机械原理练习题答案(1)
一、填空题和填空题。
1． 在平面机构中若引入H P 个高副将引入 H P 个约束，而引入L P 个低副
将引入 2L P 个约束，则活动构件数n 、约束数与机构自由度F 的关系是F =3n - 2L P - H P 。
2． 机构具有确定运动的条件是： 机构的自由度大于零，且机构自由度
数等于原动件数 ；若机构自由度Ｆ>0，而原动件数
3. 下图为一对心曲柄滑块机构，若以滑块3为机架，则该机构转化为
定块机构；若以构件2为机架，则该机构转化为 摇块 机构。
4． 移动副的自锁条件是 驱动力在摩擦角之内 ；转动副的自锁条件是 驱
动力在摩擦圆之内 。
5． 在凸轮机构的各种常用从动件运动规律中， 等速 运动规律具有
刚性冲击； 等加速等减速、间谐 运动规律具有柔性冲击；而 正弦加速度、五次多项式 运动规律无冲击。
6． 内啮合斜齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件是 模数相等，； 压力角相
等 ； 螺旋角相等 。
7．等效质量和等效转动惯量可根据等效原则： 等效构件所具有的动能等于整个机械系统的动能 来确定。
8．刚性转子静平衡条件是 分布于转子上的各个偏心质量的离心惯性力的合力为零或者质径积的向量和为零；而动平衡条件是 当转子转动时，转子上分布在不同平面内的各个质量所产生的空间离心惯性力系的合力及合力矩为
零 。
9．用标准齿条形刀具加工标准齿轮时，其刀具的 中 线与轮坯的 分度 圆之间作纯滚动；加工变位齿轮时，其刀具的 节 线与轮坯的分度 圆之间作纯滚动。
10．平面四杆机构中，是否存在死点，取决于_B 是否与连杆共线。
ηη'0,0?'?ηη0,0.≤'>ηη0≤ηA ．主动件 B. 从动件 C. 机架 D. 摇杆
11．在平面连杆机构中，欲使作往复运动的输出构件具有急回特性，则输出构
件的行程速比系数K____A____。
A ．大于1
B ．小于1
C ．等于1
D ．等于 12．_____C___盘形凸轮机构的压力角恒等于常数。
A ．摆动尖顶推杆
B ．直动滚子推杆
C ．直动平底推杆
D ．摆动滚子推杆
13．为使凸轮机构的滚子从动件实现预期的运动规律，设计时必须保证关系式 C 。
A ．滚子半径r r ≤凸轮理论轮廓外凸部分的最小曲率半径ρmin
B ．滚子半径r r ≥凸轮理论轮廓外凸部分的最小曲率半径ρmin
C ．滚子半径r r < 凸轮理论轮廓外凸部分的最小曲率半径ρmin
D ．滚子半径r r 不受任何限制
14. 当凸轮基圆半径相同时，从动件导路向推程中从动件与凸轮的相对速度瞬心一侧偏置，可以___A_____凸轮机构推程的压力角。
（A ） 减小 （B ）增加 （C ）保持原来 15.为了减轻飞轮尺寸和重量，飞轮通常应装在__A_______。
（A ） 高速轴上 （B ）低速轴上 （C ）机架上
16.蜗杆蜗轮传动中，模数为m ，蜗杆头数为z 1，蜗杆直径系数为q ，蜗轮齿数为z 2，则蜗杆直径 d 1=___C__________。
A ）m z 1 （
B ）m z 2 （
C ）mq 17.在铰链四杆机构A B C
D 中，已知A B = 2 5 mm ，B C = 7 0 mm ，C D = 6 5mm ， A D = 9 5 mm ，当A D 为机架时，是__B____机构；当A B 为机架时，是____A_____机构。
（A ）双曲柄机构； （B ）曲柄摇杆机构； （C ）双摇杆机构 18.若机构正反行程效率分别用 和 表示，则设计自锁机构时应满足要____B_____。
(A) (B)
(C) 19.机构具有确定运动的条件是__机构的自由度大于零，且机构自由度数等于原动件数____。
20.高副低代必须满足的条件是_代替前后机构的自由度不变_，_代替前后机构的瞬时速度和瞬时加速度不变___________。
21．在曲柄摇杆机构中，当__C____，将出现死点。
（A ） 曲柄为原动件且曲柄与连杆共线； （B ） 曲柄为原动件且曲柄与机架共线时； （C ） 摇杆为原动件且曲柄与连杆共线时； （D ）摇杆为原动件且摇杆与机架共线时。
22．在以曲柄为主动件的曲柄摇杆机构中，最小传动角出现在_B_____。
（A）曲柄与连杆两次共线位置之一；（B）曲柄与机架两次共线位置之一；
（C）曲柄与连杆共线时；（D）曲柄与机架共线时
23．在下列四杆机构中，不能实现急回运动的机构是_C_____。
（A）曲柄摇杆机构；（B）导杆机构；
（C）对心曲柄滑块机构；（D）偏置曲柄滑块机构
24．下述几种运动规律中，___B___既不会产生柔性冲击也不会产生刚性冲击。
（A）等速运动规律；（B）摆线运动规律；
（C）等加速等减速运动规律；（D）简谐运动规律25．对心直动尖顶盘形凸轮机构的推程压力角超过许用值时，可采用__A____措施来解决。
（A）增大基圆半径；（B）改为滚子推杆；（C）改变凸轮转向26．正变位齿轮与标准齿轮相比较，其分度圆齿厚__B____，齿根高__A____。
（A）减小（B）增大（C）不变
27．机构处于死点位置时，其传动角γ为 0 度，压力角α为 90 度。28．滚子从动件盘形凸轮的理论廓线和实际廓线之间的关系为（D）
a)两条廓线相似b)两条廓线相同
c)两条廓线之间的径向距离相等d)两条廓线之间的法向距离相等
29．铰链四杆机构的压力角是指在不计摩擦力的情况下连杆作用于_从动件______上的力与该力作用点速度所夹的锐角。
30．渐开线斜齿轮的_法面______参数为标准值；而尺寸计算应按___端面____上的参数代入直齿轮的计算公式。
31．速度瞬心是两刚体上_相对速度______为零的重合点
32．为减小飞轮的重量和尺寸，应将飞轮安装在_高速______轴上。
33．渐开线的形状取决于_基圆______的大小。
34．具有相同理论廓线，只有滚子半径不同的两个对心直动滚子从动件盘形凸轮机构，其从动件的运动规律 1 ，凸轮的实际廓线 2 。
①相同②不相同③不一定
35．用标准齿条形刀具加工标准齿轮时，其刀具的中线与轮坯分度圆之间作纯滚动。
36．对于移动平底从动件凸轮机构，选择适当的偏距，通常是为了减轻从动件过大的弯曲应力。
37．平行轴外啮合直齿圆柱齿轮机构的正确啮合条件是摸数和压力角分别相等且两齿轮的螺旋角的大小相同_，旋向相反___。
38．周期性速度波动的调节方法是_安装飞轮______，非周期性速度波动调节方法是_安装调速器______。
二、判断题。
1．凡是以最短杆为机架的铰链四杆机构，都是双曲柄机构。（错）
2．在曲柄摇杆机构中，压力角越大，对传动越不利。（对）
3．如果机构的自由度数F=2则机构作无确定性运动。（错）
4．两个理论廓线相同、滚子半径不同的凸轮机构，从动件运动规律不同。
（错）
5．如果连杆机构的极位夹角不为零，则说明该机构具有急回特性。（对）6．由于平行轴斜齿圆柱齿轮机构的几何尺寸在端面计算，所以基本参数的标准值规定在端面。（错）
7．周期性速度波动的调节方法是加调速器。（错）
8．在曲柄滑块机构中，只有当滑块为原动件时，才会出现死点。（对）9．在凸轮从动件常用的运动规律中，等速运动规律会产生柔性冲击。（错）10．在移动滚子从动件的凸轮机构中，可通过选取从动件适当的偏置方向来获得较小的推程压力角。（对）
11．只有一对标准齿轮在标准中心距情况下啮合传动时，啮合角的大小才等于分度圆上的压力角。（错）
12．飞轮一般安装在高速轴上的原因是速度变化小。（错）
13．若机构正反行程效率分别为和表示，则设计自锁机构是应满足0，0。（错）
14．在机械系统中，其运转不均匀程度可用最大角速度和最小角速度之差表示。（错）
15．在铰链四杆机构中，由于连杆作的是平面运动，所以连杆跟其他构件不可能存在绝对瞬心。（错）
16．组成正传动的齿轮应是正变位齿轮。（错）
17．飞轮一般安装在高速轴上的原因是速度变化小。（错）
18．作用于等效构件上等效力等于作用在机械中所有外力的合力。（错）19．对渐开线直齿圆柱齿轮，可用改变螺旋角的办法调整中心距。（错）20．轴承对轴颈的总反力始终与摩擦圆相切。（对）
