试卷与解答 机械原理.doc

试卷与解答：

2005年机械大类
机械原理考试试题

专业 ＿＿＿ 班号 ＿＿＿ 姓名 ＿＿＿＿＿＿

题号
一
二
三
四
五
六
七
总分
分数
18
6
16
15
25
15
5
100
得分

一、（共18分）是非判断题（对的填T，错的填F）每小题一分

1.平面运动副按其接触特性,可分成转动副与高副;( F )。
2 平面四杆机构中，是否存在死点，取决于机架是否与连杆共线。(F)
3 一个K大于1的铰链四杆机构与K=1的对心曲柄滑块机构串联组合，该串联 组合而成的机构的行程变化系数K大于1。(T)
4．与其他机构相比，凸轮机构最大的优点是可实现各种预期的运动规律。(T)
5．渐开线直齿圆柱齿轮传动的重合度是实际啮合线段与齿距的比值。(F) 
6．渐开线直齿圆柱齿轮与齿条啮合时，其啮合角恒等于齿顶圆上的压力角。（F）
7．斜齿圆柱齿轮的标准模数和标准压力角在法面上。（T）
8、曲柄滑块机构中，当曲柄与机架处于两次互相垂直位置之一时，出现最小传动角。(T)
9.平底垂直于导路的直动推杆盘形凸轮机构中，其压力角等于零。 (T)
10．一对渐开线圆柱齿轮传动，其分度圆总是相切并作纯滚动，（F）
11．一对平行轴外啮合斜齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件为摸数、压力角、螺旋角大小相等。（F）
12 机械零件和机构是组成机械系统的基本要素。（F）
13机电一体化系统由动力系统、传感系统、控制系统三个要素组成。（F）
14 机械设计有开发性设计、适应性设计、变型设计三类不同的设计。（T）
15 运动系数t反映了在一个运动循环中，槽轮的运动时间在一个间歇周期中所占的比例。（T）
16在齿轮运转时，其中至少有一个齿轮的几何轴线绕另一齿轮的几何轴线运动的齿轮系称为复合齿轮系。（F）
17采用不同的功能原理，能实现机器的同一使用要求或工艺要求。（T）
18表达机械各执行机构（构件）在一个运动环中各动作的协调配合关系的简单明确图，称为机械运动循环图。（T）

二、（6分）试计算下列运动链的自由度数.(若有复合铰链,局部自由度或虚约束,必须明确指出)，打箭头的为原动件，判断该运动链是否成为机构.

解： n=6; p5=8, p4=1; F=1，（3分）
H处虚约束；D处局部自由度。（2分）运动确定（1分）

三、（16分）已知如图所示的平面四杆机构，各构件的长度LAB=15mm，LBC=60 mm，LDC=30 mm，LAD=50 mm，试判断：
1．  该机构为那种基本机构类型。
2．  若构件LAB为原动件，此机构是否存在急回。
3．  该机构在何种条件下会出现死点，画出机构死点发生的位置。

解：
1. 因为 15+60<30+50 且连架杆为最短杆，故为曲柄摇杆机构（6分）
2 . 存在急回 （5分）
3．在DC杆为主动件时会出现死点，位置在AB与BC杆两次共线处。（5分）

四、（15分）如图所示的（a）(b)两图均为实际轮廓为圆的偏心凸轮机构，
1．画出图(a) 的基圆半径rb和图示位置时的位移S
2．画出(a) (b)两图图示位置时的压力角ɑ，
3．分别指出(a) (b)两图凸轮机构的理论轮廓是圆还是非圆，其两凸轮机构的运动规律是否相同？

