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姓名：报考专业：准考证号码： 密封线年攻读硕士学位研究生入学考试试题 科目名称：机械原理（■A卷□B卷）科目代码：819 考试时间：3小时 满分 150 分 可使用的常用工具：□无 √计算器 √直尺 √圆规（请在使用工具前打√） 注意：所有答题内容必须写在答题纸上，写在试题或草稿纸上的一律无效；考完后试题随答题纸交回。 一、单项选择题（本大题10小题，每题2分，共20分，错选、多选均无分） 1．对于机构，下面说法错误的是_____。 A. 由一系列人为的运动单元组成 B. 各单元之间有确定的相对运动 C. 是由构件组成的系统 D. 可以完成机械功或机械能转换 2．平面连杆机构中，同一位置的传动角与压力角的关系为_____。 A．互余 B．互补 C．相等 D．没关系 3．一对齿轮啮合过程中，下面关于节圆的说法错误的是 。 A．始终相切 B．始终通过节点 C．始终和分度圆重合 D．随中心距增大而增大 4．生产工艺要求某机构将输入的匀速单向运动，转变为按照正玄规律变化的移动输出，一种可供选择的机构是 。 A．齿轮齿条机构 B.直动滚子从动件盘形凸轮机构 C.偏置曲柄滑块机构 D.摆动导杆机构 5．图1示转动副在驱动力矩Md的作用下等速转动，Q为径向载荷，(为摩擦圆半径，则运动副全反力R21应是图中 所示作用线．渐开线直齿圆柱齿轮中，齿距，法向齿距，基圆齿距三者之间的关系为： 。 A． B． C. D． 7．一对平行轴斜齿轮传动，其传动比等于 。 A． B． C． D． 8．在蜗杆传动中，引入特性系数q的目的是 。 A．便于蜗杆尺寸参数的计算 B．容易实现蜗杆传动中心距的标准化 C．提高蜗杆传动的 D．减少蜗轮滚刀的数量，有利于刀具的标准化 9．平衡的目的在于确定 。 A.不平衡质量的大小和方位 B.不平衡质径积 C.不平衡偏心距 D.转子的质心 10．在机器稳定运转的一个运动循环中，应有 A.惯性力和重力所作的功均为零 B.惯性力所做之功为零，重力所做之功不为零 C.惯性力和重力所做之功均不为零 D.惯性力所做之功不为零，重力所做之功为零 二、判断题（本大题10小题，每题2分，共20分。正确的打√，错误的打(。） 1、机构的级别是由机构中包含最多的杆组的级别决定的。 ( ) 2、四杆铰链机构中最短杆与最长杆之和(或=)其它两杆之和时,一定有曲柄。( ) 3、为减小直动尖顶从动件盘状凸轮机构压力角,凸轮的偏心距与推程时凸轮、推杆间的相对瞬心应位于凸轮转轴的异侧。 ( ) 4、 组成正传动的齿轮应该是正变位齿轮。 ( ) 5、直动平底从动件盘状凸轮机构压力角,与凸轮机构的基圆半径无关。 ( ) 6、两直齿圆柱齿轮的齿数和模数各不相等时，其渐开线的形状不一定不一样。( ) 7、直齿圆柱齿轮传动中节圆与分度圆总是重合的。 ( ) 8、理论上讲,可采用飞轮把周期性速度波动的机器的速度调节为匀速运动。 ( ) 9、 斜齿轮的当量齿数大于实际齿轮的齿数。 ( ) 10、静平衡的刚性转子不一定是动平衡的，但是动平衡的刚性转子一定是静平衡的。 ( ) 三、分析与简答题（10分(4小题 =40分） 1、如图2所示曲柄滑块机构，曲柄AB等速整周回转，设曲柄为主动件。 （1）作图画出极位夹角，最小传动角出现的位置。（5分） （2）假设连杆的长度为100mm，偏心距e=10mm，求曲柄长度取值范围。（5分） 。 2、如图3所示中，标出以凸轮为主动件的机构的传动角，说明此传动角如何变化？（10分） 运动链代号：N31—012, N32—012，N41—0022，画出该运动链的结构图。变换出一个机构，要求以四元连杆为机架，且机构的执行构件为一个在固定导路上运动的滑块。（10分） 4、如图4所示为一对外啮合渐开线、rb2为两轮的基圆半径，ra1、ra2为两轮的齿顶圆半径，试在图中标出理论啮合线、实际啮合线分） 四、计算与综合题（本大题70分） 1、计算图5所示机构的自由度，若有复合铰链，局部自由度，虚约束请标出。（本小题10分） 2、如图6所示机构，已知, ，(1=20 rad/s，用瞬心法求( 1 =30 (时构件3的速度V3 = ？