1、20062007學(xué)年第二學(xué)期機(jī)械原理試卷（A卷） 班級(jí)： 姓名： 學(xué)號(hào)： 一、填空題（共計(jì)20分，每空1分）1、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是： 機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)等于機(jī)構(gòu)的自由度數(shù) ，若機(jī)構(gòu)自由度>0，而原動(dòng)件數(shù)<F，則構(gòu)件間的運(yùn)動(dòng)是 不確定的 ，若機(jī)構(gòu)自由度>0，而原動(dòng)件數(shù)>F，則各構(gòu)件之間 不能運(yùn)動(dòng)或產(chǎn)生破壞 。2、瞬心是兩個(gè)作平面相對(duì)運(yùn)動(dòng)剛體上瞬時(shí) 相對(duì)速度 為零的 重合點(diǎn) 。3、移動(dòng)副的自鎖條件是 驅(qū)動(dòng)力與接觸面法線方向的夾角小于摩擦角 ；轉(zhuǎn)動(dòng)副的自鎖條件是 驅(qū)動(dòng)力的作用線距軸心偏距h小于摩擦圓半徑 。4、在凸輪機(jī)構(gòu)的各種常用從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律中， 等速 運(yùn)動(dòng)規(guī)律具有剛性沖

2、擊； 等加速等減速 運(yùn)動(dòng)規(guī)律具有柔性沖擊。5、內(nèi)嚙合斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的正確嚙合條件是 模數(shù)相等 ， 壓力角相等 ， 螺旋角大小相等且旋向相同 。6、當(dāng)原動(dòng)件為整周轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使執(zhí)行構(gòu)件能作往復(fù)擺動(dòng)的機(jī)構(gòu)有 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)； 曲柄搖塊機(jī)構(gòu)； 擺動(dòng)從動(dòng)件圓柱凸輪機(jī)構(gòu)； 擺動(dòng)從動(dòng)件空間凸輪機(jī)構(gòu)或組合機(jī)構(gòu)等 。7、等效質(zhì)量和等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可根據(jù)等效原則： 等效構(gòu)件的等效質(zhì)量或等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量所具有的動(dòng)能等于機(jī)器所有運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的總動(dòng)能之和 來(lái)確定。8、輸出功和輸入功的比值，通常稱為 機(jī)械效率 。9、為了減少飛輪的質(zhì)量和尺寸，應(yīng)將飛輪安裝在 高速 軸上。10、剛性轉(zhuǎn)子靜平衡條件是 不平衡質(zhì)量所產(chǎn)生的慣性力的矢量和等于零

3、 ；而動(dòng)平衡條件是 不平衡質(zhì)量所產(chǎn)生的慣性力和慣性力矩的矢量都等于零。二、分析題（共計(jì)18分）1、（本題10分）如圖所示，已知： BCDEGF，且分別相等，計(jì)算平面機(jī)構(gòu)的自由度。若存在復(fù)合鉸鏈、局部自由度及虛約束，請(qǐng)指出。如果以凸輪為原動(dòng)件，機(jī)構(gòu)是否具有確定的運(yùn)動(dòng)？1、（本題10分）解：n=6 1分PL= 8 PH=1 F3n2PLPH 3×62×81 1 B處存在局部自由度 DE桿存在虛約束 I、J之一為虛約束 當(dāng)以凸輪為原動(dòng)件時(shí)，原動(dòng)件數(shù)等于機(jī)構(gòu)的自由度，故機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)。 2、（本題8分）在圖示機(jī)構(gòu)中，各桿的長(zhǎng)度為L(zhǎng)1=28mm，L2=54mm，L3=50mm，L

4、4 =72mm。問(wèn)：（1）試闡述鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的曲柄存在條件；（2）以桿4為機(jī)架時(shí)，該機(jī)構(gòu)為何種機(jī)構(gòu)？（3）當(dāng)取桿1為機(jī)架時(shí)，將演化為何種機(jī)構(gòu)？（4）當(dāng)取桿3為機(jī)架時(shí)，又將演化為何種機(jī)構(gòu)？解：（1）鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的曲柄存在條件： 最短桿與最長(zhǎng)桿之和小于或等于其他兩桿長(zhǎng)度之和， 最短桿是連架桿或機(jī)架。 （2）L1+L4=28+72<L2+L3=54+50 滿足桿長(zhǎng)條件，且最短桿L1為連架桿，因此該機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。 （3）由于桿長(zhǎng)條件沒(méi)變，當(dāng)取最短桿L1為機(jī)架時(shí)將演化為雙曲柄機(jī)構(gòu) （4）由于桿長(zhǎng)條件沒(méi)變，當(dāng)取最短桿的對(duì)邊L3為機(jī)架時(shí)將演化為雙搖桿機(jī)構(gòu) 三、作圖題（共計(jì)10分）1、如圖所示凸輪

