矿大机自2002级机械原理试卷A答案.doc

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1、中国矿业大学2003～2004学年第2学期《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2002级（2004.6.6）1填空（每小题2分，填对了得2分，填错或不填不得分，共20分）(1)一平面铰链四杆机构的尺寸为：机架d＝50mm，连架杆c＝40mm，连杆b＝60mm，曲柄a、连架杆c与机架d相邻，当该机构为曲柄摇杆机构时，求杆a的变化范围　　　a＋60＜50＋40，　　　0＜a＜30mm　　　　　　　　。(2)一曲柄摇块机构，曲柄为主动件，行程速比系数K＝1.5，求摇块摆角的大小　ψ＝θ

2、＝(K－1)180º/(K＋1)＝(1.5－1)180º/(1.5＋1)＝36º　　　　　　　　　　　　。(3)平底摆动从动件盘形凸轮机构，平底的延长线通过摆动从动件的固定转动中心，凸轮为主动件，该机构的传动角γ＝90º　　　　　　　　　　　　　　　　　。(4)一曲柄导杆机构的曲柄为主动件，导杆为直构件且摆角为60º，求该机构的行程速比系数K＝　(180º＋60º)/(180º－60º)＝2　　　　　　　　　　　　　　　　　。(5)一对标准渐开线直齿圆柱齿轮传动的中心距发生0.82％的相对变化，求此时啮合角α'的大小

3、为　acos20º＝α'cosα'＝(a＋0.0082a)cosα'，　α'＝21.243º　　　　。(6)斜齿圆柱齿轮的标准参数在　　　法面　　上；螺旋角的改变是否影响中心距a的大小　　　　　a＝mn(z1＋z2)/(2cosβ)　　　　　　　　　影响　　。(7)在直齿圆柱齿轮传动中，重合度εα＝1.25，其单齿对工作区的长度为　0.75pb；直齿圆锥齿轮的标准参数在　　　　　　　大端　　　　　　面上。(8)设计一铰链四杆函数生成机构时，其设计变量的最大数目为　　　5　　　。(9)在推导齿轮模数m的计算公式时，将轮

4、齿的力学模型视为悬臂梁　。(10)在直齿圆柱齿轮传动的接触强度设计中，小齿轮分度圆d直径的设计原理为　将直齿圆柱齿轮在节点的接触视为两个圆柱体的接触，两个圆柱体的半径分别等于渐开线在节点的曲率半径，再由赫兹公式推导而得　　　　　　　　　　　　　。2　试计算下面各图所示机构的自由度，指出复合铰链，局部自由度和虚约束　（共12分，3+3+3+3分）图2-1　齿轮4与机架5形成齿轮齿条副1ABD253E54图2-3齿轮1、2外啮合O3O1312d1r3r14BC1A图2-26F2-1＝3n－2PL－1PH＝3×4－2×5－

5、1×1＝1D为复合铰链F2-2＝3n－2PL－1PH＝3×5－2×7－1×0＝1F2-3＝3n－2PL－1PH＝3×4－2×5－1×1＝1A为复合铰链13542ABCDE图2-4ABCDE12345F2-4＝3n－2PL－1PH＝3×4－2×4－1×1－1＝22为局部自由度3试分别使用速度瞬心法与相对运动图解法求图3所示的曲柄摇块机构中导杆2在图示位置的角速度ω2，导杆2上Q点的速度VQ。已知ω1＝10rad/s,长度比例尺μL＝实际尺寸/图上尺寸＝10。　　　　　　　　　　　　　　（10分）解：速度瞬心法：VB＝ω

6、1ABμL＝ω2BP24μL，　ω2＝ω1AB/BP24＝10×17/58＝2.93rad/s，VQ＝ω2QP24μL＝2.93×42.6×10＝1248m/s，VB＝AB×μL×ω1＝17×10×10＝1700mm/s，取μV＝100(mm/s)/1(mm)。相对运动图解法：VC2=VB+VC2B方向∥BC⊥AB⊥CB大小？ω1·BA·μL？VC2B＝bc2×μV＝7.8×100＝780mm/s，VQ＝pq×μV＝13×100＝1300mm/s，pbc2qμV＝100(mm/s)/1(mm)图3BCA312Qx4φ

7、ω1P24VQω2＝VC2B/BC2＝780/(26.8×10)＝2.91rad/s。4　图4(a)所示为一曲柄滑块机构用作为剪床工作机构的简图；滑块上的阻力Fr等效到曲柄上的工作阻力矩Mr如图4(b)所示，假设驱动力矩Md为常数，已知曲柄的平均转速n1＝100r/min。设曲柄滑块机构关于A点的等效转动惯量Je＝150kgm2，求速度波动不均匀系数δ＝0.04时，应在曲柄轴上加多大的飞轮转动惯量JF　　　　　　(12分)aebn1BCAφFr图4a图4bMr1000Nm100Nm120º360º0φ400NmW1W

8、2Med解：Med×(2π)＝1000×(2π/3)＋100×(4π/3)　Med＝400NmW1＝(400－1000)×(4π/3)＝－1256.6Nm，W2＝(400－100)×(4π/3)＝1256.6Nm，0＋W1＝－1256.6Nm，W1＋W2＝0，Wmax＝0，Wmin＝－1256.6Nm，ΔWmax＝1256.6Nm。ω1＝2πn