中国石油大学华东机械原理期末06-07机械原理考题B答案

（2 分）
七、凸轮图解法（本大题 12 分）答案
图示盘型凸轮机构，已知凸轮的实际轮廓为一以 C 为中心的偏心圆盘。 求解：
1、确定凸轮的合理转向。 2、画出凸轮的理论轮廓。 3、画出凸轮的基圆，并标出基圆半径 r0。
4、标出机构在图示位置时，从动件的位移 s。
5、画出凸轮轮廓上的 D 点与从动件接触时， 机构的压力角α 。 解： 1、 凸轮转向如图所示； （1 分） 2、 凸轮的理论轮廓如图所示；（2 分） 3、 凸轮的基圆和基圆半径 r0 如图所示；（3 分） 4、 该位置从动件的位移如图所示；（3 分） 5、 在 D 点接触时，机构的压力角如图所示。（3 分）
1 的质量，试确定为了避免发生自锁，导轨的长度 l 应满足什么条件？
解：
1、求解支反力； （5 分）
N1=N2=100P/l 、Ff1=Ff2=N1f=100f P/l 2、不自锁条件
所以
P ≥ Ff1+Ff2 =200f P/l （5 分）
l ≥200 f=40mm
所以，若推杆不自锁，则导轨长度不小于 40mm。（2 分）
8、平面四杆机构演化的基本途径为 改变构件的相对尺寸和形状、取不同的构件为机架、
改变运动副的尺寸 。
9、表征机械运转周期性波动的两个基本参数是 机械的平均角速度和速度不均匀系数 。
10、渐开线齿轮传动的可分性是指 齿轮实际中心距与设计中心距稍有偏差，两齿轮的传动
比保持不变 。
二、图解法设计连杆机构（本大题 8 分）答案
四、轮系传动比计算（本大题 12 分）答案
图示轮系，已知各轮齿数为 z1=z2=30，z3=40，z4=20，z5=18，z6=38，试求传动比 i1H，并说明 n1、nH 转向 关系。
解：要区分出定轴轮系和基本周转轮系
1、1-2 组成定轴轮系
（2 分）
i12

