机械原理 试题A评分标准及答案

1/2北京航空航天大学2023年6月班号学号姓名成绩《机械原理》期末考试A卷注意事项：1、闭卷考试2、考试时间：120分钟题目：一、机构自由度计算（14分）………(分)二、机构运动分析（14分）…………(分)三、连杆机构设计（15分）…………(分)四、凸轮机构（14分）………………(分)五、齿轮机构（15分）………………(分)六、轮系（14分）……………………(分)七、机械系统动力学（14分）………(分)一、（本题14分）计算题1图所示系统的自由度。如有复合铰链、局部自由度、虚约束应注明。绘有箭头的构件为原动件，试判断系统能否成为机构？为什么？题1图答案：E处为复合铰链（2分）杆FI及转动副F，I引入虚约束 （2分）滚子B处为局部自由度（2分）计算部分解法1：n=8,PL=11,PH=1（6分，每个2分）F=3n–2×PL–PH=3×8-2×11–1=1（1分）自由度数等于原动件数，所以该系统能成为机构。（1分）计算部分解法2：（6分，每个2分）（1分）自由度数不等于原动件数，所以该系统不能成为机构。（1分）

二、（本题14分）如题2图所示，构件1为原动件，转速为ω1，方向如图所示。请应用速度瞬心法求构件5速度v5，并标出其运动方向。注：只需要给出v5的表达式，不要求给出确切数值；只需确定必要的瞬心位置，不要求确定所有瞬心位置。题2图答案：确定P13，P23， （2分）根据三心定理，确定P12 （2分）P12P13ω1=P23P12ω2 （1分）确定P23，P24，P45，P35， （4分）根据三心定理，确定P25 （3分）v5=P23P25ω2 （1分）方向向右 （1分）

三、（本题15分）请用作图法设计类似于题3图所示的偏置曲柄滑块机构ABC。其中，滑块的行程H=50mm，偏距e=15mm，行程速比系数K=1.25。请重新作图，设计该机构。（比例系数：µ=0.001m/mm）。题3图答案：由行程速比系数K求出极位夹角：θ=180*(K-1)/(K+1)=20 （2分） 由H确定C1和C2： （2分）由e确定A所在的水平线位置： （2分）由C1和C2，以及θ确定辅助圆： （3分）辅助圆与过A横线交点为圆心A位置： （3分）根据AC1与AC2长度关系，确定AB和BC长度，画出各线段长度。（3分）

四、（本题14分）试在题4图所示的偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构中，（1）画出凸轮基圆；（2）标出从动件与凸轮从接触点C到接触点D时，该凸轮转过的转角；（3）标出从动件与凸轮在D点接触的压力角；（4）标出从动件从最低位置到在D点接触时的位移s。题4图答案：(1)基圆（4分）(2)（4分）(3)（3分）(4)s（3分）

五、（本题15分）已知一对渐开线直齿圆柱标准齿轮（、、）外啮合传动，，小齿轮为顺时针转动的主动轮，其齿数，啮合角，理论啮合线长mm。（1）该对齿轮是否为标准安装？说明理由。（2）试求这对齿轮的模数及。（3）用作图法求解该对齿轮在标准安装条件下的重合度。答案：（1）不是正确安装。如果是正确安装，（2分）（2），CN，（4分）（3）（2分）（2分），a'=83.64mm（1分）Pn=πmcos从图上量取（图）（2分）（1分）

六、（本题14分）在题6图所示的轮系中，已知各齿轮的齿数为：z1=75，z2=z4=25，z2=20，齿轮1和齿轮3的轴线重合，且z1=z3。组成轮系的各齿轮模数相同，n4=1000r/min。试求系杆H的转速nH的大小和转向。题6图答案：对于定轴轮系1-5-3，则有（3分）对于周转轮系4-2-1-H，（3分）对于周转轮系3-2-2-1-H，（2分）注意到双联齿轮系3-2-2-4的装配关系满足，即由此可得（3分）从而有由此导出（1分）代入式中，可得，因此有（1分）负号表示nH的转向与n4相反（1分）

七、（本题14分）题7图a为某机器传动系统简图。图中O1为输入轴，滑块B为执行构件。其中，各轮的齿数为z1=25，z2=50，z3=z5=30，z4=60，z6=90。齿轮2与齿轮3固连，齿轮4与齿轮5固连，曲柄与齿轮6固连。取O4轴为等效构件，一个运动周期内作用在O4轴的等效阻力矩Mer如题7图b所示，O4轴上的等效驱动力矩Med为常数。轴O4的平均转动角速度为m=2.5rad/s，传动系统各构件在O1轴的等效转动惯量为Je1=1.0kgm2。试求：（1）轴O4上的等效驱动力矩Med；（2）机械系统在轴O4的等效转动惯量Je4；（3）最大盈亏功ΔWmax；（4）要求速度不均匀系数0.02，则加在轴O1上的飞轮转动惯量JF至少应为多少？题7图答案：（1）一个周期内等效驱动力矩所作的功与等效阻力矩所作的功相等，有（2分）（2）由等效原理，有