《机械原理》试题及答案

移动副。

即0'',0,4,3=====F p p p n ；所以该机构自由度为：处各有一个转动副，F 处为复合铰链有两个转动副，B 两个移动副记作一个移动副。

即；所以该机构自由度为：=30mm ，l AC =100mm ，l BD =50mm ，l DE =40mm ，运动，试用图解法求机构在ο451=ϕ时，点D 和E 的的角速度和角加速度。

（15分） Vc3=VC4=0,ac3=ac4=0,ω3=ω2，α3=α2。

？大小方向0322√⊥⊥+=+=BC AB v v v v C B C B C 取μv =0.005m ·s -1/mm 作上式的速度图（图及e 。

pd v v D .02.45005.0=⨯==μpe v v E .04.34005.0=⨯==μl bc bcv 2123.05.48005.022=⨯==μωii.加速度分析21/303.0100s m l a a AB nB B =⨯===ω222249.0123.000.2m l a BC n B C =⨯==ωv a C C k C C ⨯⨯⨯==3233234005.0222ω？大小方向∨∨⊥→→=++=222BC BC A B a a a a tBC nB C BC 以μa =0.04m ·s -2/mm 作加速度图（图c ），再加速度影像原理得点61.214.6504.0''d p a aD =⨯==μ84.201.7104.0''e p a aE =⨯==μ'2'222123.085.2504.0l c n l a CB a CB t BC =⨯===∂μ3、设计一对渐开线外啮合标准齿轮圆柱齿轮机构。

已知压力角α与齿顶高系数*a h 为标准值，试求：（101) 该圆柱齿轮机构的传动比i 12BA 1 1ϕ ω14b图ca) 该圆柱齿轮机构的传动比 218361212===z z i b) 两轮的分度圆直径：mm mz d 5418311=⨯== mm mz d 10836322=⨯==齿顶圆直径：mm m h z d aa 633)1218()2(*11=⨯⨯+=+=mm m h z d a a 1173)1236()2(*22=⨯⨯+=+=齿根圆直径：mm m c h z d a f 5.463)25.021218()22(**11=⨯⨯-⨯-=--= mm m c h z d a f 5.1003)25.021236()22(**22=⨯⨯-⨯-=--=基圆直径：mm d d b 74.5020cos 54cos 11=︒⨯=∂⨯= mm d d b 94.10920cos 117cos 22=︒⨯=∂⨯=分度圆上齿厚：mm ms 71.42314.32=⨯==πc) 两轮中心距：mm d d a 81210854221=+=+=4、在图示轮系中，已知：Z 1=22，Z 3=88，Z 3’=Z 5。

试求传动比i 15。

（10分）答：齿轮1、2、3、H 组成行星轮系部分；齿轮3’、4、5组成定轴轮系部分；其中行星轮系部分的传动比：422881321323113-=-=-=-=--=z z z z z z i H H Hωωωω （1）定轴轮系部分：1'354'3545'35'3-=-=-=z zz z z z i ωω （2）由图中可知：又有：'33ωω= （4）由式1、2、3、4联立可得：915=i五、设计题（10分）设计一导杆机构，已知机架长度100mm ，行程速比系数K=1.5。

（要求保留作图轨迹，以及必要的文字说明） 解：导杆机构的极位夹角︒=+-⨯︒=+-⨯︒=3615.1)15.1(1801)1(180K K θ根据导杆机构的特性知：ϕθ=；其中ϕ为导杆的摆角作图步骤：a) 作θϕ==∠mDnb) 作mDn ∠的角平分线，在该线上取mm d l DA 100==（即机架长度） c) 过A 点作导杆任一极位的垂线AC 1（或AC 2），其即为曲柄，故mm d a 90.30)2/36sin(100)2/sin(=⨯==ϕ123 3’54 H 图3试题2一、填空题（每题2分，共20分）1、机构具有确定运动的条件：机构自由度数= 机构的原动件数。

2、速度影像的相似原理只能应用于同一构件上的各点。

3、对心曲柄滑块机构，若以滑块为机架，则该机构演化为定块机构（或直动导杆机构）。

4、移动副的自锁条件是：驱动力作用在移动副的摩擦角内。

5、凸轮机构推杆的常用运动规律中，一次多项式运动规律有刚性冲击。

6、渐开线的形状取决于基圆的大小。

7、直齿圆柱齿轮机构的正确啮合条件是：模数相等、压力角相等。

8、有一外槽轮机构，已知槽轮的槽数4 z，转盘上装有一个圆销，则该槽轮机构的运动系数k= 0.25 。

9、回转构件进行动平衡时，应在两个平衡基面上加平衡质量。

10、当两构件组成兼有滑动和滚动的高副时，其瞬心在过接触点高副元素的公法线处。

二、简答题（每小题5分，共25分）1、简述构件和零件的区别和联系？答：a)构件：从运动角度讲是不可再分的单位体。

b)零件：从制造角度讲是不可再分的单位体。

c)构件可以由多个零件通过刚性联结获得。

2、什么是当量摩擦系数？答：为了计算摩擦力简便，把运动副元素几何形状对运动副的摩擦力的影响因素计入到摩擦系数中，这种转化后的摩擦系数称为当量摩擦系数。

3、实现往复移动或往复摆动的机构有哪些？答：（1）连杆机构（3）螺旋机构（4）齿轮齿条机构（5）组合机构4、机械的“平衡”与“调速”都可以减轻机械中的动载荷，但两者有何本质区别？答：1)机械平衡是通过消除或减小惯性力和惯性力矩来减轻机械中的动载荷。

