2016年考研机械原理的部分试题集解析

机械原理部分试题集1.在曲柄摇杆机构中，为提高机构的传力性能应增大压力角。（×）2.机构具有确定运动的条件是自由度等于原动件数。（√）10，在结构允许范围内，凸轮基圆半径越大越好。（√）3，蜗轮蜗杆传动中心距25.0zqma。（√）1．计算图示机构的自由度，若有复合铰链、局部自由度、虚约束必须指出。（10分）解：7n9lP1hPhlPPnF23192732（7分）局部自由度：滚子（1处）；虚约束：E处（1处），应去掉；复合铰链：C点（3分）2．试根据图中所给尺寸判断下列机构为何种铰链四杆机构，并说明理由。若图中AD杆的杆长改为mmlAD35，为何种铰链四杆机构，并说明理由。ABCDEFGOHABCDEFGOH解：最长杆mmADl150最短杆mmBCl8014010015080CDABBCADllll最短杆与最长杆之和其余两杆长度之和，且最短杆的相对杆为机架，为双摇杆机构。若改成mmADl35，最长杆mmCDl140最短杆mmADl358010014035BCABCDADllll最短杆与最长杆之和其余两杆长度之和，且最短杆为机架，为双曲柄机构。2．所示为一手摇提升装置,其中各轮的齿数为：z1=20,z2=50,z2′=15,z3=30,z3′=1z4=40,z4′=18,z5=52。(1)试在图上标出提升重物时手柄及各个轮的转向；（2）试求传动比i15。122′33′4′45解：主动轮齿数积从动轮齿数积15i'''43215432ZZZZZZZZ78.5771811520524030504、试述凸轮机构中从动件常用的几个运动规律及其特点答：1）等速运动从动件作等速运动，运动开始和结束时，从动件速度由零突变到V0，或从V0突变到零，理论上该处加速度a趋近无穷大，由此产生的巨大惯性力导致强烈冲击，这种冲击称为刚性冲击，会造成严重危害。因此，等速运动不宜单独使用，运动开始和终止段必须加以修正。2）简谐运动在运动开始和运动终止时，加速度数值有突变，导致惯性力突然变化而产生冲击，但是此处加速度的变化量和冲击是有限的，这种冲击称为柔性冲击，在高速状态下也会产生不良影响。因此，简谐运动只宜用于中、低速凸轮机构。3）正弦加速度运动这种运动规律既无速度突变，也没有加速度突变，没有任何冲击，故可以用于高速凸轮。其缺点是加速度最大值较大，惯性力较大，要求较高的加工精度。计算图示机构的自有度，若有复合铰链、局部自由度、虚约束必须指出。（10分）解：n=4Pl=5Ph=1hlPPnF23=3*4-2*5-1=1（8分）E处为虚约束（2分）2．试说明图中铰链四杆机构的类型，并说明理由。（10分）解：最长杆mmADl160最短杆mmBCl80122′33′4′4515010016080CDABBCADllll（5分）最短杆与最长杆之和其余两杆长度之和。最短杆的对杆为机架为双摇杆机构。（5分）标准渐开线齿轮的齿形系数取决于＿＿＿。A.模数；B.齿数；C.中心距；D.压力角两个以上的构件同时在一处用转动副相连接所构成的铰链称为复合铰链。(√)急回特性系数K值愈大，机构的急回特性愈显著；当K=1时，机构无急回特性。(√)采用等速运动规律，从动件在整个运动过程中速度不会发生突变，因而没有冲击。(×)基圆越大，渐开线越趋平直。（√）轮系中使用惰轮，只可变速，不可变向。（×）1．计算图示机构的自由度，并判定其是否具有确定运动。解：由图知n=5、PL=7、PH=0，其中B处为复合铰链，含有两个转动副。所以机构的自由度为F=3n-2PL-PH=3×5-2×7-0=1由图知机构中原动件只有一个，等于机构的自由度数，所以机构具有确定的相对运动。2．已知一标准直齿圆柱齿轮，模数m=2mm，da1=48mm，i=2。求齿轮1，2的齿数、齿轮2的分度圆直径及中心距各是多少?