東北農(nóng)業(yè)大學工程學院808機械設計基礎（含機械原理與機械設計）之機械原理考研強化模擬題

2017年東北農(nóng)業(yè)大學工程學院808機械設計基礎(含機械原理與機械設計)之機械原

理考研強化模擬題(一)說明：①本資料為VIP學員內部使用，嚴格按照2017考研專業(yè)課大綱及歷年常考題型岀題。一、判斷題TOC\o"1-5"\h\z.漸開線內齒輪的基圓一定位于齒根圓之內。( )【答案】V.在設計用于傳遞平行軸運動的齒輪機構時’若中心距不等于標準中心距，則只能采用變位齒輪來配湊中心距。( X【答案】X［解析】采用斜齒輪傳動時，也通過改變螺旋角的大小來調節(jié)中心距。.斜齒輪的法面齒頂高小于端面齒頂高。( )【答案】x【解析】斜齒輪的法面齒頂高與端面齒頂高是相同的。.構件作平面運動的三個自由度是一個移動和兩個轉動。( )【答案】錯［解析】構件作平面運動的三個自由度是兩個移動和一個轉動。.平面運動副按其接觸特性，可分成轉動副與高副。( )【答案】錯【解析】平面運動副按其接觸特性，可分成低副與高6.斜齒圓柱齒輪的正確嚙合條件是：叫產(chǎn)％，)【答案】X【解析】斜齒圓柱齒輪的正確嚙合條件是：嗚產(chǎn)％，七=%2,丹=功2(外嚙合取負，內嚙合取正).斜齒圓柱齒輪的標準模數(shù)和標準壓力角在法面上。( )【答案】V.速度多邊形的起始點P是機構中速度為零的所有點的速度影像。( )【答案】對［解析］p/點一一極點，構件上絕對加速度為零的點：極點P，向夕卜放射的矢量一構件上相應點的絕對加速度。.盤狀凸輪基圓上，至少有一點是在凸輪廓線上。( )【答案】V【解析】盤狀凸輪機構的基圓是以凸輪回轉中心為圓心,以凸輪最小半徑為半徑所作的圓。.標準斜齒輪的端面壓力角等于20( )【答案】x【解析】標準斜齒輪的法面壓力角等于20。二、簡答題?試論證漸開線齒廓能夠滿足定角速比要求?！敬鸢浮咳鐖D所示(I)過嚙合點K作兩齒廓的公法線nn,與兩輪連/D線交于C點；(2)根據(jù)漸開線的性質，公法線tin必是兩基圓的內公切線；(3)根據(jù)瞬心定律，有：饑皿=CO2：COj(4)同一方向的內公切線只有一條，它與連心線的交點C的位置是固定不變的。因此，漸開線齒廓滿足定角速比要求。.機構具有確定運動的條件是什么？當機構的原動件數(shù)少于或多于機構的自由度時’機構的運動將發(fā)生什么情況？【答案】機構具有確定運動的條件：機構的原動件數(shù)目等于機構的自由度。如果機構的原動件數(shù)目小于機構的自由度，機構的運動將不完全確定；如果原動件數(shù)目大于機構的自由度，將導致機構中最薄弱環(huán)節(jié)的損壞。.何謂速度瞬心?相對瞬心與絕對瞬心有何異同點？【答案】速度瞬心為互作平面相對運動的兩構件上瞬時速度相等的重合點。絕對瞬心的絕對速度為零，相對瞬心處的絕對速度不為零。圖【答案】下半部的結構為一復式螺旋結構，可在一定程度上實現(xiàn)準確定心。通過同步調整緊定螺釘，使得螺釘在軸向有微小移動，能保證工作準確定心并夾緊。.通過對串聯(lián)機組及并聯(lián)機組的效率計算，對設計機械傳動系統(tǒng)有何重要啟示？【答案】通過對串聯(lián)機組及并聯(lián)機組的效率計算,得出以下結論：只要串聯(lián)機組中任一機器的效率很低，就會使整個機組的效率極低；串聯(lián)機器的數(shù)目越多，機械效率也越低；并聯(lián)機組的總效率主要取決于傳遞功率最大的機器的效率。.棘輪機構、槽輪機構、不完全齒輪機構及凸輪式間歇運動機構均能使執(zhí)行構件獲得間歇運動’試從各自的工作特點、運動及動力性能分析它們各自的適用場合?！敬鸢浮?1)棘輪臓特點：結構簡單，制造方便，運動可靠，棘輪軸每次轉過角度的大小可以在較大的范圍內調節(jié)，但是工作時有較大的沖擊和噪聲；運動精度差；因此適用于速度較低和載荷不大的場合。(2)槽輪臓特點：結構簡單，夕卜形尺寸小，機械效率高，能較平穩(wěn)地、間歇地進行轉位，但傳動中存在柔性沖擊；因此適用于中速場合。(3)不完全齒輪機構特點：結構簡單，容易制造，工作可靠，設計時從動輪的運動時間和靜止時間的比例可以在較大范圍內變化，但有較大沖擊：故適用于＜氐速、輕載的場合。(4)凸輪式間歇運動機構特點：結構緊湊、運轉可靠、傳動平穩(wěn)，轉盤可以實現(xiàn)任意的運動規(guī)律，并能適用于高速轉動，但加工精度要求高，安裝調整較困難；適用于高速高精度的場合。.構件組的靜定條件是什么?基本桿組都是靜定桿組嗎？【答案】構件組的靜定條件：〃 '/>h.其中n為構件組中構件數(shù)目’P,為低副個數(shù)'P”為高副個數(shù)。由于基本桿組符合 ，，所以基本桿組都滿足靜定條件’都是靜定桿組。圖【答案】在蝸桿蝸輪機構中，通常蝸桿是主動件，從動件蝸輪的轉向主要取決于蝸桿的轉向和旋向。可以用左、右手法則來確定，右旋用右手判定，左旋用左手斷定。圖(a)所示是右旋蝸桿蝸輪，用右手四指沿蝸桿角速度。方向彎曲，則拇指所指方向的相反方向即是蝸輪上嚙合接觸點的線速度方向，所以蝸輪以角速度命逆時針方向轉動。圖(b)所示是左旋蝸桿蝸輪，用左手四指沿蝸桿角速度州方向彎曲，則拇指所指方向的相反方向即是蝸輪上嚙合接觸點的線速度方向，所以蝸輪以角速度。順時針方向轉動。如果把圖(b)的蝸輪放在蝸桿下方?如圖(c)所示，則蝸輪逆時針方向轉動，這說明蝸輪轉向還與蝸桿蝸輪相對位置有關。蝸桿蝸輪轉動方向也可借助于螺旋方向相同的螺桿螺母來確定，即把蝸桿看作螺桿，蝸輪看作螺母，當螺桿只能轉動而不能作軸向移動時，螺母移動的方向即表示蝸輪上嚙合接觸點的線速度方向，從而確定了蝸輪轉動方向。三、計算分析題19.已知一用于一般機器的盤形轉子的質量為30kg,其轉速何(XX)r/min,試確定其許用不平衡量。【答案】由題中已知條件，查各種典型轉子的平衡等級和許用不平衡量表,取平衡等級G6.3,即A=6.3mm/So由平衡精度，皿'?得許用偏心距［睥啰=1鴛潛.3=105則該轉子的許用不平衡質徑積為:［，/r］=/nW-(aOXltfJXdO-OSXia1)=3oa9g-mni

20.圖所示為紡織機中的差動輪系，設Z,30.z3=25.z3=Z4-24?z5=18,%=121,%48?200r/min.11曠316r/min，求m等于多少？圖【答案】圖中周轉輪系是由行星輪2、3、4、5、行星架H和太陽輪I、6組成的差動輪系，其轉僻侖系的倒比為:”g%25X24X121__60530X24X18_108解得:〃6=“阮蒙卯%將nH=316r/min.%=48~200r/min代入，解:得七=268.16~285.29r/mint21.T示準斜齒輪傳動，已知7i=28,z,=58.法面模數(shù)mn=4mm,螺旋角卩=10七試求:(I)兩齒輪的齒頂圓直徑及中心距：(2)當中心距離為180mm時，如何改變參數(shù)來滿足要求?！敬鸢浮?I)兩齒輪的齒頂圓半徑為=56.86〃皿=56.86〃皿12cosfl2xcosl0°2cos/?4x5822cos/?4x582xcos10°=117.79m貝l]^ai=2rj+2h，〃i"=2x56.86+2x1x4=121.12irunda2=2^+2喧叫=2x117.79+2x1x4=243.58〃噸因此兩齒輪的中心距為〃=匕+%=174.65////?/(2)斜齒圓柱齒輪傳動中心距則可通過改變0來調整中心距，因此可得：’亦*線気芝".MT

