《机械原理
开课学院： 考生姓名： 题序 得分 评卷人
一
二 机械学院
学号：
三
四
，考试形式： 闭卷，所需时间：
专业： 五
六
班级 七
八
总分
120
分钟
》课程期末考试试卷
一、填空题（每小题 2分，共20分）：
三个作平面平行运动的构件共有三
。
1、在平面机构运动分析中，三心定理是： 个速度瞬心，并且这三个瞬心必在同一条直线上 2、一对渐开线齿轮正确啮合的条件是
_____基圆齿距________相等，亦即两齿轮
的 ___模数__和___压力角_______分别相等。 3、渐开线直齿圆柱齿轮传动的可分性是指 影响。
4、周转轮系根据自由度不同可分为 其自由度分别为
2
和
1
差动轮系
。
刚性
冲击，故适
和
行星轮系
，
＿＿传动比＿＿＿不受中心距变化的
5、直动从动件盘形凸轮机构从动件是等速运动时将产生 用于低速运动 二、简答题（每小题
场合。
6分，共30分）
1、已知机构运动简图如图所示，
（1）计算该机构的自由度；如果以 运动。
1为原动件，说明机构是否具有确定的
.. ..
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B 1 A
答案：
（1）机构的自由度：
F＝3n－2PL－PH＝3×5－2×7＝1
若以1为原动件，则原动件数＝自由度数，且
确定的运动。
F＞0，因此，机构具有
题 1图
6
2
3
D
F
E
5
C
4
G
2、（1）试阐述铰链四杆机构的曲柄存在条件
（2）根据下图中所注尺寸判断下列铰链四杆机械是曲柄摇杆机构、
双曲柄机
100
60
25
120
(a)
70
90 110 40
50 70
60 (c)
100
50
100
90 70
(b)
题四图
(d)
构，还是双摇杆机构，并说明为什么。
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..
..
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.. 答：（1）
1、 2、 （2）
(a) ：曲柄摇杆机构 (b) ：双曲柄机构 (c) ：双摇杆机构 (d) ：双摇杆机构
3、一对外啮合渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，
m=2mm，Z1=20，Z2＝30。
最短杆与最长杆之和小于或等于其他两杆长度之和， 最短杆是连架杆或机架。
（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。
（3）计算这对齿轮传动的重合度。 答案：
（1）分度圆直径：d1=mZ1=40mm、d2=mZ2=60mm
分度圆齿厚：s1＝0.5πm＝3.14mm、s2＝0.5πm＝3.14mm
基圆直径：db1=d1cosα=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
(15分)
..
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(2) 如图所示：
按中心距及基圆和齿顶圆大小作图，其中
N1N2为两基圆的内公切线
B1、B2分别为两齿顶圆与内公切线的交 点。C为节点。
则N1N2为理论啮合线；
2
B1B2为实际啮合线。 N1N2
N1CCN2
d1
sin d2
sin 17.1mm 2 2
B1B2 N1B1 N2B2
N1N2
其中：
2
d222
2a1 d21
2 2 da2 d2
N1B1r
a1
r1 11.43mm，NB r r
15.14mm 22 a2 2
4
4
所以：B1B2
9.47mm
（3）Pb mcos
5.9mm
B1B2
9.47 重合度： 1.6
Pb
5.9
4、已知轮系主动轮转向如图所示， 齿轮
均为标准齿轮，标准安装，
Z1＝2，Z2＝
40，Z2’＝24，Z3＝48，Z4＝120，Z5＝ 18，Z6＝36，求传动比i16，并标出轮2、 5、6的转向。(13分)
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.. ..
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答案：
Z1、Z2组成定轴轮系；
Z2、Z3、Z4及Z5（H）组成周转轮系； Z5、Z6组成定轴轮系
n1
Z2
i
12
20 蜗杆左旋，蜗轮2转向箭头向上。
n2 Z1
H
nni
2 H 2H 1
Z4
i2'4 n1
Z'
4 nH
2
5
i
2H 6 轮5转向箭头向上
n5 i
56
2轮6转向箭头向左
n6
i1因此
6
i
12 i2H i
56 240
5、图示为一钢制圆盘，盘厚 H＝30mm，位置Ⅰ处钻有一直径 d=50mm的通
孔，位置Ⅱ处有一质量为 m2＝0.2
公斤的附加重块，为使圆盘平衡，拟在圆盘r
=200mm
的圆周上增加一重块，试求此重块
的重量和位置。（钢的密度ρ＝7.8g/cm 3
）(1
0 分)
答案
题4图
此题的要点为在圆盘钻孔后此处重量减 少，相当于在其相反方向增加了同样的重量。
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.. ..
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在Ⅰ处钻孔后失去的重量为：
d
m1H0.46kg4
2
其质径积的大小m1r1 0.046kgm，方向与OⅠ相反。
m2r2
0.04kgm，方向与OⅡ相同。
mr的计算为
在Ⅱ附加质量所产生的质径积的大小
因此，由平衡原理，在r＝200mm处所附加的平衡质径积 (mr)x (mr)y 因此、mr
[(m1r1)x (m2r2)x] [(m1r1)y
(m2r2)y]
[0.0325 [0.0325
0.0346] 0.0021(kg m) 0.02] 0.0525(kg m)
0.05254kgm
与X轴正方向的夹角
与Y轴正方向的夹角
..
所增加的质量
(mr) y0 87.7 arctg x (mr) 2.3
0
m＝0.263kg
6.如图所示凸轮机构，凸轮廓为以 A为圆心，R为半径的圆，凸轮逆时针方向回转，要求： （10分）
1． 标出凸轮基圆半径 r0；
2． 标出从动件从 B点接触到C点接触凸轮转过的角度Φ； 3． 标出从动件从 B点接触到C点接触从动件位移 S；
4． 标出从动件从 B点接触时从动件压力角α B；
..
