机械原理练习题.docx

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机械原理练习题

题1

一、填空题（10分）

1．在平面机构中，一个运动副引入的约束m的变化范围是。

在空间机构中，一个运动副引入的约束数m的变化范围是。

2．某机器的主轴平均角速度ωm=100rad/s,机器运转的速度不均匀系数δ=0.05，则该机器的最大角速度ωmax=，最小角速度ωmin=。

3．六杆机构有个瞬心。

4．平衡技术中常把远低于机器的一阶固有频率的转子称为。

常把接近或超过机器的一阶固有频率的转子称为。

5．齿条型刀具范成切齿时，齿轮的模数由决定。

6．相对瞬心的特点是，绝对瞬心的特点是。

二、选择题（10分）

1．下面说法正确的是：

（）

A．机构的死点与自锁是一回事；B．机构处于死点α＝０；

C．机构处于死点γ＝０；　D．机构的死点与摩擦力有关。

2．下面说法正确的是：

（）

A．齿条型刀具范成切齿时，分度圆的半径由齿条模数决定；

B．齿条型刀具范成切齿时，齿轮的模数由齿条移动速度和轮坯转动角速度的比值决定；

C．齿条型刀具范成切齿时，齿轮是不是标准齿轮由加工终了时齿条与轮坯的相对位置决定；

D．齿轮传动中正传动与齿轮正变位是一回事，只是提法不同

3．下面说法正确的是（）

A．虚约束不是实实在在的约束，是没用的，所以等于不存在；

B．虚约束是不存在的约束；

C．计算机构的自由度时可以去掉虚约束，在实际机构中也可以拆除它；

D．虚约束满足一定的条件，若不满足条件它将会变成实际约束。

4．下面说法正确的是（）

A．矩形螺纹多用于连接；B．三角螺纹多用于连接；

C．三角螺纹多用于传动；C．矩形螺纹、三角螺纹均多用于传动。

5．下列关于单万向联轴节叙述正确的是：

（）

A．不可能等于1；B．可能等于1；

Ｃ．可以传递成任意角度两轴的运动；Ｄ．不可以传递成任意角度两轴的运动。

三、判断题（5分）

1．运动链选择不同构件作机架，机构的级别不变。

（）

2．齿轮与齿条啮合传动分度面与节圆可能不重合。

（）

3．齿轮传动中ε=1.3，说明在齿轮转过一个基圆齿距时30%的时间2对齿啮合。

（）

4．只要满足机构的自由度=机构的主动件数，机构就一定有有意义的确定的运动。

（）

5．不论何种机械的运动都可以采用飞轮来调节速度的波动。

（）

四、简答题（10分）

把主动件的连续转动变为从动件的单向间歇运动可以采用什么机构（至少三种）？

五、分析题（10分）

分析如图机构的组成，该机构运动是否确定？

判断机构的级别。

七、作图题（20分）

1．如图2，为滚子从动件盘形凸轮机构，凸轮为一偏心圆盘。

试用图解法做出：

①凸轮的基圆；②凸轮的推程运动角δ0；③从动件的升程h；④图示位置的压力角α；⑤从动件在图示位置的位移s及凸轮的转角δ。

2．设计一铰接四杆机构，如图3所示。

已知摇杆的行程速度系数K=1，机架长lAD=1m，摇杆长lCD=0.9m，当摇杆CD运动到左极限位置时，曲柄与机架的夹角为45度，试确定曲柄及连杆的长度lAB、lBC。

八、计算题（30分）

1．在图4所示轮系中各轮齿数为z1=32,z2=33,z2＇＝z4＝38,z3=z3＇=19,轮5为单头右旋蜗杆，z6=76,n1=45r/min,方向如图所示。

试求：

（1）当n5=0时n4的大小及方向。

（2）当n5=10r/min（逆时针转）时n4的大小及方向。

（3）当n5=10r/min（顺时针转）时n4的大小及方向。

2．如图5所示导杆机构，已知机构位置、尺寸，1、2、3构件质量分别为m1=10kg，m2=10kg，m3=20kg，质心分别在A、B和CD的中点S3，lAB=lAC=lCS3=0.1m,φ=30o。

