机械原理试卷(含答案),

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机械原理试卷合集（含参考答案）《机械原理试卷参考答案》（№1）

一、填空题：（30分）

1．机构中的速度瞬心是两构件上（相对速度）为零的重合点，它用于平面机构（速度）分析。

2．下列机构中，若给定各杆长度，以最长杆为连架杆时，第一组为（双摇杆机构）机构；第二组为（曲柄摇杆机构）机构。

bac (1) a = 250 b = 200 c = 80 d = 100； (2) a = 90 b = 200 c = 210 d = 100 。

3.机构和零件不同，构件是（运动的单元），而零件是（制造的单元）。 4．凸轮的基圆半径越小，则机构尺寸（越大）但过于小的基圆半径会导致压力角（增大）。

5．用齿条型刀具范成法切制渐开线齿轮时，为使标准齿轮不发生根切，

应使刀具的（齿顶线不超过极限啮合点）。

6．当要求凸轮机构从动件的运动没有冲击时，应选用（摆线运动）规律。 7．间歇凸轮机构是将（主动轮的连续转动）转化为（从动转盘的间歇）

的运动。

8．刚性转子的平衡中，当转子的质量分布不在一个平面内时，应采用（动平衡）方法平衡。其平衡条件为（∑M = O ；∑F = 0 ）。 1．

9．机械的等效动力学模型的建立，其等效原则是：等效构件

所具有的动能应（等于整个系统的总动能）。等效力、等效力矩所作的功或瞬时功率应（等于整个系统的所有力，所有力矩所作的功或所产生的功率之和）。

10．平面机构结构分析中，基本杆组的结构公式是（ 3n = 2PL ）。而动态静力分析中，静定条件是（ 3n = 2PL ）。一、选择题：（20分）

1．渐开线齿轮齿条啮合时，若齿条相对齿轮作远离圆心的平移，其啮合角（ B ）。

A)增大； B)不变； C)减少。

2．为保证一对渐开线齿轮可靠地连续传动，应便实际啮合线长度（ C ）基圆齿距。

A)等于； B)小于； C)大于。 3．高副低代中的虚拟构件的自由度为（ A ）。

A) -1 ； B) +1 ； C) 0 ；

4．压力角是在不考虑摩擦情况下，作用力与作用点的（ B ）方向的夹角。

A)法线； B)速度； C)加速度； D)切线； 5．理论廓线相同而实际廓线不同的两个对心直动滚子从动件盘形凸轮，

其推杆的运动规律是（ A ）。

A)相同的； B)不相同的； C)不一定的。

6．飞轮调速是因为它能（ C ①）能量，装飞轮后以后，机器的速度波动可以（ B ②）。

① A)生产； B)消耗； C)储存和放出。 ② A)消除； B)减小； C)增大。

7．作平面运动的三个构件有被此相关的三个瞬心。这三个瞬心（ C ）。 A)是重合的； B)不在同一条直线上； C)在一条直线上的。 8．渐开线标准齿轮在标准安装情况下，两齿轮分度圆的相对位置应该是

（ C ）。

A)相交的； B)分离的； C)相切的。 9．齿轮根切的现象发生在（ D ）的场合。

A) 模数较大； B)模数较小； C)齿数较多； D)齿数较少

10．重合度1.6 表示一对轮齿啮合的时间在齿轮转过一个基圆齿距的时间内占（ A ）。

A) 40%； B) 60%； C) 25% 三．计算下列机构自由度。 (10分)

3-1图3-2图F = 3 × 5 － 2 × 6 － 1 = 2 F = 3 × 8 － 2 × 11 － 1 = 1

四、图示轮系中，已知 Z1＝1（右旋），Z2＝60，Z3＝40，Z4＝20， Z5＝18，齿轮3、4、5、6的模数和压力角分别相等。求 Z6 齿数和传动比i1H 。 (10分)

142H536 解：区分轮系 3-4-5-6-H 为行星轮系，1-2 为定轴轮系。由同心条件： Z6 = Z3 － Z4 + Z5 = 40 － 20 + 18 = 38

i3H1iH36Z4Z620381Z6011 i12260

Z11Z3Z5401818110 183∵ n3 = n2 i1Hi12i3H60五．作图求出图示凸轮机构滚子中心B1到B2时凸轮转角φ，B2点时的压力角α和基圆半径R。

解：作图步骤：（每一步骤 2 分）1）以A为圆心，AB1为半径，作出凸轮的理论轮廓圆。2）以O为圆心作与导路线相切的偏距圆，切点为C1。3）过B2点作偏距圆的切线，切点为C2。OC1与OC2的夹角即为所求的凸轮转角φ。4）作法线AB2与切线C2B2的夹角即为所求位置的凸轮压力角α。5）以O为圆心作与凸轮的理论轮廓圆相切的圆，即为所求的基圆，半径为R0。B1AφR。OC2C1B2α六．设一对渐开线正常齿制标准直齿轮啮合，Z1 = 33 ，Z2 =67, m = 3 。若在安装时，将中心距比标准中心距增大1.5 mm ,求此时啮合角及重合度。 (10分)

解：标准中心距 ar1r21Z1Z2m133673150 22实际安装中心距 aa1.5151.5 acos1accos

a1150coscoscoscos2021.5

a151.5mZ1mZ2rb1cos46.515 rb2cos94.439

22ra1r1ham49.5352.5 ra2r2ham100.53103.5

1rb11rb2a1cos27.625 a2cos24.153 ra2ra11Z1tana1tanZ2tana2tan 2133tan27.625tan21.567tan24.153tan21.51.2612七、设计一曲柄摇杆机构，已知摇杆一极限位置与机架夹角为 ψ= 60°，行程速比系数K = 1.4，摇杆CD = 40 mm，机架AD = 50 mm。图解出曲柄AB及连杆BC的长度。并作出所设计机构的最小传动角。 (10分)

K11.4118030 解：求出极位夹角 180K11.41C1C3C4C2作图步骤： 1）连接AC，作∠CAC2 =θ　2）以D为圆心，CD为半径，做圆弧与AC2交于C2。γ 3）AB=（AC-AC2）/2=22；BC=（AC+AC2）/2=82 4）作曲柄AB与机架AD两次共线位置。min ΔDC3B3和ΔDC2B2确定∠DC3B3为最小传动角.ψθB1B4DB3AB2

《机械原理试卷参考答案》（№2）

一、填空题（每题3分，共30分）

1.渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件（两轮模数和压力角相等） 2．用齿条形刀具范成法加工渐开线齿轮时，为了使标准齿轮不发生根切，刀具的齿顶线（圆）应低于极限啮合点N1 。其最少齿数为 17 。 1．

3．机器产生速度波动的类型有周期性速度波动、非周期性速度波动分别用飞轮，和调速器来调节。

4．刚性回转件的平衡有两种，一种是静平衡其质量分布特点是在一同平面内另一种是动平衡其质量分布特点是不在同一平面内。

5．构件与零件不同，构件是运动单元，零件是制造单元。 6．斜齿轮的标准参数在法面上，圆锥齿轮的标准参数在大端面。

7．槽轮机构是将主动销轮的连续旋转运动转换成从动槽轮的间歇转动运动。

8．曲柄摇杆机构出现最小转动角的位置是曲柄与机架两次共线位置。

9．三角螺纹主要用于联接；矩形螺纹主要用于传递运动。这是因为三角螺纹比矩形螺纹摩擦力矩大。

10如图铰链四杆机构中，d的长度在 28 ＜ d ＜ 44 范围内为曲柄摇杆机

b=28Ba=20ACc=36Dd=? 构；在 d ＜ 12 范围内为双曲柄机构。二、计算下列机构的自由度 10分

a)图b)图

F = 3n – 2PL – PH =3×4－2×5－1 = 1

三、图示提升机构，已知各轮齿数Z1 = 15，Z2 = 25，Z2‘ = 23，Z3 = 69，

Z4 = 30，Z5 = 40，绳轮半径R = 0.2 m重物Q = 1000 N，该机械总效率η= 0.9，重物匀速提升速度V = 3 m/min。 15分求：（1）该机构的总传动比（2）轴1的转速η1及转向（3）轴1的输入功率N1

32H152'4绳轮Q 解：区分轮系：1-2-2‘-3（4）为行星轮系，4-5为定轴轮系。 i1H = i14 =1－i

H13

=1－(-1)Z2 Z3／ Z1 Z2’ = 1+(25×69)／

(15×23)=6

i45=－Z5／ Z4=－4／3 i15 = i14 . i45 = 6 ×(－4／3) =－8

= n5 ×i45 = v／(2πR)* i15 =3／(2π×0.2)×8 =19.1转

／分

N1 = N5 ／ η = Q V ／η = 1000×3／(60×0.9) =55.6 W

四、在图示凸轮机构中，已知偏心圆盘为凸轮实际轮廓，其余尺寸如图

μ= 0.001 m/mm.。 (10分)

求：（1）基圆半径R。

（2）图示位置凸轮机构压力角α

（3）凸轮由图示位置转60°后，推杆移动距离S。

°06αB1BAB0

五、如图已知机架AD=50mm，摇杆离机架最近的极限位置β=45°。

且CD=40mm，该机构为曲柄摇杆机构，位置速比系数K=1.4，试用作图法求出曲柄AB和连杆BC的长度，并绘出机构图。（写出作图步骤，保留各作图线）（10分）

S10

C1 求极位夹角解C2θ=180°（K-1）/（K+1）=30°连接AC1，作角C1AC2=30°与以D为圆心DC长为半径的圆弧交于C2点。AB=（AC2-AC1）/2，BC=（AC2+AC1）/2。DAB1B2°30

六、在图示凸轮机构中，已知偏心圆凸轮半径R = 50 ，图中OA = 22，

AC = 80 ，凸轮1的角速度ω1= 10 rad /s, 逆时针转动。用瞬心法

求从动件2的角速度ω2。（10分）

21Bp23C390Op12°Ap13 解：由三心定理，构件1、2、3共有三个瞬心P12 、P13、P23 ，并在一条直线上。连接OB与AC相交得相对瞬心P12。

∴

ω2 =ω1×P12 P13／P12 、P23

= 10×14／54

=2.6 1/S 方向为逆时针.