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一、选择题（每小题
7.图示曲柄滑块机构中，曲柄 1上作用驱动力距 M，滑块3上作用阻力 F。若不计各活动构 件质量，标出机构在图示位置时各运动副总反力作用线（给定摩擦角） （8分）
φ
《机械原理》试卷 (2)答案 本试卷用于机械与能源工程系 （总分：100分，时间：120分钟）
注意：1．答案必须填写在答题纸上，填写在试卷上无效。
2．答案必须写题目序号，并按题号顺序答题。 3．请保持行距，保持答题卷面整洁 2分，共10分）
中，AB为曲柄，CD B、150mm
；
为摇杆，BC为连杆。若lAB=30mm，
C、120mm。
05级机械类本科生
1．铰链四杆机构ABCD A、80mm；
lBC=70mm，lCD=80mm，则机架最大杆长为（
A ）
A ）为零的重合点 2．速度瞬心是两个作平面相对运动的两刚体上瞬时（
、相对速C 度。 A、绝对速度； B、牵连速度； 3．当两渐开线齿轮的中心距略有改变时，该对齿轮的（ A、传动比不变，且啮合角也不变； C、传动比不变，但啮合角有变化。 4．凸轮机构从动件采用等速运动规律时（ A、无冲击； A、mn=mt；
B、有刚性冲击 B、mt＜mn；
1
B） ；
C C ）
C）
B、传动比有变化，但啮合角不变；
、有柔性冲击。 。
5．以mn和mt分别表示一个斜齿圆柱齿轮的法面和端面模数，则（
Cmn＜mt
二、填空题（每空2分，共24分）
1．在平面机构中若引入一个高副将引入 个约束，构件数、约束数与机构自由度的关系是
个约束，而引入一个低副将引
入 F=3N－（2PL+PH）
。 ，该机构处于
压力角
。
2
α<φ 2．螺纹的自锁条件是 。
3．刚性转子的动平衡条件ΣＦ=0 ΣM=0 是
4．当四杆机构的压力
α=90°时，传动角等于 零 角
死点 位置。
，其值
5．推动力与从动件被推动点速度间的夹锐角称为凸轮机构的
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越小，则传动越
好
。
Zmin等于
17
。
极位夹
角大小，K值越大，机构的
6．滚刀加工的正常齿标准直齿圆柱齿轮不根切的最小齿数 7．曲柄摇杆机构的行程速比系数 K的大小取决于 特性越显著。 三、简答分析题（共
36分）
1．（8分）计算图 3机构自由度，并指明局部自由 度、虚约束、复合铰链。 解：
F=3n-(2Pl+Ph) =3×7-（2×9+2） =1
（2分）
（2分） （1分）
图1
1处虚约束，2处局部自由度，3处复合铰链（3分）
2.（7分）渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合条件是什么？满足正确啮合条件的一对齿轮是否一 定能连续传动。
答：渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合条件是模数相等，压力角相等。 满足正确啮合条件的一对齿轮不一定能连续传动。
3.（7分）何谓行程速比系数？对心曲柄滑块机构行程速比系数等于多少？
答：行程速比系数为：K=（180＋θ）÷（180－θ）。
0
0
（4分） （3分）
（4分） （3分）
对心曲柄滑块机构行程速比系数等于1。
4．（7分）在图2示机构运动简图上作图，表示出杆 3的摆角ψ和极位角θ。 解：
图 2
5．（7分）图3示凸轮机构运动简图中，凸轮为主动件，转向如图所示，试在图上标出
当前位置的压力角，并用作图法求出从动件的行程
h。
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图 3
四、计算题（每题
15分,共30分）
，正确安装（齿侧间隙为零）后，
中
0
1．一对标准渐开线圆柱直齿轮外啮合传动（正常齿）
心距为144mm ，其齿数为z1=24，z2=120，分度圆上压力角α=20
求齿 2的模数m2及其在分度圆上的齿厚 S2； ① 轮
② 求轮1 的齿顶圆处的压力角αa1； ③ 如已求得它们的实际啮合线长度 度；
说明该对齿轮能否实现连续传④ 动。
解：（1）由标准安装中心距a
m
（1分）
（2分）
（3分）
2950（3分）
m
（3分）
B1B2=10.3mm
z2
mm 2
mz1
，试计算该对齿轮传动的重合
z1 2
2a z1 m
z2
模数
m2
分度圆齿厚S
a13.14mm 2 arccos
rrb cos
（2）轮1齿顶处压力角 （3）
B1B0 Pb
B1B2 m
arccos
a1 1.64
z1 2hz
10.3 3.142
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（4）由于
1，故可实现连续传动
（3分）
2．图4示轮系中，各轮均为正确安装的标准渐开线圆柱直齿轮。已知轮 1的齿数 1 2 2 90 z=18，轮2的齿数z=36，z3 z2 z1 ，而轮5的分度圆半径为轮４的两倍。
轮１的转速大小为 1200r/min ，转向如图所示。
求从轮 1到轮5的传动比i15
及轮5 的转速大小与转向。 解：行星轮系1-2-3-4， z3 2z2 z1 90
4 z3 90
i14 1i13 1 1
6 （4分） z1 18 对定轴轮系4-5
z5
d5
i45
2 （4分） z4
d4
i
15 i14 i
45 12 （3分） n1
n5
100r/min（方向与n相反）
（4分） i
15
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