机械原理试卷.doc

一、 单项选择题1、下列实物：1）台虎钳，2）百分表，3）水泵，4）台钻，5）牛头刨床工作台升降装置，其中哪几种是机构？（ b ）A、1）、2）和3） B、1）、2）和5）C、1）、2）、3）和4） D、3）、4）和5）2、四根杆长度相等的双曲柄机构，若主动曲柄作连续匀速转动，则从动曲柄将作（ a ）。A、匀速转动 B、间歇转动C、周期变速转动 D、往复摆动3、凸轮机构从动件推程采用等速运动规律时，刚性冲击将发生在（ d ）。A、推程的起始点 B、推程的中点C、推程的终点 D、推程的始点和终点4、与棘轮机构相比较，槽轮机构适用于（ c ）的场合。A、转速较高，转角较小 B、转速较低，转角较小 C、转速较高，转角较大 D、转速较低，转角较大 5、有一对心曲柄滑块机构，曲柄长为50mm，则滑块的行程为（ b ）。A、200mm B、100mm C、50mm D、400mm6、四根杆长度不相等的双曲柄机构，若主动曲柄作连续匀速转动，则从动曲柄将作（ a ）。A、匀速转动 B、间歇转动C、周期变速转动 D、往复摆动7、凸轮机构从动件推程采用等速运动规律时，在运动始末将发生（ a ）。A、刚性冲击 B、柔性冲击C、无冲击 D、先刚后柔8、有一对心曲柄滑块机构，曲柄长为200mm，则滑块的行程为（ d ）。A、200mm B、100mm C、50mm D、400mm9、机器与机构的主要区别是什么？（ c ）A、机器的运动较复杂 B、机器的结构较复杂C、机器能完成有用的机械功或转化机械能 D、机器能变换运动形式10、自行车后轴上常称之为“飞轮”的，实际上是（ b ）机构。A、凸轮式间隙机构 B、棘轮机构C、不完全齿轮机构 D、槽轮机构二、填空题1、机械原理的英文翻译是theory of machines and mechanisms。2、在平面机构中若引入两个高副将引入2 个约束，而引入两个低副将引入4 个约束。3、三个彼此作平面平行运动的构件共有 3 个速度瞬心，这几个瞬心心必定位于一条直线上，含有6个活动构件的平面机构共有 有 21 个速度瞬心。4、通常压力角是指不计摩擦的情况下，从动件上某点运动方向和受力方向所夹的锐角，传动角是指压力角之余角。5、轮系中根据各个齿轮的轴线相对于机架的位置是否固定，可将轮系分为定轴轮系、周转轮系、复合轮系。6、标准直齿轮分度圆直径、模数、齿数之间的关系式为d= mz，齿顶高高系数值为 1 ，顶隙系数值为 0.25 。7、Universal joint mechanism 的正确翻译是万向铰链机构。8、静平衡的转子不一定动平衡，动平衡的转子 一定 静平衡。9、构成机构的要素是运动副和机架。10、速度瞬心分为绝对瞬心和相对瞬心两种。11、能实现间歇运动的机构有棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构、凸轮式间歇运动机构（任选其三即可）。12、正确计算机构的运动副数目时，需要注意compound hinges、Passive degree of freedom、Redundant constraint三种情况。（英文作答）13、凸轮轮廓曲线设计的常用方法称为反转法 ，在推杆常用的运动规律中，运动始末有柔性冲击的是等加等减速和简谐运动规律。14、渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是m1=m2, 1=2 。15、标准斜齿轮的中心距等于mn（z1+z2）/2cos，分度圆直径、模数、齿数之间的关系式为d= mnz/cos，齿顶高系数值为1 ，顶隙系数值为 0.25 。16、 Differential gear train的正确翻译是差动轮系。17、构成机构的两个要素是构件和运动副 ，在平面机构中若引入一个高副将引入 1 个约束，而引入一个低副将引入 2 个约束。