碩士研究生招生入學考試機械原理答案

1、試題代碼：424西南交通大學2004年碩士研究生入學考試答案試題名稱：機械原理 (a) (b)一、 （16分）計算圖示平面機構的自由度，如果有復合鉸鏈、局部自由度和虛約束請予以指出。解：（a）、其中：滾子和滾子處是局部自由度，移動副E或中有一處是虛約束，沒有復合鉸鏈。（b）、其中：O1和O2處是復合鉸鏈，沒有局部自由度和虛約束。二、 （25分）漸開線直齒圓柱齒輪齒條傳動,齒輪的基本參數(shù)如下表所示齒數(shù)齒頂高系數(shù)徑向間隙系數(shù)模數(shù)壓力角變位系數(shù)齒輪1010.254mm20°0.421 說明這對齒輪-齒條傳動是否存在根切現(xiàn)象？2 確定正確安裝時，齒輪的轉動中心到齒條分度線之間的距離；3 推出

2、正確安裝時，寫出實際嚙合線B1B2長度的計算公式；4 當齒輪的轉動中心到齒條分度線之間的距離增大時，說明在傳動節(jié)點P的位置、齒輪的節(jié)圓半徑嚙合角、重合度中，哪些發(fā)生了變化，哪些沒有發(fā)生變化，發(fā)生變化的又是發(fā)生了什么樣的變化。解：、上述條件下齒輪不根切的最小齒數(shù)為變位齒輪不根切的最小變位系數(shù)為而齒輪的變位系數(shù)為0.42，大于，所以這對齒輪-齒條傳動不存在根切現(xiàn)象。、正確安裝時，齒輪的轉動中心到齒條分度線之間的距離為齒條分度線齒條節(jié)線齒條齒頂線、正確安裝時，其嚙合圖如上圖示，實際嚙合線B1B2長度的計算公式為式中：；最后得式中：、當齒輪的轉動中心到齒條分度線之間的距離增大時，傳動節(jié)點P的位置、齒輪

3、的節(jié)圓半徑嚙合角都不發(fā)生變化；而重合度將發(fā)生變化，隨著齒輪的轉動中心到齒條分度線之間的距離的增大，重合度將減小。三、（15分）現(xiàn)要設計一個雙滑塊機構，實現(xiàn)滑塊A、B之間的相互對應關系。問應當如何確定構件AB的桿長。（本題采用圖解法或解析法均可。若采用圖解法，則需說明作圖的原理和步驟；若采用解析法，則需說明如何得到設計方程，并簡要說明如何求解設計方程）。解：首先建立如圖所示的直角坐標系，坐標原點在處，x軸沿滑塊的移動導路方向，y軸沿滑塊的移動導路方向。由題義，可知設計變量為，。根據(jù)已知條件，建立滑塊的位移矩陣為(1)滑塊的位移矩陣為 (2)點、分別滿足上述位移矩陣方程，即 (3) (4)從連桿A

4、B看，點、還滿足A、B之間的距離不變的約束，為此建立約束方程為(5)將(1)、(2)、(3)、(4)式代入(5)式，就得到僅含設計變量的方程。當時，就可得到只含個設計變量的個非線性方程，因而有確定解。在上述坐標系下，顯見，因而只要就可解出和。在確定出，后，構件AB的桿長就為四、 （20分）在下圖所示機構設計中，還要求輸出構件具有急回作用（其中構件AB為原動件，并作勻速轉動，滑塊3為運動輸出構件）。1. 問應當如何修改圖示機構，才能夠滿足設計要求；2. 在保持系統(tǒng)的輸入運動為整周勻速轉動、輸出運動為往復直線運動，并且有急回作用的條件下，請再提出兩個機構運動設計方案（以機構示意圖表示）。解：、該對

5、心曲柄滑塊機構沒有急回作用，應改為如下圖示的偏置曲柄滑塊機構，機構才具有急回作用，才能滿足設計要求。、在不改變機構的運動輸入和輸出的條件下，以下（a）、（b）兩個機構均可以滿足上述設計要求。（注：本問還可以有其他方案）五、 （27分）圖示雙滑塊機構，構件1上作用有驅動力P，構件3上作用有工作阻力Q。1. 機構出現(xiàn)死點位置時，角的值是多少？2. 不考慮重力、慣性力等，并設所有移動副、的摩擦角均為，所有轉動副的摩擦圓半徑為，畫出圖示位置時各個運動副反力的方向；3. 機構自鎖時，角的值是多少？解：、機構出現(xiàn)死點位置時，其傳動角為零，所以角；、圖示位置時各個運動副反力的方向如圖所示；、機構自鎖時式中：

6、 ，為構件的桿長。最后得六、 （27分）圖示為一個漸開線齒輪-連桿機構。齒輪1為主動，勻速轉動，角速度為，圖示比例為。1. 確定圖示位置時齒輪1與構件4之間的速度瞬心，并確定構件4的轉速大小和轉動方向；2. 齒輪1及其轉動軸上零件對軸A的轉動慣量, 齒輪2及其轉動軸上零件對軸C的轉動慣量，構件3對質心B的轉動慣量，質量為，構件 4 及其轉動軸上零件對軸D的轉動慣量,構件4的質心位于鉸鏈點D。齒輪1、2均為標準齒輪，齒數(shù)分別為，模數(shù)為，CB的長度與齒輪2的分度圓半徑相同。試以構件1為運動等效構件，寫出系統(tǒng)的等效轉動慣量的表達式；3. 忽略其他外力的影響，只考慮作用在齒輪1上的驅動力矩和作用在構件

7、4上的工作阻力矩。試寫出保持齒輪1勻速穩(wěn)定運動的條件。解：、齒輪1與構件4之間的速度瞬心如下圖示。構件4的轉動方向為順時針方向，也如圖所示。由速度瞬心的概念，有所以，其中和的長度由圖上直接量取。、以構件1為運動等效構件，系統(tǒng)的等效轉動慣量的表達式為式中：，；所以，最后得、若忽略其他外力的影響，只考慮作用在齒輪1上的驅動力矩和作用在構件4上的工作阻力矩。保持齒輪1勻速穩(wěn)定運動的條件是：七、 （20分）圖示凸輪機構，圖中所給出的部分廓線為以圓心為O，半徑為的圓為基圓所得到的漸開線。1. 寫出機構的名稱；2. 標出當凸輪由圖示位置、逆時針方向轉動時，從動件的位移和機構的壓力角；3. 當凸輪轉動任意角，如何確定 。解：、該機構為對心尖端推桿盤形凸輪機構。、當凸輪由圖示位置、逆時針方向轉