.試設計圖所示的六桿機構。該機構當原動件1自y軸順時針轉過少.2=60°時，構件3順時針轉過饑廣45。恰與x軸重合。此時，滑塊6自&點移動到凡點’位移SWlOmm試確定皎鏈B及C的位置。圖I【答案】選擇合適的比例尺同作圖，如圖所示。首先固定。G5?繞D點旋轉,使G點與G點重合，此時旦旋轉到E；作E烏的垂直平分線,與Dq交于點G,即為所求絞鏈C的位置。固定.繞點A旋轉，使點與&點重合，此時q旋轉到G作CC的垂直平分線，與叫交于點用,即為所求絞鏈5的位置。從圖中量得：頃=吋AB\=105mm.lBC=AxBC=58"S1，lCD=/z,xCD,=37mm，1ce=“xC占I=43叫〃。經(jīng)驗證，左朧連續(xù)。.在如圖所示的輪系中’已知各輪的齒數(shù)為為=24,Z2=60,Z3=96.模數(shù)m=4mm.輪1、輪2為標準齒輪，兩個行星輪對稱布置，每個行星輪的質量艸=】。陸，各構件的轉動慣量分別為Ji-0.(X)5kg-m2.J?=0.01kg-m2,JH=O.02kg?m2.當系桿在wHo=lOOrad/s時停止驅動，同時用制動器T制動，要求系桿在1周內停下來。試問應加的制動力矩M,應為多大？圖［答案】(1)計算齒輪1為等效構件時的等效轉動慣量L厶=厶(性尸+2厶帶)'+Jh(組尸+2殆(対)‘TOC\o"1-5"\h\z納 S 5 O)\式中以為行星輪2回轉軸線的速度。由題意可知? 1.., 21X(24+60) 八,,ova=wji?Kh=2_m(zt+z：?'iTfodo―0,168to|?■H(t>\—Wil CM1~WH 2a 96 .dqz；= =— =_K=_4? a>3—coh 0—con 。 24可得G)H/(O|=l/5由詣=參2=號=-費=-成并將SH=Oh/5代入±為可得叱/<01=-3/25故J.=兒+2厶《性尸+」m(妙)'+2皿《業(yè)並尸=0.005+2X0.01X(-~>*+0.O2X《§)：+2X]OX《^|^)：=0.0287kg-m2(2)求制動力矩Mi根據(jù)力矩形式的機械運動方程式/.笠=可得Mi—昭=時?=丄紉 (a)設系桿1周內停下來白所需的時間為t，則平、=""+*打式中，G)i=O,(0|0=iiu<?>HO=5X100=500rad/s,(pi=iiH<PH=5X2jc=l(ht由此得3L5。。，"乂亨尸，解得-壽將I代入式(a)中，考慮到制動時已停止驅動，即、=。，所以MT=0.0287X^~^0)N-m=-114.252N-m故Mt=114.252N?m.曲柄搖桿機構中’當以曲柄為原動件時,機構是否一定存在急回運動，且一定無死點?為什么？【答案】當機構存在極位夾角時，機構才具有急回特性。同理在曲柄搖桿機構中,當以曲柄為原動件時，當極位夾角不為零時，機構便具有急回特性，此時機構的最小傳動角不為零，故該機構一定無死點。.如圖所示，已知四桿機構ABCD的尺寸比例及其連桿上E點的軌跡曲線，試按下列兩種情況設計一具有雙停歇運動的多桿機構:(I)從動件搖桿輸出角為45°：(2)從動件滑塊輸岀行程為5倍曲柄長度。

107107222圖1【答案】(1)如圖⑴所示,在E的軌跡曲線上找兩段近似圓弧烏確.兩段弧的圓心分別在戶、尸點，作FF'的中垂線a/,作匕=67.5。，交"'于G點，得到釵鏈G,多桿機構人BC庭FG滿足要求。(2)如圖(b)所示，在E的軌跡曲線上找兩段近似直線及伊，兩段直線的交點即為釵鏈F的位置，得到多桿機構但是從題目所給軌跡曲線可以看出，曲線上相距最遠的兩點距離(滑塊的行程)遠小于5倍的曲柄長度，所以“從動件滑塊輸岀行程為5倍曲柄長度”無法保證。圖2圖2mm.h：72mm.mm.h：72mm.試求：該機構的極位夾角火桿3的最大擺角9、最小傳動角利和行程速度B兩個轉動副是否仍為周轉副？.圖所示絞鏈四桿機構中，各桿的長度為h28mm.h52mm.1,50(1)當取桿4為機架時，變化系數(shù)K;將演化成何種類型的機構?為什么？并說明這時C、D將演化成何種類型的機構?為什么？并說明這時C、D兩個轉動副是周轉副還是擺轉副；(3)當取桿3為機架時，【答案】(1)做出該機構在極位時的運動簡圖，如圖2(a)所示。由幾何關系可得極位夾角：

=arccos魚需儂婦e 一“十一2Z?(/,+/：) 2Z.(/,-/,)(28+52)?+72’一5(/ (52—28)'+72*—50、少=arCCOS-2X72X(28+52)~一=arccos魚需儂婦e 一“十一2Z?(/,+/：) 2Z.(/,-/,)(28+52)?+72’一5(/ (52—28)'+72*—50、少=arCCOS-2X72X(28+52)~一arcCOS2X72X(52-28)>19-4桿3的最大擺動角：Zi4-Z：-(Z,4-Z,)r /；+以一(。一4尸(P=arccos arccos21山50’+72’一(28+52尸=arccos n -arccos21,1.50,+72,-(52~28)*_702X50X722X50X72(h)圖2做出主動曲柄與機架共線時的運動簡圖,如圖2(b)所示。可得兩位置時的傳動角：/Ly>~arccos=5迓堅二斃地頃/,=arccos芟土業(yè)arccos2X52X50t52Lh.5O：-<7.24-28)!=23>則最小傳動角:/nun=min(\/2)=23°“180。+。180°+19.4°,睥行??度變化系數(shù)：(2)當取桿1為機架時，首先機構滿足桿長條件，又最短桿1為機架，此時機構為雙曲柄機構：C、D副為擺轉副。(3)當取桿3為機架時，首先機構滿足桿長條件，且最短桿為連桿，此時機構為雙搖桿機構;此時連桿上A、B副仍為周轉副。27.用齒條刀具加工一直齒圓柱齒輪。設已知被加工齒輪輪坯的角速度(w=5rads刀具移動速度為0.375m/s,刀具的模數(shù)m-=10mm，壓力角a=20°(1)求被加工齒輪的齒數(shù)Zi：(2)若齒條分度線與被加工齒輪中心的距離為77mm,求被加工齒輪的分度圓齒厚。【答案】(1)由于用齒條刀具加工齒輪時，被加工齒輪的節(jié)圓與其分度圓重合’且與刀具的節(jié)線做范成運動，貝U有旳=5且*=嗎/2,故得z,=2v/J/m^l=2x375/(10x5)=15(2)齒輪齡度圓消圣為：*=/2=(10x15)/2〃助=75mm因刀具安裝的距離L=77mm,大于被加工齒輪的分度圓半劄=75,灑,則被加工齒輪為正變

位，其變位量為rm=L-rx=77-15nvn=2nun,彳導x=2/10=0.2故被加工齒輪的分度圓齒厚為s=(々/2+2xtan =(汗/2+2x0.2xtan20°)x10=17.164mm28.圖示斜面機構，滑塊在垂直力Q(含重力)與平行斜面的力F作用下勻速運動，滑塊與斜面的摩擦系數(shù)為，；試推導：(1)滑塊勻速上升時機構的效率；(2)滑塊勻速下降時機構的效率及自鎖條件?！敬鸢浮?1)圖2(a)為滑塊上升時的力矢量平衡圖，可得摩擦角為(P=arctanf由三角形正弦定量有：F_Qsin(人+0)sin(90°—Q)可得：F=QSin(A+Q)cos。當f=0時有：￡)=<?sinx從而效率為：sin2cos<p“F sin(九+伊)(?) 0?圖2(2)圖2(b)為滑塊下降時的力矢量平衡圖，由三角形正弦定量有:F_Qsin(人一伊)sin(90°+^)可得：

