機械原理復習題及參考答案

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1、考試復習題及參考答案 機械原理 一、填空題： 1.機構具有確定運動的條件是機構的自由度數(shù)等于 。 2.同一構件上各點的速度多邊形必 于對應點位置組成的多邊形。 3.在轉子平衡問題中，偏心質量產生的慣性力可以用 相對地表示。 4.機械系統(tǒng)的等效力學模型是具有 ，其上作用有 的等效構件。 5.無急回運動的曲柄搖桿機構，極位夾角等于 ，行程速比系數(shù)等于 。 6.平面連桿機構中，同一位置的傳動角與壓力角之和等于 。 7.一個曲柄搖桿機構，極位夾角等于36，則行程速比系

2、數(shù)等于 。 8.為減小凸輪機構的壓力角，應該 凸輪的基圓半徑。 9.凸輪推桿按等加速等減速規(guī)律運動時，在運動階段的前半程作 運動，后半程 作 運動。 10.增大模數(shù)，齒輪傳動的重合度 ；增多齒數(shù)，齒輪傳動的重合度 。 11.平行軸齒輪傳動中，外嚙合的兩齒輪轉向相 ，內嚙合的兩齒輪轉向相 。 12.輪系運轉時，如果各齒輪軸線的位置相對于機架都不改變，這種輪系是 輪系。 13.三個彼此作平面運動的構件共有 個速度瞬心，且位于

3、 。 14.鉸鏈四桿機構中傳動角為，傳動效率最大。 15.連桿是不直接和 相聯(lián)的構件；平面連桿機構中的運動副均為 。 16.偏心輪機構是通過 由鉸鏈四桿機構演化而來的。 17.機械發(fā)生自鎖時，其機械效率 。 18.剛性轉子的動平衡的條件是 。 19.曲柄搖桿機構中的最小傳動角出現(xiàn)在 與 兩次共線的位置時。 20.具有急回特性的曲桿搖桿機構行程速比系數(shù)k

4、 1。 21.四桿機構的壓力角和傳動角互為 ，壓力角越大，其傳力性能越 。 22.一個齒數(shù)為Z，分度圓螺旋角為 的斜齒圓柱齒輪，其當量齒數(shù)為 。 23.設計蝸桿傳動時蝸桿的分度圓直徑必須取 值，且與其 相匹配。 24.差動輪系是機構自由度等于 的周轉輪系。 25.平面低副具有 個約束， 個自由度。 26.兩構件組成移動副，則它們的瞬心位置在 。 27.機械的效率公式為 ，當機械發(fā)生自

5、鎖時其效率為 。 28.標準直齒輪經(jīng)過正變位后模數(shù) ，齒厚 。 29.曲柄搖桿機構出現(xiàn)死點，是以 作主動件，此時機構的 角等于零。 30.為減小凸輪機構的壓力角，可采取的措施有 和 。 31.在曲柄搖桿機構中，如果將 桿作為機架，則與機架相連的兩桿都可以作____ 運動，即得到雙曲柄機構。 32.凸輪從動件作等速運動時在行程始末有 性沖擊；當其作 運動時，從動件沒有沖擊。 33.標準齒輪 圓上的

6、壓力角為標準值，其大小等于 。 34.標準直齒輪經(jīng)過正變位后齒距 ，齒根圓 。 35.交錯角為90的蝸輪蝸桿傳動的正確嚙合條件是 、 、 。 36.具有一個自由度的周轉輪系稱為 輪系，具有兩個自由度的周轉輪系稱為 ________________輪系。 二、簡答題： 1．圖示鉸鏈四桿機構中，已知lAB=55mm，lBC=40mm，lCD=50mm，lAD=25mm。試分析以哪個構件為機架可得到曲柄搖桿機構？（畫圖說明） 2．判定機械自鎖的條件有哪些？

7、 3．轉子靜平衡和動平衡的力學條件有什么異同？ 4．飛輪是如何調節(jié)周期性速度波動的？ 5．造成轉子不平衡的原因是什么？平衡的目的又是什么？ 6．凸輪實際工作廓線為什么會出現(xiàn)變尖現(xiàn)象？設計中如何避免？ 7．漸開線齒廓嚙合的特點是什么？ 8．何謂基本桿組？機構的組成原理是什么？ 9．速度瞬心法一般用在什么場合？能否利用它進行加速度分析？ 10．移動副中總反力的方位如何確定？ 11．什么是機械的自鎖？移動副和轉動副自鎖的條件分