21．在曲柄摇杆机构中，压力角越大，对传动越不利。（对）
22．把若干个自由度为零的基本杆组依次连接到原动件和机架上，就可以组成一个新的机构。（对）
23．动平衡的刚性转子一定静平衡，静平衡的转子不一定动平衡。(对) 24．为了避免滚子从动件凸轮机构中凸轮实际廓线产生过度切割，应选择较大
的滚子半径。（错）
25．导杆机构传动性能最差。（错）
26．一个正在运转的回转副，只要外力的合力切于摩擦圆，这个回转副将逐渐
停止回转。（错）
27．在曲柄摇杆机构中，摇杆位于两极限位置时曲柄两位置所夹的锐角，称为
极位夹角。（对）
28．在设计用于传递平行轴运动的斜齿圆柱齿轮机构时，若中心距不等于标准中心距，则只能采用变位齿轮以配凑实际中心距。( 错)
三、机构自由度的计算及拆杆组。
1．计算图示机构的自由度，用低副代替高副，并确定机构所含杆组的数目和级
别以及机构的级别。
解（1）计算机构的自由度。滚子处有局部自由度。
F=3n－2p5－p4=3×6－2×8－1=1
（2）高副低代。如图所示
（3）该机构是由原动件1、三个Ⅱ级杆组（2-3和6-7、4-5）故该机构级Ⅱ机构。
（
4
分
）
2．计算图示机构的自由度，用低副代替高副，并确定机构所含杆组的数目和级
别以及机构的级别。
解（1）计算机构的自由度。A处有局部自由度，G处有虚约束，
F=3n－2p5－p4=3×6－2×8－1=1
（2）高副低代。如图（b）所示
（3）该机构是由原动件2、机架1、1个Ⅱ级杆组（7-8）和一个Ⅲ级杆组（3-4-5-6）
3.计算图示机构的自由度，并指出复合铰链、局部自由度和虚约束。拆杆组。试计算图示机构的自由度，并分析此机构的组成情况。已知DE=FG，DF=EG，
DH=EI 。
1
A B
D E
8
K J
G
F
H
C I
2
34
6
5
7
910 1
1
解（1）自由度计算
D和E为复合铰链，B点处有局部自由度，FG杆及其两端的转动副所引入的约束为虚约束，应予去除。将凸轮与滚子组成的高副以一个虚拟构件和两个转动副做高副低代，如图所示。
计算自由度：
（2）分析机构的组成情况
如图所示，此机构由四个Ⅱ级杆组和一个Ⅰ级机构组成。因此是一个Ⅱ级机构。
4.计算图示机构的自由度，用低副代替高副，并确定机构所含杆组的数目和级别以及机构的级别。
（1）计算机构的自由度。B处有局部自由度，G处有复合铰链，
（2）高副低代。如图（b）所示
（3）该机构是由原动件1、机架9、两个Ⅱ级杆组（2'-3和6-7）和一个Ⅲ级杆组（4-5-6-8）组成的，故该机构为Ⅲ级机构。
三、连杆机构的计算题。
1.在图示铰链四杆机构中，已知：l BC=50mm，l CD=35mm，l AD=30mm，AD为机架，若将此机构为双摇杆机构，求l AB的取值范围。
解：图示机构要称为双摇杆机构，必须满足最短杆与最长杆之和大于其他两杆之和。
1）AB 为最短杆，30
15<
3）AB 既不是最长也不是最短5030<
45 30< 1）设曲柄为主动件，滑块朝右为工作行程，确定曲柄的合理转向； 2）设曲柄为主动件，画出急位夹角θ，最小传动角min γ出现的位置； 3）此机构在什么情况下，出现死点位置，指出死点位置。 A C e 解：13）当以滑块为原动件且曲柄与连杆共线的两个位置时，机构出现死点位置。 3.设计一曲柄摇杆机构，当曲柄为主动件，从动摇杆处于两极限位置时，连杆的两铰链点的连线正好处于图示之C 11和C 22位置，且连杆处于极限位置C 11时机构的传动角为40。若连杆与摇杆的铰接点取在C 点（即图中之C 1点或C 2点），试用图解法求曲柄AB 和摇杆CD 之长。（直接在图上作图，保留做图线，不用写作图步骤，l =0.001mm ） 4. 在图示导杆机构中，已知mm L AB 40=，试问： (1) 欲使其为曲柄摆动导杆机构，AC L 的最小值为多少； (2) 该曲柄摆动导杆机构的传动角γ为多大。 解：(1)。mm L mm L AC AC 40,40min =∴≥ ?90)2(恒为传动角γ 四、凸轮机构的计算及分析题。 1.如图所示，偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构，已知凸轮实际轮廓线为一圆心在O 点的偏心圆，其半径为R. 从动件的偏距为e ，试用作图法： 1. 确定凸轮的合理转向；顺时针 2. 画出该机构的凸轮理论廓线及基圆； 3.标出当从动件从图示位置升到位移s时,对应凸轮的转角δ及凸轮机构的压 力角α； s O A R B 2．试在图上标出从C点接触到D点接触时，凸轮转过的转角φ，及在D点接触时凸轮机构的压力角α。 3.如图所示为一偏置摆动滚子从动件盘形凸轮机构，凸轮为偏心轮，转向如图。试在图上： （1）画出该凸轮的基圆和理论廓线； （2）标出该位置时从动件摆角和压力角，并求出该位置时从动件的角速度； 五、齿轮机构计算题。 1.一对外啮合渐开线直齿圆柱标准齿轮，已知z1=18，z2=41，m=4mm，=20， h a=1，c=0.25。（14分） （1）分别计算两轮的分度圆半径、基圆半径、节圆半径、顶圆半径、标准中心距、分度圆齿距； (2)若中心距加大，回答下列问题（把不对的划去） 1）节圆半径r’（变大，变小，不变） 2）分度圆半径r （变大，变小，不变） 3）啮合角（变大，变小，不变） 4）传动比i 12（变大，变小，不变） 5）齿侧间隙（有，没有） 6）节圆压力角（等于，大于，小于）啮合角。 解：分度圆半径：小齿轮：mm mz r 362 1 11== 大齿轮：mm mz r 822 1 22== 基圆半径: 小齿轮:mm r r b 2.3420cos 11=?= 大齿轮:mm r r b 05.7720cos 22=?= 节圆半径：小齿轮：mm r r 631' 1== 大齿轮：mm r r 2822==‘ 齿顶圆半径：小齿轮：mm m h r r a a 04* 11=+= 大齿轮：mm m h r r a a 68*22=+= 中心距: mm r r a 11821=+= 分度圆齿距: mm 56.12m p p 21===π （2） 1)增大 2）不变 3）变大 4）不变 5）有 6）等于 2．一对外啮合渐开线直齿圆柱标准齿轮，已知z 1=19，z 2=41，m =3mm ，=20， h a =1，c =0.25。 （1）分别计算两轮的分度圆直径、基圆直径、顶圆直径、根圆直径、标准中心距、齿距、基圆齿距；（7分） (2) 用作图法确定实际啮合线长，由此计算重合度。（5分） 解：(1) d 1=19×3=57 mm d 2=41×3=123 mm h a =1×3=3 mm h f =1.25×3=3.75 mm c =3.75－3=0.75 mm a =0.5×(57+123)=90 mm d a 1=57+2×3=63 mm d a 2=123+2×3=129 mm d f 1=57－2×3.75=49.5 mm d f 2=123－2×3.75=115.5 mm d b 1=57×cos20°=53.563 mm d b 2=123×cos20°=115.583 mm p=3×π=9.425 mm p b =3×π×cos20°=8.882 mm （7分） 如图所示实际啮合线长B 1B 2=14.4mm 重合度 ε=14.4/8.882=1.62 3.两个相同的渐开线标准直齿圆柱齿轮，其, 120* =?=a h ，α在标准安装下 传动。若两轮齿顶圆正好通过对方的极限啮合点N ，试求两轮理论上的齿数z 应为多少？ 解: 如图所示，实际啮合线段21B B 即为理论啮合线段21N N ，此 时正好不发生根切。 因为 αsin 2221r NP N N == 所 以 72794 .02022cos sin 2sin 21121=?=====tg tg r r r r N O N N tg b a αα α αα"9'336?