机械原理考试题目含答案

一、单项选择题
1．斜齿轮的标准模数和压力角在（ B ）上。

A. 端面
B. 法面
C. 轴面 D．前面的答案都不对
2．由4个构件组成的复合铰链，共有（C ）个转动副。

A．1 B．2
C．3 D．4
3．离基圆越近，渐开线曲率半径（ C ）。

A．越大 B．不变 C．越小 D．减小或不变
4．渐开线齿轮的压力角指的是( C ) P202
A．基圆上的压力角 B．齿根圆上的压力角
C．分度圆上的压力角 D．齿顶圆上的压力角
5．一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变化的。

( C )
A．由小到大逐渐变化 B.由大到小逐渐变化
C．由小到大再到小逐渐变化 D.始终保持定值
6．无急回特性的平面连杆机构中，行程速比系数( B )。

A K=0.5
B K=1
C K=1.5 D. K=2
7．（ B ）为无穷大引起的冲击为刚性冲击。

P171
A.速度
B.加速度
C.加速度的导数 D．前面的答案都不对
8．曲柄摇杆机构中，摇杆的两个极限位置出现在（ C ）。

A．曲柄和机架共线的两个位置B．摇杆和连杆共线的两个位置C．曲柄和连杆共线的两个位置 D．摇杆和机架共线的两个位置
9．一对标准渐开线直齿圆柱齿轮传动中，若实际中心距大于标准中心距，那么其传动比( B )P200
A．增大 B．不变 C．变小 D．变小或不变
10．已知一渐开线标准直齿圆柱齿轮，齿数25，齿顶高系数为1，顶圆直径135 mm，则其模数大小应为 ( C )da=(z+2ha*)m
A.2 mm
B.4 mm
C.5 mm
D.6 mm
11．两构件组成运动副的必备条件是[ A ]。

A．直接接触且具有相对运动；B．直接接触但无相对运动；
C．不接触但有相对运动；D．不接触也无相对运动。

12．在平面连杆机构中，若满足“最短杆长度+最长杆长度≤其余两杆之和”的条件，
使机构成摇杆机构，应[ B ]。

P132
A．固定最短杆 B．固定最短杆的邻边
C．固定最长杆 D．固定最短杆的对边
13．要使机构具有确定的相对运动，其条件是[ C ]。

A．机构的自由度等于1； B．机构的自由度数比原动件数多1；C．机构的自由度数等于原动件数D．前面的答案都不对
14．一对相啮合传动的渐开线齿轮，其啮合角是[ C ]
A．基圆上的压力角 B．节圆上的压力角
C．分度圆上的压力角 D．齿顶圆上的压力角
15．棘轮机构中常采用了止回棘爪主要是为了 [ A ]
A．防止棘轮反转 B．对棘轮进行双向定位
C．保证棘轮每次转过相同的角度D．前面的答案都不对
16．凸轮从动件按等速运动规律运动上升时，刚性冲击出现在[ D ] A．升程开始点；B．升程结束点；
C．升程中点；D．升程开始点和升程结束点；
17．用（A）来调节机器的周期性速度波动。

P110
A.飞轮
B.调速器
C.轮系D．前面的答案都不对
18．机械出现自锁是由于[ A ]P79
A．机械效率小于等于零 B．驱动力太小
C．阻力太大 D．约束反力太大
19．凸轮转速的大小将会影响[ D ]
A．从动杆的升距 B．从动杆处压力角
C．从动杆的位移规律 D．从动杆的速度
20．曲柄摇杆机构有死点存在时，其主动件是[ B ]
A．曲柄； B．摇杆；
C．连杆； D．导杆
21.滚子从动件盘形凸轮的理论廓线和实际廓线之间的关系为（d）
a)两条廓线相似 b)两条廓线相同
c)两条廓线之间的径向距离相等 d)两条廓线之间的法向距离相等
22.由若干机器并联构成的机组中，若其单机效率各不相同，其最高、最低效
率分别为η
max ，η
min
，则机组的效率η为(D) 。

（A）η<η
min
（B）η≥η
max
（C）η
min
≤η≤η
max
（D）η
min
>η>η
max
二、填空题：
1．在曲柄摇杆机构中，当曲柄和连杆两次共线位置时出现最小传动角。

