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1、2013-2014(2)机械原理试卷解答(A) 一、平面机构结构分析（15分） 1. n=8，PL=11，PH=1，F=3n-2PL-PH=1(4分)，4个注意事项各1分 2. 对机构进行高副低代。（2分） 3.以凸轮为原动件作机构的结构分析。（每组1分） 二、平面连杆机构分析与设计（25分） 1.该机构为哪种铰链四杆机构。（2分） 曲柄摇杆机构。 2.（2分）；3.（2分） 4. 方程2分，速度图2 分 A D B ?1 C 2 3 1 ? ? p c b B A C F D I G J H K E A ABBl1? 全对5分 5. 三、凸轮机构 图示为对心直动滚子式凸轮机构，正方形边长为1
2、50mm，滚子的半径为20mm，凸轮的转动中心在正方形的几何中心，凸轮以=10rad/s沿图示方向转动，。试问： （1）画出凸轮的理论轮廓？（见图，1分） （2）凸轮的基圆半径？并在图中画出基圆？（见图，1分） （3）在图中标出凸轮的推程角?，回程角?（见图，2分） （4）当凸轮从图示位置逆时针转过30时，在图中标出该位置的压力角？（见图，1分）从动件发生的位移s ？（见图，1分） （5）若滚子半径改为30mm，从动件的运动规律有无变化？ （6）凸轮可否改为顺时针转动？为什么？ （7）若从动件设计为余弦加速度运动规律，是否有冲击？若有则说明是说明冲击？ A D C2 C1 CDnCla23?A
3、BnBBlaa21?BCnCBla22? （2）rB=85mm（1分） （5）有变化（1分） （6）可以，因为是对心式（1分） （7）无冲击（1分） 四、齿轮机构 1、渐开线上离基圆越远，则其压力越大 _，曲率半径_越大_。 2、当一对标准渐开线直齿圆柱齿轮的安装中心距比标准中心距增大了5mm，则其传动比将_不变_，啮合角将_增大_。 3、渐开线齿轮连续传动的条件是基圆上的齿距_小于_实际啮合线的长度；若一对齿轮传动其重合度为2.2，则最多时有_3_对齿轮参与啮合。 4、一对平行轴外啮合的斜齿轮的正确啮合条件除法面内模数相同、压力角相同外，还有一个条件是_螺旋角大小相等且旋向相反_。斜齿轮传动
4、时随螺旋角的增大，则其轴向分力_增大_。 5、若一对啮合齿轮的变位系数分别为：-0.2和0.1，则其传动类型是_负传动_，无齿侧隙安装中心距_小于_标准中心距。 6、在机床的主轴箱中有一直齿圆柱渐开线标准齿轮，发现某齿轮已经损坏需重做更换，经测量，其跨5齿的公法线长度L5=27.512mm，跨6齿的公法线长度L6=33.426mm，数得其齿数为40。试确定该齿轮的模数、计算其齿距、齿全高、分度圆半径、齿顶圆压力角（5分）（摘录部分标准模数：1.5、2、2.5、3） 解：?cos56mLLppbn? 计算得 m=2.003（mm），根据模数标准系列确定：m=2（mm） )(2mmmp? )(5.
5、4)2(mmmChhaa? )(4021mmmzr? mhrraa*? ?cosrrb? abarr?cos 08.35?a? 五、轮系 如图所示传动装置里中，已知各齿轮均为标准齿轮标准安装，各轮齿数为: z1=20, z3=30, z1?=80, z5=50, z5?=20, z4=44, z3?=40, 6为右旋三头蜗杆，7为蜗轮，z7=63, 1和5齿轮的模数m=4mm。试问：（15分） 1、齿轮2的齿数？（2分） 2、该轮系有哪些基本轮系组成？（4分） 3、:当轴A以nA=60 r/min的转速按图示方向回转时，蜗轮7的转速n7为多少? 并用箭头标注其转向? （9分） 解：1、 513
6、212rrrrr? z2=40 （2分） 2、 1、2、3组成定轴轮系；（1分）1、5组成定轴轮系； 6、7组成定轴轮系；（1分） 3、4、5、6（H）组成周转（差动）轮系；（1分） 3、 1313113)1(zznni? （1分） 1515151)1(zznni?（1分） 3565636563653-zznnnnnnnni?（2分） 联立求解 n6 = - 58.67 r/min （1分） 方向：与nA转向相反（1分） 363n7667?ni （1分） n7 = 2.79 r/min （1分） 方向：顺时针（1分） 六、机械动力学 图6-1a所示为摩托车CG发动机配气机构，凸轮1上作用驱动力
7、矩M，凸轮1与下摇臂2在接触点P处的公法线为n-n，摩擦角为，汽门对上摇臂4的阻力为Q，回转副A、B 处的虚线小圆为摩擦圆，回转副C、D、E处的摩擦忽略不计。（12分） （1）在图6-1a上作出各力的作用线并标注；（6分） （2）以图6-1b所示Q的大小为基准，作出构件2和构件4的力多边形，并写这2个构件的力平衡方程式。（6分） 解 构件2力平衡方程0125232?RRR?， 构件4力平衡方程 03454?RRQ? 2）电机驱动的机械系统中，已知电机转速为1500rpm，折算到电机轴上的等效阻力矩Mrv如图6-2所示，设驱动力矩为常数，系统中各构件转动惯量忽略不计，许用运转不均匀系数?=0.0
