哈工机原a答案

1、2003年春季学期机械原理考试题（A卷）（答案）班级： 姓名:-一一二二二-三四五六七八九总分一、填空题（共25分，每一空1 分）1. 在平面机构中若引入PH个高副将引入2£匕个约束，而引入P个 低副将引入邑个约束，则活动构件数n百束数与机构自由度F 的关系是F =3n -2R -PH。2. 机构具有确定运动的条件是：机构的原动件数等于机构的自由度 数；若机构自由度F >0,而原动件数<F，则构件间的运动是不确 定的；若机构自由度F >0,而原动件数>F，则各构件之间不能 运动或产生破坏。3. 下图为一对心曲柄滑块机构，若以滑块 3为机架，则该机构转化 为移动

2、导杆机构；若以构件2为机架，则该机构转化为 曲柄摇块 机构。4. 移动副的自锁条件是 驱动力与接触面法线方向的夹角 1小于摩擦 角-;转动副的自锁条件是 驱动力的作用线距轴心偏距e小于摩 擦圆半径二5. 在凸轮机构的各种常用从动件运动规律中，等速运动规律具有刚 性冲击；等加速等减速或余弦加速度 运动规律具有柔性冲击;而正弦加速度运动规律无冲击。6. 内啮合斜齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件是 模数相等； 压力角相等；螺旋角大小相等且旋向相同7. 能实现间歇运动的机构有棘轮机构；槽轮机构；不完全齿轮机构。8 当原动件为整周转动时，使执行构件能作往复摆动的机构有曲柄摇杆机构；摆动从动件圆柱凸轮机构；摆

3、动从动件空间凸轮机构 或多杆机构或组合机构等。9 .等效质量和等效转动惯量可根据等效原则：等效构件的等效质量或等效转动惯量所具有的动能等于原机械系统的总动能来确定。10.刚性转子静平衡条件是不平衡质量所产生的惯性力的矢量和等于 零；而动平衡条件是不平衡质量所产生的惯性力和惯性力矩的矢 量都等于零。二、（5分）题二图所示，已知：BC/DE/GF,且分别相等，计算 平面机构的自由度。若存在复合铰链、局部自由度及虚约束，请指出。Pl= 8PH=1n= 6F=3n-2Pl-Ph=3 6-28-1 = 1题三图三、（10分）在图示铰链四杆机构中，已知： bc=50mm，lcD=35mm， lAD=30m

4、m，AD为机架，若将此机构为双摇杆机构，求 Iab的取值范 围。解：如果机构尺寸不满足杆长条件，则机构必为双摇杆机构。1. 若 l ab 为最短杆，则 IaB IbC - lcD ' Iad故 IaB IcdIadIB35 30 -50=1r5m2. 若 l ab 为最长杆，则 Iad Iab Ibc Icd故IaB IBcTBcIa$O 35-3°= 5r5 m3. 若Iab即不是最短杆，也不是最长杆，则Iad Ibc - Iab - Icd故l a b ： l a d T b c l c3 ° 5 ° -3 5= 4m m若要保证机构成立，则应有Iab

5、 Ibc Icd Iad = 50 35 30 = 115mm故当该机构为双摇杆机构时,Iab的取值范围为15mm < IaB < 45mm 和 55mm ： IaB : 115mm.四、（10分）如题四图所示曲柄滑块机构，曲柄 AB等速整周回转。1 设曲柄为主动件，滑块朝右为工作行程，确定曲柄的合理转向，简要说明理由；2设曲柄为主动件，画出急位夹角 二，最小传动角min出现的位置;3 此机构在什么情况下，出现死点位置，指出死点位置。B3AB1B2eCDB4C32C 1 1minmax题四图解：1.曲柄为主动件，曲柄 AB由AB1运动到AB2位置，滑块由左极限位置G运动到右极限位置

6、C2，滑块G > C2朝右为工作行程，对应 曲柄的转角为 1 =18Q，所需时间ti 1/W =(180 旳/w ;曲柄AB由AB?运动到AB位置，滑块由右极限位置 C2运动到左极限位置 G，滑块C? > G朝左为空行程，对应曲柄的转角为 “80-二，所 需时间t2 = 2 /w = (18-)/w。为了保证滑块在空行程具有急回特 性，即ti t?。则曲柄的的合理转向必为逆时针方向。如图所示。2以曲柄为主动件，急位夹角 二，最小传动角min的位置如图所示；4 此机构在以滑块为主动件的情况下，出现死点位置，其死点位置为ABG和ABG两个位置。五、(10分)如题五图所示，偏置直动滚子从

7、动件盘形凸轮机构，已 知凸轮实际轮廓线为一圆心在 O点的偏心圆，其半径为R.从动件的 偏距为e,试用作图法：1. 确定凸轮的合理转向；2. 画出该机构的凸轮理论廓线及基圆；3标出当从动件从图示位置升到位移 s时，对应凸轮的转角及凸轮六、（10分）一对渐开线直齿圆柱标准齿轮传动，已知齿数乙=25, z2=55，模数 m = 2 mm,压力角=20°, ha = 1, c = 0.25。试求：1 齿轮1在分度圆上齿廓的曲率半径r ;2 齿轮2在齿顶圆上的压力角:a2 ；3. 如果这对齿轮安装后的实际中心距 a =81mm,求啮合角和两齿轮 的节圆半径r1、&。解：1.齿轮1的基圆

