2012年武汉科技大学考研试题819机械原理及答案

四、计算与综合题（本大题70分）
1、箭头所示为原动件，计算图 3 所示机构的自由度。再说明机构有无确定运动？（本小题 10 分）
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图3
解答：n=6 Pl=8 Ph=1 （2 分）
F=3n-2Pl-Ph=3×6-２×８-1=1
（4 分）
其中 F 处滚子为局部自由度，D 处构成虚约束。（2 分）
10．机械中的飞轮一般安装在 轴上，安装飞轮后 使机器的运转不均匀系数为零。
A. 低速, 可以
B. 高速, 不能
C. 低速, 不能
D. 高速, 可以
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二、判断题（正确的打√，错误的打×。10 小题×2 分=20 分）
1、平面机构中一个高副引入两个约束。( ) 2、速度瞬心是指两个构件相对运动时相对速度相等的点。( ) 3、在机械运动中总是有摩擦力存在。因此，机械功中总有一部分消耗在克服摩擦力。( ). 4、机构急回运动的相对程度，通常用行程速比系数 K 来衡量，当 K=1 时表明该机构具有急 回运动特性。( ) 5、在平底从动件凸轮机构中，不允许出现有内凹轮廓。( ) 6、一对外啮合斜齿圆柱齿轮运动，其两轮的螺旋角大小相等，方向相同。( ) 7、标准齿轮根切是由于被加工齿轮的齿数过少。( ) 8、周期性速度波动的构件，在一个周期内其动能的增量是零。( ) 9、组成正传动的齿轮应该是正变位齿轮。( ) 10、刚性转子动平衡的实质是空间力系的平衡( )
位夹角θ的转动时间,节约循环时间。见题解2图（a） 2．若滑块为主动件，则AB1C1、AB2C2为死点位置。见题解2-2图（a） 解答： 若曲柄为主动件，极位夹角θ如图（a）所示，最小传动角如图（b）所示。
B
B″
C1
C C2
C′ C″
A B1
B2 θ
A γmin
（a）
解图 2
B′ （b）
2、运动链代号：N31—012, N32—002，N41—0122，画出该运动链的结构图。变换出一个机构，要求以
若 l AB 为最长杆,则 lAB + lAD > lBC + lCD ，故
l AB > lBC + lCD − l AD = (100 + 70 − 60)mm = 110mm （4分）
若 l AB 既不是最短杆，也不是最长杆，则 lAD + lBC > lCD + lAB ，故
l AB < l AD + lBC − lCD = (60 + 100 − 70)mm = 90mm （4分）
三、分析与简答题（10分×4小题 =40分）
1、如图2所示的曲柄滑块机构： （1）曲柄为主动件，滑块朝右运动为工作行程，试确定曲柄的合理转向，并简述其理由； （2）当曲柄为主动件时，画出极位夹角θ ，最小传动角γ 。 min （3）设滑块为主动件，试用作图法确定该机构的死点位置；
B C
A
题图22
2、运动链代号：N31—012, N32—002，N41—0122，画出该运动链的结构图。变换出一个机构， 要求以四元连杆为机架，且机构的执行构件为一个在固定导路上运动的滑块。
这三个齿轮都不能用同一把铣刀或者同一把滚刀加工。 4、要求输入运动为匀速回转运动（电动机带动），输出运动为直线移动，试设计四种不同
的机构实现这一要求。要求机构为单自由度机构，且总的构件数不超过 4 个，画出机构 的运动简图即可。 解答：答案中画出曲柄滑块机构、齿轮齿条机构、直动从动件凸轮机构、螺旋机构、正弦机 构等的机构简图即可。
参考答案及评分标准机械原理 代码 819
一、单项选择题（本大题10小题，每题2分，共20分，错选、多选均无分） 1．A 2．C 3．B 4．B 5．B 6．A 7．A 8．D 9．C 10．B 二、判断题（正确的打√，错误的打×。10小题×2分=20分） 1、（×）2、（×）3、（√）.4、（×）5、（√）6、（×）7、（√）8、（√）9、（×）10、（√） 三、分析与简答题（10分×4小题 =40分） 1、如图2所示的曲柄滑块机构：
β12 = 150°
对于构件 1，由力平衡可得： R41 = −R21 = R12 = 100N
β41 = 150°
由力矩平衡得： R12 ⋅ (a ⋅ sin ϕ3) = Mb
⇒ Mb = 15N ⋅ m
Mb
R21
4、在图6示铰链四杆机构中，已知 lBC=100mm，lCD=70mm，lAD=60mm，AD为机架。试问：若此
A
ϕ1
ω1
L
C4
1
2
B
3
D P13