18、三个彼此作平面平行运动的构件共有 3 个速度瞬心，这几个瞬心心必定位于 同一条直线 上，含有5个活动构件的平面机构共有 有 15 个速度瞬心。19、蜗杆传动在通常情况下，蜗杆头数越多，效率 高 。20、铰链四杆机构最常见的形式有crank-rocker mechanism、double-crank mechanism 、double-rocker mechanism 。（英文作答）21、planetary gear train的正确翻译是 行星轮系 。22、渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是模数和压力角分别相等，且等于标准值，200。23、标准直齿轮的中心距等于（d1+d2）/2 ，分度圆直径、模数、齿数之间的关系式为 d=mz ，齿顶高系数为 1 ，顶隙系数为 0.25 。24、静平衡的转子 不一定 动平衡，动平衡的转子 一定 静平衡。三、简答题1、机构具有确定运动的条件是什么?如果不满足此条件机构的运动将发生什么情况？答：机构具有确定运动条件是机构的原动件数目等于机构的自由度数目。当机构的原动件数目少于机构的自由度时，机构的运动将不确定；当机构的原动件数目多于机构的自由度时，机构将不能正常运转，严重时将损坏机构中最薄弱的环节。2、何谓速度瞬心？相对瞬心与绝对瞬心有何不同？答：互相做平面相对运动的两构件上瞬时速度相等的重合点称为两构件的速度瞬心。瞬心处绝对速度为零为绝对瞬心，否则为相对瞬心。3、渐开线具有哪些重要的性质？答：1）发生线沿基圆滚过的长度等于基圆上被滚过的圆弧长度。2）渐开线上任意点的法线恒与其基圆相切。3）渐开线愈接近基圆部分的曲率半径愈小，在基圆上其曲率半径为零。4）渐开线的形状取决于基圆的大小。5）基圆以内无渐开线。4、曲柄摇杆机构中，当以曲柄为原动件时，机构是否一定存在急回运动，且一定无死点？为什么？答：曲柄摇杆机构中，当以曲柄为原动件时，若从动件摇杆的空回行程速度大于工作行程速度，即行程速比系数K1或极位夹角0o, 则该机构存在急回特性，否则无急回特性。因为原动件曲柄能做周转运动，故一定无死点。5、什么是动平衡，至少需要几个平衡平面，其平衡条件是什么？答：对于轴向尺寸较大的转子（即宽径比b/D0.2），即使这种转子的质心在回转轴线上，由于各偏心质量所产生的重心惯性力不在同一回转平面内，因而将形成惯性力偶，其不平衡现象只有在转子转动能显示出来。对这种转子进行平衡的方法称为动平衡。动平衡至少需要两个平衡基面。其平衡条件是：各偏心质量（包括平衡质量）产生的惯性力的矢量和为零，以及这些惯性力所构成的力矩矢量和也为零。即F=0，M=0。7、何谓三心定理？在何种情况下的瞬心需用三心定理来确定？答：三个彼此做平面平行运动的构件有三个瞬心，这三个瞬心位于同一条直线上。确定不通过运动副直接相连的两构件间的瞬心位置需用三心定理。8、何谓根切？它有何危害？如何避免？答：1）用范成法切制齿轮时，有时刀具的顶部会过多地切入轮齿根部，因而将齿根的渐开线切去一部分，这种现象称为轮齿的根切。2）危害：产生严重根切的齿轮，轮齿的抗弯强度降低，对传动不利，因此应避免严重根切的产生。3）避免方法：a、减小齿顶高系数及加大压力角。 b、在加工齿轮时采用变位修正法。9、四杆机构中的极位和死点有何异同？答：1）相同点：极位和死点都出现在曲柄与连杆共线的位置。2）不同点：极位出现在四杆机构中以曲柄为原动件；死点出现在四杆机构中以摇杆为原动件。10、什么是静平衡，至少需要几个平衡平面，其平衡条件是什么？答：对于轴向尺寸较小的盘状转子（即宽径比b/D0.2），若这种转子的质心不在回转轴线上，其不平衡现象在转子静态时即可表现出来。通过在转子上增加或除去一部分质量，使其质心与回转轴心重合，进而得以平衡的方法称为静平衡。静平衡至少需要一个平衡基面。其平衡条件是：各偏心质量（包括平衡质量）产生的惯性力的矢量和为零，或质径积的矢量和为零。 即F=0，miri=0。11、平面四杆机构具有曲柄的条件是什么？