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1、机械原理 第 1 页 共 53 页 机械原理期末题库（本科类）机械原理期末题库（本科类） 一、填空题：一、填空题： 1.机构具有确定运动的条件是机构的自由度数等于 。 2.同一构件上各点的速度多边形必 于对应点位置组成的多边形。 3.在转子平衡问题中，偏心质量产生的惯性力可以用 相对地表示。 4.机械系统的等效力学模型是具有 ，其上作用有 的等效构件。 5.无急回运动的曲柄摇杆机构，极位夹角等于 ，行程速比系数等于 。 6.平面连杆机构中，同一位置的传动角与压力角之和等于 。 7.一个曲柄摇杆机构，极位夹角等于 36，则行程速比系数等于 。 8.为减小凸轮机构的压力角，应该 凸轮的基圆半径。
2、9.凸轮推杆按等加速等减速规律运动时，在运动阶段的前半程作 运动，后半程 作 运动。 10.增大模数，齿轮传动的重合度 ；增多齿数，齿轮传动的重合度 。 11.平行轴齿轮传动中，外啮合的两齿轮转向相 ，内啮合的两齿轮转向相 。 12.轮系运转时，如果各齿轮轴线的位置相对于机架都不改变，这种轮系是 轮系。 13.三个彼此作平面运动的构件共有 个速度瞬心，且位于 。 14.铰链四杆机构中传动角 为，传动效率最大。 15.连杆是不直接和 相联的构件；平面连杆机构中的运动副均为 。 16.偏心轮机构是通过 由铰链四杆机构演化而来的。 17.机械发生自锁时，其机械效率 。 18.刚性转子的动平衡的条件是
3、 。 19.曲柄摇杆机构中的最小传动角出现在 与 两次共线的位置时。 20.具有急回特性的曲杆摇杆机构行程速比系数 k 1。 21.四杆机构的压力角和传动角互为 ，压力角越大，其传力性能越 。 22.一个齿数为 Z，分度圆螺旋角为 的斜齿圆柱齿轮，其当量齿数为 。 23.设计蜗杆传动时蜗杆的分度圆直径必须取 值，且与其 相匹配。 24.差动轮系是机构自由度等于 的周转轮系。 机械原理 第 2 页 共 53 页 25.平面低副具有 个约束， 个自由度。 26.两构件组成移动副，则它们的瞬心位置在 。 27.机械的效率公式为 ，当机械发生自锁时其效率为 。 28.标准直齿轮经过正变位后模数 ，齿厚
4、 。 29.曲柄摇杆机构出现死点，是以 作主动件，此时机构的 角等于零。 30.为减小凸轮机构的压力角，可采取的措施有 和 。 31.在曲柄摇杆机构中，如果将 杆作为机架，则与机架相连的两杆都可以作_ 运动， 即得到双曲柄机构。 32.凸轮从动件作等速运动时在行程始末有 性冲击；当其作 运动时，从动件没有冲击。 33.标准齿轮 圆上的压力角为标准值，其大小等于 。 34.标准直齿轮经过正变位后齿距 ，齿根圆 。 35.交错角为 90 的蜗轮蜗杆传动的正确啮合条件是 、 、 。 36.具 有 一 个 自 由 度 的 周 转 轮 系 称 为 轮 系 ， 具 有 两 个 自 由 度 的 周 转 轮
5、系 称 为 _轮系。 二、简答题：二、简答题： 1图示铰链四杆机构中，已知 lAB=55mm，lBC=40mm，lCD=50mm，lAD=25mm。试分析以哪个构件为机架可得 到曲柄摇杆机构？（画图说明） 2判定机械自锁的条件有哪些？ 3转子静平衡和动平衡的力学条件有什么异同？ 4飞轮是如何调节周期性速度波动的？ 5造成转子不平衡的原因是什么？平衡的目的又是什么？ 6凸轮实际工作廓线为什么会出现变尖现象？设计中如何避免？ 7渐开线齿廓啮合的特点是什么？ 8何谓基本杆组？机构的组成原理是什么？ 9速度瞬心法一般用在什么场合？能否利用它进行加速度分析？ 10移动副中总反力的方位如何确定？ 11什么
