2013年B卷(2013年)武汉科技大学考研试题819机械原理及答案

第1页共13页二O一三年招收硕士研究生入学考试试题（参考答案）考试科目代码及科目名称：机械原理819可使用的常用工具：直尺，圆规，计算器答题内容写在答题纸上，写在试卷或草稿纸上一律无效考完后试题随答题纸交回。考试时间3小时，总分值150分。姓名：报考专业：准考证号码：密封线内不要写题一、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．构件是组成机器的。A.制造单位B.独立运动单元C.原动件D.从动件2．曲柄摇杆机构中，若增大曲柄长度，则滑块行程将。A.增大B.不变C.减小D.减小或者不变3．直齿齿轮机构的正确啮合条件是根据两轮的相等导出的。A.法向齿距；B.基圆；C.模数；D.压力角。4．某凸轮机构设计好以后，发现压力角超出许用值，则以下解决措施中合理的是。A．改变从动件的运动规律B．增大凸轮的基圆半径C．减小推杆的行程D．将从动件型式由尖顶改为滚子5．如果作用在径向轴颈上的外力加大，那么轴颈上摩擦圆。A.变大B.变小C.不变D.变大或不变6．一对相互啮合传动的渐开线齿轮，啮合角等于。A.基圆上的压力角B.节圆上的压力角C.分度圆上的压力角D.齿顶圆上的压力角7．一对标准渐开线直齿圆柱齿轮传动中，若实际中心距略大于标准中心距，那么其传动比将。A.变大B.不变C.变小D.变小或者不变8．蜗杆传动中，若知轴交角90，蜗轮螺旋角82右旋，那么蜗杆的升角是。A.82右旋B.82左旋C.8右旋D.8左旋9．满足条件的称为刚性转子的动平衡。A.惯性力矩M=0,惯性力P=0；B.惯性力矩M=0；C.惯性力P=0.D.以上条件都不满足。10．对于周期性速度波动应如何调节？。A.用调速器B.用飞轮C.用解调器D.储能器第2页共13页二、判断题（正确的打√，错误的打。10小题2分=20分）1、当机构的自由度F0，且等于原动件数，则该机构即具有确定的相对运动。（）2、平面摩擦的总反力方向恒与运动方向成一钝角。（）3、在铰链四杆机构中，只要符合曲柄存在的条件，则该机构一定有曲柄存在。（）4、凸轮机构的等加速等减速运动规律是指从动件在推程中按等加速运动，在回程中按等减速运动。（）5、齿条是相当于齿数为无穷多的齿轮，那么齿条与齿轮啮合时，其重合度当为无穷大。（）6、根据渐开线的性质，基圆之内没有渐开线，所以渐开线齿轮的齿根圆必须设计得比基圆大。（）7、斜齿轮的端面模数大于法面模数。()8、机器在安装飞轮后，原动机的功率可以比未安装飞轮时要大一些。()9、两标准直齿圆柱齿轮的参数分别为：z1=20,m1=2mm,1=20;z2=20,m2=2.5mm,2=20。两轮的渐开线形状应该不一样。()10、经过动平衡的转子不需要再进行静平衡。()三、分析与简答题（10分4小题=40分）1、绘制一摆动导杆机构并标出曲柄长度a与机架长度d的比值。使其行程速比系数为2。并标出机构在极限位置时的压力角。（本小题10分）2、斜齿轮传动、蜗轮蜗杆传动以及圆锥齿轮传动，哪个面（端）的参数（如模数、压力角）为标准值？（本小题10分）3、运动链代号：01213N，01123N，111214N。试：（1）画出运动链结构图；（6分）（2）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。（4分）4、图1所示凸轮机构。在图中画出凸轮的基圆、偏距圆及压力角。（本小题10分）图1凸轮机构第3页共13页ABCD四、计算与综合题（本大题70分）1、（本小题15分）在图2所示机构中，已知：DE=FG，DF=EG，DH=EI。试：ABDEFGCHIJ图2（1）计算该机构自由度（若有复合铰链、局部自由度、虚约束须明确指出）。（8分）（2）分析该机构是否具有确定运动？为什么？（2分）（3）将该机构高副低代并画出简图。