河北工业大学考研机械原理 2008试题+答案

河北工业大学2008年攻读硕士学位研究生考试试题一、填空（共25分，每空一分，答案一律写在纸上，否则无效。

）1. 平面运动副按组成运动副两构件的接触特性，分为_________和_________两类。

其中两构件间为面接触的运动副称为_________，两构件为点接触或线接触的运动副称为_________。

2. 机构具有确定运动的条件是：_________，若机构自由度F>0，而原动件数小于F ，则构件间的运动是_________，若机构自由度F>0，而原动件数大于F ，则各构件之间_____。

3. 下图为一对心曲柄滑块机构，若以滑块3为机架，则该机构转化为_______机构，若以2为机架，则该机构转化为_________。

4. 移动副的自锁条件是_________，转动副的自锁条件是_________。

5. 凸轮机构中，采用导路偏置法，可使推程压力角减小，同时回程压力角________。

6. 内啮合斜齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件是_________。

7. 能实现间歇运动的机构有______、_______、_______。

8. 当原动件为整周转动时，使执行机构能做往复摆动的机构有______、_______、______、_______。

9. 等效质量和等效转动惯量可根据等效原则_________来确定。

10．刚性转子静平衡条件是________，而动平衡条件是_________。

二、（15分）计算图示机构的自由度，如有复合铰链、局部自由度和虚约束，需明确指出。

画箭头的构件为原动件。

图中DE FG P 。

三、（20分）图示为凸轮连杆组合机构运动简图。

凸轮为原动件，滑块作用有工作阻力500Q N =，各转动副处的摩擦圆（以细线圆表示）及滑动摩擦角015ϕ=如图示。

要求：（1）重画机构简图，标出各运动副处的约束反力，（包括作用线位置与指向）。

（2）用图解法求出各运动副处的约束反力（画出力封闭多边形即可）。

（3）给出图示机构位置时需要的驱动力矩d M 的计算公式及方向。

四、（15分）如图所示的齿轮传动装置，其有关参数：*1234123419,58,17,63,160,20,4, 1.0n n a Z Z Z Z a a mm m m mm h αα===========o 试确定：（1）斜齿轮2的螺旋角方向；（2）为了满足中心距的要求，斜齿轮2的螺旋角为多少度？（3）若两对齿轮均采用直齿圆柱齿轮传动，则分别采用何种传动类型？啮合角各为多大？五、（15分）图示轮系中，齿轮1、2、3、4、6轴线重合，1245420,,2000/min Z Z Z Z n r ====。

所有齿轮均为标准圆柱齿轮。

试求： 齿轮1的转速1n 大小和方向。

六、（15分）图示凸轮机构，凸轮廓线为圆形，凸轮逆时针方向回转。

要求：在重画出的凸轮机构示意图上，（1）标出从动件与凸轮从接触点C 到接触点D 时，该凸轮转过的转角ϕ； （2）标出从动件与凸轮在D 点接触的压力角α； （3）标出在D 点接触时的从动件的位移S 。

七、（15分）在图示的机构运动简图中，设已知原动件I 的速度1v u r，要求：在重画出的机构示意图上，（1）确定在图示位置时该机构全部瞬心的位置；（2）用瞬心法求构件2及构件3的瞬时角速度2ω、3ω（列出计算式，不求具体值）； （3）求构件2上瞬时速度为零的点的位置（在图上标出）；（4）用矢量方程图解法求构件3的瞬时角速度3ω（列出计算式）八、（15分）已知某机械一个稳定运动循环内的等效力矩r M 如图所示，等效驱动力矩d M 为常数，等效构件的最大及最小角速度分别为：max 200/rad s ω=及min 180/rad s ω=。

试求：（1）等效驱动力矩d M 的大小。

（2）运转的速度不均匀系数δ。

（3）当要求δ在0.05范围内，并不计其余构件的转动惯量时，应装在等效构件上的飞轮的转动惯量F J 为多少？九、（15分）如图所示，现设计一铰链四杆机构，已知摇杆CD 的长度75CD l mm =，行程速比系数K=1.5，机架AD 的长度为100AD l mm =，摇杆的一个极限位置与机架的夹角为45ψ=o，试求：曲柄的长度AB l 和连杆的长度BC l 。