（本小题10分） 3、如图7所示，已知作用在滑块上的生产阻力Fr=500N，a=200mm，b=1400mm, (1=90(，移动副处的摩擦角=16.7(,不计其它运动副的摩擦及各构件自重。求构件 1上的平衡力矩Mb及各运动副反力。（本小题15分） 如图8所示，已知a=15mm,b=50,c=30,，试求：（本小题10分） 设该机构为曲柄摇杆机构时d的尺寸范围。（6分） 假设d=60mm,用作图法做出当AB为主动件的极位夹角(和最小传动角（4分） 5、已知一对渐开线直齿圆柱齿轮的参数分别为：， ，（本小题15分） （1）判断在用齿条型刀具加工这2个齿轮的时候，是否会产生根切想象（必须有计算过程） （2）求出这一对齿轮作无侧隙啮合传动是的中心距； （3）说明这一对齿轮的啮合传动属于哪一种类型。 注：无侧隙啮合方程式： ???????? ???????? ???????? ???????? ???????? ???????? 6、如图9所示轮系中，已经各轮齿数分别为，，，，，试求的大小和方向（方向可以用箭头表示）。（本小题10分） 姓名：报考专业：准考证号码： 密封线年攻读硕士学位研究生入学考试试题 科目名称：机械原理（■A卷□B卷）科目代码：819(参考答案) 考试时间：3小时 满分 150 分 可使用的常用工具：□无 (计算器 (直尺 (圆规（请在使用工具前打√） 注意：所有答题内容必须写在答题纸上，写在试题或草稿纸上的一律无效；考完后试题随答题纸交回。 一、单项选择题（本大题10小题，每题2分，共20分，错选、多选均无分） 1．对于机构，下面说法错误的是__D____。 A. 由一系列人为的运动单元组成 B. 各单元之间有确定的相对运动 C. 是由构件组成的系统 D. 可以完成机械功或机械能转换 2．平面连杆机构中，同一位置的传动角与压力角的关系为___A___。 A．互余 B．互补 C．相等 D．没关系 3．一对齿轮啮合过程中，下面关于节圆的说法错误的是 C 。 A．始终相切 B．始终通过节点 C．始终和分度圆重合 D．随中心距增大而增大 4．生产工艺要求某机构将输入的匀速单向运动，转变为按照正玄规律变化的移动输出，一种可供选择的机构是 B 。 A．齿轮齿条机构 B.直动滚子从动件盘形凸轮机构 C.偏置曲柄滑块机构 D.摆动导杆机构 5．图1示转动副在驱动力矩Md的作用下等速转动，Q为径向载荷，(为摩擦圆半径，则运动副全反力R21应是图中 B 所示作用线．渐开线直齿圆柱齿轮中，齿距，法向齿距，基圆齿距三者之间的关系为： A A． B． C. D． 7．一对平行轴斜齿轮传动，其传动比等于 A 。 A． B． C． D． 8．在蜗杆传动中，引入特性系数q的目的是 D 。 A．便于蜗杆尺寸参数的计算 B．容易实现蜗杆传动中心距的标准化 C．提高蜗杆传动的 D．减少蜗轮滚刀的数量，有利于刀具的标准化 9．平衡的目的在于确定 A 。 A.不平衡质量的大小和方位 B.不平衡质径积 C.不平衡偏心距 D.转子的质心 10．在机器稳定运转的一个运动循环中，应有A A.惯性力和重力所作的功均为零 B.惯性力所做之功为零，重力所做之功不为零 C.惯性力和重力所做之功均不为零 D.惯性力所做之功不为零，重力所做之功为零 二、判断题（本大题10小题，每题2分，共20分。正确的打√，错误的打(。） 1、机构的级别是由机构中包含最多的杆组的级别决定的。 ( × ) 2、四杆铰链机构中最短杆与最长杆之和(或=)其它两杆之和时,一定有曲柄(× ) 3、为减小直动尖顶从动件盘状凸轮机构压力角,凸轮的偏心距与推程时凸轮、推杆间的相对瞬心应位于凸轮转轴的异侧。(× ). 4、 组成正传动的齿轮应该是正变位齿轮。 (× ) 5、直动平底从动件盘状凸轮机构压力角,与凸轮机构的基圆半径无关(( ) 6、两直齿圆柱齿轮的齿数和模数各不相等时，其渐开线的形状不一定不一样。( ( ) 7、直齿圆柱齿轮传动中节圆与分度圆总是重合的。。(× ) 8、理论上讲,可采用飞轮把周期性速度波动的机器的速度调节为匀速运动(× ) 9、 斜齿轮的当量齿数大于实际齿轮的齿数。(× ) 10、静平衡的刚性转子不一定是动平衡的，但是动平衡的刚性转子一定是静平衡的。