=a α 又因为 **2cos 22/cos cos cos a a a a b a h Z Z h Z m mZ h r r r r +=?? ? ??+=+==αααα 所 以 323.12" 9'336cos 20cos " 9'336cos 12cos cos cos 2* =?-???=-=a a a h Z ααα 当两轮齿数323.12=z 时，正好2121N N B B =，而不发生根切， 但齿轮齿数只能取整数，则两轮齿数时，其最少齿数为13。 4.已知某对渐开线直齿圆柱齿轮传动，中心距a =350mm 传动比i =2.5，=20， h a =1，c =0.25，根据强度等要求模数m 必须在5、6、7mm 三者中选择，试设计此对齿轮的以下参数和尺寸。 （1） 齿轮的齿数z 1、z 2，模数m ，传动类型； （2） 分度圆直径d 1、d 2，齿顶圆直径d a 1、d a2，根圆直径d f 1、d f2，节圆直径d 1、 d 2，啮合角； （3） 若实际安装中心距a =351mm ，上述哪些参数变化？数值为多少？ 解: （1）mm i z z m 350)1(2 mz )(2a 121=+=+= 所以m ??= 3.52 350z 1 57 .28733.33640 5111======z mm m z mm m z mm m 所以40z 1= 1005.240z 2=?= mm m 5= （2）分度圆直径：小齿轮：mm mz d 20011== 大齿轮：mm mz d 05022== 齿根圆直径: 小齿轮:mm c h z m d a f 187.5)22(* * 11=--= 大齿轮:mm c h z m d a f 5.874)22(* * 22=--= 节圆直径：小齿轮：mm d d 2001' 1== 大齿轮：mm d d 50022==‘ 啮合角：?==20' αα （3）'α、'1d 、' 2d 发生变化 ' ' cos cos ααa a = 所以?==4438.20cos arccos ' ' a a α α （ mm d d 57.200' cos cos '1 1==αα （1.5分） mm d d 43.501' cos cos '2 2==αα 5.用齿条形刀具加工一直齿圆柱齿轮，设已知被加工齿轮轮坯的角速度 s rad /51=ω，刀具移动的速度s m v /375.0=，刀具的模数mm m 10=,压力 角?=20α。求被加工齿轮的齿数1z 。 解：ωω121mz r v = = 所以155 1010375.02231=???==-ωm v z 六、轮系的计算题。 1．在图示组合机床分度工作台驱动系统的轮系中，已知各轮齿数为：z 1 = 2（右旋），z 2 = 46，z 3 =18，z 4 = 28，z 5 = 18，z 6 = 28。 （1）试分析该轮系由哪些基本轮系组成。（2分） （2）试求i 16及齿轮6方向。（10分） 解：该轮系是一个带有蜗轮蜗杆传动的混合行星轮系 23 231212 2112n n z z n n i = ∴=== 蜗轮2的转动方向为逆时针方向（从左向右看） 在由2、3、4、5、6组成的行星轮系中 28 2818 1846352326263??=??=--= z z z z n n n n i 2 .3928 281818123 282818 1812328281818106 1 1616263=??- == ??-=???-==n n i n n n n n ，故因 齿 轮 6 的 转 向 与 蜗 轮 2 的 转 向 相 同 。 2.在图示轮系中，所有齿轮均为标准齿轮，齿数z 1 = 30， z 2 = 68， 试问： （1） z 1 =？，z 2 =？ （2） 该轮系属于何种轮系？ 解: （1）因为 21422mz mz mz += 所以192 30 682142=-=-=z z z 1923==z z （2）差动轮系 3.在图示轮系中，已知z 1=22，z 3=88，z 4=z 6，试求： （1）传动比i 16； （2）该机构的自由度F ，并指明虚约束、复合铰链和局部自由度。 解：（1）4-5-6定轴轮系14 664 46-=-== z z n n i （1） 1-2-3-6差动轮系42 363616 13-=-=--= z z n n n n i （2） 由于643n n n -==带入（2）中得96 1 16== n n i （2）14525323=-?-?=--=H L P P n F 4. 如图所示轮系中，2525==z z ，202 ='z ，组成轮系的各齿轮模数相同。齿轮1'和3'轴线重合，且齿数相同。求轮系传动比54i 解：1-2-5-4 差动轮系 15454 14 15z z n n n n i -=--= 5-2-2’-3-4 差动轮系 ' 253243454 53z z z z n n n n i =--= 1’-6-3’定轴轮系 ' 1'331 '3'1'3'1z z n n n n i -=== 由于各齿轮模数相同，所以 75,2 1 211125==+z mz mz mz 30,21 21212133'225=+=+z mz mz mz mz 由于齿轮1’和3’同轴，所以'3'1z z = 把齿数带入上面三式，并联立求解得54 5 54-== n n i 5. 在图示轮系中，已知各轮齿数为z 1=1，z 2=30，z 2=14，z 3=18，z 5=20，z 6=15。主动轮1为右旋涡杆，其转向如图所示。 1）分析该轮系的组合方式； 2）求z 4、z 4及传动比i 14; 3）画出轮2和轮4的转向。 解：解: 1）1-2蜗杆传动 2-3-4-5差动轮系 4-5-6定轴轮系 2） 432'2 1 21mz mz mz =+ 502z 3'2'44=+==z z z 1-2蜗杆传动 30122112=== z z n n i 3012n n = ① 4-5-6定轴轮系 5020'455'45'4-=-== z z n n i '452 5 n n -= ② 2-3-4-5差动轮系 所以14 50 '24545'25 4'2-=-=--= z z n n n n i ③ 由于'22n n = '44n n = ④ 机械是（机器和机构）的总称。 1．构件是机构中的（运动）单元体。 2．在平面机构中若引入一个高副将引入（1）个约束，而引入一个低副将引入（2）个约束。 3．从机构结构观点来看，任何机构都是由机架、原动件和从动件三部分组成。 5．构件的自由度是指（构件的独立运动参数）；机构的自由度是指（机构的独立运动参数）。 6．由两个构件直接接触而组成的（可动联接）称为运动副。 7．两个构件通过（点或线）接触而构成的运动副称为高副。 8．两个构件通过（面）接触而构成的运动副称为低副。 9．运动链是指构件通过运动副的联接而构成的相对可动的系统称为运动链。 10．两个以上的构件在同一处以（转动）副相联接，就构成复合铰链。 11．机构中某些构件所具有的不影响其他构件运动的自由度称为 （局部自由度）。 12．不产生实际约束效果的重复约束称为（虚约束）。 13．当两个构件组成移动副时其瞬心位于（垂直于导路的无穷远处）。 14．当两个构件组成转动副时其瞬心位于（转动副的中心）。 15．当两个构件组成纯滚动高副时其瞬心位于接触点处。 16．两互作平面运动的构件上绝对速度相等的瞬时重合点称为（速度瞬心）17．求机构的不直接相联接的各构件的瞬心时，可应用三心定理来求。 18．从受力观点分析，移动副的自锁条件是驱动力作用线位于摩擦角内。转动副的自锁条件是驱动力作用线与摩擦圆相交。 19．槽面摩擦力比平面摩擦力大，是因为当量摩擦系数大 精品文档 20. 机械中，V带比平带应用广泛，从摩擦角度来看，其主要原因是 V带为槽面摩擦。，当量摩擦系数 fv 大 21. 运动副中法向反力（或正压力）和摩擦力的合力，称为运动副中的总反力。] 22. 总反力与法向反力之间的夹角称为摩擦角。 23. 驱使机械运动的力称为驱动力阻止机械运动的力称为阻抗力。 24. 机械的输出功与输入功之比称为机械效率。 