《 机械原理 》课程期末考试试卷
开课学院： 机械学院 ，考试形式： 闭 卷 ，所需时间： 120 分钟 考生姓名： 学号： 专业： 班级 题序 得分 评卷人 一 二 三 四 五 六 七 八 总 分 一、填空题（每小题2分，共20分）：
1、在平面机构运动分析中，三心定理是： 三个作平面平行运动的构件共有三个速度瞬心，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 ＿＿传动比＿＿＿不受中心距变化的影响。 4、周转轮系根据自由度不同可分为 差动轮系 和 行星轮系 ，其自由度分别为 2 和 1 。
5、直动从动件盘形凸轮机构从动件是等速运动时将产生 刚性 冲击，故适用于 低速运动 场合。
二、简答题（每小题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1为原动件，说明机构是否具有确定的运动。
答案：
题1图 （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F＞0，因此，机构具有确定的运动。
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、双曲柄机构，还是双摇杆机构，并说明为什么。 答：（1）
9010025120607040(b)题四图 50100501、最短
901107060(c)100杆与最长杆之
70(d)(a)和小于或等于其他两杆长度之和， 2、最短杆是连架杆或机架。 （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。
（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。(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=mm 中心距：a=0.5(d1+d2)=50mm (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点。C为节点。
则N1N2为理论啮合线； B1B2为实际啮合线。
交
其中：
Nr2r2a11d22a1d1411.43mm，N221B12B2ra2r2所以：B1B29.47mm
（3）Pbmcos5.9mm 重合度：B1B2P9.4791.6 b5.4、已知轮系主动轮转向如图所示，齿轮齿轮，标准安装，Z1＝2，Z2＝40，Z2’＝48，Z4＝120，Z5＝18，Z6＝36，求传并标出轮2、5、6的转向。(13分)
答案：
Z1、Z2组成定轴轮系；
Z2、Z3、Z4及Z5（H）组成周转轮Z5、Z6组成定轴轮系
in112nZ220 蜗杆左旋，蜗2Z1箭头向上。
i2H6 轮5转向箭头向上 in556n2 轮6转向箭头向左 6 因此 i16i12i2Hi56240
5、图示为一钢制圆盘，盘厚H＝30mm，位有一直径d=50mm的通孔，位置Ⅱ处有一质量公斤的附加重块，为使圆盘平衡，拟在圆盘的圆周上增加一重块，试求此重块的重量和的密度ρ＝7.8g/cm3）(10分) 答案
此题的要点为在圆盘钻孔后此处重量减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：
d22a2d2415.14mm
题4图 均为标准＝24，Z3动比i16，
系；
轮2转向
置Ⅰ处钻为m2＝0.2r=200mm位置。（钢
少，相当
m1d24H0.46kg
其质径积的大小m1r10.046kgm，方向与OⅠ相反。
在Ⅱ附加质量所产生的质径积的大小m2r20.04kgm，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、mr0.05254kgm 与X轴正方向的夹角arctg与Y轴正方向的夹角2.30 所增加的质量 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αB；
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）
(mr)y(mr)x87.70
《机械原理》试卷(2)答案
本试卷用于机械与能源工程系05级机械类本科生
（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
一 、选择题（每小题2分，共10分）
1． 铰链四杆机构ABCD中，AB为曲柄，CD为摇杆，BC为连杆。若lAB=30mm，lBC=70mm，lCD=80mm，则机架最大杆长为（ A ）
A 、 80mm ； B 、 150mm ； C 、 120mm。 2． 速度瞬心是两个作平面相对运动的两刚体上瞬时（ A ）为零的重合点 A 、绝对速度 ； B 、牵连速度 ； C 、相对速度。 3． 当两渐开线齿轮的中心距略有改变时，该对齿轮的（ C ）
A 、 传动比不变，且啮合角也不变； B 、 传动比有变化，但啮合角不变；
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（ B ）
A 、 无冲击 ； B 、 有刚性冲击 ； C 、 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（ C ） A、 mn=mt ； B 、mt＜mn ； C mn＜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 1 个约束，而引入一个低副将引入 2 个约束，构件数、约束数与机构自由度的关系是 F=3N－（2PL+PH） 。
2． 螺纹的自锁条件是 α<φ 。
3．刚性转子的动平衡条件是 ΣＦ= 0 ΣM = 0 。
4．当四杆机构的压力角α=90°时，传动角等于 零 ，该机构处于 死点 位置。
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 压力角 ，其值越小，则传动越 好 。
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Zmin等于 17 。
7．曲柄摇杆机构的行程速比系数K的大小取决于 极位夹 角大小，K值越大，机构的 特性越显着。
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 ) （2分） =3×7-（2×9+2） （2分） =1 （1分） 1处虚约束，2处局部自由度，3处复合铰链（3分） 图1
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。 （4分） 满足正确啮合条件的一对齿轮不一定能连续传动。 （3分） 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
0）÷（1800－θ）。 （4分） 对心曲柄滑块机构行程速比系数等于1。 （3分） 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。
图3
四、计算题（每题15分,共30分）
1． 一对标准渐开线圆柱直齿轮外啮合传动（正常齿），正确安装（齿侧间隙为零）后，中心距为144mm，其
齿数为z1=24，z2=120，分度圆上压力角α=200
① 求齿轮2的模数m2及其在分度圆上的齿厚S2； ② 求轮1的齿顶圆处的压力角α
a1；
③ 如已求得它们的实际啮合线长度B1B2=10.3mm，试计算该对齿轮传动的重合度； ④ 说明该对齿轮能否实现连续传动。
解：（1）由标准安装中心距amz1z2 （1分） 22a2mm （2分）
z1z2模数m2分度圆齿厚Sm23.14mm （3分） rbmz1cosarccos2950 （3分） ra1z12hzm（2）轮1齿顶处压力角a1arccos（3）B1B0B1B210.31. （3分） Pbm3.142（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z1=18，轮2的齿数z2=36，z32z2z190，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，
4i141i131z39016 （4分） z118对定轴轮系4-5
i45z5d52 （4分） z4d4i15i14i4512 （3分） 图3 n5n1i15100r/min（方向与n相反） （4分）