七、图示为一渐开线标准直齿圆柱齿轮中心度O1O2为标准中

心距，试在图上画出（ 15分） 1）基圆rb、分度圆r、节圆r’、节点C。

2）理论啮合线B2B1、实距啮合线N1N2。 3）啮合角α。

4）两轮齿廓的实际工作段。 5）由图求出重分度ε。 6）单齿、双齿啮合区。

O1ra1rb1r1pbpbN1α'PB2B1N2r2rb2ra2O2

《机械原理试卷参考答案》（№3）

班级：学号：姓名：评分一、填空题：（30分）

1.在曲柄摇杆机构中（曲柄）与（机架）两次共线位置时可能出现最小传动角。

2．连杆机构的急回特性用（行程速比系数K ）表达。

3．转动副摩擦中，总反力的作用应与（摩擦圆）相切。其轴承对轴颈的摩擦力矩的方向与（相对角速度ω）方向（相反）。

4．一对渐开线标准直齿轮非标准安装时，节圆和分度圆（不重合）分度圆的大小取决于（基圆），节圆的大小取决于（啮合角）。 5．渐开线齿轮传动须满足三个条件为（正确啮合条件、连续传动条件、无侧隙啮合条件）。

6．槽轮机构是将（主动销的连续转动）转换为（槽轮的单向间歇）运动。 7．行星轮系中各轮齿数的确定需要满足的条件为（传动比条件、同心条件、装配条件和邻接条件）。

8．机械产生速度波动的原因是（等效驱动力矩不等于等效阻力矩，使机械的动能发生变化引起的）。

9．机械在稳定运转时期，在一个运动循环周期的始末，驱动功和阻抗功的大小（相等），动能的增量（等于零）。

10．在具有自锁性的机械中，正行程的效率应（大于零）反行程的效率

应（小于零）。二．选择题：（20分）

1．在移动滚子从动件盘型凸轮机构中，若凸轮实际廓线保持不变，而增大或减小滚子半径，从动件运动规律会（ B ）。

A）改变； B）不变

2．齿轮渐开线在（ 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。 3．速度瞬心是（ A ）为零的重合点。 A）相对速度； B）绝对速度； C）加速度。

4．要将一个曲柄摇杆机构转化成为双摇杆机构，可将（ C ）。

A）原机构的曲柄作机架； B）原机构的连杆作机架； C）原机构的摇杆作机架。

5．渐开线齿轮采用齿条型刀具加工时，刀具向轮坯中心靠近，是采用（ B ）。

A）正变位； B）负变位； C）零变位。

6．在建立等效动力模型时，等效力（或等效力矩）来代替作用在系统中的所有外力，它是按（ A ）原则确定的。

A）作功相等 B）动能相等

7．为减小机器运转中非周期性速度波动的程度，应在机械系统中安装（ C ）

A）飞轮； B）变速装置； C）调速器。

8．高副低代的方法是（ A ）

A）加上一个含有两低副的虚拟构件； B）加上一个含有一个低副的构件； C）减去一个构件和两个低副。

9．在机构力分析中，具有惯性力，又有惯性力矩的构件是（ C ）A）作平面移动的构件； B）绕通过质心的定轴转动构件； C）作平面复合运动的构件。

10．图示的四个铰链机构中，图（ A ）是双曲柄机构。

9050501001207011070701004590451206070A)B)C)D)三．计算下列机构的自由度。（10分）

3-1图3-2图F362811 F332321

四．计算图示轮系的传动比 i1H , 并确定输出杆H的转向.已知各轮齿数 Z1 = 1(右旋)，Z2 = 40， Z2’ = 20，Z3 = 22，Z3’ = 20，Z4 = 100。（10分）

322′H3′41解：区分轮系 2-3-3‘-4-H 为行星轮系

1-2为定轴轮系

Z240i1240

Z11i2H1iH24Z3Z422100131()1Z2Z320202

i1Hi12i2H1340260

2五．作出图示凸轮机构转过90°时的压力角，及从动件位移量S

C解：1）过O点作理论廓线圆和过A点作偏距圆。 2）作偏距圆垂线交理论廓线圆于B点。 3）过B点和O点作法线与偏距圆垂线的夹角即为所求压力角。 4）以A为圆心，AB0为半径作圆弧，交偏距圆垂线于C点，BC即为所求位移S。OAB0六．一对正常齿制的渐开线直齿圆柱齿轮外啮合传动，已知齿数分别为25和69，模数为3 mm。试求在标准安装位置及中心距增大2 mm时，重

合度变化多少？解：a1cos1rb1cos1ra11mZ1cos25cos202cos12933 1252(Z12)m2a2cos1rb2cos1ra21mZ2cos69cos202cos12431692(Z22)m2

标准安装：1Z1tana1tanZ2tana2tan1.7 2mZ1Z221412143 2acos)22.096 aZ2tana2tan2261.06

增大中心距2mm后： a1 cos(12Z1tana1tan226增大中心距2mm后，重合度减小1.71.060.63 七．用图解法设计一摇杆滑块机构，已知摇杆AB的两位置线AE1和AE2，以及滑块C的两个对应位置C1和C2，试确定摇杆上铰链B的位置，并要求摇杆的长度 AB 为最短。（直接在图上作图）

F1F2B1AC1C2解：1）以A为圆心，任意长为半径作圆弧得AE1、AE2。 2）连接C1E1、C2E2 3）“刚化”C2E2A，反转E2A与E1A重合，得E2’点。 4）作E1E2’垂直平分线m-m。 5）m-m线至A点的垂直距离AB1即为最短长度AB1E1 为所求摇杆，AB1C1即为所求机构。C2'17

《机械原理试卷参考答案》（№4）

一、填空题（每题3分，共30分）

1．一对渐开线标准直齿圆柱齿轮非标准安装时，节圆和分度圆不重合（或不相等）。分度圆的大小取决于模数与齿数，节圆的大小取决于实际中心距或啮合角。

2．机器产生速度波动的主要原因是输入功与输入功不相等速度波动

的类型有周期性速度波动和非周期速度波动。

3．对心曲柄滑块机构的极位夹角为零所以没有急回特征。 4．从效率的观点出发机器发生自锁的条件是效率小于或等于零。 5．直动从动件盘形凸轮机构的基圆半径减小（其它条件不变）时，压

力角会增大。最终会导致机构自锁。为使机构有良好的受力状况，压力角应越小越好

6．在平面机构中，若引入一个高副，将引入一个约束，而引入一

个低副将引入两个约束。运动副约束数与相对自由度数的关系是运动副约束等于机构相对自由度数

7．速度瞬心是两构件上相对速度为零的重合点。当两构件组成移动

副时，其瞬心在移动副导路的垂线的无穷远处。作相对运动的三个构件的瞬心在一条直线上。

8．行星轮系齿数与行星轮数的选择必满足的四个条件是传动比条件、同心条件、装配条件、邻接条件。

9．轮机构是将主动棘爪的行复摆动运动转换成棘轮的间歇转动运 18

动。

10．铰链四杆机构的基本型式有曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构三种。

二、计算下列机构的自由度。（ 10分）

a)图F3n2PLPH362811

三、在图示四杆机构中AB为主动件，绘出点位置。（10分）

b)图F3n2PLPH352701

C点的压力角、传动角及死19

B2BCC2A

B1DC1两位置曲柄与连杆共线时为死点位置。

四、图示万能工具磨床的工作台进机构，转动手轮1通过轮系可使齿轮6转动。若各轮齿数Z2=Z4=41，Z3=Z5=59，求手轮1转一圈，齿轮6转多少？转向如何？（ 10分）

