考研机械原理模拟试题及参考答案(一)

硕士研究生入学考试机械原理模拟试题（一）一、简答题（25分，每题5分）1、何为三心定理？2、铰链四杆机构中曲柄摇杆机构的条件是什么？3、在凸轮机构中从动件常用运动规律有哪些？各有何冲击？4、渐开线斜齿圆柱齿轮当量齿数齿轮ZV的用途是什么？5、刚性回转件的平衡有哪些？其平衡条件是什么？二、完成下列各题（共５３分）１．（８分）计算如图所示发动机配气机构的自由度。若有复合铰链，虚约束，局部自由度，直接在题图中标出．２．（９分）计算如图所示机构的瞬心数，并在图在找出所有的瞬心．１２３４３．（１０分）图示薄盘钢制凸轮，已知重量为8N，重心S与回转轴心0点之距e=2mm，凸轮厚度δ=10mm，钢的重度γ=7.8×10-5N/mm3，拟在R=30mm的圆周上钻三个半径相同的孔(位置如图所示)使凸轮轴平衡，试求所钻孔的直径d。４．（９分）一对外啮合的斜齿圆柱齿轮传动(正常齿制)，已知：m=4mm，z1=24，z2=48，a=150mm。试求：（１）螺旋角β；（２）两轮的分度圆直径d1，d2；（３）两轮的齿顶圆直径da1，da2；eSR60°60°δd0５．（９分）如图所示铰链四杆机构中，已知LAB=30，LBC=110，LCD=80，LAD=120，构件1(AB)为原动件。（1）判断构件1能否成为曲柄；（2）用作图法求出构件3的最大摆角ψmax;（3）用作图法求出最小传动角γmin；（4）当分别固定构件a，b，c，d时，各获得何种机构？６．（８分）图示为某机械以主轴为等效构件时，其等效驱动力矩在一个工作周期中的变化规律。设主轴转速n1500r/min，等效阻力矩Mr为常数，要求系统的速度波动系数为0.05，忽略机械中其余构件的等效转动惯量，试确定系统的最大盈亏功Ｗmax，并计算安装在主轴上的飞轮转动惯量。2034MdNmrad25000500ABCD三．（１２分）图示为一斜面压榨机。求在去掉水平力P后的机构自锁条件。四．（１５分）在图所示的曲柄摇杆机构中，已知行程速比系数，机架lAD=100mm，曲柄为主动件，当摇杆在右极限位置时，曲柄AB2与机架夹角为30o，当摇杆在左极限位置时，压力角。求：在图上画出曲柄、连杆C和摇杆CD的杆长，并写出lAB=?lBC=?lCD=?AD30oB2vR324QP123nnmmR42R23R43五．（１４分）图示偏置式移动滚子从动件盘形凸轮机构，凸轮为一偏心圆，圆心在O点，半径R80mm，凸轮以角速度10rad/s逆时针方向转动，LOA50mm，滚子半径rr20mm，从动件的导路与OA垂直且平分OA。六．（16分）一对渐开线外啮合正常齿标准直齿圆柱齿轮传动，已知传动比i=1.5，模数m=4mm，压力角=20，中心距a110mm，试求：⑴两齿轮的齿数z1、z2；⑵两齿轮的分度圆直径d1、d2；⑶齿轮1的基圆直径db1、齿顶圆直径da1和齿根圆直径df1；⑷若两轮的实际中心距a116mm，模数和传动比均不改变，试确定较优的传动类型，并确定相应的最佳齿数z1，计算节圆半径r1和啮合角；⑸若两轮的实际中心距a116mm，模数、压力角和传动比均不改变，齿数与(1)的正确计算结果相同，拟采用标准斜齿圆柱齿轮传动，试确定其螺旋角。RAOrr⑴在图中画出凸轮的理论轮廓曲线和偏距圆；⑵计算凸轮的基圆半径rb并在图中画出凸轮的基圆；⑶在图中标出从动件的位移s和升程h；⑷在图中标出机构该位置的压力角；⑸计算出机构处于图示位置时从动件移动速度v；⑹凸轮的转向可否改为顺时针转动？为什么？七．（１５分）图示轮系，各轮齿数分别为z120，z240，z220，z330，z480，求轮系的传动比i1H。4221H3参考答案：一、简答题1、三个互作平行平面运动的构件共有三个瞬心，且这三个瞬心必在一条直线上。2、当“最短杆长度加最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和”时，固定最短杆的邻杆，可得曲柄摇杆机构。3、等速运动规律有刚性冲击，等加速等减速运动规律有柔性冲击，余弦加速度运动规律有柔性冲击，正弦加速度运动规律不产生任何冲击。