机械原理期末模拟试题答案 - 图文

机械原理课程期末模拟试题

题号 得分 注意：本试卷共4页，七道大题，满分100分，考试时间为120分钟。 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总 分 得分： 一、填空题。（本大题10分，每空1分） 1. 铰链四杆机构曲柄存在条件 最长与最短构件长度之和小于或等于其余两杆长度之和；最短构件为连架杆或机架。 2. 平面连杆机构具有急回特性在于 机构极位夹角 不为零。 3. 转动副发生自锁的条件是 驱动轴颈的力的作用线割于或切于摩擦圆时 。 4. 机构具有确定运动的条件是 机构自由度大于零且等于原动件数 。 5. 压力角? 越 小 ，传动角? 越 大 ，机构的传力性能越好。 6. 渐开线直齿圆柱齿轮发生根切的条件是 刀具顶线超过被加工齿轮的极限啮合点。 7. 渐开线齿轮瞬时传动比恒定的原因是 根据齿廓啮合定律，渐开线轮齿在任一齿阔位置啮合时，其啮合点的公法线是唯一的，是两基圆的内公切线 。 8. 一对渐开线标准直齿轮标准安装时，其各自的 分度圆 和节圆重合。 9. 渐开线直齿轮连续传动的条件为 重合度大于等于1 。 10. 渐开线齿轮传动的可分性是指 齿轮实际中心距与设计中心距稍有偏差，两齿轮的传动 11. 比保持不变 。 注意：装订线左侧请不要答题，请不要在试卷上书写与考试无关的内容，否则将按相应管理规定处理。 院系: 专业: 班级: 姓名: 学号:

二、选择题。（本大题5分，每小题1分） 1、凸轮机构中，当从动件加速度为 (b) 时，出现刚性冲击。 得分： （a）零；(b)无穷大；(c)有限值；(d)无穷小 。 2、对于滚子从动件盘形凸轮机构，避免产生运动失真的方法是 （a） 。 （a）滚子半径小于理论轮廓曲率半径；(b) 滚子半径大于理论轮廓曲率半径； (c) 滚子半径等于理论轮廓曲率半径 。 3、下列最适合于实现大传动比而且结构紧凑的机构是 (c) 。 （a）直齿轮机构、(b) 斜齿轮机构、(c) 蜗杆蜗轮机构、(d) 锥齿轮机构 4、渐开线齿轮传动的可分性是指 (b) 。 （a）实际安装中心距与标准中心距不一致时，齿轮传动比不变； (b)实际安装中心距与设计中心距不一致时，齿轮传动比不变； (c) 设计中心距与标准中心距不一致时，齿轮传动比不变； 5、当渐开线直齿圆柱齿轮的实际中心距稍大于理论中心距后齿轮的传动如何变化（a） 。 （a）可以正常传动、传动比不变；(b) 可以正常传动、传动比变化；(c) 不能正常传动 1

??30，Z3?30，Z4?90，Z5?20，Z6?25，三、在图示的混合轮系中，已知Z1?20，Z2?40，Z2n1?800r/min，求传动比i1H及齿轮Z6的转速n6。

解：1 齿轮1和2构成定轴轮系，齿轮5和6构成定轴轮系， 齿轮2’，3，4和H构成周转轮系；（2分） 2 定轴轮系的传动比：

i12?n1Z??2??2 （2分） n2Z13 周转轮系的传动比：

在转化机构中两中心轮的传动比为：

i2H?4?n2??nHZ901ZZ???1?34??4????3 （6分）

n4?nHZ2?Z3Z2?30由于n4＝0，所以有： 1?i2?H??3

i2?H?3?1?4

i1H?i12i2?H??2?4??8 （2分）

4 齿轮6的转速： nH?n1800???100r/min （2分） i1H?8nZi56?5?6?1.25 （2分）

n6Z5nnn6?5?H?80r/min （2分）

i56i56 齿轮6的转向如图所示 （2分）

3 2 H 5 6 2 ' 1 4

四、图示为某机械系统的等效驱动力矩Md对转角?的变化曲线，等效阻力矩Mr为常数。各块面积为S1?80N.m，S2?140N.m, S3?110N.m, S4?70N.m，S5?50N.m， S6?30N.m，平均转速

n?600r/min

，希望机械的速度波动控制在最大转速nmax?610r/min和最小转速nmin?592r/min之

2

间，求飞轮的转动惯量JF（JF?900?Wmax?2n2?，其余构件的转动惯量忽略不计）。

解：根据阻力矩和驱动力矩的作用绘制系统动能

变化曲线， （5） 找到最大、最小动能点； (2) 求最大盈亏功

?Wmax?Emax?Emin?S2?140Nm (4)