河北工业大学2008年攻读硕士学位研究生考试试题答案一、 填空题：1. 平面低副 、平面高副 、平面低副 、平面高副2. 自由度的数目大于零且与原动件数相等 、向阻力最小的方向运动 、卡死（最薄弱的环节受损坏）3. 直动滑杆 、曲柄摇块4. 驱动作用线在摩擦圆之内 、驱动作用线在摩擦角之内5. 增大6. 法面模数相等、法面压力角相等、螺旋角相等且方向一致7. 棘轮机构，槽轮机构，不完全齿轮机构8. 曲柄摇杆机构、摆动导杆机构、曲柄滑块机构、偏心轮机构9. 等效构件或等效质量或等效转动惯量所具有动能等于原机械系统的总动能 10.总惯性力平衡（即0F →→=∑） 、总惯性力和总惯性力矩平衡（即0,0F M →→→→==∑∑）。

二、 解：()32l h F n P P P F ''=-+--311(21521)1=⨯-⨯+--333111=--=其中，E 处铰链为复合铰链，I 处滚子为局部自由度，O 、FG 处为虚约束； 三、 解：（1）受力分析如图所示：（2）构件1： 构件3：构件4：（3）21d R M F a μ=•• 其中，a 为51R F 与21R F 之间的垂直距离，所需力矩方向为：逆时针方向。

四、解：（1）由图中啮合关系知：斜齿轮2的螺旋角方向为左旋。

（2）又()()()121212111/cos 222t n a d d m Z Z m Z Z β=+=+=+ 即： ()12177cos 280n m Z Z a β=+= 77arc cos15.7480β∴=≈o （3）若采用直齿轮传动，则有：()()1212114195815422a m Z Z '=+=⨯+=，又1212cos cos a a αα''=， 77arccos cos 2088α⎛⎫'∴= ⎪⎝⎭o()()3434121211601502a m Z Z a X X m '=+===++ 120X X ⇒+>F R23FR43F R54FR32FR12F R54QF R34∴齿轮1、2采用不等变位（正传动）齿轮传动，啮合角为77arccos cos 2088α⎛⎫'=⎪⎝⎭o ； 齿轮3、4采用标准直齿齿轮传动或等变位齿轮传动均可，20αα'==o五、解：由同心条件知，31264560,90Z Z Z Z Z Z =+==+=()()()()64414666143631311161416114331233,31400/min5H HH Z n n n n i n n n n Z n n Zi n n Z n n n n n n r --===-=---===-=-∴=--=--==Q 又由、、式得：n 即n1n 方向与4n 方向一致；六、解：如图：七、解：（1）如图所示：（2）12313v P Dωω==（3）此点为绝对瞬心24P ； （4）计算公式如下：3232333333B B B B B vB v BD l lBDv v v v Pb v Pb l l μμωμωμ→→→→→→=+⇒==⇒=g g g g八、解：（1）由题意知：1212125175300d r r d M T M M M N m N m N mϕϕ=+∴=+=g g g g g g（2）max min max min max min 200180222//20018019m rad s rad s ωωωωδωωω---==⨯=⨯=++（3）作出能量图如下：因为最大盈亏功为：()()2max max2max max2220(175)0.050.030460.050.05e F m e F mF e m mW J J JW J J W W J J Kg m ωδπδωωω=+=--⇒=≤+⇒≥-≈≈V V V V g九、解：180111801803618015K K K θθθ+-=⇒=⨯=⨯=-+o o o o o以D 为圆心，以CD 为半径画弧，连结AC 并以此为边逆时针作θ角，得到该角的另一边与弧交于2c 和3c 两点。

如图所示，可以得到另外两个极限位置2233AB C D AB C D 和。

2122221111212123332111112222AC AC AB AC AB B C AC B C AB AC AC BC AC AC AB AC B C AB AC AC AC B C AB BC -⎧=⎪=+⎫⎪⇒⎬⎨=-+⎭⎪=⎪⎩+⎧=⎪=-⎫⎪⇒⎬⎨-=-⎭⎪=⎪⎩或abc。