2机械原理考试试题及答案

试题 1

一、填空题（每空 2 分，共20 分）

1、两构件通过面接触而构成的运动副称为低副。

2、斜齿轮传动与直齿轮传动比较的主要优点：啮合性能好，重合度大，结构紧凑。

二、简答题（15 分）

1、何谓四杆机构的“死点”？

答：当机构运转时，若出现连杆与从动件共线时，此时γ=0 ，主动件通过连杆作用于从动件上的力将通过其回转中心，从而使驱动从动件的有效分力为零，从动件就不能运动，机构的这种传动角为零的位置称为死点。

2、用范成法制造渐开线齿轮时，出现根切的根本原因是什么？避免根切的方法有哪些？

答：出现根切现象的原因：

刀具的顶线（不计入齿顶比普通齿条高出的一段c*m ）超过了被切齿轮的啮合极限点

N1，则刀具将把被切齿轮齿根一部分齿廓切去。

避免根切的方法：

a) 减小齿顶高系数ha*

b) 加大刀具角α

c) 变位修正

三、计算题（45 分）

1、计算如图 1 所示机构的自由度，注意事项应说明？（5*2 ）

C D E

G F

C

D

B

B

A A

a b

图 1

小题a：

其中A 、B 处各有一个转动副， B 处有一个移动副，C、D 处的移动副记作一个移动副。即n 3, p l 4, p h0, p' F ' 0 ；所以该机构自由度为：

F 3n ( 2 p l p h p' ) F '

3 3 （2 4

1

0 0）0

小题b：

其中A 、B 、C、G、H 处各有一个转动副， F 处为复合铰链有两个转动副， B 处有一个局部自由度， D 、 E 处的两个移动副记作一个移动副。即

n 7, p

l 9, p

h

1, p' 0，F ' 1 ；所以该机构自由度为：

F 3n ( 2 p l p h p') F '

3 7 （2 9 1

1

0）1

2、如图 2 所示机构中，各尺寸为：l AB=30mm ，l AC=100mm ，l BD=50mm，l DE=40mm，曲柄

以等角速度ω1=10 rad/s 运动，试用图解法求机构在及构件 2 的角速度和角加速度。（15 分）

1

45 时，点D 和E 的加速度，以B

D

2 1 ω1

3 A 1

4

E

图 2

图a 图b 图c

解：以μl=0.0025m/mm 作机构的位置简图，如图 a 所示。此机构中构件 2 和摇块 3 组成移动副，且构件 2 作平面一般运动，选C（C2 和C3）为重合点，则Vc3=VC4=0,ac3=ac4=0, ω3= ω2，α3=α2。

i.速度分析

v B 1l AB 10 0.03 0.3m / s

v C2 v B v C 2B v C 3 v C 2C 3

方向AB BC // BC

大小？0 ？

取μv=0.005m ·s-1/mm 作上式的速度图（图b），再根据速度影像原理得点 d 及e 。

v

D v

v

E v pd 0.005 45.2 0.23m / s（沿pd方向）pe 0.005 34.4 0.17m/ s（沿pe方向）

a

l l n c

a a a

n *

v

bc 2 2

0.005 48.5 2.00rad / s （瞬时针） l bc

0.123

i .

加速度分析

a B

B 2 1 AB

100 0.03 3m/ s

2

n C2 B

2

2 BC

2.002

0.123 0.49m / s

2

k C 2 C 3

a

2 3v

a

C2 C3

2 a n

2 0.005 a t

34.5 0.69m / s 2

a

a t

（方向 D E ）

a

r

C 2

B

方向 B A 大小

C 2B

C

B C2 B

C 3

BC ？

C 2C 3

BC

C 2C 3

// BC ？

以μ a =0.04m ·

s -2

/mm 作加速度图（图 c ），再加速度影像原理得点 d ’和 e ’，由图可得：

a D

a

p ' d '

a E

a p 'e ' 0.04

0.04 65.14

71.01 2.61m / s

2

2.84m / s

2

（沿p ' d '方向）

（沿p ' e ' 方向）

t C 2 B

2

' ' a 2 2

0.04

25.85

8.41rad / s

（顺时针）

l CB

l CB

0.123

3、设计一对渐开线外啮合标准齿轮圆柱齿轮机构。已知

z 1=18， z 2=36 ，模数 m=3，压力角

α与齿顶高系数

a 为标准值，试求： （

10 分）

1) 该圆柱齿轮机构的传动比 i 12

2) 两轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、基圆直径、分度圆上齿厚

3) 求两轮的中心距 答：

a)

该圆柱齿轮机构的传动比

i 12

z 2 36 2

z 1

18

b)

两轮的分度圆直径：

d 1 mz 1 3 18 54mm d 2 mz 2 3 36 108mm

齿顶圆直径：

d a1

(z 1

2h * )m (18 2 1) 3

63mm

d a 2

( z 2

2h *

) m (36 2 1) 3 117 m m

齿根圆直径：

d f 1 ( z 1 2h

*

2c *

)m (18 2 1 2 0.25) 3 46.5mm

a

a

a 2

h