北理工考研机械原理大纲及模拟题

1、第一章 机构结构分析 (6 学时 ) 机构基本概念 自由度计算 自由度计算注意问题 杆组分析 高副低代 第二章 机构运动分析 (4 学时 ) 机构瞬心 机构运动分析的矢量描述 第三章 平面连杆机构及设计 （ 6 学时） 连杆机构基本特性 连杆机构设计 按急回性设计 按机构导引设计 按函数关系设计 按轨迹设计 连杆曲线 第四章 凸轮机构及设计 （ 6 学时） 凸轮机构构成 相对运动位置关系 凸轮廓线设计 压力角与基圆半径 运动失真 第五章 齿轮机构及设计 （ 10 学时） 基本啮合传动定律 渐开线形成及特性 齿轮基本尺寸与参数 啮合传动原理与啮合传动计算 齿轮范成加工的根切现象 变位齿轮 传动类

2、型 其它齿轮的啮合传动特点 第六章 轮系 （ 4 学时） 定轴轮系传动比计算 周转轮系传动比计算 复合轮系传动比计算 第七章 机械运转及速度波动的调节 （ 4 学时） 机械系统运转 周期性速度波动调节 飞轮转动惯量计算 第八章 机械平衡 （ 2 学时） 刚性转子静平衡 刚性转子动平衡 第九章 其它常用机构简介 （ 2 学时） 间歇运动机构 万向传动机构 差动螺旋机构 广义机构简介 第十章 机器人机构简介 （ 2 学时） 空间机构概述 开链机构 闭链机构 常用机器人机构 第十一章 机构运动方案及创意设计 （ 2 学时） 机构组合设计 机械运动循环图 机械运动方案选择与评估 机构创新设计概述 机动

3、（ 2 学时） 实验教学（ 6 学时）： 可选作实验内容为： 机构运动简图测绘与分析（ 2 学时） 齿轮范成加工原理（ 2 学时） 刚性转子的动平衡（ 2 学时） 机构创意设计及组装（ 2 学时） 机械运动参数测试实验（ 2 学时） 课外开放性实验（选做）： 机械系统测绘与分析 机构创意设计与组装 机电系统创意设计与组装 机械原理考试大纲 1 考试内容 平面机构的结构分析：平面机构的自由度计算；机构具有确定运动的条件；机构的高副低代、结构分析和组成原理。 平面连杆机构的设计与分析：平面连杆机构的类型；平面连杆机构的基本性质和基本知识；平面连杆机构的设计；平面连杆机构的运动分析。 凸轮机构及其设

4、计：凸轮轮廓曲线的设计；从动件常用的基本运动规律；凸轮机构的压力角及基本尺寸的确定。 齿轮机构及其设计：渐开线圆柱齿轮的参数和几何尺寸的计算；渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动；圆锥齿轮机构的啮合特点；蜗杆传动的啮合特点；定轴轮系传动比计算，周转轮系传动比计算，复合轮系传动比计算。 机械的运转及其速度波动的调节：机械系统的等效动力学模型建立；机械系统真实运动求解；飞轮调节机械系统的周期性速度波动的原理及飞轮转动惯量的计算。 机械平衡：刚性转子的静平衡与动平衡设计。 2 考试要求 了解连杆机构、凸轮机构和齿轮机构的类型、特点及工作原理；机械系统的等效动力学模型建立方法；刚性转子的平衡试验等与考试内容相

5、关的知识。 理解机构的组成原理；平面连杆机构的设计方法、凸轮机构的设计方法、周转轮系传动比的计算方法；齿轮机构的啮合原理；飞轮调节机械系统的周期性速度波动的原理等与考试内容有关的基本原理。 掌握机构的自由度计算；连杆机构的运动分析；渐开线圆柱齿轮的参数和几何尺寸的计算；复合轮系传动比计算；等效构件的等效转动惯量（质量）和等效力矩（力）的计算；飞轮转动惯量的计算；转子的平衡计算等与考试内容有关的计算。综合试题1课程编号 : BS 北京理工大学 2005-2006 学年第 1 学期 2003 级机械设计（）终考试卷 (A 卷 ) 班级_ 学号_ 姓名_ 成绩_ 一（本大题 12 分） 1. 计 算

6、 图 示 机 构 的 自 由 度 (5 分 ) 。 若 有 复 合 铰 链、 局 部 自 由 度 或 虚 约 束， 必 须 指 出（ 3 分）。（ 已 知 AB = CD ， 且 相 互 平 行。）； 2. 画出该机构的低副替代机构（ 4 分） 二、 （ 本大题 14 分 ） 在图示偏置直动尖顶从动件盘形凸轮机构中，凸轮为偏心圆盘，圆心为 O ，回转中心为 A 。当凸轮以逆时针方向等速回转时，试在图上画出： （ 1 ）该凸轮基圆（半径用 表示）； （ 4 分） （ 2 ）图示位置的凸轮转角 ； （ 3 分） （ 3 ）图示位置时的从动件位移 s ； （ 3 分） （ 4 ）从动件在最低位置时的