25. 速度影象原理和加速度影象原理只能应用于同一构件上的各点。 26. 一个运动矢量方程只能求解 2 个未知量。 27. 从效率来分析，机械的自锁条件是n< 0 o 28. 在铰链四杆机构中，与机架相连的杆称为—连架杆。 29 .在平面四杆机构中，作平面复杂运动的构件称为一连杆。 30. 在平面四杆机构中，与机架构成整转副的连架杆称为—曲柄， 与机架构成摆转副的连架杆称为一摇杆。 31. 铰链四杆机构的三基本形式为曲柄摇杆机构；双曲柄机构；双摇杆机构o 32. 对心曲柄滑块机构中若以曲柄为机架，则将演化成—导杆机构 33. 在铰链四杆机构中，当最短杆和最长杆长度之和大于其他连杆长度之和时，只能得到—双摇杆机构。 34. 在曲柄摇杆机构中，若将摇杆的长度增到无穷大就演化为—曲柄滑块机构。 35. 凸轮机构的压力角是从动件所受的力与力作用点速度方向所夹的锐角。 36. 凸轮机构推杆常用的四种运动规律为：A.等速运动，B.等加等减运动，C.余弦加速度，D.正弦加速度。其中，仅适用于低速运动的运动规律为等速运动规律。有刚性冲击的运动规律为等速运动规律。有柔性冲击的运动规律为等加速等减速运动规律和余弦加速度运动规律。适用于高速运动的运动规律为正弦加速度运动规律。 37. 用于平行轴间传动的齿轮机构有直齿；斜齿和人字齿轮机构精品文档 38．用于相交轴间传动的齿轮机构有（圆锥齿轮机构）。 39．用于交错轴间传动的齿轮机构有交错轴斜齿轮机构和蜗杆蜗轮机构。40．过两啮合齿廓接触点所做的两齿廓公法线与两轮连心线的交点称为两轮的节点。 2013年机械原理自测题（一） 一．判断题（正确的填写“ ”，错误的填写“ ”） （ 分） 、根据渐开线性质，基圆内无渐开线，所以渐开线齿轮的齿根圆必须设计比基圆大。 （ ） 、对心的曲柄滑块机构，其行程速比系数 一定等于一。 （ ） 、在平面机构中，一个高副引入二个约束。 （ ） 、在直动从动件盘形凸轮机构中，若从动件运动规律不变，增大基圆半径， 则压力角将减小 （ ） 、在铰链四杆机构中，只要满足杆长和条件，则该机构一定有曲柄存在。 （ ） 、滚子从动件盘形凸轮的实际轮廓曲线是理论轮廓曲线的等距曲线。 （ ） 、在机械运动中，总是有摩擦力存在，因此，机械功总有一部分消耗在克服摩擦力上。 （ ） 、任何机构的从动件系统的自由度都等于零。 （ ） 、一对直齿轮啮合传动，模数越大，重合度也越大。 （ ） 、在铰链四杆机构中，若以曲柄为原动件时，机构会出现死点位置。。 （ ） 二、填空题。 （ 分） 、机器周期性速度波动采用（ 飞 轮 ）调节，非周期性速度波动采用（ 调 速 器 ）调节。 、对心曲柄滑块机构的极位夹角等于（ ）所以（没有 ）急回特性。 、渐开线直齿圆柱齿轮的连续传动条件是（ 重合度大于或 等于 ）。 、用标准齿条形刀具加工标准齿轮产生根切的原因是（齿条形刀具齿顶线超过极限啮合点 ）。 、三角螺纹比矩形螺纹摩擦（ 大 ），故三角螺纹多应用（ 联接 ），矩形螺纹多用于（ 传递运动和动力 ）。 三、选择题 （ 分） 、齿轮渐开线在（ ）上的压力角最小。 ） 齿根圆 ； ）齿顶圆； ）分度圆； ）基圆。 、静平衡的转子（ ① ）是动平衡的。动平衡的转子（ ②）是静平衡的 。 ① ）一定 ； ）不一定 ； ）一定不。 ② ）一定 ； ）不一定： ）一定不。 机械原理模拟试卷 一单向选择(每小题1分共10分) 1. 对心直动尖顶盘形凸轮机构的推程压力角超过了许用值时，可采用措施来解决。 （A 增大基圆半径 B 改为滚子推杆 C 改变凸轮转向） 2. 渐开线齿廓的形状取决于的大小。 （A 基圆 B 分度圆 C 节圆） 3. 斜齿圆柱齿轮的标准参数指的是上的参数。 （A 端面 B 法面 C 平面） 4. 加工渐开线齿轮时，刀具分度线与轮坯分度圆不相切，加工出来的齿轮称为齿轮。 （A 标准 B 变位 C 斜齿轮） 5. 若机构具有确定的运动，则其自由度原动件数。 ( A 大于 B 小于 C 等于) 6. 两齿轮的实际中心距与设计中心距略有偏差，则两轮传动比__ _____。 ( A 变大 B 变小 C 不变 ) 7.拟将曲柄摇杆机构改变为双曲柄机构，应取原机构的_____ __作机架。 ( A 曲柄 B 连杆 C 摇杆 ) 8. 行星轮系是指自由度。 （ A 为1的周转轮系 B 为1的定轴轮系 C 为2的周转轮系） 9. 若凸轮实际轮廓曲线出现尖点或交叉，可滚子半径。 ( A 增大 B 减小 C 不变) 10.平面连杆机构急回运动的相对程度，通常用来衡量。 ( A 极位夹角θ B 行程速比系数K C 压力角α) 二、填空题(每空1分共10分) 1. 标准渐开线直齿圆锥齿轮的标准模数和压力角定义在端。 2. 图(a)，(b)，（c）中，S为总质心，图中转子需静平衡，图中转子需动平衡。 3. 平面移动副自锁条件是，转动副自锁条件是。 4. 周期性速度波动和非周期性速度波动的调节方法分别为应用和。 5. 惰轮对并无影响，但却能改变从动轮的。 6. 平面连杆机构是否具有急回运动的关键是。 三、简答题(每小题6分共24分) 1. 什么是运动副、低副、高副？试各举一个例子。平面机构中若引入一个高副将带入几个约束？若引入一个低副将带入几个约束？ 2．何谓曲柄？铰链四杆机构有曲柄存在的条件是什么？当以曲柄为主动件时，曲柄摇杆机构的最小传动角将可能出现在机构的什么位置？ 3．什么是渐开线齿廓的根切现象？产生根切原因是什么？标准直齿圆柱齿轮不根切的最小齿数是多少？ 4．如图所示平面四杆机构，试回答： (1) 该平面四杆机构的名称； (2) 此机构有无急回运动，为什么？ (3) 此机构有无死点，在什么条件下出现死点； (4) 构件AB为主动件时，在什么位置有最小传动角。 四、计算题（共36分) 1. 图所示穿孔式计算机中升杆和计算卡停止机构，有箭头标记的为原动件，试判断此机构运动是否确定。（若有复合铰链、局部自由度、虚约束请指出来）（8分） 2. 在电动机驱动的剪床中，作用在剪床主轴上的阻力矩M r的变化规律如图所示，等效驱动力矩I H 机械原理试题及答案试 卷答案 TTA standardization office【TTA 5AB- TTAK 08- TTA 2C】 2013年机械原理自测题（一） 一．判断题（正确的填写“T”，错误的填写“F”）（20分） 1、根据渐开线性质，基圆内无渐开线，所以渐开线齿轮的齿根圆必须设计比基圆大。 （ F ） 2、对心的曲柄滑块机构，其行程速比系数K一定等于一。 （ T ） 3、在平面机构中，一个高副引入二个约束。 （ F ） 4、在直动从动件盘形凸轮机构中，若从动件运动规律不变，增大基圆半径， 则压力角将减小 （ T ） 5、在铰链四杆机构中，只要满足杆长和条件，则该机构一定有曲柄存在。（ F ） 6、滚子从动件盘形凸轮的实际轮廓曲线是理论轮廓曲线的等距曲线。 （ T ）7、在机械运动中，总是有摩擦力存在，因此，机械功总有一部分消耗在克服摩擦力上。 （ T ） 8、任何机构的从动件系统的自由度都等于零。（ T ） 9、一对直齿轮啮合传动，模数越大，重合度也越大。 （ F ） 10、在铰链四杆机构中，若以曲柄为原动件时，机构会出现死点位置。。（ F ） 二、填空题。（10分） 1、机器周期性速度波动采用（飞轮）调节，非周期性速度波动采用（调速器）调节。 2、对心曲柄滑块机构的极位夹角等于（ 0 ）所以（没有）急回特性。 3、渐开线直齿圆柱齿轮的连续传动条件是（重合度大于或 等于1 ）。 4、用标准齿条形刀具加工标准齿轮产生根切的原因是（齿条形刀具齿顶线超过极限啮合点N1 ）。 5、三角螺纹比矩形螺纹摩擦（大），故三角螺纹多应用（ 联接 ），矩形螺纹多用于（ 传递运动和动力 ）。 三、选择题 （10分） 1、齿轮渐开线在（ ）上的压力角最小。 A ） 齿根圆 ； B ）齿顶圆； C ）分度圆； D ）基圆。 2、静平衡的转子（ ① ）是动平衡的。动平衡的转子（ ②）是静平衡的 。 ①A ）一定 ； B ）不一定 ； C ）一定不。 ②A ）一定 ； B ）不一定： C ）一定不。 3、满足正确啮合传动的一对直齿圆柱齿轮，当传动比不等于一时，他们的渐开线齿形是（ ）。 A ）相同的； B ）不相同的。 4、对于转速很高的凸轮机构，为了减小冲击和振动，从动件运动规律最好采用（ ）的运动规律。 A ）等速运动； B ）等加等减速运动 ； C ）摆线运动。 5、机械自锁的效率条件是（ ）。 A ）效率为无穷大： B ）效率大于等于1； C ）效率小于零。 四、计算作图题： （共60分） 注：凡图解题均需简明写出作图步骤，直接卷上作图，保留所有作图线。 1、计算下列机构的自由度。 （10分） F = 3×8－2×11 = 2 F = 3×8－2×11 － 1 = 1 2、在图4-2所示机构中，AB = AC ，用瞬心法说明当构件1以等角速度转动时，构件3与机架夹角Ψ为多大时，构件3的 ω3 与ω1 相等。 （10分） 当ψ = 90°时，P13趋于无穷远处， 14 133413P P P P =∴ 机械原理考试复习题及参考答案 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36o，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。 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γ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。 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β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。 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 试题 1 3、 转动副的自锁条件是 驱动力臂≤摩擦圆半径 。 一、选择题（每空 2 分，共 10 分） 4、 斜齿轮传动与直齿轮传动比较的主要优点： 啮合性能好，重合度大，结构紧凑 。 1、平面机构中，从动件的运动规律取决于 D 。 A 、从动件的尺寸 B 、 机构组成情况 C 、 原动件运动规律 D 、 原动件运动规律和机构的组成情况 2、一铰链四杆机构各杆长度分别为30mm ，60mm ，80mm ，100mm ，当以 30mm 5、 在周转轮系中，根据其自由度的数目进行分类：若其自由度为 2，则称为 差动轮 系 ，若其自由度为 1，则称其为 行星轮系 。 6、 装有行星轮的构件称为 行星架（转臂或系杆） 。 7、 棘轮机构的典型结构中的组成有： 摇杆 、 棘爪 、 棘轮 等。 三、简答题（15 分） 1、 什么是构件？ 的杆为机架时，则该机构为 A 机构。 答：构件：机器中每一个独立的运动单元体称为一个构件；从运动角度讲是不可再分的 A 、双摇杆 B 、 双曲柄 C 、曲柄摇杆 单位体。 2、 何谓四杆机构的“死点”？ 答：当机构运转时，若出现连杆与从动件共线时，此时γ=0，主动件通过连杆作用于从 D 、 不能构成四杆机构 动件上的力将通过其回转中心，从而使驱动从动件的有效分力为零，从动件就不能运动， 3、凸轮机构中，当推杆运动规律采用 C 时，既无柔性冲击也无刚性冲击。 A 、一次多项式运动规律 B 、 二次多项式运动规律 C 、正弦加速运动规律 D 、 余弦加速运动规律 4、平面机构的平衡问题中，对“动不平衡”描述正确的是 B 。 A 、只要在一个平衡面内增加或出去一个平衡质量即可获得平衡 B 、 动不平衡只有在转子运转的情况下才能表现出来 机构的这种传动角为零的位置称为死点。 3、 用范成法制造渐开线齿轮时，出现根切的根本原因是什么？避免根切的方法有哪 些？ 答：出现根切现象的原因：刀具的顶线（不计入齿顶比普通齿条高出的一段c*m ）超过 了被切齿轮的啮合极限点 N 1，则刀具将把被切齿轮齿根一部分齿廓切去。 避免根切的方法：（a ）减小齿顶高系数 ha*.(b)加大刀具角α.(c)变位修正 四、计算题（45 分） 1、 计算如图 1 所示机构的自由度，注意事项应说明？（5*2） C 、静不平衡针对轴尺寸较小的转子（转子轴向宽度 b 与其直径 D 之比 b/D<0.2） D 、 使动不平衡转子的质心与回转轴心重合可实现平衡 5、渐开线齿轮齿廓形状决定于 D 。 A 、模数 C D E C D B B F G B 、 分度圆上压力角 A A C 、齿数 D 、 前 3 项 a b 二、填空题（每空 2 分，共 20 分） 1、 两构件通过面接触而构成的运动副称为 低副 。 2、 作相对运动的三个构件的三个瞬心必 在同一条直线上 。 图 1 小题 a ：其中 A 、B 处各有一个转动副，B 处有一个移动副，C 、D 处的移动副记作一个 1 《机械原理》试题及答案 西南科技大城市学院-王忠 试题 1 一、选择题（每空 2 分，共 10 分） 1、平面机构中，从动件的运动规律取决于 D 。 A 、从动件的尺寸 B、机构组成情况 C、原动件运动规律 D、原动件运动规律和机构的组成情况 2、一铰链四杆机构各杆长度分别为30mm ，60mm，80mm，100mm，当以 30mm 的杆为机 架时，则该机构为 A 机构。 A 、双摇杆 B、双曲柄 C、曲柄摇杆 D、不能构成四杆机构 3、凸轮机构中，当推杆运动规律采用 C 时，既无柔性冲击也无刚性冲击。 A 、一次多项式运动规律 B、二次多项式运动规律 C、正弦加速运动规律 D、余弦加速运动规律 4、平面机构的平衡问题中，对“动不平衡”描述正确的是 B 。 A 、只要在一个平衡面内增加或出去一个平衡质量即可获得 平衡B、动不平衡只有在转子运转的情况下才能表现出来 C、静不平衡针对轴尺寸较小的转子（转子轴向宽度 b 与其直径D 之比 b/D<0.2 ） D、使动不平衡转子的质心与回转轴心重合可实现平衡 5、渐开线齿轮齿廓形状决定于 D 。 A 、模数 B、分度圆上压力角 C、齿数 D、前 3 项 二、填空题（每空 2 分，共 20 分） 1、两构件通过面接触而构成的运动副称为低副。 2、作相对运动的三个构件的三个瞬心必在同一条直线上。 3、转动副的自锁条件是驱动力臂≤摩擦圆半径。 4、斜齿轮传动与直齿轮传动比较的主要优点： 啮合性能好，重合度大，结构紧凑。 5、在周转轮系中，根据其自由度的数目进行分类：若其自由度为2，则称为差动轮系， 若其自由度为 1，则称其为行星轮系。 6、装有行星轮的构件称为行星架（转臂或系杆）。 7、棘轮机构的典型结构中的组成有：摇杆、棘爪、棘轮等。 三、简答题（15 分） 1、什么是构件？ 答： 构件：机器中每一个独立的运动单元体称为一个构件；从运动角度讲是不可再分的单位体。 1 中南大学现代远程教育课程考试复习题及参考答案 机械原理 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相似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等效转动惯量，其上作用有等效力矩的等效构件。 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36o，则行程速比系数等于。 8.为减小凸轮机构的压力角，应该增大凸轮的基圆半径。 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等加速运动，后半程 作等减速运动。 10.增大模数，齿轮传动的重合度不变；增多齿数，齿轮传动的重合度增大。 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 3 个速度瞬心，且位于同一条直线。 14.铰链四杆机构中传动角γ为90度，传动效率最大。 15.连杆是不直接和机架相联的构件；平面连杆机构中的运动副均为低副。 16.偏心轮机构是通过扩大转动副半径由铰链四杆机构演化而来的。 