机械原理试题及答案份

一、填空题（每小题2分，共20分）

1、平面运动副的最大约束数为__2 ________ 个，最小约束数为 _____________ 个。

2、当两构件组成转动副时，其相对速度瞬心在转动副中心处。

3、对心曲柄滑块机构，若以连杆为机架，则该机构演化为__________ 。

4、传动角越大，贝U机构传力性能越好。

5、凸轮机构推杆的常用运动规律中，二次多项式运动规律具有柔性冲击。

6 蜗杆机构的标准参数从中间平面中取。

7、常见间歇运动机构有：棘轮机构、槽轮机构等。

8、为了减小飞轮的重量和尺寸，应将飞轮装在高速轴上。

9、实现往复移动的机构有：_______ 曲柄滑块机构_______ 、_______ 凸轮机构________ 等。

10、外啮合平行轴斜齿轮的正确啮合条件为：

_________________________________ 1 2，m n1 m n2，n1 n2 __________________________________________________ 。

二、简答题（每小题5分，共25分）

1、何谓三心定理？

答：三个彼此作平面运动的构件的三个瞬心必位于同一直线上。

2、简述机械中不平衡惯性力的危害？

答：机械中的不平衡惯性力将在运动副中引起附加的动压力，这不仅会增大运动副中的摩擦和构件中的内应力，降低机械效率和使用寿命，而且会引起机械及其基础产生强迫振动。

3、铰链四杆机构在死点位置时，推动力任意增大也不能使机构产生运动，这与机构的自锁现象是

否相同？试加以说明？

答：（1）不同。

（2）铰链四杆机构的死点指：传动角=0度时，主动件通过连杆作用于从动件上的力恰好通过其回转中心，而不能使从动件转动，出现了顶死现象。

死点本质：驱动力不产生转矩。机械自锁指：机构的机构情况分析是可以运动的，但由于摩擦的存在，却会出现无论如何增大驱动力，也无法使其运动的现象。

自锁的本质是：驱动力引起的摩擦力大于等于驱动力的有效分力。

4、棘轮机构与槽轮机构均可用来实现从动轴的单向间歇转动，但在具体的使用选择上，又有什么

不同？

答：棘轮机构常用于速度较低和载荷不大的场合，而且棘轮转动的角度可以改变。槽轮机构较棘轮机构工作平稳，但转角不能改变。

5、简述齿廓啮合基本定律。

答：相互啮合传动的一对齿轮，在任一位置时的传动比，都与其连心线被其啮合齿廓在接触点处的公法线所分成的两段成反比。

三、计算题（共45分）

1、绘制偏心轮机构简图（草图），并求机构自由度。（10分）

其中A 、BC 处各有一个转动副；A 处有一个移动副；即n 3, P l 4, P h 0,

F' 0

；

所以该机构自由度为: 2、已知一条渐开线，其基圆半径q 50mm ，试求该渐开线在向径氐65mm 的点K 处的

曲率半径K ，压力角K 及展角。(5分) 3、试求机构在图示位置的全部瞬心。(5分) 见图该机构有构件数n=4 ;所以瞬心数为： 42 6 2 P 12、民、P 34可直接判断获得，分别在A 构件1、4组成移动副，所以P 14在垂直 。

(1) (2) 无穷远处 (3) 求P 13?构件1、3非直接接触，采用三 % P 23 3 c c

Pi T o B 、C 点

处。 导路的

P 13在构件1、2、3形成的三个瞬心构 线上，即直线AB 上 P 13同时也在构件1、3、4形成的三个 成的直线上，即直线c ' c ' '上 所以P 13在直线AB 与直线c ' c ''的 当AB 垂直BC 时，AB//C ' c ''，此 在垂直BC 的无穷远处。 (4) 求P24?构件2、4非直接接触，采用三心定理。 P 24在构件1、2、4形成的三个瞬心构成的直线上，即直线 AB 上 P 24同时也在构件2、3、4形成的三个瞬心构成的直线上，即直线 所以P 24在直线AB 与直线BC 的交点处，即B 点。 4、在图示的电动卷扬机中， / Pl2

滑轮的效

Q 50kN ，

1,2

禾口

2',3 ，

心定理。 成的直

交点处，

时，P 13

BC 上

已知其每

v 0.2m/s ，求电动机的功率。(10分)

解：工作机效率为： P 工 Qv 50 0.2 10KW 机构总效率为： 1,2 2'3 4 5

0-953 0.96 0.82

电动机功率为： P

电机P 工0182

12

沁

5、图示的轮系中，已知各轮齿数为 N 32,Z 2 34乙’36,Z 3 64,4 32，

Z 5 17,Z 6 24。若轴A 按图示方向以1250r/mi n 的转速回转，轴B 按图示方向以600r/min

的转速回转，试确定轴 C 的转速大小和方向。(15 分) 答：

齿轮1、2、2'、3、4组成行星轮系部分；

齿轮4、5、6组成定轴轮系部分；

其中行星轮系部分的传动比：

定轴轮系部分:

由图中可知:

(3)

作图步骤:

.H 山门円

Z 2Z

3

113

-

n n Z Z 34 64 32 36

17 9

(1)

i 64

g Z 5Z 4 n 4

Z 6Z 5

32 24

(2)

由式1、

2、3式联立可得: n

3

30r / min (方向同 1、 6)

四、设计题(10分)

试设计一曲柄滑块机构,

解：

已知滑块行程速比系数K=，滑块的行程H=60m ，偏距25mm

曲柄滑块机构的极位夹角 180 (K 1)

