机械原理期末考试试题及答案

机械原理期末考试试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）在平面机构中，每个低副引入的约束数为（）。A.1个B.2个C.3个D.4个答案：B解析：低副（转动副和移动副）引入2个约束，保留1个自由度；高副引入1个约束，保留2个自由度。某平面机构共有5个活动构件，6个低副，0个高副，则该机构的自由度为（）。A.0B.1C.2D.3答案：B解析：根据平面机构自由度公式F=3n−2PL−P铰链四杆机构存在曲柄的必要条件是（）。A.最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和B.最短杆为机架C.最短杆为连架杆D.最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和答案：A解析：铰链四杆机构存在曲柄需满足两个条件：（1）最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和（杆长条件）；（2）最短杆为机架或连架杆（最短杆条件）。杆长条件是必要前提。凸轮机构中，从动件采用等速运动规律时，在行程始末位置会产生（）。A.柔性冲击B.刚性冲击C.无冲击D.有限冲击答案：B解析：等速运动规律在行程始末速度发生突变，加速度趋于无穷大，引起刚性冲击。等加速等减速运动规律在始末及中点处产生柔性冲击。渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数不包括（）。A.齿数B.模数C.分度圆直径D.压力角答案：C解析：渐开线标准直齿圆柱齿轮的五个基本参数为齿数z、模数m、压力角α、齿顶高系数ha*、顶隙系数渐开线齿轮正确啮合的条件是（）。A.两轮模数相等B.两轮压力角相等C.两轮模数和压力角分别相等D.两轮齿数相等答案：C解析：渐开线齿轮正确啮合的条件是两轮的法向齿距相等，即两轮的模数和压力角分别相等。这是保证两轮齿廓在啮合线上各接触点能正确啮合的基本条件。周转轮系中，自由度为2的轮系称为（）。A.行星轮系B.差动轮系C.定轴轮系D.复合轮系答案：B解析：周转轮系中，自由度为1的称为行星轮系，自由度为2的称为差动轮系。定轴轮系的自由度为1。用范成法加工渐开线齿轮时，若被加工齿轮的齿数过少，可能发生（）。A.齿顶变尖B.根切现象C.齿廓断裂D.齿面磨损答案：B解析：当被加工齿轮齿数少于最少齿数（标准齿轮zm机械中安装飞轮的主要目的是（）。A.提高机械的转速B.减小机械的周期性速度波动C.减小机械的驱动力矩D.提高机械的效率答案：B解析：飞轮是一个具有较大转动惯量的储能元件，其作用是调节机械的周期性速度波动，将速度波动控制在允许范围内。飞轮并不能消除非周期性速度波动。曲柄摇杆机构中，当曲柄为主动件且与连杆共线时，机构处于（）。A.死点位置B.极限位置C.急回位置D.工作位置答案：B解析：曲柄摇杆机构中，当曲柄与连杆共线时，摇杆处于两个极限位置（即行程端点位置）。死点位置是指以摇杆为主动件、曲柄与连杆共线时，机构出现卡死的现象。二、填空题（每空1分，共10分）平面机构自由度计算公式为F=__，其中n表示__，PL表示____，答案：3n铰链四杆机构按两连架杆的运动形式不同，可分为__机构、机构和__机构三种基本形式。答案：曲柄摇杆；双曲柄；双摇杆凸轮机构中，常用从动件的运动规律有__运动规律、运动规律和__运动规律。答案：等速；等加速等减速；简谐（余弦加速度）渐开线的性质之一是：渐开线上任意一点的法线必与____相切。答案：基圆一对标准直齿圆柱齿轮传动的中心距a=____（用模数m和齿数z1、答案：m机械速度波动的调节方法有两种：__用于调节周期性速度波动，__用于调节非周期性速度波动。