2．一对模数相等的渐开线标准直齿圆柱齿轮标准安装时，两轮的分度圆相等；齿轮的节圆和分度圆重合，啮合角α′压力角α；中心距a等于两轮
半径之和
3．刚性转子静平衡的力学条件是，动平衡的力学条件是。

4．机构处于死点位置时，其传动角γ为度，压力角α为度。

5.如图所示两对蜗杆传动中，(a)图蜗轮的转向为；
(b)图蜗杆的螺旋方向为。

6．在凸轮机构推杆的四种常用运动规律中，运动规律有刚性
冲击；运动规律有柔性冲击。

7．一对渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合为，
不发生根切最少齿数为。

8．平面四杆机构自由度为，平面五杆机构自由为。

9．机器的制造单元是，运动单元是。

10．相对瞬心与绝对瞬心相同点是 ,
而不同点是。

11．一对渐开线标准齿轮非标准安装时，节圆与分度圆重合，分度圆的
大小取决于和齿数。

12．在工程实际中，常选用、机构来实现间
歇运动。

13.说出两种变回转运动为直线运动的机构：，。

14.在推杆常用的运动规律中，运动规律会产生刚性冲击,
运动规律会产生预柔性冲击。

15．在铰链四杆机构ABCD中，AB、BC、CD以及AD的杆长分别为30mm、50mm、60mm和
70mm，当以AB杆为机架时，该机构为机构；若以AD杆为机架时，该机
构为机构。

16．平面四杆机构的自由度为，平面五杆机构的自由度为。

17．渐开线直齿圆柱外齿轮齿廓上各点的压力角是不同的，它在圆上的压力
角为零，在圆上的压力角则取为标准值。

18．齿轮变位不仅可以消除，而且可以改变齿轮传动的。

19．机器的制造单元是，运动单元是。

20. 曲柄摇杆机构有死点位置时，是主动件，此时曲柄与
共线。

21.平面运动副的最大约束数为 5 ，最小约束数为 1 。

22.平面机构中若引入一高副将带入 1 个约束，而引入一个低副将带入 2 个约束。

23.机构具有确定运动的条件.
1）机构自由度F ≥1
2）机构原动件的数目等于机构的自由度数目
24.当两构件组成转动副时,其相对速度瞬心在转动副的圆心处;组成移动
副时,其瞬心在垂直于移动导路的无穷远处;组成滑动兼滚动的高副时,其
瞬心在接触点两轮廓线的公法线上.
25.相对瞬心与绝对瞬心相同点是都是两构件上相对速度为零,绝对速度相
等的点 ,而不同点是相对瞬心的绝对速度不为零,而绝对瞬心
的绝对速度为零 .
26.速度影像的相似原理只能用于同一构件上的两点,而不能用
于机构不同构件上的各点.
27.速度瞬心可以定义为互相作平面相对运动的两构件上,相对速度为零,绝对速
度相等的点.
28.个彼此作平面平行运动的构件共有 3 个速度瞬心,这几个瞬心必位于同
一条直线上 .含有6个构件的平面机构,其速度瞬心共有 15 个,其中 5 个是绝
对瞬心,有 9 个相对瞬心.
29.一对心曲柄滑块机构，若以滑块为机架，则将演化成直动滑杆机构（定块
机构，或移动导杆机构）机构。

30.在图1所示铰链四杆机构中，若机构以AB杆为机架
时，则为双曲柄机构；以BC杆为机架时，则
为曲柄摇杆机构机构；以CD杆为机架时，则
为双摇杆机构；以AD杆为机架时，则为曲柄摇
杆机构。

31.在偏距e>0的条件下，曲柄滑块机构具有急回特性。

32.在曲柄摇杆机构中，当曲柄和机架两次共线位置时出现最小传动
角。

33.机构的压力角是指作用在从动件上力的作用线方向与作用点速度方向
之间的夹角，压力角愈大，则机构的传力效应越差。

34.机构处于死点位置时，其传动角γ为0度，压力角α为90度。

35.铰链四杆机构具有两个曲柄的条件是什么？
36.铰链四杆机构中，当最短杆和最长杆长度之和大于其它两杆长度之和时，只
能获得双摇杆机构．
37.在平面四杆机构中，能实现急回运动的机构有曲柄摇杆机构，偏置曲柄
滑块机构，摆动导杆机构．
38.在摆动导杆机构中，导杆摆角等于30º，其行程速比系数Ｋ的值为 1.4 ．
39.在摆动导杆机构中，若以曲柄为原动件时，该机构的压力角为 0 度，其传动
角为90 度．
40.一对心曲柄滑块机构中，若改为以曲柄为机架，则将演化为转动导杆机
构．
41.凸轮机构从动件按余弦加速度规律运动时，在运动开始和终止的位置，加速度有突变，会产生柔性冲击。