(( ) 三、分析与简答题（10分(4小题 =40分） 1、如图2所示曲柄滑块机构，曲柄AB等速整周回转，设曲柄为主动件。 （1）作图画出极位夹角，最小传动角出现的位置。（5分） （2）假设连杆的长度为100mm，偏心距e=10mm，求曲柄长度取值范围。（5分） 。 解：（1）极位夹角（3分），最小传动角（2分） （2）偏置曲柄滑块机构有曲柄的条件是， 所以 2、如图3所示中，标出以凸轮为主动件的机构的传动角，说明此传动角如何变化解：传动角始终等于90度。 运动链代号：N31—012, N32—012，N41—0022，画出该运动链的结构图。变换出一个机构，要求以四元连杆为机架，且机构的执行构件为一个在固定导路上运动的滑块。（10分） 解：该运动链的结构图如下；（5分） 变换机构根据实际情况判断正误（5分） 4、如图4所示为一对外啮合渐开线、rb2为两轮的基圆半径，ra1、ra2为两轮的齿顶圆半径，试在图中标出理论啮合线、实际啮合线分） 四、计算与综合题（本大题70分） 1、计算图5所示机构的自由度，若有复合铰链，局部自由度，虚约束请标出。（本小题10分） 解：n=8 Pl=11 Ph=1 F=3n-2 Pl-Ph=1 （8分） 其中D处滚子为局部自由度，EF构成虚约束，O、N为复合铰链。（2分） 2、如图6所示机构，已知, ，(1=20 rad/s，用瞬心法求( 1 =30 (时构件3的速度V3 = ？（15分） 解：解：速度瞬心如上图所示。 mm 3、如图7所示，已知作用在滑块上的生产阻力Fr=500N，a=200mm，b=1400mm, (1=90(，移动副处的摩擦角=16.7(,不计其它运动副的摩擦及各构件自重。求构件 1上的平衡力矩Mb及各运动副反力。（15分） [解]： 对于构件1： 滑块受力： 得： 如图8所示，已知a=15mm,b=50,c=30,，试求 设该机构为曲柄摇杆机构时d的尺寸范围。（8分） 假设d=60mm,用作图法做出当AB为主动件的极位夹角(和最小传动角（7分） 解：（1）当a为曲柄，b为最长杆时： 当a为曲柄，d为最长杆时 所以 （2）作图略。 5、已知一对渐开线直齿圆柱齿轮的参数分别为：， ，（15分） （1）判断在用齿条型刀具加工这2个齿轮的时候，是否会产生根切想象（必须有计算过程） （2）求出这一对齿轮作无侧隙啮合传动是的中心距； （3）说明这一对齿轮的啮合传动属于哪一种类型。 注：无侧隙啮合方程式： α ???????? ???????? ???????? ???????? ???????? ???????? 解：（1） 所以2个齿轮都不根切 （2） 所以 （3）这一对齿轮啮合传动属于正传动。 6、如图9所示轮系中，已经各轮齿数分别为，，，，，试求的大小和方向（方向可以用箭头表示）。 解答：1） 2） 姓名：报考专业：准考证号码： 密封线年攻读硕士学位研究生入学考试试题 科目名称：机械原理（■A卷 □B卷）科目代码：819 考试时间：3小时 满分 150 分 可使用的常用工具：□无 √计算器 √直尺 √圆规（请在使用工具前打√） 注意：所有答题内容必须写在答题纸上，写在试题或草稿纸上的一律无效；考完后试题随答题纸交回。 一、单项选择题（本大题10小题，每题2分，共20分，错选、多选均无分） 1. 以下说法中正确的是： A．自由度为零的运动链称为基本杆组。 B．机构的级别是以其中含有的杆组的最高级别来确定的。 C．机构拆分杆组时，从原动件开始拆分，先拆低级别杆组，再拆高级别杆组。 D．一个四杆六副的Ⅳ级杆组是由2个两杆三副的Ⅱ级杆组所组成的。 2. 曲柄摇杆机构的死点发生在 位置。 A．主动杆与机架共线 B．主动杆与曲柄共线 C．从动杆与机架共线 D．从动杆与连杆共线. 以下说法中错误的是： A．正弦加速度运动规律由于没有冲击，可用在中高速场合。 B．凸轮机构的压力角过大可以用减小基圆半径来解决。 C．平底从动件盘形凸轮机构的压力角为常数。 D．凸轮的基圆一般是指以理论廓线上最小向径为半径所作的圆。 4. 齿轮渐开线在 上的压力角最小。 A．齿根圆 B．齿顶圆 C．分度圆 D．基圆 5. 机械自锁的效率条件是 。 A．效率为无穷大： B．效率大于等于1； C．效率小于零 D．效率小于1 6. 