机械原理模拟试卷及答案

1机械原理模拟试卷(一)一、选择题(每题2分，共20分)1.两个运动构件间相对瞬心的绝对速度。（①均为零②不相等③不为零且相等）2.机构具有确定运动的条件是原动件数目等于的数目。（①从动件②机构自由度③运动副）3.若标准齿轮与正变位齿轮的参数m，Z，α，ha*均相同，则后者比前者的：齿根高，分度圆直径，分度圆齿厚，周节。（①增大②减小③不变）4.在高速凸轮机构中，为减少冲击与振动，从动件运动规律最好选用运动规律。（①等速②等加等减速③余弦加速度④正弦加速度）5.静平衡的转子是动平衡的；动平衡的转子是静平衡的。（①一定②不一定③一定不）6.机械系统在考虑摩擦的情况下，克服相同生产阻力时，其实际驱动力P与理想驱动力P0的关系是：PP0。（①小于②等于③大于④大于等于）7.差动轮系是指自由度。（①为1的周转轮系②为2的定轴轮系③为2的周转轮系）8.设计标准齿轮时，若发现重合度小于1，则修改设计时应。（①加大模数②增加齿数③加大中心距）9.曲柄滑块机构若存在死点时，其主动件必须是，在此位置与共线。（①曲柄②连杆③滑块）10.周转轮系的传动比计算应用了转化机构的概念。对应周转轮系的转化机构乃是。（①定轴轮系②行星轮系③混合轮系④差动轮系）二、简答题（每题5分，共25分）1.计算图示机构自由度，若有复合铰链、局部自由度及虚约束需指出。22.图示楔块机构，已知：P为驱动力，Q为生产阻力，f为各接触平面间的滑动摩擦系数，试作：(1)摩擦角的计算公式=；(2)在图中画出楔块2的两个摩擦面上所受到的全反力R12,R32两个矢量。3.试在图上标出铰链四杆机构图示位置压力角和传动角γ。4.如图所示，薄壁上有不平衡重Q1=10N、Q2=20N，所在半径分别为：r1=200mm，r2=100mm。试求：1)在r=100mm半径的圆上，应加配重Q=？2)配重Q的方位与OX轴之间的夹角=？5.试标注出在图示位置时机构中瞬心P12、P23、P14、P34、P24的位置。Q2P132题图FCHGADEB1题图题4图Q2Q1r2Or1X4题图14DCBA32ω13题图42133三、设计一曲柄摇杆机构。已知LAD=75mm，LCD=60mm，当曲柄转角φ=150˚时摇杆处于右极限位置，要求机构行程速比系数K=1.18182。(10分)四、图示为某机组在一个稳定运转循环内等效驱动力矩Md和等效阻力矩Mr的变化曲线，并已在图中写出它们之间包围面积所表示的功值(N·d)。(10分)1.试确定最大赢亏功ΔWmax；2.若等效构件平均角速度m=50rad/s，运转速度不均匀系数δ=0.1，试求等效构件的min及max的值及发生的位置。五、试在图示的偏心圆凸轮机构中表示出：(10分)1.凸轮的基圆半径、升距h；2.凸轮由图示位置转过90°时的机构压力角；3.凸轮由图示位置转过90°时，推杆的位移增量。六、一对直齿圆柱齿轮传动，已知传动比i12=2，齿轮的基本参数：m=4mm，=20º，h*a=1.0。(13分)1.按标准中心距a=120mm安装时，求：①齿数z1、z2；②啮合角′；③节圆直径d1′、d2′；abcdefφM30307010090MdMr四题图BAωφABCD三题图42.若取齿数z1=15、z2=30，中心距a′=92mm，试作：①求避免根切的小齿轮的最小变位系数xmin1；②求传动啮合角′；③说明属于何种变位传动。七、图示轮系中，已知各轮齿数：z1=1，z2=40，z2′=24，z3=72，z3′=18，z4=114。(12分)1.该轮系属于何种轮系？2.计算传动比i1H，并在图中标出系杆H的转向。机械原理模拟试卷(一)一、填空题1.③；2.②；3.②，③，①，③；4.④；5.②，①；6.③；7.③；8.②9.③；②，①；10.①二、简答题1.解：机构自由度为：F=3n-2pl-ph=3×6-2×8–1=1在C处有复合铰链，在H处有局部自由度。