2011年原理答案解析

一、选择填空题

1．给定图示六杆机构的加速度多边形，可得出 。

(A)矢量d c ''代表n

CD a ，5α是顺时针方向；(B)矢量d c ''代表CD a ，5α是逆时

针方向；

(C)矢量d c ''代表n CD a ，5α是顺时针方向；(D)矢量d c ''代表CD a ，5α是逆时

针方向。

B

2．利用相对运动图解法来求解图示机构中滑块2上2D 点的速度2D v ，解题过程的恰当步骤和利用的矢量方程可选择 。

(A)2323B B B B v v v +=，速度影像CBD d pb ??~2

(B) 2223232B C B C C C C v v v v v +=+=，速度影像CBD d pb ??~2 (C)DB B D v v v +=，1ω?=BD DB l v

(D)2223232B C B C C C C v v v v v +=+=，速度影像CBD d b c ??~222

D

3．作连续往复移动的构件，在行程的两端极限位置处，其运动状态必定是 。

(A)0=v ，0=a ；(B)0=v ，max =a ；(C)0=v ，0≠a ；(D)0≠v ，0≠a C

4．在图示连杆机构中，连杆2的运动是 。

(A)平动；(B)瞬时平动；(C)瞬时绕轴B 转动；(D)一般平面复合运动。

A

5．图示连杆机构中滑块2上E 点的轨迹应是 。 (A)直线；(B)圆弧；(C)椭圆；(D)复杂平面曲线。

B

6．两构件作相对运动时，其瞬心是指 。 (A)绝对速度等于零的重合点；

(B)绝对速度和相对速度都等于零的重合点；

(C)绝对速度不一定等于零但绝对速度相等或相对速度等于零的重合点。 (D)绝对速度等于零且相对速度也等于零的重合点。 C

7．在机械中，因构件作变速运动而产生的惯性力 。 (A)一定是驱动力； (B)一定是阻力；

(C)在原动机中是驱动力，在工作机中是阻力；

(D)无论在什么机器中，它都有时是驱动力，有时是阻力。

D

8．风力发电机中的叶轮受到流动空气的作用力，此力在机械中属于 。

A)驱动力；B)生产阻力；C)有害阻力；D)惯性力。 A

9．在空气压缩机工作过程中，气缸中往复运动的活塞受到压缩空气的压力，此压力属于 。

A)驱动力；B)生产阻力；C)有害阻力；D)惯性力。 B

10．考虑摩擦的转动副，不论轴颈在加速、等速、减速不同状态下运转，其总反力的作用线 切于摩擦圆。

A)都不可能；B)不全是；C)一定都；D)无法判断。 C

11．图示直径为d 的轴颈1与轴承2组成转动副，摩擦圆半径为ρ，载荷为Q ，驱动力矩为d M ，欲使轴颈加速转动，则应使 。

A)Q d

M d 2

=；B)Q d M d 2

>；C)ρ=Q M d ；D)ρ>Q M d

D

12．图示轴颈1与轴承2组成转动副，细实线的圆为摩擦圆，运动着的轴颈1受着外力(驱动力)Q 的作用，则轴颈1应作 运动。

A)等速；B)加速；C)减速；D)自锁。 A

13．设计一直动从动件盘形凸轮，当凸轮转速ω及从动件运动规律()s v v =不变时，若max α由40°减小到20°，则凸轮尺寸会 。

(A)不能确定；(B)减小；(C)不变。(D)增大

D

14．对于转速较高的凸轮机构，为了减小冲击和振动，从动件运动规律最好采用运动规律。

(A)等速；(B)等加速等减速；(C)正弦加速度；(D)余弦加速度。

C

15．若从动件的运动规律选择为等加速等减速运动规律、简谐运动规律或正弦加速度运动规律，当把凸轮转速提高一倍时，从动件的加速度是原来的倍。

(A)1；(B)2；(C)4；(D)8。

C

16．一对能正确啮合传动的渐开线直齿圆柱齿轮必须满足。

(A)齿形相同；(B)模数相等，齿厚等于齿槽宽；(C)模数相等，压力角相等；

(D)压力角相等，全齿高相等。

C

17．齿轮齿廓上的渐开线在上的压力角、曲率半径最小。

