机械原理试卷（手动组卷）9

题目部分，(卷面共有98题,587.0分,各大题标有题量和总分) 一、填空题(46小题,共134.0分)

1．(5分)渐开线直齿圆柱齿轮传动的主要优点为 和 。

2．(2分)渐开线齿廓上K点的压力角应是 所夹的锐角，齿廓上各点的压力角都不 相等，在基圆上的压力角等于 。

3．(2分)满足正确啮合条件的一对渐开线直齿圆柱齿轮，当其传动比不等于1时，它们的齿形是 的。

4．(2分)一对渐开线直齿圆柱齿轮无齿侧间隙的条件是 。 5．(2分)渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是 。 6．(2分)为了使一对渐开线直齿圆柱齿轮能连续定传动比工作，应使实际啮合线段大于或等于 。

7．(2分)一对渐开线直齿圆柱齿轮啮合传动时，两轮的 圆总是相切并相互作纯滚动的，而两轮的中心距不一定总等于两轮的 圆半径之和。 8．(2分)当一对外啮合渐开线直齿圆柱标准齿轮传动的啮合角在数值上与分度圆的压力角相等时，这对齿轮的中心距为 。

9．(2分)一对减开线直齿圆柱齿轮传动,其啮合角的数值与 圆上的压力角总是相等。

10．(2分)按标准中心距安装的渐开线直齿圆柱标准齿轮，节圆与 重合，啮合角在数值上等于 上的压力角。

11．(2分)相啮合的一对直齿圆柱齿轮的渐开线齿廓，其接触点的轨迹是一条 线。 12．(2分)齿轮分度圆是指_______________________________的圆；节圆是指______________________的圆。

13．(2分)渐开线上任意点的法线必定与基圆 ，直线齿廓的基圆半径为 。

14．(2分)渐开线齿轮的可分性是指渐开线齿轮中心距安装略有误差时，____________ __________________________。

15．(2分)共轭齿廓是指一对 的齿廓。

16．(2分)标准齿轮除模数和压力角为标准值外，还应当满足的条件是 。

17．(5分)决定渐开线标准直齿圆柱齿轮尺寸的参数有 ； 写出用参数表示的齿轮尺寸公式：r= ；rb? ；ra? ；

rf? 。

18．(2分)用范成法加工渐开线直齿圆柱齿轮，发生根切的原因是 。

19．(2分)齿条刀具与普通齿条的区别是 。 20．(2分)ha?1,??20?的渐开线标准直齿圆柱齿轮不发生根切的最少齿数为 。 21．(2分)当直齿圆柱齿轮的齿数少于zmin时，可采用 变位的办法来避免根切。 22．(2分)齿廓啮合基本定律为：互相啮合的一对齿廓，其角速度之比与_________________________________成反比。如要求两角速度之比为定值，则这对齿廓在任何一点接触时，应使两齿廓在接触点的公法线 。

*23．(2分)直齿圆柱齿轮的法节是指_________________。它在数值上等于_____________齿距。

24．(2分)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 的办法来提高重合度。

25．(2分)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 。 26．(2分)渐开线直齿圆柱齿轮齿廓上任一点的曲率半径等于 ；渐开线齿廓在基圆上任一点的曲率半径等于 ；渐开线齿 条齿廓上任一点的曲率半径等于 。

27．(2分)一对渐开线直齿圆柱齿轮传动时，如重合度等于1.3，这表示啮合点在法线方向

移动一个法节的距离时，有百分之 的时间是二对齿啮合，有百分之 的时间是一对齿啮合。

28．(5分)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 上的压力角为零，在 上的压力角最大；在 上的压力角则取为标准值。

