【大學(xué)資料】2003年春季學(xué)期《機(jī)械原理》考試題（a卷）答案

2003年春季學(xué)期機(jī)械原理考試題（A卷）（答案） 班級(jí)： 姓名： 一二三四五六七八九總分一、填空題（共25分，每一空1分）1 在平面機(jī)構(gòu)中若引入個(gè)高副將引入 2個(gè)約束，而引入個(gè)低副將引入 個(gè)約束，則活動(dòng)構(gòu)件數(shù)、約束數(shù)與機(jī)構(gòu)自由度的關(guān)系是。2 機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是: 機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)等于機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)；若機(jī)構(gòu)自由度0，而原動(dòng)件數(shù)，而原動(dòng)件數(shù)F，則各構(gòu)件之間不能運(yùn)動(dòng)或產(chǎn)生破壞。3. 下圖為一對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，若以滑塊3為機(jī)架，則該機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化為 移動(dòng)導(dǎo)桿 機(jī)構(gòu)；若以構(gòu)件2為機(jī)架，則該機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化為曲柄搖塊機(jī)構(gòu)。題一、3小題圖4 移動(dòng)副的自鎖條件是 驅(qū)動(dòng)力與接觸面法線(xiàn)方向的夾角小于摩擦角 ；轉(zhuǎn)動(dòng)副的自鎖條件是驅(qū)動(dòng)力的作用線(xiàn)距軸心偏距e小于摩擦圓半徑。5 在凸輪機(jī)構(gòu)的各種常用從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律中，等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律具有剛性沖擊；等加速等減速或余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律具有柔性沖擊；而 正弦加速度 運(yùn)動(dòng)規(guī)律無(wú)沖擊。6 內(nèi)嚙合斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的正確嚙合條件是模數(shù)相等 ； 壓力角相等 ； 螺旋角大小相等且旋向相同 。7 能實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)有棘輪機(jī)構(gòu) ;槽輪機(jī)構(gòu);不完全齒輪機(jī)構(gòu)。8當(dāng)原動(dòng)件為整周轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使執(zhí)行構(gòu)件能作往復(fù)擺動(dòng)的機(jī)構(gòu)有 曲柄搖桿機(jī)構(gòu) ；擺動(dòng)從動(dòng)件圓柱凸輪機(jī)構(gòu)；擺動(dòng)從動(dòng)件空間凸輪機(jī)構(gòu)或多桿機(jī)構(gòu)或組合機(jī)構(gòu)等 。9等效質(zhì)量和等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可根據(jù)等效原則：等效構(gòu)件的等效質(zhì)量或等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量所具有的動(dòng)能等于原機(jī)械系統(tǒng)的總動(dòng)能來(lái)確定。10剛性轉(zhuǎn)子靜平衡條件是 不平衡質(zhì)量所產(chǎn)生的慣性力的矢量和等于零 ；而動(dòng)平衡條件是不平衡質(zhì)量所產(chǎn)生的慣性力和慣性力矩的矢量都等于零 。二、 （5分）題二圖所示，已知： BCDEGF，且分別相等，計(jì)算平面機(jī)構(gòu)的自由度。若存在復(fù)合鉸鏈、局部自由度及虛約束，請(qǐng)指出。題二圖n= 6 PL= 8 PH=11三、（10分）在圖示鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，已知：lBC=50mm，lCD=35mm，lAD=30mm，AD為機(jī)架，若將此機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)，求lAB的取值范圍。題三圖解： 如果機(jī)構(gòu)尺寸不滿(mǎn)足桿長(zhǎng)條件，則機(jī)構(gòu)必為雙搖桿機(jī)構(gòu)。1 若為最短桿，則故 2 若為最長(zhǎng)桿，則故 3 若即不是最短桿，也不是最長(zhǎng)桿，則 故 若要保證機(jī)構(gòu)成立，則應(yīng)有故當(dāng)該機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)時(shí), 的取值范圍為 和 .3共8頁(yè) 第 頁(yè)1共8頁(yè) 第 頁(yè)四、（10分）如題四圖所示曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，曲柄AB等速整周回轉(zhuǎn)。