8、別是什么？ 12．凸輪輪廓曲線設計的基本原理是什么？如何選擇推桿滾子的半徑？ 13．什么是齒輪的節(jié)圓？標準直齒輪在什么情況下其節(jié)圓與分度圓重合？ 14．什么是周轉輪系？什么是周轉輪系的轉化輪系？ 15．什么是傳動角？它的大小對機構的傳力性能有何影響？鉸鏈四桿機構的最小傳動角在什么位置？ 16．機構運動分析當中的加速度多邊形具有哪些特點？ 17．造成轉子動不平衡的原因是什么？如何平衡？ 18．漸開線具有的特性有哪些？

9、19．凸輪機構從動件的運動一般分為哪幾個階段？什么是推程運動角？ 20．什么是重合度？其物理意義是什么？增加齒輪的模數(shù)對提高重合度有無好處？ 21．什么是標準中心距？一對標準齒輪的實際中心距大于標準中心距時，其傳動比和嚙合角分別有無變化？ 三、計算與作圖題： 1.計算圖示機構的自由度，要求指出可能存在的復合鉸鏈、局部自由度和虛約束。 2．求圖示機構的全部瞬心和構件1、3的角速度比。 3．用圖解法設計一曲柄滑塊機構。已知滑塊的行程速比系數(shù)K=1.4，滑塊的行程H=60mm。導路偏距e=20mm,求曲柄長度

10、lAB和連桿長度lBC。 4．已知曲柄搖桿機構的行程速比系數(shù)K＝1.25，搖桿長lCD=40mm，搖桿擺角Ψ=60,機架長lAD=55mm。作圖設計此曲柄搖桿機構，求連桿和曲柄的長度。 5．一對外嚙合標準直齒圓柱齒輪傳動，已知齒數(shù)Z1＝24，Z2＝64，模數(shù)m＝6mm，安裝的實際中心距a’＝265mm。試求兩輪的嚙合角a’，節(jié)圓半徑r1’和r2’。 6．已知輪系中各齒輪齒數(shù)Z1=20，Z2=40，Z2’= Z3=20，Z4

11、=60，n1=800r/min，求系桿轉速nH的大小和方向。 7. 計算圖示機構的自由度，要求指出可能存在的復合鉸鏈、局部自由度和虛約束。 8．取一機器的主軸為等效構件，已知主軸平均轉速nm=1000r/min，在一個穩(wěn)定運動循環(huán)（2）中的等效阻力矩Mer如圖所示，等效驅動力矩Med為常數(shù)。若不計機器中各構件的轉動慣量，試求：當主軸運轉不均勻系數(shù)＝0.05時，應在主軸上加裝的飛輪的轉動慣量JF。 9．設計一鉸鏈四桿機構，已知搖桿長度為40mm，擺角為40度，行程速比系數(shù)K為1.4，機架長度為連桿長度與曲柄長度之差，用作圖法求各個桿件的長度。

12、 10．設計如題圖所示鉸鏈四桿機構，已知其搖桿CD的長度lCD＝75mm，行程速度變化系數(shù)k＝1.5，機架AD的長度lAD＝100 mm，搖桿的一個極限位置與機架的夾角φ＝45，用作圖法求曲柄的長度lAB和連桿的長度lBC。 11．一正常齒制標準直齒輪m =4, z=30, a=20。，計算其分度圓直徑、基圓直徑、齒距、齒頂圓直徑及齒頂圓上的壓力角。 12．如圖，已知 z1=6， z2=z2, =25， z3=57， z4=56，求i14 ？ 13

13、. 計算圖示機構的自由度，要求指出可能存在的復合鉸鏈、局部自由度和虛約束。 14．如圖F為作用在推桿2上的外力，試確定凸輪1及機架3作用給推桿2的總反力R12 及R32 的方位（不計重力和慣性力，虛線小圓為摩擦圓）。 15．請在圖中畫出一個死點位置、最小傳動角的位置以及圖示位置的壓力角。 16．已知機構行程速度變化系數(shù)k＝1.25，搖桿長度lCD＝400mm, 擺角Ψ＝30，機架處于水平位置。試用圖解法設計確定曲柄搖桿機構其他桿件的長度。 17．已知一對標準安裝的外嚙合標準直齒圓柱齒輪的中心距a=1