解：1 （5分） 2（5分）

3 (a)图凸轮机构理论轮廓是圆，(b) 图凸轮机构理论轮廓是非圆，运动规律不相同。（5分）
五、（共25分）
1（15分）如图所示的轮系，已知各轮齿数分别为:：Z1=20，Z2=14，Z3=13 ，Z4=20。Z5=16，Z6=32，模数m=2mm，压力角α=200，
1．试分别求出齿轮的分度圆直径d1、d2、d3、d4、d5、d6，，
2．为使各齿轮加工时不产生根切。试确定这三队齿轮Z1 与Z 2，Z3与Z4。Z5与Z6的传动类型。
3．按不产生根切的最小变位系数公式, 求出Z3与Z4 的变位系数x3,、x4、基圆直径db1、db2和齿顶圆直径db1、db2 。

解：
1． d1 = 40mm，d2 = 28mm 、d3 =26mm、d4 =40mm
d5 =32mm、d6 = 64mm （4分）
2．轮1、2采用等移距变位齿轮传动，3、4采用正传动 （5分）
3．最小变位系数 17-14/17=0.176
da1 =43.684mm、da2 =28.352mm ；df1=37.852mm、df2=21.148mm （6分）

2．（10分）已知斜齿轮传动 齿数Z1=20，Z2=40，模数mn=8mm，压力角α=200，中心距a=250mm，试求其
1．螺旋角β
2．齿顶圆直径da1,da2
3．不产生会根切的最少齿数
解：
1．螺旋角β=16.26 （4分）
2．齿顶圆直径da1 =182.667mm, da2 =349.39mm, （4分） 2
3．不产生根切的最少齿数 Zmin = 15 （2分）

六、（15分）在图示的轮系中，已知各轮齿数为, z2=z3=40, z4=100, z5=z6=z7=30，试求传动比i17。。

解
z1. z2 为定轴轮系 z5 z6 z7 为定轴轮系 （5分）
z2’ z3 z4 z5,(H) 为周转轮系 （7分）
分别列方程联立求解得 i17=12 （3分）
七．（5分）
利用四杆机构的功能，将连杆机构作为驱动件，去掉废旧自行车的链条，将废旧自行车改装成能在宿舍里锻炼身体的小装置，试画出构思的机构简图，并说出连杆机构的类型和主动件构件的名称

解： 曲柄摇杆机构、（3分）摇杆为主动件。（2分）
2007年《机械原理》考试题与解答

班级 学号 姓名

题号
一
二
三
四
五
六
总分
分数
22
15
8
15
20
20
100
得分

一、单项选择题（共18分，每小题2分）

1、____ B _是构成机械的最小单元，也是制造机械时的最小单元。
A．机器 B．零件 C．构件 D．机构。
2、曲柄摇杆机构的死点发生在__ C ___ 位置。
A．主动杆与摇杆共线 B．主动杆与机架共线
C．从动杆与连杆共线 D．从动杆与机架共线
3、偏心轮机构是由铰链四杆机构_ A ____ 演化而来的。
A．扩大转动副 B．取不同的构件为机架
C．化转动副为移动副 D．化低副为高副
4、渐开线齿轮齿条啮合时，其齿条相对齿轮作远离圆心的平移时，其啮合角 ___ B __。
A．加大 B．不变 C．减小 D．不能确定
5、用齿条型刀具加工αn=20° 、,ha*n =1、β=30°的斜齿圆柱齿轮时不产生根切的最少数是____ B ____。
A．17 B．14 C．12 D．18
6、基本周转轮系是由___ C ____构成。
A．行星轮和中心轮 B．行星轮、惰轮和中心轮
C．行星轮、行星架和中心轮 D．行星轮、惰轮和行星架
7、机构中的构件是由一个或多个零件所组成，这些零件间 B 产生相对运动。
A．可以 B．不能 C．不一定能
8、铰链四杆机构存在曲柄的必要条件是最短杆与最长杆长度之和小于或等于其他两杆之和，而充分条件是取 A 为机架。
A．最短杆或最短杆相邻边 B．最长杆； C．最短杆的对边。
9、渐开线在____ B __上的压力角、曲率半径最小。
A．根圆 B．基圆 C．分度圆 D．齿顶圆
10、两渐开线齿轮的齿形相同，则___ A ___
A．它们的模数一定相等 B．它们一定满足正确啮合条件
C．它们的基圆的压力角一定相等
11、在一对渐开线直齿圆柱齿轮传动时，齿廓接触处所受的法向作用力方向_____ C ____。
A.不断变化 B. 不能确定 C.保持不变
二、判断题（正确的填“T”，错误填“F”，共10分，每小题1分）
1、机构的自由度就是构件的自由度。 (F )
2、一切自由度不为1的机构，其各构件之间都不可能具有确定的相对运动。 ( T )
3、偏心轮机构是由曲柄摇杆机构演化而来的。 (T )
4、在四杆机构中，取最长杆作为机架，则可得到双摇杆机构。 (T )
5、在曲柄摇杆机构中，空回行程比工作行程的速度要慢。 (F )
6、在转动副和移动副中都存在复合铰链。 (F )
7、曲柄摇杆机构的行程速比系数K不可能等于1。 (F )
8、图示机构中，当箭头所示构件为原动件时，该机构存在死点。 (T )