F=esinU-￡)COS。當f=0時有：%=Qsin人從而效率為：、_%_sin2cos"Fsin(2-(p)此時自鎖條件為：入"2017年東北農(nóng)業(yè)大學工程學院808機械設計基礎（含機械原理與機械設計）之機械原理考研強化模擬題（二）說明：①本資料為VIP學員內部使用，嚴格按照2017考研專業(yè)課大綱及歷年?？碱}型岀題。一、判斷題TOC\o"1-5"\h\zI.在凸輪機構中，基圓半徑取得較大時，其壓力角也越大。（ ）【答案】x【解析】在正偏置的凸輪機構中，基圓半徑越大時，其壓力角則越小。在剛性轉子中，滿足靜平條件的轉子一定滿足動平衡條件。（ ）【答案】錯【解析】當僅使其慣性力得到平衡時，稱為靜平衡。若不僅使慣性力得到平衡，還使其慣性力弓I起的力矩也得到平衡，稱為動平衡。因此滿足靜平條件的轉子不一定滿足動平衡條件。與標準斜齒輪相比，正變位齒輪的齒距變大。（ ）【答案】x【解析】變位齒輪，模數(shù)、壓力角、分度圓直徑、齒距，都不變；正變位齒輪，齒厚、齒根圓、齒頂圓，都變大，齒根高變小、齒頂高變大：負變位齒輪則相反。.齒條是相當于齒數(shù)為無窮多的齒輪’那么齒條與齒輪嚙合時’其重合度當為無窮大。（ X【答案】x【解析】重合度隨著齒數(shù)的增多而增大，當齒數(shù)趨于無窮大時，重合度極限為L98".為了避免從動件運動失真，平底從動件凸輪輪廓不能內凹。（ ）【答案】V.當齒輪與齒條不是在標準安裝下嚙合時，齒輪上的節(jié)圓不再和分度圓相重合?而齒條上的節(jié)線也不再和分度線相重合。（ ）【答案】x［解析】標準齒輪與齒條不是在標準安裝時，齒輪上的節(jié)圓仍和分度圓相重合，但齒條上的節(jié)線不再和分度線相重合。.凸輪機構的等加速等減速運動規(guī)律是指從動件在推程中按等加速運動，在回程中按等減速運動。（ ）【答案】x【解析】凸輪機構的等加速等減速運動規(guī)律是指從動件在推程中先做等加速運動，后作等減動。.經(jīng)過動平衡的回轉件肯定不需要再作靜平衡了。( )【答案】對［解析】轉子動平衡的條件是：各偏心質量(包括平衡質量)產(chǎn)生的慣性力的矢量和為零’以及這些慣性力的矢量和為零，以及這些慣性力所構成的力矩矢量和也為零。其一定能夠滿足靜平衡(離心慣性力系的合力為零)的條件。.在皎鏈四桿機構中’如果以最短構件為機架,則可能存在一個曲柄。( )【答案】x［解析】校鏈四桿機構，若滿足桿長條件,如果以最短構件為機架，則一定存在兩個曲柄；若不滿足桿長條件，則不存在曲柄。因此不可能存在一個曲柄。.變位蝸桿傳動，蝸桿節(jié)圓直徑4［蝸桿分度圓直徑此蝸輪節(jié)圓直徑內［蝸輪分度圓直徑山。()【答案】x［解析】變位蝸桿傳動中，是對蝸輪進行變位，變位后蝸輪的分度圓與節(jié)圓仍舊重合，因此有蝸輪節(jié)圓直徑"；=蝸輪分度圓直徑而蝸桿節(jié)圓直徑有可能等于蝸桿分度圓直徑①。二、簡答題.造成機械振動的原因主要有哪些？常采用什么措施加以控制？［答案】(I)造成機械振動的原因是多方面的，主要有：丄機械運轉的不平衡力形成擾動力，造成機械運轉的振動：作用在機械上的外載荷的不穩(wěn)定引起機械的振動；高副機械中的高副形狀誤差(如齒廓誤差，凸輪輪廓誤差)引起的振動：其他如鍛壓設備弓I起的沖擊振動、運輸工具的顛簸搖擺等。(2)常用的用于控制、減小設備的振動和噪聲的方法有：丄減小擾動，即提高機械的制造質量，改善機械內部的平衡性和作用在機械上的夕卜載荷的波動幅度；②防止共振’通過改變機械設備的固有頻率、擾動頻率，改變機械設備的阻尼等；已采用隔振、吸振、減振裝置。.圖為一剛性轉子’為兩個不平衡的質量，且n=-丄怎樣處理才能使轉子滿足動平衡？圖I【答案】S0ZZ圖2.由式JF△Wmax/("期).你能總結出哪些重要結淪(希望能作較全面的分析)？【答案】(1)為計算岀飛輪的轉動慣量冬，首先要求岀最大盈虧功△世皿。(2)當時、與仁一定時，若0］降低，則飛輪的轉動慣量匕就需很大，所以，過分追求機械運轉速度的均勻性，將會使飛輪過于笨重。(3)由于人不可能為無窮大，和％又都是有限值，國均不可能為零，即安裝飛輪后機械運轉的速度仍有周期波動，只是波動的幅度減小了而已。(4)當審皿與0］_定時，厶與％的平方值成反比，所以為減小厶，最好將飛輪安裝在機械的高速軸上。當然，在實際設計中還必須考慮安裝飛輪軸的岡惟和結構上的可行性等。.一對平行軸斜齒圓柱齒輪外嚙合的條件是什么，其重合度分為哪兩部分？【答案】模數(shù)相等：mn,=mn2^,,=01.2：壓力角相等：％=是或a』=a口：螺旋角大小相等，旋向相反。其重合度由端面重合度乞和軸面重合度％兩部分組成。15.何謂機構的組成原理?何謂基本桿組?它具有什么特性?如何確定基本桿組的級別及機構的級別？【答案】機構的組成原理：任何機構都是可以看作是由若干個基本桿組依次連接于原動件和機架上而構成的?；緱U組：不能再拆的最簡單的自由度為零的構件組。特性：自由度為零、不可再分。桿組的級別的確定：桿組中包含有最多運動副的構件的運動副數(shù)目O機構的級別的確定：機構中最尚級別基本桿組的級別。.簡述鉉鏈四桿機構存在曲柄的充分條件?！敬鸢浮库O鏈四桿機構存在曲柄的充分條件：最長桿長度與加上最短桿長度之和不大于其余兩桿長度之和’且?guī)龡U為連架桿或者機架。.既然動平衡的構件一定是靜平衡的.為什么一些制造精度不高的構件在作動平衡之前需先作靜平衡？［答案】(1)靜平衡所需的設備簡單、操作過程快捷，易方便地確定出構件的偏心質量。(2)經(jīng)過靜平衡后，各偏心質量所產(chǎn)生的慣性力和慣性力偶矩大大減小，可方便地控制在動平衡設備的測量范圍內。經(jīng)過動平衡后，可進T提高構件的動平衡精度。.何謂平衡力與平衡力矩?平衡力是否總是驅動力？［答案】與作用在機構各構件上的已知外力和慣性力相平衡的，作用在某構件上的未知外力或力矩稱為平衡力或平衡力矩。平衡力不總是驅動力。驅動力是驅動機械運動的力，平衡力與已知夕卜力平衡，可以驅動機械運動成為驅動力，也可阻礙機械運動成為阻抗力。三、計算分析題.圖所示為隧道掘進機的齒輪傳動，已知司二30,z廣85.Z3=32,牛21,z,二38,跖=97,z7=147.模數(shù)均為l()mm.且均為標準齒輪傳動?，F(xiàn)設已知El000r/min,求在圖示位置時，刀盤最外一點A的線速度。提示：在解題時，先給整個輪系以皓角速度繞OO軸線回轉，注意觀察此時的輪系變?yōu)楹畏N輪系，從而即可找出解題的途徑。圖【答案】首先給整個輪系以-也角速度繞OO軸線回轉，此時行星輪5、行星架3和太陽輪4.6輙差動輪系，可得:3_氣，一以H)一(處一晌)_"nt—ni(n<—nH)—(n,—nH) 色志隊二*?=_色=_四他—他 zt21齒輪3與齒輪7輙定軸輪系,可得：己=^^弋=毋同理，由齒輪］與齒輪2可得：九=：9芝一奪=_票聯(lián)立以上各式’并代入〃|=1000，/min,%=0,，，=昭，％=〃廠解得:聽=13.489r/min,轉向與払相同；血=_334.692r/min，轉向與他相反;%=一48.475r/min.轉向與〃相反。齒輪4與齒輪5組成定軸輪系，可得：九=匸也=_全=_普礎〈曰 59nl(-21n.59X13.489+21X334.692,.OA,/.餘—垢閂解得：h5= gg = jg r/mm=2O5.905r/min，轉冋與0相同。

所以刀盤最外一點A的線速度為:2汗3$+心+叫)Pa=『2汗3$+心+叫)Pa=『a= 命 ，A=602>rX(205.905—48.475+13.489)60x2001000m/s=3.58m/s.如圖(a\(b)所示為兩個不同結構的錐齒輪周轉輪系，已知妒20,Z2=24,z2-3O,z.^40,0]-200r/min.n3-100r/minr求兩輪系的“h等于多少？通過對本題的計算，請進T思考下列問題：轉化輪系傳動比的“土“號確定錯誤會帶來什么惡果？在周轉輪系中用畫箭頭的方法確定的是構件的什么轉向?試計算孔=山-叫，曲飛-n.的值，并進而說明題中門與小以及占與n。之間的轉向關系。圖【答案】(a)該輪系為周轉輪系，由行星輪2-2'、行星架〃和太陽輪1、3組成，轉化輪系的傳動比為：.H_—wHz；z?_24X40=.爪—心一聽一話―20X30- 0解得:?h= ―些%￥■-—"min=-600r/min,轉向與〃相反。(b)該輪系為周轉輪系，由行星輪2-2'、行星架〃和太陽輪1、3組成，轉化輪系的傳動比為：h 5x±L=-.24X40=_ u沔一叫g20X30 *解得：響=”'詁匹=2也土嶗勉r/min=15.38r/min,轉向與的相同。綜上可知，轉化輪系轉動的“士''號確定錯誤不僅影響到轉化輪系中各構件的轉向關系，而且還會影響到原周轉輪系中各構件的轉向關系和傳動比。在周轉輪系中用畫箭頭方法確定的是其轉化機構中各構件的轉向關系。(a)%”=nl-nl/=200-(-600)r/min=8(X)r/min

