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机械原理试题及答案

一、选择题（每题3分，共15分）

1.计算平面机构自由度时，若存在局部自由度，应（）。

A.计入活动构件数B.不计入活动构件数C.作为虚约束处理D.增加约束数

2.铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于等于其余两杆长度之和，且最短杆为连杆，则机构为（）。

A.曲柄摇杆机构B.双曲柄机构C.双摇杆机构D.无法确定

3.凸轮机构中，从动件推程的压力角过大时，会导致（）。

A.机构自锁B.从动件运动不平稳C.凸轮磨损加剧D.从动件速度降低

4.渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合的条件是（）。

A.模数相等B.压力角相等C.模数和压力角均相等D.齿顶高系数相等

5.在周转轮系中，若两个中心轮都能转动，行星架也能转动，则该轮系为（）。

A.定轴轮系B.简单周转轮系C.复合轮系D.差动轮系

二、填空题（每空2分，共20分）

1.平面机构自由度的计算公式为\(F=\)__________，其中\(n\)为活动构件数，\(P_L\)为低副数，\(P_H\)为高副数。

2.铰链四杆机构的三种基本类型是曲柄摇杆机构、双曲柄机构和__________。

3.凸轮机构中，从动件常用的运动规律有等速运动、等加速等减速运动和__________。

4.渐开线齿轮的模数\(m=\)__________，单位为mm。

5.轮系中，首末两轮的转速之比称为__________，其正负号表示两轮的__________。

6.机械平衡的目的是消除或减小__________引起的振动。

7.平面连杆机构中，行程速比系数\(K1\)时，机构具有__________特性。

三、简答题（每题8分，共32分）

1.什么是虚约束？列举三种常见的虚约束情况。

2.简述曲柄存在的条件（以铰链四杆机构为例）。

3.凸轮机构中，基圆半径对压力角有何影响？设计时如何选择基圆半径？

4.齿轮传动中，根切现象是如何产生的？如何避免根切？

四、计算题（共33分）

1.（8分）计算如图所示平面机构的自由度（需指出局部自由度、虚约束和复合铰链）。已知机构中滚子为局部自由度，构件2与5、3与6为对称结构形成的虚约束，A、B、C处为复合铰链（各有2个转动副）。活动构件数\(n=8\)，低副\(P_L=10\)，高副\(P_H=1\)（滚子与凸轮接触）。

2.（9分）某铰链四杆机构中，各杆长度分别为：\(AB=20mm\)，\(BC=60mm\)，\(CD=50mm\)，\(AD=70mm\)（\(AD\)为机架）。（1）判断机构类型；（2）若存在急回特性，计算极位夹角\(\theta\)和行程速比系数\(K\)。

3.（8分）设计一偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构，已知基圆半径\(r_b=30mm\)，偏距\(e=10mm\)（从动件偏于凸轮转动中心右侧），滚子半径\(r_r=5mm\)。从动件运动规律为：推程（\(0^\circ\sim120^\circ\)）等速上升\(h=20mm\)；远休止（\(120^\circ\sim180^\circ\)）；回程（\(180^\circ\sim300^\circ\)）等加速等减速下降\(h=20mm\)；近休止（\(300^\circ\sim360^\circ\)）。凸轮逆时针转动。求推程段凸轮理论轮廓线上\(\theta=60^\circ\)时从动件的位移\(s\)和理论轮廓点的坐标（以凸轮转动中心为原点，\(x\)轴向右为正，\(y\)轴向上为正）。

4.（8分）一对标准渐开线直齿圆柱齿轮外啮合传动，已知模数\(m=2mm\)，齿数\(z_1=20\)，\(z_2=40\)，压力角\(\alpha=20^\circ\)，齿顶高系数\(h_a^=1\)，顶隙系数\(c^=0.25\)。计算：（1）分度圆直径\(d_1\)、\(d_2\)；（2）齿顶圆直径\(d_{a1}\)、\(d_{a2}\)；（3）齿根圆直径\(d_{f1}\)、\(d_{f2}\)；（4）标准中心距\(a\)。

答案

一、选择题

1.B2.C3.A4.C5.D

二、填空题

1.\(3n-2P_L-P_H\)（若有局部自由度