2.解：(1)φ=arctgf；(2)如图所示。3.解：如图所示。H2′3′右旋蜗杆1243ω114DCBA32ω1γQ2P13φφR12R322题解图3题解图54.解：因为：Q1r1=2000Nmm，Q2r2=2000Nmm；1)所以：Qr=√(Q1r1)2+(Q1r1)2即在r=100mm半径的圆上，应加配重Q=28.28N。2)α=-45°。5.解如图所示。三、解：选取绘图比例尺L=0.002m/mm。其中：˚×˚按已知条件作出固定铰链点A和D；按=150˚过A点作射线交由D点为圆心，以LCD为半径的C点所在圆（有两个交点，即两组解），图中为C2点；作C1，使∠C2C1为˚)，得到C1点。因为：LAC2=(LAB+LBC)/2LAC1=(LBC-LAB)/2而所以有：LAB=97mm，LBC=15mm。四、解：(1)作功变化图如右图所示。有ΔWmax=130(N·d)(2)因为：m=(max+min)/2；δ=(max-min)/m3090ΔWmax10070304213P12P23∞P34∞P14P24LAC2=AC2×L，LAC1=AC1×LDC2A2°C1B1B26所以：max=52.5rad/s，min=47.5rad/smax出现在处b，min出现在e处。五、解：如图所示。六、解：1.①因为：i12=2=z2/z1，a=m×(z2+z1)/2=120，而m=4所以：z1=20，z2=40；②又因为是按标准中心距安装，所以有′==20º,③d1′=d1=mz1=80mm，d2′=d2=mz2=160mm。2.①xmin1=(zmin-z1)/zmin=(17-15)/17=0.118②因为：acos=a′cos′，所以：′=arc(acosa′)，即′=23.18º；③该传动为正传动。七、解：1.该轮系是由齿轮1和2组成的定轴轮系加上由齿轮2′，3，3′，4和系杆H组成的周转轮系而形成的混合轮系。2.因为：i1H=i12×i2H而：i12=Z2/Z1=40i2H=1-iH2'4=1-(-1)(Z3Z4)/(Z2'Z3')=1+19=20所以：i1H=800。系杆H的转向如图所示。BAωr0hΔs基圆偏置圆理论廓线H2′3′右旋蜗杆1243ω1H27机械原理模拟试卷(二)一、填空题(共20分，每题2分)1.若忽略摩擦，一对渐开线齿廓啮合时，齿廓间作用力沿着方向。(①齿廓公切线②节圆公切线③中心线④基圆内公切线)2.具有相同理论廓线，只有滚子半径不同的两个对心直动滚子从动件盘形凸轮机构，其从动件的运动规律，凸轮的实际廓线。(①相同②不同③不一定)3.刚性转子动平衡的力学条件是。(①惯性力系的主矢为零②惯性力系的主矩为零③惯性力系的主矢、主矩均为零)4.机械在周期变速稳定运转阶段，一个循环内的驱动功Wd阻抗功Wr。(①大于②等于③小于④不一定)5.从机械效率的观点看，机构发生自锁是由于。(①驱动力太小②生产阻力太大③效率小于零④摩擦力太大)6.差动轮系是指自由度。(①为2的周转轮系②为2的定轴轮系③为1的周转轮系)7.渐开线齿轮传动的轴承磨损后，中心距变大，这时传动比将。(①增大②减小③不变)8.三心定理意指作平面运动的三个构件之间共有瞬心，它们位于。9.在平面中，不受约束的构件自由度等于，两构件组成移动副后的相对自由度等于。10.在曲柄滑块机构中，以滑块为主动件、曲柄为从动件，则曲柄与连杆处于共线时称机构处于位置，而此时机构的传动角为度。二、完成下列各题(共20分，每题5分)81.试计算图示机构的自由度(写出计算公式，指出复合铰链、局部自由度和虚约束)。2.图示轴颈与轴承组成的转动副，轴颈等速运转，已知：ρ为摩擦圆半径，Q为作用于轴颈上的外载荷。(1)写出轴颈所受总反力R12的大小，并在图中画出其方向；(2)写出驱动力矩Md的表达式，并在图中画出方向。3.