机械原理（3D版）试卷及答案2套

装订线 装订线 装订线一、（10装订线 装订线 装订线

试卷 共2页第1页二、（10分）计算下图所示平面机构的自由度，若存在复合铰链、局部自由考场 班级 姓名 考场 班级 姓名 学号 A．至少含有三个杆组 B．至少含有一个Ⅲ级杆组C．含有三个原动件2．四杆机构具有急回特性时，其行程速比系数 。A．K＝0 B．0＜K＜1 C．K＞13．以滑块为主动件的曲柄滑块机构 死点位置。A．有一个 B．有二个 C．没有4．设计凸轮机构时，若最大压力角超过许用值，应 。A．增大基圆半径 B．减小基圆半径 C．增大滚子半径5．渐开线斜齿圆柱齿轮 参数为标准值。A．端面 B．法向 C．轴面6．渐开线齿轮上 处的圆称为分度圆。A．齿厚等于齿槽宽 B．齿顶高等于齿根高C．具有标准模数和标准压力角a若用齿条插刀加工的渐开线 一定会产生根切。aA．标准直齿轮 B．标准斜齿轮 C．变位直齿轮8．若要传递两平行轴之间的运动，且要求两轴转向相同，宜采用 。A．外啮合齿轮传动 B．内啮合齿轮传动 C．齿轮齿条传动9．若要实现周期性间歇转动，且希望转角大小可调，可选取 机构。A．槽轮 B．不完全齿轮 C．棘轮10．对于单自由度的机构系统，假想用一个移动构件等效，其等效质量按等效前后 相等的条件进行计算。A．动能 B．瞬时功率 C．转动惯量

度及虚约束请在图中明确指出，并判断该机构是否具有确定的相对运动。I J三、（10分）图示为对心直动平底从动杆盘形凸轮机构。已知凸轮为一偏心O2RO1e，凸轮以等角速度ω顺时针方向转动。试：（1）在图上画出凸轮的基圆，并标明基圆半径r0；（2）在图中标明从动杆的行程h；（3）在图中标出凸轮的推程运动角δ0和回程运动角δ0′；（4）标出凸轮机构图示位置的压力角α；（5）若凸轮按图示方向转过90°，其压力角大小是否会变化？试卷 共2页第2页（12分11顺时针方向转动。试：七、（17分）直齿圆柱齿轮减速器中有一对齿轮，参数为Z1=18，Z2=114，m=8mm，α=20°，ha*=1，c*=0.25，x1=0，中心距a=528mm。现因小齿轮严3（要求列出其速度方程，重磨损拟报废，大齿轮准备修复使用，箱体不更换。经测量，大齿轮重切修画出速度多边形，并标明v3的大小和方向）复后其齿厚和齿顶圆半径都比原来减小了。试回答下列问题：（2）用矢量方程图解法求图示位置时构件3的加速度。（要求列出其加速度dda、方程，画出加速度多边形，并标明a3的大小和方向）基圆直径db、齿距p、齿厚s、齿槽宽e各为多少？（2）重新设计的小齿轮应采用何种变位？上述所求的各项几何尺寸将会发生怎样变化？（3）修复后的齿轮传动属于何种类型？此时齿轮传动的啮合角和节圆与原齿轮传动相比有无变化？八、简答题（14分）1．（4分）右图为某凸轮机构推杆推程的速度曲线图，试说明此种运动规律的名称，并说明该过程中是否会产生冲击？在何位置产（14分ABCDlCD=300生何种冲击？摆角ψ=35K=1.4ADlAD=188mm。2．（4分）在右图所示四杆机构中，虚线（1）作图求曲柄AB和连杆BC的长度；小圆表示转动副处的摩擦圆。若不考虑构件（）in的质量，当构件AB主动时，试在题图上画出（要求选取合适的比例尺作图，注意保留作图轨迹）瞬时作用在连杆B、C处的反力方向，并说明M1和M3各为何种力矩？六、（13分）已知图示轮系中各轮齿数3．（6分）如图所示机构，设计者拟以AB为为Z1=16，Z2=24，Z4=25，Z5=20，Z7=50。原动件带动滑块4往复移动。试画出图示方案试问：的机构运动简图，根据设计者的设计意图分析（1）该轮系为何种轮系？该机构的不合理之处，并画出修改方案的机构（2）若齿轮1、2、3、4均为模数相同的运动简图。标准齿轮，求Z3=?（3）求传动比i17＝？并判断ω7与ω1是同向还是反向？装订线 装订线 装订线一、（10装订线 装订线 装订线