29．(5分)一对渐开线标准直齿圆柱齿轮，按标准中心距安装时，其顶隙和侧隙分别为 、 。两轮的 圆将分别与其 圆相重合；两轮的啮合 角将等于 角。

?30．(5分)一对渐开线直齿圆柱齿轮传动，已知其中心距OO12?a，传动比i12，则其节圆半

径

r1?= ，如已知齿轮1的基圆半径为rb1，基圆啮合角??? 。

31．(5分)一对渐开线直齿圆柱标准齿轮传动，当齿轮的模数m增大一倍时，其重合度 ，各齿轮的齿顶圆上的压力角?a ，各齿轮的分度圆齿厚s 。

32．(5分)一对渐开线标准直齿圆柱齿轮非正确安装时，节圆与分度圆不 ，分度

圆的大小取决于 ，而节圆的大小取决于 。

33．(2分)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 。

34．(2分)用齿条型刀具切制标准齿轮时，应将齿条刀具的 线和被加工齿轮的_______圆相切并作纯滚动。

35．(5分)用齿条刀具范成加工模数为m，齿数为z，变位系数为x的齿轮，如果齿条刀具移 动s，则齿轮毛坯相应转过的角度应为 。

36．(2分)用齿条刀具加工标准齿轮时，齿轮分度圆与齿条刀具中线 ，加工变位齿轮时，中线与分度圆 。被加工齿轮与齿条刀具相“啮合”时，齿轮节圆与分度圆 。

37．(5分)用标准齿条插刀加工标准齿轮时，是刀具的 线与轮坯的 圆之间作纯滚动；加工变位齿轮时，是刀具的 线与轮坯的 圆之间作纯滚动。

38．(2分)在设计一对渐开线直齿圆柱变位齿轮传动时，既希望保证标准顶隙，又希望得到无侧隙啮合，为此，采取办法是 。

39．(2分)对无侧隙啮合的一对正传动齿轮来说，两轮分度圆的相对位置关系是 ，而齿顶 高 降 低 系 数 ?y 零。

40．(2分)对无侧隙啮合负传动的一对齿轮来说，两轮分度圆的相对位置关系

是 ，而啮合角??比零传动的?? 。

*41．(5分)有一对m?4,??20?,ha?1,c*?0.25的标准直齿圆柱齿轮传动，当正确安装时，

顶隙为 ，理论上的侧隙为 ；当中心距变动量a??a?0.5mm时，顶隙变

为 。

42．(5分)在模数、齿数、压力角相同的情况下，正变位齿轮与标准齿轮相比较，下列参数的变化是：齿厚 ；基圆半径 ；齿根高 。

43．(5分)有两个模数、压力角、齿顶高系数及齿数相等的直齿圆柱齿轮，一个为标准齿轮1，另一个为正变位齿轮2，试比较这两个齿轮的下列尺寸，何者较大或较小或相等：

db1______db2；da1______da2；d1______d2；df1______df2；sa1 ______sa2；s1 s2。

44．(5分)一个负变位渐开线直齿圆柱齿轮同除变位系数外的其它基本参数均相同的标准齿轮相比较，其________圆及________圆变小了，而________圆及________圆的大小则没有变。

*45．(5分)一对直齿圆柱齿轮传动模数m=2mm，齿数z1?15,z2?45,??20?,ha?1，现

要求 安装的实际中心距a?60mm，在设计这对齿轮时，应选用 传动，

理由是 。 46．(2分)一对直齿圆柱齿轮的变位系数之和x1?x2?0时称为 传动，x1?x2?0

x?0称为________时称为_________传动；一个齿轮的变位系数x?0称为_________位齿轮，变位齿轮。

二、是非题(19小题,共38.0分)

1．(2分)一对外啮合的直齿圆柱标准齿轮，小轮的齿根厚度比大轮的齿根厚度大。 2．(2分)一对渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是pb1?pb2。

3．(2分)一对能正确啮合传动的渐开线直齿圆柱齿轮，其啮合角一定为20? 。 4．(2分)一对直齿圆柱齿轮啮合传动，模数越大，重合度也越大。

5．(2分)一对相互啮合的直齿圆柱齿轮的安装中心距加大时,其分度圆压力角也随之加大。 6．(2分)标准直齿圆柱齿轮传动的实际中心距恒等于标准中心距。 7．(2分)渐开线标准齿轮的齿根圆 恒大于基圆。