图示为等效构件在一个稳定运转循环内的等效驱动力矩Md与等效阻力矩Mr的变化曲线，图中各部分面积的值代表功的值W(N·d)。(1)试确定最大盈亏功ΔWmax；(2)若等效构件平均角速度ωm=50rad/s，运转速度不均匀系数δ=0.1，试求等效构件的ωmin及ωmax的值及发生的位置。4.在图示摆动导杆机构中，设已知构件1的角速度ω1顺时针转动及各构件尺寸。试求：(1)构件1、3的相对瞬心；(2)构件3的角速度ω3；三、图示薄盘钢制凸轮，已知重量为8N，重心S与回转轴心0点之距e=2mm，凸轮厚度δ=10mm，钢的重度γ=7.8×10-5N/m3，拟在R=30mm的圆周上钻三个半径相同的孔(位置如图100120152025MdMrMφabcdef1题图ωQρ122题图DEJIABCFGH4ω11239所示)使凸轮轴平衡，试求所钻孔的直径d。(10分)四、图示曲柄摇杆机构运动简图，所用比例尺μl=1mm/mm。试作：(12分)(1)画出摇杆在两个极限位置时的机构位置图，并标出摇杆CD的摆角ψ；(2)标出极位夹角θ；(3)计算行程速比系数K；(4)将该机构进行修改设计：保持LAB、LBC、K不变，使摆角ψ=2，试用图解法求摇杆长度LCD及机架长度LAD。五、在图示凸轮机构中，已知凸轮以角速度逆时针方向转动，令凸轮的基圆半径以r0表示，行程以h表示，偏心距以e表示，压力角以表示，推杆位移以s表示，凸轮的推程运动角以δ0表示，回程运动角以δ0ˊ表示，远休止角以δs表示，近休止角以δsˊ表示，a为实际廓线推程起始点，b为实际廓线推程终止点，c为实际廓线回程起始点，d为实际廓线回程终止点。试作图表示：(12分)(1)凸轮的基圆并标注其基圆半径r0；(2)推杆的行程h；C比例尺μl=0.001m/mmDABeSR60°60°δd010(3)当前位置时的压力角和位移s；(4)凸轮的偏心距e。六、在图示中，有一对正常齿标准外啮合渐开线直齿圆柱齿轮传动，已知中心距a=100mm，传动比i12=1.5，压力角=20°。(13分)(1)试求模数m和齿数z1、z2。要求：①模数m不小于3，且按第一系列(,…3,4,5,6,…)选择；②小齿轮齿数z1按不根切情况下齿数最少选择。(2)分别计算两齿轮的ra、r、rb、rf，并将计算结果在图中标注出来；直接在试题纸上的图中作出理论啮合线和实际啮合线，并标注出来。七、在图示轮系中，已知各齿轮齿数分别为z1=18、z1′=24、z2=23、z3=22、z3′=24、z4=60、z4′=80、z5=28及ω1=120rad/s。试求：(13分)(1)分析此轮系的组成；(2)该轮系传动比i1H；(3)行星轮的角速度ω5。机械原理模拟试卷(二)题解一、填空题1.④，2.①、②，3.③，4.②，5.③，6.①，7.③，8.三个，同一直线上；9.3，1；10.死点，0。bcrbdoaeωHHω1Z4′Z3Z1Z2Z3′Z4Z1′Z5OOa示意图11二、完成下列各题3.解F=3n-2Pl-Ph=3*8-2*11-1=1在C处存在复合铰链；在F处有局部自由度；在J或I处有虚约束。4.解(1)R12=-Q，方向如图所示；(2)Md=Q*，方向如图所示；3.解(1)依据图中值，可求得ΔWmax=125N·m；(2)因为：ωm=(max+min)/2=(max-min)/m所以：min=47.5r/min，max=52.5r/minmin出现在e处，max出现在b处。4.解(1)P13如图所示；(2)ω3=ω1*P14P13/P34P13三、解此凸轮属于静平衡，凸轮不平衡重径积为Qe=8e，而每个钻孔的重径积为-Q′R=-(d2/4)R，依据静平衡条件，并在y轴上投影，得d=20.9mm。四、解(1)如图所示，两极限位置分别为AB1C1D和AB2C2D，摇杆CD的摆角ψ；(2)如图所示极位夹角，且=14°；(3)K=(180°+)/