2022《机械原理》考试题及答案

2022最新《机械原理》考试题及答案班级 姓名 学号成绩温馨提示:同学们,经过本学期的学习,你ー定积累了很多知识,现在请认真、仔细地完成这张试卷吧。加油!ー、选择题（每空2分,共10分）1、平面机构的平衡问题中,对“动不平衡”描述正确的是B〇只要在ー个平衡面内增加或出去ー个平衡质量即可获得平衡动不平衡只有在转子运转的情况下才能表现出来静不平衡针对轴尺寸较小的转子（转子轴向宽度b与其直径D之比b/D<0.2）使动不平衡转子的质心与回转轴心重合可实现平衡2、平面机构中,从动件的运动规律取决于D.从动件的尺寸机构组成情况原动件运动规律原动件运动规律和机构的组成情况3^ー钱链四杆机构各杆长度分别为30mm,60mm,80mm,100mm,当以30mm的杆为机架时,则该机构为 A机构。双摇杆双曲柄曲柄摇杆不能构成四杆机构4、凸轮机构中,当推杆运动规律采用 C时,既无柔性冲击也无刚性冲击。一次多项式运动规律二次多项式运动规律正弦加速运动规律余弦加速运动规律5、渐开线齿轮齿廓形状决定于 D.模数分度圆上压カ角齿数前3项二、填空题（每空2分,共20分）两构件通过面接触而构成的运动副称为 低m〇作相对运动的三个构件的三个瞬心必 在同一条直线上。转动副的自锁条件是驱动カ臂W摩擦圆半£〇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。在周转轮系中,根据其自由度的数目进行分类:若其自由度为2,则称为差动轮系,若其自由度为!,则称其为行星轮系 。装有行星轮的构件称为行星架（转臂或系杆）。棘轮机构的典型结构中的组成有:摇杆、棘爪、棘轮等。三、简答题（15分）什么是构件?答:构件:机器中每ー个独立的运动单元体称为ー个构件;从运动角度讲是不可再分的单位体。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Y=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。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M,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a.(c)变位修正四、计算题(45分)计算如图1所示机构的自由度,注意事项应说明?(5*2)小题a:其中A、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〃=3,p,=4,ph=0,p'=F'=0 ;所以该机构自由度为:F=3n-(2pt+ph-p')-F'=3x3-(2x4+0-0)-0二1小题b：其中A、B、C、G、H处各有一个转动副,F处为复合较链有两个转动副,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〃=7,p,=9,ph=1,p'=0,F'=\ 5所以该机构自由度为:F=3n-(2p,+pll-p')-F'=3x7-(2x9+l-0)-l=1如图2所示机构中,各尺寸为:んア30mll1,ムア100mm,乙L50mll1,ノ*40mm,曲柄以等角速度3尸10rad/s运动,试用图解法求机构在仏=45。时,点D和E的加速度,以及构件2的角速度和角加速度。(15分)图2

图2机构中构件2和摇块3组成移动副,且构件2作平面一般运动,选C（C2和C3）为重合点,则Vc3=VC4=0,ac3=ac4=0,co3=co2,a3=a2〇速度分析vB-电，ah=10x0.03=0372/sVC2= % +VC2B=VC3+VC2C3方向丄AB_LBC IIBC大小[ ?〇?取口产0.005m・sT/mm作上式的速度图（图b）,再根据速度影像原理得点d及e。ゥ="、,pd=0.005x45.2=0.23m/s（沿p昉向）vE=ムpe=0.005x34.4=0.17mlsル沿pe方向）氏be、0.005x48.5ハハハー ,Umqi、6=グ2= =2.00rad/s（瞬时针）ん0.123加速度分析aB—a^=说1AB=100x0.03=3m/s2=2x2x0.005X34.5=0.69阳/$2（方向。fE）=2x2x0.005X34.5=0.69阳/$2（方向。fE）aC2C3=2G3匕72c3

