2机械原理考试试题及答案

1、试题 1一、 填空题（每空 2 分，共 20 分）1、 两构件通过面接触而构成的运动副称为低副_。2、斜齿轮传动与直齿轮传动比较的主要优点：啮合性能好，重合度大，结构紧凑。二、 简答题（15 分）1、何谓四杆机构的“死点”？答：当机构运转时，若出现连杆与从动件共线时，此时丫=0,主动件通过连杆作用于从动件上的力将通过其回转中心，从而使驱动从动件的有效分力为零，从动件就不能运动， 机构的这种传动角为零的位置称为死点。2、用范成法制造渐开线齿轮时，出现根切的根本原因是什么？避免根切的方法有哪些？ 答：出现根切现象的原因：刀具的顶线（不计入齿顶比普通齿条高出的一段c*m ）超过了被切齿轮的啮合极限点

2、N1,则刀具将把被切齿轮齿根一部分齿廓切去。避免根切的方法：a） 减小齿顶高系数 ha*b） 加大刀具角ac） 变位修正3n (2 pPhp) F3 3 (2 4 0 0)0小题 b：其中 A、B、C、G、H 处各有一个转动副，F 处为复合铰链有两个转动副，B 处有一个局部自由度，D、 E 处的两个移动副记作一个移动副。即三、计算题（45 分）1、计算如图1 所示机构的自由度，注意事项应说明？（小题 a：其中B 处各有一个转动副,B 处有一个移动副,C、D 处的移动副记作一个移动副。即n 3,Pl4,Ph0，PF 0;所以该机构自由度为:5*2)n 7,pl9, ph1, p 0, F 1;所

3、以该机构自由度为:F 3n (2piPhp) F3 7(2 9 1 0)11i.速度分析大小vEvpe 0.005 34.4 0.17m/s(沿pe方向)2、如图 2 所示机构中，各尺寸为:lAB=30mm , lAc=100mm , lBD=50mm , lDE=40mm，曲柄以等角速度31=10 rad/s 运动, 试用图解法求机构在145时，点 D 和 E 的加速度，以解：以卩l=0.0025m/mm 作机构的位置简图，如图 动副，且构件 2 作平面一般运动，选 C （C23=32, a3=aa 所示。此机构中构件 2 和摇块 3 组成移C3 ）为重合点，贝 U Vc3=VC4=0,ac

4、3=ac4=0,1lAB100.03 0.3m/sVC2方向VBABVC2BBCVC3VC2C3/BC取卩v=0.005m s-1/mm 作上式的速度图 (图 b),再根据速度影像原理得点d 及 e。VDvpd 0.005 45.20.23m/s（沿pd方向）及构件 2 的角速度和角加速度。（15 分）图 22aBaB；IAB100 0.03 3m/s2；IBC2.0020.1230.49m/s23、设计一对渐开线外啮合标准齿轮圆柱齿轮机构。已知a与齿顶高系数ha为标准值，试求：（10 分）1） 该圆柱齿轮机构的传动比i122） 两轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、基圆直径、分度圆上齿厚

5、3） 求两轮的中心距答：naC2aB3C2BtaC2BaC3t3C2C3raC 2C 3方向 B A C BBCBC/ BC大小?0?akC2C323VC2C32 2 0.005 34.50.69m/s2(方向 D以卩a=0.04m s-2/mm 作加速度图（图c）,再加速度影像原理得点d和 e,由图可得:Z2i12Z136182b） 两轮的分度圆直径：d1mz 3 1854mmd2mz23 36 108mm齿顶圆直径：da1(Z12h；)m(18 21) 3 63mma） 该圆柱齿轮机构的传动比da2(Z22h；)m (362 1) 3 117mmii.加速度分析vbC2bc0.005 48

6、.50.1232.00rad/s(瞬时针)naC2BaDapd 0.04 65.14 2.61m/s2（沿pd方向）aEape 0.04 71.012.84m/s2（沿pe方向）taC2BICBan2C2ICB0.04 25.850.12328.41rad /s（顺时针）z1=18, z2=36，模数 m=3，压力角2齿根圆直径：df1(乙2h*2c*)m (18 2 1 2 0.25) 3 46.5mmdf2(z22ha2c )m (36 2 1 2 0.25) 3 100.5mm基圆直径：四、设计题（10 分）设计一导杆机构，已知机架长度100mm，行程速比系数 K=1.5。（要求保留作图

7、轨迹,以及必要的文字说明）解:180 （K 1）180（1.5 1）导杆机构的极位夹角36K 11.5 1根据导杆机构的特性知：；其中 为导杆的摆角作图步骤：a)作mDnc） 过 A 点作导杆任一极位的垂线 AC1（或 AC2），其即为曲柄，故a dsin( /2) 100 sin(36/2)30.90mmdb2d2cos117cos 20109.94mm分度圆上齿厚：sm3.14 34 71mm22什 /111 II 11c） 两轮中心距：ad1d25410881mm22db1d1cos54 cos20 50.74mmb）作mDn的角平分线，在该线上取IDAd 100mm(即机架长度)试题