(A)齿根圆；(B)基圆；(C)分度圆；(D)齿顶圆。

B

18．渐开线齿轮的齿廓离基圆越远，渐开线压力角就。

(A)越大；(B)越小；(C)趋近于20?；(D)趋近于90?。

A

19．一对渐开线直齿圆柱齿轮的啮合线切于。

(A)两分度圆；(B)两基圆；(C)两齿根圆；(D)两节圆。

B

20．渐开线直齿圆柱标准齿轮是指的齿轮。

(A)分度圆上模数和压力角为标准值；

(B)节圆等于分度圆；

(C)分度圆上齿厚等于齿槽宽，而且模数、压力角、齿顶高系数和顶隙系数均为标准值；

(D)模数、压力角、齿顶高系数和顶隙系数均为标准值。

C

21．为保证一对渐开线齿轮可靠地连续定传动比传动，应使实际啮合线长度基节。

(A)大于；(B)等于；(C)小于；(D)没关系。

A

22．计算机构自由度时，若计入虚约束，则机构自由度就会。

(A)增多；(B)减少；(C)不变；(D)无法确定。

B

23．原动件的自由度应为。

(A) 1；(B)+1；(C)0；(D)无法确定。

B

24．高副低代中的虚拟构件及其运动副的自由度应为。

(A)-1；(B)+1；(C)0；(D)6。

A

25．要将一个曲柄摇杆机构转化成双摇杆机构，可以用机架转换法将。

(A)原机构的曲柄作为机架；(B)原机构的连杆作为机架；

(C)原机构的摇杆作为机架；(D)不能成为双摇杆机构。

C

26．铰链四杆机构中若最短杆和最长杆长度之和大于其他两杆长度之和时，则机构中。

A)一定有曲柄存在；B)一定无曲柄存在；C)是否有曲柄存在还要看机架是哪一个构件；(D)是否有曲柄存在还要看最短杆是哪一个构件。

B

27．连杆机构行程速比系数是指从动杆反、正行程。

A)瞬时速度的比值；B)最大速度的比值；C)平均速度的比值；(D)最小速度的比值。

C

28．机器运转出现周期性速度波动的原因是。

(A)机器中存在往复运动构件，惯性力难以平衡；

(B)机器中各回转构件的质量分布不均匀；

(C)在等效转动惯量为常数时，各瞬时驱动功率和阻抗功率不相等，但其平均值相等，且有公共周期；

(D)机器中各运动副的位置布置不合理。

C

29．机器中安装飞轮的一个原因是为了。

(A)消除速度波动；

(B)达到稳定运转；

(C)减小速度波动；

(D)使惯性力得到平衡，减小机器振动。

C

30．为了减轻飞轮的重量，飞轮最好安装在。

(A)等效构件上；

(B)转速较低的轴上；

(C)转速较高的轴上；

(D)机器的主轴上。

C

二、填空题

1．机构中的局部自由度是指不影响输入与输出件的自由度。

运动关系

2．机构的自由度是指机构具有确定运动时必须给定的。

独立运动数目

3．机构中的虚约束是指在特定的几何条件下，机构中不能起作用的约束。

独立限制运动

4．机构具有确定的相对运动条件是原动件数机构的自由度。

等于

5．在平面机构中若引入一个低副将引入个约束。

2个

6．组成机构的要素是构件和运动副，构件是机构中的单元体。

运动

7．在机构运动分析图解法中，影像原理只适用于已知同一构件上二点速度或加速度求 的速度和加速度。

求第三点

8．当求机构的不互相直接联接各构件间的瞬心时，可应用 来求。

三心定理

9．当两构件组成转动副时，其速度瞬心在 处。 转动副中心

10．速度瞬心法不能用于平面机构的 。 加速度分析

11．当两构件组成纯滚动的高副时，其瞬心就在 。 接触点

12．相对瞬心与绝对瞬心的相同点是 。 相对速度为零

13．设螺纹的升角λ，接触面的当量摩擦系数为v f ，则螺旋副自锁的条件是 。

v f arctan ≤λ

14．机械中三角带传动传动用得更为广泛，从摩擦角度来看，其主要原因是属槽面摩擦性质，当量摩擦系数较平面摩擦系数大，因此三角带比平型带能 。

传递更大的力