8、半径：rb1 =rcosa =mz1co = 2 25cos200 =23.492mm2 2齿轮1在分度圆上齿廓的曲率半径?:= rb1 tan ： = 23.492ta n20° =8.55mm2. 齿轮2的齿顶圆半径:m*2(z1 - 2ha)(25 2 1) = 27mm2 2齿轮2在齿顶圆上的压力角爲2:a2 = arccosrb1询CCOS 讐=290323. 标准中心距 a=m(z, z2)=2 (2555)= 80mm2 2FFr +2 =81;啮合角 J =acos： /a80cos200/81 =21052r2 /» = z2 / z =55/25=11/

9、5解得：ri = 25.3125mm; r2 =55.6875mm七、(10分)如题七图所示轮系中，Z5二z2 =25 , Z2 =20，组成轮 系的各齿轮模数相同。齿轮和3轴线重合，且齿数相同。求轮系传 动比i54。解题要点：区分基本轮系，由齿轮1、2-2 3 及系杆4组成差动轮系；由齿轮1、2、5 及系杆4组成差动轮系；齿轮5、2- 2 3 及系杆4组成差动轮系；由齿轮1、& 3 组成定轴轮系。其中三个周转轮系并不是 独立的，任取两个周转轮系求解，结果是 一样的。解：1.求齿数z1和z3。因为齿轮1和齿轮5同轴线所以有：口 -匕=花 r2由于各齿轮模数相同，则有：= z5 2z2

10、= 25 2 25 = 75因为齿轮3和齿轮5同轴线，所以有：r5 r2二r2r3由于各齿轮模数相同，则有Z3 = Z5 Z2 - Z2 = 25 25 - 20 = 302 .由齿轮1、2- 2、3及系杆4组成差动轮系有.4 n1 - n4Z2 Z325 301i13(1)n 3 -阳Z1 Z2H75 汇 2023 .由齿轮1、2、5及系杆4组成差动轮系有.4 n1 -n4Z5251115(2)n 5-'门4Zi7534 .齿轮1 > 6、3组成定轴轮系，齿轮1 和 3 轴线重合，且齿数相同 有：ni *il3 '门3,nin3zi匕 一ni (3)(采用画箭头法判别

11、臥的“ +”、“”号)1将式(3)代入式(1):n1n4 二 -一(n1n4)2解 得n1 = 3 n4(4)1将式(4)代入式(2): 3n4 - n4 - - - (n5 - n4)3解得i54 =空=-5 ; 齿轮5和系杆4转向相反。八、已知某机械一个稳定运动循环内的等效力矩M r如题八图所示,等效驱动力矩Md为常数，等效构件的最大及最小角速度分别为：Wmax = 200rad / s及 Wmin =180rad /s。试求：1. 等效驱动力矩M d的大小；2. 运转的速度不均匀系数；3. 当要求：在0.05范围内，并不计其余构件的转动惯量时，应装在 等效构件上的飞轮的转动惯量Jf。制

12、Jgm)1题八图解题八图解：1.根据一个周期中等效驱动力矩的功和阻力矩的功相等来求等效 驱动力矩：dMn2 odrMn2 Io/口1兀7兀得M厂厂（100叮 1 00 7T"2125N m200-180""1902.直接利用公式求:.:11WmTWmax Wmin )(200 180) = 190rad / sWmax -WminQ =Wm= 0.1053.求出最大盈亏功后，飞轮转动惯量可利用公式求解：Wmax =(212.5 -100)7618.5J4Wmax618.5wm1902 0.05二 0.3427kg m2八、如题九图示的三重量位于同一轴面内，其大小及

13、其中心至回转 轴的距离各为：Q1 =100N，Q2 =150N，Q3 =200N , A 二 r3 = 100mm， a = 80mm。又各重量的回转平面及两平衡基面间的距离为L =600 mm，200mm， L2 = 300mm， L3 = 400mm。如果置于平衡基面I和U中的平衡重量Q和Q的重心至回转轴的距离为 r Jr'100mm，求Q和Q”的大小。题九图解：1.将各重径积分解到平衡基面I和U平衡基面I中各重径积的分量为 L 6020Q1rQ1r1- =100 10666.67N cmL60L L26030Q2r2 = Q2r2一 =150 8600N cmL60L 一 L36

14、0 40Q3r3 =Q3r33 =200 10666.67N cmL60平衡基面U中各重径积的分量为Q；r Q1 * - Q；* = 1000 - 666.67 二 333.33N cmQ22 Q2r2 - Q22 1200 - 600 = 400N cmQ33 二 Q3D - Q33 = 2000 - 666.67 = 1333.33N cm2 平衡基面I中的平衡重量 Q在平衡基面I中加了平衡重量 Q 达到平衡，应使' Qi ri = Q；r； Q2L Q3r3 Q r = 0因上式中的重径积不是同向，就是反向，故得Q r = Q/r/ Q3r3 -Q2r2 二 666.67 666.67 -600 二 733.34N cm已知 r =10cm，则q 二空竺4 二733聖=73.334Nr"