济南大学机械原理期末测试题及答案(1)

2010～2011学年 第二学期
机械制造及自动化专业 机械原理课程期末试卷（答案）
专业___________班级___________姓名__________学号___________
一、是非题(用“Y ”表示正确，“N ”表示错误填在题末的括号中)。

(本大题共10小题，每小题1分，总计10分)
1．机构具有确定相对运动的条件为：其的自由度F >0。

( n ) 2．构件是机构或机器中独立运动的单元体，也是机械原理研究的对象。

( y )
3．在摆动导杆机构中，若取曲柄为原动件时，机构的最小传动角γmin =0º；而取导杆为原动件时，则机构的最小传动角γmin =90º。

( n )
4．机构当出现死点时，对运动传递是不利的，因此应设法避免；而在夹具设计时，却需要利用机构的死点性质。

( y )
5．当其它条件不变时，凸轮的基圆半径越大，则凸轮机构的压力角就越小，机构传力效果越好。

( y ) 6．在蜗杆传动中，蜗杆的升角等于蜗轮的螺旋角，且蜗杆与蜗轮的螺旋线旋向相同。

( y )
7．渐开线直齿圆锥齿轮的标准参数取在大端上。

( y ) 8．为了减小飞轮的尺寸，在机器的低速轴上安装飞轮后，可以较好地降低机器的速度波动。

( n )
9．机器等效动力学模型中的等效质量(或转动惯量)是一个假想质量(或转动惯量)，它不是原机器中各运动构件的质量(或转动惯量)之和，而是根据动能相等的原则转化后计算得出的。

( y )
10．不论刚性回转体上有多少个不平衡质量，也不论它们如何分布，只需要在任意选定两个平面内，分别适当地加平衡质量即可达到动平衡。

( y ) 二、填空题(将正确的答案填在题中横线上方空格处)。

(本大题共5小题，每空2分，总计10分)
1．速度影像的相似原理只能应用于 同一构件上 的各点，而不能应用于机构的 不同构件上 的各点。

2．机械中三角带(即Ｖ带)传动比平型带传动用得更为广泛,从摩擦角度来看，其主要原因是： 三角带属槽面摩擦性质，当量摩擦系数较平面摩擦系数大，故传力大 。

3．在四杆机构中AB BC CD AD AD ====40406060,,,,为机架，该机构是:曲柄摇杆机构 。

4．用作图法绘制直动从动件盘形凸轮廓线时，常采用 反转 法。

即假设凸轮 静止不动 ，从动件作 作绕凸轮轴线的反向转动(-ω1 方向转动)和沿从动件导路方向的往复移动 的复合运动。

5．渐开线直齿圆柱齿轮齿廓上任一点的曲率半径等于 过该点的法线与基圆的切点至该点
间的距离；渐开线齿廓在基圆上的曲率半径等于零；渐开线齿条齿廓上任一点的曲率半径等于无穷大。

三、选择题(将正确的代码A、B、C、D填入横线上方的空格处)。

(本大题共5小题，每小题2分，总计10分)
1．三角螺纹的摩擦(C) 矩形螺纹的摩擦，因此，前者多用于(E) 。

(A)小于； (B)等于； (C)大于； (D)传动； (E)紧固联接。

2．凸轮机构中从动件作等加速等减速运动时将产生 (B) 冲击。

它适用于(E) 场合。

(A)刚性；(B)柔性；(C)无刚性也无柔性； (D)低速；(E)中速；(F)高速。

3．一对渐开线斜齿圆柱齿轮在啮合传动过程中，一对齿廓上的接触线长度是(C) 变化的。

(A)由小到大逐渐； (C)由大到小逐渐；
(C)由小到大再到小逐渐； (D)始终保持定值。

4．设机器的等效转动惯量为常数，其等效驱动力矩和等效阻抗力矩的变化如图示，可判断该机器的运转情况应是(B)。

(A)匀速稳定运转；
(B)变速稳定运转；
(C)加速过程；
(D)减速过程。

5．机械平衡研究的内容是(C)
(A)驱动力与阻力间的平衡 (B)各构件作用力间的平衡
(C)惯性力系间的平衡 (D)输入功率与输出功率间的平衡
四、计算题(列出计算公式，计算出题目所要求解的有关参数)。