用齿条型刀具加工αn=20°，ha*n =1，β=25°的斜齿圆柱齿轮时不产生根切的最少数是 。 A．17 B．13 C．12 D．23 7、渐开线齿轮齿条啮合时，其齿条相对齿轮作远离圆心的平移时，其啮合角和分度圆压力角分别 。 A．加大，不变 B．不变，不变 C．减小，减小 D．加大，加大 8. 蜗杆蜗轮传动的主平面（即标准参数所在的面）为 所在的面。 A. 蜗杆的法面和蜗轮的法面 B．蜗杆的轴面和蜗轮的法面 C．蜗杆的轴面和蜗轮的端面 D．蜗杆的法面和蜗轮的端面 9．利用飞轮进行周期性速度波动的调节，以下说法正确的是 。 A. 装置飞轮的实质就是增加机械系统的转动惯量 B. 装置飞轮能够使机械系统运转速度保持恒定不变 C. 飞轮应当尽可能安装在大质量、低速的旋转轴上 D. 通过添加飞轮，可以使运转不均匀系数δ为零 10．一个大型发电机转子，为使运转时的惯性力平衡，需要在 平面上进行平衡。 A．一个 B．两个 C．三个 D．四个 二、判断题（本大题10小题，每题2分，共20分。正确的打√，错误的打(。） 1. 曲柄滑块机构中，当曲柄与机架处于两次互相垂直位置之一时，出现最小传动角。 ( ) 2. 一个K大于1的铰链四杆机构与K=1的对心曲柄滑块机构串联组合，该串联组合而成的机构的行程变化系数K大于1。 ( ) 3. 根据提供的约束数相同的条件，机构中的高副可用两个低副替代。 ( ) 4. 在曲柄摇杆机构中，空回行程比工作行程的速度要慢。 ( ) 5. 变位系数和齿顶高降低系数均为零的齿轮是标准齿轮。 ( ) 6. 连杆机构中只存在Ⅱ级杆组，该机构为Ⅱ级机构。 ( ) 7. 蜗杆的直径系数q越大越好，但其直径应为标准值。 ( ) 8. 理论上讲，无法用飞轮把周期性速度波动的机器的速度调节为匀速运动。( ) 9. 转子动平衡后一定是静平衡的。 ( ) 10. 斜齿圆柱齿轮传动优于直齿圆柱齿轮传动，但其缺点是传动时产生轴向力。( ) 三、分析与作图题（10分(4小题 =40分） 1. （本小题10分）已知运动链代号。要求： （1）画出运动链的结构图。（5分） （2）取四元连杆为机架，试变换出一个原动件为凸轮，执行构件为滑块的机构。（5分） 2. （本小题10分）如图1所示摆动导杆机构，已知其行程速比系数等于2。要求： （1）求导杆3的最大摆角ψ（即左右两个极限位置间的夹角）。（5分） （2）画出机构在如图所示位置时的压力角。（5分） 图1 3. （本小题10分）如图2所示为一种丝织机开口机构，试： （1）通过机构的组成方式，简要分析输出构件5和7能实现何种动作。（5分） （2）拆分杆组，并说明机构的级别。（5分） 图2 4. （本小题10分）如图3所示的对心直动滚子从动件盘形凸轮机构中，凸轮的实际廓线为一圆，圆心在点A，半径R=50 mm，凸轮绕轴心O逆时针方向转动，LOA=30 mm，滚子半径为10 mm，试求：（1）凸轮的理论廓线分） （4）图示位置的压力角。（2分） 图3 四、计算与综合题（本大题共70分） 1. （本小题10分）计算图4所示机构的自由度，若有复合铰链、局部自由度、虚约束，请指出。 图4 2. （本小题10分）在图5所示摆动导杆机构中，已知构件1的角速度ω1=10rad/s，顺时针转动。其中有∠ACB=30o，∠CAB=90o。试： （1）说明该机构一共有多少个瞬心，并画出机构中的相对瞬心； （5分） （2）根据瞬心法求出构件3的角速度ω3并判断其旋转方向。（5分） 图5 3. （本小题10分）如图6所示双滑块机构。已知生产阻力=3000N，((6((，((30(。不计各运动副的摩擦，不计各构件的重力。求图示位置机构的驱动力。 图6 4. （本小题10分）已知一对标准齿轮z1=24，z2=96，m=4mm，α=20°，ha*=1，c*=0.25。（1）试计算大小齿轮的分度圆直径d1，d2；齿顶圆直径da1，da2（4分）。（2）若这对齿轮使用日久磨损严重需要修复，按磨损情况，拟将小齿轮报废，重新制作小齿轮，而大齿轮进行修复。已知修复后的大齿轮的齿顶圆要减小4mm，试确定这对齿轮应采用何种传动形式，并确定这对齿轮修复时的变位系数x1和x2（6分）。 5. （本小题15分）如图7所示铰链四杆机构中，已知BC=1000mm， CD=700mm， AD=600mm，AD为机架。