42.根据从动件凸轮廓线保持接触方法的不同，凸轮机构可分为力封闭和几何形状封闭两大类型。

写出两种几何形状封闭的凸轮机构槽道凸轮和等径凸轮。

43.为了使凸轮廓面与从动件底面始终保持接触，可以利用从动件自身的重力，弹簧力，或依靠凸轮上的几何形状来实现。

44.凸轮机构的主要优点为只要适当地设计出凸轮廓线，就可以是从动件可以各种预期的运动规律。

主要缺点为从动件与凸轮之间是高副（点接触、线接触），易磨损，所以凸轮机构多用在传力不大的场合。

45.为减小凸轮机构的推程压力角，可将从动杆由对心改为偏置，正确的偏置方向是将从动杆偏在凸轮转动中心的正偏置侧。

46.凸轮机构的从动件按等加速等减速运动规律运动，在运动过程中，加速度将发生突变，从而引起柔性冲击。

47.当凸轮机构的最大压力角超过许用压力角时，可采取以下措施来减小压力角增大基圆半径、改变偏置方向。

48.凸轮基圆半径是从凸轮转动中心到理论廓线的最短距离。

49.平底垂直于导路的直动杆盘形凸轮机构，其压力角等于 0 。

50.在凸轮机构推杆的四种常用运动规律中，等速运动运动规律有刚性冲击；等加速
等减速、余弦加速度运动规律有柔性冲击；正弦加速度运动规律无冲击。

51.凸轮机构推杆运动规律的选择原则为首先要满足机器的工作要求，同时还应使机器具有良好的动力特性和使所设计的凸轮便于加工。

52.设计滚子推杆盘形凸轮机构凸轮廓线时，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适当增大基圆半径或适当减小滚子半径。

53.移动副的自所条件是β<φ；
转动副的自所条件是α≤ρ；
螺旋副的自所条件是λ≤φ。

54.机械传动中，V带比平带应用广泛，从摩擦的角度来看，主要原因是V带
为槽面摩擦,fv大。

55.普通螺纹的摩擦大于矩形螺纹的摩擦，因此，前者多用于紧
固联接（传动、紧固联接）。

55.刚性转子静平衡的力学条件是不平衡惯性力的矢量和为零；动平衡的力学条件是1)其惯性力的矢量和等于零，即∑P=0;(2)其惯性力矩的矢量和也等于零，即∑M=0
56.图1所示的两个转子，已知m
1r
1
=m
2
r
2
,转子(a)是静不平衡的；转子(b)是动不
平衡的。

图 1
57.图2(a)、(b)、(c)中，s为总质心，图 a),b) 中的转子具有静不平衡；图 c) 中的转子具有动不平衡。

齿轮机构：
三、综合题：
2．绘制图示机构运动简图，并计算该机构的自由度11．绘制图示机构运动简图，并计算该机构的自由度
如图1所示，以AB为原动件，计算机构的自由度,画出组成该机构的基本杆组，判定机构的级别。

又选EG为原动件，画出组成该机构的基本杆组，判定机构的级别。

图1
解：n=7，pl=10，ph=0，p’=0，F’=0
F=3n-(2pl+ph-p’)-F’=3*7-(2*10+0-0)-0=1
以AB为原动件时，如下图所示，拆成三个II级杆组，该机构为II级机构。

