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1、考研机械原理复习试题含答案总结1考研机械原理复习试题（含答案）1一、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36，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

2、 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

3、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 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，则它们的瞬心位置在 。27.机械的效率公式为 ，当机械发生自锁时其效率为 。 28.标准直齿轮经过正变位后模数 ，齿厚 。29.曲柄摇杆机构出现死点，是以 作主动件，此时机构的 角等于零。30.为减小凸轮机构的压力角，可采取的措施有 和 。31.在曲柄摇

4、杆机构中，如果将 杆作为机架，则与机架相连的两杆都可以作_ 运动，即得到双曲柄机构。32.凸轮从动件作等速运动时在行程始末有 性冲击；当其作 运动时，从动件没有冲击。33.标准齿轮 圆上的压力角为标准值，其大小等于 。34.标准直齿轮经过正变位后齿距 ，齿根圆 。35.交错角为90的蜗轮蜗杆传动的正确啮合条件是 、 、 。36.具有一个自由度的周转轮系称为 轮系，具有两个自由度的周转轮系称为 _轮系。二、简答题：1图示铰链四杆机构中，已知lAB=55mm，lBC=40mm，lCD=50mm，lAD=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

5、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

6、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？三、计算与作图题：1.计算图示机构的自由度，要求指出可能存在的复合铰链、局部自由度和虚约束。2求图示机构的全部瞬心和构件1、3的角速度比。3用图解法设计一曲柄滑块机构。已知滑块的行程速比系数K=

7、1.4，滑块的行程H=60mm。导路偏距e=20mm,求曲柄长度lAB和连杆长度lBC。4已知曲柄摇杆机构的行程速比系数K1.25，摇杆长lCD=40mm，摇杆摆角=60,机架长lAD=55mm。作图设计此曲柄摇杆机构，求连杆和曲柄的长度。5一对外啮合标准直齿圆柱齿轮传动，已知齿数Z124，Z264，模数m6mm，安装的实际中心距a265mm。试求两轮的啮合角a，节圆半径r1和r2。6已知轮系中各齿轮齿数Z1=20，Z2=40，Z2= Z3=20，Z4=60，n1=800r/min，求系杆转速nH的大小和方向。7. 计算图示机构的自由度，要求指出可能存在的复合铰链、局部自由度和虚约束。8取一机

8、器的主轴为等效构件，已知主轴平均转速nm=1000r/min，在一个稳定运动循环（2）中的等效阻力矩Mer如图所示，等效驱动力矩Med为常数。若不计机器中各构件的转动惯量，试求：当主轴运转不均匀系数0.05时，应在主轴上加装的飞轮的转动惯量JF。9设计一铰链四杆机构，已知摇杆长度为40mm，摆角为40度，行程速比系数K为1.4，机架长度为连杆长度与曲柄长度之差，用作图法求各个杆件的长度。10设计如题图所示铰链四杆机构，已知其摇杆CD的长度lCD75mm，行程速度变化系数k1.5，机架AD的长度lAD100 mm，摇杆的一个极限位置与机架的夹角45，用作图法求曲柄的长度lAB和连杆的长度lBC。

9、11一正常齿制标准直齿轮m =4, z=30, a=20。，计算其分度圆直径、基圆直径、齿距、齿顶圆直径及齿顶圆上的压力角。12如图，已知 z1=6， z2=z2, =25， z3=57， z4=56，求i14 ？13. 计算图示机构的自由度，要求指出可能存在的复合铰链、局部自由度和虚约束。14如图F为作用在推杆2上的外力，试确定凸轮1及机架3作用给推杆2的总反力R12 及R32 的方位（不计重力和惯性力，虚线小圆为摩擦圆）。15请在图中画出一个死点位置、最小传动角的位置以及图示位置的压力角。16已知机构行程速度变化系数k1.25，摇杆长度lCD400mm, 摆角30，机架处于水平位置。试用图

10、解法设计确定曲柄摇杆机构其他杆件的长度。17已知一对标准安装的外啮合标准直齿圆柱齿轮的中心距a=196mm，传动比i=3.48，小齿轮齿数Z1=25。确定这对齿轮的模数m；分度圆直径d1、d2；齿顶圆直径da1、da2；齿根圆直径df1、df2。（10分）18在图示复合轮系中，已知各齿轮的齿数如括弧内所示。求传动比。参考答案一、1原动件数目2相似于3质径积4等效转动惯量，等效力矩50，169071.58增大9等加速；等减速10不变；增大11相反；相同12定轴133；一条直线上1490015机架；低副16扩大转动副半径17小于等于018偏心质量产生的惯性力和惯性力矩矢量和为019曲柄；机架20大

11、于21余角；差22z/cos323标准值；模数242252；126垂直移动路线的无穷远处27=输出功/输入功=理想驱动力/实际驱动力；小于等于028不变；增加29摇杆；传动角30增加基圆半径；推杆合理偏置31最短；整周回转32刚性；五次多项式或正弦加速度运动33分度圆；20034不变；增加35mt2=mx1=m； t2=x1=； 1=236行星；差动二、1作图（略）最短杆邻边AB和CD。21)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03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

