机械原理复习试题(附答案)

平面机构的运动分析◇◆◇◆◇

选择题：仔细阅读每一题，并选择适合的答案。

1、机构中的构件是由一个或多个零件所组成，这些零件间_____产生相对运动。

可以 不可以 不一定能

2、原动件的自由度应为_____。

0 1 2

3、在机构中原动件数目_____机构的自由度时，该机构具有确定的运动。

大于 等于 小于

4、机构具有确定运动的条件是_____。

自由度大于零 自由度等于原动件数 自由度大于1

5、由K 个构件汇交而成的复合铰链应具有_____个转动副。

K-1 K K+1

6、一个作平面运动的自由构件有_____个自由度。

1 3 6

7、通过点、线接触构成的平面运动副称为_____。

转动副 移动副 高副

8、通过面接触构成的平面运动副称为_____。

低副 高副 移动副

9、平面运动副的最大约束数是_____。

1 2 3

10、杆组是自由度等于_____的运动链。

0 1

原动件数

11、具有局部自由度的机构，在计算机构的自由度时，应当首先除去局部自由度。

是

否

12、具有虚约束的机构，在计算机构的自由度时，应当首先除去虚约束。

是 否

13、虚约束对运动不起作用，也不能增加构件的刚性。

是 否

14、若两个构件之间组成两个导路平行的移动副，在计算自由度时应算作两个移动副。

是 否

15、若两个构件之间组成两个轴线重合的转动副，在计算自由度时应算作两个转动副。

是 否

16、六个构件组成同一回转轴线的转动副，则该处共有三个转动副。

是 否

17、当机构的自由度F>0，且等于原动件数，则该机构具有确定的相对运动。

是 否

18、虚约束对机构的运动有作用。

是 否

19、瞬心是两构件上瞬时相对速度为零的重合点。

是 否

20、利用瞬心既可以求机构的速度，又可以求加速度。

是 否

◇◆◇◆◇

平面连杆机构及其设计◇◆◇◆◇

选择题：仔细阅读每一题，并选择适合的答案。

1、铰链四杆机构存在曲柄的必要条件是最短杆与最长杆长度之和_____其他两杆之和。

<= >= >

2、铰链四杆机构存在曲柄的必要条件是最短杆与最长杆长度之和小于或等于其他两杆之和，而充分条件是取_____为机架。

最短杆或最短杆相邻边 最长杆 最短杆的对边

3、铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和，当以_____为机架时，有一个曲柄。

最短杆相邻边 最短杆 最短杆对边

4、铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和，当以_____为机架时，

有两个曲柄。

最短杆相邻边 最短杆 最短杆对边

5、铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和，当以_____为机架时，无曲柄。

最短杆相邻边 最短杆 最短杆对边

6、铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和_____其余两杆长度之和，就一定是双摇杆机构。