（2分）（4）分拆机构的杆组并判断机构级别。（3分）2、（本小题10分）在图3所示摆动导杆机构中，已知构件1的角速度ω1=20rad/s，顺时针转动。其中有∠ACB=30º，∠CAB=90º。试：（1）画出相对瞬心P13和P24；（4分）（2）根据瞬心法求出构件3的角速度ω3并判断其旋转方向。（6分）30º1ACB12343、（本小题10分）图4所示铰链四杆机构，已知AB=28mm，BC=52mm，CD=50mm，AD=72mm。（1）该机构是否有曲柄？如有，请指出是哪个构件。（3分）（2）该机构是否有摇杆？如有，请指出是哪个构件。（3分）（3）若以AB为主动件，该机构是否有急回特性，为什么？（4分）4、（本小题10分）在图5所示的双滑块机构中，已知生产阻力N5002F，构件3的长度为mm3003l，角45。不考虑运动副的摩擦力，不计各构件的质量和惯性力。试：图3图4第4页共13页求各运动副反力和为使滑块2匀速向上运动需作用在平衡构件1上的平衡力Fb。1234bF90ABF25、设计一渐开线直齿圆柱齿轮传动，必须满足中心距mma100，传动比212i，1ah，25.0c，20。为了保证轮齿弯曲强度，模数m应取4。试确定如下参数和尺寸。（1）齿轮的齿数和传动类型；（2）指出选择此对齿轮变位系数时需要注意的首要问题；（3）计算两轮的分度圆直径、节圆直径和啮合角。（本小题15分）6、（本小题10分）在图6所示提升机构中，已知各轮齿数z1=30，z2=50，'2z=20，z3=60，z4=20，z5=40，绳轮半径R=0.2m，重物Q=2000N，该机械总效率η=0.9，重物匀速提升速度v=6.28m/min。求：（1）该机构的总传动比i15；（6分）（2）轴1的转速n1及转动方向；（2分）（3）轴1的输入功率P1。（2分）绳轮n5图6图5第5页共13页二、判断题（正确的打√，错误的打。10小题2分=20分）1、当机构的自由度F0，且等于原动件数，则该机构即具有确定的相对运动。（√）2、平面摩擦的总反力方向恒与运动方向成一钝角。（√）3、在铰链四杆机构中，只要符合曲柄存在的条件，则该机构一定有曲柄存在。（×）4、凸轮机构的等加速等减速运动规律是指从动件在推程中按等加速运动，在回程中按等减速运动。（×）5、齿条是相当于齿数为无穷多的齿轮，那么齿条与齿轮啮合时，其重合度当为无穷大。（×）6、根据渐开线的性质，基圆之内没有渐开线，所以渐开线齿轮的齿根圆必须设计得比基圆大。（×）7、斜齿轮的端面模数大于法面模数。(√)8、机器在安装飞轮后，原动机的功率可以比未安装飞轮时要大一些。()9、两标准直齿圆柱齿轮的参数分别为：z1=20,m1=2mm,1=20;z2=20,m2=2.5mm,2=20。两轮的渐开线形状应该不一样。(√)10、经过动平衡的转子不需要再进行静平衡。(√)三、分析与简答题（10分4小题=40分）1、绘制一摆动导杆机构并标出曲柄长度a与机架长度d的比值。使其行程速比系数为2。并标出机构在极限位置时的压力角。（本小题10分）解：6011180KK（5分）C123dsACB1A34第6页共13页5.0da，0（5分）2、斜齿轮传动、蜗轮蜗杆传动以及圆锥齿轮传动，哪个面（端）的参数（如模数、压力角）为标准值？（本小题10分）解：斜齿轮的标准值在法面，蜗轮蜗杆的标准值在主平面上，圆锥齿轮的标准值在大端上面。3、运动链代号：01213N，01123N，111214N。试：（1）画出运动链结构图；（6分）（2）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。（4分）解：（1）（6分）（2）（4分）4、图1所示凸轮机构。在图中画出凸轮的基圆、偏距圆及压力角。（本小题10分）第7页共13页图1凸轮机构解：图1所示凸轮机构。在图中画出凸轮的基圆（1分）、偏距圆（2分）及压力角（2分）。