解：由da1=m(z1+2)得z1=22由i=z2/z1得z2=44所以d2=mz2=88mma=m(z1+z2)/2=66mm3．已知一对外啮合标准直齿圆柱齿轮传动的标准中心距a=200m，传动比i12=4，大齿轮齿数z2=80。试计算小齿轮的齿数zl，齿轮的模数m，分度圆直径dl、d2。解：z1=z2/i12=80/4=20由a=m(z1+z2)/2得m=4mm所以：d1=mz1=80mmd2=mz2=320mm4．现有一个标准渐开线正常齿制直齿圆柱齿轮，其齿数Z1=24，齿顶圆直径da1=78mm，要求为之配制一个大齿轮，装入中心距a=150mm的齿轮箱内传动。试确定所配制大齿轮的基本参数和两齿轮的分度圆直径。解：计算齿轮的模数。因齿轮为标准渐开线齿轮，故有：ha*=1.0，c*＝0.25，α＝200∵da1=m(Z1+2ha*)∴m=da1/(Z1+2ha*)=78/(24+2×1)=3mm计算大齿轮的齿数。∵α＝m(z1+z2)/2∴z2=2α/m-z1=2×150/3-24=76故大齿轮的五个基本参数为：Z2=76，m=3mm，ha*=1.0，c*＝0.25，α＝200两齿轮的分度圆直径为：d1=mz1=3×24=72mmd2=mz2=3×76=228mm5．图示轮系中，已知各轮齿数为：z1=z2′=z3′=15，z2=25，z3=z4=30，z4′=2（左旋），z5=60，z5′=20（m=4mm）。若n1=500r/min，转向如图所示，求齿条6的线速度v的大小和方向。解：两构件通过____点____或____线____接触组成的运动副称为高副。满足曲柄存在条件的铰链四杆机构，取与最短杆相邻的杆为机架时，为曲柄摇杆机构，取最短杆为机架时，为双曲柄机构。200215151560303025'4'3'2154325115ZZZZZZZZnni'51515min/5.2200500nrinn5'5'5'5'222.542010.5/602602nmZvrmms在凸轮机构中，常见的从动件运动规律为匀速运动时，将出现_刚性___冲击。在下列机构中，有急回特性的机构是（D）A，对心曲柄滑块机构B，转动导杆机构C，双曲柄机构D，偏置曲柄滑块机构对于曲柄滑块机构，当曲柄处于（B）的位置时，从动件滑块处的压力角出现极值A，与导路平行B，与导路垂直C，与机架共线D，与连杆共线对于外凸的凸轮轮廓曲线，从动杆滚子半径必须（B）理论轮廓曲线的最小曲率半径。A．大于B.小于C.等于D.都可以在铰链四杆机构中，机构的传动角和压力角的关系是（B）。A.γ=αB.γ=90o-αC.γ=90o+αD.γ=180o-α在凸轮机构中，基圆半径取得较大时，其压力角也较大。（×）在铰链四杆机构中，当最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和时，为双曲柄机构。（×）5.计算下列机构的自由度，并指出存在的复合铰链、虚约束或局部自由度解：F＝3n－2PL－Ph＝3*5－2*7－0=1此题中存在复合铰链备注：此题中5个构件组成复合铰链，共有4个低副6.已知轮系如2图所示中Z1=25,Z2=50,Z5=Z6=20,Z3=40,Z4=80,n1=900r/min且顺时针转动。求杆系H的转数和回转方向。解：由题意的得，5-3-6-4组成行星轮系i54H＝n5-nH/n4－nH＝－Z3*Z4/Z5*Z6因为1－2－5组成定轴轮系i12＝n1/n2＝n1/n5＝Z2/Z1所以n5＝450r/min把n4＝0及n5＝450r/min代入上式得到nH＝5.55r/min这表明系杆H的旋转方向和齿轮1的一致斜齿圆柱齿轮的标准参数是指（B）位置的参数A、端面B、法面C、轴面对于重合度ε=1.4的一对渐开线直齿圆柱齿轮传动，在实际啮合线上双齿啮合区的长度占(A)。