各构件相对质心的转动惯量J1=1kg•m2，J2=2kg•m2，J3=4kg•m2，M1=500N•m为驱动力矩。

求在图示位置取构件3为等效构件时的等效转动惯量、等效驱动力矩。

题2

一、填空题（10分）

1．机构有确定运动的条件。

2．平衡技术中常把的转子视为短转子。

常把的转子视为长转子，短转子的平衡措施称为。

长转子的平衡措施称为。

3．机械平衡的目的是；机械调速的目的是。

4．对于有周期性速度波动的机械系统，可以利用调节机械系统速度波动的大小。

对于非周期性速度波动的机械系统，需要利用（）调节机械系统速度波动的大小。

5．齿条加工齿轮中，齿轮的分度圆半径由决定。

二、选择题（10分）

1．下面说法正确的是：

（）

A．棘轮机构由于结构限制，运动中具有刚性冲击；

B．槽轮机构由于结构限制，运动中具有柔性冲击；

C．槽轮机构由于结构限制，运动中具有刚性冲击；

D．棘轮机构、槽轮机构都具有刚性冲击和柔性冲击。

2．下面说法正确的是：

（）

A．机械的实际效率是大于或等于0小于1的；

B．机械的实际效率可以小于0；

C．机械的实际效率不可能小于0；

D．以上说法均不正确。

3．一对渐开线标准齿轮m=2,z1=18,z2=43,a’=62mm,下面说法正确的是：

（）

A．节圆与分度圆重合；B.节圆与分度圆不重合;

C.节圆的大小取决于中心距;D.分度圆的大小取决于中心距。

4.下面说法正确的是:

（）

A.行星轮系的自由度=1;B.差动轮系的自由度=1;

C.行星轮系的自由度=2;D.差动轮系的自由度=2

5.避免凸轮实际轮廓曲线失真的方法正确的是：

（）

A．减小滚子圆半径；B.增大滚子圆半径;

C.减小基圆半径;D.增大基圆半径

三、判断题（5分）

1．齿轮啮合传动时，两个节圆为纯滚动，它的齿廓的相对运动也是纯滚动。

（）

2．凸轮的基圆半径等于其轮廓曲线的最小向径。

（）

3．一对中心距是标准中心距的齿轮传动一定是标准齿轮。

（）

4．即使摩擦系数为0，机构处于死点位置时机构也不能动。

（）

5．自由度为0的杆组称为基本杆组。

（）

四、简答题（10分）

把主动件的连续转动变为从动件的往复摆动可以采用什么机构（至少3种）？

五、分析题（20分）

2．分析如图7所示机构的组成，判断机构的级别。

六、证明题（5分）

证明铰接四杆机构曲柄存在的条件。

八、计算题（30分）

1．已知一对外啮合标准直齿圆柱齿轮，正常齿制，m=2mm,z1=19,z2=37,安装中心距a’=57mm,求理论啮合线长度N1N2。

2．图9所示轮系中，各轮齿数为z1=30,z2=25，z3=z4=24，z5=18,z6=121，n1=120r/min,nH=−1000r/min，转向相反,求n5、n6。

题3

一、填空题（15分）

1．如图11所示为机构，已知曲柄lBC=20mm,机架lAB=40mm,则该机构的极位夹角θ=，急回系数K=。

2．在凸轮机构中，运动规律在一般情况下会产生柔性冲击，但如果用于运动形式时就可以避免冲击。

3．当采用法切削渐开线齿轮齿廓时，可能会产生根切。

其原因是，对于标准直齿圆柱齿轮，不根切的最少齿数是。

4．采用模数为2.5mm的标准齿条刀具加工渐开线直齿圆柱齿轮，已知刀具移动速度v=60mm/s，轮坯转速ω=1rad/s,则被加工齿轮的齿数z=；若刀具中线与轮坯中心的距离为59mm,则被切齿轮是齿轮（正变位还是负变位）；变位系数是。

