机电自动化机械原理试卷A答案卷

PAGEPAGE3中国矿业大学《机械原理》考试（A）卷答案卷考试时间：120分钟考试方式：闭卷机自2004级（2006.6.6）学院班级姓名学号题号一二三四五六七八九总分满分16121061210141010100得分阅卷人一、选择题（每题2分，选对了得2分，选错或不选不得分，共16分）1.飞轮的主要作用为减小机器的速度波动；③。①减小电动机的输入功率；②改善机器的外观；③减小机器的速度波动。2.直齿圆锥齿轮的标准参数取在②处。①圆锥齿轮的小端端面；②圆锥齿轮的大端端面；③圆锥齿轮的齿宽中点截面。3.在图示的正弦机构中，曲柄1为主动件，该机构的压力角α＝②。题3图正弦机构A0ω1A4题3图正弦机构A0ω1A4321M1Fr4.机构具有确定运动的条件为③。①自由度大于1；②自由度等于1；③自由度≥1且与原动件数目相等。5.渐开线直齿圆柱齿轮分度圆上的标准参数有①。①压力角与模数；②齿顶高系数；③齿根高系数。6.对于曲柄摇杆机构，当取摇杆为机架，则将成为③。①曲柄摇杆机构；②双曲柄机构；③双摇杆机构。7.在渐开线直齿圆柱齿轮公法线测量中，使用了渐开线直齿圆柱齿轮的②。①分度圆上的参数；②基圆上的参数；③齿根圆上的参数。8.在凸轮机构中，若从动件的运动规律相同，基圆半径相同，主要尺寸相同，工作阻力相同，润滑条件相同，移动滚子从动件与移动平底从动件凸轮机构的机械效率较高的是②。①前者；②后者；③两者相同。二、填空题（每题2分，填对了得2分，填错或不填不得分，共12分）1.在选择平底从动件盘形凸轮机构的运动规律时，应确保凸轮处处外凸条件存在。2.机器运转时周期性速度波动产生的原因为合外力是变化的、等效转动惯量是变化的、他们变化的周期不一致。3.铰链四杆机构连杆点轨迹的形状和位置由9个参数确定。4.渐开线齿轮传动的三个特点为满足定传动比、中心距的变化不影响传动比、相互作用力在确定的直线上。5.刚性长转子动平衡的条件为惯性力之和为零、惯性力矩之和为零。6.滚刀加工渐开线标准直齿轮不根切的条件为z≥2/sin2αz≥17。A124yxBA124yxBDGE675C3312456O1O3ABCDF＝3×(N－1)－2×PL－1×PHF＝3×(7－1)－2×8－1×1＝1F＝3×(N－1)－2×PL－1×PHF＝3×(5－1)－2×5－1×1＝1或F＝3×(6－1)－2×6－1×1－1＝1局部自由度虚约束2与5组成齿轮齿条副2与3组成齿轮移动副四、作图计算（6分）O1O3315D42B6Cω1O1O3315D42B6Cω1解：VB2＝ω1LO1B＝ω1×μL×O1B＝10×5×12.2＝610mm/s＝0.610m/sVB3＝VB2＋VB3B2VC4＝VC3＋VC4C3pb2b3c3c4V5＝VC4＝0.238m/sVB3＝0.48m/sVC3＝0.22m/s题4图五、计算飞轮的转动惯量（12分＝4＋4＋4）一个稳定运转的机械系统，以主轴为等效构件时，其等效阻力矩Mr的变化规律如图示。设等效驱动力矩为常数，运动周期为2π。系统的等效转动惯量为常数（不包括飞轮的），Je＝1kgm2。主轴平均转速nm＝970r/min，运转速度不均匀系数［δ］＝0.01。1200－1200－Mrφ－Mr/(Nm)03π/22π1050Md0.4375πW1aW3bW2题5图（1）等效驱动力矩Md；（4分）解：Md×2π＝1200×3π/2＋1200×(2π－3π/2)/2，Md＝1050Nωm＝2πnm/60＝2π×970/60＝101.58rad/s（2）最大盈亏功ΔWmax；（4分）W1＝(1050－1200)3π/2＝－706.86Nm，W2＝(1050－1200)(0.5－0.4375)π/2＝－14.73Nm，W3＝1050×0.4375π/2＝721.58Nm，对Wi累加：0－706.86－721.58０△Wmax＝0－(－721.58)＝721.58Nm，（3）安装在主轴上的飞轮转动惯量JF。