8、5。（13分） （1）求等效驱动力矩Mvd，在图上用“+”号和“-”号标出盈功与亏功的区域，求安装在电机轴上的飞轮转动惯量FJ；（9分） （2）求电机最高转速maxn和最低转速minn。（4分） 解 (1) 求飞轮转动惯量FJ 等效驱动力矩 N.m5525.0140220?vdM 最大盈亏功 W=54.978-（-109.956）=164.934 飞轮转动惯量JF 222222.1337.005.01500934.164900900mkgnWWJmF? （2）电机最高转速1575)1(max?nn?rpm， 最低转速1425)1(min?nn? rpm 2013-2014(2)机械原理试卷解答
9、(B) 一、平面机构结构分析（15分） 二、平面连杆机构分析与设计（25分） 三、凸轮机构 如图所示的凸轮机构中，凸轮的实际轮廓线为一偏心圆盘，其圆心在O点，半径R=80mm，凸轮以=10rad/s沿图示方向转动，偏距mmlOA30?，试问： （1）凸轮的基圆半径?br并在图中画出基圆？ （见图，1分） （2）标出图示位置从动件的角位移?？（见图，2分） （3）在图中标出凸轮的推程角?，回程角?（见图，2分） （4）在图中标出该位置的压力角？（见图，2分） （5）标出从动件的最大角位移max?？（见图，2分） rB=50mm（1分） 四、齿轮机构 当一条发生线沿基圆作_纯滚动_时，发生线上任一
10、点的轨迹称为渐开线，基圆内无_渐开线_。 2、一对渐开线齿轮的正确啮合条件是：_模数相等_和_压力角相等_。 3、加工齿轮时，若齿条刀具的_齿顶线_超过被加工齿轮的基圆与啮合线的切点，就会发生根切现象；为了不发生根切，应将刀具中线远离轮坯一定距离，则加工出来的齿轮称为_正变位齿轮_。 4、斜齿圆柱齿轮既可实现_平行_轴之间的运动传递，也可实现_交错_轴之间的运动传递。 5、在图中标出单齿啮合区、双齿啮合区。 6、在装配一对齿轮时，发现其小齿轮丢失，仅知道是标准齿轮传动。经现场测定，测出其轴心间的距离是240mm，大齿轮的齿数是80，大齿轮的齿顶圆直径是328 mm，大齿轮的齿根圆直径是310
11、mm。试确定小齿轮的齿数、模数，并计算小齿轮分度圆的齿厚、小齿轮基圆的半径、小齿轮的法向齿距。 解：mhmzdaa*22? m = 4 (mm) )(2121zzma? z1 = 40 )(22/mmms? )(18.75cos21cos1mmmzrrb? )(81.11cosmmmppbn? 五、轮系 如所示双螺旋桨飞机的减速器中，已知齿轮均为零传动，各齿数为z1=26，z3=66, z4=30, z5=18，z6=66，n1 =15000r/min，试求： 1、2齿轮的齿数？（2分） 2、该轮系有哪些基本轮系组成？（2分） 3、求螺旋桨P 、Q的转速nP, 、nQ及转向。（11分） 解 1
12、、 3212rrr? z2=20 （2分） 2、 1、2、3、P组成周转（行星）轮系；（1分） 4、5、6、Q组成周转（行星）轮系；（1分） 3、 1313113)1(-zznnnniPPP? （3分） nP =4239.13 r/min （1分） 方向：与n1 转向相同（1分） 46166446)1(-zznnnnnnnniQQPQQQ?（4分） nQ =1324.73 r/min （1分） 方向：与n1转向相同（1分） 六、机械动力学 1）图6-1a所示曲柄滑块机构，P为驱动力，Q为阻力，图中小圆为摩擦圆，移动副摩擦角为，作机构力分析（12分）。 (1) 在图上作出各构件总反力并标注（6分
13、）； (2) 以图中表示P的线段长度为基准，作出构件1和构件3的力多边形，写出构件1和构件3的力平衡方程式，（6分）。 （a） （b） 解 (1) (2) 构件1力平衡方程 04121?RRQ? 构件3力平衡方程 04332?RRP? 2）图6-2所示船舶汽轮机和螺旋桨的传动装置，已知汽轮机转子I的转动惯量J1=1950kg.m2，轴II的转动惯量J2=400kg.m2，轴III及螺旋桨的转动惯量J3=1400kg.m2，传 动比6122112?ZZi? ，5233223?ZZi?，螺旋桨上的阻力矩Mr=30 KN.m，以汽轮机转子I为等效构件，求等效转动惯量Jv和等效阻力矩Mrv。(13分) 图6-2 解 等效转动惯量J v 25361400364001950)11()1(234212321221?iiJiJJJV 等效阻力矩M rv 100030110003013412?iiMrMrVN.m