机械原理复习试题(附答案)(7)

， 方位如图所示

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？

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B2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， Z1=20，Z2＝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：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 (2) 如下图所示：

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； B1B2为实际啮合线。

其中：

，

所以：

2、在图示行星减速装置中，已知

Z1=Z2=20,Z3=60。当手柄转过90度时，转盘H转过多少度？（10分） 答案 ： 先求i1H

而：n3=0

所以：

当手柄转过900时，当手柄转过22.50时。

3、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/cm3）(12分)

答案：

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。 在Ⅰ处钻孔后失去的重量为：

其质径积的大小

在Ⅱ附加质量所产生的质径积的大小

，方向与OⅠ相反。

，方向与OⅡ相同。

因此，由平衡原理，在r＝200mm处所附加的平衡质径积mr的计算为

因此，

与X轴正方向的夹角

与Y轴正方向的夹角

所增加的质量 m＝0.263kg

4、已知某轧机的原动机功率等于常数：N1=300KW，钢板通过轧辊时消耗的功率为常数：N2=900KW，钢材通过轧辊的时间t2=5s，主轴平均转速n1=50r/min, 机械运转不均匀系数δ=0.2，设轧钢机的全部转动惯量集中在飞轮上。求： (1) 此轧钢机的运转周期；

(2) 飞轮的最大转速和最小转速；

(3) 安装在主轴上的飞轮的转动惯量。(13分)

答案：

(1) 设运动周期为T，则有： T×N1 = N2×t2 所以：T= N2×t2/N1 = 900×5/300 = 15s (2) 平均转速：ωm = n1×2π/60 = 5.23 rad/s 最大转速：ωmax =ωm(1+δ/2) = 5.75 rad/s 最小转速：ωmin =ωm(1-δ/2) = 4.71 rad/s (3) 最大盈亏功：Amax = (N2-N1)×t2 = 3×106 Nm 飞轮的转动惯量：

(Kg.m2)

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