17.机械发生自锁时，其机械效率小于等于0 。 18.刚性转子的动平衡的条件是。 19.曲柄摇杆机构中的最小传动角出现在曲柄与机架两次共线的位置时。 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余角，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β的斜齿圆柱齿轮，其当量齿数为z/cos3β。 23.设计蜗杆传动时蜗杆的分度圆直径必须取值，且与其模数相匹配。 24.差动轮系是机构自由度等于 2 的周转轮系。 《机械原理与设计》（一）（答案） 班级： 姓名： 一 二 三 四 五 六 七 八 九 总分 一、填空题（共25分，每一空1分） 1． 在平面机构中若引入H P 个高副将引入 2H P 个约束，而引入L P 个 低副将引入 L P 个约束，则活动构件数n 、约束数与机构自由度 F 的关系是32L H F n P P =--。 2． 机构具有确定运动的条件是: 机构的原动件数等于机构的自由度 数；若机构自由度Ｆ>0，而原动件数 压力角相等 ； 螺旋角大小相等且旋向相同 。 7． 能实现间歇运动的机构有棘轮机构 ;槽轮机构;不完全齿轮机构。 8．当原动件为整周转动时，使执行构件能作往复摆动的机构有 曲柄摇杆机构 ；摆动从动件圆柱凸轮机构；摆动从动件空间凸轮机构或多杆机构或组合机构等 。 9．等效质量和等效转动惯量可根据等效原则：等效构件的等效质量或等效转动惯量所具有的动能等于原机械系统的总动能来确定。 10．刚性转子静平衡条件是 不平衡质量所产生的惯性力的矢量和等 于零 ；而动平衡条件是不平衡质量所产生的惯性力和惯性力矩的矢量都等于零 。 二、 （5分）题二图所示，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。 题二图 n= 6 P L = 8 P H =1 3236281L H F n P P =--=?-?-＝1 三、（10分）在图示铰链四杆机构中，已知：l BC =50mm ，l CD =35mm ， l AD =30mm ，AD 为机架，若将此机构为双摇杆机构，求l AB 的取值范围。 试题1 一、选择题（每空2分，共10分） 1、平面机构中，从动件的运动规律取决于 D 。 A 、 从动件的尺寸 B 、 机构组成情况 C 、 原动件运动规律 D 、 原动件运动规律和机构的组成情况 2、一铰链四杆机构各杆长度分别为30mm ，60mm ，80mm ，100mm ，当以30mm 的杆为机架时，则该机构为 A 机构。 A 、 双摇杆 B 、 双曲柄 C 、 曲柄摇杆 D 、 不能构成四杆机构 3、凸轮机构中，当推杆运动规律采用 C 时，既无柔性冲击也无刚性冲击。 A 、 一次多项式运动规律 B 、 二次多项式运动规律 C 、 正弦加速运动规律 D 、 余弦加速运动规律 4、平面机构的平衡问题中，对“动不平衡”描述正确的是 B 。 A 、 只要在一个平衡面增加或出去一个平衡质量即可获得平衡 B 、 动不平衡只有在转子运转的情况下才能表现出来 C 、 静不平衡针对轴尺寸较小的转子（转子轴向宽度b 与其直径 D 之比b/D<0.2） D 、 使动不平衡转子的质心与回转轴心重合可实现平衡 5、渐开线齿轮齿廓形状决定于 D 。 A 、 模数 B 、 分度圆上压力角 C 、 齿数 D 、 前3项 二、填空题（每空2分，共20分） 两构件通过面接触而构成的运动副称为低副。 作相对运动的三个构件的三个瞬心必在同一条直线上。 转动副的自锁条件是驱动力臂≤摩擦圆半径。 斜齿轮传动与直齿轮传动比较的主要优点： 啮合性能好，重合度大，结构紧凑。 在周转轮系中，根据其自由度的数目进行分类：若其自由度为2，则称为差动轮系，若其自由度为1，则称其为行星轮系。 装有行星轮的构件称为行星架（转臂或系杆）。 棘轮机构的典型结构中的组成有：摇杆、棘爪、棘轮等。 三、简答题（15分） 什么是构件？ 答： 构件：机器中每一个独立的运动单元体称为一个构件；从运动角度讲是不可再分的单位体。 何谓四杆机构的“死点”？ 答： 当机构运转时，若出现连杆与从动件共线时，此时γ=0，主动件通过连杆作用于从动件上的力将通过其回转中心，从而使驱动从动件的有效分力为零，从动件就不能运动，机构的这种传动角为零的位置称为死点。 用成法制造渐开线齿轮时，出现根切的根本原因是什么？避免根切的方法有哪些？ 答： 出现根切现象的原因： 刀具的顶线（不计入齿顶比普通齿条高出的一段c*m ）超过了被切齿轮的啮合极限点N1，则刀具将把被切齿轮齿根一部分齿廓切去。 避免根切的方法： 减小齿顶高系数ha* 加大刀具角α 变位修正 四、计算题（45分） 1、 计算如图1所示机构的自由度，注意事项应说明？（5*2） a 图1 b B 第一章绪论 一、教学要求 （1）明确本课程研究的对象和内容，及其在培养机械类高级工程技术人才全局中的地位、任务和作用。 （2）对机械原理学科的发展现状有所了解。 二、主要内容 1．机械原理课程的研究对象 机械原理（Theory of Machines and Mechanisms）是以机器和机构为研究对象，是一门 研究机构和机器的运动设计和动力设计，以及机械运动方案设计的技术基础课。 机器的种类繁多，如内燃机、汽车、机床、缝纫机、机器人、包装机等，它们的组成、功用、性能和运动特点各不相同。机械原理是研究机器的共性理论，必须对机器进行概括和 抽象内燃机与机械手的构造、用途和性能虽不相同，但是从它们的组成、运动确定性及功 能关系看，都具有一些共同特征： （1）人为的实物（机件）的组合体。 （2）组成它们的各部分之间都具有确定的相对运动。 （3）能完成有用机械功或转换机械能。 机构是传递运动和动力的实物组合体。最常见的机构有连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、间歇运动机构、螺旋机构、开式链机构等。它们的共同特征是： （1）人为的实物（机件）的组合体。 （2）组成它们的各部分之间都具有确定的相对运动。 2．机械原理课程的研究内容 1、机构的分析 1）机构的结构分析（机构的组成、机构简图、机构确定运动条件等）； 2）机构的运动分析（机构的各构件的位移、速度和加速度分析等）； 3）机构的动力学分析（机构的受力、效率、及在外力作用下机构的真实运动规律等）； 2、机构的综合（设计）：创新的过程 1）常用机构的设计与分析（连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、常用间歇机构等）； 2）传动系统设计（选用、组装、协调机构） 通过对机械原理课程的学习，应掌握对已有的机械进行结构、运动和动力分析的方法，以及根据运动和动力性能方面的设计要求设计新机械的途径和方法。 3 机械原理课程的地位和作用 机械原理是以高等数学、物理学及理论力学等基础课程为基础的，研究各种机械所具有的共性问题；它又为以后学习机械设计和有关机械工程专业课程以及掌握新的科学技术成就打好工程技术的理论基础。因此，机械原理是机械类各专业的一门非常重要的技术基础课，它是从基础理论课到专业课之间的桥梁，是机械类专业学生能力培养和素质教育的最基本的课程。在教学中起着承上启下的作用，占有非常重要的地位。 4 机械原理课程的学习方法 1. 学习机械原理知识的同时,注重素质和能力的培养。 在学习本课程时，应把重点放在掌握研究问题的基本思路和方法上，着重于创新性思维的能力和创新意识的培养。 2．重视逻辑思维的同时,加强形象思维能力的培养。 从基础课到技术基础课，学习的内容变化了，学习的方法也应有所转变；要理解和掌握本课程的一些内容，要解决工程实际问题，要进行创造性设计，单靠逻辑思维是远远不够的，必须发展形象思维能力。 3．注意把理论力学的有关知识运用于本课程的学习中。 XX 大学学年第二学期考试卷（A 卷） 课程名称： 机械原理 课程类别： 必修 考试方式： 闭卷 注意事项：1、本试卷满分100分。 