n1 n2

z2 z1

30 30
1，所以
解：
1、求以 I 轴为等效构件是的等效转动惯量
J e1

J1

JD

Jd
(o 1
)2

(J2

J3
)(
Ⅱ 1
)2

J
4
(Ⅲ 1
)2

J1

JD

Jd
( D)2 d

(J2

J3
)(
Z1 Z2
)2

J
4
(
Z1Z3 Z2Z4
)2

0.1 0.3 0.1( 200)2 (0.2 0.1)(32)2 0.25(32 32)2 0.925kg m2
机构极为夹角
不为零。
4、对于直动平底从动件盘形凸轮机构，避免产生运动失真的方法是 增大基圆半径 。
5、移动副的自锁条件是 β ＜
，转动副的自锁条件是 e ＜ρ
。
6、斜齿轮的当量齿轮是指
与斜齿轮法面齿形相当的虚拟直齿轮
。
7、欲将以匀速旋转运动转变为直线往复移动，可采用 曲柄滑块机构、齿轮齿条机构
凸轮机构 等实现功能要求。（至少说出 3 种机构）
设计一摆动导杆机构。如图所示，已知 LO1O2=45mm，行程速比系数 K=1.4，求曲柄 LO1A。 （注：严格按比例绘制，作图过程无需说明，但应保留作图线。）
解：
1、确定比例尺μ L=取定值； （1 分）
2、按比例作出 LO1O2 ；
K 1
（1 分）
3、计算 ψ=θ=1800 K 1 =300； （3 分）
4
1、基节与公法线长度的关系
pB L6 L5 33.426 27.512 5.914 mm （3 分）
2、基节的公式
pB m cos m cos 20o ， （2 分）
所以解得 m=2.003
（1 分）
标准化后 m=2
3、 da m(z 2ha* ) 83.207 ，所以 （3 分）
3
八、等效动力学计算（本大题 16 分）答案
所示为一简易机床的主传动系统，它由一级皮带传动和两级齿轮传动组成。已知直流电动机的转速为 n。＝ 1500r／min，小皮带轮的直径为 d=100mm，转动惯量 Jd＝0.1kgm2；大皮带轮的直径为 D＝200mm，转动惯量为 JD ＝0.3kgm2。各齿轮的齿数及转动惯量分别为：Z1＝32，Jl＝0.1kgm2；Z2=56，J2＝0.2kgm2；Z3=32，J3＝0.1kgm2； Z4＝56，J4＝0.25kgm2。要求在切断电动机电源后 2s 内，利用安装在轴 I 上的制动器将整个系统制动住，求所需要 的制动力矩。（提示：制动力矩 M=Jε ）
2006 —2007 学年第 1、2 机械原理课程试卷（B 卷）答案及评分标准
授课 专业班级：
本试卷共 9 道大题，满分 100 分。
一、填空（本大题 10 分，每小题 1 分）答案
1、机构传力性能的好坏可用
机构传动角的大小
来衡量。
2、机构出现死点的原因是
其传动角等于零
。
3、平面连杆机构具有急回特性在于
解：
C 为复合铰链；
（1 分）
N（或 M）、G（或 H）为虚约束； （1 分）
E 为局部自由度。
（1 分）
n=7、PL= 9 、PH=1
（1 分）
F 3n 2PL P H 3 7 2 9 1＝2 （3 分）
因为机构自由度数大于零，且等于原动件数，所以机构有确定的运动。（1 分）
（2）用瞬心法求轮 1 和轮 2 的角速比
解：
1、各瞬心位置如图所示，共 6 个瞬心。（4 分）
2、在瞬心 P12 有
v1=v2
（2 分）
3、而 P24 为构件 2 的绝对瞬心，所以
v2=ω 22r2
（2 分）
4、而 P14 为构件 1 的绝对瞬心，所以
v1=ω 1r1
（2 分）
5、
1 2r2 2 r1
ha* 0.80175
（1 分）
标准化 ha* 0.8
2
2006 —2007 学年第 1、2 机械原理课程试卷（B 卷）答案及评分标准
授课 专业班级：
六、瞬心法计算（本大题 12 分）答案
如图所示为摩擦行星传动机构，设行星轮 2 与构件 1、4 保持纯滚动接触。
求： （1）找出机构的所有瞬心；
t
2
4、计算制动力矩
（3 分）
Mer Je1 0.92539.27 36.32N m
即在 2s 内制动所需的制动力矩至少在 36.32N.m。
（3 分）
九、摩擦计算（本大题 12 分）答案
图示为一凸轮机构，其推杆 1 在力 P 的作用下，沿导轨 2 向上运动，设两者间的摩擦系数 f=0.2。若不计构件
100
56
56 56
（7 分）
2、 计算 I 轴角速度
d
100
nⅠ n0 D 1500 200 750r / min ,
Ⅰ

nⅠ 30


750 30

78.54rad
/
s
3、 计算 I 轴角加速度
（3 分）
= 0-Ⅰ 0 78.54 39.27rad / s2
n1 与 nH 两者转向如图所示。 （2 分）
五、齿轮参数测定（本大题 10 分）答案
在一机床的主轴箱中有一直齿渐开线标准齿轮，发现该齿轮已经损坏，需要重做一个齿轮更换，试确定这个
齿轮的模数和齿顶高系数。经测量，其压力角α =20º，齿数 z=40，齿顶圆直径 da=83.207mm，跨 5 齿的公法线长 度 L5=27.512mm，跨 6 齿的公法线长度 L6=33.426mm。 解：
并作出导杆摆动范围 ψ=θ，O2A1 线和 O2A2 线。 4、 过 O1 作 O2A1 垂线，则，曲柄
LO1A= O1A1μ L=12mm。 （3 分）
1
三、自由度计算（本大题 8 分）答案
试计算图示机构的自由度，并判定该机构是否具有确定的运动规律。若有复合铰链、局部自由度、虚约束，
须在图中标出。（原动件数量如图所示）
n1=n2
2、3-4-5-6-H 组成周转轮系
i3H6
n3 nH n6 nH

z4 z6 z3 z5
Байду номын сангаас
2038 19 40 18 18
（3 分）
n6=0，所以，i3H=-1/18，n3 与 nH 转向相反。（3 分）
联立 1、2，且 n3=n2，解得：
i1H=-1/18
（2 分）