°C2 = + “C28方向8fACtB大小vv“C28 °C2 = + “C28方向8fACtB大小vvIBC IBCIIBC? 0v?以ユa=。.04m•s2/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:。ハ=ル〃'グ=0.04x65.14=2.61^// （海，メ方向）り=ル"び=0.04x71.01=2.84加/$2 （沿ブび方向）0.04x25.85 0”, ,,2/“否荘上丄、0.123CB'CB =8.41raJ/52(顺时针)3、设计ー对渐开线外啮合标准齿轮圆柱齿轮机构。已知zR8,zk36,模数炉3,压力角。与齿顶高系数カ:为标准值,0.123CB'CB试求:1)2)（试求:1)2)该圆柱齿轮机构的传动比ん两轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、基圆直径、分度圆上齿厚3）求两轮的中心距答:a)b)该圆柱齿轮机构的传动比

纟=更=2

12z,18a)b)两轮的分度圆直径:4=niz1=3x18=54/w??d2=inz2=3x36=108，加;？齿顶圆直径:daX=(々+2/?*)/n=(18+2xl)x3=63〃加?da2—(z2+2匕)m=(36+2x1)x3=117nun齿根圆直径：dfl=(4ー2だー2c*>=(18-2x1-2x0.25)x3=46.5/wndf2=(z2-2/z*-2c)m=(36-2xl-2x0.25)x3=l00.5mm基圆直径:4ハ=4xcos5=54xcos20°=50.74〃〃〃dh2-d2xcos5=117xcos20°=109.94〃!〃?分度圆上齿厚:7DTI3.14x3 . = =4.7\mm2 2C）两轮中心距:

4+ム54+10801

a=- = =8\mm4、在图示轮系中,已知:Z尸22,Z3=88,Z3'=Z50试求传动比レ。（10分）答:齿轮1、2、3、H组成行星轮系部分;齿轮3'、4、5组成定轴轮系部分;产一域一のH_Z2Z产一域一のH_Z2Z3_Z3_88_くl.3- - - - ——qgーの" Z]z? Z|22定轴轮系部分:一丸=—=ーム=-1