436521

α五、已知一滚子从动件盘形凸轮的部分轮廓η′如图示，滚子中心B0点时为起始位置，试用图解法求滚子中心位于B1点时，对应的凸轮转角θ

1，位移

S和压力角α。（10分）

-ωαB1°48B048°Oη′

六、四杆机构的两连架杆AB和CD三组对应位置，α1，α2，α3和θ1，θ2，θ3及机架AD和CD的长度如图所示试用图解法设计此机构，求出连架杆AB和连杆BC的长度。（15分）

S48°21

CBAD

七、一齿轮与齿条无侧隙啮合如图示：已知m = 10 α= 20°，h*d = 1,

c*= 0.25

求：1）由图量取分度圆半径求齿轮齿数

2）计算基圆半径rb和法向齿距Pn

3）作图求出实际啮合线B2B1，求出一重合度ε

4）在啮合线B2B1上，表示出一对齿啮合区和两对齿啮合区 5）用求共轭点的作法作出两齿廓的实际工作段（15分）

O11.76pnR60PnrbPnN1B2B1DC23

《机械原理试卷参考答案》（№6）

班级：学号：姓名：评分：二、选择题：（10分）

1．齿轮的渐开线形状取决于它的（ C ）直径。

A)齿顶圆； B)分度圆； C)基圆。

2．为保证一对渐开线齿轮可靠地连续传动，重合度应（ C ）。

A)等于0； B)小于1； C)大于1。 3．基本杆组的自由度应为（ C ）。

A) -1 ； B) +1 ； C) 0 ；

4．为使机构具有急回运动，要求行程速比系数（ B ）。

A) K = 1； B) K > 1； C) K < 1；

5．对于转速很高的凸轮机构，为了减小冲击，其推杆的运动规律最好采用（ C ）。

A)等速运动； B)等加等减速运动； C)正弦加速度运动。 6．为了减小机器运转中周期性速度波动的程度，应在机器中安装（ B ）。 A)调速器； B)飞轮； C)变速装置。

7．用滚刀加工的斜齿圆柱齿轮的标准参数，以（ A ）为标准值。 A)法面； B)轴面； C)端面。

8．要将一个曲柄摇杆机构转化成双摇杆机构，可以将原机构机架松开，

而将原机构的（ C ）作为机架。 A) 曲柄； B) 连杆； C) 摇杆。

9．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 ）。

B) 增大； B) 不变； C) 减小； 10．机械自锁的效率条件是（ A ）

A) 效率小于零； B) 效率大于等于1； C) 效率为无穷大。三、填空题：（每空1分，共20分）

1、渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是两轮（模数相等）和（压力角相等）。

2、所谓标准齿轮是指（ ha ）（ c ）为标准参数，（ s 和 e ）相等。 3、一对渐开线标准直齿轮非正确安装时，节圆与分度圆（不重合），分度圆大小取决于（模数和齿数），节圆的大小取决于（中心距）。 4、圆锥齿轮用于传递两轴线（相交）的运动，蜗杆传动用于传递两轴线（交错）的运动。

5、标准直齿轮的基本参数是（ Z、 m 、α、 ha 、 c ）。 6、周转轮系由（行星轮）、（行星架）、（中心轮）等基本构件组成。 7、机构具有确定的相对运动条件是原动件数（等于）机构的自由度数。 8、机构处于死点位置时，传动角等于（ 0° ），压力角等于（ 90° ）。 9、铰链四杆机构的基本形式有（曲柄摇杆机构）、（双曲柄机构）、（双摇杆机构）。

三．计算下列机构自由度。 (10分)°

F362811 F342511

四、在图示万能刀具磨床工作台横向微动进给装置中，Z1＝ Z2＝ 19 ，Z3＝ 18，Z4 ＝ 20，运动经手柄输入，由丝杆传给工作台。已知丝杆螺距L = 5 mm ，且单头。试计算手柄转一周时工作台的进给量S。 (12分)

3H214 解：Z1 、Z2 、Z3、 Z4和H组成行星轮系。、、

i4H4Z3Z118191H1I4111HZ4Z2192010

14H101S50.5mm10五、在图示凸轮机构中，已知偏心圆盘为凸轮实际轮廓，其余如图。

试求：（μl =0.001 m/mm ）（12分）

1) 基圆半径R；

2) 图示位置凸轮机构的压力角α；

3）凸轮由图示位置转90°后，推杆移动距离S。

αBOSA 六、图示为一对互相啮合的渐开线直齿圆柱齿轮。为两齿廓接触点的公法线，试在该图上

⑴标出节点P ⑵画出啮合角α' ⑶画出理论啮合线N1 N2 ⑷画出实际啮合线B1 B2

（5）写出重合度的表达式（12分）

知n─n 27

已O1nN1KB2B1α'PnN2O2B1B2B1B2 Pmcosb七、设计一曲柄滑块机构，已知滑块两极限位置距离C1C2 = 40 mm，行程速比系数K = 1.4，偏距e = 20 mm，图解出曲柄AB及连杆BC的长度。 (12分)

八、用瞬心法求图示机构中构件3的角速度。（ 12分）

3P14P13 P14P13311P34P13P34P

13P24P23BP122CP3131PAω1144P34D

《机械原理试卷参考答案》（№7）

一、填空题：（30分）

1．研究机械平衡的目的是部分或完全消除构件在运动时所产生的（不平衡惯性）力，减少或消除在机构各运动副中所引起的（附加的动压）力，减轻有害的机械振动，改善机械工作性能和延长使用寿命。

2．下列机构中，若给定各杆长度，以最长杆为机架时，第一组为（曲柄摇杆机构）机构；第二组为（双摇杆机构）机构。

bac (1) a = 150 b = 280 c = 250 d = 300； (2) a = 80 b = 150 c = 200 d = 100 。

3.构件和零件不同，构件是（运动的单元），而零件是（制造的单元）。 4．凸轮的基圆半径越小，则机构尺寸（越大）但过于小的基圆半径会导致压力角（增大）。使凸轮机构发生（自锁）。

5．用齿条型刀具范成法切制渐开线标准齿轮时，刀具齿顶线超过极限啮合点会发生( 根切 )现象，对被加工齿轮的齿数应限制为（大于17齿） 6．当要求凸轮机构从动件的运动没有冲击时，应选用（摆线运动）规律。 7．槽轮机构是将主动拨盘的（连续转动）运动，转化为槽轮（间歇

转动）的运动。

8．刚性转子的平衡中，当转子的质量分布不在一个平面内时，应采用（动平衡）方法平衡。其平衡条件为（∑M = O ；∑F = 0 ）。 9．机械运转的三个阶段是（起动阶段、稳定运转阶段、停车阶段）。 10．平面机构结构分析中，基本杆组的结构公式是（ 3n = 2PL ）。而动态静力分析中，静定条件是（ 3n = 2PL ）。四、选择题：（20分）

1．渐开线齿轮齿条啮合时，若齿条相对齿轮作远离圆心的平移，其啮合角（ B ）。

A)增大； B)不变； C)减少。

2．为保证一对渐开线齿轮可靠地连续传动，应便实际啮合线长度（ C ）基圆齿距。

A)等于； B)小于； C)大于。

3．凸轮机构中的滚子自由度会使整个机构的自由度（ A ）。

A) 增加； B) 减少； C) 不变；

4．压力角是在不考虑摩擦情况下，作用力与作用点的（ B ）方向的夹角。

A)法线； B)速度； C)加速度； D)切线； 5．理论廓线相同而实际廓线不同的两个对心直动滚子从动件盘形凸轮，其推杆的运动规律是（ A ）。

A)相同的； B)不相同的； C)不一定的。

6．飞轮调速是因为它能（ C ①）能量，装飞轮后以后，机器的速度波动可以（ B ②）。

① A)生产； B)消耗； C)储存和放出。 ② A)消除； B)减小； C)增大。

（ C ）。

A)相交的； B)分离的； C)相切的。 9．机械自锁的效率条件是（ A ）

A) 效率小于零； B) 效率大于等于1； C) 效率为无穷大。 10．重合度1.4 表示一对轮齿啮合的时间在齿轮转过一个基圆齿距的时间内占（ B ）。

A) 40%； B) 60%； C) 25% 三．计算下列机构自由度。 (10分)

a)图b)图 32

F = 3 × 6－ 2 × 8 － 1 = 1 F = 3 × 5 － 2 × 7 = 1

五、图示轮系中，已知 Z1＝1（右旋），Z2＝60，Z3＝40，Z4＝20， Z5＝18，Z6＝ 38。求传动比i1H 。 (10分)

142H536 解：区分轮系 3-4-5-6-H 为行星轮系，1-2 为定轴轮系。

i3H1iH36Z4Z620381Z26011 i1260

Z11Z3Z5401818110 183∵ n3 = n2 i1Hi12i3H60五．作图求出图示凸轮机构滚子中心B1到B2时一凸轮转角φ，B2点时的压力角α和基圆半径R。