6、是机械的自锁？移动副和转动副自锁的条件分别是什么？ 12凸轮轮廓曲线设计的基本原理是什么？如何选择推杆滚子的半径？ 机械原理 第 3 页 共 53 页 13什么是齿轮的节圆？标准直齿轮在什么情况下其节圆与分度圆重合？ 14什么是周转轮系？什么是周转轮系的转化轮系？ 15什么是传动角？它的大小对机构的传力性能有何影响？铰链四杆机构的最小传动角在什么位置？ 16机构运动分析当中的加速度多边形具有哪些特点？ 17造成转子动不平衡的原因是什么？如何平衡？ 18渐开线具有的特性有哪些？ 19凸轮机构从动件的运动一般分为哪几个阶段？什么是推程运动角？ 20什么是重合度？其物理意义是什么？增加齿轮的模数对提
7、高重合度有无好处？ 21什么是标准中心距？一对标准齿轮的实际中心距大于标准中心距时，其传动比和啮合角分别有无变 化？ 三、计算与作图题：三、计算与作图题： 1.计算图示机构的自由度，要求指出可能存在的复合铰链、局部自由度和虚约束。 2求图示机构的全部瞬心和构件 1、3 的角速度比。 机械原理 第 4 页 共 53 页 3 用图解法设计一曲柄滑块机构。 已知滑块的行程速比系数K=1.4， 滑块的行程H=60mm。 导路偏距e=20mm, 求曲柄长度lAB和连杆长度lBC。 4已知曲柄摇杆机构的行程速比系数 K1.25，摇杆长lCD=40mm，摇杆摆角=60,机架长lAD=55mm。 作图设计此曲
8、柄摇杆机构，求连杆和曲柄的长度。 5 一对外啮合标准直齿圆柱齿轮传动， 已知齿数Z124，Z264， 模数 m6mm， 安装的实际中心距a 265mm。试求两轮的啮合角a，节圆半径r1和r2 。 6已知轮系中各齿轮齿数 Z1=20，Z2=40，Z2= Z3=20，Z4=60，n1=800r/min，求系杆转速 nH的大小和 方向。 7. 计算图示机构的自由度，要求指出可能存在的复合铰链、局部自由度和虚约束。 8取一机器的主轴为等效构件，已知主轴平均转速 nm=1000r/min，在一个稳定运动循环（2）中的 等效阻力矩 Mer 如图所示，等效驱动力矩 Med 为常数。若不计机器中各构件的转动惯
9、量，试求：当主 轴运转不均匀系数0.05 时，应在主轴上加装的飞轮的转动惯量 JF。 机械原理 第 5 页 共 53 页 2 /34 /32 O Me(Nm) 300 Mer 9设计一铰链四杆机构，已知摇杆长度为 40mm，摆角为 40 度，行程速比系数 K 为 1.4，机架长度为 连杆长度与曲柄长度之差，用作图法求各个杆件的长度。 10设计如题图所示铰链四杆机构，已知其摇杆 CD 的长度lCD75mm，行程速度变化系数k1.5，机 架 AD 的长度lAD100 mm， 摇杆的一个极限位置与机架的夹角45， 用作图法求曲柄的长度lAB和 连杆的长度lBC。 11一正常齿制标准直齿轮 m =4,
10、 z=30, =20。，计算其分度圆直径、基圆直径、齿距、齿顶圆直径及齿 顶圆上的压力角。 12如图，已知 z1=6， z2=z2, =25， z3=57， z4=56，求 i14 ？ 机械原理 第 6 页 共 53 页 13. 计算图示机构的自由度，要求指出可能存在的复合铰链、局部自由度和虚约束。 A F B CD E F 14如图 F 为作用在推杆 2 上的外力，试确定凸轮 1 及机架 3 作用给推杆 2 的总反力 R12 及 R32 的方 位（不计重力和惯性力，虚线小圆为摩擦圆） 。 15请在图中画出一个死点位置、最小传动角的位置以及图示位置的压力角。 16已知机构行程速度变化系数k1.
