南昌航空大学《2011-12(2)机械原理考卷答案》

第1页共9页南昌航空大学2011—2012学年第二学期期末考试课程名称：机械原理闭卷A卷120分钟题号一二三四五合计满分1213151842100实得分一、选择题（在每小题给出的4个备选项中，只有一项切合题意，请把表示该项的字母填于题后的方括号中，每小题1分，共12分）1.机器中的最小运动单元称为【D】A.零件B.部件C.机件D.构件2.用范成法加工标准直齿圆柱齿轮时，不发生轮齿根切的最小齿数为【C】A.14B.15C.17D.263.某铰链四杆机构中最短杆与最长杆长度之和小于另两杆长度之和，且其最短杆为机架，该机构为【B】A.曲柄摇杆机构B.双曲柄机构C.双摇杆机构D.导杆机构4.设计直动平底推杆盘形凸轮机构时，若出现推杆运动失真现象，可以适当地【A】A.增大凸轮基圆半径B.增大推杆长度C.减小平底宽度D.增大平底宽度5.槽轮机构所能实现的运动变换是【C】A.变等速连续转动为不等速连续转动B.变等速连续转动为移动C.变等速连续转动为间歇转动D.变等速连续转动为摆动6.在机械中安装飞轮的主要目的是为了【A】A.减小周期性速度波动B.消除周期性速度波动C.减小非周期性速度波动D.消除非周期性速度波动7.蜗杆传动的中间平面是指【C】A.通过蜗杆轴线所作的平面B.通过蜗轮轴线所作的平面C.通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面D.通过蜗轮轴线并垂直于蜗杆轴线8.下列机构中，不具有急回运动特性的机构是【C】A.曲柄摇杆机构B.摆动导杆机构C.对心曲柄滑块机构D.偏心曲柄滑块机构9.直齿圆锥齿轮的标准模数和标准压力角定义在齿轮的【C】A.平均分度圆处B.轴面上C.大端D.小端评阅人得分班级-------------------学号--------------姓名-----------------重修标记第2页共9页10.渐开线直齿圆柱齿轮传动的重合度定义为实际啮合线段与之比值。【B】A.齿距B.基圆齿距C.齿厚D.齿槽宽11.根据机械效率判别机构自锁的条件为【C】A.0B.01C.0D.12.曲柄摇杆机构以曲柄为主动件，其最小传动角必出现于曲柄与共线处。【A】A.机架B.连杆C.摇杆D.连架杆二、填空题（本大题分13小题，请把正确的答案填在题中所留空白横线上，每空1分，满分13分。）13.两构件通过直接接触而组成的可动连接称为运动副。14.机构具有确定运动的条件是机构中的原动件数应等于机构自由度且自由度大于零。15.对于任何动不平衡刚性转子，只要在两个平衡基面内分别加上或减去适当的平衡质量，总可使其实现动平衡。16.当棘轮机构的摇杆作连续往复摆动时，棘轮便得到单方向间歇转动。17.当连杆机构处于死点位置时，其压力角为90°。18.可能给凸轮机构带来刚性冲击的一种推杆常用运动规律是等速运动规律。19.可用于传递两相交轴之间运动与动力的齿轮机构是圆锥齿轮机构。20.直齿圆柱齿轮最常采用的齿廓曲线为渐开线。21.标准直齿圆柱齿轮的压力角为20°。22.根据切齿原理的不同，齿轮的切齿方法分为仿形法和范成法。23.机械效率定义为机械的输出功与输入功之比，它反映输入功在机械中的利用程度。24.任何机构都可看作是由若干基本杆组依次连接于原动件和机架上而构成的。25.转子的许用不平衡量表示方法有质径积表示法和偏心距表示法等两种。三、简答题（本大题分4小题，请任选其中3小题进行做答，若对4道题全部进行了解答，则只按前三题计分，每小题5分，共15分）26.转子平衡的目的是什么？刚性转子的静平衡和动平衡的条件各是什么？答：转子平衡目的：减小或消除不平衡离心惯性力的影响。静平衡条件：转子上各偏心质量产生的惯性力的矢量和为零。动平衡条件：各偏心质量（包括平衡质量）产生的惯性力的矢量和为零，以及这些惯性力所构成的力矩矢量和也为零评阅人得分评阅人得分第3页共9页27.简述斜齿圆柱齿轮传动正确啮合的条件。答：斜齿轮传动正确啮合的条件是：两齿轮的法面模数和法面压力角对应相等。它们的螺距角还必须满足如下条件：外啮合12=内啮合12=28.何谓机械自锁？移动副和转动副自锁条件各是什么。答：机械自锁是指，由于摩擦的存在造成不管作用在机械上的驱动力如何增大，也无法使机械运转的一种现象。移动副自锁条件：作用于滑块上的驱动力的方向处于摩擦角之内。转动副自锁条件：作用在轴颈上的驱动力为单力，且作用方向处于摩擦圆之内。29.图示柱塞泵中，构件1为原动件，当构件1等速回转时，它将通过柱塞2驱使构件3摆转。试给出该机构的运动简图。题29图四、分析设计题（本大题分两小题，共18分）30.（9分）某凸轮机构的推杆运动规律s=s()如题30图（a）所示，现给定凸轮的基圆（半评阅人得分第4页共9页径为rb）、回转方向以及推杆初始位置如题30图（b）所示。试解答下列问题：（1）设计出该凸轮的轮廓曲线；（2）求出凸轮由图示位置转过60O时的机构压力角。[说明]：①图中比例尺mmmm1,mmmm11S；②作图过程不必作文字说明，但需保留作图线。解：评分标准：（1）能正确地设计出凸轮轮廓曲线给7分（2）能正确地标出机构的压力角给2分90o120o180o150o210o240o270o300o330o360o60o30osO0oA(a)(b)120o60o120o11'22'33'44'题30图第5页共9页31.