考研机械原理模拟试题及参考 答案(二).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 二二 一 填空题 共 20 分 每题 2 分 1 若忽略摩擦 一对渐开线齿廓啮合时 齿廓间作用力沿着 方向 齿廓公切线 节圆公切线 中心线 基圆内公切线 2 具有相同理论廓线 只有滚子半径不同的两个对心直动滚子从动件盘形凸轮 机构 其从动件的运动规律 凸轮的实际廓线 相同 不同 不一定 3 刚性转子动平衡的力学条件是 惯性力系的主矢为零 惯性力系的主矩为零 惯性力系的主矢 主矩均为零 4 机械在周期变速稳定运转阶段 一个循环内的驱动功 Wd 阻抗功 Wr 大于 等于 小于 不一定 5 从机械效率的观点看 机构发生自锁是由于 驱动力太小 生产阻力太大 效率小于零 摩擦力太大 6 差动轮系是指自由度 为 2 的周转轮系 为 2 的定轴轮系 为 1 的周转轮系 7 渐开线齿轮传动的轴承磨损后 中心距变大 这时传动比将 增大 减小 不变 8 三心定理意指作平面运动的三个构件之间共有 瞬心 它们位 于 9 在平面中 不受约束的构件自由度等于 两构件组成移动副后的相 对自由度等于 10 在曲柄滑块机构中 以滑块为主动件 曲柄为从动件 则曲柄与连杆处于共 线时称机构处于 位置 而此时机构的传动角为 度 二 简答题 分 试说说移动副和转动副自锁的条件分别是什么 机构具有确定运动的条件是什么 如果不能满足这一条件 将会产生什么结果 请写出机械效率的定义 解释机械效率的内涵 写出机械效率用力表达的一个表达式 三 完成下列各题 共 分 分 计算如图所示的机构的自由度 如存在虚约束和局部自由度 请指出 分 求如图所示的物体沿斜面上升时的机构效率 分 图示为等效构件在一个稳定运转循环的等效驱动力矩 Md 与等效阻力矩 Mr 的 变化曲线 图中各部分面积的值代表功的值 W Nd 试确定最大盈亏功 W max 若等效构件平均角速度 m 50 rad s 运转速度不均匀系数 0 1 试求等效 构件的 max及 min的值及发生的位置 Md Mr M a b c d e f 120 100 15 20 25 分 已知一对直齿圆柱齿轮传动的基本参数为m 2mm 20 ha 1 c 0 25 安装中心距 a 100mm 要求传动比 i12 2 6 允许有少量误差 确定安装齿轮的齿数和这对齿轮的传动类型 若这对齿轮用一以平行斜齿圆柱标准齿轮传动 其法面参数与题中所列基本参数 的值相同 代替 试计算这对斜齿轮的螺旋角的数值 四 分 在图所示的机构中 已知原动件 1 以匀角速度 1沿逆时针方向转动 试确定 1 机构的全部瞬心 2 构件 3 的速度 V3 写出表达式 五 分 高速水泵的凸轮轴系由 3 个互相错开 120 的偏心轮组成 每一偏心轮 的质量为 m 其偏心距为 r 设在平衡平面 A 和 B 上各装一个平衡质量 mA和 mB 其回转 半径为 2r 其他尺寸如图所示 试求 mA和 mB的大小和方向 可用图解法 O R 4 B 2 4 1 3 1 六 分 已知一六杆机构中 O2C 为曲柄 两个输出构件分别为滑块 D 和摇杆 O1A 滑块 D 的行程速比系数 K 1 4 各杆长度比为 LO2C LO2B 1 2 LCD LO2C 2 85 LO1A 2LO2B 摇杆 O1A 的摆角为 0 55 滑块 D 的秆程 H D 50mm 其余尺寸如图所示 单位为 mm 试设计 此机构 并计算摇杆的行程速比系数 注 建议取比例尺 1 1mm mm 七 分 如图所示的直动平底推杆盘形凸轮机构 凸轮为 R 30mm 的偏心圆盘 AO 20mm 试求 1 基圆半径和升程 2 推程运动角 回程运动角 远休止角和近休止角 3 凸轮机构的最大压力角和最小压力角 4 推杆的位移 S 速度 V 和加速度 a 的方程 5 若凸轮以 10rad s 回转 当 AO 成水平位置时推杆的速度 75 75 250 A C O O D E 八 分 设有一对渐开线外啮合直齿圆柱齿轮传动 已知m 5 20 ha 1 c 0 25 传动比 i12 2 标准中心距 a 90mm 1 如果按标准齿轮传动设计 试确定 Z1和 Z2 并判断齿轮 1 和 2 是否发生根切 2 如果实际中心距 a 92mm 求出实际啮合角 和变位系数之和 x 并以小齿轮 刚好不根切为原则分配 x1和 x2 3 根据所选的 x1和 x2 计算两齿轮的齿顶圆半径 ra1和 ra2 并计算这一对变位齿轮 传动的重合度 注 无侧隙啮合方程式 x1 x2 z1 z2 2tan inv inv 不考虑中心距变动系数 y R O A B 九 分 如图所示的轮系中 各轮模数和压力角均相同 都是标准齿轮 各轮齿 数为 z1 23 z2 51 z3 92 z3 40 z4 40 z4 17 