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第一章机构结构分析(6学时)机构基本概念自由度计算自由度计算注意问题杆组分析高副低代第二章机构运动分析(4学时)机构瞬心机构运动分析的矢量描述第三章平面连杆机构及设计（6学时）•连杆机构基本特性连杆机构设计按急回性设计按机构导引设计•按函数关系设计•按轨迹设计•连杆曲线第四章凸轮机构及设计（6学时）•凸轮机构构成•相对运动位置关系•凸轮廓线设计•压力角与基圆半径•运动失真第五章齿轮机构及设计（10学时）•基本啮合传动定律•渐开线形成及特性•齿轮基本尺寸与参数•啮合传动原理与啮合传动计算•齿轮范成加工的根切现象•变位齿轮•传动类型•其它齿轮的啮合传动特点第六章轮系（4学时）•定轴轮系传动比计算•周转轮系传动比计算•复合轮系传动比计算第七章机械运转及速度波动的调节（4学时）•机械系统运转•周期性速度波动调节•飞轮转动惯量计算第八章机械平衡（2学时）•刚性转子静平衡•刚性转子动平衡第九章其它常用机构简介（2学时）•间歇运动机构•万向传动机构•差动螺旋机构•广义机构简介第十章机器人机构简介（2学时）•空间机构概述•开链机构•闭链机构•常用机器人机构第十一章机构运动方案及创意设计（2学时）•机构组合设计•机械运动循环图•机械运动方案选择与评估•机构创新设计概述机动（2学时）实验教学（6学时）：可选作实验内容为：•机构运动简图测绘与分析（2学时）•齿轮范成加工原理（2学时）•刚性转子的动平衡（2学时）•机构创意设计及组装（2学时）•机械运动参数测试实验（2学时）课外开放性实验（选做）：•机械系统测绘与分析•机构创意设计与组装•机电系统创意设计与组装机械原理考试大纲1．考试内容①平面机构的结构分析：平面机构的自由度计算；机构具有确定运动的条件；机构的高副低代、结构分析和组成原理。②平面连杆机构的设计与分析：平面连杆机构的类型；平面连杆机构的基本性质和基本知识；平面连杆机构的设计；平面连杆机构的运动分析。③凸轮机构及其设计：凸轮轮廓曲线的设计；从动件常用的基本运动规律；凸轮机构的压力角及基本尺寸的确定。④齿轮机构及其设计：渐开线圆柱齿轮的参数和几何尺寸的计算；渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动；圆锥齿轮机构的啮合特点；蜗杆传动的啮合特点；定轴轮系传动比计算，周转轮系传动比计算，复合轮系传动比计算。⑤机械的运转及其速度波动的调节：机械系统的等效动力学模型建立；机械系统真实运动求解；飞轮调节机械系统的周期性速度波动的原理及飞轮转动惯量的计算。⑥机械平衡：刚性转子的静平衡与动平衡设计。2．考试要求①了解连杆机构、凸轮机构和齿轮机构的类型、特点及工作原理；机械系统的等效动力学模型建立方法；刚性转子的平衡试验等与考试内容相关的知识。②理解机构的组成原理；平面连杆机构的设计方法、凸轮机构的设计方法、周转轮系传动比的计算方法；齿轮机构的啮合原理；飞轮调节机械系统的周期性速度波动的原理等与考试内容有关的基本原理。③掌握机构的自由度计算；连杆机构的运动分析；渐开线圆柱齿轮的参数和几何尺寸的计算；复合轮系传动比计算；等效构件的等效转动惯量（质量）和等效力矩（力）的计算；飞轮转动惯量的计算；转子的平衡计算等与考试内容有关的计算。综合试题1课程编号:BS070101北京理工大学2005-2006学年第1学期2003级机械设计（Ⅰ）终考试卷(A卷)班级______学号______姓名______成绩______一（本大题12分）1.