机械原理模拟试题

3. 机械效率等于 阻抗 功与
驱动
功之比。
4. 确 定 移 动 副 中 总 反 力 方 向 的 条 件
是
R21 与N21之间的夹角为当量摩擦角；R21与v12之间的夹角为钝角 。
5. 平面四杆机构共有 6 个速度瞬心；其中 3 个是 绝对瞬心。
6. 当两构件组成转动副时，其速度瞬心在 转动副中心 处， 组成移动副时，其瞬心在 垂直道路的无穷远处 处。
lBC 500 mm lCD 350 mm lAD 300 mm
且AD为机架。试分析：
(1) 若此机构为曲柄摇杆机构，lAB 的 最大值；
(2) 若此机构为双曲柄机构，lAB的最
小值； (3) 若此机构为双摇杆机构，lAB 的 取值范围。
解： (1) ABCD为曲柄摇杆机构时，AB必为最短： AB+500≤300+350, AB≤150(mm), 最大 值为150mm
5. 何谓急回运动?试列出三种具有急回运动的连杆机构。
答：急回运动指的是往复运动构件在空回行程的速度大于其工 作行程的速度的现象；具有急回运动的连杆机构有曲柄摇杆机 构，偏置曲柄滑块机构，摆动导杆机构，其具有急回运动的条 件是极位夹角不为零。
三、分析题（每小题10分，共20分）
1.在图示的铰链四杆机构中，已知各杆长分别为:
杆长lCD =120mm，摇杆摆角为60度，摇杆右极位
与机架垂直；试用作图法设计该机构，求得曲柄 AB、连杆BC 和机架AD的长度。
解:作图法设计该机构结果如下图所示。 求得曲柄 AB的长度为60，连杆BC的长度为180 和机架AD的长度为1203。
2.图示的平面六杆机构（其中CE、EF杆未画出）， 各杆尺寸由图中量出，A、D、F三铰链位于同一直线
6. 在建立单自由度的机械系统的等效动力学模型时，确定 等效构件的等效转动惯量大小的原则是 动能不变 ，确定等 效构件上作用的等效力矩的原则是 功率不变 。 7. 一个采取负变位修正的直齿圆柱齿轮与同样基本参数的 标准齿轮相比较，其 齿顶圆 及 齿根圆 变小了。 8. 若增大凸轮机构的基圆半径，对于直动平底推杆盘形凸 轮机构，则其压力角 不变 ；对于直动尖顶推杆盘形凸轮 机构，则其压力角 变小 。 9. 用于平行轴间的一对外啮合标准斜齿圆柱齿轮的正确啮 合条件是 法面模数相等 、 法面压力角相等 、
(3)压力角如图所示。
四、计算题（每小题10分，共20分）
1．求图示平面机构的自由度（若存在复合铰链、局 部自由度或虚约束应明确指出），如果以凸轮为原 动件，该机构是否具有确定的运动？为什么 ？
解：
(1) 机构有复合铰链，在C处；局部自由度F处；虚 约束E或E’处。
机构原动件的数目，低副、高副个数分别为：
机械原理模拟试题与自测题
第一套模拟试题 第二套模拟试题
自测题
一、填空题（每小题2分，共20分）
1. 在平面机构中，一个高副引入 1 个约束，一个低副 引入 2 个约束。
2. 受 单 力 P 驱 动 的 移 动 副 自 锁 条 件 是 单力作用在摩擦锥内 ；受单力P驱动的转动副自 锁条件是 单力作用在摩擦圆内 。
2. 铰链四杆机构成为双摇杆机构的条件是什么？ 答：铰链四杆机构成为双摇杆机构的条件是： a) 最短杆长＋最长杆长≤其余两杆长之和，以最短杆相对
的杆为机架； b) 最短杆长＋最长杆长>其余两杆长之和，以任意杆为机架。
3. 什么叫凸轮机构压力角？在设计凸轮机构时，对压力角 有何限制？
答：推杆所受的正压力方向与受力点速度方向之间所夹的 锐角，设计凸轮机构时，要求压力角不超过许用值。 4. 渐开线齿轮进行变位修正的目的是什么？ 答：渐开线齿轮进行变位修正的目的是避免根切，提高强度， 拼凑中心距等。
则在主动拨盘运动一周的时间内，槽轮运动了 2 秒， 停
歇了 6
秒。
10.机器产生周期性速度波动的主要原因
是驱动功或阻抗功的变化 ，其调节的方法是 加装飞轮
。
二、简答题（每小题4分，共20分）
1. 什么叫渐开线齿轮传动的重合度？其含义是什么？
答：渐开线齿轮传动的重合度指的是实际啮合线长与基 节之比，其含义是表示每一时刻平均啮合轮齿对数。
机构自由度
F 3n 2 pl pH 3 9 212 2 1
当以小齿轮作为主动件时，该机构具有确定的运
动。因为机构的自由度数等于原动件的数目。
2. 已知某机器主轴转动一周为一个稳定运转循环，若取主
轴为等效构件，其等效阻抗力矩 M er 如图所示。设等效驱动 力矩 M ed 为常数，试求：
(1) 该机器的最大盈亏功。并指出最大和最小角速度 max
及 min 出现的位置；
(2) 设主轴的平均角速度 m 100 rad / s ，在主轴上装一 个转动惯量 J F 0.5235 kgm2 的飞轮，试求其运转速
度不均匀系数（不计其他构件的等效转动惯量）。
Me Nm Mer
100
0 2 /3 4 /3 2
