机械原理期末考试试题

一、是非题，判断下列各题,对的画“√”，错的画“×”（每题2分，共10

分）

1、Ⅱ级机构的自由度不能大于2；

2、铰链四杆机构中，若存在曲柄，其曲柄一定是最短杆。

3、当凸轮机构的压力角过大时，机构易出现自锁现象。

4、国产标准斜齿圆柱齿轮的端面齿顶高等于法面齿顶高；

5、棘轮机构和槽轮机构都是间歇运动机构。 二、单项选择题（每小题2分，共10分）

1、在铰链四杆机构中，取（ ）杆作为机架，则可得到双摇杆机构。

A ．最短杆；

B ．最短杆的对边；

C ．最长杆；

D ．连杆 2、下列为空间齿轮机构的是（ ）机构。

A ．圆锥齿轮；

B ．人字齿轮；

C ．平行轴斜齿圆柱齿轮；

D ．直齿圆柱齿轮

3、表征蜗杆传动的参数和几何尺寸关系的平面应为（ ）。

A ．轴面；

B ．端面；

C ．中间平面；

D ．法面

4、在机构中原动件数目（ ）机构自由度时，该机构具有确定的运动。

A ．小于；

B ．等于；

C ．大于；

D ．大于等于

5、 作连续往复移动的构件，在行程的两端极限位置处，其运动状态必定是（ ）。

A ．0=v ，0=a ；

B ．0≠v ，0=a ；

C ．0=v ，0≠a ；

D ．0≠v ，0≠a 。 三、填空题（每小题2分，共10分）

1、为使凸轮机构结构紧凑，应选择较小的基圆半径，但会导致压力角_______ 。

2、构件是________的单元，而零件是制造的单元。

3、在摆动导杆机构中，导杆摆角 30ψ=，其行程速度变化系数K 的值为_______。

4、在周转轮系中，兼有_______的齿轮称为行星轮。

5、平面定轴轮系传动比的大小等于_______ 。 四、分析简答题（40分）

1、（10分）计算图示机构的自由度。确定机构所含杆组的数目和级别，并判定机构的级别。机构中的原动件如图所示。

B

A

C

4

F

E

D

H

G

ω

2、（10分）图示铰链四杆机构中，所标数字代表杆长，单位为cm 。试求： 1）通过计算判断该机构属于铰链四杆机构中的何种类型；

2）欲使该机构为曲柄摇杆机构，现调整AB 杆长，试确定出AB 杆长的取值范围。

A

B

D

40

50

80

C

60

3、（10分）偏置曲柄滑块机构中，曲柄AB 为原动件，其长为20 cm ，且逆时针匀速转动。又知连杆长BC 为60cm ，滑块行程速比系数2K =。试求：滑块行程?s =

B

A

C

4、（10分）一偏置直动尖项从动件盘形凸轮机构如图所示。已知凸轮为一偏心圆盘，圆盘半径30mm R =，几何中心为A ，回转中心为O ，从动件偏距

10mm OD e ==，10mm OA =。凸轮以等角速度ω逆时针方向转动。当凸轮在图示位置，即AD CD ⊥时，试求：

（1）凸轮的基圆半径 0r

；

（2）图示位置的凸轮机构压力角α； （3）图示位置的凸轮转角?； （4）图示位置的从动件的位移s ；

（5）该凸轮机构中的从动件偏置方向是否合理，为什么？

e

A

O

ω

R

B

C

D

五、计算题：（30分）

1、（10分）一对渐开线直齿圆柱标准齿轮，已知201=z ，402=z ，

10=m mm,α=?20,1*a =h ,25.0*=c 。如安装中心距为305mm 。试确定：

(1)这对齿轮的啮合角α'； (2)节圆半径

1r '、 2r '；

(3)两齿廓曲线在节圆上的曲率半径

1ρ'、 2ρ'；

(4)实际齿顶间隙c ';

(5)重合度ε。

注：重合度计算式 1a12a 21(tg tg )(tg tg )2z z εααααπ''??=-+-??

2、（10分）图示机构中，已知AB 杆长为100mm ，其角速度1

10rad/s ω=，BD 杆

长为20mm,该位置时0

30?=，请标出瞬心13P 、24P ，并计算件2上D 点及件3的该瞬时速度

D ?

V =，

3?

V =（注意：标示瞬心时，应将图形画在答题纸

上，不要直接画在题签上。）

B

A

3

C

1

ω

2

1

4

?

D

3、（10分）计算图示轮系的传动比AB

i ，并确定输出轴B 的转向。已知各轮齿

数

11

z =，

240

z =，224z '=，372z =，318z '=，4114z =，蜗杆左旋，1n 转向

如图所示。

2011(参考答案)

一、是非题（本大题共10分，每小题2分）

1、×；

2、×；

3、√；

4、√；

5、√ 二、单项选择题（每小题2分，共10分） 1、B ；2、A ；3、C ；4、B ；5、C

三、填空题（每小题2分，共10分）

1、增大；

2、运动；

3、1.4；

4、自转和公转；

5、从动轮齿数乘积与主动轮齿数乘积之比

四、分析简答题（本大题共40分） 1、（本小题10分） 解：

L H 3n 2P P 3721001

F =--=?-?-=

以CF 为原动件时，图示机构去掉原动件和机架后可以拆分为1个Ⅱ级杆组和1个Ⅲ级杆组，如下图示（，所以该机构为Ⅲ级机构。

B

A

C

D

E

C

F

E

H

G

2、（本小题10分）

1）因为40805060+>+，属于双摇杆机构 2）AB 最短时，805060x +≤+，030x ≤≤， AB 居中时，508060x +≤+，7080x ≤≤， AB 最长时， 508060x +≤+ 8090x ≤≤， 所以 030x ≤<,7090x ≤≤ 3、（本小题10分）

解：

1

180601K K θ-==+ 画出两极限位置

B2

A

C1

B1

θ

所以220

s 80+4028040cos6069.28=-??=

4、（本小题10分）解： (1)

0301020r R OA mm

=-=-=

(2)

0222020

=0.895, 41.8322.363020AD tg BD αα=

===-

(3)

(4)

mm

22223020201022.3617.32 5.04s =---=-=mm (5) 偏置方向不合理。

图示偏置方向使推程段增大。应把从动件导路偏置在凸轮转动中心

的右侧，则推程段减小。

e

A

O

ω

R B

C

D

B0

D0

α

?

r

五、计算题：（30分） 1、解：

(1) 120.5m(z +z )=300mm a =， a '

=305mm ，

'arccos(cos /')

22.44a a

(2) i 122=，r 1101667'.=mm ，r 2203333'

.=mm

(3) 11sin 38.8r ρα'''==mm ， 22sin 77.6r ρα'''==mm

(4) 顶隙5.755.2=+=c mm

(5) 重合度ε=11674.

2、解：如图所示：

B

A

3

C

1

ω

2

1

D

4

?

13

P 24

P ∞

1331500/P A V l mm s

ω=?=，

D 11000/B AB V V l mm s ω==?=

3、解：i

n

n

z

z

12

1

2

2

1

40

===

i i

z z

z z

H

H

224

34

23

111

72114

2418

20 ''

''

=-=+=+

?

?

=

i i i i

AB H H

===?=

1122

4020800

'

n n

B H

=,方向向下(↓)。

一、是非题，判断各题，对的画“√”，错的画“×”（每小题2分，共10分）

1. 在机构运动简图中运动副和构件都应用规定的符号和线条表示。

2. 在铰链四杆机构中，取最长杆作为机架，则可得到双摇杆机构。

3. 凸轮机构的图解法设计原理是采用反转法原理。

4. 与标准齿轮相比，正变位齿轮的齿距变大。

5. 一对互相啮合的渐开线直齿圆柱齿轮，其分度圆总是相切的。

二、单项选择题（每小题2分，共10分）

1. 机构的最小传动角γmin可能发生在（）位置之处。

A. 主动曲柄与连杆二次共线；

B. 主动曲柄与摇杆二次共线；

C. 主动曲柄与机架二次共线；

D. 不确定；

2. 将曲柄滑块机构中的曲柄取为机架，则机构成为（）。

A．摇块机构； B．转动导杆机构； C．摆动导杆机构；D．曲柄滑块机构3. 凸轮机构从动件选用等加速等减速运动规律的主要缺点是会产生（）。

A．刚性冲击； B．柔性冲击；C．振动； D．刚性冲击和柔性冲击4. 对于一渐开线标准圆柱齿轮，其齿数一定，模数越大，则（）。

A．节圆越大； B．压力角越大；C．齿根高越小； D．分度圆越大

5. 单圆销平面槽轮机构中，当圆销作单向连续转动时，槽轮的运动通常为

（）。

A．单向间歇转动； B．双向往复摆动；

C．单向连续转动； D．双向往复移动。

三、填空题（每小题2分，共10分）

1. 在凸轮机构中，从动件的运动规律完全由来决定。

2. 曲柄摇杆机构只有在________情况下，才会出现死点位置。

3. 棘轮机构中，当主动件连续地________时，棘轮作单向的间歇转动。

4. 直齿圆锥齿轮的________模数取为标准模数。

5. 用齿条形刀具加工标准齿轮不产生根切的最小齿数为________。

四、分析简答题（40分）

1.（10分）计算图示机构的自由度，图中已给定一个原动件，依据自由度数，请判断是否还需要再给定一个原动件该机构才能具有确定的运动？如需要请正确地从连架杆中选定原动件并做出标记,并画出拆分后该机构的杆组图。

2.（10分）直动尖项从动件盘形凸轮机构如图所示。已知凸轮1为一偏心圆盘，圆盘半径30mm R =，几何中心为A ，回转中心为O ，15mm OA =。凸轮以等角速度10rad/s ω=逆时针方向转动。当凸轮在图示位置，即AO BO ⊥时，试求：

（1）请标出该时刻机构的传动角并求出其大小；

（2）请标出瞬心12P

、23P ； （3）该时刻从动件2的速度是多少?

A

O

ω

R

B

C 3

1

2

3.（10分）四杆机构ABCD 中，115mm l =，250mm l =，330mm

l =。图示位置 A 、B 、D 三点共线，CD ⊥AD 。试解答：

（1）判断该机构属于铰链四杆机构中的何种类型；

（2）若CD 为原动件，计算图示位置B 点处压力角α=？

（3）保证机构类型不变，将AB 杆尺寸加大，确定出尺寸加大范围。

A

B

D 1

2

3

4

C

4.（10分）图示凸轮机构中，已知推程段廓线AB 段与回程段廓线BC 段互相对

称，又知基圆半径0r

=50mm ，偏心距e =30mm ，廓线最高点B 至旋转中心O 的 距离l OB =100mm 。试解答：

（1）在图中标出从动杆与廓线上K 点（K 点如图所示）接触时，凸轮的转角

?，从动杆位移s ；

（2）计算出从动杆的最大位移h =？

A

O

ω

C

B

K

五、计算题（30分）

1.（10分）图示曲柄摇块机构，已知AB BC ⊥，原动件AB 顺时针匀速转动，

角速度10.1ωπ=rad /s 。摇块C 快行程用时为5秒，机架AC 长为102cm 。

求：

（1）从动件的行程速度变化系数K=？极位夹角?θ=

（2）画出该曲柄摇块机构的两个极限位置，并求出曲柄AB 长是多少？

B

A

3

C

2

1

1

ω

2.（10分）一对正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，已知其模数m=2mm ，

压力角020α=，齿数1z =20，2z

=48，试计算：

（1）该对齿轮作无侧隙啮合时的中心距a =？，啮合角α'=？，节圆半径1r '

=？；（2）欲使其实际中心距a '=68.5mm ，今用一对标准斜齿轮（平行轴）

凑中心距，

在n m =2mm ，1z 、2z

不变时两斜齿轮的螺旋角应为多少？ 3.（10分）图示轮系中各轮齿数为

12

z =，

250

z =（旋向如图所示），

320

z =，

460

z =，

560

z =，

620

z =，

725

z =，

815

z =，又知蜗杆转速

11800rpm

n =，方向如图。求B

n 大小及方向。

2

1

3

4

5

6

7

8

B

1

n

机械基础(参考答案)

一、是非题（每题2分，共20分） 1、√；2、×；3、√；4、×；5、×； 二、单项选择题：（每题2分，共20分） 1、C ；2、B ；3、B ；4. D ；5. A ； 三、填空题（每小题2分，共10分）

1.凸轮廓线（形状）；

2.摇杆为原动件；

3.往复摆动；

4.大端；

5. 17；

四、分析简答题（40分） 1.（10分）解：

L H 3n 2P P 36

2

80

2

F =--=?-?-=

（构件数1分，低副数1，高副数1分和自由度数1分） 需要原动件如图（2分）； 两个二级杆组图（4分）

A

O

ω

R

B

C

31

2

γ

23

P 12

P ∞

图四.1 图四.2

2.（10分）解：（1）如图所示：000

903060γ=-=， （3分）

（2） 瞬心12P

、23P 如图所示， （4分）

（3） 132100.0150.15/AP v l m s

ω==?=， （3分）

3.（10分）解：1、154055,15555030

AD l =+=+<+，曲柄摇杆机构 （2分）

2、

13

cos 53.13

5

α-== （或

1

4

53.133tg α-==） （2分）

3、AB 最短 15≤x ≤25 （2分）

AB 居中 30+55≤x+50得出35≤x ≤55 （2分）

AB 最长 30+x ≤55+50得出55≤x ≤75 （2分） 4.（10分）解：

A

O

ωC

B

K

A

φ

s

h

画出偏距圆、转角、位移各2分 （6分）

222210*********.4h =---= （4分） 五、计算题（30分） 1.（10分）

解：1）

2/5205355

t K t πω--=

===慢快 ；

000

131

180********k k θ--=

==++(6分)

2）极限位置如图所示 (2分)

B

A

3

C

2

1

1

ωB1

3）

1cos(/4)102cos4510AB AC l l cm

π=?=?= (2分)

2.（10分）

解： （2分） mm

z z m a 68)4820(2

2)(221=+=+=

α'=α=0

20； （2分）；

1r '

=

1

r =mz 1/2=2×20/2=20mm （2分）

（2分）

12 6.93ββ=-= （2分）

3.（10分） 解：每小问2分

11451)B H i i i = （划分轮系）

2414135060

2)75220z z i z z ?=

==?

55863)15H

H i i =-=

11456

4)7590

5B H i i i ==?= 15)

20A

B B

n n rpm i =

=↓

12()2(2048)

cos 0.99272268.5

n m z z a β++===?