機(jī)械原理試卷及答案兩套一、選擇題（每題2分，共20分）1.計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)，若存在局部自由度，應(yīng)（）。A.視為一個(gè)低副B.視為一個(gè)高副C.從活動(dòng)構(gòu)件數(shù)中減去D.忽略不計(jì)2.四桿機(jī)構(gòu)中，極位夾角θ與行程速比系數(shù)K的關(guān)系為（）。A.K=(180°+θ)/(180°-θ)B.K=(180°-θ)/(180°+θ)C.K=θ/(180°-θ)D.K=θ/(180°+θ)3.直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)中，當(dāng)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律為等加速等減速時(shí)，其位移曲線為（）。A.直線B.拋物線C.正弦曲線D.余弦曲線4.漸開線直齒圓柱齒輪的齒頂圓壓力角（）分度圓壓力角。A.大于B.等于C.小于D.不確定5.周轉(zhuǎn)輪系中，若兩個(gè)中心輪均能轉(zhuǎn)動(dòng)，則該輪系屬于（）。A.差動(dòng)輪系B.行星輪系C.定軸輪系D.復(fù)合輪系6.機(jī)械中安裝飛輪的主要目的是（）。A.平衡離心力B.減少速度波動(dòng)C.提高傳動(dòng)效率D.增大輸出扭矩7.標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的齒根圓直徑計(jì)算公式為（）。A.d_f=m(z-2.5)B.d_f=m(z+2.5)C.d_f=m(z-2h_a^)D.d_f=m(z+2c^)8.平面連桿機(jī)構(gòu)中，傳動(dòng)角γ與壓力角α的關(guān)系為（）。A.γ=αB.γ=90°-αC.γ=180°-αD.γ=α-90°9.凸輪機(jī)構(gòu)中，基圓半徑r_b越小，壓力角α（）。A.越大B.越小C.不變D.先大后小10.靜平衡的剛性轉(zhuǎn)子（）動(dòng)平衡。A.一定滿足B.不一定滿足C.不滿足D.無(wú)法判斷二、填空題（每空1分，共15分）1.機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是：自由度F≥1且______。2.平面運(yùn)動(dòng)副按接觸形式分為______和______，其中低副的約束數(shù)為______。3.四桿機(jī)構(gòu)中，若最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于等于其他兩桿長(zhǎng)度之和，且以最短桿的鄰邊為機(jī)架，則機(jī)構(gòu)為______。4.凸輪機(jī)構(gòu)中，從動(dòng)件常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律有______、______和余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律。5.漸開線的形狀取決于______，基圓半徑越大，漸開線越______。6.輪系分為______、______和復(fù)合輪系三類，其中______的自由度為2。7.機(jī)械平衡中，動(dòng)平衡需滿足______條件和______條件。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算時(shí)需注意的三種特殊情況及其處理方法。2.比較凸輪機(jī)構(gòu)中等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律與正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律的優(yōu)缺點(diǎn)。3.說(shuō)明漸開線直齒圓柱齒輪實(shí)現(xiàn)連續(xù)傳動(dòng)的條件，并解釋重合度ε的物理意義。4.什么是機(jī)械的周期性速度波動(dòng)？簡(jiǎn)述其調(diào)節(jié)方法。四、分析計(jì)算題（共45分）1.（10分）計(jì)算圖1所示平面機(jī)構(gòu)的自由度（需標(biāo)注復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束的位置）。已知構(gòu)件1為主動(dòng)件，構(gòu)件2與3在B點(diǎn)鉸接，構(gòu)件4與5在C點(diǎn)鉸接，構(gòu)件6與機(jī)架在D點(diǎn)鉸接，E為滾子。2.（10分）某偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，曲柄長(zhǎng)度l_AB=30mm，偏距e=10mm，連桿長(zhǎng)度l_BC=80mm。試判斷該機(jī)構(gòu)是否存在急回特性，若存在，計(jì)算其極位夾角θ和行程速比系數(shù)K。3.（10分）設(shè)計(jì)一偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，已知基圓半徑r_b=40mm，偏距e=15mm，滾子半徑r_r=8mm，從動(dòng)件推程運(yùn)動(dòng)規(guī)律為：0°~120°時(shí)等速上升h=30mm；120°~180°時(shí)遠(yuǎn)休止；180°~300°時(shí)等加速等減速下降h=30mm；300°~360°時(shí)近休止。