7、压力角 。 （ 4 分） 三、（ 本大题 16 分） A 如图示曲柄摇杆机构，已知 ，试确定： （ 1 ）摇杆 3 的最小长度 ；（ 5 分） （ 2 ）曲柄 1 等速转动时机构的行程速度变化系数 K ；（ 5 分） （ 3 ）曲柄 1 为主动时，机构的最小传动角 。（ 6 分） 注：用 计算。 四、 ( 本 大 题 16 分 ) 已 知 机 构 的 尺 寸 和 位 置 如 图 所 示， mm ， 10 rad/s ， 试 求 点 的 速 度 （ 8 分）、 加 速 度 （ 8 分）。 五、（本大题 18 分） 一渐开线标准直齿圆柱齿轮和一标准直齿条标准安装并啮合传动，已知参数如下：齿轮齿数

8、z=20 , 压力角 =20 0 , 模数 m= 5 mm , 齿顶高系数 , 试求 : (1) 齿轮以 200 r/min 的转速旋转时 , 齿条移动的线速度为多少 m/s? （ 4 分） (2) 齿条外移 1 mm 时齿轮的节圆半径和啮合角 ? （ 8 分） (3) 齿条外移 1 mm 时齿条顶线与啮合线的交点 到节点 P 点的距离 ? （ 6 分） 六、 （本大题 16 分） 在 图 示 轮 系 中， 已 知 各 轮 齿 数 ， ， ， ， ， 齿 轮 1 转 速 r/min ， 方 向 如 图。 试 求 大 小 及 方 向。 七、 ( 本 大 题 8 分，每问各 2 分 ) 单 缸 四

9、 冲 程 发 动 机 近 似 的 等 效 输 出 转 矩 如 图 示。 主 轴 为 等 效 构 件， 其 平 均 转 速 ， 等 效 阻 力 矩 为 常 数。 飞 轮 安 装 在 主 轴 上， 除 飞 轮 以 外 构 件 的 质 量 不 计。 试 求： （ 1 ） 等 效 阻 力 矩 的 大 小 和 发 动 机 的 平 均 功 率 ； （ 2 ） 稳 定 运 转 时 和 的 位 置； （ 3 ） 最 大 盈 亏 功 ； （ 4 ） 欲 使 运 转 速 度 不 均 匀 系 数 ， 在 主 轴 上 安 装 的 飞 轮 的 转 动 惯 量 ； 2003 级机械设计（）终考试卷 (B 卷 ) 班级_

10、学号_ 姓名_ 成绩_ 一（ 本大题 12 分） 1. 计算图示机构的自由度(6 分 ) 。若有复合铰链、 局部自由度或 虚 约 束， 必 须 指 出（ 2 分）。 2. 画出该机构的低副替代机构（ 4 分） 二、 （ 本大题 14 分 ） 在图示凸轮机构中，凸轮为偏心圆盘，圆盘半径 R= 30mm ，圆盘几何中心到回转中 心的距离 l OA = 15mm , 滚子半径 r r = 10mm 。当凸轮逆时针方向转动时,试确定 : （ 1 ）该凸轮的基圆； (4 分 ); （ 2 ）该凸轮的理论廓线； (3 分 ) （ 3 ）图示位置时凸轮机构的压力角 ； (3 分 ) （ 4 ）凸轮由图示位置

11、转过 90 时从动件的实际位移 s 。 (4 分 ) 三、（ 本大题 16 分 ） 试设计一用于雷达天线俯仰传动的曲柄摇杆机构。已知天线俯仰的范围为 ， mm ， mm 。求曲柄和连杆的长度 和 ，并校验传动角是否满足 。 提示：雷达天线俯仰转动不应有急回现象。 四、 ( 本 大 题 16 分 ) 在图示机构中，已知 rad/s ， a 1 =0 ， m 。 求 （ 8 分）、 （ 8 分） 。 五、（ 本大题 18 分 ） 一对渐开线外啮合直齿圆柱 齿轮传动，已知 ， mm ， , , 实 际 中 心 距 mm ， 试 解 答 下 列 问 题： (1) 求 啮 合 角 (3 分 ) 和 中

12、心 距 变 动 系 数 （ 2 分）； (2) 按 无 侧 隙 要 求 确 定 两 轮 变 位 系 数 之 和 ；（ 4 分） (3) 取 ， 计 算 齿 轮 的 顶 圆 直 径 ；（ 5 分） (4) 计 算 该 对 齿 轮 传 动 的 重 合 度。（ 4 分） 注： 无 侧 隙 啮 合 方 程 重 合 度 公 式 中 心 距 变 动 系 数 齿 顶 高 变 动 系 数 六、 （ 本大题 16 分 ） 图 示 轮 系 中， 已 知 ， ， ， ， ， 。 若 r/min ， 求 的 大 小 及 方 向。 七、 ( 本 大 题 8 分，每问各 2 分 ) 已 知 某 机 器 的 运 动 周 期