4、渐开线斜齿圆柱齿轮的当量齿数Zv主要用在加工齿轮时选刀号；计算不根切的最少齿数。5、刚性转子静平衡的条件为：转子的离心惯性力之和为零或质径积之和为零。即：Fi=0或miri=0。刚性转子的动平衡条件为：转子的离心惯性力之和为零，且离心惯性力矩之和也为零，即：F=0，M=0。二、完成下列各题１．在除去局部自由度和虚约束后，n=6，pL=8，pH=1，F=3n-2pL-pH=1２．瞬心数Ｋ＝Ｎ（Ｎ－１）／２＝６３．这是一个静平衡的计算问题，不平衡质径积为mr=me=16Nmm，方向向上．静平衡的条件mr+mbrb=0所以钻孔所减去的三个质量的质径积之和的大小应为16Nmm，由题意知三个孔所减去的质量大小相等，设为m1，则m1R+2m1Rcos60°=16Nmm，解得m1＝4/15N由此得(πd2/4)δγ=m1解得d=20.9mm．４．（１）β=arcos[mn(z1+z2)/2a]=16.26。；（２）d1=mnz1/cosβ=100mm，d2=mnz2/cosβ=200mm；（３）da1=d1+2ha=(100+2×1×4)=108mm，da2=d2+2ha=(200+2×1×4)=208mm；５．（1）根据铰链四杆机构曲柄存在的条件进行分析。La+Ld=30+120=150mmLb+Lc=110+80=190mmLa+Ld﹤Lb+Lc且构件1为连架杆，所以构件1能成为曲柄。（2）曲柄与连杆处于两个共线位置时摇杆的两个位置所夹的角度为ψmax。（3）曲柄与机架共线时的两个位置之一有最小传动角，当机构处于AB2C2D位置时有最小传动角γmin（4）当固定构件a时，得双曲柄机构；当固定构件b时，得曲柄摇杆机构；当固定构件c时，得双摇杆机构；当固定构件d时，得曲柄摇杆机构。６．在一个工作周期内等效驱动力矩做功为Md24450025002125Nm则等效阻力矩为Mr212521062.5NmＡ１＝－(1062.5500)2＝883.6JＡ１＝(50001062.5)43092.5JＡ３＝(1062.5500)542208.9J在０处的功值为０，在2处的功值为883.6J，在３4处的功值为2208.9J，在２2034MdNmrad25000500Ａ１Ａ２Ａ３处的功值为０所以最大盈亏功为Ｗmax＝2208.9－（883.6）＝3092.5J飞轮转动惯量为JF900Ｗmax(2n2)9003092.5(2150020.05)7.37kgm2三．分析相对运动情况，标出运动上总反力之方向线。画出块3的受力图，令P≤0可得α≤2φ，即为自锁条件．四．根据题意图解如图所示。PR43R23α-2φAD30o36o54oB160oB2C1EC2AB1C1D和AB2C2D即为所求机构的第一位置和第二位置。各杆长度如下；lAB=AB1·llCD=C1D·llAD=AD·l五．六．⑴a0.5m(z1z2)，且z2=iz1，z1=22，z2=33⑵d1mz188mm，d2mz2132mm，⑶db1d1cos88cos2082.7mmda1d1+2ha8821.0496mmdf1d12hf8821.25478mm⑷正传动，ar1+r2r1(1+i)2.5r1r1a2.546.4mm，取z123，r146mm，小齿轮取正变位RAOrrrbeshv⑴凸轮的理论轮廓曲线和偏距圆如图所；⑵rbRLOArr80502050mm；⑶标出从动件的位移s和升程h如图示；⑷标出机构该位置的压力角如图示；⑸凸轮与从动件的瞬心在O点，所以机构在图示位置时从动件移动速度为vOA=0.5m/s；⑹若凸轮改为顺时针转动，则在推程阶段，机构的瞬心与从动件轴线不在同一侧，将会增大推程压力角。cos1(acos/a)cos1(110cos20/116)27⑸cos1[0.5mn(z1z2)/a]cos1[0.54(2233)/116]18.5七．区分基本轮系行星轮系2、3、4、H定轴轮系1、2定轴轮系传动比行星轮系传动比复合轮系传动比22040122112zznni520801)(1124H42H2zzii4221H31052H212H1iii