六．设一对渐开线标准直齿轮传动，Z1 = 20 ，Z2 =40 ， m = 4 ，ha=1,

c= 0.25。试用作图法简便求出此对齿轮的重合度。 (10分)

r1=mZ1/2=40 mmr2=mZ2/2=80 mmra1=r1+ha1=44 mmra2=r2+ha2=84 mmrb1=r1cos =37.587rb2=r2cos =75.175a =r1+r2 = 120 mmPb= mcos = 11.802mm量得B1B2 = 19.33mm = B1B2/Pb =1.63N2O1*

1ra33.91B1r1N1B2PbO2

七、设计一曲柄摇杆机构，已知摇杆一极限位置与机架夹角为 ψ= 60°，行程速比系数K = 1.4，摇杆CD = 40 mm，机架AD = 50 mm。图解出曲柄AB及连杆BC的长度。并作出所设计机构的最小传动角。 (10分)

K11.4118030 解：求出极位夹角 180K11.41C1C3C4C2γminψDθ作图步骤： 1）连接AC，作∠CAC2 =θ　2）以D为圆心，CD为半径，做圆弧与AC2交于C2。 3）AB=（AC-AC2）/2=22；BC=（AC+AC2）/2=82 4）作曲柄AB与机架AD两次共线位置。 ΔDC3B3和ΔDC2B2确定∠DC3B3为最小传动角.B1B4B3AB2

ra2r234

《机械原理试卷参考答案》（№8）

一、填空题：（30分）

1.在曲柄摇杆机构中（曲柄）与（机架）两次共线位置时可能出现最小传动角。

2．铰链四杆机构的基本型式有（曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构）。

3．转动副摩擦中，总反力的作用应与（摩擦圆）相切。其对轴颈的摩擦力矩的方向与角速度方向（相反）。

4．一对渐开线标准直齿轮非标准安装时，节圆和分度圆不重合，分度圆的大小取决于（基圆），节圆的大小取决于（啮合角或中心距）。 5．渐开线齿轮传动须满足两个条件为（正确啮合条件和连续传动条件）。 6．棘轮机构是将（摇杆往复摆动）转换为（棘轮的单向间歇转动）运动。 7．标准直齿轮的基本参数是（齿数、模数、压力角、齿顶高系数和顶隙系数）

8．机械产生速度波动的原因是（驱动力矩与阻力矩不相等，使机械的动能发生变从而引起的）。

9．机械在稳定运转时期，在一个运动循环周期的始末，驱动功和阻抗功的大小（相等）。

10．在具有自锁性的机械中，正行程的效率应（大于零）反行程的效率应（小于零）。

二．选择题：（20分）

1．在移动滚子从动件盘型凸轮机构中，若凸轮实际廓线保持不变，而增大或减小滚子半径，从动件运动规律会（ B ）。

A）改变； B）不变； C）不确定 2．齿轮渐开线在（ 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。 3．速度瞬心是（ A ）为零的重合点。

A）相对速度； B）绝对速度； C）加速度。

4．要将一个曲柄摇杆机构转化成为双摇杆机构，可将（ C ）。

A）原机构的曲柄作机架； B）原机构的连杆作机架； C）原机构的摇杆作机架。

5．渐开线齿轮采用齿条型刀具加工时，刀具向轮坯中心靠近，是采用（ B ）。

A）正变位； B）负变位； C）零变位。 6．为使机构具有急回运动，要求行程速比系数（ B ）。 A) K = 1； B) K > 1； C) K < 1；

7．为减小机器运转中非周期性速度波动的程度，应在机械系统中安装（ C ）

A）飞轮； B）变速装置； C）调速器。 8．高副低代的方法是（ A ）

A）加上一个含有两低副的虚拟构件； B）加上一个含有一个低副的构件；

C）减去一个构件和两个低副。

9．在机构力分析中，具有惯性力，又有惯性力矩的构件是（ C ）

A）作平面移动的构件； B）绕通过质心的定轴转动构件； C）作平面复合运动的构件。

10．图示的四个铰链机构中，图（ A ）是双曲柄机构。

9010070451107045120705010060501209070A)

B)C)D) 三．计算下列机构的自由度。（10分）

3-1图3-2图 F362811

F332321

四．计算图示轮系的传动比 i1H ,并确定输出杆H的转向.已知各轮齿数 Z1 = 1(右旋)，Z2 = 40，Z2’ = 20，Z3 = 22，Z3’ = 20，Z4 = 100。（10分）

322′H3′41 解：区分轮系为2-3-3’-4-H为行星轮系，1-2为定轴轮系。

Z240i1240

Z11i2'H1iH2'4Z3Z4221001311 20202Z2'Z3'i1Hi12i2'H

1340260

2五．作出图示凸轮机构转过90°时的压力角，及从动件位移量S。（8分）

z120,m10 mm,20，六．一对渐开线直齿圆柱标准齿轮传动，已知i122,ha1,c0.25。

（1）分别计算两轮的分度圆半径、基圆半径、节圆半径、顶圆半径、标准中心距、无侧隙啮合角、分度圆齿距和基圆齿距，并用作图法确定实际啮合线长，由此计算重合度。

（2）若中心距加大，回答下列问题（把不对的划去） 1）节圆半径r（变大，变小，不变） 2）分度圆半径r（变大，变小，不变） 3）啮合角'（变大，变小，不变） 4）传动比i12（变大，变小，不变） 5）齿侧间隙（有，没有）

6）节圆压力角（等于，大于，小于）啮合角。

（12分）

七．用图解法设计一摇杆滑块机构，已知摇杆AB的两位置线AE1和AE2，以及滑块C的两个对应位置C1和C2，试确定摇杆上铰链B的位置，并要求摇杆的长度 AB 为最短。（直接在图上作图）（10分）

E1E2A

《机械原理试卷参考答案》（№9）

一．判断题（正确的填写“T”，错误的填写“F”）（20分）

1、根据渐开线性质，基圆内无渐开线，所以渐开线齿轮的齿根圆必须设计比基圆大。（ F ）

2、对心的曲柄滑块机构，其行程速比系数K一定等于一。（ T ） 3、在平面机构中，一个高副引入二个约束。（ F ） 4、在直动从动件盘形凸轮机构中，若从动件运动规律不变，增大基圆半径，则压力角将减小（ T ）

5、在铰链四杆机构中，只要满足杆长和条件，则该机构一定有曲柄存在。

（ F ）

6、滚子从动件盘形凸轮的实际轮廓曲线是理论轮廓曲线的等距曲线。（ T ）

7、在机械运动中，总是有摩擦力存在，因此，机械功总有一部分消耗在克服摩擦力上。（ T ）

8、任何机构的从动件系统的自由度都等于零。（ T ）

9、一对直齿轮啮合传动，模数越大，重合度也越大。（ F ） 10、在铰链四杆机构中，若以曲柄为原动件时，机构会出现死点位置。。（ F ）二、填空题。（10分） 1、机器周期性速度波动采用（飞轮）调节，非周期性速度波动采用（调速器）调节。

2、对心曲柄滑块机构的极位夹角等于（ 0 ）所以（没有）急回特性。 3、渐开线直齿圆柱齿轮的连续传动条件是（重合度大于或等于1 ）。

4、用标准齿条形刀具加工标准齿轮产生根切的原因是（齿条形刀具齿顶线超过极限啮合点N1 ）。

5、三角螺纹比矩形螺纹摩擦（大），故三角螺纹多应用（

联接），矩形螺纹多用于（传递运动和动力）。三、选择题（10分）

1、齿轮渐开线在（）上的压力角最小。

A ）齿根圆； B）齿顶圆； C）分度圆； D）基圆。

2、静平衡的转子（ ① ）是动平衡的。动平衡的转子（ ②）是静平衡的。 ①A）一定； B）不一定； C）一定不。 ②A）一定； B）不一定： C）一定不。 3、满足正确啮合传动的一对直齿圆柱齿轮，当传动比不等于一时，他们的渐开线齿形是（）。 A）相同的； B）不相同的。

4、对于转速很高的凸轮机构，为了减小冲击和振动，从动件运动规律最好采用（）的运动规律。

A）等速运动； B）等加等减速运动； C）摆线运动。 5、机械自锁的效率条件是（）。

A）效率为无穷大： B）效率大于等于1； C）效率小于零。

四、计算作图题：（共60分）

注：凡图解题均需简明写出作图步骤，直接卷上作图，保留所有作图线。

1、计算下列机构的自由度。（10分）

EBCAGFEAB CD MNDHOFMNGCDAB图4-1a)图4-1b) F = 3×8－2×11 = 2 F = 3×8－2×11 － 1 = 1

2、在图4-2所示机构中，AB = AC ，用瞬心法说明当构件1以等角速度转动时，构件3与机架夹角Ψ为多大时，构件3的 ω3 与ω1 相等。（10分）

P134AP14ψ12BP123CP34 1P13P3413时P13P34P13P14 3P13P14

当ψ = 90°时，P13趋于无穷远处，

P13P34P13P14

3、在图4-3所示凸轮机构中，已知偏心圆盘为凸轮实际轮廓，其余如图。试求：（μl =0.001 m/mm ）（10分）

OARBα图4-3

1) 基圆半径R；

2) 图示位置凸轮机构的压力角α；

3）凸轮由图示位置转90°后，推杆移动距离S。

4、已知图4-4所示车床尾架套筒的微动进给机构中Z1 = Z2 = Z4 = 16 Z3 = 48 ，丝杆的螺距 t = 4 mm 。慢速给时齿轮1和齿轮2啮合；快速退回时齿轮1插入内齿轮4。求慢速进给过程中和快速退回过程中手轮回转一周时，套筒移动的距离各为多少？（10分）

