西工大机械原理模拟试题

机械原理模拟试题与自测题,第二套模拟试题,第一套模拟试题,自测题,一、填空题（每小题2分，共20分）,在平面机构中，一个高副引入,个约束，一个低副引入,个约束。,受单力,P,驱动的移动副自锁条件是,；受单力,P,驱动的转动副自锁条件是,。,机械效率等于,功与,功之比。,确定移动副中总反力方向的条件是,。,平面四杆机构共有,个速度瞬心；其中,个是绝对瞬心。,1,2,单力作用在摩擦锥内,单力作用在摩擦圆内,阻抗,驱动,R,21,与,N,21,之间的夹角为当量摩擦角；,R,21,与,v,12,之间的夹角为钝角,6,3,6. 当两构件组成转动副时，其速度瞬心在,处，组成移动副时，其瞬心在,处。,7. 一个采取正变位修正的直齿圆柱齿轮与同样基本参数的标准齿轮相比较，其,及,变大了；而,的大小没有变。,8. 在凸轮机构的推杆常用的运动规律中，具有刚性冲击的是,；具有柔性冲击的是,。,9. 接槽轮机构中，已知主动拨盘的角速度为,rad/s,则在主动拨盘运动一周的时间内，槽轮运动了,秒， 停歇了,秒。,10.机器产生周期性速度波动的主要原因是,，其调节的方法是,。,转动副中心,垂直道路的无穷远处,齿顶圆,齿根圆,分度圆,等速运动规律,等加速等减速运动规律,2,6,驱动功或阻抗功的变化,加装飞轮,二、简答题（每小题4分，共20分）,1. 什么叫渐开线齿轮传动的重合度？其含义是什么？,2. 铰链四杆机构成为双摇杆机构的条件是什么？,答：渐开线齿轮传动的重合度指的是实际啮合线长与基节之比，其含义是表示每一时刻平均啮合轮齿对数。,答：铰链四杆机构成为双摇杆机构的条件是：,a),最短杆长最长杆长其余两杆长之和，以最短杆相对的杆为机架；,b),最短杆长最长杆长其余两杆长之和，以任意杆为机架。,3. 什么叫凸轮机构压力角？在设计凸轮机构时，对压力角有何限制？,4. 渐开线齿轮进行变位修正的目的是什么？,5. 何谓急回运动?试列出三种具有急回运动的连杆机构。,答：推杆所受的正压力方向与受力点速度方向之间所夹的锐角，设计凸轮机构时，要求压力角不超过许用值。,答：渐开线齿轮进行变位修正的目的是避免根切，提高强度，,拼凑中心距等。,答：急回运动指的是往复运动构件在空回行程的速度大于其工作行程的速度的现象；具有急回运动的连杆机构有曲柄摇杆机构，偏置曲柄滑块机构，摆动导杆机构，其具有急回运动的条件是极位夹角不为零。,三、分析题（每小题10分，共20分）,1.在图示的铰链四杆机构中，已知各杆长分别为:,且,AD,为机架。试分析：,若此机构为曲柄摇杆机构， 的,最大值；,(2) 若此机构为双曲柄机构， 的最,小值；,(3) 若此机构为双摇杆机构， 的,取值范围。,解：,(1),ABCD,为曲柄摇杆机构时，,AB,必为最短：,AB+500300+350, AB150(mm),最大值为150,mm,(2),ABCD,为双曲柄摇杆机构时，,AD,必为最短：,1),AB,不是最长，即,AB500,且300+500,AB+350,所以450,AB500,2) AB,为最长杆，即,AB500,且,AB+300500+350,所以500,AB550,所以最小值为450,mm。,(3),ABCD,为双摇杆机构时，机构只有不满足杆长条件时才成为双摇杆机构。,AB,是最短杆，即,AB 300,+350,所以150,AB300,1),AB,是其余杆，即,300,AB,AB+350,所以300,AB500+350,所以,AB550,由机构组成条件得:,AB1150,AB,变化范围为(150,450)和(550,1150),2在图示的凸轮机构中，试分析：,(1)在图上画出该凸轮机构的基圆；,(2)画出机构在图示位置时推杆的,位移,s；,(3)画出机构在图示位置时的压力,角,。