2.. 如图1所示，以ＡＢ原动件，划分基本杆组，确定机构的级别。

并计算自由度。

图1
解:
（1）F=3n－2PL－PH=3×7-2×10-1×0=1
（2）具有确定运动。

（3）构件:3-4、5-6、7-8分别组成二级杆组，2为一级杆组,该机构为二级机构。

２－６．如题图２－６所示，对于一偏置曲柄滑块机构，已知曲柄长为r，连杆长为l，偏距为e，求：
１）１）当曲柄为原动件机构传动角的表达式；说明曲柄r，连杆l和偏距e对传动角的影响；
２）２）说明出现最小传动角时的机构位置；
若令e＝０（即对心式曲柄滑块机构），其传动角在何处最大？何处最小？并比较其行程Ｈ的变化情况．
2-6答案：１）机构处在图示位置时，其机构的传动角γ如图所示．
γ＝∠ＣＢＥ
COSγ＝ＢＥ／ＢＣ
即COSγ＝（γSinα＋e）／Ｌ……①
从上式可知，r↑，e↑均可使传动角γ↓；Ｌ↑使γ↑。

２）从上式可知，最小传动角出现在ＡＢ杆垂直于导路时.(即α＝９０0时)
３）e＝０时，最小传动角γmin还是同上，出现在ＡＢ垂直于导路上时，且γmin＝COS-1r/l。

最大传动角γmax出现在曲柄ＡＢ与导路垂直时，且γmax＝900
此时行程Ｈ增大，且Ｈ＝２r。

２－８．试求题图２－８所示各机构在图示位置时全部瞬心的位置．
2-8答案：
瞬心P12在A点瞬心P23、P24均在B点
瞬心P34在C点P14、P13均在垂直导路的无瞬心P23、P13均在B点穷远处
瞬心P14、P24均在D点
3．如图2所示的凸轮机构，凸轮廓为以A为圆心，R为半径的圆，凸轮逆时针方向回转，要求：
1）说出该凸轮机构的名称；
；
2）标出凸轮基圆半径r
3）标出从动件从B点接触到C点接触凸轮转过的角度Φ；
4）标从动件从B点接触到C点接触从动件位移S；。

5）标出从动件从B点接触时从动件压力角α
B
图2
解：
1）它是滚子从动件盘形凸轮机构
2）如图所示
3）如图所示
4）如图所示
5）如图所示
4.如图所示的对心滚子从动件盘形凸轮机构中，凸轮的实际轮廓为一圆，圆心在A点，半径Ｒ＝40mm，凸轮转动方向如图所示，l OA＝25mm，滚子半径r r＝１０mm，问：
1)凸轮的理论曲线为何种曲线？
2)画出凸轮的基圆，标出半径r b；
3)标出图示位置从动件的位移s和从动件的升距h；
4)用反转法作出当凸轮沿ω方向从图示位置转过90o时凸轮机构的压力角。

图2
解：１）理论轮廓曲线为：以Ａ点为圆心，半径为R＋r r的圆。

２）此时所求的基圆半径为理论轮廓曲线的r b。

3）此时从动件的位移Ｓ如图所示。

4）即从动件导路沿－ω方向转过90o到B’．此时压力角α’如图中所示。

5．如图所示，铰链四杆机构各杆杆长为：AB=200mm，BC=350mm，CD=450mm， AD=500mm。

求：
1）该机构为何种类型机构？（要求写出判定条件）
2）不改变各杆杆长，如何将该机构演化为双摇杆机构？
3）在图上标出极位夹角θ；最小传动角γmin ；
4）AB杆的转向。

图3
解：
2）当取CD杆为机架时，机构演化为双摇杆机构
6. 如图所示，导杆机构尺寸为已知，求：
1)该机构曲柄存在的条件；
2)图示位置机构的压力角和传动角；
3)摆动导杆的最大摆角ψ和极位夹角θ；
4)最小传动角位置。

图3
解：
7．已知如图所示轮系各齿轮的齿数Z1 = 60、Z2 = 20、Z2′
= 25、Z3 = 45、n1 = 50 转/分、n5= 50 转/分，方向如图示，求nH 的大小和方向。

8．如图4所示的三爪电动卡盘的传动轮系中，各轮齿数为：z1＝6，z2＝z2’＝25，z3＝57，z4＝56．求传动比i14。

（10分）
图4
解：１，２，３，Ｈ和１，２，２’，４，Ｈ为两个周转轮系
i13H＝n1-n H／n3-n H＝(-1)1z3／z1……①
其中n 3＝0
i 14H ＝n 1-n H ／n 4-n H ＝(-1)1z 2×z 4／z 1×z 2’……②
联立①、②，即可求出，i 14＝n 1／n 4＝－63×56／6＝－586
9．用范成法加工一标准渐开线直齿圆柱齿轮。