试问：（1）若此机构为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，求AB的最大值（3分）；（2）若此机构为双曲柄机构，求AB最小值（3分）；（3）若此机构为双摇杆机构，求AB的取值范围（9分）。 图7 6. （本小题15分）在图8所示的脚踏车里程表的机构中，C为车轮轴，已知各轮齿数为z1=20，z2=100，z3=120，z4=12，z4=30，z5=100。当nc=15 r/min时，试求表上的指针P的转速nP及转动方向。 图8 姓名：报考专业：准考证号码： 密封线年攻读硕士学位研究生入学考试试题 科目名称：机械原理（■A卷□B卷）科目代码：819(参考答案) 考试时间：3小时 满分 150 分 可使用的常用工具：□无 √计算器 √直尺 √圆规（请在使用工具前打√） 注意：所有答题内容必须写在答题纸上，写在试题或草稿纸上的一律无效；考完后试题随答题纸交回。 一、单项选择题（本大题10小题，每题2分，共20分，错选、多选均无分） 1. 以下说法中正确的是： B A．自由度为零的运动链称为基本杆组。 B．机构的级别是以其中含有的杆组的最高级别来确定的。 C．机构拆分杆组时，从原动件开始拆分，先拆低级别杆组，再拆高级别杆组。 D．一个四杆六副的Ⅳ级杆组是由2个两杆三副的Ⅱ级杆组所组成的。 2. 曲柄摇杆机构的死点发生在 D 位置。 A．主动杆与机架共线 B．主动杆与曲柄共线 C．从动杆与机架共线 D．从动杆与连杆共线. 以下说法中错误的是： B A．正弦加速度运动规律由于没有冲击，可用在中高速场合。 B．凸轮机构的压力角过大可以用减小基圆半径来解决。 C．平底从动件盘形凸轮机构的压力角为常数。 D．凸轮的基圆一般是指以理论廓线上最小向径为半径所作的圆。 4. 齿轮渐开线在 D 上的压力角最小。 A．齿根圆 B．齿顶圆 C．分度圆 D．基圆 5. 机械自锁的效率条件是 C 。 A．效率为无穷大： B．效率大于等于1； C．效率小于零 B．效率小于1 6. 用齿条型刀具加工αn=20°，ha*n =1，β=25°的斜齿圆柱齿轮时不产生根切的最少数是 B 。 A．17 B．13 C．12 D．23 7、渐开线齿轮齿条啮合时，其齿条相对齿轮作远离圆心的平移时，其啮合角和分度圆压力角分别 A 。 A．加大，不变 B．不变，不变 C．减小，减小 D．加大，加大 8. 蜗杆蜗轮传动的主平面（即标准参数所在的面）为 C 所在的面。 A. 蜗杆的法面和蜗轮的法面 B．蜗杆的轴面和蜗轮的法面 C．蜗杆的轴面和蜗轮的端面 D．蜗杆的法面和蜗轮的端面 9．利用飞轮进行周期性速度波动的调节，以下说法正确的是 A 。 A. 装置飞轮的实质就是增加机械系统的转动惯量 B. 装置飞轮能够使机械系统运转速度保持恒定不变 C. 飞轮应当尽可能安装在大质量、低速的旋转轴上 D. 通过添加飞轮，可以使运转不均匀系数δ为零 10．一个大型发电机转子，为使运转时的惯性力平衡，需要在 B 平面上进行平衡。 A．一个 B．两个 C．三个 D．四个 二、判断题（本大题10小题，每题2分，共20分。正确的打√，错误的打(。） 1. 曲柄滑块机构中，当曲柄与机架处于两次互相垂直位置之一时，出现最小传动角。 (√) 2. 一个K大于1的铰链四杆机构与K=1的对心曲柄滑块机构串联组合，该串联组合而成的机构的行程变化系数K大于1。 (√) 3. 根据提供的约束数相同的条件，机构中的高副可用两个低副替代。 ( ( ) 4. 在曲柄摇杆机构中，空回行程比工作行程的速度要慢。 ( ( ) 5. 变位系数和齿顶高降低系数均为零的齿轮是标准齿轮。 ( ( ) 6. 连杆机构中只存在Ⅱ级杆组，该机构为Ⅱ级机构。 (√) 7. 蜗杆的直径系数q越大越好，但其直径应为标准值。 ( ( ) 8. 理论上讲，无法用飞轮把周期性速度波动的机器的速度调节为匀速运动。(√) 9. 转子动平衡后一定是静平衡的。 (√) 10. 斜齿圆柱齿轮传动优于直齿圆柱齿轮传动，但其缺点是传动时产生轴向力。(√) 三、分析与作图题（10分(4小题 =40分） 1. （本小题10分）已知运动链代号。要求： （1）画出运动链的结构图。