试卷答案 共2页第1页考场 班级 姓名 学号 题号123456考场 班级 姓名 学号 题号12345678910答案BCBABCABCAl lCC5405mAB 2 2 1 2二、（10分）

l l(CC)5(4)5mBC 2 2 1 2答：EF处为复合铰链、D处为局部自由度、IJ处为虚约束（3分）。

（4分）F3n2pLPH

38211111（6分）

（2）机构最小传动角位置AB3C3D如图所示，因机构原动件数为1与自由度数相等，故机构具有确定运动（1分）。三、（10分）答：基圆半径r0（2分）、行程h（2分）、推程

γmin=25°（2分）。六、（13分）答：（1）轮系为复合轮系。定轴轮系：1-2-3-4，周转轮系：5-6（H）-7。（2分）角分分及压力角分）

（2mzzmz

zz

zzz

162425分）0°（2分）。

）2 1 2

2 3 4z2z4

3 1 2 42425 5四、（12分）

（3）由定轴轮系得：n4

z1z3

1615

（3分）2由周转轮系得：n5nH

z7

（3分）：（）B2B3B2B3（3分）

n7nH

50 5z5 50 5v3大小方向如图所示（3分）。

因n=n=n得17

n1n7

256.25。ω1与ω7转向相同。（2分）4B2（2）aB2

aB3

aB2B3

（3分）

七、（17分）1答：（1）因amz1

z2

818114528mma'加速度多边形及a3大小方向如图所示（3分）。五、（14分）

2又acosa'

