华东理工大学《机械原理》期末复习及试卷（含答案）.pdf_华东理工大学机械原理试卷资源-CSDN文库

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一、填空题（共 20 分，每小题 2 分）

1、运动副是两构件间发生直接接触而又能产生一定相对运动的活动联接。

2、机构具有确定运动的条件是机构自由度数大于零，且等于原动件数；

3、当两构件组成平面移动副时,其瞬心在移动方向的垂线上无穷远处 ;组成兼有滑动和滚动的高副时,其瞬心在接触点处公法线

上。

4、当铰链四杆机构的最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余的两杆长之和,此时,当取与最短杆相邻的构件为机构时,机构为曲柄

摇杆机构；当取最短杆为机构时,机构为双曲柄机构；当取最短杆的对边杆为机构时, 机构为双摇杆机构。

5、在齿轮上分度圆是：具有标准模数和压力角的圆，而节圆是：两齿轮啮合过程中作纯滚动的圆。

6、渐开线齿廓上任一点的压力角是指该点渐开线的法线方向与其速度方向所夹的锐角，渐开线齿廓上任一点的法线与基圆相

切。

7、一对渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，已知两轮中心距等于 a，传动比等于 i12，则齿轮 1 的节圆半径等于 a/(1+i12) 。

8、等效构件的等效质量或等效转动惯量具有的动能等于原机械系统的总动能；

9、机器产生速度波动的主要原因是输入功不等于输出功。

速度波动的类型有周期性和非周期性两种。

10、对于静不平衡的转子，不论它有多少个偏心质量，只需要适当地加上或减去一个平衡质量即可获得平衡。

二、简答题（共 30 分，每小题 6 分）

1、在曲柄摇杆机构中，说明极位夹角的定义，什么情况下曲柄摇杆机构的极位夹角为零（作图说明）。

答案：

极位夹角的定义：当摇杆处于两个极限位置时，曲柄与连杆两次共线，它们之间

所夹的锐角称为极位夹角。

如图所示，当摇杆位于两个极限位置时，其与连杆的铰支点为 C1、C2，当曲柄与

机架的铰支点 A 位于 C1C2 的连线上，则极位夹角为零。

2、在如图所的示凸轮机构中：

(1) 在图上绘出凸轮的理论廓线和基圆，并求出基圆半径；

(2) 图示位置时机构的压力角α是多少；

答案：(1) 凸轮的理论廓线和基圆绘于图，基圆半径 rb=75mm

(2) 如图所示压力角等于 0

3、设以图示机构实现凸轮对滑块 E 的控制，问：

(1) 该机构能否运动？试作分析说明；

(2) 若需改进，试画出

改进后的机构运动简图。

创创大帝

答案：

（1）该机构自由度为零，因此不能运动，原因是：D 点存在绕 C 点的圆周运动和沿滑块导路直线运动的干涉。

（2）有多种改进方法，A：在 D 点位置增加一个滑块，使其能沿 DC 或 DE 运动；B：在 DC 或 DE 之间增加一个旋转副。下图为一种

方法

4、在渐开线直齿圆柱标准齿轮中，基圆是否一定小于齿根圆，试论述两者之间相对大小关系的变化规律

答案：

在渐开线直齿圆柱标准齿轮中，基圆不一定小于齿根圆。基圆直径 db=mzcosα；齿根圆直径：df=d-2hf=mz-2.5m；

当 db=df 时，则有 mzcosα=mz-2.5m；因此：z=2.5/(1-cosα)=41.45，

当 db<df 时，则有 mzcosα<mz-2.5m；因此：z>41.45，

当 db>df 时，则有 mzcosα>mz-2.5m；因此：z<41.45，

因此，当 z≥42 时，基圆小于齿根圆；

当 z≤41 时，基圆大于齿根圆。

5、试论述飞轮在机械中的作用。

答案：

飞轮在机械中的作用，实质上相当于一个储能器。

当外力对系统作盈功时，它以动能形式把多余的能量储存起来，使机械速度上升的幅度减小；

当外力对系统作亏功时，它又释放储存的能量，使机械速度下降的幅度减小。

三、计算题（50 分）

1、一对渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，Z1＝15，Z2＝25，中心距 a=80mm，试求：(15 分)