< > =

7、一曲柄摇杆机构，若曲柄与连杆处于共线位置。则当_____为原动件时，称为机构的死点位置。

曲柄 连杆 摇杆

8、一曲柄摇杆机构，若曲柄与连杆处于共线位置。则当_____为原动件时，称为机构的极限位置。

曲柄 连杆 摇杆

9、当极位夹角θ_____时，机构就具有急回特性。

<0 >0 =0

10、当行程速度变化系数k_____时，机构就具有急回特性。

<1 >1 =1

11、在死点位置时，机构的压力角α=_____。

0 45 90

ooo

12、若以_____为目的，死点位置是一个缺陷，应设法通过。

夹紧和增力 传动

13、若以_____为目的，则机构的死点位置可以加以利用。

夹紧和增力 传动

14、判断一个平面连杆机构是否具有良好的传力性能，可以_____的大小为依据。

传动角 摆角 极位夹角

15、压力角与传动角的关系是α+γ=_____。

180 45 90

ooo

16、平面连杆机构中，至少有一个连杆。

是 否

17、平面连杆机构中，最少需要四个构件。

是 否

18、有死点的机构不能产生运动。

是 否

19、平面连杆机构可利用急回特性，缩短非生产时间，提高生产率。

是 否

20、平面连杆机构中，极位夹角θ越大，K值越大，急回运动的性质也越显著。

是 否

21、机构的压力角越大，传力越费劲，传动效率越低。

是 否

22、曲柄摇杆机构中，曲柄为最短杆。

是 否

23、双曲柄机构中，曲柄一定是最短杆。

是 否

24、平面连杆机构中，可利用飞轮的惯性，使机构通过死点位置。

是 否

25、平面连杆机构中，压力角的补角称为传动角。

是 否

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凸轮机构及其设计◇◆◇◆◇

选择题：仔细阅读每一题，并选择适合的答案。 1、凸轮机构中，从动件的运动规律取决于_____。

凸轮轮廓的大小 凸轮轮廓的形状 基圆的大小

2、设计凸轮机构时，凸轮的轮廓曲线形状取决于从动件的_____。

运动规律 运动形式 结构形状

3、等速运动规律的凸轮机构，从动件在运动开始和终止时，加速度值为_____。

零 无穷大 常量

4、等速运动规律的凸轮机构，从动件在运动开始和终止时，将引起_____冲击。

刚性 柔性 无

5、等加速等减速运动规律的凸轮机构将引起_____冲击。

刚性 柔性 无

6、简谐运动规律的凸轮机构将引起_____冲击。

刚性 柔性 无

7、根据工作经验，建议直动从动件凸轮机构推程许用压力角等于_____。

30° 0° 90°

8、为防止滚子从动件运动失真，滚子半径必须_____凸轮理论廓线的最小曲率半径。

<

> >=

9、凸轮机构中，采用导路偏置法，可使推程压力角减小，同时回程压力角_____。

增大 减小 不变

10、凸轮机构中，基圆半径减小，会使机构压力角_____。

增大 减小 不变

11、在其他条件不变的情况下，基圆越大，压力角越大。

是 否

12、在设计凸轮机构时，应保证凸轮轮廓的最大压力角不超过许用值的前提下，尽可能缩小凸轮的尺寸。

是 否

13、在设计凸轮机构时，为改善凸轮的传动性能，应尽可能增大凸轮的尺寸。

是 否

14、在凸轮机构中，若从动件在推程和回程采用等速运动，则运转平稳，无冲击。

是

否

15、凸轮机构的优点是只需设计适当的凸轮轮廓，便可使从动件得到所需的运动规律。

是 否

16、凸轮机构为高副机构，易于磨损，所以通常多用于传力不大的机构。

是 否

17、在滚子直动从动件盘形凸轮机构中，改变滚子的大小对从动件的运动规律无影响。

是 否

18、在凸轮机构中，若从动件的速度曲线不连续，则会产生刚性冲击。

是 否

19、在凸轮机构中，若从动件的加速度曲线不连续，则会产生刚性冲击。

是 否

20、平底直动从动件盘形凸轮机构（平底与导入垂直），压力角始终等于零。

是 否

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齿轮机构及其设计◇◆◇◆◇

选择题：仔细阅读每一题，并选择适合的答案。 1、渐开线在_____上的压力角、曲率半径最小。

根圆 基圆 分度圆 齿顶圆

2、一对渐开线直齿圆柱齿轮的啮合线相切于_____。

两分度圆 两基圆 两齿根圆 两齿顶圆

3、渐开线齿轮的标准压力角可以通过测量_____求得。

分度圆齿厚 齿距 公法线长度 齿顶高

4、在范成法加工常用的刀具中，_____能连续切削,生产效率更高。