3、在如图 5 所示摆动导杆机构中，已知 a = 300mm,ϕ3 = 30o,ϕ1 = 90o ,加于导杆上的力矩 M3 = 60N ⋅ m ,求机构各
运动副的反力及应加于曲柄 1 上的平衡力矩 Mb 。
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a
2
1
R23
A ϕ1
B
R41
d ϕ3
1．杆组是指自由度等于
的运动链。
A. 0
B.1
C.原动件
D.从动件
2．平面运动副的最大约束数为
，最小约束数为
。
A. 3，0
B. 3，1
C. 2，1
D. 2，2
3．渐开线齿轮齿廓上任意一点的法线与齿轮的
相切。
A. 分度圆
B. 基圆
C. 齿根圆
D. 齿顶圆
4．在轮系运转时，所有齿轮的轴线相对于机架的位置都是固定的轮系称为
但因为 m2 p m3 ，所以轮 3 的齿厚和齿高比轮 2 的大。
因为 m1 = m2 ，所以轮 1 与轮 2 的齿厚和齿高相同，
但因为 rb1 p rb2 ，所以轮 1 的齿廓曲线的曲率半径比轮 2 的要小一些。所以这三个齿轮都不
能用同一把铣刀加工。
轮 1 与轮 2 可用同一把滚刀加工，轮 3 不行，因为 m1 = m2 ≠ m3 。
M3 3
M3 R12 R32
C
图5
R43
4
解：对于构件 3，由力矩平衡 ΣM = 0 可得：
R23 ⋅ (a / sin ϕ3) − M3 = 0
⇒ R23 = 100N
β23 = 150°
由力平衡得： R43 = 100N
β43 = 330°
对于构件 2 滑块，由力平衡可得： R12 = −R32 = R23 = 100N
2、在图 4 所示机构运动简图中，已知：L＝400mm，ϕ1 ＝30º，原动件 1 以等角速度 ω1＝1rad/s 转动，
用瞬心法求机构 3 的速度 v3。
A
ϕ1
ω1
L
1
2
4
图4
3
解：如图P13为构件1和滑块3的速度瞬心；（2分）
BC = L tanϕ1 CD = BC tanϕ1 CD = L(tanϕ1 )2 AD = L + L(tanϕ1 )2 = 533.33mm v3 = vD = AD × ω1 = 0.5333m / s （8分）
a
2
1
A ϕ1
B
d ϕ3
M3 3
C 4
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图5
4、在图6示铰链四杆机构中，已知 lBC=100mm，lCD=70mm，lAD=60mm，AD为机架。试问：
若此机构为双摇杆机构，求lAB的取值范围。Hale Waihona Puke 本小题15分）CB A
图6 D
5、在图 7 所示机构中，已知各直齿圆柱齿轮模数均为 m = 2mm, z1 = 15 ， z2 = 32, z2' = 20 ，
z3 = 30 ，要求齿轮 1、3 同轴线。试问：（本小题 15 分）
（1）齿轮 1、2 和 2′、3 应该选什么传动类型最好？为什么？ （2）若齿轮 1、2 改为斜齿轮传动来凑中心距，当齿数不变，模数不变时，斜齿轮的螺旋角
为多少？
（3）若用范成法来加工齿数 z1 = 15 的斜齿轮 1 时，是否会产生根切？
（1）曲柄为主动件，滑块朝右运动为工作行程，试确定曲柄的合理转向，并简述其理由； （2分） （2）当曲柄为主动件时，画出极位夹角θ ，最小传动角γ min。（4分） （3）设滑块为主动件，试用作图法确定该机构的死点位置；（4分）
B C
A
题图2 2
解题分析： 1．顺时针为合理转向，这是利用机构急回运动特性,并使回程时间比工作时间快一个极
转动，用瞬心法求机构 3 的速度 v3。（本小题 10 分）
A
ϕ1
ω1
L
1
2
4
图4
3
3、在如图 5 所示摆动导杆机构中，已知 a = 300mm,ϕ3 = 30o ,ϕ1 = 90o ,加于导杆上的力矩 M 3 = 60N ⋅ m ,求机构各运动副的反力及应加于曲柄 1 上的平衡力矩 M b 。（本小题 10 分）
若要保证机构成立，则应有
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lAB < lAD + lBC + lCD = (60 +100 + 70)mm = 230mm （2分）
故当该机构为双摇杆机构时， lAB 的取值范围为
30 < lAB < 90mm 和 110mm < lAB < 230mm （1分）
5、在图
7
所示机构中，已知各直齿圆柱齿轮模数均为 m
方向线之间的锐角。
A.绝对速度
B.相对速度
C.滑动速度
D.牵连速度
8．图 1 所示为摆动导杆机构，若构件 1 为主动件，构件 3 为从动件，则该机构的传动角
γ=
。
A．∠A
B．∠B
C．∠C