α四、计算与综合题（本大题70分）1、（本小题15分）在图2所示机构中，已知：DE=FG，DF=EG，DH=EI。试：第8页共13页ABDEFGCHIJ图2（1）计算该机构自由度（若有复合铰链、局部自由度、虚约束须明确指出）。（8分）（2）分析该机构是否具有确定运动？为什么？（2分）（3）将该机构高副低代并画出简图。（2分）（4）分拆机构的杆组并判断机构级别。（3分）解:（1）局部自由度——B处。虚约束——FG。复合铰链——E、D处。（3分）n=8，PL=11，PH=1F=3n-2PL-PH=3×8-2×11-1=1（5分）（2）因原动件数=自由度数，机构具有确定运动（2分）（3）如图ABDECHIJL（2分）（4）该机构是由4个II级杆组组成的II级机构。第9页共13页EJDIHDBEBCAL（3分）2、（本小题10分）在图3所示摆动导杆机构中，已知构件1的角速度ω1=20rad/s，顺时针转动。其中有∠ACB=30º，∠CAB=90º。试：（1）画出相对瞬心P13和P24；（4分）（2）根据瞬心法求出构件3的角速度ω3并判断其旋转方向。（6分）30º1ACB1234解：（1）瞬心见下图，正确画出P13和P24各2分，共4分。图3第10页共13页30º1ACB1234P23P12P14P34P13P24（2）由瞬心定义可得：131331CPAPll由几何关系可得：ABAPll3313ABCPll33413当srad/201时，可得srad/53方向与构件1转动方向相同为顺时针转动。（6分）3、（本小题10分）图4所示铰链四杆机构，已知AB=28mm，BC=52mm，CD=50mm，AD=72mm。（1）该机构是否有曲柄？如有，请指出是哪个构件。（3分）（2）该机构是否有摇杆？如有，请指出是哪个构件。（3分）（3）若以AB为主动件，该机构是否有急回特性，为什么？（4分）图4铰链四杆机构(1)有曲柄AB+ADBC+CD，28+72=10052+50=100即最短杆与最长杆长度之和小于或等于其他两杆长度之和，且AB是最短杆，故A和ABCD第11页共13页B均为整转副，以最短杆邻边AD为机架，所以AB是曲柄。（3分）(2)有摇杆。D为摆动副，CD是摇杆。（3分）(3)5617.18)(2)(arccos)(2)(arccos222222dabcdabdabcdab（或作图说明0也可）0，故K1，机构有急回特性。（4分）4、（本小题10分）在图5所示的双滑块机构中，已知生产阻力N5002F，构件3的长度为mm3003l，角45。不考虑运动副的摩擦力，不计各构件的质量和惯性力。试：求各运动副反力和为使滑块2匀速向上运动需作用在平衡构件1上的平衡力Fb。1234bF90ABF2解：构件3是二力杆，R13=－R23。取静定构件组2-3分析，根据三力汇交理论，可以确定R42的作用点。由xy00,得N107.707sin,0sin213213FRFRN500tan,0cos2424213FRRRR23=R13=707.107N图5第12页共13页23BAR42R13F21bFAR31R41分析平衡构件1，R13=-R31，同理可得N500tancossincos,0cos2231b31bFFRFRFN500sin,0sin231413141FRRRR5、设计一渐开线直齿圆柱齿轮传动，必须满足中心距mma100，传动比212i，1ah，25.0c，20。为了保证轮齿弯曲强度，模数m应取4。试确定如下参数和尺寸。（1）齿轮的齿数和传动类型；（2）指出选择此对齿轮变位系数时需要注意的首要问题；(3)计算两轮的分度圆直径、节圆直径和啮合角。（本小题15分）解：（1）由)1(5.0)(21121210imzzzma可得6.1634200)1(201imaz，因为正传动的优点远大于负传动，所以设计为正传动，故取16