计算图示机构的自由度(5分)。若有复合铰链、局部自由度或虚约束，必须指出（3分）。（已知AB=CD，且相互平行。）；2.画出该机构的低副替代机构（4分）二、（本大题14分）在图示偏置直动尖顶从动件盘形凸轮机构中，凸轮为偏心圆盘，圆心为O，回转中心为A。当凸轮以逆时针方向等速回转时，试在图上画出：（1）该凸轮基圆（半径用表示）；（4分）（2）图示位置的凸轮转角；（3分）（3）图示位置时的从动件位移s；（3分）（4）从动件在最低位置时的压力角。（4分）三、（本大题16分）A如图示曲柄摇杆机构，已知，试确定：（1）摇杆3的最小长度；（5分）（2）曲柄1等速转动时机构的行程速度变化系数K；（5分）（3）曲柄1为主动时，机构的最小传动角。（6分）注：用计算。四、(本大题16分)已知机构的尺寸和位置如图所示，mm，10rad/s，试求点的速度（8分）、加速度（8分）。五、（本大题18分）一渐开线标准直齿圆柱齿轮和一标准直齿条标准安装并啮合传动，已知参数如下：齿轮齿数z=20,压力角α=200,模数m=5mm,齿顶高系数,试求:(1)齿轮以200r/min的转速旋转时,齿条移动的线速度为多少m/s?（4分）(2)齿条外移1mm时齿轮的节圆半径和啮合角?（8分）(3)齿条外移1mm时齿条顶线与啮合线的交点到节点P点的距离?（6分）六、（本大题16分）在图示轮系中，已知各轮齿数，，，，，齿轮1转速r/min，方向如图。试求大小及方向。七、(本大题8分，每问各2分)单缸四冲程发动机近似的等效输出转矩如图示。主轴为等效构件，其平均转速，等效阻力矩为常数。飞轮安装在主轴上，除飞轮以外构件的质量不计。试求：（1）等效阻力矩的大小和发动机的平均功率；（2）稳定运转时和的位置；（3）最大盈亏功；（4）欲使运转速度不均匀系数，在主轴上安装的飞轮的转动惯量；2003级机械设计（Ⅰ）终考试卷(B卷)班级______学号______姓名______成绩______一（本大题12分）1.计算图示机构的自由度(6分)。若有复合铰链、局部自由度或虚约束，必须指出（2分）。2.画出该机构的低副替代机构（4分）二、（本大题14分）在图示凸轮机构中，凸轮为偏心圆盘，圆盘半径R=30mm，圆盘几何中心到回转中心的距离lOA=15mm,滚子半径rr=10mm。当凸轮逆时针方向转动时,试确定:（1）该凸轮的基圆；(4分);（2）该凸轮的理论廓线；(3分)（3）图示位置时凸轮机构的压力角；(3分)（4）凸轮由图示位置转过90°时从动件的实际位移s。(4分)三、（本大题16分）试设计一用于雷达天线俯仰传动的曲柄摇杆机构。已知天线俯仰的范围为，mm，mm。求曲柄和连杆的长度和，并校验传动角是否满足。提示：雷达天线俯仰转动不应有急回现象。四、(本大题16分)在图示机构中，已知rad/s，a1=0，m。求（8分）、（8分）。五、（本大题18分）一对渐开线外啮合直齿圆柱齿轮传动，已知，mm，,,实际中心距mm，试解答下列问题：(1)求啮合角(3分)和中心距变动系数（2分）；(2)按无侧隙要求确定两轮变位系数之和；（4分）(3)取，计算齿轮的顶圆直径；（5分）(4)计算该对齿轮传动的重合度。（4分）注：无侧隙啮合方程重合度公式中心距变动系数齿顶高变动系数六、（本大题16分）图示轮系中，已知，，，，，。若r/min，求的大小及方向。七、(本大题8分，每问各2分)已知某机器的运动周期为，等效阻力矩的变化规律如图所示。若等效驱动力矩为常数，平均角速度rad/s，等效转动惯量kg×m2。试求：（1）等效驱动力矩；（2）最大盈亏功；（3）最大和最小角速度和的位置；（4）运转速度不均匀系数。