8．(2分)渐开线直齿圆柱齿轮同一基圆的两同向渐开线为等距线。

9．(2分)一个渐开线圆柱外齿轮，当基圆大于齿根圆时，基圆以内部分的齿廓曲线，都不是渐开线。

10．(2分)对于单个齿轮来说，节圆半径就等于分度圆半径。

11．(2分)根据渐开线性质，基圆之内没有渐开线，所以渐开线齿轮的齿根圆必须设计比基圆大些。

12．(2分)所谓直齿圆柱标准齿轮就是分度圆上的压力角和模数均为标准值的齿轮。 13．(2分)共轭齿廓就是一对能满足齿廓啮合基本定律的齿廓 。 14．(2分)齿廓啮合基本定律就是使齿廓能保持连续传动的定律。

15．(2分)渐开线齿廓上各点的曲率半径处处不等，基圆处的曲率半径为rb。 16．(2分)渐开线齿廓上某点的曲率半径就是该点的回转半径。

17．(2分)在渐开线齿轮传动中，齿轮与齿条传动的啮合角始终与分度圆上的压力角相等。 18．(2分)用范成法切制渐开线直齿圆柱齿轮发生根切的原因是齿轮太小了，大的齿轮就不会根切。

19．(2分)用成形铣刀加工??20?,ha?1,z?13的渐开线直齿圆柱齿轮时，一定会发生根切

*现象。

三、图解题(1小题,共20.0分) 1．(20分)图示为一偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构，凸轮为偏心圆盘。其直径D=42mm，滚子半径 rr=5 mm，偏距 e=6 mm，试： （1）确定基圆半径，并画出基圆； （2）画出凸轮的理论轮廓曲线； （3）求出从动件的行程 h；

（4）确定从动件的推程运动角?及回程运动角??； （5）说明该机构在运动中有无失真现象，为什么？

四、计算(32小题,共395.0分)

1．(5分)图示凸轮机构中，凸轮??100rad/s，从动件端点下降经过A点时速度为2m/s， A点至轴心的O的距离为44.72mm，导路偏距为20mm。试求凸轮机构在此位置时的 压力角?，并在图上标出。

2．(10分)图示凸轮机构中，平底从动件位移规律为s?K?（K为常数），凸轮由从动件起始位置转60时，从 动件上升10 mm。用解析法求凸轮由起始位置转过45时R及 L 值。

??

3．(10分)在图示对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构中，凸轮为一偏心圆，O为凸轮的几何中心 ，O1为凸轮的回转中心。直线AC与BD垂直，且O1O?（1）该凸轮机构中C、D两点的压力角； （2）该凸轮机构从动件的行程 h。

OA?30mm，试计算： 2

4．(10分)已知：对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构，行程h?30mm，基圆半径r0?30mm，推程运动规律

ds??? 如图，求凸轮转角为时的压力角?。 d?2

5．(10分)设T?证：

ts,S?;t为时间，s为位移，h为行程，t0为完成一个推程所用时间。求t0h

20．(15分)设计一偏置直动尖顶从动件盘形凸轮机构的凸轮廓线。已知凸轮以等角速度

?1?1 rad/s逆时针方向转动。当凸轮从推程起始点处转过30?时，从动件上升10mm，此

时从动件的移动速度v2?20 mm/s。

（1）试用反转法找出此时凸轮廓线上与从动件相接触的点。 （2）在图上标出该点的压力角，并求出其值。

（3）若从动件的偏距减为零，则上述位置处的压力角的值为多少？

21．(15分)图示为对心直动滚子从动件盘形凸轮机构，凸轮为一偏心圆盘。已知圆盘半径R?40mm，该圆盘的回转中心与几何中心间的距离AO?25mm，滚子半径rr=10 mm。试求：

（1）该凸轮的基圆半径 r0； （2）从动件的行程h；

（3）推程中的最大压力角?max

（4）推程压力角为最大时所对应的从动件的位移 s 为多少？

22．(15分)摆动滚子从动件盘形凸轮机构中，已知：OA0?160mm，摆杆长度

A0B0?100mm，滚子半径rr?10mm，从动件摆角??30，其初始位置与OA0线间的夹

角?0?15，凸轮顺时针等速转动，从动件的运动规律如图所示，其中OB段为等速运动规律，CD段为摆线运动规律。试推导该凸轮廓线方程，并计算凸轮转到270时的理论廓 线

坐标值。

?

