考研机械原理模拟试题及参考答案.pdf

硕士研究生入学考试机械原理模拟试题 硕士研究生入学考试机械原理模拟试题 一一 一 简答题 一 简答题 25 分 每题分 每题 5 分 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 二二 完成下完成下列各题 共 分 列各题 共 分 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 分 计算如图所示机构的瞬心数 并在图在找出所有的瞬心 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 10mm 钢的重度 7 8 10 5 N 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 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 150 mm 试求 螺旋角 两轮的分度圆直径 d1 d2 两轮的齿顶圆直径 da1 da2 e S R 60 60 d 0 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 max 3 用作图法求出最小传动角 min 4 当分别固定构件 a b c d 时 各获得何种机构 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 max 并计算 安装在主轴上的飞轮转动惯量 2 0 3 4 Md N m rad 2 5000 500 A B C D 三 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 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 A D 30o B2 v R32 4 Q P 1 2 3 n n m m R42 R 23 R43 五 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r r 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 两齿轮的齿数z1 z2 两齿轮的分度圆直径d1 d2 齿轮 1 的基圆直径db1 齿顶圆直径da1 和齿根圆直径df1 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 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 R A O rr 在图中画出凸轮的理论轮廓曲线和偏距圆 计算凸轮的基圆半径r b并在图中画出凸轮的基 圆 在图中标出从动件的位移s和升程h 在图中标出机构该位置的压力角 计算出机构处于图示位置时从动件移动速度v 凸轮的转向可否改为顺时针转动 为什么 七 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 4 2 2 1 H 3 参考答案 一 一 简答题简答题 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 F Fi i 0 或 mir ri i 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 F 0 M M 0 二二 完成下完成下列各题列各题 在除去局部自由度和虚约束后 n 6 pL 8 pH 1 F 3n 2pL pH 1 瞬心数 这是一个静平衡的计算问题 不平衡质径积为 mr me 16 N mm 方向向上 静平衡的条件 mr m b r b 0 所以钻孔所减去的三个质量的质径积之和的大小应为 16 N mm 由题意知三个孔所 减去的质量大小相等 设为 m1 则 m1R 2m1Rcos60 16 N mm 解得 m1 4 15 N 由此得 d2 4 m1 解得 d 20 9mm arcos m n z1 z2 2a 16 26 d1 m nz1 cos 100mm d2 m nz2 cos 200mm da1 d1 2ha 100 2 1 4 108mm da2 d2 2ha 200 2 1 4 208mm 1 根据铰链四杆机构曲柄存在的条件进行分析 La Ld 30 120 150mm Lb Lc 110 80 190mm La 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 max 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 min 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 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 m 1062 5 500 2 883 6 J 5000 1062 5 4 3092 5 J 1062 5 500 5 4 2208 9 J 在 处的功值为 在 2 处的功值为 883 6 J 在 4 处的功值为 2208 9 J 在 2 0 3 4 Md N m rad 2 5000 500 处的功值为 所以最大盈亏功为 max 2208 9 883 6 3092 5 J 飞轮转动惯量为 JF 900 max 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 2 即为自锁条件 四 根据题意图解如图所示 P R43 R23 2 A D 30o 36o 54o B1 60o B2 C1 E C2 AB1C1D 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 l lAD AD l 五 六 a 0 5m z1 z2 且z2 iz1 z1 22 z2 33 d1 mz1 88mm d2 mz2 132mm db1 d1 cos 88 cos20 82 7mm da1 d1 2ha 88 2 1 0 4 96mm df1 d1 2hf 88 2 1 25 4 78mm 正传动 a r 1 r 2 r 1 1 i 2 5 r 1 r 1 a 2 5 46 4mm 取z1 23 r1 46mm 小齿轮取正变位 R A O rr rb e s h v 凸轮的理论轮廓曲线和偏距圆如图所 rb R LOA rr 80 50 20 50mm 标出从动件的位移s和升程h如图 示 标出机构该位置的压力角 如图示 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 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 cos 1