11、25，摇杆长度lCD400mm, 摆角30，机架处于水平位置。 试用图解法设计确定曲柄摇杆机构其他杆件的长度。 17已知一对标准安装的外啮合标准直齿圆柱齿轮的中心距 a=196mm，传动比 i=3.48，小齿轮齿数 Z1=25。确定这对齿轮的模数 m；分度圆直径 d1、d2；齿顶圆直径 da1、da2；齿根圆直径 df1、df2。 （10 机械原理 第 7 页 共 53 页 分） 18在图示复合轮系中，已知各齿轮的齿数如括弧内所示。求传动比。 H i1 机械原理 第 8 页 共 53 页 参考答案参考答案 一、1原动件数目 2相似于 3质径积 4等效转动惯量，等效力矩 50，1 690 71.
12、5 8增大 9等加速；等减速 10不变；增大 11相反；相同 12定轴 133；一条直线上 14900 15机架；低副 16扩大转动副半径 17小于等于 0 18偏心质量产生的惯性力和惯性力矩矢量和为 0 19曲柄；机架 20大于 21余角；差 22z/cos3 23标准值；模数 242 2 252；1 26垂直移动路线的无穷远处 27=输出功/输入功=理想驱动力/实际驱动力；小于等于 0 28不变；增加 29摇杆；传动角 30增加基圆半径；推杆合理偏置 31最短；整周回转 32刚性；五次多项式或正弦加速度运动 33分度圆；200 34不变；增加 35mt2=mx1=m； t2=x1=； 1=
13、2 36行星；差动 二、1作图（略）最短杆邻边 AB 和 CD。 21)驱动力位于摩擦锥或摩擦圆内； 2）机械效率小于或等于 0 3）工作阻力小于或等于 0 机械原理 第 9 页 共 53 页 3静平衡：偏心质量产生的惯性力平衡 动平衡：偏心质量产生的惯性力和惯性力矩同时平衡 4飞轮实质是一个能量储存器。当机械出现盈功速度上升时，飞轮轴的角速度只作微小上升，它将 多余的能量储存起来；当机械出现亏功速度下降时，它将能量释放出来，飞轮轴的角速度只作微小下降。 5原因：转子质心与其回转中心存在偏距； 平衡目的：使构件的不平衡惯性力和惯性力矩平衡以消除或减小其不良影响。 6变尖原因：滚子半径与凸轮理论
14、轮廓的曲率半径相等，使实际轮廓的曲率半径为 0。避免措施：在满足 滚子强度条件下，减小其半径的大小。 71）定传动比 2）可分性 3）轮齿的正压力方向不变。 8基本杆组：不能拆分的最简单的自由度为 0 的构件组。机构组成原理：任何机构都可看成是有若干基 本杆组依次连接于原动件和机架上而构成的。 9简单机构的速度分析；不能。 101）总反力与法向反力偏斜一摩擦角 2）总反力的偏斜方向与相对运动方向相反。 11自锁：无论驱动力多大，机构都不能运动的现象。移动副自锁的条件是：驱动力作用在摩擦锥里；转 动副自锁的条件是：驱动力作用在摩擦圆内。 121）反转法原理 2）在满足强度条件下，保证凸轮实际轮廓
15、曲线不出现尖点和“失真” ，即小于凸轮理论轮廓的最小曲 率半径。 13经过节点、分别以两啮合齿轮回转中心为圆心的两个相切圆称为节圆。当两标准齿轮按标准中心距安 装时其节圆与分度圆重合。 14至少有一个齿轮的轴线的位置不固定，而绕其他固定轴线回转的轮系称为周转轮系。在周转轮系中加 上公共角速度-H后，行星架相对静止，此时周转轮系转化成定轴轮系，这个假想的定轴轮系称为原周转 轮系的转化轮系。 15压力角的余角为传动角，传动角越大，机构传力性能越好。最小传动角出现在曲柄和机架共线的位置。 161）极点 p的加速度为 0 2）由极点向外放射的矢量代表绝对加速度，而连接两绝对加速度矢端的矢量代表该两点的相对加 速度。 3）加速度多边形相似于同名点在构件上组成的多边形。 17转子的偏心质量产生的惯性力和惯性力偶矩不平衡；平衡方法：增加或减小配重使转子偏心质量产生 的惯性力和惯性力偶矩同时得以平衡。 181）发生线 BK 的长度等于基圆上被滚过的圆弧的长度 2）渐开线任一点的法线恒与其基圆相切 3）发 生线与基圆的切点是渐开线的曲率中心 4）渐开线的形状取决于基圆的大小 5）基圆内无渐开线。 19推程、远休止、回程