2003级机械设计（Ⅰ）终考试卷(A卷答案)一（本大题12分）总分：12分。(1)4分；(2)5分;(3)3分(1)D处为复合铰链，滚子I处为局部自由度，E或F、G或H为虚约束，滚子两侧接触之一为虚约束。(2)去除虚约束和局部自由度后(3)二、（14分）答案：总分14分。(1)4分；(2)3分；(3)3分；(4)4分图解过程如图所示。三、（16分）如图示曲柄摇杆机构，已知，试确定：（1）摇杆3的最小长度；（5分）（2）曲柄1等速转动时机构的行程速度变化系数K；（5分）（3）曲柄1为主动时，机构的最小传动传动角。（6分）注：用计算。答案：总分16分（1）曲柄只能是1杆。设（即杆3）是中长杆，（因为是求3杆的最短尺寸），则有，（5分）（2）设摆杆的左极限位置为C1D，右极限位置为C2D，如图，而（5分）（3）机构的最小传动角可以用解析法如下求得：设，则：（6分）四、(本大题16分)总分16分。(1)8分；(2)8分(1)求瞬心数，6个瞬心如图所示绝对瞬心在￥处，\构件2瞬时平动，其上各点速度相等\m/s，//。(2)求构件2瞬时平动，\式中\将上式向方向投影有又\，方向由指向五、（本大题18分）一渐开线标准直齿圆柱齿轮和一标准直齿条标准安装并啮合传动，已知参数如下：齿轮齿数z=20,压力角α=200,模数m=5mm,齿顶高系数,试求:(1)齿轮以200r/min的转速旋转时,齿条移动的线速度为多少m/s?（4分）(2)齿条外移1mm时齿轮的节圆半径和啮合角?（8分）(3)齿条外移1mm时齿条顶线与啮合线的交点到节点P点的距离?（6分）（1）1.047m/s(2)(3)六（本题16分）答案：(1)在差动轮系4、5、6、7、H中①(6分)(2)在定轴轮系1、2中r/min（）②(3分)(3)在定轴轮系1、3中r/min（）③(3分)(4)设（）为正，为负，以式②、③代入式①得r/min（）(4分)七题、（本题共8分）总分：8分。(1)2分(2)2分(3)2分(4)2分(1)N×m,平均功率N×m/skW(2)位于与的交点,斜线部分的方程为当，即时,发生在C点，即处。(3)J(4)kg×m22003级机械设计（Ⅰ）终考试卷(B卷答案)一（本大题12分）总分：12分。(1)6分；(2)2分;(3)4分(1)滚子B、C两处存在局部自由度，应消除。(2)故机构自由度(3)二、（14分）答案：总分14分。(1)4分；(2)3分；(3)3分；(4)4分图解过程如图所示。三、（16分）答案总分16分(1)3分(2)3分(3)3分(4)4分(5)3分(1)因用于雷达天线俯仰传动，不应有急回作用,故（3分）(2)作，且使mm（3分）(3)以D为圆心，mm为半径作弧与C2C1连线的延长线交于A点。（3分）(4)量得mm,mm,故mm,mm（4分）(5)作出可能为最小传动角的两个位置，可见在曲柄与机架重叠时，传动角为最小，且量得，满足要求。〔3分〕四、(本大题16分)总分16分。(1)8分；(2)8分（1）求，m/s，作速度多边形，利用影像法求d，m/s（2）求，m/s2，又，m/s2作加速度多边形，利用影像法求m/s2，方向如图所示五、（本大题18分）总分18分。(1)mm（3分）（2分）(2)(取)(4分)(3)（5分）(4)mm(4分)六（本题16分）答案：答案：总分16分(1)，（6分）(2)（6分）(3)r/min（ˉ）（2分）七题、（本题共8分）总分：8分。(1)2分(2)2分(3)2分(4)2分（1）求N×m（2）计算各点的盈亏功，画出图。J（3）在处，在处。（4〕