域=%-叫=一100-(-600)/7min=500r/min(b)=n{-nH=200-15.38r/min=184.62r/minriy=n3-nH=-100-15.38r/min=-l15.38r/min

綜上，叫與，f、〃3與〃;'之間的轉向未必相同，需由計算結果確定。.斜齒輪傳動具有哪些優(yōu)點?可用哪些方法來調整斜齒輪傳動的中心距？【答案】斜齒輪傳動的優(yōu)點：⑴嚙合性能好，傳動平穩(wěn)，噪聲??；核重合度大’降｛氐了每對輪齒的載荷,提高了齒輪的承載能力：③不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)少，結構緊湊。斜齒輪的中心距。=%(4+克)/2河們可通過改變螺旋角的方法來調整其中心距的大小。.四桿機構ABCD中/,=/2=50mm./.=30mm。圖示位置A、B、D三點共線.CD丄AD。試解：(I)判斷該機構屬于較鏈機構中何種類型。(2)若CD為原動件，計算圖示位置B點處壓力角口為多少？又在機構運動中。最大值是多少？(3)保證機構類型不變，將AB桿尺寸加大，確定出尺寸加大范圍。圖1【答案】(I)由已知得機架長：50+40=90mm,則有：30+90>50+50不滿足桿長條件，因此該機構為雙搖桿機構。(2)如圖2所示，圖示位置處，B點的壓力角：Q=arccos?=arccos囂=53.13。(3)要使該機構仍為雙搖桿機構，即令各桿長仍不滿足桿長條件即可，有兩種情況:AB不是最長桿’則有：30+90>x+50,得到：x<70AB為最長桿，則有：30+x>90+50,得到：x>110同時,應滿足xV90+50+30=170

綜上可知，AB桿長應滿足：50^v<70或ll0Wr<170.圖3.圖示為一對漸開線齒廓嚙合傳動，齒輪1為主動輪，回轉中心。與基圓圓心Q重合，而齒輪2的回轉中心0?與其基圓圓心Q?不重合’偏距e=5mm,兩輪的基圓半徑m=2()mm,血30mm,兩輪回轉中心距a'=70mm.試求這對齒輪在圖示位置的瞬時傳動比、?簡述當s%常數(shù)時?皿為變量的理由。圖1【答案】由，頃一e=65mm?：=^Y，得兩輪分度圓半徑分別為i"i=26mm,”=39mm瞬時傳動比為：=1.6923因為。2與。卩點不重合,傳動時基圓。2繞。2逆時針轉動’造成兩基圓內公切線與OQ?連心線的交點P不固定，房=為=命為變量，所以，與為常數(shù)時?m為變量。24有一中型電機轉子其質量為m=50kg,轉速n=3000r/min,已測得其不平衡質徑積mr=300g?mm.試問其是否滿足平獅度要求？［答案】由題中已知條件’查各種典型轉子的平衡等級和許用不平衡量表，取平衡等級G2.5,即A=2.5min/s。由平衡精虔、 青：、"'

10OOA1(X)0X2.5二e得許用偏心距:-丁-—帰=7?96/皿得許用偏心距:則該轉子的許用不平衡質徑積為:[wr]=m[e]=(50X103)X(7.96X10_,)g?mm=398g?mm根據(jù)題意，實際不平衡質徑積m300g■mmV[m]=398g?mm,因此該轉子滿足平衡精度要求。.如圖1所示搖塊機構中，已知ABC就，曲柄的長度lAB=100〃〃〃.lAC=200/n/n，/応=86〃”〃，連桿的質量叫=2耘,連桿對過其質心軸的轉動慣量丿*=0.0074^.〃己曲柄等角速度轉動〃i=4()，m//s?求連桿的總慣性力及其作用線。* + "2B * + "2B =焰+VC2C34m/s ? 0 ?LABA-CB //CB取比例尺"=0?2心，作速度圖如圖2(a)所示，由圖可得：饑=切3=七8〃3=0(b)點B和點C2同為構件2上的點，根據(jù)運動關系可得：婦=%+瞄8點C2和C3為構件2、3上相重合的點，根據(jù)運動關系可得：vC2=vC3+vC2C3聯(lián)立以上兩式可得：VC2大小方向(a)圖2(2)B點加速度為：s尾兒：16()心

根據(jù)運動關系可得方程:%=大小？方向C'fB其中"■=就心=°，圖’如圖2(b)%=大小？方向C'fB其中"■=就心=°，圖’如圖2(b)所示，得:160m// 0 ? 0 0 ?B->A 丄8C A.BC//BCa(、=°?ac2ct=2^vc,c.=。，取比例尺""=珈-52/imn作加速度%、=PaP，s，2=80w/『，a'cg ?160m/s2%=政，奴8=160/丿=923.76*7/砂,逆時針方向(3)旦=。2%=-160村，方向如圖所示M2=-Jsa=-6.836TV-inJ?時針方向h2=M2/F2=0.324m故連桿的總慣性力L 吋、?作用在、.“之間距卜女」二Imm處，垂直于BC,方向向上。圖.圖示為齒輪連桿機構。試求：(1)i亥機構的瞬心數(shù);(2周示位置時全部瞬心位置;(3網(wǎng)/糾=?圖【答案】(1)每兩個構件有一個瞬心,所以圖示機構的瞬心個數(shù)為：S些@=些丄1。2 2(2)%在A點，七在兩個分度圓的切點F,電在C點，烏在B點，乙5在D點，。在E點，七在FC與DE交點，烏在CD與EF交點，電在與CB交點，命在AE與DP*交點。(3膈/如-PTP^/P^=.某大功率行星減速器，采用教材圖a所示型式，其兩個太陽輪的齒數(shù)和z國二165.行星輪的個數(shù)k=6,因(zm)/k=27.5不為整數(shù)?故其不滿足均布裝配條件。問：(1)能否在不改動所給數(shù)據(jù)的條件下，較圓滿地解決此裝配問題？(2)將行星輪均布在太陽輪四周的目的何在？(3)能否找到既能實現(xiàn)“均布行星輪”所要達到的目的，同時又能裝入6個行星輪的方案，此亦即對第I個問題的回答。

圖【答案】(1)根據(jù)行星輪系的均布條件，在不改動所給數(shù)據(jù)的條件下，不能較圓滿地解決此裝配問題。(2)將行星輪均布在太陽輪的四周，可以用多個行星輪來共同分擔載荷，同時還可以使各嚙合處的徑向分力和行星輪公轉所產(chǎn)生的離心慣性力各自得以平衡。(3)可以通過改變齒數(shù)來實現(xiàn)均布行星輪，同時又能裝入6個行星輪的方案。28.對于圖1所示四構件機構，設P為主動力，Q為工作阻力，各移動副處的摩擦角為少,各活動構件的質量忽略不計。(1)試建立P與Q之間的關系。(2)求正行程的效率〃和反行程的效率圖I【答案】(1)首先在機構圖上畫出各運動副總反力的方向，然后畫出各活動構件力封閉矢量三角形，三個三角形相鄰布置，如圖2所示。29&a-2^a+2V（。）（b）以滑塊I為研究對象,Pff=o,COS0以滑塊2為研究對象,5S=。,…讖潔以滑塊3為研究對象,有29&a-2^a+2V（。）（b）以滑塊I為研究對象,Pff=o,COS0以滑塊2為研究對象,5S=。,…讖潔以滑塊3為研究對象,有5*=。,心=。品與綜上可得P=Qtan（。+2^）cot（/y一2（p）。（2）機構的效率為：7=理想駆動力/實際驅動力tanacot^①正行敏率tanacot^“=鳥=Ptan（a+2（p）cot{p-2租）②反彳并黝率反行程時Q為驅動力，仍可用正行程力關系式來計算，但由于運動副總反力方向變了’因此,應當把改。為（W）。Q=P/tan（a-2p）cot（0+2（p）>_Qo_tan（。-2^）cot（^+2（p）