5、機(jī)構(gòu)中，凸輪廓線為圓形,幾何中心在B點(diǎn).請(qǐng)畫出并標(biāo)出1）凸輪的理論輪廓線；2）凸輪的基圓；3）凸輪機(jī)構(gòu)的偏距圓；4）凸輪與從動(dòng)件在D點(diǎn)接觸時(shí)的壓力角；5）凸輪與從動(dòng)件從在C接觸到在D點(diǎn)接觸時(shí)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)的角度。解：理論輪廓線基圓偏距圓壓力角四、計(jì)算題（共計(jì)36分）1、（本題14分）在某牛頭刨床中，有一對(duì)外嚙合漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，已知z117，z2118，m5mm，200，a=337.5mm。現(xiàn)發(fā)現(xiàn)小齒輪已經(jīng)嚴(yán)重磨損，擬將其報(bào)廢。大齒輪磨損較輕（沿分度圓齒厚兩側(cè)總的磨損量為0.75mm），擬修復(fù)使用，并要求所設(shè)計(jì)的小齒輪的齒頂厚盡可能大些，問(wèn)如何設(shè)計(jì)這一對(duì)齒輪？并計(jì)算這對(duì)齒輪的分度圓直徑d、齒頂

6、高h(yuǎn)a、齒根高h(yuǎn)f、齒頂圓直徑da、齒根圓直徑df、齒厚s、齒槽寬e和齒距p。解：（1）確定傳動(dòng)類型： 因?yàn)閍a，故應(yīng)采用等變位齒輪傳動(dòng)。 （2）確定兩齒輪變位系數(shù)： 故x10.206，x20.206 （3）計(jì)算齒輪幾何尺寸 小齒輪（單位：mm）大齒輪（單位：mm）d1=mz1=5×17=85d2=mz2=5×118=590da1=d1+2ha1=85+2×6.03=97.06da2=d2+2ha2=590+2×3.97=597.94df1=d12hf1=852×5.22=74.56df2=d22hf2=5902×7.28=575.4

7、4p1=s1+e1=8.61+7.1=15.71p1=s1+e1=8.61+7.1=15.712、（本題10分）在圖示輪系中，已知各輪齒數(shù)為：Z1=20，Z2=30，Z3=80，Z4=40，Z5=20。試求此輪系的傳動(dòng)比i15。解：該輪系為復(fù)合輪系，123H和機(jī)架組成行星輪系，45和機(jī)架組成定軸輪系。 （1）在123H和機(jī)架組成的行星輪系中， （2）在45和機(jī)架組成的定軸輪系中， n3 = 0，nH = n4 i15 = n1/n5 = -2.5 3、（本題12分）已知某機(jī)械一個(gè)穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)的等效力矩如圖所示，等效驅(qū)動(dòng)力矩為常數(shù)，等效構(gòu)件的最大及最小角速度分別為：及。試求：(1) 等效驅(qū)動(dòng)力

8、矩的大小；(2) 運(yùn)轉(zhuǎn)的速度不均勻系數(shù)；(3) 當(dāng)要求在0.05范圍內(nèi)，并不計(jì)其余構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量時(shí)，應(yīng)裝在等效構(gòu)件上的飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。解：（1）根據(jù)一個(gè)周期中等效驅(qū)動(dòng)力矩的功和阻力矩的功相等來(lái)求等效驅(qū)動(dòng)力矩：由 得 （2）直接利用公式求： （3）求出最大盈虧功后，飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可利用公式求解 100五、綜合題（16分）1、如圖所示機(jī)構(gòu)中，構(gòu)件1為原動(dòng)件，P為作用在構(gòu)件3上的力，轉(zhuǎn)動(dòng)副B和C上所畫的虛線小圓為摩擦圓。（1）試分析該瞬時(shí)位置時(shí)，機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角，壓力角；（2）作出機(jī)構(gòu)在圖示位置時(shí)的速度圖及加速度圖（不要求嚴(yán)格按比例作圖，要求寫出矢量方程式及方程式中各量的方向和大小的表達(dá)式）；（3）確定2

9、1和23的方向；ABCP1234Md1（4）以及作用在連桿BC上作用力的真實(shí)方向（各構(gòu)件的重量及慣性力略去）。解：（1）速度分析 大小： ？ 1lAB ?方向： /AC AB BC 取v作多邊形如圖b所示。（2）加速度分析 大小： ？ 21lAB 21lCB ?方向： /AC AB BC CB 選適當(dāng)a作加速度如圖c所示。20062007學(xué)年第二學(xué)期機(jī)械原理試卷（B卷）班級(jí)： 姓名： 學(xué)號(hào)：一、填空題（每空1分，共計(jì)20分）1、平面運(yùn)動(dòng)副的最大約束數(shù)為2，最小約束數(shù)為1；引入一個(gè)約束的運(yùn)動(dòng)副為高副，引入兩個(gè)約束的運(yùn)動(dòng)副為低副。2、凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律中，如出現(xiàn)速度不連續(xù)，則機(jī)構(gòu)將產(chǎn)生剛性 沖擊；