（5分） （2）取四元连杆为机架，试变换出一个原动件为凸轮，执行构件为滑块的机构。（5分） 解：（1）运动链的结构图如图所示。（5分） （2）按题目要求变换机构。（5分） 2. （本小题10分）如图1所示摆动导杆机构，已知其行程速比系数等于2。要求： （1）求导杆3的最大摆角ψ（即左右两个极限位置间的夹角）。（5分） （2）画出机构在如图所示位置时的压力角。（5分） 图1 解：（1）极位夹角 ，导杆3的最大摆角等于极位夹角，故。（5分）（2）。（5分） 3. （本小题10分）如图2所示为一种丝织机开口机构，试： （1）通过机构的组成方式，简要分析输出构件5和7能实现何种动作。（5分） （2）拆分杆组，并说明机构的级别。（5分） 图2 解：（1）当主动件曲柄1转动时，通过摇杆3将运动传给两个摇杆滑块机构，使两个从动件滑块5和7实现上下往复移动。（5分） （2）拆分6和7、4和5、2和3组成Ⅱ级杆组；三个Ⅱ级杆组所组成的Ⅱ级机构。（5分） 4. （本小题10分）如图3所示的对心直动滚子从动件盘形凸轮机构中，凸轮的实际廓线为一圆，圆心在点A，半径R=50 mm，凸轮绕轴心O逆时针方向转动，LOA=30 mm，滚子半径为10 mm，试求：（1）凸轮的理论廓线分）； （4）图示位置的压力角（2分）。 图3 （1）理论廓线：在实际廓线上画一系列滚子圆，连接圆心而成。 （2）凸轮的基圆半径指理论廓线）从动件行程为最大向径减去最小向径：h=50+30-20=60 mm。 （4）压力角为滚子圆心与凸轮几何中心连线和竖直导路线间的夹角。 四、计算与综合题（本大题70分） 1. （本小题10分）计算图4所示机构的自由度，若有复合铰链，局部自由度，虚约束请指出。 图4 解：局部自由度——E处滚子；虚约束—— G处凸轮两边的接触位置构成虚约束，I和J两个移动副构成虚约束；复合铰链——C处。（3分） ??? n=9，PL=12，PH=2 ??? F=3n-2PL-PH =3×9-2×12-2=1 （7分） 2. （本小题10分）在图5所示摆动导杆机构中，已知构件1的角速度ω1=10rad/s，顺时针转动。其中有∠ACB=30o，∠CAB=90o。试： （1）说明该机构一共有多少个瞬心，并画出机构中的相对瞬心； （5分） （2）根据瞬心法求出构件3的角速度ω3并判断其旋转方向。（5分） 图5 解：（1）该机构一共有6个瞬心。3个相对瞬心见下图。（5分） （2）由瞬心定义可得： 由几何关系可得：， 当时，可得 方向与构件1转动方向相同，为顺时针转动。 （5分） 3. （本小题10分）如图6所示双滑块机构。已知生产阻力=3000N，((6((，((30(。不计各运动副的摩擦，不计各构件的重力。求图示位置机构的驱动力。 图6 解： 对于构件3： 对于构件2： 对于构件1： 得： 4. （本小题10分）已知一对标准齿轮z1=24，z2=96，m=4mm，α=20°，ha*=1，c*=0.25。（1）试计算大小齿轮的分度圆直径d1，d2；齿顶圆直径da1，da2（4分）。（2）若这对齿轮使用日久磨损严重需要修复，按磨损情况，拟将小齿轮报废，重新制作小齿轮，而大齿轮进行修复。已知修复后的大齿轮的齿顶圆要减小4mm，试确定这对齿轮应采用何种传动形式，并确定这对齿轮修复时的变位系数x1和x2（6分）。 解： （1）分度圆直径 d1= 96mm d2= 384mm 齿顶圆直径 da1= 104mm da2= 392mm （4分） （2）采用等变位齿轮传动；大齿轮负变位，小齿轮正变位。 变位系数x2 ：-2x2m = 4 x2 = - 0.5； x1 = 0.5。（6分） 5. （本小题15分）如图7所示铰链四杆机构中，已知BC=1000mm， CD=700mm， AD=600mm，AD为机架。试问：（1）若此机构为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，求AB的最大值；（2）若此机构为双曲柄机构，求AB最小值；（3）若此机构为双摇杆机构，求AB的取值范围。 图7 解：（1）根据题意：AB为最短杆，且满足杆长之和条件，即： AB+ BC≤CD+ AD，得：AB≤300mm，AB杆最大值为300 mm。 （2）若此机构为双曲柄机构，那么AD一定为最短杆，即： AD+ BC≤CD+ AB，得：AB≥900mm，AB杆最小值为900 mm。 （3）若此机构为双摇杆机构，则可判定该机构不满足杆长之和条件， 分三种情况讨论，其一：AB是最短杆，则有：AB+ BC＞CD+ AD， 得：600＞AB＞300；其二：AB不是最短杆也不是最长杆，则AD为 最短杆，有：AD+ BC＞AB+ CD，得：900＞AB＞600；其三：AB是最长杆，则有： AD+ AB＞BC+ CD，得：AB＞1100，又为了满足该机构能成为一个四杆机构，需保证： AB＜BC+ CD+ AD=2300，即2300＞AB＞1100。 综上所述，AB的取值范围为：AB∈(300,900)∪(1100,2300)。 6. （本小题15分）在图8所示的脚踏车里程表的机构中，C为车轮轴，已知各轮齿数为z1=20，z2=100，z3=120，z4=12，z4=30，z5=100。当nc=15 r/min时，试求表上的指针P的转速nP及转动方向。 图8 解：(1) 3，4， 4′，5，H组成周转轮系：1，2组成定轴轮系。 (2) 对于周转轮系，iH53 =n5- nH/n3-nH= 3。 对于定轴轮系，i12=n1/n2= -5；得出n2= -3r/min。 由图中，nH = n2=- 3r/min，n3=0； 得：nP= 6 r/min，nP与nc同向。 姓名：报考专业：准考证号码： 密封线年攻读硕士学位研究生入学考试试题 科目名称：机械原理（□A卷 ■B卷）科目代码：819 考试时间：3小时 满分 150 分 可使用的常用工具：□无 √计算器 √直尺 √圆规（请在使用工具前打√） 注意：所有答题内容必须写在答题纸上，写在试题或草稿纸上的一律无效；考完后试题随答题纸交回。 一、单项选择题（本大题10小题，每题2分，共20分，错选、多选均无分） 1．平面机构中，“基本杆组”是指 。 A．组成机构的最小的运动单元 B．生产中最小的制造单元 C．不能再拆的自由度为零的最简单的运动链 D．运动规律已知的构件 2．图1所示为摆动导杆机构，以构件1为主动件，则机构的传动角= 。 A．∠A B．90° C．0° D．∠B 图1 3．平面机构中，从动件的运动规律取决于 。 A．从动件的尺寸 B．机构组成情况 C．原动件运动规律 D．原动件运动规律和机构的组成情况 4．以下说法错误的是： 。 A．为了增大凸轮机构的传力性能可以用减小基圆半径的措施来解决 B．凸轮的基圆一般是指以理论廓线上最小向径为半径所作的圆 C．平底从动件盘形凸轮机构的传动角为常数 D．为了避免从动件运动失真，平底从动件凸轮廓线．用范成法加工齿轮时，齿轮根切的现象发生在 的场合。 A．模数较大 B．模数较小 C．齿数较少 D．齿数较多 6．与标准齿轮相比，正变位齿轮分度圆齿槽宽 标准值，齿顶高 标准值。 A．大于；小于 B．大于；大于 C．小于；大于 D．小于；小于 7．渐开线在 上的压力角和曲率半径最小。 A. 齿根圆 B. 基圆 C. 分度圆 D. 齿顶圆 8．一对正确啮合的斜齿圆柱齿轮机构均为标准值的是 。 A．端面模数、分度圆上的端面压力角、分度圆上的螺旋角 B．法面模数、分度圆上的法面压力角、分度圆上的螺旋角 C．端面模数、分度圆上的端面压力角 D．法面模数、分度圆上的法面压力角 9．蜗杆蜗轮机构中心距计算公式为 。 A．m(q+z2)/2 B．m(z1+z2)/2 C．m(z1+z2) D．m(q+z2) 10．以下关于飞轮的叙述错误的是： 。 A．安装飞轮的实质就是增加机械系统的转动惯量 B．装置飞轮不能使机械运转速度绝对不变，也不能解决非周期性速度波动的问题 C．飞轮的转动惯量越大，则系统的运转不均匀系数越小 D．为减小飞轮的转动惯量，尽可能将飞轮安装在曲柄上 二、判断题（本大题5小题，每题2分，共10分。正确的打√，错误的打(） 1．在曲柄滑块机构中，只要滑块作主动件，就必然有死点存在。（ ） 2．根据渐开线性质——基圆内无渐开线，所以渐开线齿轮的齿根圆必须设计比基圆大。 （ ） 3．两个标准直齿圆柱齿轮：z1 = 40，m1 = 2.5mm，α= 20(；z2= 20，m2 =5mm，α= 20(。