14、96mm，傳動比i=3.48，小齒輪齒數(shù)Z1=25。確定這對齒輪的模數(shù)m；分度圓直徑d1、d2；齒頂圓直徑da1、da2；齒根圓直徑df1、df2。（10分） 18．在圖示復合輪系中，已知各齒輪的齒數(shù)如括弧內所示。求傳動比。 機械原理 第 19 頁 共 19 頁 參考答案 一、1．原動件數(shù)目 2．相似于 3．質徑積 4．等效轉動慣量，等效力矩 5．0，1 6．90 7．1.5 8．增大 9．等加速；等減速 10．不變；增大 11．相反；相同 12．定軸 13．3；一條直線上 14．900

15、15．機架；低副 16．擴大轉動副半徑 17．小于等于0 18．偏心質量產生的慣性力和慣性力矩矢量和為0 19．曲柄；機架 20．大于 21．余角；差 22．z/cos3β 23．標準值；模數(shù) 24．2 25．2；1 26．垂直移動路線的無窮遠處 27．η=輸出功/輸入功=理想驅動力/實際驅動力；小于等于0 28．不變；增加 29．搖桿；傳動角 30．增加基圓半徑；推桿合理偏置 31．最短；整周回轉 32．剛性；五次多項式或正弦加速度運動 33．分度圓；200 34．不變；增加 35．mt2=mx1=m； αt2=αx1=α； γ1=β2 36．

16、行星；差動 二、1．作圖（略）最短桿鄰邊AB和CD。 2．1)驅動力位于摩擦錐或摩擦圓內； 2）機械效率小于或等于0 3）工作阻力小于或等于0 3．靜平衡：偏心質量產生的慣性力平衡 動平衡：偏心質量產生的慣性力和慣性力矩同時平衡 4．飛輪實質是一個能量儲存器。當機械出現(xiàn)盈功速度上升時，飛輪軸的角速度只作微小上升，它將多余的能量儲存起來；當機械出現(xiàn)虧功速度下降時，它將能量釋放出來，飛輪軸的角速度只作微小下降。 5．原因：轉子質心與其回轉中心存在偏距； 平衡目的：使構件的不平衡慣性力和慣性力矩平衡以消除或減小其不良影響。 6．變尖原因：滾子半徑與凸

17、輪理論輪廓的曲率半徑相等，使實際輪廓的曲率半徑為0。避免措施：在滿足滾子強度條件下，減小其半徑的大小。 7．1）定傳動比2）可分性3）輪齒的正壓力方向不變。 8．基本桿組：不能拆分的最簡單的自由度為0的構件組。機構組成原理：任何機構都可看成是有若干基本桿組依次連接于原動件和機架上而構成的。 9．簡單機構的速度分析；不能。 10．1）總反力與法向反力偏斜一摩擦角2）總反力的偏斜方向與相對運動方向相反。 11．自鎖：無論驅動力多大，機構都不能運動的現(xiàn)象。移動副自鎖的條件是：驅動力作用在摩擦錐里；轉動副自鎖的條件是：驅動力作用在摩擦圓內。 12．1）反轉法原理 2）在滿足強度條件下，

18、保證凸輪實際輪廓曲線不出現(xiàn)尖點和“失真”，即小于凸輪理論輪廓的最小曲率半徑。 13．經(jīng)過節(jié)點、分別以兩嚙合齒輪回轉中心為圓心的兩個相切圓稱為節(jié)圓。當兩標準齒輪按標準中心距安裝時其節(jié)圓與分度圓重合。 14．至少有一個齒輪的軸線的位置不固定，而繞其他固定軸線回轉的輪系稱為周轉輪系。在周轉輪系中加上公共角速度-ωH后，行星架相對靜止，此時周轉輪系轉化成定軸輪系，這個假想的定軸輪系稱為原周轉輪系的轉化輪系。 15．壓力角的余角為傳動角，傳動角越大，機構傳力性能越好。最小傳動角出現(xiàn)在曲柄和機架共線的位置。 16．1）極點p‘的加速度為0 2）由極點向外放射的矢量代表絕對加速度，而

