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2010～2011学年 第二学期
机械制造及自动化专业 机械原理课程期末试卷（
答案）

专业___________班级________ ___姓名__________学号___________
大 题

成 绩

一

二

三

四

五

成绩


一、是非题(用“Y”表示正确，“N”表示错误填在题末的括号中)。
(本大题共10小题，每小题1分，总计10分)
1．机构具有确定相对运动的条件为：其的自由度
F
0。 ( n )
2．构件是机构或机器中独立运动的单元体，也是机械原理研究的对象。 ( y )
3．在摆动导杆机构中，若取曲柄为原动件时，机构的最小传动角γ
而取导杆为原动件时，则机构的最 小传动角γ
min
min
=0º；
=90º。 ( n )
4．机构当出现死点时，对运动传递是不利的，因此应设法避免；而在夹具
设计时 ，却需要利用机构的死点性质。 ( y ) 5．当其它条件不变时，凸轮的基圆半径越大，则凸轮机构的压力角就越小，
机构传力效果越好。 ( y )
6．在蜗杆传动中，蜗杆的升角等于蜗轮的螺旋角，且蜗杆与蜗轮的螺旋线
旋向相同。 ( y )
7．渐开线直齿圆锥齿轮的标准参数取在大端上。 ( y )
8．为了减小飞轮的尺寸，在机器的低速轴上安装飞轮后，可以较好地降低
机器的速度波动。 ( n )
9．机器等效动力学模型中的等效质量(或转动惯量)是一个假想质量(或转动
惯 量)，它不是原机器中各运动构件的质量(或转动惯量)之和，而是根据动能相等
的原则转化后计算得出 的。 ( y )
10．不论刚性回转体上有多少个不平衡质量，也不论它们如何分布，只需要
在任意选定两个平面内，分 别适当地加平衡质量即可达到动平衡。 ( y )
二、填空题(将正确的答案填在题中横线上方空格处)。
(本大题共5小题，每空2分，总计10分)
1．速度影像的相似原理只能应用于 同一构件上 的各点，而不能应用于
机构的 不同构件上 的各点。
2．机械中三角带(即Ｖ 带)传动比平型带传动用得更为广泛,从摩擦角度来

看，其主要原因是： 三角带属槽面摩擦性质，当量摩擦系数较平面摩擦系数大，
故传力大 。
,
BC40,
CD
60,
AD
60,
AD
为机架，该机 构是
:3．在四杆机构中
AB
40
曲柄摇杆机构 。
4．用作图法绘制直动从动件盘形凸轮廓线时，常采用 反转 法。即假设凸
轮 静止不动 ，从动件作 作绕凸轮轴线的反向转动(-ω
1
方向转动)和沿从动
件导路方向的往复移动 的复合运动。
5．渐开线直齿圆柱齿轮齿廓上任一点的曲率半径等于 过该点的法线与基
圆的切点至该点间的距离 ；渐开线齿廓在基圆上的曲率半径等于 零 ；渐开
线齿条齿廓上任一点的曲率半径等于 无穷大 。
三、选择题(将正确的代码A、B、C、D填入横线上方的空格处)。
(本大题共5小题，每小题2分，总计10分)
1．三角螺纹的摩擦 (C) 矩形螺纹的摩擦，因此，前者多用于 (E) 。
(A)小于； (B)等于； (C)大于； (D)传动； (E)紧固联接。
2．凸轮机构中从动件作等加速等减速运动时将产生 (B) 冲击。它适用于
(E) 场合。
(A)刚性；(B)柔性；(C)无刚性也无柔性； (D)低速；(E)中速；(F)高速。
3．一对渐开线斜齿圆柱齿轮在啮合传动过程中，一对齿廓上的接触线长度
是 (C) 变化的。
(A)由小到大逐渐； (C)由大到小逐渐；
(C)由小到大再到小逐渐； (D)始终保持定值。
4．设机器的等效转动惯量为 常数，其等效驱动力矩和等效阻抗力矩的变化
如图示，可判断该机器的运转情况应是 (B) 。
(A)
匀速稳定运转；
(B)
变速稳定运转；
(C)
加速过程；
(D)
减速过程。
5．机械平衡研究的内容是 (C)
(A)驱动力与阻力间的平衡 (B)各构件作用力间的平衡
(C)惯性力系间的平衡 (D)输入功率与输出功率间的平衡
四、计算题(列出计算公式，计算出题目所要求解的有关参数)。
(本大题共3小题，每小题10分，总计30分)

1．计算图示机 构的自由
度。如有复合铰链、局部自由
度和虚约束，需明确指出。并
指出该机构是否具 有确定的
相对运动。

解：铰链
C
处为具有两个转动副的复合铰链，(1分)
移动副
E
、
E
’
中有一个为虚约束，(1分)
滚子
F
处有局部自由度，(1分)
,
(3分)
则< br>n
7,

p
L
9,

p
H1
F
3
n
2
p
L

p
H
372912
， (2分)
该机构中有两个原动件(曲柄AB和凸 轮O)，并等于机构的自由度数F，故该
机构具有确定的相对运动。(2分)