1 設(shè)曲柄為主動(dòng)件，滑塊朝右為工作行程，確定曲柄的合理轉(zhuǎn)向，簡(jiǎn)要說(shuō)明理由；2 設(shè)曲柄為主動(dòng)件，畫(huà)出急位夾角，最小傳動(dòng)角出現(xiàn)的位置；3 此機(jī)構(gòu)在什么情況下，出現(xiàn)死點(diǎn)位置，指出死點(diǎn)位置。 題四圖解：1. 曲柄為主動(dòng)件，曲柄AB由運(yùn)動(dòng)到位置，滑塊由左極限位置運(yùn)動(dòng)到右極限位置，滑塊朝右為工作行程，對(duì)應(yīng)曲柄的轉(zhuǎn)角為，所需時(shí)間；曲柄AB由運(yùn)動(dòng)到位置，滑塊由右極限位置運(yùn)動(dòng)到左極限位置，滑塊朝左為空行程，對(duì)應(yīng)曲柄的轉(zhuǎn)角為，所需時(shí)間。為了保證滑塊在空行程具有急回特性，即。則曲柄的的合理轉(zhuǎn)向必為逆時(shí)針?lè)较?。如圖所示。2以曲柄為主動(dòng)件，急位夾角，最小傳動(dòng)角的位置如圖所示；4 此機(jī)構(gòu)在以滑塊為主動(dòng)件的情況下，出現(xiàn)死點(diǎn)位置，其死點(diǎn)位置為和兩個(gè)位置。五、（10分）如題五圖所示，偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)，已知凸輪實(shí)際輪廓線(xiàn)為一圓心在O點(diǎn)的偏心圓，其半徑為R. 從動(dòng)件的偏距為e，試用作圖法：1. 確定凸輪的合理轉(zhuǎn)向；2. 畫(huà)出該機(jī)構(gòu)的凸輪理論廓線(xiàn)及基圓；3標(biāo)出當(dāng)從動(dòng)件從圖示位置升到位移s時(shí),對(duì)應(yīng)凸輪的轉(zhuǎn)角及凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角。題五圖3共9頁(yè) 第 頁(yè)六、（10分）一對(duì)漸開(kāi)線(xiàn)直齒圓柱標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)，已知齒數(shù)25，55，模數(shù)2 mm，壓力角200，1，0.25。試求：1齒輪1在分度圓上齒廓的曲率半徑；2齒輪2在齒頂圓上的壓力角；3如果這對(duì)齒輪安裝后的實(shí)際中心距=81mm,求嚙合角和兩齒輪的節(jié)圓半徑、。解：1. 齒輪1的基圓半徑: =23.492mm齒輪1在分度圓上齒廓的曲率半徑: =8.55mm2 齒輪2的齒頂圓半徑：27mm齒輪2在齒頂圓上的壓力角3. 標(biāo)準(zhǔn)中心距mm嚙合角 +=81; /=/=55/25=11/5解得: = 25.3125mm; =55.6875mm七、（10分） 如題七圖所示輪系中，組成輪系的各齒輪模數(shù)相同。齒輪和軸線(xiàn)重合，且齒數(shù)相同。求輪系傳動(dòng)比。解題要點(diǎn)：區(qū)分基本輪系，由齒輪1、2-、3及系桿4組成差動(dòng)輪系；由齒輪1、2、5及系桿4組成差動(dòng)輪系；齒輪5、2-、3及系桿4組成差動(dòng)輪系；由齒輪、6、3組成定軸輪系。其中三個(gè)周轉(zhuǎn)輪系并不是獨(dú)立的，任取兩個(gè)周轉(zhuǎn)輪系求解，結(jié)果是一樣的。解： 1. 求齒數(shù)和。因?yàn)辇X輪1和齒輪5同軸線(xiàn) 題七圖所以有：由于各齒輪模數(shù)相同，則有： 因?yàn)辇X輪3和齒輪5同軸線(xiàn)，所以有：由于各齒輪模數(shù)相同，則有 2由齒輪1、2-、3及系桿4組成差動(dòng)輪系有 (1)3由齒輪1、2、5及系桿4組成差動(dòng)輪系有 (2)4齒輪、6、3組成定軸輪系，齒輪和軸線(xiàn)重合，且齒數(shù)相同有： (3) (采用畫(huà)箭頭法判別的“+”、“”號(hào))將式(3)代入式(1)： 解得 (4)將式(4)代入式(2)：解得 ； 齒輪5和系桿4轉(zhuǎn)向相反。八、已知某機(jī)械一個(gè)穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)的等效力矩如題八圖所示，等效驅(qū)動(dòng)力矩為常數(shù)，等效構(gòu)件的最大及最小角速度分別為：及。試求：1. 等效驅(qū)動(dòng)力矩的大?。?. 運(yùn)轉(zhuǎn)的速度不均勻系數(shù)；3. 當(dāng)要求在0.05范圍內(nèi)，并不計(jì)其余構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量時(shí)，應(yīng)裝在等效構(gòu)件上的飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 題八圖 解題八圖解：1. 根據(jù)一個(gè)周期中等效驅(qū)動(dòng)力矩的功和阻力矩的功相等來(lái)求等效驅(qū)動(dòng)力矩：由 得 2. 直接利用公式求：3. 求出最大盈虧功后，飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可利用公式求解 八、 如題九圖示的三重量位于同一軸面內(nèi)，其大小及其中心至回轉(zhuǎn)軸的距離各為：，。又各重量的回轉(zhuǎn)平面及兩平衡基面間的距離為，。如果置于平衡基面和中的平衡重量和的重心至回轉(zhuǎn)軸的距離為，求和的大小。題九圖解：1. 將各重徑積分解到平衡基面和平衡基面中各重徑積的分量為平衡基面中各重徑積的分量為2 平衡基面中的平