180 (1.5 1)

1.5 1

36

n H

1) 作 C 1

C 2

h 60mm

2) 作 OC 2C 1 OC 1C 2

90 90 36 54

3) 4)

5) 以交点O 为圆心，过C1、C2作圆。贝U 曲柄的轴心 作一直线与C1C2平行，其间的距离等于偏距 e ， 曲柄轴

心A 的位置。

当A 点确定后，曲柄和连杆的长度 a 、b

也就确定了 a 、 A 应在圆弧C 1

AC 2

上。

则此直线与上述圆弧的交点即为

试题2

一、 填空题(每小题2分，共20分)

1、 平面机构中若引入一个高副将带入J_个约束，而引入一个低副将带入2—个约束＜

2、 对心曲柄滑块机构，若以连杆为机架，则该机构演化为 _________ 机构。

3、 平面四杆机构具有整转副的条件：

__________ 最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之 和 。 4、 压力角越大，贝U 机构传力性能越 差 。 5、 凸轮机构推杆的常用运动规律中， 正弦运动规律既无刚性冲击也无柔刚性冲击。 & 锥齿轮取 ___________ 大端 _______ 的参数为标准参数。 7、 槽轮机构的主要组成构件为： 拨盘 、 槽轮 、机架等。

8、 为了减小飞轮的重量和尺寸，应将飞轮装在

高速 __________ 轴上。

9、 当两构件组成移动副时，其瞬心在 垂直于导路方向的无穷远 处。

10、 机构处于死点位置时，其传动角为 _0 ______ 度。

二、 简答题(每小题5分，共25分)

1、 机构具有确定运动的条件是什么？当机构的原动件数少于机构的自由度时，机构的运 动将发生什

么情况？

答：1)机构具有确定运动的条件是：机构的原动件数目等于机构的自由度数目。

2) 原动件的数目 ＜机构自由度：机构的运动将不确定，运动将遵循“最小阻力定律， 而首先

沿阻力最小的方向运动。

2、 实现间歇回转运动的机构有哪些？ 答：

(1) 槽轮机构

(2) 棘轮机构

(3) 不完全齿轮机构 (4) 凸轮式间歇运动机构 (5) 齿轮-连杆组合机构 3、 通过对串联机组的效率计算，对我们设计机械传动系统有何重要启示？ 答：对串联机组，机组效率

1 2 k ，因为只要串联机组中任一机器的效率很低，就

会使整个机组的效率极低；且串联机器的数目越多，机械效率也越低。因此，在设计串联 机组时，应在满足使用要求的前提下，尽量减少机器数量，机组中尽量避免出现采用效率 很低的机器。 4、 何谓在四杆机构中的死点？ 答：

在四杆机构中，“死点”指以摇杆或滑块为主动件，曲柄为从动件，则连杆和曲柄处于 共线位置时，机构的传动角丫 =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，从而使驱动从动件运动的有效分力为零，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。 5、 简述齿轮传动的特点。 答：优点：

1) 传动效率高

6)作机构AB C 位置，图中量得

min

27

两轮的分度圆直径：

齿顶圆直径：

齿根圆直径： 齿厚：

4、 标出图示位置时凸轮机构的压力角， 所求压力

角为：15度 所求推杆的位移为： 5、 在图示的轮系中，已知各轮的齿数

b) 凸轮从图示位置转过90度后推杆的位移 (10 分

)

2） 传动比恒定 3） 结构紧凑

4） 可靠、命长 缺点：

1） 制造、安装精度要求较高 2） 不适于大中心距传动 3） 使用维护费用较高。

三、计算题（共45分）

1、绘制偏心油泵机构简图（草图）。（5分）

2、试求机构

分）

3、已知一渐

开线标准外 啮合圆柱齿 轮机构，其模 数 m 10mm , 中心距

\\ X 1

a 350mm ，传动比咕 9/5，试计算该齿轮机构的几

何尺寸（各轮的齿数、分度圆直径、齿顶圆直径、齿根 圆直径、齿厚）。（10分） 答：

a) 该圆柱齿轮机构的传动比:

i 12 互 9

z-i 5

在图示位置的全部瞬心。

（5

得：z 25; z 2 45

4

3 A 3-

OO

图

b

P^3~OO

Z i 2（右旋）,Z2 60, Z4 Z6 40, Z3 50, z520 ,且各轮均为正确安装的标准齿轮，各齿轮的模数相同。当轮1以900r/min按按图示方向转动时，求轮6转速的大小和方向。（15 分

答：利用右手定则得：蜗轮转向为: 轮6、5、4、3、2组成行星轮系部分;

轮1、2组成定轴轮系部分；

其中行星轮系部分的传动比:

由式1、2与已知参数联立可得:

n648.75r/min方向与蜗轮相同。

四、设计题（10分）

设计一曲柄滑块机构。已知滑块的行程s=50mm偏距e=16mm行程速度变化系数K=, 求曲柄和连杆的长度。

解：

1)极位夹角

180 (K 1) 180 (12

1)

K 1 1.2 1

2)量得AG=34mm AG=82mm

3）曲柄长：11 AC? AC1

2

82 34

2

24mm

连杆长度: I2 AC2AC182 34

58mm

2 n6 n2 Z5Z

3 20 50

63 0 n2 Z6Z4 40 40

(1)

i12

n

r)Z2

Z

60

2

30 (2)

16

5

8

定轴轮系部分: