机械原理试题答案汇总以及复习要点.docx

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机械原理试题答案汇总以及复习要点

机械原理试题答案汇总以及复习要点（完整版）

模拟练习5——洪灵

机械原理试题答案以及复习要点汇总

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1

模拟练习5——洪灵

3、试求机构在图示位置的全部瞬心。

（5分）

Ø见图该机构有构件数n=4；所以瞬心数为：

C4=

2

4´32

=6

（1）P12、P23、P34可直接判断获得，分别在A、B、PC点处。

（2）构件1、4组成移动副，所以P14在垂直导路的无穷远处。

（3）求P13？

构件1、3非直接接触，采用三心定理。

lP13在构件1、2、3形成的三个瞬心构成的

直线上，即直线AB上

ll

P13同时也在构件1、3、4形成的三个瞬心构成的直线上，即直线c’c’’上

所以P13在直线AB与直线c’c’’的交点处，

当AB垂直BC时，AB//c’c’’，此时，P13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。

lP24在构件1、2、4形成的三个瞬心构成的直线上，即直线AB上

ll

P24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BC上所以P24在直线AB与直线BC的交点处，即B点。

4、图示的轮系中，已知各轮齿数为z1=32,z2=34,z2’=36,z3=64,z4=32，

若轴A按图示方向以1250r/min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：

（1）

定轴轮系部分：

i64=

n6n4

=z5z4z6z5

=3224

=43

（2）

由图中可知：

2

模拟练习5——洪灵

n4=nH（3）

由式1、2、3式联立可得：

四、设计题（10分）

试设计一曲柄滑块机构，已知滑块行程速比系数K=1.5，滑块的行程H=60mm，偏距25mm。

解：

n3=30r/min（方向同1、6）

3

模拟练习5——洪灵

曲柄滑块机构的极位夹角q=作图步骤：

1）作C1C2=h=60mm

2）作ÐOC2C1=ÐOC1C2=90°-q=90°-36°=54°

3）以交点O为圆心，过C1、C2作圆。

则曲柄的轴心A应在圆弧C1AC2上。

4）作一直线与C1C2平行，其间的距离等于偏距e，则此直线与上述圆弧的交点即为

曲柄轴心A的位置。

5）当A点确定后，曲柄和连杆的长度a、b也就确定了

a=b=AC1-AC22AC1+AC2

2==82.26-31.02282.26+31.02

2=25.62mm=56.64mm180°´（K-1）K+1=180°´（1.5-1）1.5+1=36°

6）作机构AB’C’位置，图中量得gmin=27°

试题2

1、压力角越大，则机构传力性能越差。

2、机构处于死点位置时，其传动角为度。

4

模拟练习5——洪灵

二、简答题（每小题5分，共25分）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γ=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）

2、试求机构在图示位置的全部瞬心。

（5分）

图3-1b）

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a=350mm，传动比i12=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：

i12=

m2

102

z2z1

=

95

a=

（z1+z2）=（z1+z2）=350mm

5

模拟练习5——洪灵

得：

z1=25;z2=45b）两轮的分度圆直径：

d1=mz1=10´25=250mmd2=mz2=10´45=450mm

齿顶圆直径：

da1=（z1+2ha）m=（25+2´1）´10=270mmda2=（z2+2ha）m=（45+2´1）´10=470mm

**

齿根圆直径：

df1=（z1-2ha-2c）m=（25-2´1-2´0.25）´10=225mmdf2=（z2-2ha-2c）m=（45-2´1-2´0.25）´10=425mm

*

*

*

*

齿厚：

S=

mp2

=10p2

=15.7mm

4、标出图示位置时凸轮机构的压力角，凸轮从图示位置转过90度后推杆的位移。

（10分）

所求压力角为：

15度

所求推杆的位移为：

123.83mm

5、在图示的轮系中，已知各轮的齿

数

6

模拟练习5——洪灵

z1=（右旋）2,z2=60,z4=z6=40,z3=50,z5=20，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；

2其中行星轮系部分的传动比：

n6-n2

0-n2=-z5z3z6z4=-20´5040´40=-58i63=

（1）

定轴轮系部分：

i12=n1n2=z2z1=602=30

（2）

由式1、2与已知参数联立可得：

n6=48.75r/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=1.2，求曲柄和连杆的长度。

解：

1

2）量得AC1=34mm；AC2=82mm

3）曲柄长：

l1=

连杆长度：

AC2-AC12l2=2=82-342==24mm=58mmAC2+AC182+3427

模拟练习5——洪灵

机械原理自测题

（二）

一、判断题。

（正确的填写“T”，错误的填写“F”）（20分）

1、一对相啮合的标准齿轮，小轮的齿根厚度比大轮的齿根厚度大。

（F

）

2、在曲柄滑块机构中，只要原动件是滑块，就必然有死点存在。

（T）

3、两构件之间以点、线接触所组成的平面运动副称为高副，它产

生两个约束，而保留一个自由度。

（F）

4、一对直齿轮啮合传动，模数越大，重合度也越大。

（F）

5、平面四杆机构有无急回特性取决于极位夹角是否大于零。

（T）

6、对于刚性转子，已满足动平衡者，也必满足静平衡。

（T）

7、滚子从动件盘形凸轮的基圆半径和压力角应在凸轮的理论轮廓上

度量。

（T）

8、在考虑摩擦的转动副中，当匀速转动时，总反力作用线永远切于

摩擦圆。

（T）

9、当机构的自由度数大于零，且等于原动件数，则该机构具有确

定的相对运动。

（T）

8

模拟练习5——洪灵

10、对于单个标准齿轮来说，节圆半径就等于分度圆半径。

（F）

二、填空题；（10分）

1、机器产生速度波动的类型有（周期性）和（非周期性）两种。

2、铰链四杆机构的基本型式有（曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构）三种。

3、从效率观点分析，机械自锁的条件是（效率小于零）。

4、凸轮的形状是由（从动件运动规律和基圆半径）决定的。

5当两机构组成转动副时，其瞬心与（转动副中心）重合。

三、选择题（10分）

1、为了减小机器运转中周期性速度波动的程度，应在机器中安装（B）。

A）调速器；B）飞轮；C）变速装置。

2、重合度ε

双齿啮合区。

A）60%；B）40%；C）75%。

3、渐开线齿轮形状完全取决于（C）。

A）压力角；B）齿数；C）基圆半径。

4）在从动件运动规律不变的情况下，对于直动从动件盘形凸轮机

构，若缩小凸轮的基圆半径，则压力角（B）。

A）保持不变；B）增大；C）减小。

9α=1.6表示在实际啮合线上有（C）长度属于

模拟练习5——洪灵

5、在计算机构自由度时，若计入虚约束，则机构自由度数（B）。

A）增多；B）减小；C）不变。

四、计算作图题（共60分）

（注：

凡图解题均需简明写出作图步骤，直接在试卷上作图，保留所有作图线。

）

1、计算下列机构的自由度（10分）

F=3×6－2×8－1=1F=3×5－2×6－2=1

2、瞬心法图解图4-2所示凸轮机构从动件的线速度。

（10分）10

模拟练习5——洪灵

由瞬心定义：

v=vP12=wP12P13ml

3、由图4-3所示直动盘形凸轮的轮廓曲线，在图上画出此凸轮的基圆半径rb、各运动角即升程角Φ、远休止角ΦS、回程角Φ′、和Φ′

S

近休止角及从动件升程h。

（10分）

4、已知如图4-4所示轮系各齿轮的齿数Z1=60、Z2=20、Z2′=25、

11

模拟练习5——洪灵

Z3=45、n1=50转/分、n5=50转/分，方向如图示，求nH的大小和方向。

（10分）

解：

此轮系是一差动轮系。

\nH=5n1+3n38=5´50+3´（-30）

8=35

4nH转向与n1相同。

5、如图4-5所示，已知机架AD=50mm，摇杆CD离机架最近极限位置的夹角β=45°，CD=40mm。

该机构为曲柄摇杆机构，K=

1.4。

求曲柄AB和连杆BC的长度。

（10分）

解：

求出极位夹角q=180°´K-1

K+1=30°

12

模拟练习5——洪灵

6、标准正常齿圆柱齿轮与一齿形角为20°的标准齿条无侧隙啮

合，已知Z1=20，m=6mm。

用图解法求实际啮合线长度及重

合度。

（10分）

解：

r1=mZ12·=60mmra1=r1+ham=66mm

作图步骤：

1）作直线CO1=r1,过C点作水平线即齿条中线。

2）过O1点作倾斜线即啮合线的垂线。

3）作齿顶圆交啮合线于B1点，作距中线齿顶高度的平行线即

齿顶线与啮合线于B2点。

B1B2即为实际啮合线长度。

4）重合度为

ea=

（B1B2）mpmcosa

13

模拟练习5——洪灵

机械原理（课程名）期末考试试卷（A卷）（闭卷）

一、填空选择题（共18分）

1、（2分）对于绕固定轴回转的构件，可以采用的方法使构件上所有质量的惯性力形成平衡力系，达到回转构件的平衡。

2、（2分）渐开线圆锥齿轮的齿廓曲线是，设计时用上的渐开线来近似地代替它。

3、（2分）斜齿圆柱齿轮的重合度将随着和的增大而增大

。

4、（4分）在图示a、b、c三根曲轴中，已知m1r1=m2r2=m3r3=m4r4，并作轴

向等间隔布置，且都在曲轴的同一含轴平面轴已达静平衡

，轴已达动平衡。

5、（2分）反行程自锁的机构，其正行程效率，反行

程效率。

h＜1;D）h£0;A）h＞1;B）h=1;C）0＜

6、（3分）图示轴颈1在驱动力矩

14

MdrQ作用下等速运转，为载

模拟练习5——洪灵

荷，图中半径为r的细线圆为摩擦圆，则轴承2作用到轴颈

作用线。

1）A；2）B；3）C；4）D；5）Er1上的全反力R21应是图中所示

的

7、（3分）下图两对蜗杆传动中，a图蜗轮的转向为。

b图蜗杆的螺旋方向为。

（请将所有答案写在答题纸上）

二、（10分）试求图示机构的自由度，进行高副低代和结构分析，并判别机构级别。

三、（10分）图示为一铰链四杆机构的运动简图、速度多边形和加速度多边形。

要求：

（1）根据两个矢量多边形所示的矢量关系，标出多边形各杆所代表的矢量，并列出相应的矢量方程；

（2）求出构件2上速度为零的点以及加速度为零的点。

15

模拟练习5——洪灵

四、（12分）在图示铰链四杆机构中，已知各构件的长度lAB=25mm，lBC=55mm，lCD=40mm，lAD=50mm。

（1）问该机构是否有曲柄，如有，指明哪个构件是曲柄；

（2）该机构是否有摇杆，如有，用作图法求出摇杆的摆角范围；

（3）以AB杆为主动件时，该机构有无急回性？

用作图法求出其极位夹角q，并计算行程速度变化系数K；

（4）以AB杆为主动件，确定机构的amax和gmin。

五、（10分）如图所示，用一个偏心圆盘作凸轮，绕A轴转动，该圆盘的几何中心在O点。

（1）为减小从动件在推程中的压力角，试确定凸轮的合理转向；

（2）该图是按比例画出的，试在该图上确定凸轮从图示位置转过90o时的机构压力角a，并注明构成a角的两矢量（如v、Fn或n-等）的物理含义，并标出从动件位移量s。

16

模拟练习5——洪灵

六、（16分）在图示行星轮系中,已知：

z1=46,z2=14,z3=14,z4=44各轮的模数m=4mm，行星轮轴线与中心轮轴线之间的距离=120mm。

试求：

（1）指出1、2轮的传动类型，并说明理由；

（2）按不发生根切的条件定出x1,x2的大小；

（3）计算1、2两轮的齿顶圆半径ra1,ra2；

（4）指出3、4两轮的传动类型，并说明理由。

七、（12分）图示为卷扬机传动机构简图，已知各轮齿数：

z1=18,z2=19,z3=39,z3’=35,z4=130,z4’=18,z5=30,z6=78,试计算确定：

（1）传动比i16=？

（2）当n1=500r/min时，n6=?

并确定转动方向。

（3）由于工作需要从轴5输出运动，试确定n5=?

并确定转动方向。

17

模拟练习5——洪灵

八、（12分）一机器作稳定运动，其中一个运动循环中的等效阻力矩Mr与等效驱动力矩Md的变化线如图示。

机器的等效转动惯量J=1kg×m2，在运动循环开始时，等效构件的角速度w0=20rad/s，试求：

（1）等效驱动力矩Md；

（2）等效构件的最大、最小角速度wmax与wmin；并指出其出现的位置；确定运转速度不均匀系数；

（3）最大盈亏功DWmax;

（4）若运转速度不均匀系数d=0.1，则应在等效构件上加多大转动惯量的飞轮

？

18

模拟练习5——洪灵

机械原理试卷（B）

一、填空题（8分）（将正确的答案填在题中横线上方空格处）。

1、（4分）凸轮机构中的从动件速度随凸轮转角变化的线图如图所示。

在凸轮转角处存在刚性冲击，在处，存在柔性冲击。

2、（4分）在下图两对蜗杆传动中，a图蜗轮的转向为。

b图蜗杆的螺旋方向为。

19

模拟练习5——洪灵

二、是非题（用”Y”表示正确，“N”表示错误填在题末的括号中）。

（每小题2分,共6分）

1、用齿轮滚刀加工一个渐开线直齿圆柱标准齿轮，如不发生根切则改用齿轮插刀加工该标准齿轮时，也必定不会发生根切。

---------（）

2、机器稳定运转的含义是指原动件（机器主轴）作等速转动。

-------------（）

3、经过动平衡校正的刚性转子，任一回转面---（）

三、试求以下各题。

（本大题共2小题，总计30分）

1、（本小题15分）如图所示为一对外啮合渐开线直齿圆柱齿轮传动，w1、w2分别为主动轮1和从动轮2的角速度，rb1、rb2为两轮的基圆半径；ra1、ra2为两轮的顶圆半径，r1、r2为两轮的节圆半径。

试在图中标出理论啮合线N1N2、实际啮合线B1B2;啮合角a’和齿廓在顶圆上的压力角aa1、aa2。

‘‘

2、（本小题15分）图示一行星轮系起吊装置。

给定各轮的传动比为i14=4，i12=-2，i15=80，lH=0.04m，各轮质心均在相对转动轴线上，J=J=0.12001kg×m2,J=0.016kg×m,J=1.6kg×m，m3=3kg，重物W=100N，鼓轮半径R=0.1m，试求：

（1）以轮1为等效构件时的等效转动惯量；

（2）使重物等速上升，在轮1上应施加多大的力矩M?

（计算中不计摩擦）

（3）所加力矩的方向如何？

45d22

20

模拟练习5——洪灵

四、（16分）在图示铰链四杆机构中，已知最短杆a=100mm，最长杆b=300mm，c=200mm。

（1）若此机构为曲柄摇杆机构，试求d的取值范围；

（2）若以a为原动件，当d=250mm时，用作图法求该机构的最小传动角gmin的大小。

五、计算题（列出计算公式，计算出题目所要求解的有关参数）。

（本大题20分）

在图示对心直动滚子从动件盘形凸轮机构中，凸轮的实际廓线为一个圆，圆心在A点，其半径R=40mm，凸轮绕轴心线O逆时针方向转动，lOA

r=10mm，试问：

r

0=25mm，滚子半径

（1）该凸轮的理论廓线为何种廓线？

（2）基圆半径r为多少？

（3）从动件的行程h为多少？

（4）推程中的最大压力角为多少？

（5）若把滚子半径改为r=15mm，从动件的运动规律有无变化？

为什么？

r

21

模拟练习5——洪灵

六、计算题（列出计算公式，计算出题目所要求解的有关参数）。

（本大题20分）

图示轮系中，已知各轮齿数分别为

z1=30£,z2=60,z3=150,z4=40,z5=50，z6=75，z7=15，

z3’=z7’=180,z8=150,n1=1800r/min。

试求轮7的转速n7及其转向。

1、如图所示机构，若取杆AB为原动件，试求：

（1）

（2）计算此机构自由度，并说明该机构是否具有确定的运动；（6分）分析组成此机构的基本杆组，并判断此机构的级别。

（6分）

22

模拟练习5——洪灵

（1）活动构件n=5（1分）低副数PL=7（1分）高副数PH=0（1分）

F=3n-2PL-PH=3´5-2´7-0=1（2分）有确定运动。

（1分）

（2）

2、如图所示机构，若取杆AB为原动件：

（1）计算此机构自由度，并说明该机构是否具有确定的运动；（6分）

（2）分析组成此机构的基本杆组，并判断此机构的级别。

（6分）基本杆组如图所示（2级杆组各2分，原动件1分，共5分）。

此机构为2级机构（1分）

23

模拟练习5——洪灵

（1）

活动构件n=5（1分）低副数L7（1分）高副数H0（1分）

F=3n-2PL-PH=3´5-2´7-0=1（2分）有确定运动。

（1分）

（2）基本杆组如图所示（2级杆组各2分，原动件1分，共5分）。

此机构为2级机构（1分）

3、如图所示的机构运动简图，

（1）计算其自由度；

（2）确定其是否有确定的运动。

（写出活动件、低副、高副的数目，有虚约束、局部自

由度或复合铰链的地方需指出）

H（或I）-----虚约束（1分）B-----局部自由度（1分）无复合铰链（1分）

活动构件n=6（1分）低副数PL=8（1分）高副数PH=1（1分）

F=3n-2PL-PH=3´6-2´8-1=1（3分）

此机构具有确定的运动。

（1分）

4、计算下图所示机构的自由度。

若图中含有局部自由度、复合铰链和虚约束等情况时，应具体指出。

（10分）

24

LH5、如图所示机构：

1.

2.

3.指出是否含有复合铰链、局部自由度、虚约束，若有则明确指出所在位置；在去掉局部自由度和虚约束后，指出机构的活动构件数n，低副数PL，高副数P

H；求机构的自由度F。

无虚约束（1分）E-----局部自由度（1分）C-----复合铰链（1分）活动构件n=7（1分）低副数PL=9（1分）高副数PH=1（1分）F=3n-2PL-PH=3´7-2´9-1=2（3分）

6、如图所示齿轮—连杆机构，构件1，2为一对齿轮：

（1）

（2）

（3）指出是否含有复合铰链、局部自由度、虚约束，若有则明确指出所在位置；在去掉局部自由度和虚约束后，指出机构的活动构件数n，低副数PL，高副数PH；求机构的自由度F。

25

模拟练习5——洪灵

无虚约束（1分）无局部自由度（1分）A为复合铰链（1分）活动构件n=4（1分）低副数

PL=

5（1分）高副数

PH=

1（1分）

F=3n-2PL-PH=3´4-2´5-1=1（3分）

7、图示平面滑块机构中，摩擦角j大小如图所示，F为驱动力，与水平方向的夹角为

求：

（1）

（2）（3）

在图中作出机架2对滑块1的总约束反力R21；（2分）a

，Q为工作阻力，忽略构件的重力和惯性力，试

（1）

R21（2（3

模拟练习5——洪灵

8、图示平面单杆机构中，杆长l

AB

已知，铰链B处的虚线小圆为摩擦圆，半径为r，M为驱动力矩，阻力F与杆AB的夹角为a

，忽

略构件的重力和惯性力，试求：

（1）

（2）（3）

在图中作出转动副B的总约束反力R写出驱动力矩M的表达式；（2分）该瞬时的机械效率h。

（2分）

21

；（2分）

（1）

R21如图所示（2分）M=（lABsina+r）F

M0=F×lABsina

（2分）

（2）

（3），

h=

M0M

=

lABsinalABsina+r

（2分）

9、如图所示的曲柄滑块机构中，细线小圆表示转动副处的摩擦圆。

若不考虑构件的质量，当构件1主动时，试在图上画出图示瞬时作用在连

杆2上两运动副（B、C）处的总反力方向。

如图，每力3分

10、一平面机构如图所示，已知构件的角速度为ω1，试求：

27

模拟练习5——洪灵

（1）

（2）构件3

（1）作P12、P14、P23、P34（2分）作P13、P34（2分）

（2）V3=w1P13P14ml：

（2分）

11、一平面机构如图所示，已知构件的角速度为ω1，试求：

（1）

（2）此机构在图示位置时全部速度瞬心（用符号Pij直接标注在