341H2手柄

解：慢进时：1-2-3-H 为行星轮系

i1H1iH13z3481()14

z116

S43

n11nH 移动距离 SnHL141mm

444快进时：1、4为一整体。

nHn4n11

SnHL144mm

5、设计一铰链四杆机构，已知其摇杆CD的行程速比系数 K = 1，摇杆长CD = 50 mm , 摇杆极

限位置与机架AD所成的角度φ1 = 30°，φ2 = 90°如图4-5所示。求曲柄AB、连杆BC和机架AD的长度。（10分）

（θ= 180°（K-1）/（K+1））

C2因为K =1 ，极位夹角θ = 0。AC1、AC2应在一条直线上。90°C1AB=（AC2-AC1）/2 BC=（AC2+AC1）/2AAD = CD/tan30°30°D图4-5

6、图4-6所示为一对互相啮合的渐开线直齿圆柱齿轮。已知n-n 为两齿廓接触点的公法线，试在该图上

⑴标出节点P ⑵画出啮合角α'

⑶画出理论啮合线N1 N2 ⑷画出实际啮合线B1 B2

⑸在轮2齿廓上标出与轮1齿廓上A1点相啮合的A2点。（10分）

α′N1B2O1A1KP图4-6B1N2O2

《机械原理试卷参考答案》（№10）

一、判断题。（正确的填写“T”，错误的填写“F”）（20分） 1、一对相啮合的标准齿轮，小轮的齿根厚度比大轮的齿根厚度大。

（ F ）

2、在曲柄滑块机构中，只要原动件是滑块，就必然有死点存在。（ T ）

3、两构件之间以点、线接触所组成的平面运动副称为高副，它产生

两个约束，而保留一个自由度。（ F ） 4、一对直齿轮啮合传动，模数越大，重合度也越大。（ F ） 5、平面四杆机构有无急回特性取决于极位夹角是否大于零。（ T ） 6、对于刚性转子，已满足动平衡者，也必满足静平衡。（ T） 7、滚子从动件盘形凸轮的基圆半径和压力角应在凸轮的理论轮廓上度

量（ T ）

8、在考虑摩擦的转动副中，当匀速转动时，总反力作用线永远切于摩

擦圆。（ T ）

9、当机构的自由度数大于零，且等于原动件数，则该机构具有确定的（ T ）

10、对于单个标准齿轮来说，节圆半径就等于分度圆半径。（ F ）

相

对

运

动

。

二、填空题；（10分）

1、机器产生速度波动的类型有（周期性）和（非周期性）两种。 2、铰链四杆机构的基本型式有（曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构）三种。

3、从效率观点分析，机械自锁的条件是（效率小于零）。 4、凸轮的形状是由（从动件运动规律和基圆半径）决定的。 5当两机构组成转动副时，其瞬心与（转动副中心）重合。三、选择题（10分）

1、为了减小机器运转中周期性速度波动的程度，应在机器中安装（ B ）。

A）调速器； B）飞轮； C）变速装置。 2、重合度 ε啮合区。

A) 60% ； B）40% ； C）75% 。 3、渐开线齿轮形状完全取决于（ C ）。 A）压力角； B）齿数； C）基圆半径。

4、在从动件运动规律不变的情况下，对于直动从动件盘形凸轮机构，

若缩小凸轮的基圆半径，则压力角（ B ）。 A）保持不变； B）增大； C）减小。

5、在计算机构自由度时，若计入虚约束，则机构自由度数（ B ）。 A）增多； B）减小； C）不变。四、计算作图题（共60分）

= 1.6 表示在实际啮合线上有（ C ）长度属于双齿

（注：凡图解题均需简明写出作图步骤，直接在试卷上作图，保留所有作图线。）

1、计算下列机构的自由度（10分）

HMBCDEGAEDNFAFCGBH图4-1a)

图4-1b)F = 3×6－2×8－1=1 F = 3×5－2×6－2 = 1

2、瞬心法图解图4-2所示凸轮机构从动件的线速度。（10分）

∞　P23解：：过凸轮与平底的接触点作法线n-n。由“三心定理”，P13、P23和P12共线，得P12点。2v3n1∞　P23图4-2

P13P12n48

由瞬心定义：

vvP12P12P13l

3、由图4-3所示直动盘形凸轮的轮廓曲线，在图上画出此凸轮的基圆半径 rb、各运动角即升程角Φ、远休止角ΦS、回程角Φ′、和Φ′S 近休止角及从动件升程 h 。（10分）

SφφRbSφ′图4-3

φ′S4、已知如图4-4所示轮系各齿轮的齿数Z1 = 60、 Z2 = 20、 Z2′ = 25、 Z3 = 45、n1 = 50 转/分、n5= 50 转/分，方向如图示，求nH 的大小和方向。（10分）

321n13H2n3图4-4 49

解：此轮系是一差动轮系。

n1nHZ2Z320453i13

n3nHZ1Z260255n1n3nHnHnHnHnHnHn1n3nHnH1351

5n13n355033035nH nH转向与n1相同。

8845、如图4-5所示，已知机架AD = 50 mm，摇杆CD离机架最近极限位置的夹角β = 45°，CD = 40 mm。该机构为曲柄摇杆机构，K = 1.4 。求曲柄AB和连杆BC的长度。（10分）解：求出极位夹角 180K130 K1CθAB2ψDC2解：作图步骤如下：1）连接AC，作∠CAC2=θ2）以D为圆心，CD为半径作弧与AC2交于C2。3）AB=（AC2-AC）/2； BC=（AC2+AC）/2；图4-5B1

6、标准正常齿圆柱齿轮与一齿形角为20°的标准齿条无侧隙啮合，已

知 Z1 = 20，m = 6 mm。用图解法求实际啮合线长度及重合度。

（10分）

mZ1r60mmrrh解：1 a11am66mm 2作图步骤：

1）作直线CO1 = r1, 过C点作水平线即齿条中线。 2）过O1点作倾斜线即啮合线的垂线。

3）作齿顶圆交啮合线于B1点，作距中线齿顶高度的平行线即齿顶

线与啮合线于B2点。B1 B2即为实际啮合线长度。 4）重合度为



B1B2mcos

O1ra1*amh rCB1B2中线题6图

《机械原理试卷参考答案》（№13）

班级：学号：姓名：

一．判断题（正确的填写“T”，错误的填写“F”）（10分）

1、一对相啮合的标准齿轮，小齿轮齿根厚度比大齿轮的齿根厚度小。（ T ） 2、机器的启动和停车阶段，驱动动与阻抗功不相等。（ T ） 3、在平面机构中，一个高副引入二个约束。（ F ）

4、根据渐开线性质，基圆内无渐开线，所以渐开线齿轮的齿根圆必须设计比基圆大。（ F ）

5、在曲柄滑块机构中，只要原动件是滑块，就必然有死点存在。( T ) 6、机器的等效质量等于组成该机器的各构件质量的总和。 ( F )

7、在机械运动中，总是有摩擦力存在，因此，机械功总有一部分消耗在克服摩擦力上。（ T ）

8、机器速度波动的程度通常用机器运转不均匀系数表示。（ T ） 9、平面摩擦的总反力方向恒于与运动方向夹一钝角。（ T ）

10、不论刚性回转件有多少个不平衡重，也不论它们如何分布，只需要在任意选是两个平面内，分别适当地加配重，即可达到动平衡。（ T ）二、填空题。（10分） 1、用范成法加工渐开线齿轮时，为使标准齿轮不发生根切，应满足( 刀具齿顶线与啮合（切

削）线交点不超出被切齿轮的极限啮合点。（或齿轮齿数不小于不根切的最少齿数） )。

2、机器产生速度波动的主要原因是（等效驱动力矩不等于等效阻力矩，使机械的动能发

生变化引起的）

3、行星轮系各轮齿数与行星轮个数的选择必须满足的四个条件是（传动比条件、同心条件、装配条件和邻接条件）。

4、常用的间歇运动机（棘轮机构、槽轮机构、凸轮机构、不完全齿轮机构等）。（填三种） 5、平面机构运动分析中，“三心定理”是指（作相对运动的三个构件的三个瞬心必定在一条直线上）。