,答：,(1)机构的基圆为以,r,0,为半径的圆；,(2)推杆的位移,s,如图所示；,(3)压力角,如图所示。,四、计算题（每小题10分，共20分）,1求图示平面机构的自由度（若存在复合铰链、局部自由度或虚约束应明确指出），如果以凸轮为原动件，该机构是否具有确定的运动？为什么 ？,(1) 机构有复合铰链，在,C,处；局部自由度,F,处；虚约束,E,或,E,处。,机构原动件的数目，低副、高副个数分别为：,机构自由度,当以凸轮作为主动件时，该机构不具有确定的运动。,因为机构的自由度数不等于原动件的数目,解：,2在图示的轮系中，所有齿轮皆为渐开线标准直齿圆柱齿轮，其模数皆为2,mm，,并已知齿数,z,1,=20，z,2,=32，z,2,=18，z,3,=20 ，z,4,=30，,试求：,齿轮3和齿轮5的齿数和该轮系的传动比,i,1H,。已知:,解：由同心条件可得：,同理：,将上述条件代入（1）、（2）两式，得,1. 设计一无急回运动的曲柄摇杆机构,ABCD，,已知摇杆长 =120,mm，,摇杆摆角为60度，摇杆右极位,与机架垂直；试用作图法设计该机构，求得曲柄,AB、,连杆,BC,和机架,AD,的长度。,五、设计题（每小题10分，共20分）,解:作图法设计该机构结果如下图所示。,求得曲柄,AB,的长度为60，连杆,BC,的长度为180 和机架,AD,的长度为120,3,。,2.图示的平面六杆机构（其中,CE,、,EF,杆未画出），各杆尺寸由图中量出，,A,、,D,、,F,三铰链位于同一直线上。,1)用作图法作出,CD,杆的摆角；,2)当要求,CD,杆以其摆角的角平分线对称左右摆动时，,EF,杆也能以图中,FG,为对称线作135,0,摆角的摆动（即以,FG,为角平分线，左、右摆动67.5,0,）。用图解法设计满足这一要求的,CE,杆和,EF,杆的长度,解:,1. 在机构中，原动件指的是,，从动件指的是,。,2. 速度瞬心指的是,；绝对瞬心指的是,。,3. 当两构件的相对运动为,动，牵连运动为,动时，两构件的重合点之间将有哥氏加速度。,4. 对工作转速远小于其一阶固有频率的转子,当其轴向尺寸较小时，应进行,平衡，当其轴向尺寸较大时，应进行,平衡。,5. 运动副指的是,；两构件通过点、线接触而构成的运动副称为,。,一、填空题（每小题2分，共20分）,运动规律已知的构件,运动规律未知的构件,两构件上绝对速度相等的瞬时重合点,绝对速度为零的瞬心点,移,转,静,动,两构件间的可动连接,高副,6. 在建立单自由度的机械系统的等效动力学模型时，确定等效构件的等效转动惯量大小的原则是,，确定等效构件上作用的等效力矩的原则是,。,7. 一个采取负变位修正的直齿圆柱齿轮与同样基本参数的标准齿轮相比较，其,及,变小了。,8. 若增大凸轮机构的基圆半径，对于直动平底推杆盘形凸轮机构，则其压力角,；对于直动尖顶推杆盘形凸轮机构，则其压力角,。,9. 用于平行轴间的一对外啮合标准斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件是,、,、,。,10. 能将连续转动变为单项间歇转动的机构有,。,动能不变,功率不变,齿顶圆,齿根圆,不变,变小,法面模数相等,法面压力角相等,螺旋角相等，螺旋方向相反,槽轮机构,答：所谓标准齿轮是指具有标准模数、标准压力角、标准齿顶高系数、标准顶隙系数、且分度圆上齿厚等于齿槽宽的齿轮。