の5z3,z4zy由图中可知：又有：①3二8、、由式1、2、3、4联立可得：ム=9五、设计题（10分）设计ー导杆机构,已知机架长度(1)(4)100mm,行程速比系数K=1.5o（要求保留作图轨迹,以及必要的文字说明）解：导杆机构的极位夹角e=18O°x（K-l）=18O°x（L5-1）=36。K+l 1.5+1根据导杆机构的特性知：。为,其中シ为导杆的摆角作图步骤:a）作/.mDn=（p=Ob）作4M〃的角平分线,在该线上取ん="=100恤（即机架长度）C）过A点作导杆任一极位的垂线AG（或AC2）,其即为曲柄,故a=dsin(シ/2)=100xsin(36/2)=30.90〃〃〃试题2一、填空题（每题2分,共20分）1、机构具有确定运动的条件: 机构自由度数二机构的原动件数。2、速度影像的相似原理只能应用于 同一构件上的各点。3、对心曲柄滑块机构,若以滑块为机架,则该机构演化为定块机构（或直动导杆机构）。4、移动副的自锁条件是: 驱动カ作用在移动副的摩擦角内〇5、凸轮机构推杆的常用运动规律中, 一次多项式运动规律有刚性冲击。6、渐开线的形状取决于基圆的大小。7、直齿圆柱齿轮机构的正确啮合条件是: 模数相等、压カ角相等。8、有一外槽轮机构,已知槽轮的槽数z=4,转盘上装有一个圆销,则该槽轮机构的运动系数k=0.25 09、回转构件进行动平衡时,应在 两个平衡基面 上加平衡质量。10、当两构件组成兼有滑动和滚动的高副时,其瞬心在过接触点高副元素的公法线处。二、简答题(每小题5分,共25分)1、简述构件和零件的区别和联系?答:a)构件:从运动角度讲是不可再分的单位体。b)零件:从制造角度讲是不可再分的单位体。c)构件可以由多个零件通过刚性联结获得。2、什么是当量摩擦系数?答:为了计算摩擦カ简便,把运动副元素几何形状对运动副的摩擦力的影响因素计入到摩擦系数中,这种转化后的摩擦系数称为当量摩擦系数。实现往复移动或往复摆动的机构有哪些?答:(1)连杆机构(2)凸轮机构(3)螺旋机构(4)齿轮齿条机构(5)组合机构机械的“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カ和惯性カ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。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。(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:运转时有轴向カ。2、图示为ー内燃机的机构简图,试计算其自由度,并分析组成此机构的基本杆组及机构级别。(10分)2、图示为ー内燃机的机构简图,试计算其自由度,并分析组成此机构的基本杆组及机构级别。(10分)答:见图所示。活动构件n=7；副pl=10；所以机构的自由度为F=3n-(2pt+ph-p')-F'=3x7-(2xlO+lxO-O)-O=l以AB为原动件：c机构可分解成下图。I!级机构机构可分解成下图。I!级机构因此该机构为:II级机构3、试求机构在图示位置的全部瞬心。（5分）答:A点为出;B点为P12；P23由三心定理求得,见图。4、在图示导杆机构中,=90°,ム尸&レ加,Iac=120mm,曲柄AB以等角速度の=30%d/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:以口尸0.OOlm/mn）作机构的位置简图,如图a所示。lRC-ゝ+1：1t=ぺ1202+602h134/7Z7?/a）速度分析 4求»82レeク=ツ用=助，冋=30x0.06=L8m/s （方向垂直AB转向同31）求セ3VB2=VB3+VB2B3方向丄48丄8c //AB大小1.8 ? ?取口v=0.01m•sT/mm作上式的速度图（图b）vB3=ルp4=0.01x8（）.36ao.8m/s（方向见图）