f]— — Z Q tanacot/?2017年東北農(nóng)業(yè)大學工程學院808機械設計基礎(含機械原理與機械設計)之機械原

理考研強化模擬題(三)說明：①本資料為VIP學員內部使用，嚴格按照2017考研專業(yè)課大綱及歷年?？碱}型岀題。一、判斷題I.兩構件構成高副時’其瞬心一定在接觸點上。( )【答案】錯 【解析】以平面高副連接的兩構件做純滾動時’瞬心即在接觸點上；兩構件間有相對滑動時,瞬心在過接觸點兩構件的公法線上。TOC\o"1-5"\h\z當運動鏈的計算自由度FW1時’該運動鏈便不能運轉。( )【答案】錯［解析】將運動鏈的某一個構件加以固定作為機架，則該運動鏈便成為機構。若機構的自由度等于0,則機構不能運動；若機構自由度大于零且等于原動件數(shù)目，則具有確定運動。機械零件和機構是組成機械系統(tǒng)的基本要素。( )【答案】錯［解析】機械是機器和機構的總稱，機械零件是組成機械系統(tǒng)的最基本要素。組成正傳動的齒輪應是正變位齒輪。( )【答案】x【解析】正傳動的齒輪是兩齒輪變位系數(shù)和為零，因此其中至少有一個為正變位齒輪。.基本桿組自由度數(shù)等于原動件數(shù)。( )【答案】錯【解析】基本桿組自由度數(shù)為零。.連桿機構中若有周轉副，則必有曲柄。( )【答案】x【解析】當校鏈四桿機構中含有周轉副時，若以最短桿為連桿時，貝！J該機構為雙揺桿機構，不存在曲柄。.一對漸開線圓柱齒輪傳動，其分度圓總是相切并作純滾動。( )【答案】x【解析】標準安裝的一對漸開線圓柱齒輪傳動，其分度圓與節(jié)圓重合，故分度圓相切并作純滾動。.將一對心直動尖頂推桿盤型凸輪機構的從動件換成滾子推桿而凸輪不變，則從動件的運動規(guī)TOC\o"1-5"\h\z律不會改變。( )【答案】x【解析】從動件改變后’從動件的運動規(guī)律會發(fā)生改變。.可以用飛輪來調節(jié)機器的非周期性速度波動。( )【答案】錯［解析］飛輪只可以用來調節(jié)機器的周期性速度波動。.一對漸開線直齒圓柱齒輪嚙合時，齒輪的分度圓和節(jié)圓的大小一定相等。( )【答案】x［解析】一對漸開線直齒標準圓柱齒輪嚙合時，如果按標準中心距進行安裝，則齒輪的分度圓和節(jié)圓重合。二、簡答題.何謂機器人的自由度、靈活度和工作空間?這些機器人的技術指標之間有無聯(lián)系?它們對機器人的工作性能及應用有什么影響？【答案】(1)自由度是用來確定手部相對機座的位置和姿態(tài)的獨立參變數(shù)的數(shù)目：靈活度是指操作機末端執(zhí)行器在工作時所能采取的姿態(tài)的多少：工作空間是指操作機的工作范圍，通常以手腕中心點在操作機運動時所占有的體積來表示。關系：自由度越多，越有利于工作空間的増大，有利于靈活度是增加。影響：機器人的自由度越多，就蟀近于人手的動作機能，通用性越好，但結構也越復雜；靈活度越大’機器人工作時可采取的姿態(tài)數(shù)越多，機器人越靈活：工作空間越大，形狀越復雜，機器人的工作能力越強，但體積越大’結構也越復雜。.試簡述釵鏈四桿機構具有曲柄的條件？［答案］校鏈四桿機構存在曲柄的充分條件：最長桿長度與加上最短桿長度之和不大于其余兩桿長度之和,且最短桿為連架桿或者機架。13.在什么情況下機械才會作周期性速度波動?速度波動有何危害?如何調節(jié)？［答案］周期性速度波動：作用在機械上的鋼驅動力矩與等效阻力矩并不時時相等，某一時段內其3區(qū)動功和阻抗功往往不相等，致使機器出現(xiàn)盈功或虧功，等效構件的角速度也隨之上升和下降，產(chǎn)生速度波動。若在一個循環(huán)中等效驅動力矩作的功和等效阻力矩所作的功相等，機器動能增量為零，則等效構件的速度在一個運動循環(huán)的始末是相等的，將發(fā)生周期性速度波動。危害：速度波動會導致在運動副中產(chǎn)生附加的動壓力，并弓I起機械的振動，降低機械的壽命、效率和工作質量。調節(jié)方法：周期性速度波動的調節(jié)方法是増加等效構件的質量或轉動慣量，使等效構件的角加速度Ct減小，從而使機器的運轉趨于平衡，通常用安裝飛輪來實現(xiàn)；對非周期性速度波動的調節(jié)是設法使驅動力矩和阻力矩恢復平衡關系，常用調速器來調節(jié)非周期性速度波動。.在確定行星輪系各輪齒數(shù)時，必須滿足哪些條件?為什么？［答案］(I)盡可能近似地實現(xiàn)給定的傳動比。(2)滿足同心條件:三個基本構件的回轉軸線必須在同一直線上，即保證行星輪系能夠正常運轉。(3)滿足均布安裝條件使各行星輪能均布裝配。(4)滿足鄰接條件:相鄰兩行星輪中心距大于兩輪齒頂圓半徑之和，即保證相鄰兩行星輪不致相互碰撞。.具有自鎖性的機構與自由度為零的機構有何本質上的區(qū)別？［答案】機構的自鎖是指其效率小于等于。時，所能克服的生產(chǎn)阻抗力小于等于0,使機構無法運動的現(xiàn)象。若將阻抗力反向變?yōu)轵寗恿Γ怳機構仍可運動。自由度為零的構件組合不能成為機構，因為各構件之間無相對運動，其仍為構件。16.何謂機構的動態(tài)靜力分析?對機構進行動態(tài)靜力分析的歩驟如何？【答案】動態(tài)靜力分析是指將慣性力視為一般外力加于相應構件上，再按靜力學分析的方法進行分析。其分析步驟如下：(1)對機構作運動分析以確定各構件的角加速度和質心加速度’求各構件的慣性力：(2)對機構進行拆桿組，如有高副，應先進行高畐M氐代；(3)從外力全部已知的構件組開始分析，逐步推算出未知構件；(4)對機構進行動態(tài)靜力計算，求出運動副反力和平衡力的變化規(guī)律。如需考慮摩擦，可采用逐次逼近的方法。.何謂三心定理?何種情況下的瞬心需用三心定理來確定？［答案】三心定理是指三個彼此作平面平行運動的構件的三個瞬心必位于同一直線上。對于不通過運動副直接相連的兩構彳牛間的瞬心位置，可借助三心定理來確定。.何謂周期性速度波動？其產(chǎn)生的原因是什么？用什么方法加以調節(jié)?能否完全消除周期性速度波動？【答案】機械在穩(wěn)定運轉時，通常由于驅動力與阻力的等效力矩或(和)機械的等效轉動慣量的周期性變化所引起的主動軸角速度的周期性波動。產(chǎn)生的原因是等效力矩、等效轉動慣量呈周期性變化。可以用加飛輪的方法加以調節(jié)。但是不能完全消除周期性速度波動。

三、計算分析題.設電動機的機械特性曲線可用直線近似表示,計算到電機軸上的等效驅動力矩為Ml（27600—2643）N?m，等效阻力矩為M『=1100N?m：等效轉動慣量L=10kg?nA試求自起動到⑴=IOOrad/、所需的時間t。【答案】電動機從啊運轉到”所需的時間為：Mg)=勺Mg)=勺..M3—MW=‘°+丄］27600-264a>-1100==+in26500—264@-0刁衍16500-264—將丄lOkg-m2.o)=IOOrad/s"0, 。代入上式后求得:.在如圖（a）所示的齒輪一連桿組合機構中,WV為固定齒條’齒輪3的齒數(shù)是齒輪4齒數(shù)的2倍，已知原動件1以等角速度⑴順時針方向回轉’試以圖解法求機構在圖示位置時E點的速度*以及齒輪3、4的速度影像。圖【答案】選擇比例尺〃作機構運動簡圖，如圖（a）所示。此組合掀勾可看作由ABCD及DCEF兩個機構串聯(lián)而成，則可寫出速度關系式方向//AC大??？取從為速度比例尺作上式的速度多邊形’如圖（b）所示，得到點c,則u-=M*〈m/s）（沿fx方向）再根據(jù)方向丄EF方向丄EF丄DC丄EC大?。?J?繼續(xù)作速度多邊形可得:*—ft.｛）e<n\s）（沿pe方向）因D點為齒輪3與固定齒條6的絕對瞬心,即vD=0-故D點的速度影像在p點處。取齒輪3與齒輪4的嚙合點為K,根據(jù)速度影像原理，在圖（b）中，作 求出k點，然后分別以c、e為圓心，以ck、以為半徑作圓，得圓&及圓g「圓第和圓氣即分別為齒輪3和4的速度影像。.推導如圖1（a）所示對心平底（平底與推桿軸線垂直）盤形凸輪機構的凸輪廓線直角坐標方程式。圖I【答案】在如圖1（b）所示中，標出凸輪轉角漢推桿初始位移新（等于凸輪基圓半徑G、位移s及凸輪與推桿的瞬心P。圖2當凸輪轉角為時，推桿位移為s,據(jù)反轉法知，平底與凸輪在B點相切，此時凸輪與推桿的相對速度瞬心8在P點，推桿速度為P=Pf,=OPBOPv/w~ds/d6由圖3(b)知，B點的坐標為z=(尸。+s)sing+(ds/d3)cosdy=(r0+s)cos^—(ds/d3)sin3

