考研机械原理模拟试题及参考答案一.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（一一） 一、简答题（一、简答题（25 分，每题分，每题 5 分）分） 1、何为三心定理？ 2、铰链四杆机构中曲柄摇杆机构的条件是什么？ 3、在凸轮机构中从动件常用运动规律有哪些？各有何冲击？ 4、渐开线斜齿圆柱齿轮当量齿数齿轮 ZV的用途是什么？ 5、刚性回转件的平衡有哪些？其平衡条件是什么？ 二二、完成下完成下列各题（共分）列各题（共分） （分）计算如图所示发动机配气机构的自由度。若有复合铰链， 虚约束， 局部自由度， 直接在题图中标出 （分）计算如图所示机构的瞬心数，并在图在找出所有的瞬心 （分）图示薄盘钢制凸轮，已知重量为 8N，重心 S 与回转轴心 0 点之 距 e=2mm，凸轮厚度 =10mm，钢的重度 =7.810-5 N/mm3，拟在 R=30mm 的圆周上钻三个半径相同的孔(位置如图所示)使凸轮轴平衡，试求所钻孔的直径 d。 （分）一对外啮合的斜齿圆柱齿轮传动(正常齿制)，已知：m=4mm，z1=24，z2=48， a=150 mm。试求： （）螺旋角 ； （）两轮的分度圆直径 d1，d2； （）两轮的齿顶圆直径 da1，da2； e S R 60 60 d 0 （分）如图所示铰链四杆机构中，已知 LAB=30，LBC=110，LCD=80，LAD=120，构件 1(AB)为原动件。 （1）判断构件 1 能否成为曲柄； （2）用作图法求出构件 3 的最大摆角 max; （3）用作图法求出最小传动角 min； （4）当分别固定构件 a，b，c，d 时，各获得何种机构？ （分）图示为某机械以主轴为等效构件时，其等效驱动力矩在一个工作周期中的 变化规律。设主轴转速 n1500r/min，等效阻力矩 Mr 为常数，要求系统的速度波动系数为 0.05，忽略机械中其余构件的等效转动惯量，试确定系统的最大盈亏功 max ，并计算 安装在主轴上的飞轮转动惯量。 2 0 3 4 Md N m rad 2 5000 500 A B C D 三 （分）图示为一斜面压榨机。求在去掉水平力 P 后的机构自锁条件。 四（分） 在图所示的曲柄摇杆机构中， 已知行程速比系数， 机架 lAD=100mm， 曲柄为主动件，当摇杆在右极限位置时，曲柄 AB2与机架夹角为 30o，当摇杆在左极限位置 时， 压力角。求： 在图上画出曲柄、 连杆C 和摇杆 CD 的杆长， 并写出 lAB=? lBC=? lCD=? A D 30o B2 v R32 4 Q P 1 2 3 n n m m R42 R 23 R43 五 （分）图示偏置式移动滚子从动件盘形凸轮机构，凸轮为一偏心圆，圆心在O 点， 半径R80mm， 凸轮以角速度 10rad/s 逆时针方向转动，LOA50mm， 滚子半径r r 20mm， 从动件的导路与OA垂直且平分OA。 六 （16 分）一对渐开线外啮合正常齿标准直齿圆柱齿轮传动，已知传动比i=1.5，模 数 m=4mm，压力角=20，中心距a110mm，试求： 两齿轮的齿数z1、z2； 两齿轮的分度圆直径d1、d2； 齿轮 1 的基圆直径db1、齿顶圆直径da1 和齿根圆直径df1； 若两轮的实际中心距a 116mm， 模数和传动比均不改变， 试确定较优的传动类型， 并确定相应的最佳齿数z1，计算节圆半径r 1 和啮合角 ； 若两轮的实际中心距a 116mm，模数、压力角和传动比均不改变，齿数与(1)的正 确计算结果相同，拟采用标准斜齿圆柱齿轮传动，试确定其螺旋角。 R A O rr 在图中画出凸轮的理论轮廓曲线和偏距圆； 计算凸轮的基圆半径r b并在图中画出凸轮的基 圆； 在图中标出从动件的位移s和升程h； 在图中标出机构该位置的压力角； 计算出机构处于图示位置时从动件移动速度v； 凸轮的转向可否改为顺时针转动？为什么？ 七 （分）图示轮系，各轮齿数分别为z120，z240，z220，z330，z480，求 轮系的传动比i1H。 4 2 2 1 H 3 参考答案： 一、一、简答题简答题 1、三个互作平行平面运动的构件共有三个瞬心，且这三个瞬心必在一条直线上。 2、当“最短杆长度加最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和”时，固定最短杆 的邻杆，可得曲柄摇杆机构。 