2004年碩士研究生招生入學(xué)考試機(jī)械原理答案要點(diǎn)

1、本答案共8頁第 頁試題代碼：424西南交通大學(xué)2004年碩士研究生入學(xué)考試答案試題名稱：機(jī)械原理（16分）計(jì)算圖示平面機(jī)構(gòu)的自由度，如果有復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛 約束請予以指出。CAGO1X Z*22 才一、)f6536 (b)解：（a）、F= 3n-2R -Ph =3咒3-2X3-2 = 1其中：滾子B和滾子D處是局部自由度，移動副E或H中有一處是虛約束，沒有復(fù)合鉸鏈。(b)、 F =3n-2p -Ph =3咒5-2咒6-2 = 1其中：Oi和02處是復(fù)合鉸鏈，沒有局部自由度和虛約束。（25分）漸開線直齒圓柱齒輪一齒條傳動，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

2、數(shù)齒輪1010.254mm200.42說明這對齒輪齒條傳動是否存在根切現(xiàn)象？確定正確安裝時，齒輪的轉(zhuǎn)動中心到齒條分度線之間的距離；3推出正確安裝時，寫出實(shí)際嚙合線 B1B2長度的計(jì)算公式；4.當(dāng)齒輪的轉(zhuǎn)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(diǎn)的位置、齒輪的節(jié)圓半徑r,嚙合角O、重合度名中，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：1、上述條件下齒輪不根切的最小齒數(shù)為zmin2h；2x1sin2。sin 220廣17變位齒輪不根切的最小變位系數(shù)為Xmin h；(Zmin-Z)S17-10)0/12Zmin17而齒輪的變位系數(shù)為0.42,大于Xmin =0.

3、412，所以這對齒輪齒條傳動不存在根切現(xiàn)象。2、正確安裝時，齒輪的轉(zhuǎn)動中心到齒條分度線之間的距離為Imz4x10a=+xm=+0.42 x 4 = 21.68mm3、正確安裝時，其嚙合圖如上圖示，實(shí)際嚙合線BiB2長度的計(jì)算公式B1B B1 P+ B2P = B1N1 -Nj P + B2P式中：BiNi =rbtana cosatan% ;2NjP = rb tana =匹cos tan ；2*ham -xmB2P =sin Ct曰 斗曰 mz丄ha m 一 xm最后得 BiB2= 2co皿n呵+ sinmzcosotrQ式中：a a = arccosarccos 2ramz 亠.*acos

4、a + ha m24、當(dāng)齒輪的轉(zhuǎn)動中心到齒條分度線之間的距離增大時，傳動節(jié)點(diǎn)P的位名將發(fā)生變化，隨著重合度 &將減小。置、齒輪的節(jié)圓半徑r,嚙合角a 都不發(fā)生變化；而重合度 齒輪的轉(zhuǎn)動中心到齒條分度線之間的距離的增大，（15分）現(xiàn)要設(shè)計(jì)一個雙滑塊機(jī)構(gòu), 實(shí)現(xiàn)滑塊A、B之間的相互對應(yīng)關(guān)系Bz zz/sA(i), sB(i) i = 1,2,3.，問應(yīng)當(dāng)如何確定構(gòu)件AB的桿長lAB。（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(shè)計(jì)方程, 并簡要說明如何求解設(shè)計(jì)方程）。解：首先建立如圖所示的直角坐標(biāo)系，坐標(biāo)原點(diǎn)在O處，x軸沿滑塊A的移動導(dǎo)路

5、方向，y軸沿滑塊B的移動導(dǎo)路方向。由題義，可知設(shè)計(jì)變量為XA1， yAi，XB1， yBi。根據(jù)已知條件，1 0D1i 】A = 010 0建立滑塊A的位移矩陣為SA（i）-SA（1）00i =2,3；(1)滑塊B的位移矩陣為1 0i =2,3,DdO 1 SB（i）-SB（1）0 0 0點(diǎn)A、B分別滿足上述位移矩陣方程，即XAiXa1yAi-D1ilyA1L1L1 ”第4頁XBiXb1yBi=D1i LyB1L11從連桿AB看，點(diǎn)A、E還滿足A、B之間的距離不變的約束， 約束方程為2 2 2 2(xAi-XBi) +(yAi-yBi) =(xaixbi) +(yAi yBi)i = 2,3；

6、將(1)、(2)、(3)、式代入(5)式，就得到僅含設(shè)計(jì)變量的方程。為此建立當(dāng)i =5時,顯見yAi =0 , Xbi =0 ,因而只要i = 3就可解出Xai和yBi。在確定出Xai ,yAi，Xbi , yBi后，構(gòu)件AB的桿長就為就可得到只含4個設(shè)計(jì)變量的4個非線性方程，因而有確定解。在上述坐標(biāo) 系下，1 AB=J( Xai Xbi)十(yA1 yB1)四、(20分)在下圖所示機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，還要求輸出構(gòu)件具有急回作用(其中 構(gòu)件AB為原動件，并作勻速轉(zhuǎn)動，滑塊 3為運(yùn)動輸出構(gòu)件)。問應(yīng)當(dāng)如何修改圖示機(jī)構(gòu)，才能夠滿足設(shè)計(jì)要求；在保持系統(tǒng)的輸入運(yùn)動為整周勻速轉(zhuǎn)動、輸出運(yùn)動為往復(fù)直線運(yùn)動，并且有