答：平面四杆机构具有曲柄的条件是1）最短杆和最长杆之和小于或等于其它两杆之和。2）最短杆为机架或连架杆。12、何谓自锁？举两实践中的应用例子。答：在实际机械中，由于摩擦力的存在以及驱动力作用的方向问题，有时会出现无论驱动力如何增大，机械都无法由静止产生运动的现象称为机械的自锁。飞机起落架机构，夹紧机构。13、什么是急回运动，它有什么样的优点，请举出两例运用急回特性的机械？答：在曲柄摇杆机构和曲柄滑块机构中，回程的速度大于工作行程的速度的现象称为急回运动。急回运动可以缩短非生产时间，提高工作效率。常见的牛头刨床、往复输送机械中运用了急回现象。14、回转件平衡的目的是什么？答：回转件平衡的目的是调整回转件的质量分布，使回转件工作时离心力系达到平衡，以消除附加动压力，尽可能的减轻有害的机械振动。四、简单作图计算题1、计算机构自由度。解：n=3、 PL=4、 PH=0 F=3n-2PL- PH =1 E点为复合铰链 2、已知一蜗杆传动的中心距a=48mm,蜗杆齿顶圆直径da1=30mm,蜗杆头 数z1=1,蜗轮的齿数z2=35。试确定：1)蜗杆的模数m、蜗杆的直径系数q;21 2)蜗杆和蜗轮的分度圆直径d1、d2。 3)确定蜗轮的转向。 解： 1) m=2 、q=13 2) d1=26 、d2=70 3) 逆时针 3、已知图示机构四杆机构各构件的尺寸LAB=30mm、LBC=70mm、LCD=60mm、LAD=90mm，原动件AB以等角速度w1=10rad/s回转。 求C点的速度vc及构件2和构件3的角速度w2及w3。PCb1ABCD432w1解：方向 CD AB BC大小 ？ lABw1 ？ 定比例尺4、算出瞬心数目并请在图中标示出全部速度瞬心。解：k=65、根据图中的尺寸标注确定下列铰链机构的具体名称。（要有必要的说明）解：曲柄摇杆机构双摇杆机构6、计算机构的自由度。答：，平行四边形处的C、D是虚约束；其中一个移动副也为虚约束；凸轮滚子为局部自由度；A、B处为复合铰链。7、根据图中的尺寸标注确定下列铰链机构的具体名称。（要有必要的说明）解：1）40+11090+70最短杆为机架，所以是双曲柄机构。 2）60+10070+62 不满足杆长条件，所以是双摇杆机构。五、综合题1、一对按标准中心距安装的外啮合渐开线标准直齿圆柱齿轮，其小齿轮已损坏，需要配制。今测得两轴中心距a=310mm，大齿轮齿数z2=100，齿顶圆直径da2=408mm，2=20o。试确定小齿轮的基本参数及其分度圆和齿顶圆的直径。解：(z1+z2)m/2 = a da2=(z2+2)mm1=4mm z1=55 1=20o d1=220mm da1=228mm 1234452、图示轮系装置，已知各轮的齿数Z1=30，Z2=75，Z3=130，Z4=50，Z4，=40，Z5=120，试求传动比i15。解：i12=n1/n2=-z2/z1 iH35=(n3-nH)/(n5-nH)=z4z5/z3z4 n3=0 i15=-18.75 3、用齿条插刀按展成法加工一渐开线齿轮，其基本参数为h a*=1, c*=0.25，a=20，m = 4 mm ，若刀具移动速度v刀=0.001 ms 。试求： 1）切制 z = 12 的标准齿轮时，刀具分度线与轮坯中心的距离L应为多少？ 被切齿轮的转速n 应为多少？ 2）为避免根切，切制 z =12的变位齿轮时，其最小变位系数xmin 应为多少？此时的L应为多少？ n 是否需要改变？ 解：1）切制 z = 12 的标准齿轮时,齿轮分度圆半径： r = m z /2 = 412 / 2 =24 mm 因刀具分度线应与轮坯分度圆相切， 故刀具分度线与轮坯中心的距离：L =24 mm 刀具分度线与轮坯分度圆作滚动 ，有v刀= r w w = v刀/ r则被切齿轮的转速：n = 60 w / 2p = 60 v刀/ 2 p r = 60 0.001 / 2 p 24 0.001= 0.39 r/min 2）切制 z =12 的变