19、連接兩絕對加速度矢端的矢量代表該兩點的相對加速度。 3）加速度多邊形相似于同名點在構件上組成的多邊形。 17．轉子的偏心質量產生的慣性力和慣性力偶矩不平衡；平衡方法：增加或減小配重使轉子偏心質量產生的慣性力和慣性力偶矩同時得以平衡。 18．1）發(fā)生線BK的長度等于基圓上被滾過的圓弧的長度2）漸開線任一點的法線恒與其基圓相切3）發(fā)生線與基圓的切點是漸開線的曲率中心4）漸開線的形狀取決于基圓的大小5）基圓內無漸開線。 19．推程、遠休止、回程、近休止；從動件推桿在推程運動階段，凸輪轉過的角度稱為推程運動角。 20．實際嚙合線段與輪齒法向齒距之比為重合度，它反映了一對齒輪同時

20、嚙合的平均齒數(shù)對的多少。增加模數(shù)對提高重合度沒有好處。 21．一對標準齒輪安裝時它們的分度圓相切即各自分度圓與節(jié)圓重合時的中心距為標準中心距。當實際中心距大于標準中心距時，傳動比不變，嚙合角增大。 三、計算與作圖題： 1、F=3*7-2*12-1=1 2、ω1/ω3=P13P34/P13P14=4 3、θ=180*（k-1）/(k+1)=30 按題意作C1C2=H,作∠OC1C2=∠OC2C1=90-θ=60交O點，作以O圓心的圓如圖，再作偏距直線交于A點。 AC1=b-a AC2=b+a 由此得曲柄a和連桿b的長度。

21、 4．θ=180*（k-1）/(k+1)=2 0 1)按已知條件作DC1、DC2 ； 2)作直角三角形及其外接圓如圖； 3）以D為圓心，55mm為半徑作圓交于A點。 AC1=b-a AC2=b+a 由此得曲柄a和連桿b的長度。 5．a=0.5m(z1+z2)=264 α’=arcos(264*cos20/265)=20.6 rb1=0.5m*z1cos20=67.66 rb2=0.5m*z2cos20=180.42 r’1=rb1/cosα’=72.3 r’2=rb2/cosα’=

22、192.756 6. 齒輪1、2是一對內嚙合傳動：n1/n2=z2/z1=2 齒輪2‘-3-4組成一周轉輪系，有： (n’2-nH)/(n4-nH)=-z4/z’2=-3 又因為 n2=n’2 n4=0 解得：nH=100 r/min 方向與n1相同。 7．F=3*6-2*8-1=1 8．Md=(300*4π/3*1/2)/2π=100Nm △ Wmax=89π(用能量指示圖確定) JF=900△ Wmax/π2n2δ=0.51 9．θ=180*（k-1）/(k+1)=30 如圖，按題意作出D,C1,C2，作直角三角形外

23、接圓；作C1D的垂直平分線，它與圓的交點即A點。連接AC1、AC2。 AC1=b-a AC2=b+a 由此得曲柄a和連桿b的長度。AD為機架的長度。 10．按題意作圖，θ=180*（k-1）/(k+1)=36 AC1=b-a AC2=b+a 由此得曲柄a和連桿b的長度。 11．d=mz=120 db=dcos200=112.76 P=mπ=12.56 da=(z+2)m=128 cosαa=db/da=0.881 αa=28.24? 12．齒輪1-2-3組成一周轉輪系，有：(n1-nH)/(n3-nH)= - z3/z1=

24、- 57/6 齒輪1-2-2‘-4組成另一周轉輪系，有： (n1-nH)/(n4-nH)= - z2z4/z1z’2= - 56/6=-28/3 從圖中得： n3=0 聯(lián)立求解得：i14=n1/n4= - 588 13．F=3*7-2*10=1 14．作圖： 15．作圖：AB處于垂直位置時存在最小傳動角。AB1C1為死點位置。壓力角如圖。 16．θ=180*（k-1）/(k+1)=20 作圖，AC1=b-a AC2=b+a 由此得曲柄a和連桿b的長度。AD為機架的長度。 17．z 2=iz1=87 m=196/[0.5(25+87)]=3.5 d1=mz1=87.5 d2=mz2=304.5 da1=m(z1+2)=94.5 da2=m(z2+2)=311.5 df1=m(z1-2.5)=78.75 df2=m(z2-2.5)=295.75 18．齒輪1‘-4-5組成一周轉輪系，有：(n’1-nH)/(n5-nH)=-z5/z’1=-12/5 齒輪1-2-3組成一周轉輪系，有：(n1-nk)/n3-nk)=-z3/z1=-7/3 由圖得：n1=n’1 n3=0 nk=n5 聯(lián)立求解得：i1H=85/43