3、等速运动规律有刚性冲击，等加速等减速运动规律有柔性冲击，余弦加速度运动规 律有柔性冲击，正弦加速度运动规律不产生任何冲击。 4、渐开线斜齿圆柱齿轮的当量齿数 Zv主要用在加工齿轮时选刀号；计算不根切的最少 齿数。 5、刚性转子静平衡的条件为：转子的离心惯性力之和为零或质径积之和为零。即： F Fi i = 0 或 mir ri i = 0。刚性转子的动平衡条件为：转子的离心惯性力之和为零，且离心 惯性力矩之和也为零，即： F F = 0， M M = 0。 二二、完成下完成下列各题列各题 在除去局部自由度和虚约束后，n=6，pL=8，pH=1， F=3n-2pL -pH=1 瞬心数（） 这是一个静平衡的计算问题， 不平衡质径积为 mr=me=16 N mm，方向向上 静平衡的条件 mr+m b r b=0 所以钻孔所减去的三个质量的质径积之和的大小应为 16 N mm，由题意知三个孔所 减去的质量大小相等，设为 m1，则 m1R+2m1Rcos60=16 N mm， 解得 m14/15 N 由此得(d2/4) = m1 解得 d=20.9mm （）=arcosm n(z1+z2)/2a=16.26 。； （）d1= m nz1/cos=100mm，d2 =m nz2/cos=200mm； （） da1= d1+2ha=(100+214)=108mm， da2=d2+2ha=(200+214)=208mm； （1）根据铰链四杆机构曲柄存在的条件进行分析。 La+Ld=30+120=150mm Lb+Lc=110+80=190mm La+LdLb+Lc 且构件 1 为连架杆，所以构件 1 能成为曲柄。 （2）曲柄与连杆处于两个共线位置时摇杆的两个位置所夹的角度为 max。 （3）曲柄与机架共线时的两个位置之一有最小传动角，当机构处于 AB2C2D 位置时有最 小传动角 min （4）当固定构件 a 时，得双曲柄机构； 当固定构件 b 时，得曲柄摇杆机构； 当固定构件 c 时，得双摇杆机构； 当固定构件 d 时，得曲柄摇杆机构。 在一个工作周期内等效驱动力矩做功为 Md24450025002125Nm 则等效阻力矩为 Mr 21252 1062.5Nm (1062.5500)2 883.6 J (5000 1062.5) 4 3092.5 J (1062.5500)54 2208.9 J 在处的功值为，在 2 处的功值为883.6 J，在4 处的功值为 2208.9 J，在 2 0 3 4 Md N m rad 2 5000 500 处的功值为 所以最大盈亏功为 max 2208.9（883.6）3092.5 J 飞轮转动惯量为 JF 900max ( 2n2)9003092.5(2150020.05)7.37kgm2 三 分析相对运动情况，标出运动上总反力之方向线。 画出块 3 的受力图，令 P0 可得 2，即为自锁条件 四根据题意图解如图所示。 P R43 R23 -2 A D 30o 36o 54o B1 60o B2 C1 E C2 AB1C1D 和 AB2C2D 即为所求机构的第一位 置和第二位置。各杆长度如下； lAB=AB1l lCD=C1Dl lAD=ADl 五 六 a 0.5m(z1z2)，且z2=iz1，z1=22，z2=33 d1 mz1 88mm，d2 mz2 132mm， db1 d1cos 88cos20 82.7mm da1 d1+2ha 88 21.04 96mm df1 d12hf 88 21.254 78mm 正传动，a r 1+ r 2 r1(1+i ) 2.5 r 1 r1 a 2.5 46.4mm，取z1 23，r1 46mm，小齿轮取正变位 R A O rr rb e s h v 凸轮的理论轮廓曲线和偏距圆如图所； rbRLOArr8050 20 50mm； 标出从动件的位移s和升程h如图 示； 标出机构该位置的压力角如图示； 凸轮与从动件的瞬心在O点，所以机构在 图示位置时从动件移动速度为vOA=0.5m/s； 若凸轮改为顺时针转动，则在推程阶段， 机构的瞬心与从动件轴线不在同一侧，将会增 大推程压力角。 cos1(acos/a) cos1(110cos20/116) 27 c