,二、简答题（每小题4分，共20分）,1. 什么叫机构自由度？机构具有确定运动的条件是什么？,答：使机构具有确定运动时所必须给定的独立运动规律的数目称为机构自由度。机构具有确定运动的条件是：机构的原动件数目等于机构的自由度数目。,2. 什么叫速度瞬心？如何求不直接成副的两个构件间的瞬心？,答：两构件上瞬时速度相等的重合点称为速度瞬心。求不直接成副的两个构件间的瞬心时可用三心定理。,3. 什么样的齿轮称为标准齿轮?,4. 何谓机器的“运转速度不均匀系数” ? 机械的周期性速度波动调节的实质和方法是什么?,5. 在高速凸轮机构，宜采用哪一种形状的推杆和哪种推杆运,动规律？为什么？,答：运转速度不均匀系数 ，机械的周期性速度波动调节的实质是加大机械的转动惯量，方法是加飞轮。,答：在高速凸轮机构，宜采用平底形状的推杆和正弦加速度或345次多项式推杆运动规律，因为这样振动小。,在图示的四杆机构中，已知各杆长分别为:,试分析：,(1) 杆,AB,能否整周转动？为什么？,(2) 在图中画出机构在图示位置时的压力角；,(3) 在图中画出机构的最小传动角。,三、分析题（每小题10分，共20分）,(1) 杆,AB,能整周转动。因为30706050，故杆,AB,为曲柄。,(2) 机构在图示位置时的压力角为角,a；,(3) 机构的最小传动角为角1。,答：,2. 在图示凸轮机构中，试分析:,(1) 该机构的名称；,(2) 画出该机构的基圆；,(3) 标出机构在图示位置时的压力角和位移；,答：,(1) 该机构的名称为摆动滚子推杆盘形凸轮机构;,(2) 该机构的基圆如图1所示；,(3) 机构在图示位置时的压力角,和角位移,如图2所示,；,图1,图2,1. 试计算图示冲床机构的自由度，若存在局部自由度、复合铰链或虚约束，请指出其位置；判定该机构是否具有确定的运动。,四、计算题（每小题10分，共20分）,(1) 机构有复合铰链，在,J,处；局部自由度,B,处；虚约束,G、H,或,F,处。,机构原动件的数目，低副、高副个数分别为：,机构自由度,当以小齿轮作为主动件时，该机构具有确定的运,动。因为机构的自由度数等于原动件的数目。,解：,Me Nm,Mer,2 /3,4 /3,2,0,100,2. 已知某机器主轴转动一周为一个稳定运转循环，若取主轴为等效构件，其等效阻抗力矩 如图所示。设等效驱动力矩 为常数，试求：,该机器的最大盈亏功。并指出最大和最小角速度,及 出现的位置；,(2) 设主轴的平均角速度 ，在主轴上装一个转动惯量 的飞轮，试求其运转速度不均匀系数（不计其他构件的等效转动惯量）。,= / (,J,F,) =0.02,100,2 /3,+100,/3=,M,d,2, M,d,=50 Nm.,=100 /3 J,在,0,、,2,处； 在,2 /3,、,4 /3,处。,解：,Me Nm,Mer,2 /3,4 /3,2,0,100,(1),(2),Med,(-),(+),(-),(+),五、设计题（每小题10分，共20分）,1. 在图示对心直动尖顶推杆盘形凸轮机构中,已知基圆（由图中直接量取）和凸轮推程轮廓曲线。当凸轮以,1,绕,o,点等速转动时，对应凸轮转角,BOC，,推杆以等速运动规律由最高点,B,下降到最低点,C。,用作图法设计凸轮回程轮廓曲线；并说明凸轮轮廓是否合理？为什么？,解：,图示为凸轮回程轮廓曲线的设计过程；凸轮轮廓不合理，因为在,B,点有变尖现象。,2. 