2)调速是使机械的运动避开其共振区域，从而减小轴的挠度，获得减轻机械中动载荷的目的。

5、简述渐开线圆柱斜齿轮机构主要有哪些优缺点？答：优点：（1）啮合性能好：逐渐啮入，逐渐啮出，传动平稳，噪音小。

（2）重合度大：降低每对齿轮的载荷，提高承载能力。

（3）结构紧凑：避免根切的最小齿数小。

缺点：运转时有轴向力。

三、计算题（共45分）1、绘制缝纫机下针机构简图（草图）。

(5分)2、图示为一内燃机的机构简图，试计算其自由度，并分析组成此机构的基本杆组及机构级别。

(10分)答：见图所示。

活动构件n=7；低副pl=10；1234ABCDBC DHFE5、图示轮系中，已知：100,20',60543221======z z z z z z 。

试求传动比i 41。

（10分） 答：35206010020'02152115-=⨯⨯-=-=--=z z z z i H H Hωωω （1）3120602020'3214324114-=⨯⨯-=-=--=z z z z z z i H H Hωωωω （2）由式1、2联立可得：5.141-=i四、设计题（10分）如图所示，设已知破碎机的行程速比系数K=1.2，颚板长度mm l CD 300=，颚板摆角︒=35ϕ，曲柄长60mm 。

试设计该四杆机构。

解：作图步骤：d) 由给定的行程速比变化系数K ，得曲柄摇杆机构的极位夹角︒=+-⨯︒=+-⨯︒=36.1612.1)12.1(1801)1(180K K θe) 作出摇杆两个极限位置C 1D 和C 2D ，使f) 连接C 1、C 2，并作C 1M 垂直于C 1C 2。

g) 作︒=︒-︒=-︒=∠64.7336.16909021θN C C ，N 与M 相交于P 点，由图可见，︒==∠36.1621θPC C 。

h) 利用余弦定理求AC 1（令为x ）()()xx l l x x l AB C C AB +⨯-++⨯=222cos 22122θ 量得mm l C C 42.18021=代入求得连杆的长度：mm x 44.225=i) 以C 1为圆心，x 为半径作圆，与前述外接圆的交点即为所求的A 点。

j) 量得机架长：309.43mm试题3一、填空题（每空2分，共20分）1、 机构中按给定的运动规律对立运动的构件称为 原动件 ；而其余活动构件称为 从动件 。

2、 转动副的自锁条件是： 驱动力作用在摩擦圆内 。

3、 对心曲柄滑块机构，若以曲柄为机架，则该机构演化为 导杆机构 。

4、 机构的压力角是指 力与速度所夹锐角 。

5、 凸轮机构推杆的常用运动规律中，余弦加速度运动规律有 柔性 冲击。

6、 齿轮机构的重合度愈大，表明同时参加啮合的轮齿对数愈 多 。

7、 棘轮机构的主要组成构件有： 棘轮 、 棘爪 、 止动爪 等。

8、 机器速度波动的类型有： 周期性速度波动 、 非周期性速度波动 。

9、 设计滚子推杆盘形凸轮轮廓线时，若发现工作廓线有变尖现象时，则尺寸参数上应采取的措施是： 加大基圆半径 。

10、 在曲柄摇杆机构中，当 曲柄 与 机架 两次共线位置时出现最小传动角。

二、简答题（每小题5分，共25分） 1、何谓运动副及运动副元素？答： 运动副是指两构件直接接触具有确定的相对运动关系的一种联结。

（书本）：两个构件直接接触而组成的可动的联接。

1 2 54H32’运动副元素： 参加接触的部分。

两构件上能够参加接触而构成运动副的表面。

2、 列举5种能实现连续回转运动的机构。

答：1） 摩擦传动机构：如带传动、摩擦轮等2） 啮合传动机构：如齿轮传动、蜗杆传动、链传动等 3） 连杆机构：如双曲柄机构、平行四边形机构等。

3、 简述进行质量代换需要满足的三个条件？动代换和静代换各应满足什么条件？ 答：质量代换法需满足三个条件：1、 代换前后构件的质量不变；2、 代换前后构件的质心位置不变；3、 代换前后构件对质心轴的转动惯量不变；其中：动代换需要满足前面三个条件；静代换满足前两个条件便可。

4、齿轮传动要匀速、平稳地进行，必须满足哪些条件？ 答：1） 对齿廓的要求：齿廓满足定传动比的齿廓啮合基本定律。

2） 对重合度要求：齿轮啮合的重合度大于1。

3） 对正确啮合要求：满足正确啮合条件。

5、有一滚子推杆盘形凸轮机构，在使用中发现推杆滚子的直径偏小，欲改用较大的滚子，问是否可行？为什么？ 答：不一定。

令滚子半径为r r ；凸轮理论轮廓线的最小曲率半径为min ρ 当：min ρ>r r 时：工作廓线出现交叉，出现失真现象。

这时不可行。

当：min ρ=r r 时：工作廓线出现尖点，凸轮轮廓在尖点处易磨损而导致失真。

这时也不可行。

当：min ρ<r r 时：这时也不可行。

三、计算题（共45分）1、绘制唧筒机构简图（草图）。

（5分）2、图示为一内燃机的机构简图，试计算其自由度；以EG 为原动件时分析组成此机构的基本杆组及机构级别。