（4分）JF＝△Wmax/(ω2m［δ］)－Je＝721.58/(101.582×0.01)－１＝7－１＝6kgm22C4Fr12C4Fr1BAMd3eω1r′0nnαSP13题6图图示为一偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构，比例尺μL＝图上尺寸/实际尺寸＝1：10，凸轮的角速度ω1＝10rad/s，主动力矩Md＝10Nm，不计运动副中的摩擦。(1)在图上画出该凸轮的基圆，量出基圆半径r′0；（2分）(2)在图上标出该位置时从动件的压力角α；（2分）(3)在图上标出该位置时从动件的位移S；（3分）(4)求此位置工作阻力Fr的大小。（3分）解：(1)基圆半径r′0如图所示，(2)、(3)压力角α与位移S如图所示；(4)由Mdω1＝FrV3得Fr为Fr＝Mdω1/V3＝Md/(V3/ω1)＝Md/(AP13×10)＝10/(0.0122×10)＝82N。七、关于齿轮机构的基本问题（共14分）已知一对标准安装(无侧隙安装)的外啮合渐开线直齿圆柱标准齿轮的中心距a＝170mm，i12＝2.4，m＝5mm，α＝20，ha*＝1，c*＝0.25。试求：解：基本关系：a＝m(z1＋z2)/2＝mz1(1＋i12)/2170＝5z1(1＋2.4)/2z1＝20齿轮1、2的齿数z1、z2；（4分）z1＝20z2＝48分度圆直径d1；（2分）d1＝mz1＝5×20＝100mm齿顶圆直径da1；（2分）da1＝(z1+2ha*)m＝(20＋2)5＝110mm齿根圆直径df1；（2分）df1＝(z1－2－2c*)m＝(20－2－2×0.25)5＝87.5mm齿厚s和齿槽宽e；（2分）s＝e＝mπ/2＝5π/2＝7.854mm以及两轮的节圆直径、和顶隙c。（2分）d′1＝d1＝100mm；d′2＝d2＝240mmc＝c*m＝0.25×5＝1.25mm题8图O2O2题8图O2O22'33'4HO'32O31n1nH已知各轮的齿数z1＝18，z2＝36，＝32，z3＝40，＝18，z4＝90。(1)计算图示轮系的传动比i1H（8分）；(2)n1的转向如图示，标出系杆H的转向（2分）。解：(1)计算传动比i1Hω2－ωH＝6.25ωH，ω2＝7.25ωH，i2H＝ω2/ωH＝7.25，i1H＝ω1/ωH＝(ω1/ω2)(ω2/ωH)＝－2×7.25＝－14.5；(2)系杆H的转向与齿轮1的转向相反。九、关于连杆机构作图设计的基本问题（10分）试设计一个曲柄摇杆机构，已知K、c、ψ和a，以下图为对象。1)说明设计的作图步骤（8分），2)标出最小传动角γmin（2分）。B1B1B2C1C2DPNMψθθEa2ab－aC1aCfAγminB3C3C(b－a)题9图1)设计的作图步骤(1)首先按给定的行程速比系数K求出极位夹角θ，即θ＝180°(K－1)/(K＋1)。(2)选取适当的长度比例尺uL(m/mm)，按已知的摇杆长度c和摆角ψ，画出摇杆在左、右的极限位置C1D和C2D；(3)连接C1和C2；(4)作C1M⊥C1C2；(4)再画出∠C1C2N＝90°－θ，使C2N和C1M相交于P点。(5)再作△PC1C2的外接圆Cf，则圆弧C1PC2上任一点A至C1和C2连线的夹角∠C1AC2均等于极位夹角θ，因此，曲柄轴心A可在此圆弧上选取。(6)以C1为圆心、以2a为半径作圆弧C1a；(7)在辅助圆Cf上试找一A点，试取一半径（b－a）作圆，当该圆弧通过C2点且与圆