A、40%；B、60%；C、20%。图示轮系中，已知各齿轮的齿数为：z1=20，z2=30，z3=25，z4=30，z5=20，z6=75。试求：轮系的传动比i16。（12分）答：427202520753030)1(531642216ZZZZZZi方向相同现有一对渐开线标准外啮合直齿圆柱齿轮，已知：m=2(mm)、z1=24、z2=40、α=20°试求：（1）两齿轮的分度圆半径、齿根圆半径、齿顶圆半径和基圆半径；（2）该对齿轮传动的中心距。答：（1）(mm)242242211mZr(mm)402402222mZr(mm)262124*11mhrraa(mm)422140*22mhrraa(mm)5.212)25.01(24)(**11mchrraf(mm)5.372)25.01(40)(**22mchrraf(mm)6.2220cos24cos11rrb(mm)6.3720cos40cos22rrb（2）(mm)64402421rra计算图示机构的自有度，若有复合铰链、局部自由度、虚约束必须指出。(14分)解：6n8lPhlPPnF23182631（12分）局部自由度虚约束（2分）试根据图中所给尺寸判断下列机构为何种铰链四杆机构，并说明理由（14分）解：最长杆mmADl150最短杆mmBCl8012010015080CDABBCADllll最短杆与最长杆之和其余两杆长度之和。为双摇杆机构。计算机构的自由度，若有局部自由度、复合铰链或虚约束，说明所在位置。（6分）解：局部自由度：D虚约束：F、G中有一个为虚约束活动构件数：3个低副：A、C、F高副：B、E自由度：F=3n－2PL－PH=3×3－2×3－2=1在外啮合标准直齿圆柱齿轮传动中，已知：安装中心距'a等于标准中心距a，mma320，齿数481z，1122z，020，试求：（1）模数；（2）大齿轮的2d和2fd；（3）两齿轮的节圆直径'1d和'2d；（4）齿轮的传动比i12。(12分)解：（1）1222320640448112160ammmZZ（2）224112448dmZmm2244821.25444810438ffddhmm（3）111448192ddmZmm22448ddmm（4）1212211122.348nZinZ有一组紧螺栓联接，螺栓的个数为4，受横向工作载荷10RKN总＝的作用（如图）。已知螺栓材料为45钢，2/120mmN，被联接件之间的摩擦系数f=0.15，C=1.2，试计算所需螺栓的最小直径1d。解：（1）单个螺栓所受的力310102.54RRKNZ总（2）螺栓所受的轴向力301.22.5101020.15aCRFFKNmf（3）螺栓的最小直径3141.341.3101052000137.9311.74[]120377aFdmmmm两级斜齿圆柱齿轮减速器，已知条件如图1所示。；（1）在图上标出齿轮2上的222,,traFFF的作用线和方向（2）低速级斜齿轮的螺旋线方向应如何选择才能使中间轴上两齿轮的轴向力方向相反；解：（1）Ft2由外指向里。（2）低速级齿轮Ⅱ轴上齿轮应左旋，Ⅲ轴上齿轮应右旋计算图所示机构的自由度（若图中含有复合铰链、局部自由度和虚约束等情况时，应具体指出。）（6分）解：B处为局部自由度活动构件数：4个低副个数：5个高副个数：1个自由度：F=3n－2PL－PH=3×4－2×5－1=1一对外啮合标准直齿圆柱齿轮传动，正常齿制，小齿轮损坏需配制，已知：mmda4082，1002z，标准中心距mma310，试求：（1）m，1z；（2）1fd，1ad。（12分）解：（1）22(2)(10021.0)102aadzhmmmFa2Fr224084102102admmm12111()4(100)22amzzz131