2、考试时间 120分钟。 : 一、单项选择题（在每小题的四个备选答案中，选出一个正确 答案，并将正确答案的选项填在题后的括号内。每小题2分，共20分） 1. 以移动副相连接的两构件的瞬心在 ( B ) / A ．转动副中心处 B. 垂直于导路方向的无穷远处 C. 接触点处 D. 过接触点两高副元素的公法线上 2. 有一四杆机构，其极位夹角为11°，则行程速比系数K 为 ( D ) A. 0 B. C. 1 D. 3. 以下哪种情况不会发生机械自锁 ( D ) A. 效率小于等于零 B. 作用在移动副上的驱动力在摩擦角之内 C. 生产阻抗力小于等于零 D. 轴颈上的驱动力作用在摩擦圆之外 4. 有一四杆机构，杆长分别为17mm ，38mm ，42.5mm ，44.5mm ，长度为17mm 的杆为连架杆，长度为44.5mm 的杆为机架，则此四杆机构为 ( A ) A. 曲柄摇杆机构 B. 双曲柄机构 ^ C. 双摇杆机构 D. 无法确认 5. 下列凸轮推杆运动规律中既无刚性冲击也无柔性冲击的是 ( C ) 系（部） ： 专业 班级： 姓名： 学号： 装 订 线 内 不 要 答 题 A. 一次多项式 B. 二次多项式 C. 五次多项式 D. 余弦加速度 6. 直齿圆柱齿轮的齿数为19，模数为5mm ，* a h =1，则齿顶圆半径为 ( C ) A. 47.5 mm B. 50 mm C. 52.5 mm D. 55 mm 7. 连杆机构的传动角愈大，对机构的传力愈 ( B ) A. 不利 B. 有利 C. 无关 D. 不确定 （ 8. 当凸轮轮廓出现失真现象时，凸轮理论廓线的曲率半径ρ与滚子半径r r 满足以下关系 ( A ) A. ρ 一、填空题和填空题。 1． 在平面机构中若引入H P 个高副将引入 H P 个约束，而引入L P 个低副 将引入 2L P 个约束，则活动构件数n 、约束数与机构自由度F 的关系是F =3n - 2L P - H P 。 2． 机构具有确定运动的条件是： 机构的自由度大于零，且机构自由度 数等于原动件数 ；若机构自由度Ｆ>0，而原动件数 机械原理试卷 一、计算图示机构的自由度（10分） 二、如下图所示行程速度变化系数为1 的曲柄摇杆机构，已知曲柄连架杆固定铰链 中心处图示机架平面（直线OO’）位置上，并已知摇杆的两个极限位置C1D，C2D及摇杆长度CD= C1D=C2D，求其余三个构件的杆长。（15 分） 三、如图所示凸轮机构，凸轮廓为以A为圆心，R为半径的圆，凸轮逆时针方向回 转，要求：（15分） 1．说出该凸轮机构的名称； 2．标出凸轮基圆半径r0； 3．标出从动件从B点接触到C点接触凸轮转过的角度Φ； 4．标出从动件从B点接触到C点接触从动件位移S； 5．标出从动件从B点接触时从动件压力角αB； 四、图示复合轮系中，各齿轮齿数如图中括号中所示，求传动比i1H。（10分） 五、图示曲柄滑块机构中，曲柄1上作用驱动力距M，滑块3上作用阻力F。若不 计各活动构件质量，标出机构在图示位置时各运动副总反力作用线（给定摩擦角）（15分） φ 六、某内燃机的曲柄输出力矩M d与曲柄转角φ关系曲线如图所示，运动周期为 T=180度，曲柄转速为600r/min，如用此内燃机驱动一阻力为常量的机械，并要求不均匀系数δ=0.01，求在主轴上应装的飞轮转动惯量J F（不考虑其它构件的转动惯量）（15分） 七、摆动导杆机构，已知机构运动简图，原动件为1以等角速度ω1逆时针方向回转，用相对运动图解法求在图示位置时， 1．构件3的角速度ω3，角加速度α3的大小及方向； 2．构件3 上D点的速度和加速度的大小和方向； （注：所求各量大小用公式表示，不必计算出数值大小）（20分） 机械原理试卷答案 一、解：------------------------------------------------------------------------------------------10分 F=3×7－2×10－0＝1 二、解：------------------------------------------------------------------------------------------15分 AB ＋BC ＝AC 2＝42.5 BC －AB ＝AC 1＝20.5, ∴AB =11, BC =31.5 三、解-------------------------------------------------------------15分 1）它是滚子从动件盘形凸轮机构------------------------------3分 2）如图所示------------------------------------------------3分 3）如图所示------------------------------------------------3分 4）如图所示------------------------------------------------3分 5）如图所示------------------------------------------------3分 四、解-------------------------------------------------------------------------------------------10分 区分轮系----------------------------------------------------5分 行星轮系H K ------541321' 分别计算----------------------------------------------------5分 在K ---321中 20 60233113-=-=--=z z n n n n i k k K 二、简答题： 1．图示铰链四杆机构中，已知l AB=55mm，l BC=40mm，l CD=50mm，l AD=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？ 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？ 二、1．作图（略）最短杆邻边AB和CD。 2．1)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 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。 7．1）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。 10．1）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。 12．1）反转法原理 2）在满足强度条件下，保证凸轮实际轮廓曲线不出现尖点和“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-ωH 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。 16．1）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。 18．1）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、近休止；从动件推杆在推程运动阶 段，凸轮转过的角度称为推程运动角。 20．实际啮合线段与轮齿法向齿距之比为重合度，它反映了一 对齿轮同时啮合的平均齿数对的多少。增加模数对提高重合度 没有好处。 21．一对标准齿轮安装时它们的分度圆相切即各自分度圆与节 圆重合时的中心距为标准中心距。当实际中心距大于标准中心 距时，传动比不变，啮合角增大。 1.平面铰链四杆机构有曲柄存在的条件为：a.连架杆 与机架中必有一杆为四杆机构中的最短杆； b.最短杆与最长杆杆长之和应小于或等于其余两杆之 和（通常称此为杆长和条件）。 