机械原理试卷及答案-5

试 题：

一、名词解释：(每小题3分，共15分)

1．构件与零件； 2．摩擦圆； 3．自锁； 4．速度不均匀系数； 5．变位齿轮 二、回答下列问题：（每小题5分，共25分）

1．齿式棘轮机构中棘爪能够顺利啮入棘轮齿根的条件是什么？ 2．刚性转子动平衡的条件是什么？ 3．机器中安装飞轮有什么作用？

4．采用十字轴万向联轴器，怎样使主、从动轴的角速度始终相等？ 5．请举出三种能实现从动件作往复直线运动的机构来，并简述其特点 三、综合题：（共60分）

1． 计算图示机构的自由度，若有复合铰链、局部自由度和虚约束，请指出。 （8分）

2． 试画出图示凸轮机构中凸轮1的理论廓线，并标出从动件2的最大升程。 （8分）

3．找出图示机构的全部瞬心，并写出图示位置构件1的角速度1 与构件3的速度3v 之间的关系表达式。 （8分）

4．已知图示轮系中各轮的齿数：151

=z ，252=z ，203=z ，20'2=z ，604=z ，

55'4=z ，主动轮1的转速r/mm 1101=n ，转向如图。试求构件H 的转速H n 的大小和方

向。 （13分）

5．已知曲柄摇杆机构ABCD 中的摇杆mm 50=CD

l ，摇杆摆角 40=ψ

，行程速比系

数K =1.5，机架长mm 40=AD l ，试用作图法求出该机构的曲柄和连杆的长AB l 、BC l 。

（10分）

6．渐开线直齿圆柱齿轮减速器中一对齿轮的传动比212

=i ，测得有关参数为：181=z ，

mm 100a1=d ，mm 5.77f1=d ，mm 7606.14b =p ，中心距mm 135=a 。试求：1）

2z 、m 、α、*a h 、*c 的值；2）按m/mm 001.0L =μ作啮合图，在图上标出理论啮合线

21N N 和实际啮合线段21B B ；3）由啮合图估算重合度ε。 （13分）

参考答案

一、名词解释：

1．构件：机构中每一个独立运动单元体。

零件：组成构件的制造单元体。

2．摩擦圆：在径向轴颈的摩擦中，轴颈半径r和f v为定值，因此ρ为定值，以轴心O 为圆心，以ρ为半径画的圆，称为摩擦圆。

3．自锁：由于摩擦的存在会出现无论施加多大的驱动力，都不会使机构产生运动的现象，这种现象称为机械的自锁。

4．速度不均匀系数：角速度波动的幅度ωmax-ωmin与平均角速度ωm之比，即（ωmax-ωmin）/ωm。

5．变位齿轮：只改变刀具与轮坯的相对位置来切制齿轮的方法加工出来的齿轮就称为变位齿轮。

二、回答问题：

1．齿式棘轮机构中棘爪能够顺利啮入棘轮齿根的条件是：棘爪轴心位置角β应大于摩擦角φ，即棘轮对棘爪的总反力R12的作用线与轴心连线O1O2的交点K应位于O1、O2之间。

2．当转子转动时，转子上分布在不同平面内的各个质量所产生的空间离心惯性力系的合力及合力矩均为零。

3．飞轮的作用是用于调速，之所以能调速，是利用了飞轮的储能作用。由于飞轮具有很大的转动惯量，因而要使使其转速发生变化，就需要较大的能量，当机械出现盈功时，飞轮可以动能的形式将多余的能量储存起来，而使主轴角速度上升的幅度减小；反之，当机械出现亏功时，飞轮又可释放出其储存的能量，以弥补能量的不足，从而使得主轴角速度下降的幅度减小。飞轮的另一功用是可以利用飞轮的较大转动惯量使某些机构在死点位置能正常运转。

4．1）主、从动轴1、3和中间轴2应位于同一平面内；

2）主、从动轴1、3的轴线和中间轴2的轴线之间的夹角相等；

3）中间轴两端的叉面应位于同一平面内。

5．1）曲柄滑块机构：可以传递较大的力；

2）凸轮机构：传递力不大，但容易实现给定的从动件运动规律；

3）齿轮齿条机构：齿轮主动，齿条被动，还需其他机构实现齿轮的往复转动。三、综合题：

1．局部自由度的消除：分别将两滚子与相铰接的一构件看成一体。

F=3×5-2×6-2×1=1

局部自由度

2. 注意：在尖角处理轮轮廓曲线的曲率半径应与滚子的半径相等。

理论轮廓曲线实际轮廓曲线

3．由瞬心可知：构件3的速度大小为

31311413P l v v P P μω==

l μ——比例系数。

13

4．解：此轮系为一复合轮系，由齿轮2´、3、4和系杆H 组成周转轮系，由齿轮1、2、4组成定轴轮系。并对它们分别计算，其中由结构可知22n n '=，44n n '=，对于定轴轮系有

121221255153n z i n z =

=-=-=-，得2135n n =- （1）

1414415511153n z i n z '''====，得41311n n '= （2） 周转轮系部分的传动比，

24244260

3

20H H H n n z i n n z '''-=

=-=-=-- （3）

将（1）、（2）代入（3）式，可以求得 6 r /m i n H n =，方向与n 1相同。

n

5．解：根据行程速比系数，极位夹角为

1 1.51

180180361 1.51k k θ--=︒

=︒⨯=︒++

作图如下：得 13.6AB l ≈，36BC l ≈。此题另有一解，此处略。

6．解：1）212121836z i z ==⨯=

12()

1352m z z a +=

=，得 m=5

*11(2)100a a d m z h =+=, 得 *

1a h =