重庆大学2012-2013(1)机械原理试题A卷

重庆大学 机械原理 课程试卷
2012 ~2013学年 第 一 学期
开课学院： 机械工程 课程号： 11033635
考试日期： 2013.1.6
考试方式：
考试时间： 120 分钟
一、平面机构结构分析（15分）
1. 计算图1所示机构的自由度，明确指出其中的复合铰链、局部自由度或虚约束；（7分）
2. 画出该机构图示瞬时除去虚约束后的低副替代机构示意图；（3分）
3. 取与机构自由度数相同且做定轴转动的连架杆为原动件，对低副替代机构进行结构分析。

要求画出机构拆分后的驱动杆组（原动件和机架）和基本杆组，并确定机构的级别。

（5分）
二、平面连杆机构分析与设计（25分）
1. 已知一曲柄滑块机构，其行程速比系数K =1.4，曲柄等速转动，机构工作行程（慢行程）的时间为7秒，试确定：（5分）
（1）该机构属于什么类型的曲柄滑块机构？其极位夹角θ =？
（2）机构空回行程（快行程）所需时间是多少？该机构曲柄每分钟转多少转？ 2. 图2所示为按比例尺μl 画出的机构运动简图，DE ⊥DC ，图示瞬时，DC 处于水平位置，其延长线通过点A ，α=45︒。

（10分）
（1）设ω1为常数，用相对运动图解法列出求解v B3的矢量方程式（要标注出各已知参量的大小和方向）；能否利用速度影像原理求解图示瞬时构件3上E 点的速度v E ？ （2）自选速度比例尺μv ，画出求解机构在图示瞬时v E 的速度多边形，写出计算构件3的角速度ω3的表达式，确定ω3的转向；
（3）图示瞬时，构件3与构件2在重合点B 处的加速度关系式中是否有哥氏加速度
a K B3B2？若有，其大小和方向如何确定？
命
题人：机械原理教学组
组题人：秦伟
审
题人：宋立权
命题时间：
2012.12
教务处制
学院 专业、班 年级 学号 姓名
公平竞争、诚实守信、严肃考纪、拒绝作弊
封
线
密
图1
图2
3. 试设计一曲柄摇杆机构，已知行程速比系数K=1.5，机架长度l AD=100mm，曲柄为主
动件。

当摇杆在右极限位置时，曲柄AB2与机架夹角为30︒，如图3所示（图中μl=0.002m/mm），当摇杆在左极限位置时，机构压力角α=30︒。

（10分）
（1）确定机构的极位夹角θ，试用图解法设计满足上述条件的曲柄摇杆机构，确定曲柄、连杆以及摇杆的长度l AB、l BC和l CD（直接在图3中作图，保留作图线）；
（2）直接在图3中画出机构出现最小传动角时的运动简图。

三、凸轮机构分析（10分）
1. 简答题（4分）
（1）图4所示直动从动件移动凸轮机构中，凸轮向左匀速移动，从动力学角度看，该机构有何特性？（2）滚子从动件盘形凸轮机构的凸轮理论轮廓线曲率半径过小，应采取什么措施？
2. 图5所示凸轮机构（6分）
（1）在图中画出凸轮的理论轮廓曲线和基圆；（2）标出凸轮从图示位置逆时针转过90°时从动件的位移s和机构的压力角α。

四、齿轮机构参数计算（10分）
图6所示的回归轮系中，已知：z1=20，z2=48，m1=
m2=2mm，z3=18，z4=36，m3=m4=2.5mm，两对齿轮均为
正常齿制的渐开线直齿圆柱齿轮，且安装中心距相等，
α=20︒。

（10分）
1. 两对齿轮的标准中心距a12和a34分别为多少？（2分）
2. 当以a12为安装中心距时，齿轮3与齿轮4应采取何
种传动才能保证无侧隙啮合？计算其啮合角α'34和
齿轮3的节圆半径r '3；（6分）
3. 仍以a12为安装中心距，齿轮3与齿轮4采用标准斜
齿圆柱齿轮传动，其法面模数m n3= m n4=2.5mm，齿数不变，计算其螺旋角β。

（2分）图4
图5
2
图6
3
4
1
五、轮系传动比计算（15分）
图7所示轮系，已知各轮齿数z 1=30，z 2=60，z 2'=20，z 3=60，z 3' =30，z 5=90，齿轮1的转速n 1=1450r/min ，转向如图所示。

1. 当制动器将轮A 刹住时，求轮B 的转速并说明其转向；（4分）
2. 当制动器将轮B 刹住时，求轮A 的转速并说明其转向；（7分）
3. 可否将轮A 和轮B 同时刹住或同时松开？分别说明理由。

（4分）
六、机械动力学（25分）
1. 平底直动从动件盘形凸轮机构如图8a 所示，O 为凸轮与从动件接触点处的曲率中心，Q 为工作阻力，M 为驱动力矩，ϕ 为移动副摩擦角，凸轮回转中心A 处细实线圆为摩擦圆，按比例尺μF 绘制出力Q ，如图8b 所示。

（10分） （1）在图8a 上作出并标注各构件的作用力；
（2）写出构件1和构件2的力平衡方程式及驱动力矩M 的表达式； （3）在图8b 上作出构件2的力多边形。

2. 设某机器稳定运转的一个周期内等效阻力矩M vr 变化规律如图9所示，等效驱动力矩M vd
为常数，等效构件的等效转动惯量为J c =12 kg.m 2，平均角速度ωm =40 rad/s 。

(15分)
（1）求等效驱动力矩M vd 并将其曲线画在图9中；
（2）用“＋”和“－”在图9中标出机器作盈功和亏功的区域，求出最大盈亏功△A max ； （3）取许用运转不均匀系数[δ ]=0.03，求应加在等效构件上的飞轮转动惯量J F
（J F =△A max /ω2m [δ ]-J c )。

Q
图8a 图
8b
图7
图9。