三、选择题（10分）

1、齿轮渐开线在（ D ）上的压力角最小。

A ）齿根圆； B）齿顶圆； C）分度圆； D）基圆。

2、为了保证一对渐开线齿轮可靠地连续传动，应使实际啮合线长度（ A ）基圆齿距。

A）大于； B）等于； C）小于。

3、正变位齿轮与标准齿轮相比，其分度圆半径（错误！未找到引用源。 C ）；其齿顶圆半径（错误！未找到引用源。 A）。

错误！未找到引用源。 A）增大； B）减小； C) 相等。

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，其啮合角（B ） A）增大； B）不变； C）减小。

5、渐开线齿轮传动的重合度ε=1.6 ，表明在齿轮转过一个基圆齿距的时间内，一对轮齿啮合的时间占（ B ）

A）60%： B）40%； C）75%。

6、为了减小机器运转中的周期性速度波动的程度，应在机器中安装（ B ）。

A) 调速器； B) 飞轮； C) 变速装置。

7、计算机构自由度时，若计入虚约束，则机构的自由度就会（ B ）。

A) 增多； B) 减少； C) 不变。

8、对转速很高的凸轮机构，为了减少冲击和振动，从动件运动规律最好采用（ C ）规律。

A) 等速运动； B)等加等减速运动； C) 摆线运动。

9、当凸轮基圆半径不变时，为了改善机构的受力情况，采用适当的偏置式从动件，可以（ A ）凸轮机构推程的压力角。

A) 减小； B) 增加； C) 保持原来。

10、三角螺纹的摩擦力矩（错误！未找到引用源。 C）矩形螺纹的摩擦力矩，因此它多用于（错误！未找到引用源。 B）。

错误！未找到引用源。 A）小于； B）等于； C) 大于。错误！未找到引用源。 A）传递动力； B）紧固联结。四、计算作图题：（760分）

注：以下各图解题均需简明写出作图步骤，直接在试卷上作图，保留所有作图线。

1、计算下图所示机构的自由度。并画出高副低代后的简图（10分）（图中ABCD为平行四边形）

PMIAKBEHJLNCOGFD

F3n2PLPH3921221

2、在图示轮系中，已知各轮齿数Z1 = 15 Z2= 30 Z2’ = Z4 = 30 Z3 =30 Z5 = 40 Z6 =20 n1 =1440 r.m.p （其转向如图中箭头所示）。试求轮6的转速n6 的大小和方向。（方向用箭头标在图上）（10分）

136422'5i12Z2'2Z130152

ii52'4Z6552045Z3Z4Z'2Z330301

52'4'245i2'51 i2'52

1 2i56Z540i16i12i2'5i562212 2n6n1i1614402720r.p.m 方向箭头向右。

3、在飞机起落架所用的铰链四杆机构中，已知连杆的两位置如图示，比例尺μl = 20 mm/mm 。要求连架杆AB的铰链A位于B1C1方位线上，连架杆CD的铰链D位于B2C2方位线上。试用图解法设计此铰链四杆机构。（10分）

DAC2B2B1C1解：1、连接B1B2、C1C2。 2、作B1B2、的垂直平分线与B1C1、连线交于A点。 3、作C1C2、的垂直平分线与B2C2、连线交于D点。 4、连接AB2C2D即为所求四杆机构。由图量取各杆长度。4、在图示机构中，己知各杆长度及位置如图示（比例尺μl = 20 mm/mm）且阻力矩Mr = 100 N.m 。试用速度多边形杠杆法求出需加在AB杆上的平衡力矩Mb的大小和方向。（不计摩擦、自重及惯性力）（10分）

B21E4Mr5FDC3A6 5、图示为摆动从动件凸轮机构，已知各杆尺寸。当凸轮转过60°时，从动件AB杆摆动多大角度？并作出该位置时凸轮的压力角α。（10分）

A°40B116°21°BOO1A1解：1、以O1为圆心，O1B为半径作凸轮理论廓线圆。 2、以O为圆心，OA为半径作机架圆。 3、以O为圆心，OA逆时针转动60度，得机架圆上的 A1点。以A1为圆心，摆杆长AB为半径作圆弧，交理论廓线于B1点，即为所求位置。 4、量取角B1A1O与角BAO之差，即为从动件摆动角度。 5、作B1位置的法线O1B1。 6、作B1位置摆杆A1B1的垂线(即速度方向线)与法线的夹角即为该位置时凸轮的压力角。6、已知一渐开线直齿圆柱齿轮的模数m = 5 mm，压力角α= 20°Z=20 。若该齿轮与另一标准齿条啮合，试画出该对齿轮齿条啮合时的理论啮合线、实际啮合线、啮合角α´、分度圆、节圆。并画出齿轮的齿廓工作段。已知齿轮逆时针转动。（10分）

r=r'60°α=α′B2N1B1

7、已知一曲柄滑块机构，各杆尺寸及位置如图示，（比例尺μl = 20 mm/mm）求该机构图示位置的各瞬心。并用瞬心法求连杆上的点M的速度VM 。（10分）

P12P13B1MM2P23 ∞3AP14P344ω2P24解：瞬心数目N=n（n+1）/2 = 6 各瞬心如图示。ω2 =ω1 ×P12P14/（P12P24），方向：与ω1同向，逆时针。VM =ω2×P24M ，方向：如图M点所标VM。57

《机械原理试卷参考答案》（№14）

班级：学号：姓名：

一填空题。（10分）

1)机构中的速度瞬心是两构件上（）为零的重合点。

2)在曲柄摇杆机构中，当（）与（）两次共线位置之一时，出现最小传动角。 3)在下列四杆机构中若各杆长度为下列给定值时，应各为什么机构（a、b、c、d为顺时针次序各杆长，其中d为机架）：

当a =150 b = 250 c = 250 d = 100 时，（）；当a =100 b = 300 c = 250 d = 350 时，（）；当a =90 b = 200 c = 210 d = 100 时，（）；当a =80 b = 150 c = 200 d = 100 时，（）。

4)为了使从动件获得间歇的转动，则可采用（、）等机构（写出两种机构的名称）。

5)三角螺纹口止矩形螺纹的摩擦力矩（），故三角螺纹应用于（）矩形螺纹应用于（）。

6) 在曲柄摇杆机构中，当（）为主动件，（）与（）两次共线时，机构会出现死点位置。

7)从受力观点分析，移动副的自锁条件是（）；转动副的自锁条件是（）；从效率观点分析，机械自锁条件是（）。

8)刚性转子的平衡可分为两类：一类是（）其质量分布特点是（），其平衡条件是（）；另一类是（）其质量分布特点是（），其平衡条件是（）。

9)机器的速度波动有两种，一种是（），用（）来调节；另一种是（），用（）来调节。

10)在机器的等效动力学模型中，用等效力（或等效力矩）来代替作用在机器上的所有外力。下几是按（）的原理确定的。

二、平面机构的自由度分析与计算（10分） 1) 构思一个执行构件作直线移动、自由度为1的二级机构。 (作出机构简图)（2分）

2) 试判别图示运动链能否成为机构，并说明理由。若不能成为机构，提出修改方案(作出机构简

图)。（2分）

CEDBFA 3) 图禾为自动送料剪床机构。试计算机构自由度，并说明在应用自由度计算公式时注意哪些问

题，应作出哪些处理。绘制处理后和高副低代后的机构运动简图，并用自由度计算公式检验。（5分）

FCBLHEJKIADG 三、图示为一割刀机构示意图。己知固定铰链A、D位置，摆杆CD的长度LCD及其左极限位置DC1，割刀F的位置和其行程H均如图示。

作图比例尺μL=0.025m/mm 。若要求割刀的行程速度变化系数K=1.1 ，设计此机构（求出各杆实际长度）。（10分）

HF2'F1F2E2M2B1AB2C1DM1E1C2解：θ=180（K-1）/（K+1）=8.571)以D为圆心，DC为半径，作摇杆圆。2)连接AC1，作角C1AC2=θ与摇杆圆交于C2 。 AB =（AC2-AC1）/2 BC = （AC2+AC1）/23)延长C1D、C2D交摇杆圆于M1、M2 。4)\"刚化\"三角形DM2F2逆时针转动，使DM2与DM1重得F2'点。5)作F2'F1两点之间的垂直平分线与DM1的延长线交于E1点。6)连接E1F1。AB1C1DE1F1即为所设计的割刀机构。量取对应线段，求出各杆实际长度。

四、图示轮系中，已知蜗杆1为单头左旋蜗杆，蜗轮2的齿数Z2=50，蜗杆2’为双头左旋蜗杆，

蜗轮3的齿数Z3=60 ，其余各轮齿数Z3’= Z4’= 40

Z4= Z5= 30 。试求该轮系的传动比i1H ，并说明轴1和轴H的转向是否相同？（10分）

五、已知一偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构初始位置如图。试求：（1）当凸轮与滚子接触点从D1转过120度时，凸轮与滚子接触点D2及从动件相应的位移S。