2． 已知图示机构的尺寸(可从图中量
取尺寸，μ
l
=0.001mmm)及原动件１的角 速
度

1
＝48.78rads。
(1)标出所有瞬心位置；
(2)用瞬心法计算构件2的角速度ω
2
，
并确定出其方向。
(3 )构件2上
Ｍ
点的速度
Ｖ
Ｍ
，并确定出
其方向。
解：(1)瞬心数目
N
＝
K
(
K
－1)2＝4
×(4－1)2＝6,
各瞬心位置如图所示； (4分)
(2)

2

1
l
P
12
P
14

l
P< br>12
P
24
＝ω
1
×
P
12
P< br>14
／P
12
P
24
＝48.78×20／80＝12.19 5
(rads),方向与

1
同向，逆时针方向；
（3分）
(3)
v
M


2
l
P
24
M
＝ω
2
μ
l
P
24
M
＝

24
M
，如图所示。 (4分)
12.195× 0.001×82＝1ms，方向：
v
M

P

1
17
３．图示为里程表中的齿轮传动，已知各轮的齿数 为
z
，
z
2
68
，
z
3
23
，
z
4
19
，
z
4'

20< br>，
z
5
24
。试求传动比
i
15
。






(1)齿轮
z
1
、
z
2
为定轴轮系。
i
12

z
2
z
1

68
17
4
(2分)
(2)齿轮
z
3
、
z
4
、
z
4'
、
z
5
、
H
组成行星轮系。
i
5
H

1

i
53

1


H
z
4'
z
3< br>z
5
z
4

1

20

2 3
24

19



1
114
(6分)
)456
(3)
i
15

i
12
i
H
5
(4)(114
(2分)
五、图解题(通过图解求解题目所要求的有关参数)。
(本大题共3小题，前一小题10分，后两小题各15分，总计40分)
1．如图示曲柄滑块机构的运动简
图，试确定当曲柄
1
等速转动时，
(1)机构的行程速度变化系数
K
；
(2)最小传动角

min
的大小；
(3)滑块3往复运动时向左的平均
速度大还是向右的平均速度大
(4)当滑块
3
为主动时，机构是否出现死点，为什么？
(在图中用作图法求解)

.
解：(1)

10< br>,
K

(
180

)(
180

)
1901701118
。(2分)


57
min
(2)。(3分)
(3)向左大。(2分)
(4)会出现，因为在连杆与曲


0
柄共线时传动角。(3分)




2. 如图所示，有一 对心直动滚子从动件偏心圆凸轮机构，
O
为凸轮几何中心，
O
1
为凸 轮转动中心，直线
AC

BD
，
O
1
O
＝
OA2，

圆盘半径
R
＝6 0mm，滚子半径
r
r
=10mm。试根据上述条件确定基圆半径
r
0
、行程
h，C
点压
力角α
c
和
D
点接触 时的位移
h
D
、压力角α
D
。(要求在图中画出并同时计算出)





解：
(1)
r
0< br>
O
1
A

r
r
40
mm ； (3分)
(2)
h
60
mm ； (3分)

(3)

C
0
； (3分)
(4)
h
D

O
1
O
2

(
R

r
r
)
2

r
0

3616.
mm
(3分)
(5)








D
arctg (
O
1
O
)
2320
.

OD
(3分)


＝20
，3．直齿圆柱齿轮与齿条无侧隙啮合如图所示，已知
m
10
mm，
c
*
0.25
。
(1)由图量取分度圆半径，求齿轮齿数；
(2)计算基圆半径、基圆齿距
*
h
a
1
，
p
b
；
(3)作图求实际啮合线段长，并用以求重合度；
(4)作图表示齿条和齿轮的实际工作段；
(5)由图量取齿条分度线与节线的距离，求齿轮的变位系数，并回答是正变位
还是负变位；
(6)说明齿轮有无根切。

解：(1)量得
r
60
mm，
z
2
r

m
2 601012
(2
(2)
r
b
r
cos

60cos2056.382
mm p
b

m
cos

10cos2029 .521
mm (3
(3)作图如下，量得
B
2
B
1
44
mm；


B
2< br>B
1

p
b

4429.5

149 .
(4)如图中阴影部分。 (2
(5)量得
xm
3
mm，
x

xm

m
3100.3
；是正变位 (2
(6)无 根切，因
x

x
min
，
x
min
(1 217)170.294
(2
或：由于齿条的齿顶线在极限啮合点N
1
的下侧，故无根切
















分)
分)
分)
分)
分)
分)
(4