2cos'，则α=α’。答：（1）180K11801.4130（2分）

所以x1+x2=0,则x1=x2=0,则原齿轮传动属于标准齿轮传动。（2分）K1 1.41d1818144mm

试卷答案 共2页第2页3．（6分）答：机构不能运动，因为原方案因机构自由度为da1

d1

2h*m144218160mm

0（或分析构件4不能运动的原因）（3分）。f1 1d d2mf1 1

c14420.25124mm

画出修改方案（3分）。db1d1cos144cos20135.32mmp1m25.12mms1e1

12.56mm2e1分）（2）重新设计的小齿轮应采用正变位（1分dbs增大，e减小（3分）。（3）大齿轮采用负变位修复，修复后的齿轮传动为等变位齿轮传动（2分）。此时齿轮传动的啮合角和节圆与原齿轮传动相比没有变化（2分）。八、简答题（14分）1．（4分）答：该运动规律为等速运动规律（2分）。会产生冲击，在0、1位置会产生刚性冲击（2分）。2．（4分）R12R32（2分M1（2分）。考场 班级 姓名 学号 装订线 装订线考场 班级 姓名 学号 装订线 装订线 装订线一、（10分）单项选择题1．构件是机构中的 单元。二、（10分）如图所示平面机构，已知DE//FGA．运动 B．制造 C．应用断该机构具有确定相对运动时所需的原动2．基本杆组是一自由度 的运动链。件数目。A．F＞1 B．0＜F＜1 C．F＝03．以摇杆为主动件的曲柄摇杆机构 死点位置。A．有一个 B．有二个 C．没有4．平底从动杆盘形凸轮机构，其压力角 。三、（10分）如图所示偏置直动从动件盘形凸轮机构的初始位置。凸轮的回A．为常数 B．随凸轮转动而变化 C．一定比尖顶推杆的大转中心为O点，逆时针转动。试在图中画出：5．一对外啮合渐开线斜齿圆柱齿轮，其螺旋角应满足 。（1）凸轮机构的基圆半径，并标明基圆半径r0；A．大小相等、旋向相同 B．大小不等、旋向相同（2）凸轮机构的偏距圆，并标明偏距圆半径e；C．大小相等、旋向相反（3）轮廓上D点与从动件尖顶接触时从动件走过的位移S；6．渐开线齿轮上 处的圆称为分度圆。（4）轮廓上B点与从动件尖顶接触时的压力角α；A．齿厚等于齿槽宽 B．齿顶高等于齿根高（5）标出推程运动角δ1（C点为最远点）。C．具有标准模数和标准压力角7．六个构件组成的平面机构，其瞬心总数应为 个。A．15 B．30 C．128．若要传递两平行轴之间的运动，且要求两轴转向相同，宜采用 。A．外啮合齿轮传动 B．内啮合齿轮传动C．齿轮齿条传动9．为了减小机械运转中 速度的波动，应在机械中安装飞轮。四、（10分）如图所示轮系中，A．所有 B．周期性 C．非周期性已知各轮齿数Z1=Z4′=20，10．在研究机械系统动力学问题时，常采用等效力（或力矩）来代替作用在2ZZ53Z1646Z2，系统中的所有外力，它是按 的原则确定的。轮1的转速n1=1440r/min，转向A．做功相等 B．动能相等 C．力的平衡如图。试说明该轮系的类型，并求齿轮5的转速n5的大小和转向。试卷 共2页第2页五、（18分）如图所示铰链四杆机构ABCD（此图为示意图，图中各杆不代2.（5分）如图所示为一曲柄滑块机构，F为作用在滑块上的力，转动副A表实际尺寸），已知杆长l1=10mm，l2=50mm，l3=30mm。及B上所画的虚线小圆为摩擦圆，构件重量及惯性力略去不计。试：（1）若使该机构为曲柄摇杆机构，试求机架l4的尺寸范围。（1）B上的反力。（2）若l4=40mm，试用作图法表示出当AB为原动件时机构的极位夹角θ、（2）分析M为驱动力矩还是阻抗力矩并说明理由。摇杆摆角ψ及最小传动角γmin。（3）若已知构件AB以匀角速度ω1转动，试写出求解构件CD的角速度ω3和角加速度ε3时所用到的矢量方程以及求解ω3和ε3用到的表达式。六、（16分）设有一对外啮合渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，已知两轮的齿数分别为z1=30，z2=40，模数m=20mm，压力角α=20°，齿顶高系数ha*=1，顶隙系数c*=0.25。（1）1dda基圆直径dbpse。a′=702.5mmd1′、d2ci为多少？（3）保持实际中心距a′和传动比i不变，若要实现无侧隙啮合，可采用什么类型的齿轮传动？3.（4分7七、（16分）1.（7分）右图为一牛头刨床主运动机构设计方案草图。（10分60；执行机构为具有急回特性的平面四杆机构。要求绘制该机械系统的机构运动简图，并对减速装置的传动比分配情况做出分析。（1）该方案为什么不能实现刨刀往复运动的设计意图？用运动简图的形式提出修改方案。（2）重新设计构思一种机构，以满足输入运动为定轴连续转动，输出运动为往复移动的要求。试卷答案 共2页第1页装订线 装订线 装订线一、（装订线 装订线 装订线

（C

BB

（3分）考场 班级 姓名 学号 题号1234考场 班级 姓名 学号 题号12345678910答案ACBACCABBA

（1分）二、（10分）

ana

an

an

a

al答：C处为局部自由度，EG处为虚约束（2分）

C C B

CB（3分），3

c BC（1分）。F3n2pLPH

3425111（7分）

六、（16分）因机构原动件数为1与自由度数相等，故机构具有确定运动（1分）。三、（10分）

答：（1）d12030600mma1 1d d2h*m6002120a1 1r0Sαδ1各2分。

df1

d1

2mhc60022010.25550mmdb1d1cos600cos20563.82mm四、（10分）答：该轮系为定轴轮系（2分）。

pm62.8mm，sem（每个参数得1分，共7分）m

231.4mm2015i z2z3z4z515

3016603036（5分）

（2）a

z12

z2

40700a'2n5 z2'z3'z4'n

2030220

因标准中心距不等于实际中心距，则两轮不是无侧隙啮合。（2分）acosacos20.55（1分）5n5

i1514403640

分（1分。

r'r'a'702.51

d'602.14m2五、（2

r' z

40 4

1

（2分）r'r'答： 1

2

30 3

d'

802.86mm（1）因杆4为机架，杆1为曲柄，则杆1为最短杆。若杆2最长，则l1＋l2≤l3＋l4 得30≤l4

ccma'a0.2520702.57007.5mm（1分）若杆4最长，则l1＋l4≤l3＋l2 得l4≤70

i12Z2

Z140301.33（1分）AD30≤l4≤70。（4分）γmin如图所示（6分）。

（3）可采用变位齿轮正传动。（2分）七、（16分）

试卷答案 共2页第2页1.（7分）F2