机械原理试题(28、B4)

2009 ~2010学年 第 二 学期

密

一 二 三 四 五 六 七 八 一、平面机构结构分析（15分）

1. 在图1?1所示机构中，凸轮为一圆盘，铰链A、B、C共线，AB=BC=BD。（1）计算该机构自由度，请明确指出机构中的复合铰链、局部自由度或虚约束；（9分）（2）画出该机构的低副替代机构。（3分）

E? F E A 3 D I 2 封

J G B 4

1 6 C

O K H 8 5 7

图1?1 图1?2

线

2. 试画出图1?2所示机构的基本杆组（必须将构件代号标注在基本杆组中），并确定机构的级别。（3分）

二、平面连杆机构分析与设计（30分）

1. 确定图2?1所示机构在图示位置的全部瞬心。若曲柄1的角速度?1已知，写出计算构件3的角速度?3的表达式；（8分） 2. 画出机构在图示位置的传动角?；（2分）

B

2

?1

3

1

A

C 4

图2?1

3. 在图2?2所示机构中，已知?1?45°，?1?10rad/s，逆时针方向，lAB ?400mm，

??60°，试用相对运动图解法求构件2的角速度?2、构件3的速度v3和加速度a3（要求列出矢量方程，画出速度多边形和加速度多边形）；（10分）

三、凸轮机构分析（10分）

B ?1 2 A 1 ?1C 3 ? B? 图2?2

4．给定摇杆长度及两极限位置如图2?3所示，图中，?l?0.002m/mm，要求机构的行程速比系数K?1.5，机架长度lAD?45mm，试设计曲柄摇杆机构（直接在图2?3上作图，保留作图线，求出lAB和lBC的值）。（10分）

C1 C2 D

? 图2?3

1. 试在图3中画出凸轮的理论轮廓曲线、基圆、从动件的最大行程h、凸轮逆时针转至轮廓线上点A（点A位于凸轮轮廓线的直线段上）与滚子接触时，从动件位移s和机构压力角?；（6分） 2. 凸轮的推程角? =?、回程角??=?（4分）

? A

图3

四、齿轮机构参数计算（10分）

在图4所示齿轮机构中，己知各直齿圆柱齿轮模数均为2mm，各轮的齿数分别为：z1=15，z2＝32，2

z2?

2??20，z3＝30。要求齿轮1、3同轴线。试问： 1. 若选齿轮2?、3为标准齿轮传动，齿轮1、2应选什么传动类型最好？（4分）

2. 若取齿轮2?、3的中心距为实际中心距，齿轮1、1

2的啮合角??为多少？（4分）

3. 用范成法加工齿轮1，是否会产生根切?（2分）

3

图4

五、轮系传动比计算（10分）

在图5所示的轮系中，已知轴I的转速为n1＝100r/min，方向如图中箭头所示。各轮的齿数分别为：z1=15，z2＝30，z3＝45，z4＝60，z5＝25，z6＝20，z7=25，z8=20。计算轴II的转速大小和方向。

8 5 2 1 H 轴I 轴II

3 7 6 4 图5

六、机械系统动力学（15分）

图6?1所示机械系统，已知轮1的转动惯量为J1?0.01kg?m2，轮2及2?的转动惯量为J2?0.024kg?m2，轮3的转动惯量为J3?0.018kg?m2，连杆4的质量m4?2kg，质心S4位于lAB的中点，滑块5的质量m5?1kg，各齿轮齿数为z1?20，z2?60，z2??20，z3?60，lAB?80mm，作用于滑块上的阻力为Fr，Fr随转角?3的变化如图6?2所示。以齿轮1为等效构件。试求： 1. ?3?3?/2时的等效惯量Jv和等效阻力矩Mvr；（7分）

2. 作出等效构件1在一个周期范围内的等效阻力矩曲线Mvr?Mvr(?1) ；（4分） 3. 设作用于齿轮1上的驱动力矩Md?常数，求等效驱动力矩Mvd和最大盈亏功?Amax。（4分）

Fr (N) Md 2 3 ?3 1 2? 6 5 1000NFr

A m4 B 4 ? 2? ?3

图6?1

图6?2

七、考虑摩擦的机构静力分析（10分）

图7所示六杆机构，回转副上各小圆为摩擦圆，移动副摩擦角为?，滑块上作用有工作阻力Q。

1. 在构件1上标出驱动力矩Md，作出各构件总反力并进行标注；（5分） 2. 写出构件3和构件4的力平衡方程式，以图中表示Q的线段长度为基准，作出构件3、4的力多边形（5分）。

2 1 3 图7

?

4

5 6 Q

Q