齿轮插刀 齿条插刀 齿轮滚刀 成形铣刀

5、已知一渐开线标准直齿圆柱齿轮，齿数z=25,齿顶高系数ha*=1，齿顶圆直径Da=135mm,则其模数大小应为_____。

2mm

4mm 5mm 6mm

6、用标准齿条刀具加工正变位渐开线直齿圆柱外齿轮时，刀具的中线与齿轮的分度圆_____。

相切 相割 相离 重合

7、渐开线斜齿圆柱齿轮分度圆上的端面压力角_____法面压力角。

大于 小于 等于 大于或等于

8、斜齿圆柱齿轮基圆柱上的螺旋角βb与分度圆上的螺旋角β相比_____。

βb >β βb =β βb <β βb =>β

9、用齿条型刀具加工，αn=20°,ha*n =1,β=30°的斜齿圆柱齿轮时不根切的最少数是_____。

17 14

12 26

10、渐开线直齿圆锥齿轮的当量齿数zv=_____。

z/cosβ z/cosβ z/cosβ z/cosβ

432

11、一对能正确啮合传动的渐开线直齿圆柱，其啮合角一定是20°。

是 否

12、一对直齿圆柱齿轮啮合传动，模数越大，重合度也越大。

是 否

13、一对能够相互啮合的直齿圆柱齿轮的安装中心距加大时，其分度圆压力角也随之加大。

是 否

14、对于单个齿轮来说，节圆半径就等于分度圆半径。

是 否

15、在渐开线齿轮传动中，齿轮与齿条的啮合角始终与分度圆上的压力角相等。

是 否

16、圆锥齿轮和蜗轮蜗杆都属于空间齿轮机构。

是 否

17、齿轮变位后，其齿距、模数和压力角均发生了改变。

是 否

18、用范成法切削渐开线齿轮时，一把模数为m、压力角为α的刀具可以切削相同模数和压力角的任何齿数的齿轮。

是 否

19、斜齿轮传动的重合度可以分为端面重合度和附加重合度。

是 否

20、在轮系中，合成运动和分解运动都可以通过差动轮系来实现。

是 否

21、在圆锥齿轮中，背锥与分度圆锥直角相截。

是 否

22、斜齿圆柱齿轮的模数和压力角之标准值是规定在轮齿的_____。

端截面中 法截面中 轴截面中

分度面中

23、在一对渐开线直齿圆柱齿轮传动时，齿廓接触处所受的法向作用力_____。

不断增大 不断减小 保持不变 不能确定

24、渐开线齿轮齿条啮合时，其齿条相对齿轮作远离圆心的平移时，其啮合角_____。

加大 不变 减小 不能确定

25、一对渐开线斜齿圆柱齿轮在啮合传动过程中，一对齿廓上的接触线长度_____变化的。

由小到大 由大到小 由小到大再到小 保持定值

26、一对渐开线齿廓啮合时，啮合点处两者的压力角_____。

一定相等 一定不相等 一般不相等 无法判断

27、在渐开线标准直齿圆柱齿轮中，以下四个参数中_____决定了轮齿的大小及齿轮的承载能力。

齿数z 模数m 压力角α 齿顶系数h

28、在渐开线标准直齿圆柱齿轮中，以下四个参数中_____决定了齿廓的形状和齿轮的啮合性能。

齿数z 模数m 压力角α 齿顶系数h

29、和标准齿轮相比，以下变位齿轮的四个参数中_____已经发生了改变。

齿距p 模数m 压力角α 分度圆齿厚

◇◆◇◆◇

轮系◇◆◇◆◇

选择题：仔细阅读每一题，并选择适合的答案。 1、轮系可以分为_____两种类型。

定轴轮系和差动轮系 差动轮系和行星轮系 定轴轮系和复合轮系 定轴轮系和周转轮系

2、差动轮系的自由度为_____。

1 2 3 4

3、行星轮系的自由度为_____。

1 2 3 4

4、在定轴轮系中，设轮1为起始主动轮，轮N为最末从动轮，则定轴轮系始末两轮传动比数值计算的一般公式是i1n=_____。

轮1至轮N间所有从动轮齿数的乘积 / 轮1至轮N间所有主动轮齿数的乘积 轮1至轮N间所有主动轮齿数的乘积 / 轮1至轮N间所有从动轮齿数的乘积 轮N至轮1间所有从动轮齿数的乘积 / 轮1至轮N间所有主动轮齿数的乘积 轮N至轮1间所有主动轮齿数的乘积 / 轮1至轮N间所有从动轮齿数的乘积

5、在运用反转法解决周转轮系传动比的计算问题时，下列公式中_____是正确的。

iHmn=（nm—nH）/（nn—nH） iHmn=（nn—nH）/（nm—nH） iHmn=（nH—nn）/（nm—nn） iHmn=（nm—nn）/（nn—nH）

6、基本周转轮系是由_____构成。

行星轮和中心轮 行星轮、惰轮和中心轮 行星轮、行星架和中心轮 行星轮、惰轮和行星架

7、下列四项功能中，哪几项_____可以通过轮系的运用得以实现。(1) 两轴的较远距离传动(2)变速传动 (3) 获得大的传动比 (4) 实现合成和分解运动

(1)(2) (1)(2)(3) (2)(3)(4) (1)(2)(3)(4)