（9分）题31图给出某曲柄摇杆机构的左极限位置AB1C1D和一个任意位置AB2C2D。拟引入连杆EF将摇杆CD与滑块上铰链F连接起来，使得当摇杆CD处于其左极限位置C1D时滑块处于F1位置；当CD处于C2D位置时，滑块处于F2位置；当CD处于其右极限位置C3D时，滑块处于F3位置。试解答下列问题：（1）用作图法求出摇杆CD的右极限位置C3D；（2）确定连杆EF的长度及其与摇杆CD的铰接位置E；（3）求出该机构的行程速比系数K。[说明]：①图中比例尺1lmmmm；②作图过程不必作文字说明，但需保留作图线。解：（答案略）评分说明：（1）正确地求出摇杆CD的右极限位置C3D给5分（2）正确地求出EF的长度及其与摇杆CD的铰接位置E给3分（3）正确地求出该机构的行程速比系数K给1分AB2C2DF1F2F3B1C1题31图五、计算题（本大题分6小题，其中第32题、第33题、第34题、第35题为必做题；第36题、每37题为选做题，这两题中只需择其一进行解答，若两题均作答了，则按第36题计分，共42分。）32.（10分）计算题32图所示机构的自由度，并请指出机构中的复合铰链、局部自由度和虚约束（如果存在的话）等。答：评阅人得分第6页共9页活动构件数n=9低副数PL=12高副数Pn=2故机构自由度F=3n-（2PL+Pn）=1评分标准：（1）自由度计算5分；（2）指出局部自由度2分（3）指出复合铰链2分局部自由度复合铰链题32图33.（8分）题33图给出某凸轮－连杆机构的运动简图。已知凸轮以角速度为11rad/s作均速转动，试用瞬心法解答下列问题：（1）求机构处于图示位置时，构件2的角速度2；（2）求机构处于图示位置时，构件4的速度4v。[说明]：①图中比例尺0.01lmmm。解：（1）构件2的角速度2512211512PPPP方向：逆时针6分（2）构件4的4v大小422524lvPP方向：向上2分ABCDE123451F23P34P25P12Pnn15P24P45P24v12Pv题33图34.（9分）某外啮合标准直齿圆柱齿轮机构的标准中心距150mma=，其两齿轮的齿数分别为120z=、230z=，齿顶高系数*1ah=，顶隙系数*0.25c。试解答下列问题：（1）求该对齿轮的模数m；（2）求该对齿轮的分度圆直径1d、2d和齿顶圆直径1ad、2ad；第7页共9页（3）若该传动的实际安装中心距为151.5mma¢=，试求两齿轮的节圆直径1d¢、2d¢。解：（1）计算模数122am=6mmzz3分（2）计算分度圆直径及齿顶圆直径11dmz=120mm1分22dmz=180mm1分*a11admz+2mh=132mm1分*a22admz+2mh=192mm1分（3）求1d¢、2d¢1=121.2mmd¢1分2=181.8mmd¢1分35.（9分）题35图所示提升机构中各齿轮齿数分别为115z=，225z=，223z¢=，369z=，430z=，540z=；绳轮半径0.2mR=，重物1000NQ=。该机构的总机械效率0.9h=，重物匀速提升速度3m/sv=。试解答下列问题：（1）求该机构的总传动比15i；（2）求轴I的转速及转向；（3）求轴I的输入功率PI。解：（1）43142133412--zzzzz==-?¢5分而40w=，故3142412z-z=zz×¢12=4ww另54544030zzww=-=-15165.333i\=-=-1分Q122'3H45vI题35图第8页共9页（2）轴I的转速115163===8030.2viradsRw??1分（3）oPQ10003P====33330.9瓦nhhI´2分36.（6分）题36图给出某机床工作台传动系统。已知各齿轮齿数分别为1z、2z、2z¢、3z，齿轮3的分度圆半径为r3，各轮转动惯量分别为1J、2J、2J、3J，齿轮1直接装在电机轴上，故1J中包含了电机转子的转动惯量；工作台（含齿条）和工件重量之和为G，速度为v；作用于工件的生产阻力为F。选定齿轮1为等效构件，试解答下列问题：（1）求该系统的等效转动惯量eJ；（2）求该系统的等效阻抗力矩rM。解：令222222e11122223311111GJ=JJJJ22222g¢++++222221112121121213113222323zzzzzz11111G=JJJJr22z2z2zz2gzz（）（）（）（）ⅱ¢+++??故22222111212e12233222323zzzzzzGJ=JJJJzzzzgzz（）（）（）（）gⅱ¢+++?鬃4分令e1M=Fwn则12e3123zzM=F=rFzz（）（）nw¢×2分工件齿条工作台z1z2'z2z3vF3r题36图37.（6分）题37图给出某机构转化到主轴上的等效阻力矩rM在一个工作循环中的变化规律。设该机构的等效驱动力矩dM常数，主轴转速300r/minn=，速度不均匀系数0.1d=。试第9页共9页解答下列问题：（1）计算作用在主轴上的等效驱动力矩dM；（2）求该机构的最大盈亏功maxA。解：（1）dd21M2=30030030033M=750Nmpppp状+??4分（2）1232A=450=300Nm31A==750Nm3A==450Nm（3000-750）（750-300）pppppp´´´1分3000N.m300N.mOrMM232题36图由能量指示图故maxA=750Nmp1分能量指示图abc750300450