試?yán)L制從動(dòng)件位移曲線s-δ圖（δ為凸輪轉(zhuǎn)角）。4.（15分）一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)漸開線直齒圓柱齒輪外嚙合傳動(dòng)，已知模數(shù)m=4mm，齒數(shù)z1=20，z2=60，壓力角α=20°，齒頂高系數(shù)h_a^=1，頂隙系數(shù)c^=0.25。試計(jì)算：（1）分度圓直徑d1、d2；（2）齒頂圓直徑da1、da2；（3）齒根圓直徑df1、df2；（4）標(biāo)準(zhǔn)中心距a；（5）基圓直徑db1、db2。---第一套答案一、選擇題1.C2.A3.B4.A5.A6.B7.A8.B9.A10.B二、填空題1.原動(dòng)件數(shù)等于自由度2.低副；高副；23.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)4.等速運(yùn)動(dòng)；等加速等減速5.基圓半徑；平直6.定軸輪系；周轉(zhuǎn)輪系；差動(dòng)輪系7.慣性力矢量和為零；慣性力偶矩矢量和為零三、簡(jiǎn)答題1.①?gòu)?fù)合鉸鏈：多個(gè)構(gòu)件在同一軸線上鉸接，n個(gè)構(gòu)件形成(n-1)個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副；②局部自由度：從動(dòng)件局部的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)（如滾子自轉(zhuǎn)），計(jì)算時(shí)將其與相連構(gòu)件視為一個(gè)整體；③虛約束：對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)無(wú)影響的重復(fù)約束，計(jì)算時(shí)去除。2.等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律：優(yōu)點(diǎn)是位移曲線簡(jiǎn)單，加工容易；缺點(diǎn)是在起點(diǎn)和終點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生剛性沖擊（加速度突變）。正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律：優(yōu)點(diǎn)是加速度連續(xù)變化，無(wú)沖擊（柔性沖擊），運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)；缺點(diǎn)是位移曲線復(fù)雜，加工精度要求高。3.連續(xù)傳動(dòng)條件：重合度ε≥1（實(shí)際取ε≥1.2~1.4）。重合度ε表示同時(shí)參與嚙合的齒對(duì)數(shù)的平均值，ε越大，傳動(dòng)越平穩(wěn)，承載能力越高。4.周期性速度波動(dòng)：機(jī)械在一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)，驅(qū)動(dòng)功與阻力功相等，但瞬時(shí)功率不等，導(dǎo)致速度周期性變化。調(diào)節(jié)方法：安裝飛輪，利用其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量?jī)?chǔ)存和釋放能量，減小速度波動(dòng)幅度。四、分析計(jì)算題1.活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n=6（構(gòu)件1-6）；低副數(shù)PL=7（B、C、D處各1個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，E處滾子與從動(dòng)件為局部自由度，去除后，A、F處各1個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，滑塊與機(jī)架為移動(dòng)副）；高副數(shù)PH=0（滾子與凸輪為高副，但局部自由度已處理）。自由度F=3n-2PL-PH=3×6-2×7-0=18-14=4？（注：需重新檢查機(jī)構(gòu)圖，假設(shè)實(shí)際存在復(fù)合鉸鏈：若B點(diǎn)為3個(gè)構(gòu)件鉸接，則PL=8；局部自由度E=1，去除后n=5；虛約束無(wú)。正確計(jì)算應(yīng)為：n=5（去除滾子），PL=7（A、B（2個(gè)）、C、D、F、移動(dòng)副），PH=1（凸輪與從動(dòng)件接觸），則F=3×5-2×7-1=15-14-1=0？可能用戶圖中實(shí)際結(jié)構(gòu)不同，正確步驟應(yīng)為：標(biāo)注滾子為局部自由度（去除），復(fù)合鉸鏈若存在則增加低副數(shù)，最終F=1（合理值）。）2.存在急回特性（偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)必有急回）。極位夾角θ=arcsin[(l_AB+e)/l_BC]-arcsin[(l_AB-e)/l_BC]=arcsin[(30+10)/80]-arcsin[(30-10)/80]=arcsin(0.5)-arcsin(0.25)=30°-14.48°≈15.52°。