10、如出現(xiàn)加速度不連續(xù)，則機(jī)構(gòu)將產(chǎn)生 柔性 沖擊；3、如果一個(gè)機(jī)構(gòu)由k個(gè)構(gòu)件所組成，那么它的順心總數(shù)N=。4、直齒圓錐齒輪幾何尺寸的計(jì)算是以大端為準(zhǔn)，其當(dāng)量齒數(shù)的計(jì)算公式為Zv=Z/cos。5、機(jī)器中安裝飛輪的目的是降低速度波動(dòng)和 降低電動(dòng)機(jī)功率。6、能實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)有 棘輪機(jī)構(gòu) 、 槽輪機(jī)構(gòu) 、不完全齒輪機(jī)構(gòu)或凸輪機(jī)構(gòu)等 。7、漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的可分性是指 傳動(dòng)比 不受中心距變化的影響。8、周轉(zhuǎn)輪系根據(jù)自由度不同可分為 差動(dòng)輪系和 行星輪系 ，其自由度分別為 2 和 1 。9、如圖所示，小圓為摩擦圓，軸頸1受到驅(qū)動(dòng)力的作用，則軸頸1應(yīng)作 加速 運(yùn)動(dòng)。二、分析題（共計(jì)22分）1、已知機(jī)構(gòu)

11、運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖所示，（8分）（1）計(jì)算該機(jī)構(gòu)的自由度；若存在復(fù)合鉸鏈、局部自由度及虛約束，請(qǐng)指出；如果以1為原動(dòng)件，并說(shuō)明機(jī)構(gòu)是否具有確定的運(yùn)動(dòng)。（2）如果以1為原動(dòng)件，根據(jù)機(jī)構(gòu)的組成原理，將其拆分為基本桿組。BA16243DFC5EG解：（1）機(jī)構(gòu)的自由度：F3n2PLPH3×52×701 C處存在復(fù)合鉸鏈， F、G之一為虛約束 若以1為原動(dòng)件，則原動(dòng)件數(shù)自由度數(shù)，且F0，因此，機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)。1分1分1分（2）以1為原動(dòng)件拆分桿組，根據(jù)機(jī)構(gòu)的組成原理，桿組2、3組成二級(jí)桿組，桿組4、5組成二級(jí)桿組，圖示如下： 2、 已知：機(jī)架長(zhǎng)度L=100mm，行程速比系數(shù)K1.25

12、，試設(shè)計(jì)一擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，并求曲柄長(zhǎng)度R（要求作圖）。（10分）解：選擇一定的比例畫出動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖， 3、如圖所示為一個(gè)簡(jiǎn)易的蝸桿蝸輪起重裝置，當(dāng)手柄如圖所示轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，要求重物C上升，請(qǐng)問(wèn)蝸桿和蝸輪的螺旋方向；并在圖上標(biāo)明蝸桿的螺旋方向以及蝸輪的轉(zhuǎn)向。（4分）蝸桿和蝸輪均為右旋， 蝸輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。 三、作圖題（共18分）1、偏置直動(dòng)推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)如圖所示。AB和CD是兩段直線，BC和DA是以凸輪軸為圓心的兩段圓弧。要求：（8分）1） 在圖上畫出理論廓線、基圓和偏距圓；2）標(biāo)出圖示位置的凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角和推桿位移S；3）標(biāo)出推程運(yùn)動(dòng)角O和遠(yuǎn)休止角1。2、在圖示鉸鏈機(jī)構(gòu)中，鉸鏈處各細(xì)線圓為

13、摩擦圓，為驅(qū)動(dòng)力矩，為生產(chǎn)阻力。在圖上畫出下列約束反力的方向與作用位置：、。(10分)1四、計(jì)算題（共40分）1、現(xiàn)用m=10mm， =20°，ha*=1，c*=0.25，的齒條刀具切制z1=12的直齒圓柱外齒輪，試求：（12分）(1)不發(fā)生根切的最小變位系數(shù)；(2)刀具變位加工后的齒輪分度圓齒厚，以及分度圓壓力角；(3)如果要求此變位齒輪與另外一個(gè)齒輪采用等變位齒輪傳動(dòng)類型，那么另外一個(gè)齒輪的最少齒數(shù)z2應(yīng)是多少(取整數(shù))解：(1) 最小變位系數(shù)（無(wú)根切條件下）Xmin=ha*(Zmin-Z)/Z(2) 變位加工后分度園齒厚為，若取x=0.3 則mm 壓力角不變=20° （3）采用等變位齒輪傳動(dòng)，則x2=0.3 則z2>22.1取z223 2、已知輪系主動(dòng)輪轉(zhuǎn)向如圖所示，齒輪均為標(biāo)準(zhǔn)齒輪，標(biāo)準(zhǔn)安裝，Z12，Z240，Z224，Z348，Z4120，Z518，Z636，求傳動(dòng)比i16，并標(biāo)出輪2、5、6的轉(zhuǎn)向。(14分)解：Z1、Z2組成定軸輪系； Z2、Z3、Z4及Z5（H）組成周轉(zhuǎn)輪系； Z5、Z6組成定軸輪系 蝸桿左旋，蝸輪2轉(zhuǎn)向箭頭向上。 min=1(17-12)/17=0.294 輪5轉(zhuǎn)