.有一薄壁轉盤質量為M,質心偏距為R,MR6kg-m.方向垂直向下’由于該回轉面不允許安裝平衡質量,只能在平面A、B上調整,其位置如圖所7K,求應加的平衡質閣MARA、MBRB的大小和方向。(圏中單位：mm)圖【答案】設在平面A、B上所加質徑積MARA、MBRB的方向均向上，則對于A、B平面與軸心線的交點a、b,則各質徑積的力矩和應為零。設逆時針方向力矩為正，則由￡虬=0,可得A//?x50+iWB/?Bx(100-50)=0M-Rb=-MR=-6kgm由￡氣=0.可得Af/?xl()0-AfA/?Ax50=0Ma&a=2材R=12kgm因此’應加的平衡質徑積：A/A/eA=12kgm.方向向上；MBt=6kg?m,方向向下。.圖所示為起重卷揚裝置,電動機帶動齒輪1,各輪齒數(shù)罕I8.B6,zTO,卷筒的直D=0.2m,要求起升重物的線速度W75.36(nvmin)求電動機的轉速nl=?圖【答案】對于由太陽輪1、3和行星輪2以及系桿H組成的周轉輪系,其相應的轉化輪系的傳動比為一60打__Z3Z2__90（Dy-a）Hz2zx18又輪3為固定輪即口3=°，則由上式可得D其中，行星架H與卷筒為同一構件，貝岫"=%了可得故％=6°饑=119.94r/minIn代入式①得:〃產(chǎn)6叫=719.64r/min。24.在圖示連桿機構中已知lA?= =45mm.lcn=35mm.lAD=40mm.lCE=40也=15mm構件1為原動(1)畫岀機構在M=60。位置時的運動簡圖，標出曲柄搖桿機構ABCD的極位夾角()及He(2)若要求滑塊6自左向右運動為快行程，試確定曲柄I的轉向。【答案】(1)作。=6()的簡圖如圖2所示ABCDE。作AB與BC共線時的運動簡圖即為兩極限位置時機構位置，貝!和AC,的夾角即。，如圖兩極限位置E分別在片和E2，從而呂炳即所求行程H。圖2

(2)在Q和Q間經(jīng)過小于18()。時為快行程，如果從左到右為快行程，即可知曲柄1應逆時針腳。25.齒條刀具加工一直齒圓柱齒輪。設已知被加工齒輪輪枉的角速度、刀具的移動速度為0.375m,、.刀具的模數(shù)m=]()mm,壓力角a=20%(1)求被加工的齒輪的齒數(shù)：(2)若齒條分度線與被加工齒輪中心的距離為77mm,求被加工的齒輪的分度圓齒厚(3)若已知該齒輪與大齒輪2相嚙合時的傳動比i^4,在無側間隙的標準安裝中心距為377mm,求這兩個齒輪的節(jié)圓半徑和嚙合角?！敬鸢浮?1)由已知可得被加工齒輪的分度圓半徑滿足卩=(or.則有v0.375a)~v0.375a)~5=0.075，〃又廠=mz/2,則被加工M齒輪的齒數(shù)為2r2x0.075x1000又廠=mz/2,則被加工M齒輪的齒數(shù)為2r2x0.075x1000z=—= m10=15。(2)由(1)可知被加工齒輪的分度圓半徑r=15mm,又已知實際安裝距離為77mm>77mm,故該齒輪為正變位,且徑向變位量為xm=77-75=2mm故被加工齒輪的分度圓齒厚為7cm汽7cm汽s F2xmtana10勿+2x2xtan20=17.164"?〃?(3)由已知傳動比得大齒輪齒數(shù)：％=薩=4x15=60按無齒側間隙的標準安裝時，有實際中心距："'=*'+g=5*'=37.mtn則兩節(jié)圓半徑：r\=75.4mw今'=4弓'=301.6znm又acosa=acosa-其中，標準中心距。=375mm?則嚙合角為375a1=arccos( cos20)=20.82。37726.BSD如圖所示機構中’構件1順時針方向均速轉動，L=4c=100mm,幼=10rad/s。(1)求圖示位置時柑勾的所有瞬心。(2)求圖示位置時構件1與構件3在B點處的相對速度。(3)若在構件3上B點有一集中質量嶼=10kg和一集中力％=500N(沿BC線，指向如圖示、取構件1為等效構件，示圖示位置時払的等效轉動慣量和人的等效力矩。

【答案】(I)機構的6個瞬心,如圖所示。(2) =/&四=VlOtf-blOO2x100=1.414x104mm/s(3)vn2=lp24H(tJ2='〃24展。2=VTotf^Totfx100=1.414x104=14.14m/s根據(jù)能量關系：5丿域=5〃淄(3)v=10x等效轉動慣量:=!0x(Jo.F+0.12)2=02kg?m2=10xMq、=F3vB2cos135°等效力矩：虬="引cosl35o=500x等效力矩：虬="引cosl35o=500xcos!35°=-500xVO.I2+0.12x-^=-50N-m27.如圖1所示為一凸輪-連桿機構的示意圖’試分析該組合機構的組合方式’并指出其基礎機構和附加機構，若工作要求從動件上點M實現(xiàn)給定的運動軌跡〃，m試設計該組合機構。圖1［答案］具體設計步驟如下：根據(jù)生產(chǎn)工藝要求和運動規(guī)律，擬定岀M點給定軌跡_的運行路線，如圖1中箭頭方向所示。然后根據(jù)工作要求和軌跡各段的變化情況’不均勻地標出0.I,2,.?.各分點。作直角坐標系9。，歸伊。坐標jc、y分別代表兩凸輪從動件的位移，坐標伊代表凸輪轉角。將凸輪轉動一周的轉角2勿分為n等分，等分數(shù)應該等于軌跡mm上的分點數(shù)。

由軌跡mm上各分點分別作0=和。)，軸垂線,再由兩個坐標軸線的相應分點分別作其本身的垂線，兩組垂線分別相交于點0，1'，2'，…和0'，1"，2二…。用光滑曲線分別連接上述兩組交點，即得兩凸輪從動件的位移線圖］=*3)和"火。)。根據(jù)位移線圖，利用反轉法原理繪制兩個凸輪的理論廓線，而槽凸輪的工作廓線，即為一系列滾子圓的內、夕卜包絡線。圖2圖228.如圖所示，設已知破碎機的行程速鮫化系數(shù)K-2.顎板長度知=300mm.顎板擺角仁35.曲柄長度3=8。mm求連桿的長度，并驗算最小傳動角"，是否在允許的范圍內?！敬鸢浮?1)由已知行程速比系數(shù)可得極位夾角：8=180°X(K-D/(K+D=180°X(l.2-l)/(1.2+l)=16.36°弦GG的長度為：CTG=2Z?,sin專=2X300Xsin導mm=180.4mm由余弦定理可得：cos/GAG=(AC):cos/GAG=(AC):4-(AG)?-(QG)J+80尸+(上一SO)，一】8o.妒=cos!6.36°解得連桿長：農(nóng)=303.6，，嘰(2)最小傳動角由四桿機構存在曲柄的桿長條件可得：垢+、<，且如>IbcLd>lco解得：303.6mmV如<523.6〃"〃由此可得最小傳動角：當［=303.6初《時，y.' R當婦=523.6mw1時,丄=0°.綜上可知，最小傳動角在允許的范圍內。2017年東北農(nóng)業(yè)大學工程學院808機械設計基礎（含機械原理與機械設計）之機械原