12、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。71）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。101）总反力与法向

13、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。121）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-H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

14、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。161）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。181）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

15、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。三、计算与作图题：1、F=3*7-2*12-1=12、1/3=P13P34/P13P14=43、=180*（k-1）/(k+1)=30按题意作C1C2=H,作OC1C2=OC2C1=90-=60交O点，作以O圆心的圆如图，再作偏距直线交于A点。AC1=b-a A

16、C2=b+a 由此得曲柄a和连杆b的长度。4=180*（k-1）/(k+1)=2 01)按已知条件作DC1、DC2 ； 2)作直角三角形及其外接圆如图； 3）以D为圆心，55mm为半径作圆交于A点。AC1=b-a AC2=b+a 由此得曲柄a和连杆b的长度。5a=0.5m(z1+z2)=264 =arcos(264*cos20/265)=20.6 rb1=0.5m*z1cos20=67.66 rb2=0.5m*z2cos20=180.42 r1=rb1/cos=72.3 r2=rb2/cos=192.7566. 齿轮1、2是一对内啮合传动：n1/n2=z2/z1=2 齿轮2-3-4组成一周转轮

17、系，有： (n2-nH)/(n4-nH)=-z4/z2=-3 又因为 n2=n2 n4=0 解得：nH=100 r/min 方向与n1相同。7F=3*6-2*8-1=18Md=(300*4/3*1/2)/2=100Nm Wmax=89(用能量指示图确定) JF=900 Wmax/2n2=0.519=180*（k-1）/(k+1)=30如图，按题意作出D,C1,C2，作直角三角形外接圆；作C1D的垂直平分线，它与圆的交点即A点。连接AC1、AC2。AC1=b-a AC2=b+a 由此得曲柄a和连杆b的长度。AD为机架的长度。10按题意作图，=180*（k-1）/(k+1)=36AC1=b-a A

18、C2=b+a 由此得曲柄a和连杆b的长度。11d=mz=120 db=dcos200=112.76 P=m=12.56 da=(z+2)m=128cosa=db/da=0.881 a=28.2412齿轮1-2-3组成一周转轮系，有：(n1-nH)/(n3-nH)= - z3/z1= - 57/6 齿轮1-2-2-4组成另一周转轮系，有：(n1-nH)/(n4-nH)= - z2z4/z1z2= - 56/6=-28/3 从图中得： n3=0 联立求解得：i14=n1/n4= - 58813F=3*7-2*10=114作图：15作图：AB处于垂直位置时存在最小传动角。AB1C1为死点位置。压力角

19、如图。16=180*（k-1）/(k+1)=20作图，AC1=b-a AC2=b+a 由此得曲柄a和连杆b的长度。AD为机架的长度。17z 2=iz1=87 m=196/0.5(25+87)=3.5d1=mz1=87.5 d2=mz2=304.5 da1=m(z1+2)=94.5 da2=m(z2+2)=311.5 df1=m(z1-2.5)=78.75 df2=m(z2-2.5)=295.75 18齿轮1-4-5组成一周转轮系，有：(n1-nH)/(n5-nH)=-z5/z1=-12/5 齿轮1-2-3组成一周转轮系，有：(n1-nk)/n3-nk)=-z3/z1=-7/3由图得：n1=n1

20、 n3=0 nk=n5联立求解得：i1H=85/431.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

21、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)():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=Fcos知，当压力角=90时，对从动件的作用力或力矩为零，此时

22、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 lin

23、e)）沿着半径为rb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 、 、ha 和 c均为标准值，且分度圆齿厚等于齿槽宽 （ e

24、 = 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。 1 = 2 = 。 连续啮台条件： = 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

25、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 = +。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

26、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 n1 = n2 = 。外啮合 1 = - 2 内啮合 1 = 2连续传动条件：= + 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

27、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（qZ2）/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 a1 = t2 = 1 + 2 = 900 旋向相同22.为什么确定蜗杆的特性系数 q 为标准

28、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

29、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。28.渐开线标准直齿轮几何尺寸的计算公式 分度圆直径 d1 = mz 1 d2 = mz2 齿顶高 ha1 = m ha2

30、= m 齿根高 hf 1 =( + ) m hf 2 =( + ) m 齿全高 h 1 = h a1 + h f1 =( 2 + ) m h 2 = h a2 + h f2 =( 2 + ) m 齿顶圆直径 d a1 = d 1 +2 h a1 =( 2 + z 1 ) m d a2 = d 2 +2 h a2 =( 2 + z 2 ) m 齿根圆直径 df 1 = d1 -2 hf 1 =( z 1 - 2 -2 ) m d f 22 = d 2 -2hf 222 =( z 2 - 2 -2 ) m 基圆直径 d b1 = d 1 cos d b2 = d 2 cos 齿距 p = m 基 ( 法 ) 节 p b = p cos 齿厚、齿槽宽 标准中心距 顶隙 c = m 传动比 29.自由度：在平面运动链中，各构件相对于某一构件所需