5．移动的自锁条件是；图12所示的楔形夹具的各接触面间的摩擦系数均为f,则此夹具的自锁条件为。

6．刚性转子静平衡的力学条件是，动平衡的力学条件是。

二、判断题（5分）

1．具有标准参数的渐开线直齿圆柱齿轮是标准齿轮。

（）

2．对于机构惯性力的合力和合力偶，通常只能做到部分平衡。

（）

3．轴1和轴2通过双万向联轴节不管怎样连接，两轴的传动比都恒等于1。

（）

4．周期性速度波动的构件，在一个周期内其动能的增量为零。

（）

5．在平底从动件凸轮机构中，若不计摩擦，凸轮施加于从动件的推力总是垂直于平底，故其压力角恒为零。

（）

三、（15分）试判断如图13所示运动链的运动是否确定？

如果运动确定，请对其进行结构分析；如果运动不确定，请提出使其具有确定运动的修改方案，画出修改后的机构运动简图。

五、（10分）图15所示盘形凸轮机构，已知凸轮为一以C为中心的偏心圆盘，要求回答下列问题：

（2）画出凸轮的基圆，并标出基圆半径r0。

（3）标出凸轮在图示位置时从动件的位移s。

（4）标出从动件由图示位置升高位移s1时，凸轮对应的的转角δ1。

（5）画出凸轮轮廓上的D点与滚子接触时，机构的压力角α。

六、（15分）设有一对渐开线外啮合标准直齿圆柱齿轮，正常齿制，传动比为i12=3、模数m=5mm、压力角α=20o,实际中心距a’=323mm。

（1）求出标准中心距a,小齿轮的齿数z1、基圆半径rb1。

（2）求出两轮的啮合角α’。

七、（15分）轮系如16所示，已知z1=z2=20,z3=24,z4=48,z5=30,z6=z7=18,z8=66,求传动比i18,并说明轴1与轴8的相对转向。

八、（10分）在如图17所示机构中，已知构件3对回转轴C的转动惯量J3=0.4kg●m2，作用于构件3上的阻力矩M3=45N●m，其他构件的质量和转动惯量忽略不计。

要求标出所有瞬心，并求当取构件1为等效构件时，机构的等效阻力矩Mer及等效转动惯量Je。

参考答案

【题1】

一、填空题

1．1或2；1～5。

2．102.5rad/s;97.5rad/s

3.15

4.刚性转子；柔性转子。

5．齿条刀具的模数

6．vP≠0;vP=0。

二、选择题

1．C；2.C;3.D;4.B;5.BD。

三、判断题

1.F；2.F；3.T；4.；F5.F。

四、简答题

将主动件的连续转动变为从动件的单向间歇运动可以采用曲柄摇杆驱动棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构。

五、分析题

机构由主动件、机架和三个II级杆组组成，如图14-25所示。

机构的运动确定。

该机构为II级机构。

七、作图题

1．如图14-26所示

2．选μ1=0.01m/mm作图，过A点作45度斜线，与圆弧交C1、C2，如图27所示，则

量得

a=58mm,b=71mm。

lAB=aμ1=0.58m;lBC=bμ1=0.71m。

八、计算题

1．解：

（1）当n5=0时，n6=0,该轮系为定轴轮系。

所以

（方向向左（←））

（2）定轴轮系:

1-2,5-6

　　①

　　②

周转轮系：

2＇-3-3＇-4-6

　　　　　　　　③

由式①得：

n2=43.6r/min（→）,由式②得:

n6=0.13（←）。

令n2（→）为“+”，则n6（←）为“—”，将n2、n6代入式③即

解得：

n4=—43.9r/min（方向向左）（←）。

（3）方程仍为上述式①、②、③。

由式①得：

n2=43.6r/min（→）,由式②得：

n6=0.13（→）代入式③即

解得：

n4=—43.3r/min（方向向左）（←）。

2．解：

如图28所示，找出所有瞬心，则

V2=ω1lAB,V3=ω3lCS3,ω2=ω3

ω1p13p14μ1=ω3p13p34μ1

N=M1ω1

【题2】

一、填空题

1．主动件数=F（F>0）。

2．b/d＜0.2;b/d＞0.2;静平衡；动平衡。

3．消除惯性力和惯性力矩；减小机器的速度波动。

4．飞轮；调速器。

5．齿条的移动速度和轮坯转动角速度的比值。

二、选择题

1．AB;2.AC;3.BC;4.AD;5.AD。

三、判断题

1.F；2.F；3.F；4.T；5.F。

四、简答题

把主动件的连续转动变为从动件的往复摆动可以采用曲柄摇杆机构、摆动导杆机构、摆动凸轮机构。

五、分析题

2．分析机构的组成应先对机构高副低代，如图30所示；将机构折分杆组如图31所示。

该机构为II级机构。

六、证明题

设：

a＜d如图32所示。

在三角形（A）B＇C＇D中：

a+d≤b+c,在三角形（A）B＂C＂D中

b≤（d-a）+ca+b≤c+d

c≤（d-a）+ba+c≤b+d

a≤b,a≤c,a≤d

a为最短杆，而b、c、d必有一个为最长。

由此得出铰接四杆机构曲柄存在的条件：

（1）最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其余两杆的长度之和。

（2）连架杆与机架中必有一杆为最短杆。

八、计算题

1．解

因为

所以

2.解:

