柱齿轮，齿轮参数某传动装置采用一对标准直齿圆柱齿