（2）当滚子中心位于B2点时，凸轮机构的压力角α2 。

B2'B1D1E1O'B3OE2E3D2B2S解：1、以O'为圆心，O'B1为半径作理论廓线圆。 2、作导路线B1E1。以O为圆心作偏距圆与B1E1相切于E1点。 3、以O为圆心，顺时针转动OE1为120度，得E2点。 4、过E2点作切射线交理论廓线圆于B2点，以B2为圆心作滚子圆与实际轮廓相切于D2点。 5、以O为圆心，OB2为半径，作圆弧与导路线B1E1相交于 B2'点，B1B2'即为从动件相应的位移S。 6、过B3点作法线B3O'，过B3点作偏距圆切线B3E3，两直线的夹角即为凸轮机构此时的压力角α2。α2

六、图示为μL=0.001m/mm 画成的一对直齿圆柱齿轮机构部分轮齿啮合情况。（1）画出轮1为顺时针主动时的啮合线N1N2 。（1分）（2）标出A齿及与Ａ齿相啮合的轮齿上齿廓工作段。（2分）（3）回答图示时刻有几对轮齿在工作。（1分）（4）在图上标出基圆齿距pb 。（1分）

（5）在实际啮合线B1B2上，标出一对轮齿和两对轮齿的啮合区。（1分）（6）在图上量出有关线段，算出重合度εα （2分）。

’

（7）若将两轮的中心矩从图示位置拉开1.5mm，则此时的啮合角α将加大、减小还是不变？

传动比i12将变大、减小还是不变？（2分）

O1单齿啮合区B2rb1N1B2AB1N2B1pb双齿啮合区pbrb2pbO2

七、在图示机构中，己知各杆长度(μL=0.001m/mm)及机构位置图，作用在滑块上的生产阻力Q = 200 N ，现不计各杆惯性力及自重，用速度多边形杠杆法，求出作用在原动件AB杆上的平衡力矩Mb的大小和方向。（10分）

八、图示为一焊接用的楔形夹具。工件1和工件1’为需焊接的工件，构件2为夹具体，构件3为楔块。各接触面间的摩擦角如图示。求不施力的F力，仍能楔紧工件时β角的取值范围。（10分）

φφV3R23F'3R13R23　　90°+φα-2φ3βFβ121'R13φF'解：

解法一：根据反行程时η≤0的条件来确定。

取楔块3为分离体，受力如图示，作力多边形如图。由正弦定理可得：

FR23Pcos'PFsin2当φ= 0时，R230sin

FR230sin2FR23cossin 令η’≤0 得自锁条件 2

解法二：根据反行程时生产阻力小于或等于零的条件来确定。由力多边形图

pFR23sin2/cos

若楔块不自动松脱，则应使

P0，得自锁条件 2 。

解法三：根据运动副的自锁条件确定。

工件被夹紧后P力撤消，如受力图，楔块3如同受到FR23（此时为驱动力）作用而沿水平面移动的滑块。故只要FR23作用在摩擦角之内，即发生自锁，即

 得自锁条件 2

《机械原理试卷参考答案》（№15）

班级：学号：姓名：

二、填空题（每题3分，共30分）

1.渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件（两轮模数和压力角相等） 2．用齿条形刀具范成法加工渐开线齿轮时，为了使标准齿轮不发生根切，刀具的齿顶线（圆）应低于极限啮合点N1 。其最少齿数为 17 。 2．

3．机器产生速度波动的类型有周期性速度波动、非周期性速度波动分别用飞轮，和调速器来调节。

4．刚性回转件的平衡有两种，一种是静平衡其质量分布特点是在一同平面内另一种是动平衡其质量分布特点是不在同一平面内。

5．构件与零件不同，构件是运动单元，零件是制造单元。 6．斜齿轮的标准参数在法面上，圆锥齿轮的标准参数在大端面。

7．槽轮机构是将主动销轮的连续旋转运动转换成从动槽轮的间歇转动运动。

8．曲柄摇杆机构出现最小转动角的位置是曲柄与机架两次共线位置。

9．三角螺纹主要用于联接；矩形螺纹主要用于传递运动。这

是因为三角螺纹比矩形螺纹摩擦力矩大。

10如图铰链四杆机构中，d的长度在 28 ＜ d ＜ 44 范围内为曲柄摇杆机

b=28Ba=20ACc=36Dd=? 构；在 d ＜ 12 范围内为双曲柄机构。三、计算下列机构的自由度 10分

a)图b)图

F = 3n – 2PL – PH =3×4－2×5－1 = 1

四、图示提升机构，已知各轮齿数Z1 = 15，Z2 = 25，Z2‘ = 23，Z3 = 69，

Z4 = 30，Z5 = 40，绳轮半径R = 0.2 m重物Q = 1000 N，该机械总效率η= 0.9，重物匀速提升速度V = 3 m/min。 15分求：（1）该机构的总传动比（2）轴1的转速η1及转向

（3）轴1的输入功率N1

32H152'4绳轮Q 解：区分轮系：1-2-2‘-3（4）为行星轮系，4-5为定轴轮系。 i1H = i14 =1－i

’

=1－(-1)Z Z／ Z Z69)／132312 = 1+(25×

(15×23)=6

i45=－Z5／ Z4=－4／3 i15 = i14 . i45 = 6 ×(－4／3) =－8

= n5 ×i45 = v／(2πR)* i15 =3／(2π×0.2)×8 =19.1转

／分

N1 = N5 ／ η = Q V ／η = 1000×3／(60×0.9) =55.6 W

五、在图示凸轮机构中，已知偏心圆盘为凸轮实际轮廓，其余尺寸如图

μ= 0.001 m/mm.。 (10分)

求：（1）基圆半径R。

（2）图示位置凸轮机构压力角α

（3）凸轮由图示位置转60°后，推杆移动距离S。

°06αB1BAB0

六、如图已知机架AD=50mm，摇杆离机架最近的极限位置β=45°。

S66

C1 求极位夹角解C2θ=180°（K-1）/（K+1）=30°连接AC1，作角C1AC2=30°与以D为圆心DC长为半径的圆弧交于C2点。AB=（AC2-AC1）/2，BC=（AC2+AC1）/2。DAB1B2°30

七、在图示凸轮机构中，已知偏心圆凸轮半径R = 50 ，图中OA = 22，

AC = 80 ，凸轮1的角速度ω1= 10 rad /s, 逆时针转动。用瞬心法

求从动件2的角速度ω2。（10分）

21Bp23C390Op12°Ap13 解：由三心定理，构件1、2、3共有三个瞬心P12 、P13、P23 ，并在一条直线上。连接OB与AC相交得相对瞬心P12。

∴

ω2 =ω1×P12 P13／P12 、P23

= 10×14／54

=2.6 1/S 方向为逆时针.

八、图示为一渐开线标准直齿圆柱齿轮中心度O1O2为标准中

心距，试在图上画出（ 15分） 1）基圆rb、分度圆r、节圆r’、节点C。

2）理论啮合线B2B1、实距啮合线N1N2。 3）啮合角α。

4）两轮齿廓的实际工作段。 5）由图求出重分度ε。 6）单齿、双齿啮合区。

O1ra1rb1r1pbpbN1α'PB2B1N2r2rb2ra2O2

《机械原理试卷参考答案》（№16）

班级：学号：姓名：

九、填空题（12分）

1、用解析法作机构运动分析的主要内容是（）。

2、凸轮机构的压力角增大时，凸轮的基圆半径将（）。

3、渐开线齿轮传动的连续传动条件是（）。

4、凸轮机构设计的基本任务是（

）

十、判断下面叙述的正误：（在括号内填上“正确”或“错误”） ( 10

分)

1、两个标准齿轮Z1 = 30 、m1 = 2 、α= 20。、Z2= 24 、m2 = 2.5 、α= 20。，它们的渐开线齿形的弯曲形状是完全一样的。（）

2、一个齿轮，变位系数x = －0.2 ，表示该齿轮必须进行负变位，否则发生根切。（）

3、α= 20。、h* = 1 的一对直齿圆柱齿轮传动，不可能有三对轮齿同时在

啮合。（

）

4、渐开线齿轮齿廓上各点的压力角是相同的。（） 5、一对标准齿轮传动中，总是小齿轮齿顶容易变朵。（）十一、简要回答下列问题：（ 28分）

1) 怎样建立平面机构运动分析的数学模型？举例说明。

2) 比较凸轮从动件常用运动规律中等速运动与简诸运动的运动特性？

3)怎样用凸轮反转法设计凸轮廓线？

4) 蜗杆特性系数φ有什么实际意义？

十二、作出图示凸轮机构的压力角和各运动角（升程角Φ、远休角Φ

S、回程角Φ

’和近休角Φ’S）（10分）

O 十三、一对标准齿轮传动，己知：Z1 = 20 、Z2 = 30 、m = 4、α= 20。、

h*a =1 C* = 0.25 。作图求出：（20分）

1. 2. 3. 4.