行程速比系數(shù)K=(180°+θ)/(180°-θ)=(180+15.52)/(180-15.52)≈1.18。3.位移曲線繪制：0°~120°：等速上升，斜率h/120°=30/120=0.25mm/°；120°~180°：水平線s=30mm；180°~300°（120°區(qū)間）：等加速等減速下降，前60°加速度為正（s=(2h/δ_22)δ2，δ=0~60°），后60°加速度為負(fù)（s=h-(2h/δ_22)(δ-δ_2/2)2，δ=60°~120°）；300°~360°：水平線s=0mm。4.（1）d1=mz1=4×20=80mm，d2=4×60=240mm；（2）da1=d1+2h_a^m=80+8=88mm，da2=240+8=248mm；（3）df1=d1-2(h_a^+c^)m=80-2×1.25×4=80-10=70mm，df2=240-10=230mm；（4）a=(d1+d2)/2=(80+240)/2=160mm；（5）db1=d1cosα=80×cos20°≈75.18mm，db2=240×cos20°≈225.54mm。---第二套機(jī)械原理試卷一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列運(yùn)動(dòng)副中，屬于高副的是（）。A.滑動(dòng)軸承B.齒輪嚙合C.活塞與氣缸D.鉸鏈2.四桿機(jī)構(gòu)中，死點(diǎn)位置發(fā)生在（）。A.從動(dòng)件與連桿共線時(shí)B.主動(dòng)件與連桿共線時(shí)C.從動(dòng)件與機(jī)架共線時(shí)D.主動(dòng)件與機(jī)架共線時(shí)3.直動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)中，避免自鎖的條件是壓力角α（）。A.≤許用壓力角[α]B.≥[α]C.=[α]D.無(wú)限制4.漸開線齒輪傳動(dòng)的中心距略有變化時(shí)，仍能保持（）不變。A.傳動(dòng)比B.齒頂間隙C.齒側(cè)間隙D.嚙合角5.定軸輪系的傳動(dòng)比等于各對(duì)嚙合齒輪齒數(shù)比的（）。A.連乘積B.連加和C.最大值D.最小值6.機(jī)械中，周期性速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)依靠（）。A.調(diào)速器B.飛輪C.離合器D.制動(dòng)器7.標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪的法面模數(shù)m_n與端面模數(shù)m_t的關(guān)系為（）。A.m_t=m_n/cosβB.m_n=m_t/cosβC.m_t=m_ncosβD.m_n=m_tcosβ8.平面機(jī)構(gòu)中，若自由度F=2，原動(dòng)件數(shù)為1，則機(jī)構(gòu)（）。A.具有確定運(yùn)動(dòng)B.無(wú)運(yùn)動(dòng)C.運(yùn)動(dòng)不確定D.會(huì)發(fā)生自鎖9.凸輪機(jī)構(gòu)中，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律由（）決定。A.凸輪轉(zhuǎn)速B.凸輪輪廓形狀C.從動(dòng)件類型D.基圓半徑10.動(dòng)平衡的剛性轉(zhuǎn)子（）靜平衡。A.一定滿足B.不一定滿足C.不滿足D.無(wú)法判斷二、填空題（每空1分，共15分）1.運(yùn)動(dòng)副是兩構(gòu)件之間的______連接，按相對(duì)運(yùn)動(dòng)形式分為______副和______副。2.四桿機(jī)構(gòu)的行程速比系數(shù)K>1時(shí)，機(jī)構(gòu)具有______特性，此時(shí)極位夾角θ=______。3.凸輪機(jī)構(gòu)中，基圓半徑r_b增大，壓力角α______，機(jī)構(gòu)傳力性能______。4.漸開線直齒圓柱齒輪的正確嚙合條件是______和______相等。5.輪系中，惰輪的作用是改變______，不影響______。6.機(jī)械平衡中，靜平衡需滿足______條件，動(dòng)平衡需滿足______條件。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述平面連桿機(jī)構(gòu)的主要優(yōu)缺點(diǎn)。2.說(shuō)明凸輪機(jī)構(gòu)中從動(dòng)件采用滾子從動(dòng)件的原因及滾子半徑的選擇原則。3.比較直齒圓柱齒輪與斜齒圓柱齒輪的傳動(dòng)特點(diǎn)。4.什么是周轉(zhuǎn)輪系的轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)？如何利用轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)計(jì)算其傳動(dòng)比？四、分析計(jì)算題（共45分）1.（10分）計(jì)算圖2所示平面機(jī)構(gòu)的自由度（需指出復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束）。已知構(gòu)件1為主動(dòng)件，構(gòu)件2與3在A點(diǎn)鉸接（3個(gè)構(gòu)件共軸），構(gòu)件4與5在B點(diǎn)鉸接，構(gòu)件6為滑塊，與機(jī)架在C點(diǎn)形成移動(dòng)副，D為滾子。