15．设机器中的实际驱动力为P ，在同样的工作阻力和不考虑摩擦时的理想驱动力为0P ，则机器效率的计算式是=η 。

P

P 0

=

η 16．在四杆机构中mm l AB 40=，mm l BC 40=，mm l CD 60=，mm l AD 75=，AD 为机架，该机构是 。

双摇杆机构 17．当铰链四杆机构各杆长为：mm a 50=，mm b 60=，mm c 70=，mm d 30=。则四杆机构就 。

双曲柄机构

18．通常压力角α是指在力的作用点处速度方向与 间所夹锐角。

该点受力方向。

19．一对心式曲柄滑块机构，若以滑块为机架，则将演化成 机构。

移动导杆

20．在摆动导杆机构中，导杆摆角?=ψ30，其行程速度变化系数K 的值为 。

1．4

21．对心曲柄滑块机构曲柄长为a ，连杆长为b ，则最小传动角min γ等于 。

b

a arccos

22．铰链四杆机构具有急回特性时其极位夹角θ值 。 大于0

23．偏置曲柄滑块机构具有急回特性时其极位夹角θ值 。 大于0

24．摆动导杆机构具有急回特性时其极位夹角θ值 。 大于0

25．在推程过程中，对凸轮机构的压力角加以限制的原因是 、改善受力情况。

提高机械效率

26．设计滚子从动件盘形凸轮机构时，与滚子相包络的凸轮廓线称为 。

实际

27．在直动滚子从动件盘形凸轮机构中，凸轮的理论廓线与实际廓线间的关系是 。

等距曲线

28．平底从动件盘形凸轮机构中，凸轮基圆半径应由凸轮廓线全部 来决定。

外凸的条件

29．在偏置直动从动件盘形凸轮机构中，当凸轮逆时针方向转动时，为减小机构压力角，应使从动件导路位置偏置于凸轮回转中心的侧。

右

30．直动从动件盘形凸轮的轮廓形状是由从动件的运动规律、、从动件的导路位置与从动件的端部结构型式决定的。

基圆大小;

31．凸轮机构中，使凸轮与从动件保持接触的方法有力封闭法和两种。

几何封闭法

32．凸轮机构中，从动件根据其端部结构型式，一般有滚子从动件;平底从动件和等三种型式。

尖端从动件

33．用图解法设计滚子从动件盘形凸轮轮廓时，在由理论轮廓曲线求实际轮廓曲线的过程中，若实际轮廓曲线出现尖点或交叉现象，则与的选择有关。

滚子半径

34．渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是两轮的相等。

模数和压力角

35．共轭齿廓是指一对满足的齿廓。

啮合基本定律

36．当一对渐开线直齿圆柱齿轮传动的重合度太小且要求中心距保持不变，传动比不变时，可采取增加齿数的办法来提高重合度。

减少模数

37．标准齿轮除模数、压力角、齿顶高系数和顶隙系数为标准值外，还应当满足的条件是分度圆上的 。

齿厚等于齿槽宽

38．当两外啮合直齿圆柱标准齿轮啮合时，小齿轮轮齿根部的磨损要比大齿轮轮齿根部的磨损 。

大

39．一对渐开线直齿圆柱齿轮传动，其啮合角的数值与 上的压力角总是相等。

节圆

40．用范成法切制渐开线齿轮时，为了使标准齿轮不发生根切，应满足被切齿轮的齿数 。

大于最少齿数

41．齿条刀具与普通齿条的区别是具有刀刃的齿条且刀具齿顶高为 。

()

m c h

a

**+

42．渐开线直齿圆柱齿轮传动的主要优点为具有 和轮齿间正压力的大小和方向始终不变。

中心距可变性

43．已知一斜齿圆柱齿轮的齿数24=z ，螺旋角?=β12，则它的当量齿数

=v z 。

25．64

44．斜齿轮在 上具有标准数和标准压力角。 法面

45．在斜齿圆柱齿轮传动中，为不使轴向力过大，一般采用的螺旋角

=β 。

??15~8

46．直齿圆锥齿轮的当量齿数=v z 。 δ

cos z 47．一对直齿圆锥齿轮传动的正确啮合条件是在大端面上 相等。

模数、压力角

48．若两轴夹角为?90的渐开线直齿圆锥齿轮的齿数为：251=z ，402=z ，则小齿轮的分度圆锥角=δ1 。

32．005?