8、如图所示，一大传动比的减速器。已知其各轮的齿数为

z1=100，z2=101，

z2' =100 ，z3=99。其输入件对输出件1的传动比iH1为_____

10000 1000 1500 2000

9、定轴轮系的传动比数值上等于组成该轮系各对啮合齿轮传动比的连乘积。

是 否

10、周转轮系的传动比等于各对齿轮传动比的连乘积。

是 否

11、行星轮系中若系杆为原动件可驱动中心轮，则反之不论什么情况，以中心轮为原动件时也一定可驱动系杆。

是 否

12、轮系可以分为定轴轮系和周转轮系，其中，差动轮系属于定轴轮系。

是 否

13、在行星轮系中，可以有两个以上的中心轮能转动。

是 否

14、在轮系中，过桥齿轮既能改变传动比大小，也能改变转动方向。

是 否

15、在蜗轮蜗杆传动中，蜗轮的转向不仅与蜗杆的转向有关，而且与其旋向有关。

是 否

16、在周转轮系中，行星架与中心轮的几何轴线必须重合，否则便不能转动。

是 否

17、在定轴轮系中，传动比的大小等于各对啮合齿轮中所有从动轮齿数的连乘积与所有主动轮齿数的连乘积之比。

是 否

18、当两轴之间需要很大的传动比时，必须通过利用多级齿轮组成的定轴轮系来实现。

是 否

19、在轮系中，合成运动和分解运动都可以通过差动轮系来实现。

是 否

20、在齿轮传动中计算中，整个复合轮系能转化成一个定轴轮系，所以用一个公式即可求解。

是 否

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其他常用机构◇◆◇◆◇

选择题：仔细阅读每一题，并选择适合的答案。 1、棘爪的工作条件应为棘齿偏斜角φ_________摩擦角ρ。

大于 小于 等于 大于或等于

2、在棘轮、棘爪的几何尺寸计算中，齿槽夹角的经验值一般取为_______。

30°或35° 45°或50° 55°或60° 65°或70°

3、人在骑自行车时能够实现不蹬踏板的自由滑行，这是________机构实现超越运动的结果。

凸轮 不完全齿轮 棘轮 槽轮

4、在单销的槽轮机构中，径向槽数目应为_________。

等于3 小于3 大于3 大于或等于3

5、销的槽轮机构中，槽轮机构的运动时间总是________静止时间。

大于 小于 等于 大于或等于

6、对于单销的槽轮机构，槽轮运动的时间和静止的时间之比应为_________。

大于1

等于1 小于1 大于或等于1

7、四槽单销的槽轮机构的运动特性系数为________。

0.2 0.25 0.3 0.35

8、对于槽数z=3的槽轮机构，其圆销数目最多是________个。

2 3 4 5

9、在以下间歇运动机构中，________机构更适应于高速工作情况。

凸轮间歇运动 不完全齿轮 棘轮 槽轮

10、电影院放电影时，是利用电影放映机卷片机内部的_________机构，实现的胶片画面的依次停留，从而使人们通过视觉暂留获得连续场景。

凸轮 飞轮

棘轮 槽轮

11、为了使齿式棘轮机构的棘爪能顺利进入棘轮齿间，棘轮的棘齿偏斜角φ必须小于摩擦角ρ。

是 否

12、棘轮机构即能实现间歇运动，还能实现超越运动。

是 否

13、棘轮机构只能实现转角的有级性变化，而不能实现转角的无级性变化。

是 否

14、摩擦式棘轮机构传动平稳、噪声小、可实现运动的无级调节；但其接触表面易发生滑动。

是 否

15、设计棘轮时，在按照强度要求确定模数之后，棘爪的长度可以由经验公式L=2πm计算。

是 否

16、对于单销槽轮机构，为保证槽轮运动，其运动系数应大于或等于零。

是 否

17、单销槽轮机构的运动特性系数总是小于0.5。

是

否

18、无论何种槽轮机构，必然有槽数Z≧3。

是 否

19、槽轮的槽数越大，槽轮的尺寸也一定越大。

是 否

20、凸轮间歇运动机构常用于传递交错轴间的分度运动和需要间歇转位的机械装置中。

是 否

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。

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db41.45， 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 (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 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

， 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，有些约束所起的作用可能是重复的，这种起重复作用的约束称

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=mm 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)