13、 为 ， 等 效 阻 力 矩 的 变 化 规 律 如 图 所 示。 若 等 效 驱 动 力 矩 为 常 数， 平 均 角 速 度 rad/s ， 等 效 转 动 惯 量 kg m 2 。 试 求： （ 1 ） 等 效 驱 动 力 矩 ； （ 2 ） 最 大 盈 亏 功 ； （ 3 ） 最 大 和 最 小 角 速 度 和 的 位 置； （ 4 ） 运 转 速 度 不 均 匀 系 数 。 2003 级机械设计（）终考试卷 (A 卷答案 ) 一（本大题 12 分） 总 分： 12 分。 (1) 4 分； (2) 5 分 ;(3) 3 分 (1) D 处 为 复 合 铰 链， 滚 子 I 处 为 局

14、部 自 由 度， E 或 F 、 G 或 H 为 虚 约 束， 滚子 两 侧 接 触 之 一 为 虚 约 束。 (2) 去除虚 约 束 和 局 部 自 由 度 后 (3)二、（ 14 分）答案： 总分 14 分。 (1)4 分； (2)3 分； (3)3 分； (4)4 分 图解过程如图所示。 三、（ 16 分）如图示曲柄摇杆机构，已知 ，试 确定：（ 1 ）摇杆 3 的最小长度 ； （ 5 分） （ 2 ）曲柄 1 等速转动时机构的行程速度变化系数 K ；（ 5 分） （ 3 ）曲柄 1 为主动时，机构的最小传动传动角 。（ 6 分） 注：用 计算。 答案：总分 16 分 （ 1 ）曲柄只能

15、是 1 杆。设 （即杆 3 ）是中长杆，（因为是求 3 杆的最短尺寸）， 则有 ， （ 5 分） （ 2 ）设摆杆的左极限位置为 C 1 D ，右极限位置为 C 2 D ，如图 ，而 （ 5 分） （ 3 ）机构的最小传动角 可以用解析法如下求得： 设 ，则： （ 6 分） 四、 ( 本 大 题 16 分 ) 总 分 16 分。 (1)8 分； (2)8 分 (1) 求 瞬 心 数 ， 6 个 瞬 心 如 图 所示 绝 对 瞬 心 在 ￥ 处， 构 件 2 瞬 时 平 动， 其 上 各 点 速 度 相 等 m/s ， / 。 (2) 求 构 件 2 瞬 时 平 动， 式 中 将 上 式 向 方

16、 向 投 影 有 又 ， 方 向 由 指 向 五、（本大题 18 分） 一渐开线标准直齿圆柱齿轮和一标准直齿条标准安装并啮合传动，已知参数如下：齿轮齿数 z=20 , 压力角 =20 0 , 模数 m= 5 mm , 齿顶高系数 , 试求 : (1) 齿轮以 200 r/min 的转速旋转时 , 齿条移动的线速度为多少 m/s? （ 4 分） (2) 齿条外移 1 mm 时齿轮的节圆半径和啮合角 ? （ 8 分） (3) 齿条外移 1 mm 时齿条顶线与啮合线的交点 到节点 P 点的距离 ? （ 6 分） （ 1 ） 1.047m /s (2) (3) 六（本题 16 分）答案： (1) 在

17、差 动 轮 系 4 、 5 、 6 、 7 、 H 中 (6 分 ) (2) 在 定 轴 轮 系 1 、 2 中 r/min （ ） ( 3 分 ) (3) 在 定 轴 轮 系 1 、 3 中 r/min （ ） ( 3 分 ) (4) 设 （ ） 为 正， 为 负， 以 式 、 代 入 式 得 r/min （ ） ( 4 分 ) 七题、（本题共 8 分） 总 分： 8 分。 (1) 2 分 (2) 2 分 (3) 2 分 (4)2 分 (1) N m , 平 均 功 率 N m/s kW (2) 位 于 与 的 交 点 , 斜 线 部 分 的 方 程 为 当 ， 即 时 , 发 生 在 C

18、点， 即 处。 (3) J (4) kg m 2 2003 级机械设计（）终考试卷 (B 卷答案 ) 一（本大题 12 分） 总 分： 12 分。 (1) 6 分； (2)2 分 ;(3)4 分 (1) 滚 子 B 、 C 两 处 存 在 局 部 自 由 度， 应 消 除。 (2) 故 机 构 自 由 度 (3) 二、（ 14 分）答案： 总分 14 分。 (1)4 分； (2)3 分； (3)3 分； (4)4 分 图解过程如图所示。 三、（ 16 分） 答案 总分 16 分 (1) 3 分 (2) 3 分 (3) 3 分 (4) 4 分 (5) 3 分 (1) 因用于雷达天线俯仰传动，不应有急回作用 , 故 （ 3 分） (