7、 急回作用的條件下，請?jiān)偬岢鰞蓚€機(jī)構(gòu)運(yùn)動設(shè)計(jì)方案(以機(jī)構(gòu)示意圖表示)工科行苕解：1、該對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)沒有急回作用，應(yīng)改為如下圖示的偏置曲柄滑 塊機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)才具有急回作用，才能滿足設(shè)計(jì)要求。B本答案共8頁第 頁2、在不改變機(jī)構(gòu)的運(yùn)動輸入和輸出的條件下，以下（a）、（b）兩個機(jī)構(gòu)均 可以滿足上述設(shè)計(jì)要求。(b)（注：本問還可以有其他方案）五、（27分）圖示雙滑塊機(jī)構(gòu)，構(gòu)件 作阻力Q。1上作用有驅(qū)動力P,構(gòu)件3上作用有工1.機(jī)構(gòu)出現(xiàn)死點(diǎn)位置時，角的值是多少?2.3.機(jī)構(gòu)自鎖時，角的值是多少?解：不考慮重力、慣性力等，并設(shè)所有移動副、的摩擦角均為Wv，所有轉(zhuǎn)動副的摩擦圓半徑為Pv，畫出圖示位置時各個

8、運(yùn)動副反力的方向;2、圖示位置時各個運(yùn)動副反力的方向如圖所示;六、1.2.3.3、機(jī)構(gòu)自鎖時e -ot vP2 P式中： a =arcsin = arcsinv， l2為構(gòu)件2 的桿長。Jl27最后得日蘭*聞牛現(xiàn)（27分）圖示為一個漸開線齒輪連桿機(jī)構(gòu)。齒輪1為主動，勻速轉(zhuǎn)動, 角速度為，圖示比例為卩。確定圖示位置時齒輪1與構(gòu)件4之間的速度瞬心，并確定構(gòu)件4的轉(zhuǎn)速大 小和轉(zhuǎn)動方向；齒輪1及其轉(zhuǎn)動軸上零件對軸A的轉(zhuǎn)動慣量Ji,齒輪2及其轉(zhuǎn)動軸上零件對軸C的轉(zhuǎn)動慣量J2，構(gòu)件3對質(zhì)心B的轉(zhuǎn)動慣量J3,質(zhì)量為m3，構(gòu)件4及其轉(zhuǎn)動軸上零件對軸D的轉(zhuǎn)動慣量J4，構(gòu)件4的質(zhì)心位于鉸鏈點(diǎn)D。 齒輪1、2均為標(biāo)

9、準(zhǔn)齒輪,齒數(shù)分別為Z1, Z2，模數(shù) 為m , CB的長度與齒輪 2的分度圓半徑相同。試 以構(gòu)件1為運(yùn)動等效構(gòu) 件，寫出系統(tǒng)的等效轉(zhuǎn)動 慣量的表達(dá)式； 忽略其他外力的影響，只 考慮作用在齒輪1上的驅(qū)動力矩Mj和作用在構(gòu)件4上的工作阻力矩M4。試寫出保持齒輪1勻速穩(wěn)定運(yùn)動的條件。解：1、齒輪1與構(gòu)件4之間的速度瞬心R4如下圖示。構(gòu)件4的轉(zhuǎn)動方 向?yàn)轫槙r針方向，也如圖所示。由速度瞬心的概念，有VP14 皿 4 P04P144 皿 P01P14 卩所以0 4 衛(wèi)晝FO4 P142 2Je “1 匕2（）5十”2十吩）2式中： 2，Z2P01 P13=蛍=， 4P03P13P01 P14P04 P14

10、mz23 22mz=2；,其中P01 Fi4和Po4Fi4的長度由圖上直接量取。2、以構(gòu)件1為運(yùn)動等效構(gòu)件，系統(tǒng)的等效轉(zhuǎn)動慣量的表達(dá)式為所以，最后得Je 7 +J2（Z1）2Z2P03R3P04 P1423、若忽略其他外力的影響，只考慮作用在齒輪1上的驅(qū)動力矩和作用在 構(gòu)件4上的工作阻力矩。保持齒輪1勻速穩(wěn)定運(yùn)動的條件是：M1-M4 42 dJe七、圓為基圓所得到的漸開線。1.寫出機(jī)構(gòu)的名稱;2.標(biāo)出當(dāng)凸輪由圖示位置、逆時針方向轉(zhuǎn)動60叩寸，從動件的位移s和機(jī)構(gòu)的壓力角a ；3.當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)動任意角，如何確ds宀1、該機(jī)構(gòu)為對心尖端推桿盤解：形凸輪機(jī)構(gòu)。2、當(dāng)凸輪由圖示位置、逆時針方向轉(zhuǎn)動60F寸，從動件的位移s和 機(jī)構(gòu)的壓力角a分別如圖所示。0（20分）圖示凸輪機(jī)構(gòu)，圖中所給出的部分廓線為以圓心為 0,半徑為b的3、當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)動任意角6時，其輪廓線上的接觸點(diǎn)為K點(diǎn)，根據(jù)漸開線的性質(zhì)，可得從動件的位移為rbS = rk - rb,a k為漸開線上K點(diǎn)的壓力角。式中，rk為漸開