49．在周转轮系中，行星齿轮的动轴线所在的构件称为 。 行星架

50．组成周转轮系的基本构件有：中心轮，行星轮和 。 行星架

51．所谓定轴轮系是指齿轮的轴线相对机架 的。 都是固定

52．静平衡只需在 平衡平面中增减平衡质量。 1个

53．回转构件的轴向宽度b 和直径D 之比D

b

符合 条件的回转构件，只需满足静平衡条件就能平稳地回转。

小于等于0．2

54．动平衡只需在 平衡平面中增减平衡质量。 2个

55．设某机器的等效转动惯量为常数，作变速稳定运转的条件是一个运动周期，驱动功 。

等于阻抗功

56．用飞轮进行调速时，若其它条件不变，则要求的速度不均匀系数越小，飞轮的转动惯量将越 。

大

57．机器中安装飞轮的原因，一般是为了调节周期性 。 速度波动

58．在机器稳定运转的一个运动循环中，运动构件的重力作功等于 。

零

59．某机器的主轴平均角速度s rad ωm /100=，机器运转的速度不均匀系数

05.0=δ，则该机器的最大角速度max ω等于 s r a d

/。 102．5

60．在满足同样的速度不均匀系数条件下，为了减小飞轮的转动惯量，应将飞轮安装在 轴上。

高速

三、计算题

1．计算图示机构的自由度，并在图上指出其中的复合铰链、局部自由度和虚约束。

解：

6=n （1分）

8=L p （1分） 1=H p （1分）

()()11826323=+?-?=+-=H L p p n F （2分）

2．计算图示机构的自由度，并在图上指出其中的复合铰链、局部自由度和虚约束。

1,2,9,7====F p p n H L ,B 为局部自由度；

C(或D)为虚约束；G 为复合铰链。 3．计算图示机构的自由度，并在图上指出其中的复合铰链、局部自由度和

虚约束。

6=n ，8=L p ，1=H p

()()11826323=+?-?=+-=H L p p n F

4．在图示轮系中，已知各轮的齿数171=z ，232=z ，603=z ，2032='='z z ，404=z ，min /200r n B =，转向如图示。试求轴A 转速A n 的大小和方向。

解：

构件1、2、2'、3、B 组成行星轮系（1分） B 为系杆，构件3'、4组成定轴轮系。（1分）

4n n A =；1769

201760232

323113-=??-='-=--=

z z z z n n n n i B B H ，（3分）

01=n ，B n n ??

?

??+=691713；转向与B n 相同。（2分）

5.040

20

433434-=-=-==

'''z z n n i （2分）

min

/64.124200691715.0691715.05.05.0334r n n n n B -=???

?

??+-=??? ??+-=-=='（2分）

方向与B n 相反（1分）

5．在图示轮系中，已知各轮齿数为6041==z z ，2052==z z ，3052='='z z ，

7063==z z ，试求传动比16i 。

解：

1、2、2'、3、4组成行星轮系（1分） 4、5、5'、6组成定轴轮系。（1分）

97306070202

132434143414

13

=??='=--==z z z z n n n n n n i （4分）

03=n 9

2

4114==

n n i （2分） 9

73060702054656446=??='==

z z z z n n i （2分）

173.09

7

9246146116=?===

i i n n i （2分） 6．图示轮系中，已知241=z ，262=z ，202='z ，303=z ，263='z ，284=z ，min /1000r n A =，求B n 的大小及方向。

解：

构件1、2、2'、3、A 组成周转轮系（1分） 构件3'、4组成定轴轮系。（1分）

138263020242321131

331

=??='=--==z z z z n n n n n n i A A A A A

（4分）

13

5

33==

A A n n i （1分） min /13

5000

3r n =

（1分） 14

132826433443-=-='-==

z z n n i （2分） min /14.35713

5000

14134r n n B =?-

==（1分） 方向与A n 相反。（1分）

7．在一对渐开线直齿圆柱齿轮传动中，主动轮1作逆时针转动。已知标准

中心距mm a 126=，171=z ，252=z ，?=α20，1*

=a h ，25.0*=c ，要求：

(1)确定模数m ；

(2)选择适当长度比例尺画图，确定理论啮合线21N N 位置； (3)在图上标出节点P 和啮合角α'； (4)确定齿顶圆半径1a r ，2a r ；

(5)在图上标出齿顶压力角1a α，2a α (以中心角表示)； (6)确定实际啮合线21B B 位置；

(7)求重合度ε(有关尺寸可直接由图上量取)。 解：

(1)确定模数m ；

mm z z a m 625

171262221=+?=+=（2分）

(2)选择适当长度比例尺画图，确定理论啮合线21N N 位置；

mm mz r 5117621

2111=??==

mm mz r 752562

1

2122=??==

mm s c r r b 92.4720cos 51011=??==α mm r r b 48.7020cos 75cos 22=??==α（4分） (3)在图上标出节点P 和啮合角α'；（3分） (4)确定齿顶圆半径1a r ，2a r ；