(1) 两齿轮的模数 m；

(2) 两齿轮的分度圆直径、节圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、基圆直径；

(3) 两齿轮的基圆齿距、分度圆齿距；

(4) 按 1：1 的比例作图，在图上标出理论啮合线 N1N2 及实际啮合线 B1B2，并量取 B1B2 的长度估算重合度ε；

(5) 在图上标出单齿啮合区和双齿啮合区，计算单齿啮合和双啮合的比例各是多少。

答案：

(1) 两齿轮的模数相等：m=2a/(Z1+Z2)=160/(15+25)=4mm

(2) 分度圆直径与节圆直径相等：d1=mZ1=60mm,d2=mZ2=100mm，齿顶圆直径：da=mZ+2ha*m,da1=68mm,da2=108mm，

齿根圆直径：df=mZ-2(ha*+c*)m,df1=50mm,df2=90mm，

(3) 基圆直径：db=mzcosα，db1=56.38mm，db2=94mm,基圆齿距：pb1=pb2=πmcosα=11.8 分度圆齿距：p1=p2=πm=12.56

(4) 图见下

B1B2＝18.28mm ε=B1B2/Pb=18.28/11.8=1.55

创创大帝

(5) 图见下一对齿啮合的时间占整个啮合时间的比例=45/155×100%=29% 两对齿啮合的时间占整个啮合时间的比例=1-29%=71%

题 1 答图

2、某技术人员设计的传动装置如图所示，其中：1 为单头左旋蜗杆，2 为蜗轮，其齿数为 Z2=100，其余各轮齿数为：Z2'=Z4、Z4'=80、

Z5=20。运动由蜗杆 1 和齿轮 5 输入，由系杆输出，若 n1=n5=500r/min，转向如图所示，说明 Z2、Z4 的转向并求 nH 的大小和方向。

(13 分) 答案：

该轮系是一混合轮系：锥齿轮 2'、3、4 和系杆 H 组成周转轮系；由蜗杆 1 和蜗轮

2 组成定轴轮系；圆柱齿轮 5，4'组成定轴轮系。

在由蜗杆 1 和蜗轮 2 组成定轴轮系中，有：

n2'=n2=n1×Z1/Z2=500×1/100=5r/min,取其为负（箭头方向向下，n5 为正）

n2'=n2=-5r/min

在由圆柱齿轮 5，4'组成定轴轮系中，有：

n4=n4'=-z5/z4'×n5=-500×20/80=-125r/min

在锥齿轮 2'、3、4 和系杆 H 组成周转轮系中，有；

i2'4H=(n2'-nH)/(n4-nH)=-Z4/Z2'=-1 即：nH=-65r/min 方向与 n5 相反。

3、如图所示为某机械系统的等效阻力矩变化曲线。已知等效驱动力矩为 Med 为常数，

平均角速度为 1200r/min，机械各构件的等效转动惯量忽略不计。试求在保证不均匀系数δ≤0.05 时安装在电机主轴上的飞轮转动惯

量 JF 。（12 分）

答案：

在机械稳定运转阶段每一循环内等效驱动力矩所作的功等于等效阻力所作的功，

Med×2π=20×π/2+1200×π/2+20×π Med=315Nm

因此最大盈亏功为：

△WMAX=(1200-315)*π=885π

飞轮转动惯量 JF=△WMAX/ωmωmδ=885π /((1200×2π/60)(1200×2π/60)×0.05)=3.523kgm×m

创创大帝

4、在图示的盘形转子中，有四个偏心质量位于同一回转平面内，其大小及回转半径分别为 m1＝6kg，m2＝10kg，m3＝8kg，m4＝5kg；

r1＝60mm，r2＝120mm，r3＝100mm，r4＝80mm，方位如图所示，又设平衡质量 m 的回转半径 r=200mm，试求平衡质量 m 的大小和方位。

（10 分）

答案：

各质径积为：

m1r1＝360kg.mm、m2r2＝1200kg.mm、m3r3＝800kg.mm、m4r4＝400kg.mm

作矢量图

，，

一、填空题（共 20 分，每小题 2 分）

1、机构是由构件和运动副两个要素组成的。

