机械原理试卷2答案

《机械原理与设计》（一）（答案）

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一 二 三 四 五 六 七 八 九 总

分

一、 计算图示机构的自由度自由度,若含复合铰链, 局部自由度或虚约束请明确指出,并说明原动件数是否合适。（10） 解:

7=n ,9=L P ,1=H P

自由度:21927323=-⨯-⨯=--=H L P P n F

二、用速度瞬心法求出图示机构C 点的速度方向。（10）

解:

等宽

复合

虚

46P 56

P 34

P 35

P 36

P

90v

三、破碎机原理简图如图所示.设要破碎的料块为圆柱形,其重量忽略不计, 料块和动鄂板之间的摩擦系数是f .求料块被夹紧又不会向上滑脱时鄂板夹角α

应多大?。（10）

解：

不考虑料块的重量时，料块的受力方程为： ϕϕαcos )-cos(21F F = ϕϕαsin )-sin(21F F ≤

式中：f arctan =ϕ 联立两个方程得：

ϕϕαtan )-tan(≤

ϕϕα≤-

料块被夹紧又不会向上滑脱时鄂板夹角α应为:

ϕα2≤

四、图示凸轮机构中, 凸轮廓线为圆形,几何中心在B 点.请标出:（10） 1）凸轮的理论廓线； 2）凸轮的基圆； 3）凸轮机构的偏距圆；

4）凸轮与从动件在D 点接触时的压力角；

5）凸轮与从动件从在C 接触到在D 点接触时凸轮转过的角度。

2F 1

F

ϕϕ

α

ϕ+- 90

解：

凸轮与从动件从在C接触到在D点接触时凸轮转过的角度为:ψ

五、图中给出了一对齿轮的齿顶圆和基圆，轮1为主动轮且实际中心距大

，于标准中心距，试在此图上画出齿轮的啮合线，并标出：极限啮合点N1、N

2

实际啮合的开始点和终止点B

、B1，啮合角'α，节圆并说明两轮的节圆是否

2

与各自的分度圆重合。（10）

解：

1

o 2

o 1

b r 2

b r 1

a r 2

a r 1

ω2

ωa '

六、在如图所示轮中，已知各轮齿数及齿轮1Z 的角速度1ω，求齿轮1Z 与系杆H 的传动比11?H H

i ωω==（12）

解：该轮系可视为由1z '、5z 、4z '、H 组成的差动轮系和1z 、

2z 、3z （3z '）、4z 组成的定轴轮系，将差动轮差封闭而构成混合轮系。

1

N 2

N 1

B 2B α'

节

节

在1

z '、5z 、4z '、H 组成的差动轮系中， 1

44141z z ωωωωi H H H ''-=-'-'='

'

在1z 、2z 、3z （3z '）、4z 组成的定轴轮系中， 341341

14z z z z ωωi '⋅-==

14

33

14z z z z ωω'-

= 由轮系的简图可知：11

ωω='，44ωω=' 于是

431431

4341

11z z z z z z z )z z z (ωω

i H H

''-''+'==

七、现有一薄壁转盘其质量为m ,经静平衡试验测定其质心偏距为r ,方向如图所示垂直向下，由于该回转平面上不允许安装平衡质量，只能在平面I 和II 上进行调整，试求在平衡基面I 和II 上的平衡质径积][mr 及其方向。（10）

解：根据动平衡的平衡条件，有

在平衡基面I 上：

b mr a b mr ⨯=-⨯-)(][I

故有：mr a b b

mr ⨯--

=)

(][I 方向向上， 在平衡基面II 上：

a mr a

b mr ⨯=-⨯-)(][II 故有：mr a)

(b a

mr ⨯--

=II ][ 方向向下。 八、已知机组在稳定运转时期的等效阻力矩的变化曲线M r -ϕ如图所示，等效驱动力矩为常数M d =19.6 N.m ,主轴的平均角速度m ω=10rad/s . 为了减小主轴的速度波动，现装一个飞轮，飞轮的转动惯量J F =9.8kg.m 2 ,(主轴本身的等效转动惯量不计)，试求，运转不均匀系数δ。（10）

π⨯⨯=

⨯max r d M πM 2

2 (Nm)47861944..M M d max r =⨯==

最大盈亏功为:min max max E E W -=Δ r M 的变化规律为：

⎪⎩

⎪⎨⎧≤≤+-=≤≤-=π

.π.M ππ .π.M r r

23

223581562 47881563333φπφφφ 求出点a 和点b 的横坐标

点a 的横坐标：πφ8

53= 点b 的横坐标：πφ8

113=

设在点O 系统的动能为：0E

在点a 系统的动能为：πππ025112

)

21

85(61900.E .E E a +=+⨯+= 在点b 系统的动能为：

ππππ02511E 05222

)85811(

)619478(0..E ..E E a a b -=-=-⨯--

=

最大盈亏功为:(J)0522Δ.E E E E W b a min max max =-=-= 由：max

2

()

m F W J J δω∆=

+ 其中：设0=J ，代入已知数据， 022508

91005

222...=⨯=

δ

九、回答下列问题：（18）

1、机构组成原理是什么？

答：任何机构都可以看成是由若干个基本杆组依次连接于原动件和机架上而构成的。

2、铰链四杆机构的基本形式有哪几种？ 答：曲柄摇杆，双曲柄和双摇杆机构。

3、凸轮从动件运动规律中，何谓“刚性冲击”和“柔性冲击”？

答：刚性冲击：速度产生突变，理论上加速度为无穷大，产生无穷大的惯性力，机构产生极大的冲击。

柔性冲击：加速度有突变，产生较大的加速度和惯性力，由此而引起的冲击。

4、何谓齿轮的“根切现象”？它是怎么产生的？有何危害？

答：用范成法加工渐开线齿轮过程中，有时刀具齿顶会把被加工齿轮根部的渐开线齿廓切去一部分，这种现象称为根切。

根切现象的产生是因为刀具齿顶线(齿条型刀具)或齿顶圆(齿轮插刀)超过了极限啮合点。

根切将削弱齿根强度，甚至可能降低传动的重合度，影响传动质量，应尽量避免。

5、一对啮合的标准齿轮，如果不按标准中心距安装时，啮合角和压力角有