机械原理考试试题及答案详解 (2)

机械原理模拟试卷

一、填空题(共20分，每题2分)

1. 若忽略摩擦，一对渐开线齿廓啮合时，齿廓间作用力沿着方向。

( ①齿廓公切线②节圆公切线③中心线④基圆内公切线) 2. 具有相同理论廓线，只有滚子半径不同的两个对心直动滚子从动件盘形凸轮机构，其从动件的运动规律，凸轮的实际廓线。

( ①相同②不同③不一定 )

3. 刚性转子动平衡的力学条件是。

( ①惯性力系的主矢为零②惯性力系的主矩为零

③惯性力系的主矢、主矩均为零)

4. 机械在周期变速稳定运转阶段，一个循环内的驱动功W d阻抗功W r。

( ①大于②等于③小于④不一定)

5. 从机械效率的观点看，机构发生自锁是由于。

( ①驱动力太小②生产阻力太大③效率小于零④摩擦力太大) 6. 差动轮系是指自由度。

( ①为2的周转轮系②为2的定轴轮系③为1的周转轮系)

7. 渐开线齿轮传动的轴承磨损后，中心距变大，这时传动比将。

( ①增大②减小③不变 )

8. 三心定理意指作平面运动的三个构件之间共有瞬心，它们位于。

9. 在平面中，不受约束的构件自由度等于，两构件组成移动副后的相对自由度等于。

10. 在曲柄滑块机构中，以滑块为主动件、曲柄为从动件时，则曲柄与连杆处于共线时称机构处于位置，而此时机构的传动角为度。二、完成下列各题(共20分，每题5分)

1. 试计算图示机构的自由度(写出计算公式，若有，请指出复合铰链、局部自由度和虚约束)。

2. 图示轴颈与轴承组成的转动副，轴颈等速运转，已知： 为摩擦圆半径，Q 为作用于轴颈上的外载荷。

(1) 写出轴颈所受总反力R 12的大小，并在图中画出其方向； (2) 写出驱动力矩M d 的表达式，并在图中画出方向。

3. 图示为等效构件在一个稳定运转循环内的等效驱动力矩M d 与等效阻力矩M r 的变化曲线，图中各部分面积的值代表功的值W(N ·d)。

(1) 试确定最大盈亏功ΔW max ； (2) 若等效构件平均角速度m =

50rad/s ，运转速度不均匀系数δ=0.1，试

求等效构件的min

及

max

的值及发生的

位置。

4. 在图示摆动导杆机构中，设已知构件1的角速度

1

顺时针转动及各构件尺

寸。试求：

(1) 构件1、3的相对瞬心；

(2) 构件3的角速度3；

100

120

15

20

25

M d

M r

M φ

1题图 ω Q

ρ 1 2

2题图 D

E

I

A

B

C

F

G

H

4

1

1

2 3

三、图示薄盘钢制凸轮，已知重量为8N ，重心S 与回转轴心0点之距e=2mm ，凸轮厚度δ=10mm ，钢的重度γ=7.8×10-5 N/m 3，拟在R=30mm 的圆周上钻三个半径相同的孔(位置如图所示)使凸轮轴平衡，试求所钻孔的直径d 。 (10分)

四、图示曲柄摇杆机构运动简图，所用比例尺μl = 1mm/mm 。试作： (12分)

(1) 画出摇杆在两个极限位置时的机构位置图，并标出摇杆CD 的摆角ψ； (2) 标出极位夹角θ； (3) 计算行程速比系数K ；

(4) 将该机构进行修改设计：保持L AB 、L BC 、K 不变，使摆角ψ=2θ，试用图解法求摇杆长度L CD 及机架长度L AD 。

五、在图示凸轮机构中，已知凸轮以角速度ω逆时针方向转动，令凸轮的基圆半径以r 0表示，行程以h 表示，偏心距以e 表示，压力角以α表示，推杆位移以s 表示，凸轮的推程运动角以δ0表示，回程运动角以δ0ˊ表示，远休止角以δs 表示，近休止角以δs ˊ表示，a 为实际廓线推程起始点，b 为实际廓线推程终止点，c 为实际廓线回程起始点，d 为实际廓线回程终止点。试作图表示：

(12 分)

比例尺μl =0.001m/mm

(1) 凸轮的基圆并标注其基圆半径r 0； (2) 推杆的行程h ；

(3) 当前位置时的压力角α和位移s ； (4) 凸轮的偏置e 。

六、在图示中，有一对正常齿标准外啮合渐开线直齿圆柱齿轮传动，已知中心距a = 100mm ，传动比i 12=1.5，压力角α=20°。

(13 分)

(1) 试求模数m 和齿数z 1、z 2。要求：① 模数m 不小于3，且按第一系列(,…3,4,5,6,…)选择；② 小齿轮齿数z 1按不根切情况下齿数最少选择。

(2) 分别计算两齿轮的r a 、r 、r b 、r f ，并将计算结果在图中标注出来；直接在试题纸上的图中作出理论啮合线和实际啮合线，并标注出来。

七、在图示轮系中，已知各齿轮齿数分别为z 1=18、z 1′=24、z 2=23、

z 3=22、z 3′=24、z 4=60、z 4′=80、z 5=28及ω1=120rad/s 。试求： (13 分)

(1) 分析此轮系的组成；

(2) 该轮系传动比i 1H ；

(3) 行星轮的角速度ω5

示意图

机械原理模拟试卷题解

一、填空题

1. ④ ，

2. ① 、 ② ，

3. ③ ，

4. ②，

5. ③ ，

6. ① ，

7. ③ ，

8. 三个， 同一直线上；

9. 3， 1； 10. 死点，0。 二、完成下列各题 3. 解

F=3n-2P l -P h =3×8-2×11-1=1

在C 处存在复合铰链；在F 处有局部自由度；在J 或I 处有虚约束。 4. 解

(1) R 12 =-Q ，方向如图所示； (2) M d =Q ×ρ，方向如图所示；

3. 解

(1) 依据图中值，可求得ΔW max =125N ·m ；

(2) 因为：ωm =( ωmax + ωmin )/2

δ = ( ωmax - ωmin )/ ωm

所以： ωmin =47.5 r/min ，ωmax =52.5 r/min ωmin 出现在e 处，ωmax 出现在b 处。 4. 解

(1) P 13如图所示；

(2)ω3 =ω1×P 14P 13/ P 34P 13

三、解

此凸轮属于静平衡，凸轮不平衡重径积为Q e =8e ，而每个钻孔的重径积为-Q ′R =-(πd 2/4)δγR ，依据静平衡条件，并在y 轴上投影，得d=20.9mm 。