(本大题共3小题，每小题10分，总计30分)
1．计算图示机构的自由度。

如有复合铰
链、局部自由度和虚约束，需明确指出。

并
指出该机构是否具有确定的相对运动。

解：铰链C处为具有两个
转动副的复合铰链，(1分)
移动副E、E’中有一个为虚约束，(1分) 滚子F处有局部自由度，(1分)
则n p p
===
791
,,,
L H
(3分)
F n p p
=--=⨯-⨯-=
32372912
L H，(2分)
该机构中有两个原动件(曲柄AB和凸轮O)，并等于机构的自由度数F，故该机构具有确定的相对运动。

(2分)
2．已知图示机构的尺寸(可从图中量取尺寸，μ
l=0.001m/mm)及原动件１的角速度ω
1＝48.78rad/s。

(1)标出所有瞬心位置；
(2)用瞬心法计算构件2的角速度ω2，并确定出其方向。

(3)构件
2上Ｍ点的速
度ＶＭ，并确定出其方向。

解：(1)瞬心数目N ＝K(K－1)/2＝4×(4－1)/2＝6,
各瞬心位置如图所示； (4分)
(2)ωω
2112141224
=l l
P P P P
/＝ω
1×
P12P14／P12P24＝48.78×20／80＝12.195
(rad/s),方向与ω
1同向，逆时针方向；
（3分）
(3)v l
M P M
=ω
224＝ω2μl
M
P
24＝
v P M
M
⊥
24，
12.195×0.001×82＝1m/s，方向：如图所示。

(4分)
３．图示为里程表中的齿轮传动，已知各轮的齿数为z 117=，z 268=，z 323=，
z 419=，z 420'=，z 524=。

试求传动比i 15。

(1)齿轮z 1、z 2为定轴轮系。

i z z 1221
6817
4
=-
=-
=-
(2分)
(2)齿轮z 3、z 4、z 4'、z 5、H 组成行星轮系。

i i z z z z H H
5534354
11120232419=-=-
=-
⨯⨯'
=-
1114
(6分)
(3)i i i H 151254114456=⋅=-⨯-=()()
(2分)
五、图解题(通过图解求解题目所要求的有关参数)。

(本大题共3小题，前一小题10分，后两小题各15分，总计40分)
1．如图示曲柄滑块机构的运动简图，试确定当曲柄1等速转动时，
(1)机构的行程速度变化系数K ； (2)最小传动角γmin 的大小； (3)滑块3往复运动时向左的平均速度大还是向右的平均速度大
(4)当滑块3为主动时，机构是否出现死点，为什么？ (在图中用作图法求解)
解：(1)θθθ==+-==101801801901701118
,()().K 。

(2分)
(2)γmin =57 。

(3分)
(3)向左大。

(2分)
(4)会出现，因为在连杆与曲柄
共线时传动角γ=0。

(3分)
2. 如图所示，有一对心直动滚子从动件偏心圆凸轮机构，O 为凸轮几何中心，O 1为凸轮转动中心，直线AC ⊥BD ，O 1O ＝OA/2，
圆盘半径R ＝60mm ，滚子半径r r =10mm 。

试根据上述条件确定基圆半径r 0、行程h ，C 点压力角αc 和D 点接触时的位移h D 、压力角αD 。

(要求在图中画出并同时计算出)
解：
(1)r O A r 0140=+=r mm ； (3分) (2)h =60mm ； (3分)
(3)αC =0
； (3分)
(4)h O O R r r D =++-=12203616().r mm
(3分)
(5)
αD O O
OD ==arctg (
).12320 (3分)
3．直齿圆柱齿轮与齿条无侧隙啮合如图所示，已知m =10mm ，α＝20
︒，h a *
=1，c *.=025。

(1)由图量取分度圆半径，求齿轮齿数； (2)计算基圆半径、基圆齿距
p b
；
(3)作图求实际啮合线段长，并用以求重合度； (4)作图表示齿条和齿轮的实际工作段；
(5)由图量取齿条分度线与节线的距离，求齿轮的变位系数，并回答是正变位还是负变位；
(6)说明齿轮有无根切。

解：(1)量得r =60mm ，z r m ==⨯÷=22601012/ (2分) (2)
r r b cos cos .==⨯︒=α602056382
mm
p m b cos cos .==⨯⨯︒=ππα102029521
mm (3分)
(3)作图如下，量得B B 2144≈mm ；
ε=≈≈B B p 2144295149//..
b (4分)
(4)如图中阴影部分。

(2分) (5)量得xm =3mm ，x xm m ===//.31003；是正变位 (2分)
(6)无根切，因x >x
min ，x min ()/.=-=1217170294 (2分) 或：由于齿条的齿顶线在极限啮合点N 1的下侧，故无根切。