9、滚子从动件盘形凸轮的压力角必须在实际轮廓曲线上度量。 (F )
10、所有平底直动从动件凸轮机构，其压力角均为0°。 (F )

三、（8分）计算下图所示机构的自由度。打箭头的为主动件，若图中含有局部自由度、复合铰链和虚约束等情况时，应具体指出，并判断机构是否具有确定的运动。

答案
n ＝ 7，PL ＝ 9;Ph=1
F = 3n－2PL - Ph＝ 3×7－2×9-1 ＝ 2
B处为局部自由度； E处为复合铰链
不具有确定的运动

四、（15分）
1．机构传动出现的“死点”对设计人员来说是个棘手的问题，试分析以下图示机构
（1）哪个构件为主动件时机构会出现死点；
（2）图示机构是如何实现无死点的。

2．将`10kg的重物向上举升35mm后急速返回可采用何种机构？（说出机构名称即可）
答案：
(a)在滑块C’表面的中间部分加上斜度，在行程未端使曲柄销与滑块C’中心线错位的结构可避开死点。
（b）偏置曲柄滑块机构

五、（25分）
1．已知一对标准齿轮 z1=24，z2=96，m=4mm，α=20°，ha*=1，c*=0.25。
1）试计算大小齿轮的分度圆直径 d1，d2；齿顶圆直径da1，da2, 并用图解法求出重合度ε。
2）若这对齿轮使用日久磨损严重需要修复，按磨损情况，拟将小齿轮报废，重新制作小齿轮，而大齿轮进行修复，已知修复后的大齿轮的齿顶圆要减小4mm，试确定这对齿轮修复时的变位系数x1,x2.

2.某传动装置采用一对标准直齿圆柱齿轮，齿轮参数z1 = 20，z2 = 54，m = 4mm，加工时误将箱体孔距镗大为a' ＝150mm，齿轮尚末加工。
当采用斜齿圆柱齿轮进行补救时，求出其螺旋角β。
答案：
1．
（1）齿顶圆直径 da1,= 104mm da2 = 392 mm

等移距变位；大齿轮负变位；小齿轮正变位
（2）变位系数 x2 ; da2= zm + 2 ha* m = 392mm
-2x2m = 4 x2 = - 0.5 mm x1 = 0.5 mm

2． 将齿轮改为斜齿轮，使中心距等于：

六、（20分） 在图示的脚踏车里程表的机构中，C为车轮轴，已知各轮齿数为z1=20，z2=100，z3=120，z4=12，z4' =30，z5=100。当nc=15 r/min时，试求表上的指针P的转速nP 。
答案：

(1) 3，4，，4‘， 5，H（2）为行星轮系：1，2 为定轴轮系
(2) iH53 =n5- nH/n3-nH = 3；
n2= nH; n3=0 ；i12=n1/n2 = 5 n2 = 31
nP= 6 rpm
nP与n1同向