试设计一图示的铰链四杆机构,ABCD,，,已知,AB,和,AD,的长度（由图中直接量取），要求满足,AB,1,、,AB,2,与,DE,1,、,DE,2,两组对应位置，并要求满足摇杆,CD,在第2位置为极限位置。试用作图法设计该四杆机构。,解：,一、填空题（每小题2分，共20分）,1. 在平面机构中，作为运动参考的构件称为机架，从机构以外获得独立运动的构件称为,，而其余的构件称为,。,2. 三个构件作平面运动时有,个速度瞬心，这些速度瞬心的位置关系是,。,3. 驱动力作用在,角以内，平面移动副就处于自锁状态；驱动力作用在,圆以内，转动副就处于自锁状态。,4. 低于一阶临界转速运转的转子称为,转子，高于一阶临界转速运转的转子称为,转子。,5. 周期性速度波动的调节采用,方法，非周期性速度波动的调节采用,方法。,6. 平面铰链四杆机构各杆的长度分别为 ， ， ， 。以,杆为机架可以得到双曲柄机构，以,杆为机架可以得到双摇杆机构。,7. 盘形凸轮的基圆半径增加，滚子推杆的压力角随之,，而平底推杆的压力角则,。,8. 直齿圆柱齿轮的压力角是指,圆上的压力角，其螺旋角等于,。,9. 齿数为23、螺旋角为的斜齿圆柱齿轮的当量齿数等于,；齿数为23、分锥角为的直齿圆锥齿轮的当量齿数等于,。,10.在外槽轮机构中，主动拨盘上只有一个圆销，槽轮上径向槽数至少为,，槽轮运动时间和拨盘等速运转一周的时间之比的最小值为,。,，,1. 什么是曲柄？在平面铰链四杆机构中，曲柄存在的条件是什么？,2凸轮机构中的刚性冲击和柔性冲击的含义是什么？怎么避免出现这两类冲击？,3标准直齿圆柱齿轮的含义是什么？设两个标准直齿圆柱齿轮的分度圆半径分别为 和 ，怎样安装这两个齿轮，才能保证齿侧间隙为零，同时齿轮具有标准的顶隙 ？,4说明周转轮系传动比计算原理。,二、简答题（每小题5分，共20分）,三、分析、计算和设计题（每小题12分，共60分）,1. 图示偏置曲柄滑块机构中，已知各构件尺寸（从图上量取，其中 =0.001,m/mm），,当主动件,AB,以角速度 逆时针等速转动时，试分析：,1）该机构有无急回运动？为什么？,2）标出图示位置机构的传动角 ；,3）标出机构最小传动角 ；,4）画出该机构在图示,位置的速度多边形,（大小不要求按比例）。,2在图示偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构中：,1）画出基圆，标出半径,r,b,；,2）标出图示位置时推杆的位移 和压力角 ；,3) 凸轮再转过90,o,后推杆的位移 和压力角 ；,4）标出此凸轮机构的行程 。,3图示轮系中，所有齿轮皆为标准齿轮，且为标准安装，已知 ，齿轮1角速度为齿轮3的角速度的2倍。试求：,1) 该轮系的自由度,F；,2) 齿轮3的齿数,z,3,；,3）齿轮1和齿轮3转向相反时 ；,4) 齿轮1和齿轮3转向相同时 。,4. 某机器的主轴为等效构件，在一个稳定运转周期2,内，主轴上的等效驱动力矩 随主轴转角,的变化曲线如图所示，等效阻力矩 为常数，主轴以平均转速 运转。如果要保证主轴运转的速度不均匀系数 ，试求：,1）等效阻力矩 ；,2）不计机器中其他各构件,的转动惯量，加装在主轴,上的飞轮的最小转动惯,量 ；,3）主轴的最大角速,度 最小角速,度,5. 如图所示，设给定曲柄滑块机构的曲柄和滑块的三对对应位置。试设计此机构，标出曲柄和连杆，并确定机构的最小传动角 (在图中标出即可)，再试问该机构在什么情况会出现死点位置？（图中,AE,为杆,AB,上的一标线）,C,1,C,2,C,3,E,3,E,2,E,1,A,