ら283="也4=0Olxl6L（）7al.6m/s（方向见图）g=-= r«brad/s（逆时针）3Lr134x10- ' 'a）加速度分析aB2=aB2=の:ム⑶=302x0.06=54〃2/s2（方向8—>A）二の;x/雇=62x0.134k4.8"z/s（方向らfC）4263=2^3%2B3=2x6xl.6=l9.2/71/S（方向丄U族加）aB3+ a82B3丄8C 丄U6283? 19.2aB283aB3+ a82B3丄8C 丄U6283? 19.2aB283IIBC9以口a=lm•sシmm作加速度图（图c）唯=ル西=1x29.08^29机/§2 （方向见图）"29"29lRr-0.134=216radIs25、图示轮系中,已知:45、图示轮系中,已知:4z4=20,z5=100〇试求传动比ス。（10分）答:TOC\o"1-5"\h\z出_のーつ〃 _ z2z5_ 20x100_ 515 0—gh 乎/ 60x20 3・H_g-①H _ Z2Z3Z4_20x20_ 1（1）（2）14の4ーのH z\z2Z3 60x20 3（1）（2）由式1、2联立可得:/41=-1.5四、设计题（10分）如图所示,设已知破碎机的行程速比系数K=1.2,顎板长度，8=300mm»顎板摆角0=35°,曲柄长60mll!。试设计该四杆机构。な 6.ーーー市TOC\o"1-5"\h\z解:作图步骤: し卜 、ノd）由给定的行程速比变化系数 rwK,得曲柄摇杆机构的极位夹 屛角 彎i80°x（i.2-i）=1636〇K+1 1.2+1e）作出摇杆两个极限位置CiD和C2D,使“バ2=35。f）连接3、C2,并作CM垂直于CG。g）作/C£N=90。-。=90。ー16.36。=73.64。,N与M相交于P点,由图可见,ZC,PC2=6>=16.36〇〇 _h）利用余弦定理求AG（令为x） JJ:cose=（2旳+サ+厂—匕い2（2X，宀）x （ヽ/fi^/clc2=180.42/wn代入求得连杆的长度:.225.44〃〃“i）以G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3一、填空题（每空2分,共20分）1、机构中按给定的运动规律对立运动的构件称为 原动件;而其余活动构件称为 丛且ft02、转动副的自锁条件是:驱动カ作用在摩擦圆内〇3、对心曲柄滑块机构,若以曲柄为机架,则该机构演化为导杆机构〇4、机构的压カ角是指カ与速度所夹锐5、凸轮机构推杆的常用运动规律中,余弦加速度运动规律有 柔性 冲击。TOC\o"1-5"\h\z6、齿轮机构的重合度愈大,表明同时参加啮合的轮齿对数愈多 〇7、棘轮机构的主要组成构件有: 棘轮、 棘爪 、 止动爪等。8、机器速度波动的类型有: 周期性速度波动 、非周期性速度波动。9、设计滚子推杆盘形凸轮轮廓线时,若发现工作廓线有变尖现象时,则尺寸参数上应采取的措施是: 加大基圆半径 。10、在曲柄摇杆机构中,当曲柄与机架两次共线位置时出现最小传动角。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ー种联结。（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。列举5种能实现连续回转运动的机构。答:摩擦传动机构:如带传动、摩擦轮等啮合传动机构:如齿轮传动、蜗杆传动、链传动等连杆机构：如双曲柄机构、平行四边形机构等。简述进行质量代换需要满足的三个条件?动代换和静代换各应满足什么条件?答:质量代换法需满足三个条件:代换前后构件的质量不变;代换前后构件的质心位置不变;代换前后构件对质心轴的转动惯量不变;其中:动代换需要满足前面三个条件;静代换满足前两个条件便可。4、齿轮传动要匀速、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。对重合度要求：齿轮啮合的重合度大于1。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。令滚子半径为メ凸轮理论轮廓线的最小曲率半径为ん而当：ク＞「四时:工作廓线出现交叉,出现失真现象。这时不可行。当:4=41M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:り＜Pmin时:这时也不可行。三、计算题（共45分）1、绘制唧筒机构简图（草图）。（5分）MI 2、图示为ース1、内燃机的机」拓一! 构简图,试『而ヨケ计算其自由¥ c 匚コTOC\o"1-5"\h\z半 度;以EG为 B厂二 DH屮 原动件时分析组成此机构的 Eコ基本杆组及机构级别。（1。分） LF答:活动构件n=7;低副pl=10； g所以机构的自由度为F=3n-QpaPh-P')-F'=3x7-(2x10+1x0-0)-0=1以AB为元动件:机构可分解成下图。为III级机构3、试求机构在图示位置的全部瞬心。（5分）答:A点为ん;B点为P23；C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。4、图布钗链四杆机构中,已知/BC=505，/co=35〃"〃,ム0=30，切〃,ム。为机架,（15分）（1）若此机构为曲柄摇杆机构,且AB为曲柄,求山的最大值;（2）若此机构为双曲柄机构,求ん的 ノ^,最小值;（3）若此机构为双摇杆机构,求ん值的范围; aY Jd解:1）曲柄摇杆机构要求满足‘‘杆长条件”;曲柄为连架杆且最短三个条件。由“杆长条件”知:3+/4ん+/即:lAB<lAD+/CD-/BC=30+35-50=\5nvn所以ム8的最大值为:15mm2）为双曲柄机构有两种情况:＞满足“杆长条件”;最短杆为机架;。＞满足平行四边形机构条件。（•.ムル”排除）当BC为最长杆时:由“杆长条件”知:Iad+1bc^1ab+1cd即・ ad+Ir「—=30+50—35=45"〃刀当AB为最长杆时:由“杆长条件”知:Iad+IabWIbc+Icd即:lAB＜lBC/