z5 33 n1 1500r min 转向如图所示 试求齿轮 2 的齿数 z 2 及 nA 大小和方向 3 2 1 n1 5 4 2 2 4 3 A 参考答案 一 填空题 三个 同一直线上 死点 二 简答题 移动副自锁的条件是驱动力作用于摩擦角之内 转动副自锁的条件为驱动力作用于摩擦 圆之内 2 机构具有确定运动的条件是原动件的数目等于自由度的数目 当机构不满足这一条件时 如果机构的原动件的数目小于机构的自由度 机构的自由度将不完全确定 如果原动件数大 于机构的自由度 则将导致机构中最薄弱环节的损坏 机械的输出功与输入功之比称为机械效率 机械效率反映输入功在机械中的有效利用程 度 F0 F 为理想驱动力 F 为实际驱动力 三 完成下列各题 n 7 pL 10 pH 0 F 3n 2pL pH 1 理想驱动力 P0 Qtan 实际驱动力 P Qtan 故机械效率为 P0 P tan tan 1 假设 a 处的机械能为 0 则各处的机械能分别为 a 0 b 100 c 20 d 5 e 25 f 0 W max 100 25 125 2 max min 2 m 100 max min m 5 故 min 47 5 rad s max 52 5 rad s 1 先假定为标准安装 则 a a m z1 z2 2 m z1 i12z1 2 z1 2 a m 1 i12 27 78 取 z1 27 z2 27 2 6 70 2 取 z2 70 则标准安装时的中心距 a m z1 z2 2 97mm a 所以采用正传动 2 arccos m z1 z2 2a arccos 2 27 70 2 100 14 07 P N Q 滑块的受力图 四 1 求出瞬心数 N K K 1 2 6 瞬心如图所示 2 V3 VP13 P14P13 1 方向向下 五 偏心轮的不平衡质径积 mCrC mDrD mErE mr 分别分解到平衡平面 A 和 B mCrC A 200mr 250 4mr 5 mCrC B 50mr 250 mr 5 mDrD A 125mr 250 mr 2 mDrD B 125mr 250 mr 2 mErE A 50mr 250 mr 5 mErE B 200mr 250 4mr 5 动平衡条件 mCrC A mDrD A mErE A mbrb A 0 mCrC B mDrD B mErE B mbrb B 0 解得 O R 4 B 2 4 1 3 P2 P1 1 P12 P34 P23 P13 P34 mbrb A mr 2 因为 rb 2r 所以 mb A 0 25m mbrb B mr 2 因为 rb 2r 所以 mb B 0 25m 六 该机构如图所示 由图中可量得 对于曲柄滑块机构 其极们夹角 8 则行程速比系数 K 180 8 180 8 1 093 七 1 r0 10mm h 2AO 40mm 2 推程运动角 0 180 回程运动角 0 180 远休止角 01 0 近休止角 02 0 3 由于平底垂直于导路的平底垂直于导路的平底推杆凸轮机构的压力角恒等于零 所以 max min 0 4 如图所示 取 AO 连线于水平线的夹角为凸轮的转角 则 推杆的位移方程为 S AOsin 20 1 sin 推杆的速度方程为 V 20 cos 推杆的加速度方程为 a 20 2sin 5 当 10rad s AO 处于水平位置时 0 或 180 所以推杆的速度为 V 20 10cos 200mm s 八 a m z1 z2 2 m z1 i12z1 2 15z1 2 90 得 z1 12 z2 24 齿轮 1 发生根切 齿轮 2 不发生根切 根据 a cos acos 得 arcos acos a 23 2 x1 x2 z1 z2 2tan inv inv inv tan tan23 2 23 2 180 0 3 inv tan 0 253 所以 x1 x2 36 2tan20 0 3 0 253 2 32 x1 x min ha z min z1 zmin 17 12 17 0 294 x 2 2 32 0 294 2 026 ra1 r1 ha x 1 m mz1 2 1 0 294 5 36 47 ra2 r2 ha x 2 m mz2 2 1 2 026 5 75 13 db1 mz1cos 56 38 R O A B db2 mz2cos 112 76 a1 arcos db1 da1 39 38 a2 arcos db2 da2 41 37 z1 tan a1 tan z2 tan a2 tan 2 2 84 九 1 齿轮 1 2 啮合的中心距等于齿轮 2 3 啮合的中心距 所以得 z1 z2 z3 z2 z2 z3 z1 z2 92 23 51 18 2 齿轮 1 2 2 3 和 A 组成差动轮系 齿