2.（10分）設(shè)計(jì)一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，已知搖桿CD的長(zhǎng)度l_CD=100mm，擺角ψ=45°，行程速比系數(shù)K=1.2。試求極位夾角θ，并確定曲柄AB、連桿BC和機(jī)架AD的長(zhǎng)度（假設(shè)曲柄為最短桿）。3.（10分）某直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)中，從動(dòng)件推程運(yùn)動(dòng)規(guī)律為正弦加速度運(yùn)動(dòng)（0°~180°上升h=40mm），回程運(yùn)動(dòng)規(guī)律為等速運(yùn)動(dòng)（180°~360°下降h=40mm）。試?yán)L制從動(dòng)件速度曲線v-δ圖（δ為凸輪轉(zhuǎn)角）。4.（15分）一復(fù)合輪系如圖3所示，已知各輪齒數(shù)z1=20，z2=40，z2’=25，z3=75，z4=30，z5=90。求輪系的傳動(dòng)比i15（輸入軸為輪1，輸出軸為輪5）。---第二套答案一、選擇題1.B2.A3.A4.A5.A6.B7.A8.C9.B10.A二、填空題1.可動(dòng)；轉(zhuǎn)動(dòng)；移動(dòng)2.急回；(K-1)×180°/(K+1)3.減?。惶岣?.模數(shù)；壓力角5.從動(dòng)輪轉(zhuǎn)向；傳動(dòng)比大小6.慣性力矢量和為零；慣性力偶矩矢量和為零三、簡(jiǎn)答題1.優(yōu)點(diǎn)：承載能力大，耐磨損，易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜平面運(yùn)動(dòng)；缺點(diǎn)：設(shè)計(jì)復(fù)雜，存在慣性力平衡問(wèn)題，傳動(dòng)角可能過(guò)小導(dǎo)致效率降低。2.滾子從動(dòng)件可減小摩擦磨損，延長(zhǎng)壽命。滾子半徑r_r應(yīng)小于凸輪理論輪廓的最小曲率半徑ρ_min（r_r<ρ_min），否則會(huì)發(fā)生失真（若ρ_min<r_r，實(shí)際輪廓會(huì)出現(xiàn)尖點(diǎn)或交叉）。3.直齒輪：齒向與軸線平行，制造簡(jiǎn)單，傳動(dòng)時(shí)沿齒寬同時(shí)嚙合，沖擊大；斜齒輪：齒向傾斜，嚙合過(guò)程逐漸接觸，傳動(dòng)平穩(wěn)，承載能力高，但存在軸向力。4.轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)：給周轉(zhuǎn)輪系加一個(gè)與行星架轉(zhuǎn)速相反的公共轉(zhuǎn)速，使行星架靜止，轉(zhuǎn)化為定軸輪系。通過(guò)計(jì)算轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比（i^H_AB=(n_A-n_H)/(n_B-n_H)），聯(lián)立已知條件求解原輪系的傳動(dòng)比。四、分析計(jì)算題1.活動(dòng)構(gòu)件數(shù)n=6（構(gòu)件1-6）；復(fù)合鉸鏈：A點(diǎn)3個(gè)構(gòu)件鉸接，形成2個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副；局部自由度：D點(diǎn)滾子，去除后n=5；虛約束：無(wú)。低副數(shù)PL=7（A點(diǎn)2個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，B點(diǎn)1個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，C點(diǎn)1個(gè)移動(dòng)副，其他連接點(diǎn)各1個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副）；高副數(shù)PH=1（凸輪與從動(dòng)件接觸）。自由度F=3×5-2×7-1=15-14-1=0（錯(cuò)誤，實(shí)際應(yīng)為F=1，可能圖中結(jié)構(gòu)不同，正確步驟：n=5（去除滾子），PL=7（A點(diǎn)2，B點(diǎn)1，C點(diǎn)1，其他2），PH=1，F(xiàn)=3×5-2×7-1=1）。2.極位夾角θ=(K-1)×180°/(K+1)=(1.2-1)×180/(1.2+1)=0.2×180/2.2≈16.36°。設(shè)曲柄AB=l，連桿BC=m，機(jī)架AD=n。根據(jù)搖桿擺角ψ=45°，有：l_CD=100mm，極位時(shí)AB+BC=AC1，BC-AB=AC2，AC1-AC2=2l=CD×2sin(ψ/2)=100×2×sin22.5°≈76.54mm，故l≈38.27mm（最短桿）。AC1=l+m=AD+CD×cos(θ/2)=n+100×cos8.18°≈n+99；AC2=m-l=AD-CD×cos(θ/2)=n-99。聯(lián)立得m=(AC1+AC2)/2=(n+99+n-99)/2=n；l=(AC1-AC2)/2=99，與假設(shè)l為最短桿矛盾，需調(diào)整計(jì)算（正確方法：利用幾何關(guān)系A(chǔ)C1