理考研強化模擬題（四）說明：①本資料為VIP學員內部使用，嚴格按照2017考研專業(yè)課大綱及歷年常考題型岀題。一、判斷題.若將安裝在高速軸上的飛輪移置到低速軸上’那么機械系統(tǒng)的速度波動也會變小。（ ）【答案】錯［的【解析】6=妃（"由上式可知，在M］與（丿+。）一定時，萬與縞的平方成反比，若將安裝在高速軸上的飛輪移置到低速軸上，那么機械系統(tǒng)的速度波動會變大。TOC\o"1-5"\h\z.漸開線齒條的齒廓為直線，與其共輛的曲線也是漸開線。（ ）【答案】V.具有轉動副的機構中,若生產(chǎn)阻力加大’則摩擦圖半徑加大。（ ）【答案】錯【解析】由”（摩擦圓半徑）fr（摩擦副半徑）僅知，rt-pt-Mf（摩擦力矩）to.直齒圓柱齒輪傳動中節(jié)圓與分度圓永遠相等。（ ）【答案】X.加工變位系數(shù)為x的變位齒輪時’齒條刀具的中線與節(jié)線相距xm距離。（ ）【答案】V.漸開線齒輪的基圓愈小,具齒廓曲線愈平坦。（ ）【答案】x【解析】漸開線齒輪的基圓半徑愈大，齒廓曲線的曲率半徑愈大；當基圓半徑為無窮大時，齒廓為一直線，即為齒條。因此漸開線齒輪的基圓半徑愈大，其齒廓曲線愈平坦。.滾子從動件盤形凸輪機構’其基圓半徑就是實際廓線的最小向徑。（ ）【答案】x【解析】滾子從動件盤形凸輪機構，其基圓半徑就是理論廓線的最小向徑。.曲柄搖桿機構，曲柄主動時，最大傳動角一定發(fā)生在曲柄與機架共線位置。（ ）【答案】x【解析】曲柄揺桿機構，曲柄主動時，最小傳動角一定發(fā)生在曲柄與機架共線的兩位置之一。.校鏈四桿機構，若以最短桿為機架便可形成雙曲柄機構。（ ）【答案】x［解析】對于滿足桿長條件的釵鏈四桿機構，若以最短桿為機架便可形成雙曲柄機構。.機器安裝飛輪的目的是為了調節(jié)速度波動的程度，故安裝飛輪能使機器完全不發(fā)生速度波動。（）【答案】錯【解析】由于飛輪轉動慣量很大，當機械出現(xiàn)盈功時’它可以以動能的形式將多余的能量儲存起來，從而使主軸角速度上升的幅度減??；反之，當機械岀現(xiàn)虧功時，飛輪又可釋放出其儲存的能量，以彌補能量的不足，從而使主軸角速度下降的幅度減小’但不可能消除速度波動。二、簡答題H?自鎖機械根本不能運動，對嗎?試舉27個利用自鎖的實例。［答案］不對。自鎖機械只有在滿足自鎖條件的狀態(tài)下不能運動，在其他的情況下是可以運動的。自鎖常用于螺旋干斤頂、斜面壓榨機、偏心夾具，凸輪機構的推桿等。.圖示為一個簡易的蝸桿蝸輪起重裝置?當手柄如圖所示轉向轉動時，要求重物C上升?請問蝸桿和蝸輪的螺旋方向：并在圖上標明蝸桿的螺旋方向以及蝸輪的轉向。圖【答案］蝸桿和蝸輪均為右旋，蝸輪逆時針轉動。.機構在什么條件下才會有割氏加速度存在？其大小如何計算？【答案】哥氏加速度是由于質點不僅作圓周運動，而且也做徑向運動或周向運動所產(chǎn)生的。當牽連運動為勻角速度定軸運動時，會有哥氏力睡度存在：其大小為刀%%。.等效轉動慣量和等效力矩各自的等效條件是什么？［答案］等效轉動慣量的等效條件：具有等效轉動慣量4（必的等效構件動能等于原機械系統(tǒng)的動能.等效力矩的等效條件：用于等效構件上的等力矩Mg,g）的瞬時功率等于作用在原機械系統(tǒng)上的所有外力在同一瞬時的功率和。

.用轉化輪系法計算行星輪系效率的理論基礎是什么?為什么說當行星輪系為高速時，用它來計算行星輪系的效率會帶來較大的誤差？［答案】理論基礎:機械中的輸入功率和輸出功率總有f是己知的’所以只要能求岀摩擦損失功率，就可計算岀機械的效率。而機械中的摩擦損失功率主要取決于各運動副中的作用力、運動副元素間的摩擦系數(shù)和相對運動速度的大小。行星輪系的轉化輪系和原行星輪系的上述三個參量除因構件回轉的離心慣性力有所不同外，其余均不會改變。因而，在可以不考慮構件回轉的離心力時，行星輪系與其轉化輪系中的摩擦損失功率應相等。當行星輪系為高速時，因各構件的回轉速度快，所產(chǎn)生的離心慣性力大，不能夠被忽略，所以用轉化輪系法來計算行星輪系的效率會帶來較大的誤差。.何謂封閉功率流?在什么情況下才會出現(xiàn)?有何危害？［答案】在封閉式行星輪系中，可能有一部分只在輪系內部循環(huán)流動的功率稱為封閉功率流。在選用封閉式行星輪系，當其型式及有關參數(shù)選擇不當時，可能會形成封閉功率流。危害:封閉功率流將增大摩擦損失功率，降｛曄系強度，對傳動十分不利。.何謂構件?何謂運動副及運動副元素?運動副是如何進行分類的？［答案］構件是由一個或者多個零件剛性連接而成的獨立運動的單元體，它是組成機構的基本要素之一。運動副是由兩構件直接接觸而組成的可動的連接；運動副元素是兩構件上能夠參加接觸而構成運動副的表面。運動副的分類：根據(jù)運動畐閭入的約束的數(shù)目可分為：I級副、II級副、III級副、IV級副和V級副；根據(jù)構成運動副的兩構件的接觸形式可分為：高副和低副；根據(jù)構成運動副的兩構件之間的相對運動形式可分為：轉動副或回轉副（也稱絞鏈\移動副、螺旋副、球面副等；還可分為平面運動副和空間運動副。18.18.圖所示是一個光:母的內部結構如圖b所示L你知道此螺母是如何快速裝卸的嗎？(a)（b）（放大）【答案】如圖所示,螺母內孔由光孔部分與螺紋部分組成。安裝時，使光孔中心線與螺桿中心線重合，螺母向前推一部分距離，然后順時針轉動一定角度，使螺母中心線與螺桿軸線重合，再擰緊螺母，可以實現(xiàn)快速安裝。同理,拆卸螺母時，先向外擰出，然后逆時針轉動一定角度，再直接取出螺母，實現(xiàn)快速拆卸。三、計算分析題.在圏1示機構中，BJD=30mm,/AC=70min,/^=15mn.勻角速=10rad/s.向如圖所示,4=45?！?1)取u.=InnVmm?繪機構運動簡圖;(2)用相地運動圖解法求構件3的角速度S和角加速度。【答案】(I)按比例繪圖即可’由三心定理可以畫出兩機構的瞬D如圖2所示:(2)如圖3所不取外=1°噂作速度矢量多邊形(a)和加叢=1°°喘，速度矢量多邊形(b),如下圖所示:(a)(b)(a)(b)由比例關系有: 約=牛濬。10熾3.蜘S逆時針方向對5點進行加速度分析有：TOC\o"1-5"\h\z+ =<??+ +疝大小 OilIcD? 加 2釧?方向 fl-*c 丄BC B-^A ±BD //BD由于叼=糾~3.46川逆時針方向，代入數(shù)據(jù)即有：a￡3=3；leg646.47mm/s2

S=3：如=3000mm/s2VB3B2=，D3D1對D點及BD桿進行速度分析有：卩03 = + ^D3D1 = ^82 + ^D2B2 + ^D3D2（?3IcD 31 ? ?LCD LAB±BD//BD由于已知氣和饑則有：vm=co3Icd=51.9mm/s"H2=3i加=300mm/s如速度矢量多邊形（a）有： vmni=/^^3^2190mm/s方向由d2-^d3如加速度矢量多邊形（b）有：a?B2=2a）2VB3B2=2u）2vm02=1315mm/s2從而有： a53=上71&3=3800mm/s2勺=冬=警=70.4r/f順時針方向.節(jié)圓與分度圓、嚙合角與壓力角有什么區(qū)別？【答案】（1）節(jié)圓與分度圓的區(qū)別：節(jié)圓是一對齒輪在嚙合傳動時兩個相切作純滾動的圓。分度圓是指單個齒輪具有標準模數(shù)和標準壓力角，尺厚等于齒槽寬的圓。分度圓由齒輪的模數(shù)和齒數(shù)確定，在設計齒輪時已確定：節(jié)圓不僅與分度圓的大小有關，而且與一對齒輪安裝時的實際 中心距有關。一般情況下，節(jié)圓半徑和分度圓半徑不等，節(jié)圓和分度圓不重合。只有在標準安裝 時，才有節(jié)圓與分度圓重合。（2）嚙合角與壓力角的區(qū)別：嚙合角是指一對齒輪嚙合時，嚙合線與兩個節(jié)圓公切線之間所夾的銳角，不隨齒輪嚙合過程而發(fā)生變化。壓力角是指單個齒輪齒廓上某點所受的正壓力方向與該點速度方向所夾的銳角，各點壓力角大小不等。相嚙合的一對齒輪，按標準中心距安裝時，其分度圓壓力角相等，且恒等于嚙合角。