8、2二、简答题（每小题 5 分，共 25 分）3、 机械的“平衡”与“调速”都可以减轻机械中的动载荷，但两者有何本质区别？ 答：1）机械平衡是通过消除或减小惯性力和惯性力矩来减轻机械中的动载荷。2）调速是使机械的运动避开其共振区域，从而减小轴的挠度，获得减轻机械中动载荷的目的。4、 简述渐开线圆柱斜齿轮机构主要有哪些优缺点？答：优点：（1） 啮合性能好：逐渐啮入，逐渐啮出，传动平稳，噪音小。（2） 重合度大：降低每对齿轮的载荷，提高承载能力。（3） 结构紧凑：避免根切的最小齿数小。缺点：运转时有轴向力。三、计算题（共 45 分）2、图示为一内燃机的机构简图，试计算其自由度答：见图所示。活动构件

9、n=7 ;低副 pl=10 ； 所以机构的自由度为F 3n (2piPhp) F3 7 (2 10 1 0 0) 0 13、试求机构在图示位置的全部瞬心。（5 分）答：A 点为 Pi3；B 点为 P12；P23由三心定理求得，见图。4、在图示导杆机构中，BAC 90 , lAB60mm, lAC120mm,曲柄 AB 以等角速度30rad /s转动，试用相对运动图解法求构件3 的角速度和角加速度。（15 分）解: 以卩l=0.001m/mm 作机构的位置简图，如图a 所示。,1：厂IAB. 1202602134mma）速度分析求VB2VB2VB111AB30 0.06 1.8m/saB2naB

10、3a）kaB2B3求VB3方向大小VB2ABVB3BCVB2B3/AB取口v=0.01m VB3VB2B3加速度分析aB212IAB1.8s-1/mm 作上式的速度图（图vPb3vb2b3VB3lBCb）3020.06IBC623VB2B3方向大小（方向垂直 AB 转向同30.01 80.36 0.8m/s（方向见图）0.01 161.07 1.6m/s（方向见图）0836rad /s （逆时针134 1054m/s2（方向 B A）0.1344.8m/s（方向 B C）6 1.6aB2B A5419.2m/s（方向VB2B3）naB3B CtaB3BCkaB2B34.8VB2B319.2ra

11、B2B3/BC以卩a=1m s-2/mm 作加速度图（图 c）aB3aeb3，1 29.08 29m/s2（方向见图）216rad /s2四、设计题（10 分）5、图示轮系中，已知：z1答:H1HZ2Z5“50H沁H1HZ2Z3Z4M44HZ1Z2Z由式 1、2 联立可得：I411.560, z2z2Z3Z420, Z520 1005（1）60 20320 201（2）60 203如图所示，设已知破碎机的行程速比系数K=1.2，颚板长度lCD300mm，颚板摆角aB329iBC0.134100。试求传动比 i4i。（10 分）35，曲柄长 60mm。试设计该四杆机构。解：作图步骤：d）由给定的

12、行程速比变化系数K，得曲柄摇杆机构的极位夹角e）作出摇杆两个极限位置 C1D 和 C2D，使C1DC235f） 连接 C1、C2，并作 C1M 垂直于 C1C2。9016.3673.64, N 与 M 相交于 P 点，由图可见,i）以 C1为圆心，x 为半径作圆，与前述外接圆的交点即为所求的A 点。j） 量得机架长：309.43mm试题 3二、简答题（每小题 5 分，共 25 分）1、何谓运动副及运动副元素？答：运动副是指两构件直接接触具有确定的相对运动关系的一种联结。（书本）：两个构件直接接触而组成的可动的联接。 运动副元素：参加接触的部分。两构件上能够参加接触而构成运动副的表面。4、齿轮传

13、动要匀速、平稳地进行，必须满足哪些条件？ 答：对齿廓的要求： 齿廓满足定传动比的齿廓啮合基本定律。1） 对重合度要求：齿轮啮合的重合度大于1。2） 对正确啮合要求：满足正确啮合条件。5、有一滚子推杆盘形凸轮机构，在使用中发现推杆滚子的直径偏小，欲改用较大的滚子, 问是否可行？为什么？答：不一定。令滚子半径为rr；凸轮理论轮廓线的最小曲率半径为180 (K 1)180(1.2 1)1.2 116.36C1PC216.36。h）利用余弦定理求 AC1（令为 x）COS2 IABC1C22 2 IABx x量得lC1C2180.42mm代入求得连杆的长度：x 225.44mmg)作GC2N 90mi

14、n当：rrmin时：工作廓线出现交叉，出现失真现象。这时不可行。当：rrmin时：工作廓线出现尖点，凸轮轮廓在尖点处易磨损而导致失真。这时也不可行。当：rrmin时：这时也不可行。三、计算题（共 45 分）2、图示为一内燃机的机构简图，试计算其自由度。（10 分）答：活动构件 n=7;低副 pl=10 ；所以机构的自由度为F 3n (2P|Php) F3 7 (2 10 1 0 0) 0 13、试求机构在图示位置的全部瞬心。（5 分）答：A 点为 P12；B 点为 P23；P23C 点为 P34；D 点为 P14；P13由三心定理求得为 B 点，见图。P24由三心定理求得为 D 点，见图。5、在图示的车床变速箱中，移动三联齿轮 a 使齿轮3口 4啮合。又移动双联齿轮z142, Z258, Z3138,Z4 42,25 50,4 48，电动机的转速n 1445r / min，求带轮转速的大小和方向。（10 分）解:n1Z2Z4Z58 42 48I16n6NZ3Z542 38 50i161.47983r / min四、设计题（10 分）试设计一铰链四杆机构。已知其摇杆CD 的长度ID75mm，行程速度变化系数K 1.5，机架 AD 的长度IAD100mm。14