7. 一个采取正变位修正的直齿圆柱齿轮与同样基本参数的标 准齿轮相比较，其齿顶圆 及 齿根圆 变大了；而 分度圆 的大 小没有变。
8. 在凸轮机构的推杆常用的运动规律中，具有刚性冲击的
是
等速运动规律
；具有柔性冲击的
是 等加速等减速运动规律 。
9. 接槽轮机构中，已知主动拨盘的角速度为 / 4 rad/s,
n 7 pl 9 pH 1
机构自由度
F 3n 2 pl pH 3 7 2 9 1 2
当以凸轮作为主动件时，该机构不具有确定的运动。 因为机构的自由度数不等于原动件的数目
2．在图示的轮系中，所有齿轮皆为渐开线标准直齿 圆 柱 齿 轮 ， 其 模 数 皆 为 2 mm， 并 已 知 齿 数 z1=20， z2=32，z2’=18，z3’=20 ，z4=30，试求： 齿轮3和齿轮5的齿数和该轮系的传动比i1H 。已知:
因为30＋70<60＋50，
故杆AB为曲柄。
(2) 机构在图示位置时 的压力角为角a； (3) 机构的最小传动角 为角1。
2. 在图示凸轮机构中，试分析: (1) 该机构的名称； (2) 画出该机构的基圆； (3) 标出机构在图示位置时的压力角和位移；
答： (1) 该机构的名称为摆动滚子推杆盘形凸轮机构; (2) 该机构的基圆如图1所示； (3) 机构在图示位置时的压力角和角位移如图2所示；
2. 什么叫速度瞬心？如何求不直接成副的两个构件间的瞬心？
答：两构件上瞬时速度相等的重合点称为速度瞬心。求不直 接成副的两个构件间的瞬心时可用三心定理。 3. 什么样的齿轮称为标准齿轮? 答：所谓标准齿轮是指具有标准模数、标准压力角、标准 齿顶高系数、标准顶隙系数、且分度圆上齿厚等于齿槽宽 的齿轮。
螺旋角相等，螺旋方向相反 。 10. 能将连续转动变为单项间歇转动的机构有 槽轮机构 。
二、简答题（每小题4分，共20分）
1. 什么叫机构自由度？机构具有确定运动的条件是什么？
答：使机构具有确定运动时所必须给定的独立运动规律的数 目称为机构自由度。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。
由机构组成条件得: AB<1150 AB变化范围为(150,450)和(550,1150)
2．在图示的凸轮机构中，试分析： (1)在图上画出该凸轮机构的基圆；
(2)画出机构在图示位置时推杆的 位移s； (3)画出机构在图示位置时的压力 角α。
答： (1)机构的基圆为以r0 为半径的圆；
(2)推杆的位移s如图所示；
1) AB是最短杆，即AB<300, 且 AB +500> 300 +350, 所以150<AB<300
1) AB是其余杆，即300 <AB<500, 且 300+500>AB+350, 所以300<AB<450
2) AB为最长杆，即AB≥500, 且 AB+300>500+350, 所以AB>550
4. 何谓机器的“运转速度不均匀系数” ? 机械的周期性速 度波动调节的实质和方法是什么?
答：运转速度不均匀系数 (max min ) / m，机械的周期
性速度波动调节的实质是加大机械的转动惯量，方法是加飞 轮。
5. 在高速凸轮机构，宜采用哪一种形状的推杆和哪种推杆运 动规律？为什么？
答：在高速凸轮机构，宜采用平底形状的推杆和正弦加速度 或3－4－5次多项式推杆运动规律，因为这样振动小。
解：
图示为凸轮回程轮廓曲线 的设计过程；凸轮轮廓不 合理，因为在B点有变尖 现象。
2. 试设计一图示的铰链四杆机构ABCD，已知AB和
AD的长度（由图中直接量取），要求满足AB1、AB2 与DE1、DE2两组对应位置，并要求满足摇杆CD在第
a12 a2'3 , a3'4 a45
解：由同心条件可得：a12 a2'3 , a3'4 a45
z1 z2 z2' z3
z3 z1 z2 z2' 20 32 18 34
同理：
z3' z4 z5 z4
z5 z3' z4 z4 20 2 30 80
i13
上。
1)用作图法作出CD杆的摆角； 2)当要求CD杆以其摆角的角平分线对称左右摆动 时，EF杆也能以图中FG为对称线作1350摆角的摆动 （即以FG为角平分线，左、右摆动67.50）。用图解 法设计满足这一要求的CE杆和EF杆的长度
解:
一、填空题（每小题2分，共20分）
1. 在机构中，原动件指的是 运动规律已知的构件 ，从 动件指的是 运动规律未知的构件 。 2. 速度瞬心指的是 两构件上绝对速度相等的瞬时重合点 ； 绝对瞬心指的是 绝对速度为零的瞬心点 。 3. 当两构件的相对运动为 移 动，牵连运动为 转 动 时，两构件的重合点之间将有哥氏加速度。 4. 对工作转速远小于其一阶固有频率的转子,当其轴 向尺寸较小时，应进行 静 平衡，当其轴向尺寸较大 时，应进行 动 平衡。 5. 运动副指的是 两构件间的可动连接 ；两构件通过点、 线接触而构成的运动副称为 高副 。