答案：安装飞轮；调速器三、简答题（每题5分，共20分）什么是机构的死点位置？它和机构的极限位置有何区别？在实际工程中如何利用和克服死点？答案：（1）死点位置：当机构处于往复运动构件为主动件，且连杆与从动曲柄共线的位置时，机构在此位置无法运动，称为死点位置。（2）区别：极限位置是从动件运动到极限行程端点的位置（主动件为曲柄时，曲柄与连杆共线的位置）；死点位置是当主动件为连架杆（如摇杆）时，连杆与从动曲柄共线的位置。两者的主要区别在于主动件的不同。（3）利用：飞机起落架、工件夹紧机构利用死点位置保持锁定状态。克服：在曲柄轴上安装飞轮、多组机构错位排列、利用惯性冲过死点等。简述渐开线齿轮的五个基本参数及其含义。答案：（1）齿数z：齿轮上轮齿的总数。（2）模数m：分度圆直径与齿数的比值，即m=d/z，是齿轮尺寸计算的基础参数。（3）压力角α：渐开线齿廓在分度圆上的压力角，标准值为20∘。（4）齿顶高系数ha*其中模数、压力角、齿顶高系数和顶隙系数均已标准化。简述轮系在机械传动中的主要作用（至少列举四种）。答案：轮系的主要作用包括：（1）实现大传动比传动：一对齿轮传动比一般不超过5∼什么是机械的"自锁"？自锁的条件是什么？举出两个工程中利用自锁的实例。答案：（1）自锁：在有些机械中，由于摩擦的存在，无论驱动力如何增大，都无法使机构运动的现象称为自锁。（2）自锁条件：对于移动副，驱动力作用在摩擦角之内（β≤（3）实例：螺旋千斤顶（起重后不会自动下落）、螺纹连接（螺母不会自动松脱）、楔形夹具（夹紧后不会自动松开）等。四、计算与分析题（共50分）计算图示平面机构的自由度，若有复合铰链、局部自由度或虚约束，请指出。（12分）图示为一内燃机机构简图，包含：曲轴（1个构件）、连杆、活塞、凸轮轴、推杆、齿轮等。机构中共有活动构件n=7个，低副PL答案：该机构的自由度为：F其中：滚子与推杆之间的转动副产生的1个局部自由度已扣除（即滚子单独作为活动构件时n中已计入，但在高副PH该机构无复合铰链和虚约束。机构自由度为F=解析：计算自由度时需特别注意滚子从动件中的局部自由度，计算时应将滚子与推杆视为焊接一体（即不考虑滚子绕自身轴线的转动）。已知一铰链四杆机构，各杆长度分别为：lAB=30mm，lBC=答案：（1）判断杆长条件：最短杆lAB=lAlC因为85<（2）判断机构类型（以AD最短杆AB（3）若以AB此时最短杆为机架，根据铰链四杆机构的演化原理，该机构为双曲柄机构。解析：铰链四杆机构类型的判断依据：（1）若不满足杆长条件，则为双摇杆机构；（2）若满足杆长条件，最短杆为机架时为双曲柄机构，最短杆为连架杆时为曲柄摇杆机构，最短杆为连杆时为双摇杆机构。一对外啮合标准直齿圆柱齿轮传动，已知：z1=20，z2=60，模数m=（1）两齿轮的分度圆直径d1、d（2）两齿轮的齿顶圆直径da1、（3）两齿轮的齿根圆直径df1、（4）标准中心距a；（5）若实际中心距为162mm，此时两齿轮的啮合角α′答案：（1）分度圆直径：dd（2）齿顶圆直径：dd（3）齿根圆直径：dd（4）标准中心距：a（5）实际中心距a′a即：cosα解析：本题（5）考查的是中心距变动与啮合角变化的关系。当实际中心距大于标准中心距时，啮合角增大，两齿轮的节圆大于分度圆，齿侧间隙增大。图示为一行星轮系，已知各轮齿数为：z1=20，z2=30，答案：该轮系为行星轮系（轮3固定），使用反转法（转化轮系法）求解。给整个轮系加上一个与系杆H角速度大小相等、方向相反的公共角速度−ωi由定轴轮系传动比计算：i注意：轮1与轮3在转化轮系中的转向相反（外啮合），故i13因此：1ω所以传动比为：i即主动轮1转5圈，系杆H转1圈，两