2.连杆机构：指所以构建用低副联接而成的机构，又 称为低副机构。 3.连杆机构优点：a.运动副都是低副，低副亮元素为 面接触，所以耐磨损，承载大。b.低副亮元素几何形 状简单，容易制造简单，容易获得较高的制造精度。C . 可以实现不同运动规律和特定轨迹要求。缺点：a低 副中存在间隙，会引起运动误差，使效率降低。B动 平衡较困难，所以一般不宜用于高速传动。C设计比 较复杂，不易精确的实现复杂的运动规律。 4.平面四杆机构的基本形式有：（1）曲柄摇杆机构，（2） 双曲柄机构，（3）双摇杆机构。 5.速度变化：是指一段时间前后，速度的大小和方向出现的变 化，是个矢量，大小可以用后前速率差表示，方向可以用与规 定正方向的夹角表示。物理含义可以导出加速度：单位时间内 速度的变化量。 6.压力角：概述压力角(pressure angle)(α):若不考虑各运动 副中的摩擦力及构件重力和惯性力的影响,作用于点C的力P 与点C速度方向之间所夹的锐角。压力角越大，传动角就 越小．也就意味着压力角越大，其传动效率越低．所 以设计过程中应当使压力角小. 7.死点：从Ft=Fcosα知，当压力角α=90°时，对从动 件的作用力或力矩为零，此时连杆不能驱动从动件工 作。机构处在这种位置成为死点，又称止点。 8.凸轮机构的特点：优点是只要适当的设计出凸轮的 轮廓曲线，就可以是使推杆得到各种预期的运动规律， 而且响应快速，机构简单紧凑。缺点：是凸轮廓线与 推杆之间为点。线接触，易磨损，.凸轮制造较困难。 9按.凸轮形状分：a盘形凸轮，b圆柱凸轮。按推杆形 状分：尖顶推杆，滚子推杆，平底推杆。根据凸轮与 推杆白痴接触的方法不同，凸轮可以分为：力封闭的 凸轮机构，几何封闭的凸轮机构。 10. 推杆常用的运动规律；根据推杆常用的运动规律所以数学 表达是不同，常用的主要有多项式运动规律和三角函数运动规 律两大类。 11.一条直线（称为发生线(generating line)）沿着半径为r b 的圆周（称为基圆(base circle)）作纯滚动时，直线上任意点 K的轨迹称为该圆的渐开线。它具有以下特性；a相应于发生 线和基圆上滚过的长度相等，即 ,即为渐开线在K点的法线。b 渐开线上各点的曲率半径不同，离基圆越远，其曲率半径越大， 渐开线越平直。c渐开线上任意一点的法线必切于基圆。d渐 开基圆以内无渐开线。E渐开线线的形状取决于基圆半径的大 小。基圆半径越大，渐开线越趋平直。 12..渐开线齿廓的啮合特点：渐开线齿廓能保证定传动比传动， 渐开线齿廓间的正压力方向不变，渐开线齿廓传动具有可分 性。 13.标准齿轮：是指m 、α 、ha 和c均为标准值，且分度 圆齿厚等于齿槽宽（ e = s ）的齿轮。 14.渐开线齿轮的基本参数：齿数z，模数m，分度圆压力角， 齿顶高系数，顶隙系数。渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件 和连续啮合传动条件：正确啮合条件：m1 = m2 = m。α1 = α2 = α。连续啮台条件：εα= B1B2 / Pb ≥ 1。 15. 渐开线齿廓的根切现象；用范成法加工齿轮，当加工好的 渐开线齿廓又被切掉的现象时称为根切现象。其原因是；刀具 的齿顶线与啮合线的交点超过了被切齿轮的啮合极限点，刀具 齿顶线超过啮合极限点的原因是被加工齿轮的齿数过少，压力 角过小，齿顶高系数过大。 16.斜齿轮啮合特点是什么？答：（l）两轮齿廓由点开始接触， 接触线由短变长，再变短，直到点接触，再脱离啮合，不象直 齿圆柱齿轮传动那样沿整个齿宽突然接触又突然脱离啮合，而 是逐渐进入啮合逐渐脱离啮合，这样冲击小噪音小，传动平稳。 （2）重合度大ε= εα+εβ。 17.同齿数的变位齿轮与标准齿轮相比，哪些尺寸变了，哪些 尺寸不变，为什么？ 答：齿数、模数、压力角、分度圆、基圆、分度圆周节、全 齿高不变，齿顶圆、齿根圆、分度圆齿厚、齿槽宽发生变了。 原因：用标准齿轮刀具加工变位齿轮，加工方法不变，即正 确啮合条件不变，所以分度圆模数、压力角不变。因而由公式 可知分度圆、基圆不变，再有齿根高、齿顶高、齿根圆、齿项 圆的计算，基准是分度圆，在加工变位齿轮时，标准刀具中线 若从分度圆外移齿根高变小，齿根圆变大，而若要保证全齿高 不变则齿顶高变大齿顶圆变大，因刀具外移在齿轮分度圆处的 刀具齿厚变小，即被加工出的齿槽变小，又因为分度圆周节不 变，齿厚变厚。 18.一对斜齿轮的正确啮合条件和连续传动条件是什么？ 答：正确啮合条件：mn1 = mn2 = m αn1 = αn2 = α。外啮 合β1 = - β2 内啮合β1 = β2连续传动条件：ε= εα+εβ ≥ 1。 19.什么是变位齿轮？ 答：分度圆齿厚不等于齿槽宽的齿轮及齿顶高不为标准值的 齿轮称为变位齿轮。加工中齿条刀具中线不与被加工齿轮的分 度圆相切这样的齿轮称为变位齿轮。 20..蜗轮蜗杆机构的特点有哪些？ 答：(1)传递空间交错轴之间的运动和动力，即空间机构。 （2)蜗轮蜗杆啮合时，在理论上齿廓接触是点接触，但是蜗 轮是用与蜗轮相啮合的蜗杆的滚刀加出来的，实际为空间曲线 接触。 （3）蜗杆蜗轮的传动比，用蜗杆的头数（线数）参与计算。 （4）蜗杆的分度圆直径不是头数乘模数而是特性系数乘模 数，即d1 = qm （5）蜗轮蜗杆的中心距也是用特性系数参与计算。 a＝m（q＋Z2）/2 （6）可获得大传动比，蜗轮主动时自锁。 21.蜗轮蜗杆的标准参数面是哪个面；可实现正确啮合条件是 什么？ 答：（1）是主截面，即平行于蜗轮的端面过蜗杆的轴线的 剖面称之为主截面。 （2）正确啮合条件：ma1 = mt2 = m αa1 =α t2 = α β1 + β2 = 900 旋向相同 22.为什么确定蜗杆的特性系数q 为标准值？ 答：（1）有利于蜗杆标准化，减少了蜗杆的数目。 （2）减少了加工蜗轮的蜗杆滚刀的数目。 23.当量齿轮和当量齿数的用途是什么？ 答：一对圆锥齿轮的当量齿轮用来研究圆锥齿轮的啮合原 理，如重合度和正确啮合条件等，单个当量齿轮用来计算不根 切的最小齿数和用仿形法加工圆锥齿轮时用它来选择刀具号 及计算圆锥齿轮的弯曲强度。 24. 轮系可以分为三种：定轴齿轮系和周转轮系（基本类型）， 第三种是复合轮系。 25：轮系的作用：1 实现两轴间远距离的运动和动力的传动、 2 实现变速传动、 3 实现换向传动、 4 实现差速作用，5用做 运动的合成和分解，6在尺寸及重量较小的条件下，实现大功 率传动。 26. 瞬心为互相作平面相对运动的两构件上,瞬时相对 速度为零的点;也可以说,就是瞬时速度相等的重合点 (即等速重合点).若该点的绝对速度为零则为绝对瞬心; 若不等于零则为相对瞬心. 27. 机构中各个构件之间必须有确定的相对运动，因 此，构件的连接既要使两个构件直接接触，又能产生 一定的相对运动，这种直接接触的活动连接称为运动 副。轴承中的滚动体与内外圈的滚道，啮合中的一对 齿廓、滑块与导轨），均保持直接接触，并能产生一定 的相对运动，因而都构成了运动副。两构件上直接参 与接触而构成运动副的点、线或面称为运动副元素。 29.自由度：在平面运动链中，各构件相对于某一构件所 需独立运动的参变量数目，称为运动链的自由度。它 取决于运动链中活动构件的数目以及连接各构件的运 动副类型和数目。 平面运动链自由度计算公式：F=3n-2PL-PH（1.1）式中： F --- 运动链的自由度n --- 活动构件的数目PL --- 低副的 数目.PH --- 高副的数目。 30.机械的自锁：有些机械，就其结果情况分析，只要加上足 够大的驱动力，按常理就应该能沿着有效驱动力的作用的方向 运动，而实际上由于摩擦的存在，却会出现无论这个驱动力如 何增大，也无法使它运动的现象，这种现象称为机械的自锁。 31.静平衡：当转子(回转件)的宽度与直径之比（宽径比）小于 机械原理第 1 页共 2 页机械原理试题1doc资料
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