理论啮合线N1N2 。实际啮合线B1B2 。啮合角α’。重合度ε

。

六、已知图示车床尾架套筒的微动进给机构中，Z1 = Z２= Z４＝１６、Z３=４８

丝杆的螺距Ｌ＝４毫米。墁速进给时齿轮１私齿轮２啮合，外速退回时齿轮１插入内齿轮４。求慢速进给过程中和快速退回过程中，手轮１回转一周时，套筒Ｈ移动的距离各为多少？（１０分）

341H2手柄

十四、己知一直径为300 mm，壁厚为2 mm的薄壁圆盘，其上有两个

孔A和B，位置如图示；mA=30 g、 mB=40 g、RA = RB = 100 mm 。现要在该圆盘上半径Rb =100 mm处钻一孔，使构件达到静平衡，试求所钻孔的半径和位置（圆盘的密度为7.6g/cm3）（10分）

5°45°4mAmBR10073

齐齐哈尔大学试卷

考试科目：机械原理试卷编号:B

适用对象：机械原理061-065本使用学期：2007—2008—2 第四学期课程编码：11202013 共9 道大题总分100分共 5 页

考生须知：

１）姓名必须写在装订线左侧，其它位置一律作废。

２）请先检查是否缺页，如缺页应向监考教师声明，否则后果由考生负责。３）答案一律写在答题纸上，可不抄题，但要标清题号。４）用兰色或黑色的钢笔、圆珠笔答题。

监考须知：请将两份题签放在上层随答题纸一起装订。

一、以下为填空题（每空1分，共17空１7分）

1、机构中的复合铰链是指由三个或三个以上构件组成同一回转轴线的转动副；局部自由度是指不影响输入与输出件运动关系的自由度；虚约束是指在特定的几何条件下，机构中不能起独立限制运动作用的约束。

2、凸轮机构中，从动件根据其端部结构型式，一般有尖顶从动件、滚子从动件、平底从动件等三种型式。 3、当四杆机构的压力角=90时，传动角等于0，该机构处于死点位置。

4、共轭齿廓是指一对满足啮合基本定律的齿廓。

5、标准齿轮除模数和压力角为标准值外，还应当满足的条件是度圆上的齿槽宽与齿厚相等，且具有标准的齿顶高系数和顶隙系数。

6、连杆机构总惯性力平衡的条件是机构总质心S的位置不变，它可以采用附加平衡质量或者附加平衡装置等方法来达到。

7、机械中三角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。

8、欲将一匀速回转运动转变成单向间歇回转运动，采用的机构有棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构等，其中间歇时间可调的机构是棘轮机构机构。

二、判断题（10题、每题1分、共10分）

1、两对标准安装的渐开线标准直齿圆柱齿轮，各轮齿数和压力角均对应相等，第一对齿轮的模数m=4mm，第二对齿轮的模数m=5mm，则第二对齿轮传动的重合度必定大于第一对齿轮的重合度。 ( N )

*2、20，ha1的一对渐开线标准圆柱直齿轮传动，不可能有三对齿同时啮合。( Y )

3、通常提到连杆机构惯性力平衡是指使连杆机构与机架相联接的各个运动副内动反力全为零，从而减小或消除机架的振动。 ( N )

4、平面机构高副低代的条件是代替机构与原机构的自由度、瞬时速度和瞬时加速度必需完全相同。 ( Y )

5、在同一构件上，任意两点的绝对加速度间的关系式中不包含哥氏加速度。( Y ) 6、凸轮机构中，滚子从动件使用最多，因为它是三种从动件中的最基本形式（ N ） 7、在摆动导杆机构中，若取曲柄为原动件时，机构无死点位置；而取导杆为原动件时，则机构有两个死点位置.( Y )

8、机器中安装飞轮后，可使机器运转时的速度波动完全消除。( N ) 9、一对直齿圆柱齿轮啮合传动，模数越大，重合度也越大。( N ) 10、增大构件的惯性，是机构通过死点位置的唯一办法。（ N ）

三、选择题（10题、每题1分、共10分）

1、齿轮齿廓上的渐开线在 B 上的压力角、曲率半径最小。 (A)根圆； (B)基圆； (C)分度圆。

2、一对渐开线直齿圆柱齿轮的啮合线切于 B 。 (A)两分度圆； (B)两基圆； (C)两齿根圆。

3、高副低代中的虚拟构件及其运动副的自由度应为 A 。 (A)1; (B)+1; (C)0; (D)6。

4、铰链四杆机构中有两个构件长度相等且最短，其余构件长度不同，若取一个最短构件作机架，则得到 C 机构。 A）曲柄摇杆；B）双曲柄；C）双摇杆。 5、双曲柄机构 C 死点。

A）存在；B）可能存在；C）不存在。

6、在平底从动件盘形凸轮机构中，凸轮与从动件的真实接触点在 B 。

v（A）平底中心；(B)距平底中心处；(C)距平底中心v处。 7、在两构件的相对速度瞬心处，瞬时重合点间的速度应有 A 。 (A)两点间相对速度为零，但两点绝对速度不等于零； (B)两点间相对速度不等于零，但其中一点的绝对速度等于零；

(C)两点间相对速度不等于零且两点的绝对速度也不等于零； (D)两点间的相对速度和绝对速度都等于零。

8、要求一工作构件实现单向间歇转动，主动件每转一转的过程中工作构件将沿顺时针方向转过90后停歇一段时间，主动件运动为等速单向转动，可实现该运动的一种机构是 B 。 (A)曲柄摇杆机构；(B)单个棘轮机构；

(C)单个槽轮机构；(D)单万向联轴节

9、在机械中驱动力与其作用点的速度方向 C 。 A〕一定同向； B〕可成任意角度； C〕相同或成锐角； D〕成钝角。

10、机器运转出现周期性速度波动的原因是___C___。

(A)机器中存在往复运动构件，惯性力难以平衡； (B)机器中各回转构件的质量分布不均匀；

(C)在等效转动惯量为常数时，各瞬时驱动功率和阻抗功率不相等，但其平均值相等，且有公共周期；

(D)机器中各运动副的位置布置不合理。

四、在图示机构中，若以构件1为主动件，试求：

(1)计算自由度，说明是否有确定运动。

p1,故 (1)滚子5有局部自由度，去掉后npL6,FnpLp352612

今只有构件1一个主动件，运动不确定。 2) 滚子5有局部自由度，去掉后

今只有构件1一个主动件，运动确定。

五、图示机构中，已知各构件尺寸、位置及v1（为常数）。试用相对运动图解法求构件5的角速

度5及角加速度5。(比例尺任选。)（10分）

vvAvBA，任取速度比例尺v作速度多边。（1）求5，B

vE4vE3vE4E3，用速度影像法求得e3点，

vE3p e3v，vE5vE4

5vE5/lEDvE4/lEDp e4v/(EDl)，逆时针方向

ntntaaaaaBABABA，其中aA0 （2）求5，B

n2n2vB/lBC(p bv)2/lBC aBAvBA/lAB(a bv)2/lAB，aB任取加速度比例尺a作加速度多边形。

ntkraEaaaa4E4E3E4E3E4E3

n22av/l(p e)/lED E4E4ED4v其中

kaEbv/le3 e4v 4E323vE4E32(p BC) 'a ee3 a 利用加速度影像法得3点，则E3tt 5aE5/lEDaE4/lEDn5 e4a/lED，顺时针方向。

六、图示直动尖顶从动件盘形凸轮机构，凸轮等角速转动，凸轮轮廓在推程运动角120时

是渐开线，从动件行程h=30mm，要求：（1）画出推程时从动件的位移线图s-；

（2）分析推程时有无冲击，发生在何处？是哪种冲击？（10分）

0，其位移为直(1)因推程时凸轮轮廓是渐开线，其从动件速度为常数v=r 77

线，如图示。

(2)推程时，在A、B处发生刚性冲击。

七、在图示铰链机构中，铰链处各细线圆为摩擦圆，Md为驱动力矩，Pr 为生产阻力。在图

RR上画出下列约束反力的方向与作用位置：R12、32、43、R41。（8分）

z24，z384，若

八、图示轮系中，已知za1(左旋)，zb40，z120，z280，2'na1000r/min，求nc的大小及方向。（10分）

iba(1)

Hi13nbzaz1nbana100025nazbzb40r/min3分

(2)

n1nHnzz1123n3nHnHz1z2'

n1zz8084123113nHz1z2'20245分

ncnH(3)

n11325131.923r/min2分

九、设计一曲柄滑块机构。已知曲柄长AB=20mm，偏心距e=15mm，其最大压

力角30。试用作图法确定连杆长度BC，滑块的最大行程H，并标明其极位夹角，求出其行程速度变化系数K。（10分）

001m/mm作图。1）取l0.（2分）

（2）其最大压力角发生在AB处于AB'时，作30角可得C'。（4分）（3）确定尺寸

BCBC70mm

HC1C241.5mm

作极限位置，量得8

1801808K1.0931801808（4分）

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