该轮系为基本周转轮系

代入n1=120,nH=-1000。

解得:

n6=-800r/min与n1转向相反。

nH、n6代入上式，解得：

n5=344.4r/min与n1转向相同。

【题3】

一、填空题

1．摆动导杆机构，60o,2。

2．简谐（或余弦加速度），两端无休止。

3．范成法，刀具的齿顶线超过了极限啮合点，17。

4．48，负变位，-0.4。

5．驱动力作用在摩擦角之内（β≤φ），α≤2arctanf。

6．∑F1=0,∑F1=0且∑T1=0。

二、判断题

1．F；2.T；3.F；4.T；5.T。

三、解：

（a）F=3×7-2×10=1

该运动链的运动是确定的，对其进行结构分析如图34所示。

该机构为II级机构。

（b）该机构运动方案不合理。

改正方案如图35所示（答案不唯一）。

五、解：

如图14-37所示

六、解

（1）由

，得z1≤32.3。

取z1=32,则z2=z1i12=96,得a=320mm,rb1=mz1cosα/2=75.18mm。

（2）

七、解:

轮1、2、3、4和系杆H组成周转轮系，轮5、6、8组成定由轮系。

因为n5=nH,所以i18=i1Hi58=-6.6轴1与轴8的转向相反。

八、解：

所有瞬心如图14-38所示。

因为Merω1=M3ω3,所以Mer=M3ω3/ω1。

由于1、3的瞬心P13在无穷远处，所以ω3/ω1=1，即Mer=M3=45Nm,因为Jeω12/2=J3ω32/2,所以Je=J3ω32/ω12=J3=0.4kg·m2。

1-1、如图示滚子从动件盘形凸轮机构，凸轮的轮廓曲线为一个偏心圆。

已知凸轮半径R=20mm，偏距e=8mm，滚子半径为rr=4mm,凸轮顺时针方向旋转。

试求：

（1）从动件的行程h；

（2）图示位置时从动件的位移s和压力角α；

（3）凸轮转过一定角度，从动件由A点到B点接触时凸轮的转角δ。

解：

先画出理论轮廓曲线和基圆。

（1）行程h为B1D段长度，如图6-4解图所示。

（2）位移S为AG段长度；α=0o

（3）凸轮转角δ为∠COF（大于180o的角）

1-2、对题2-5图所示的机构进行结构分析，并确定机构的级别。

为Ⅲ级机构

1-3、在题1-3图所示的轮系中，已知z1=15，z2=25,z2’=20,z3=60,n1=200r/min,n3=50r/min,当n1n3转向相同和转向相反时求系杆H转速的大小和方向。

解：

这是一个差动轮系，则

当n1n3转向相同时，有

nH=75r/min,方向与n1、n3转向相同

当n1、n3转向相反时，有

，nH=-8.3r/min，方向与n3转向相同

1-4、如题1-4图所示轮系中，Z1=Z3=25,z5=100,z2=z4=z6=20求:

（1）哪些构件组成定轴轮系？

（2）哪些构件组成周转轮系？

（3）哪个构件是系杆H？

（4）转动比i16=?

解：

此轮系是一复合轮系。

（1）5、6组成定轴轮系。

（2）1、2、3、4、5（H）组成行星轮系

（3）齿轮5是系杆

（4）

1-5、一标准直齿圆柱齿轮，齿数Z=35，模数m=4，α=20o,求此齿轮的分度圆直径，齿顶圆直径，齿根圆直径，基圆直径，齿顶圆压力角，齿根圆压力角、分度圆上的齿厚和齿槽宽。

1-6、已知一对外啮合标准直齿圆柱齿轮传动的模数m=5mm,压力角α=20o,中心距α=350mm，传动比i12=9/5,试求两轮的齿数、分度圆直径、齿顶圆直径、基圆直径以及分度圆上的齿厚和齿槽宽。