23．(15分)设计一偏置直动尖顶从动件盘形凸轮机构。设凸轮的基圆半径为r0，且以等角速度?逆时针方向转动。从动件偏距为e，且在推程中作等速运动。推程运动角为?,行程为 h。 （1）写出推程段的凸轮廓线的直角坐标方程，并在图上画出坐标系； （2）分析推程中最小传动角的位置；

（3）如果最小传动角小于许用值，说明可采取的改进措施。

24．(15分)已知偏置直动尖顶从动件盘形凸轮机构的凸轮基圆半径r0=20mm，凸轮回转中心位于导路左侧，偏距e=10mm。当凸轮逆时针转过30时，从动件从最低位置K0点上升，其位移s?5mm，试求该位置处的凸轮廓线上极坐标值?K、rK。并在图示上表示出凸轮转角?，位移s，?K、rK。（?l?001.m/mm）。

25．(15分)试推导直动平底从动件盘形凸轮机构中的凸轮廓线不出现尖点的条件。当凸轮转过??90?时，从动件按简谐运动规律上升，其行程h?60mm，求凸轮基圆半径。（简谐运动规律也称余弦加速度运动规律。）

26．(15分)一偏置直动尖项从动件盘形凸轮机构如图所示。已知凸轮为一偏心圆盘，圆盘半径R=30mm，几何中心为A，回转中心为O，从动件偏距OD=e=10mm，OA=10mm。凸轮以等角速度?逆时针方向转动。当凸轮在图示位置，即AD?CD时，试求： （1）凸轮的基圆半径 r0；

（2）图示位置的凸轮机构压力角?；

（3）图示位置的凸轮转角?； （4）图示位置的从动件的位移 s；

（5）该凸轮机构中的从动件偏置方向是否合理，为什么？

27．(15分)图示为对心直动平底从动件盘形凸轮机构。已知凸轮为一偏心圆盘，几何中心为O2，圆盘半径R?30mm，转动中心为O1，偏心距e=20mm，凸轮以等角速度?顺时针 方

向转动。试求：

（1）该凸轮的基圆半径rb； （2）从动件的行程h；

（3）该凸轮机构的最大压力角与最小压力角； （4）从动件位移 s 的数学表达式；

（5）画出从动件运动规律线图（?s?0.001m/mm，仅画出s??线图）；

（6）若把从动件的对心布置改为偏置，其运动规律是否改变？

28．(15分)在图示对心直动平底从动件盘形凸轮机构中，凸轮为一偏心圆盘，其半径R=50

mm，圆心O与其转动中心A之间的距离OA=30mm，??90，凸轮以等角速度?1顺 时

针方向转动。试求：

（1）从动件的位移方程；

（2）当凸轮转速n1=240 r/min时，求从动件的最大位移、最大速度和最大加速度。

29．(15分)已知一对心直动从动件盘形凸轮机构，推程时，凸轮等速回转180，从动件等速移动

?30mm，要求许用压力角[?]=30?，回程时，凸轮转动90?，从动件以等加速等减速运动规律返回

原位置，要求许用压力角[??]?60，当凸轮再转过剩余90时，从动件不动，试求凸轮基圆半径

??r0。

30．(15分)在图示对心直动滚子从动件盘形凸轮机构中，凸轮的实际廓线为一个圆，圆心在

A点，其半径R?40mm，凸轮绕轴心线O逆时针方向转动，lOA?25mm，滚子半径 rr=10mm，试 问：

（1）该凸轮的理论廓线为何种廓线？ （2）基圆半径 r0 为多少？

（3）从动件的行程 h 为多少？ （4）推程中的最大压力角为多少？

（5）若把滚子半径改为 rr=15mm，从动件的运动规律有无变化？为什么？

四、计算(32小题,共395.0分) 1．(5分)[答案]

v (1) tg?????e22OA?e?1

(2)??45

2．(10分)[答案] (1) s=K? 当 s=10,??(2) 即s??30时，K= 3?30? ??当??45?时，s=7.5 mm

4R=r0+s=32.5 mm L=v/??30 ?3．(10分)[答案] (1)?C?0

O1O)?26.57 OA(2) h=60 mm

?D?arctg(4．(10分)[答案]

(1) 从动件推程运动规律为等速运动规律，当???时，s=15 mm 2ds9.55d??(2) tg?? r0?s30?15

??11.98?