运动不均匀系数：

???nmax?nmin (3) n610?592?0.03 (2)

600JF?900JF?900 M ?Wmax

?2n2?1402?1.18kg.m (2) 22??600?0.03Md A B S1 S2 C S3 D S4 E S5 F S6 A Mr ? E Emax Emin

五、已知一凸轮机构如图所示，凸轮为一半径为R的圆盘，偏距为e，试：1）试具体写出该机构的名称；2）画出凸轮的基圆，标出半径r0；3）标出从动件在B处接触时的压力角?及位移S。4）标出当凸轮和尖端从动件接触点从A到B点过程的凸轮转角δ。

解：偏置直动尖顶从动件盘形凸轮机构（2分） 其余答案如图所示（每题2分）

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六、已知： BC//DE//GF，且分别相等，计算平面机构的自由度。若存在复合铰链、 局部自由度及虚约束，请指出。

解：

DE构件引入的铰链为虚约束；（1分） I（或J）移动副为虚约束； （1分） 铰链B为局部自由度。 （1分） n=6、PL= 8 、PH=1 （1分）

F?3n?2PL?PH?3?6?2?8?1＝1 （4分）

DBFGIEACHJ

七、定滑轮机构如图，1为支架，2为滑轮，若已知滑轮直径为D，轴颈半径为r ，当量摩擦系数为fv ，设绳子和工作面间无滑动，Q为重物的重力。试求使重物等速上升时所需的铅直拉力P。

4

解：

??r?fv，由力的平衡 设转动副中的总反力为FR

有 FR=Q+P

FR??=(P-Q)D/2

则P（D/2-?）=Q（D/2+?） 则：P=（D/2+?）?Q /（D/2-?）

＝（D/2+rfv）?Q /（D/2-rfv）

八、范成法加工标准直齿轮，采用标准齿条形刀具，已知被加工齿轮与齿条刀具标准安装，齿条移动速度v=0.5m/s，齿轮角速度?=10rad/s，模数m均为5mm，压力角?为20?。试求：1）被加工齿轮的齿数Z、齿顶圆直径da、基圆直径db；2）该齿轮是否根切，为什么？

解：r?v/??0.5/10?0.05m?50mm（4分） 即mZ/2?50mm则

当m=5mm，Z=20 （2分） d=2r=2?50=100mm，

*da?d?2ham?100?2?5?110mm（3分）

db?dcos??100?cos20o?93.97mm （3分）

不根切，因为齿数大于标准直齿轮不发生根切的最少齿数17，故不发生根切。（3分）

九、图示铰链四杆机构各构件的长度为a=240mm，b=600mm，c=400mm，d=500mm。试问：（1）当取杆4为机架时，是否有曲柄存在？为什么？（2）若各杆长度不变，能否以选不同杆为机架的办法获得双曲柄机构和双摇杆机构？如何获得？（3）若a、b、c 三杆长不变，取杆4为机架，要获得曲柄摇杆机构，d的取值范围为何值？（本题15分） 解： (1）当取杆4为机架时：用杆长条件，最短杆长(a＝240mm)+最长杆长（ b=600mm）?其余两杆之和（c+ d =400mm， +500mm），符合条件；而且最短杆1为连架杆，故杆1为曲柄。（5分） （2）可以。当取杆1为机架时，得双曲柄机构； 当取杆3为机架时得双摇杆机构。（4分） （3）当d为最长杆，即d?600mm时，

有（240+d）mm?(600+400)mm ，所以600mm?d?760mm 当240mm?d?600mm时

，有（240+600）mm?(d+400)mm，所以440mm?d?600mm 所以d的取值范围为440mm?d?760mm（6分）

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