轮坯的角速度为5rad/s ，齿条插刀移动的速度为0.375m/s ，刀具的模数为10mm ，压力角为20度。

求：
1)被加工齿轮的齿数、分度圆齿距、基圆齿距、齿顶圆直径和基圆直径； 2)该齿轮是否发生根切？为什么？
3)若该齿轮和另一齿轮啮合传动时的传动比为4，中心距为377mm ，求这两个齿轮的节圆半径和啮合角。

解：1)首先根据加工条件确定齿轮的分度圆半径。

在用齿条刀具进行范成法加工时，齿条型刀具的分度线必须与被加工齿轮的分度圆相切并做纯滚动，而啮合点是节点，该节点的速度是0.375m/s ，从而轮坯上该点的速度为0.375m/s 。

由于轮坯在做定轴转动，其角速度已知= 5 rad / s ，根据定轴转动刚体
上任何一点的速度与角速度关系
此即齿轮的分度圆半径。

这样，被加工齿轮的齿数是
πm p =
αcos p p b = a a h d d 2+= α
cos d d b =
齿数15小于不发生根切的临界齿数17.这意味着，如果用标准方法加工的话，该齿轮会发生根切。

3)若已知该齿轮与另一大齿轮2相啮合时的传动比＝4，两齿轮的中心距为377 mm ，
求这两个齿轮的节圆半径
、
及啮合角。

根据传动比计算出另外一个齿轮的齿数。

无论齿轮是标准齿轮还是变位齿轮，都属于渐开线齿轮。

渐开线齿轮在啮合传动时，啮合点都是在两个齿轮的基圆的内公切线上移动，据此可以确定两个齿轮的传动比与基圆半径成反比，从而也与分度圆半径成反比，因为模数相等，所以也与齿数成反比。

这就是说，无论是否变位，都有传动比公式
接下来求啮合角。

首先求出标准安装时候的中心距。

然后根据标准安装的中心距与非标准安装的中心距的关系式得到此时的啮合角。

求两个齿轮的节圆半径。

直接代公式计算齿轮1的节圆半径，再根据中心距计算齿轮2的节圆半径。

11．求如图5所示的导杆机构的全部瞬心，并计算构件1和3的角速比。

（注：可直接在图上求解）（10分）
图5
解：
12．一对直齿圆柱齿轮机构，已知压力角α=20度，齿轮2的齿数Z 2=28，模数m=3mm ，
传动比i 12=2，安装中心距a’=65mm ，求：（10分）
1）齿轮1的齿数Z 1；
2）两轮分度圆半径r 1，r 2；
3）啮合角α’，两轮节圆半径r’1，r’2；
4）将这对齿轮设计成变位齿轮，判断该变位传动的类型。

解：1）i12 = z2 /z1 =2
z1 =14
2）r1 =1/2 mz1 =21mm
r2 =1/2 mz2 =42mm
3）cosα’=a/a’cosα=63/65 cos20
r’1=65/63r1 r’2=65/63r2
4）采用正传动
13．如图所示，求正切机构的全部瞬心。

设ω1＝10rad/s ，AK （固定铰链支座到移动导轨的距离）=100mm ，构件1绕定轴转动，构件3沿固定导轨上下平移，滑块为构件2。

求构件3的速度v3。

A K
图5
解：
.试计算外啮合标准直齿轮的重合度。

已知：齿数Z
1=22，Z
2
=49，压力角α=20︒，模
数m=2.5，齿顶高系数h
a
*=1，按标准中心距安装。

解: 齿顶圆:d a1=m(z1+2 h a*)=2.5×(22+2)=60mm
d a2=m(z2+2 h a*)=2.5×(49+2)=127.5mm
基圆: d b1=m z1cosα=2.5×22×0.94=51.7mm
d b2=m z1cosα=2.5×49×0.94=115.2mm
cosαa1= d b1/ d a1=0.867 tanαa1=0.589
cosαa2= d b2/ d a2=0.902 tanαa2=0.475 εα=(1/2π)/[ z1(tanαa1- tanαa)+ z2(tanαa2- tanαa)]
=(1/2π)/ [ 22(0.589- 0.36)+ 49(0.475- 0.36)]
=1.65。