5．(10分)[答案]

dshdShhds (1)?????v

t0dTt0dtdtt0td(0v)hdShd2sh(2)2??2??2?a 2dtt0dTt0dtt026．(10分)[答案] (1) 位移方程为

??4h?(2) 速度方程为 v?(???)

??24h?2(3) 加速度方程为 a??

??22s?h?2 h(???)2

7．(10分)[答案]

dshdShht0vds (1)? ????v???dT?dt??d?t0tdS)d(0v)2thdShh?2?dT??h?02a (2) 222dt??dT??dT????t02d(d2s ?2? 2?d?a8．(10分)[答案] (1)

s?h??

vh? ??h?(2) tg???0.285 h??()?r0?49? ??15.9．(10分)[答案] (1)

vdsds? , ?? 线图如图示。 ?d?d??(2) tg?(dsd?)maxdsd? ， tg?max? r0r0?2h? r0? tg?max48 ?max?32.

10．(10分)[答案] (1)

s?2h? ?

ds2h? d??(2)

r0min?dsd??22.06mm

tg?max11．(10分)[答案]

dsh??20 mm ，h?20??20?mm d??dsh20?回程时，??????40mm

?d???2 (1)

(2) r0min?(dsd??e?s)2?e2

tg?max20?e?s)2?e2 tg30

?(12．(10分)[答案] (1) 推程AB段

h2?sin(?? )?2??5?2式中??????

663??????

6 sAB?h???

?为从坐标原点量起的凸轮转过的角度，则

sAB?3h?h?(??)?sin[3(??)] 2p62?6h(2) 回程CD段

h2?sin(??)]

??2???11?7?2??? 式中???6637??????

63h7?h7?(??)?sin[3(??)] 则sCD?h?[2?62?6sCD?h?[???13．(10分)[答案] (1) ??xB??cos?????yB???sin?sin???xB0??ssin?? ???? ??cos???yB0??scos??r02?e2

式中 xB0?e,yB0?整理后，xB?(r0?e?s)sin??ecos?

22yB?r02?e2?s)cos??esin?

(2)

??90,s?20mm

xB?54.64mm

yB??20mm

14．(10分)[答案]

(1) 回程运动角????

vmax?2h??0.4 m/s ?2(2) 加速段a??2vmax?/???8 ms?

??(3) 减速段a?2vmax?/???8 ms2???

15．(10分)[答案] (1)s,ds,?如图示。 d?(2) tg??dsd??er?e?s202

代入

dsd??0.00?21?20.m0 24e?0.002?6?0.012 m

s?0.002?10?0.02 m r002?12?0.024 m 0?0.??17?

16．(10分)[答案]

(1) r0如图示。 (2) 从动件位移s2如图示。 (3) 机构压力角?如图示。

v2(4) tg??lOP?er0?e?s222??1?e202s2?r?e

17．(15分)[答案]

(1) 画出解题示意图

(2) 列出解析方程式

?xB??cos??y????sin??B??sin???xB0??ssin?? ???? ??ycos???B0??scos??由已知条件可知：xB0?20,yB0?40

xB?(40?s)sin??20cos?,yB?(40?s)cos??20sin?

(3) 求解凸轮廓线坐标值 1）当?＝60时，s??h40??20 mm ???60?120?xB?60sin60?20cos60?61.96mm，yB?60cos60?20sin60?12.68mm

2）当转到150时，s?h?40 mm

?xB?22.68 mm，yB??79.28 mm

3）当转到270时，s?h??h????40?40?90?10mm 120xB??50 mm，yB??20mm

18．(15分)[答案]

(1) 画出解题示意图 (2) 列出解析方程式

?ds?cos???xB??cos?sin???0??ssin???d?? ?y????sin?cos?? ?r???scos????ds???b??????B??sin??d????xB?(rb?s)sin??dsdscos?,yB?(rb?s)cos??sin? d?d?s?h???h2?sin(?),??120,h?20mm 2??(3) 求解??60时的凸轮廓线坐标值

当??60时，s?10 mm ,

?dshh2???cos(?)?19.1mm d????xB?40sin60?19.1cos60?44.19mm , yB?40cos60?19.1sin60?3.46mm

19．(10分)[答案]

(1) 画出解题示意图 (2) 推导解析方程式

OP?Ld?d?