.圏1所示為一簡易沖床的初擬設計方案。設計者的思路是：動力由齒輪1輸入，使軸A連續(xù)回轉；而固裝在軸A上的凸輪2與杠桿3組成的凸輪機構?將使沖頭4上下運動以達到?jīng)_壓的目的。試繪出其機構運動簡圖，分析其是否能實現(xiàn)設計意圖，并提出修改方案。【答案】該機構的運動簡圖如圖2(a)所示。該機構的自由度為：F=3“-(：, )=3X3—(2>1■D=因此該機構不能實現(xiàn)設計意圖’在構件3、4之間加f滑塊和f移動副，改進后方案運動簡圖如圖2(b)所示。(a) (b)圖2此時機構的自由度為：F=3〃-(2p/H)=3x4-(2x5+l)=l。.圖所示為兩同軸線的軸1和2以摩擦離合器相連。軸1和飛輪的總質量為100kg,回轉半徑Pl45()mm;軸2和轉子的總質量為任0kg?回轉半徑p2=625mm,在離合器接合前，軸1的轉速為nl100r/min.而軸2以n220r/min的轉速與軸1同向轉動。在離合器接合后3s,兩軸即達到相同的速度。設在離合器接合過程中，無外加驅動力矩和嚇力矩。試求：(I)兩軸接合后的公共角速度。(2)在離合器結合過程中，離合器所傳遞的轉矩的大小?！敬鸢浮?1)軸1和飛輪的轉動慣量：J)=4Wf?VX100X(450X10)=10.13kg?m*軸2和轉子的轉動慣量：J=十”"：X25OX(625X10*) 48.83kg-m接合前后能量守恒，即有：U，,代入數(shù)據(jù)得：' -則接合后的公共角速度：sI.7md一(2)飛輪的運動方程式：d(+厶疽)= d(./m力M.rxxl/即Jida)=-MdtJI心M,df兩端積分得：財如=-撲山[_j：M&艮卩4(昭一紹)=_A"o ./：((〃｛(VI):所以離合器傳遞的扭矩為：M=—業(yè)亍a=19.34N?m。.如圖1所示的釵鏈四桿機構中?各構件長度lAB=IOOmm.lw=40()mm.lCD=200mm；AB的質量ni^lOkg,連桿BC的質量啲=8略搖桿的CD的質量m,=4kg,欲使機構在機座上完全平衡’試問：圖I(1)當整個機構重，D與校鏈中心A重合時，各活動構件的重心應處的位置。(2)機構各活動構件的重心位于各構件的中點，若使機構所有活動構件的質量的總重心s位于機架AD上任意點，應如何配置平衡質量?！敬鸢浮?1)當整個機構的重心S與A點(固定絞鏈)相重合時，取A點作為坐標原點，則重心S位置的主矢量應等于零，即r,=h,+h24-h3=O.欲滿足這個條件，則只有當每個構件的主矢量全都等于零時才成立。由伝=宀；鹽=°'可知X、=°、即要求搖桿CD的重心C3應與C點重合。ml+m2+由處次？+*=0,可知慶=-?農(nóng)=-白400〃回=-200〃〃〃，即要求連桿BC的重心

.m.l.c+/XB(m2+m,)八C2應位于BC線反方向200mm處。由4= —=°，可得到：lAC=-〃'2+"%lAB=- x100mm=-120〃〃〃,10即要求曲柄AB的重心G應位于AB線反方向120mm處。(2)如圖解所示，首先用靜代換法將構件BC的質量分配到釵鏈B和C上，得:

農(nóng)一農(nóng)400-2000,&奴

y200Qi..心W宀j4OOx%IOf=9kg然后在構件AB的延長線上"nOOmm處加配重心W宀j4OOx%IOf=9kg100再在構件CD的延長線上=IOOmm處加配重"來平衡構件CD的質量叫和代換質量mza則有：磯=Wg磯=Wg七)=400x200+^頒一㈣奴=映100當加上配重"和眄'以后，整個機構的活動構件的總重心S位于AD的連線上，而且滿足DS_mA_+m2R+叫_10+4+9_23ASmDm3+m2C+m34+4+1220.某裝配線需設計一輸送工件的四桿機構’要求將工件從傳遞帶Q經(jīng)圖所示中間位置輸送到傳送帶J上。給定工件的三個方位為：Mi(204.-30),02i=0°;M?(144,80),電2=22°；M3(34,100),023=68°?初步預選兩個固定絞鏈的位置為A(0,0)、D(34,-83)’試用解析法設計此四桿機構。圖2可得矢量方程：M頂由W在X、y軸上投影可得：ucosZ?i|+Z?cos(/-f&i\)--Of,=0usirV?u+Zrsin(/+ )—yw,=0消去/，整理得:(A+他+/-q2)/2—人?iMicos(y+%〉一虹M,sin(y+^!)同理可得到另兩位置相應的方程為：（X丄+隊+岸-。2）/2-fcos（y+&）-%sin（7+%）=0關+出,+宀『）/2-也cos（/+%）-%sin（7+%）=0代入D點坐標和M點三個位置坐標，可得。、奴7和c、e、戶，逬而可得q=EM-^cos（y+&,）|xfl=XM~ecos（/?+ft,）%=.Ym-4血（y+ft,）I*=w&n（p+Q,）I連桿長：b +（亦~y^o當量摩擦系數(shù).如圖1所示曲柄滑塊機構運動簡圖。已知各轉動副軸頸半徑，=2（）mm.人=015'移動副的摩擦系數(shù)/=0.1,作用于滑塊上的生產(chǎn)阻力為Q試：當量摩擦系數(shù)（1）在該簡圖上畫岀各運動副總反力（包括方向及作用線位置*【答案】(1)各轉動副摩擦圓半徑為p=jfy=3mm以各轉動中心A、B、C為中心，。為半徑作圓即得各轉動副的摩擦圓。移動副摩擦角為(p=arctanf?5.71如圖2所示，即可得各運動副總反力。圖3其中,構件1、3的力平衡方程分別為F++琮】=0

.如圏1所示偏置滾子直動從動件盤形凸輪機構’凸輪為一偏心圓，滾子半徑為試用作圖法在圖上畫岀：(1)凸輪理論廓線和基圓。(2)凸輪由圖示位置順時針轉過90時的位移8和壓力角《(3)從動件的最大升程?！敬鸢浮?1)以A為圓心，AB為半徑作圓即為凸輪理論廓線，其半徑為&+。，以0為圓心作理論廓線的內切線即為基圓，其半徑為為，分別如圖2所示；由反轉原理,將從動件逆時針轉90。，此時B在。處，如圖所示’在此位置時從動件的位移s和壓力角口.分別如圖2所示。分析可知，當滾子處在％位置時，從動件的位移最大，如圖2所示，h即為所求從動件的最大升程。

27.己知如圖所示機構的尺寸和位置，/AC=50mm./AB=IOOmn.但=30。：構件1以勻角速度順時針方向轉動，供=10以山，要求用相對運動圖解法進行運動分析：(1)求構件2的角速度饑和角加速度％:(2)在原掀勾簡圖上找出構件2上速度為零的點的位置和加速度為零的點的位置。圖1【答案】(1)由AB桿的角速度，可知B的速度為：VB=Q)}lAB^lm/s作速度矢量多邊形,如圖2所示：從而可得速度矢量式為:如=呢+阻皮.咆=?fe+VC2C3又由3上C點不動，則:聯(lián)立上述各式,可得:Wos30°=9?81radA方向為順時針。(2)作加速度矢量多邊形，如圖3所示:

可得加速度矢量式為:aCl又由3±C點不動，可得加速度矢量式為:aCl又由3±C點不動，B點加速度為：又知:Bl+flC2B2+aC2B2.aC2=aC3+a則有：aC3=°a位=耕。8=1。＜n/s+aQC3acim=農(nóng)Irc=8.34m/s2a2=岑奕=57.736rad/s2lBC代入加速度矢量式,即有：代入加速度矢量式,aC2C3=2。2叱。=1。.3m/s為順時針方向。從而可知，2上速度為。的點為4點，加速度為0的點為P'點。28.圏1(a)所示為建筑結構抗震試驗的振動發(fā)生器。該裝置裝在被試建筑的屋頂。由一電動機通過齒輪拖動兩偏心重異向旋轉(偏心重的軸在鉛垂方向>設其轉速為150r/min.偏心重的質徑積為500kg-m求兩偏心重同相位時和相位差為180。時,總不平衡慣性力和慣性力矩的大小及變化情況。圖1(b)為大地重力測量計(重力計)的標定裝置,設E50mm.為使標定平臺的向心加速度近似于重力加速度9.81m/⑵，同步帶輪的角速度應為多大?為使標定平臺上升和下降均能保持相同的勻速回轉，在設計中應注意什么事項？【答案】(1)①兩個偏心重同相位時，任一時刻的位姿如圖2(a)所示，此時有:Fn=Fl2=mrtt)2=m(m/30)2=500x(ttx150/30)2N=12500/N總慣性力：Fla=Fnsin0—Fnsin0=0Fl,=Fncos^+Fccos0=2FucosO—2500—co9N慣性力矩：H=0②兩個偏心重相位差為180'時，任一時刻的位姿如圖2(b)所本，此時有:F.=F；2=mrco2=12500^2/V總慣性力：=F%siM+玲,siM= siM=2500/sin。'NF,j,=F%co/- cos。'慣性力矩:—F*nt/Z—12500/X]XcosON?m=12500/cosON?m（2）如圖3（c）所示，連接AB兩點，由題知標定平臺作平移運動，則平臺的速度和加速度與AB連