mm mh r r a a 571651*

11=?+=+=

mm mh r r a a 811675*22=?+=+= （2分）

(5)在图上标出齿顶压力角1a α，2a α (以中心角表示)；（2分） (6)确定实际啮合线21B B 位置；（2分）

(7)求重合度ε(有关尺寸可直接由图上量取)。（3分）

44.120cos 62

121=?

==

πεαB B p B B b

8．已知一对渐开线直齿圆柱标准齿轮传动，mm m 6=，?=α20，1*

=a h ，

25.0*=c ，271=z ，1042=z ，

（1）计算两齿轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、基圆直径、分度圆齿厚和齿槽宽；

（2）计算标准中心距、啮合角和顶隙；

（3）若实际中心距比标准中心距大6mm ，保证无侧隙啮合，计算啮合角和两齿轮的节圆半径。

解：

（1）mm mz d 16227611=?==

mm mz d 624104622=?==

mm m h d d a a 1746121622*

11=??+=+= mm m h d d a a 6366126242*22=??+=+=

()

()mm m c h d d a f 147625.0121622**11=?+-=+-= ()

()mm m c h d d a f 609625.0126242**22=?+-=+-=

mm d d b 23.15220cos 162cos 11=??==α mm d d b 368.58620cos 624cos 22=??==α

mm m e s 425.9321

====ππ

（2）()()mm z z m a 3931042765.02

1

21=+??=+=

?=='20αα

mm m c c 5.1625.0*=?==

mm a a 39963936=+=+='

925561904.020cos 399

393

cos cos =?='='ααa a

3.48412224676161.2292556190

4.0arccos '''?=?=='α

mm r r 237.8224676161.22cos 20cos 81cos cos 11=???='='αα

mm r r 763.31624676161.22cos 20cos 312cos cos 22=?

??='='αα

9．一对斜齿圆柱标准齿轮外啮合传动，已知：mm m n 4=，241=z ，482=z ，

?=α20，1*

=a

h ，mm a 150=， 问： (1)计算螺旋角β、端面模数t m 、端面压力角t α

(2)计算两轮的分度圆直径1d ，2d ；齿顶圆直径1a d ，2a d ；齿根圆直径1f d 、

2f d

(3)若改用mm m 4=，?=α20，

1*

=a h 的直齿圆柱齿轮外啮合传动，中心距a 与齿数1z ，2z 均不变，试问采用何种类型的变位齿轮传动?为什么?

解： (1)()()96.0150

2482442cos 21=?+?=+=

a z z m n β

7.36511626020471.1696.0arccos '''?=?==β

mm m m n t 167.426020471.16cos 4

cos =?==

β 37913566

.026020471

.16cos 20tan cos tan tan =?

==

βααn t 6.48542076350436.2037913566.0arctan '''?=?==t α

(2)mm z m d n 10026020471.16cos 24

4cos 11=?

?==

β mm z m d n 20026020471.16cos 484cos 22=?

?==

β mm m d d n a 10842100211=?+=+= mm m d d n a 20842200222=?+=+=

mm m d d n f 90425.1210025.1211=??-=?-= mm m d d n f 190425.1220025.1222=??-=?-=

(3)应采用不等移距变位齿轮正传动，因为采用直齿轮传动后，标准中心距

()()mm z z m a 144482442

1

2121=+??=+=

小于实际中心距。 四、分析作图题

1.图示为干草压缩机运动简图，已知各构件的尺寸和构件AB 的角速度1ω等于常数，试用矢量方程图解法求E 点的速度E v 和加速度E a 。

解：

1）速度分析

1ωAB B l v =

选择速度比例尺v μ C v = B v + CB v 大小 ？ √ ？ 方向 CD ⊥ AB ⊥ BC ⊥

C v =v pc μ，CB v =v cb μ E v = C v + EC v 大小 ？ √ ？ 方向 水平 √ EC ⊥

E v =v pe μ ， EC v =v ce μ

BC

CB

l v =

2ω，逆时针 CD

C

l v =3ω，逆时针 CE

EC

l v =

4ω，顺时针 1）加速度分析