1?d?d?d?d?)cos(?0??)

1?d?d?AB?L(1?AD?L(1?d?d?)cos2(?0??)

1?d?d?设B点坐标为x，y

x?L?L(1?d?d?)cos2(?0??)1?d?d?

d?d?y?L(1?)cos(?0??)sin(?0??)1?d?d?

20．(15分)[答案]

(1) 接触点B30?见图示。

(2)

lOP?v2?1?20?20mm，压力角?见图示。 1 tg??

lOP?elOP?e20?10 ??2222s0?sr0?e?s30?10?10?0.2612

639??14?38?20?? ??14.(3) e?0

20 tg???0.5,??26.565?

40 压力角增大。

21．(15分)[答案]

(1) r0?25mm (2) h?50 mm (3) 推程最大压力角 ?max?arcsin(4)

OA?30 OCs?OC2?OA2?OA?502?252?25?18.3mm

22．(15分)[答案]

(1) 画出解题示意图。 (2) 列出解题方程式

xB?AC?AD?OAcos??ABcos(?0????) yB?OC?BD?OAsin??ABsin(?0????)

整理

xB?160cos??100cos(15????)

yB?160sin??100sin(15????)

(3) 求解

当??90时（凸轮转过270），

?? ???30???90?22.5 ?120则xB?100?cos(15?22.5?90)?60.88mm

yB?160?100si?n(52.?5)mm8

(3) 回程时，从动件作等加速等减速运动， 当????h时，s?， 224h?14h?1?4h?1????

?24??2?()2 vmax?

r0?4h?1?h??7.06mm

?1tg[??]254mm (4) 比较推程、回程中的r0，取r0?16.30．(15分)[答案]

(1) 理论廓线是以A为圆心，R+rr=50 mm为半径的圆。

(2) r0?(R?lOA)?rr?25mm (3) h?2lOA?50mm (4)

lOAR?rr ?sin?sin?

sin??lOA?sin?

R?rr??90?时，?最大，

?max?arcsin(lOA)?30 R?rr(5)滚子半径变化时，从动件之运动规律发生变化。这是因为高副低代后形成的机构中的连杆长

lBA发生改变的缘故。

31．(15分)[答案]

(1)v??线图如图示。

?2?~?为 2 次 曲 线。 和

33?2??2?~?以等减速上升，故(3) 从动件在0~以等加速上升，在?以等速上升，在

3333(2)

s?? 线 图 如 图 示。在0~1??12a(2?3)2a?2a?? h?16?h1?h2?h3,等加速上升段h1?24?22?4?10218?102??2??24h1??2a等速上升段h2?, v??????19?102?2a2?2a等减速上升段h3?h1?，则h?16?

18?1029?10216?9?102a??0.729522?(4)凸轮转至

性冲击。

m/s

2

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vmax?4h1???1?2a?4??0.076218?10???1m/s

?2??2?时，位移s1?4mm，由至?之位移也为4mm。在凸轮转至,时存在柔

3333

32．(20分)[答案]

(1) 画出解题参考图，并列出理论廓线方程式 理论廓线 方 程 为：

x?r0sin??ssin??(r0?s)sin? y?r0cos??scos??(r0?s)cos?

(2) 实际廓线 方 程式

?f(x?,y?,?)?0? ?? f(x?,y?,?)?0????rrxT?x?2?(x??x)2?(y??y)2?rr2?0? dxdy??2(x??x)d??2(y??y)dx?0?rrdxd?dyd?2

?dx??dy??d????d??????yT?y?(dx2dy)?()2d?d?

dxdy?(r0?s)co?s;??(r0?s)sin? d?d?h?[1?cos(?)]?10mm，r0?25mm 可解出 2?(3) 当??90时，由s??xT?254mm?x?35mm ???y?0?yT?0

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