2、在由 N 个构件（含机架）组成的机构中,有 N（N-1）/2 个速度瞬心,其中有（N-1）个绝对瞬心。

3、移动副的自锁条件是传动角小于摩擦角或当量摩擦角 ,转动副的自锁条件是外力作用线与摩擦圆相交或相切。

4、在齿轮中，模数 m 的定义是 m=p/π 其中 p 为分度圆的齿距。

5、齿轮的加工方法，可分为范成法和仿形法两大类。

6、等效构件上作用的等效力或力矩产生的瞬时功率等于原机械系统所有外力产生的瞬时功率之和。

7、机构的完全平衡是使机构使机构的总惯性力恒为零，为此需使机构的质心恒固定不动。

8、飞轮在机械中的作用，实质上相当于一个储能器。

9、非周期性速度波动不能采用飞轮调节，而是通过增加反馈装置来进行调节，这种装置为调速器。

10、等效构件上作用的等效力或力矩产生的瞬时功率等于原机械系统所有外力产生的瞬时功率之和。

二、简答题（共 30 分，每小题 6 分）

1、何谓局部自由度、何谓虚约束。在计算机构自由度时，应该怎样处理。

答案：

局部自由度：对机构其他构件运动无关的自由度，称为局部自由度

虚约束：在运动副所加的约束中，有些约束所起的限制作用可能是重复的，这种起重复限制作用的约束称为虚约束。

在计算机构自由度时，局部自由度和虚约束都应去除。

2、如图所示的四杆机构中，各构件的长度分别为 BC=60mm, CD=30mm, AD=40mm,

问：通过调整 AB 杆的长度，能否得到双曲柄机构？为什么？

创创大帝

答案：

通过调整 AB 杆的长度，不能得到双曲柄机构

这是因为四杆机构在满足有整转副存在的条件下，必须以最短杆为机架，才能得到双曲柄机构。

而在本题中 AD>CD，

故无论 AB 如何变化，均不能得到双曲柄机构。

3、计算图中所示机构的自由度(注意：若运动链中存在复合铰链、局部自由度及虚约束的情况，应明确指出)。

答案：

B 处滚子为局部自由度，E、D 之一为虚约束，H 为复合铰链；

F=7×3 – 9×2-2×1=1

4、什么是机械系统的等效动力学模型?

答案：

具有等效质量或等效转动惯量，其上作用有等效力或等效力矩的等效构件称为原机械系统的等效动力学模型。

5、一对渐开线直齿圆柱齿轮传动的重叠系数ε=1.4 时，试分析在整个啮合过程中（即从小齿轮的齿根与大齿轮的齿顶开始接触的 B

点到小齿轮的齿顶与大齿轮的齿根分开的 B1 点），两对齿啮合的时间占整个啮合时间的百分比是多少，一对齿啮合的时间占整个啮合

时间的百分比是多少，并作图说明双齿啮合与单齿啮合区间。

答案：

如图所示：

两对齿啮合的时间占整个啮合时间的比例=(40+40)/140

×100%=57%

一对齿啮合的时间占整个啮合时间的比例=(140-80)/140

×100%=43%

三、计算题（50 分）

1、一对外啮合渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，m=2mm， Z

=20，Z

＝30。

（1）分别计算出这两个齿轮的分度圆直径，分度圆齿厚，基圆直径，齿顶圆直径，中心距。

（2）按 1：1 的比例作图标明理论啮合线和实际啮合线，并计算（不许从图上量取）出理论啮合线和实际啮合线长度。（15 分）

答案：

(1) 分度圆直径：d

=mZ

=40mm、d

= mZ

=60mm 分度圆齿厚：s

＝0.5πm＝3.14mm、s

＝0.5πm＝3.14mm 基圆直径：d

= d

cos

α=37.59mm、db2= d2cosα=56.38mm 齿顶圆直径：da1=d1+2ha=44mm、da2=d2+2ha=64mm 中心距：a=0.5(d1+d2)=50mm

创创大帝

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『清辉』

2023-10-18

这个资源对我启发很大，受益匪浅，学到了很多，谢谢分享~

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