这两个齿轮的渐开线形状应该不一样。 （ ） 4．机器的启动和停车阶段，驱动功与阻抗功不相等。 （ ） 5．周期性速度波动的构件，在一个周期内其动能的增量为零。（ ） 三、填空题（本大题8小题，每空1分，共10分） 1．用齿条形刀具范成法加工渐开线齿轮时，为了使标准齿轮不发生根切，刀具的齿顶线与啮合线．在具有自锁性的机械中，正行程的效率应 ，反行程的效率应 。 3．已知某一构件组中共有n个构件，l个低副和h个高副，则该构件组的静定条件应为 。 4．举出两种变回转运动为直线运动的机构： 机构、 机构。 5．机械在周期变速稳定运转阶段，一个循环内的驱动功Wd 阻抗功Wr。 6．凸轮机构推杆的常用运动规律中，余弦加速度运动规律有 冲击。 7．齿轮机构的重合度愈大，表明同时参加啮合的轮齿对数愈 。 8．为保证一对渐开线齿轮可靠地连续传动，应使实际啮合线长度 基圆齿距。 四、分析与作图题（本大题共3小题，每题10分，共30分） 1．（本小题10分）已知运动链代号。—012，—011，—1112，要求： （1）画出运动链的结构图；（5分） （2）取四元连杆为机架，试变换出一个原动件为凸轮，执行构件为滑块的机构。 （5分） 2．（本小题10分）如图2所示的铰链四杆机构中，已知各杆长度l AB =250mm，l BC =650mm，l CD = 550mm，l AD = 850mm。试求： （1）通过分析说明该机构为何种类型； （3分） （2）作图求出摇杆的两个极限位置，并在图上标出极位夹角θ； （2分） （3）当AB 杆件为主动件时，画出图示位置机构的压力角α，并标出机构的最小传动角γmin；（3分） （4）若要使该机构变成双曲柄机构，最简单的方法是什么？ （2分） 图2 3．（本小题10分）如图3所示的直动滚子从动件盘形凸轮机构中，凸轮的实际廓线为一偏心圆盘，圆心在点O，圆盘半径R=60 mm，凸轮绕轴心A逆时针方向转动，lOA=40 mm，滚子半径为rT=15 mm。试： （1）画出凸轮的理论廓线）求出凸轮的基圆半径rb； （2分） （3）标出图示位置的压力角α； （2分） （4）标出凸轮由图示位置转动90o后推杆移动距离s； （2分） （5）求出推杆升程h。 （2分） 图3 五、计算与综合题（本大题共7小题，共80分） 1．（本小题15分）在图4所示机构中，已知：DE=FG，DF=EG，DH=EI。试： 图4 （1）计算该机构自由度（若有复合铰链、局部自由度、虚约束须明确指出）； （8分） （2）如果给定凸轮作为原动件，分析该机构是否具有确定运动？ （2分） （3）给定凸轮作为原动件，将该机构高副低代并画出简图，分拆机构的杆组并判断机构级别。 （5分） 2．（本小题10分）如图5所示摆动从动件凸轮机构，凸轮为偏心圆盘，A为回转中心，已知凸轮以角速度(1=30 rad/s逆时针方向旋转，圆盘中心与回转中心之间的距离a=50mm，，圆盘半径R=100mm，机架长L=800mm。试： （1）画出机构所有瞬心；（3分） （2）利用瞬心法求构件2的角速度(2及其方向。（7分） 图5 3．（本小题10分）在如图6所示摆动导杆机构中，已知，，，加于导杆上的力矩，在不考虑运动副摩擦力的情况下，求机构各运动副的反力及应加于曲柄1上的平衡力矩。 图6 4．（本小题15分）在图7所示的导杆机构中，试确定： （1）若，要使该机构成为摆动导杆机构，那么的最小值为多少？ （3分） （2）若该机构为摆动导杆机构，导杆两个极限位置之间的摆角为60°，曲柄等速转动，机构工作行程（慢行程）的时间为10秒，该机构的行程速比系数K是多少？机构空回行程（快行程）所需时间是多少？该机构曲柄每分钟转多少转？ （7分） （3）AB杆为原动件时，机构的传动角(为多少？ （2分） （4）若，且使此机构成为转动导杆机构时，的最小值又为多少？ （3分） 图7 5．（本小题15分）设计一对齿轮传动，已知：压力角α=20o，，m=3mm，实际中心距=200mm，传动比i12=3.5，采用正传动，求： （1）该对齿轮的齿数z1、z2； （5分） （2）啮合角； （3分） （3）变位系数之和Σx； （3分） （4）分离系数y和齿顶高降低系数。 （4分） 6．（本小题10分）如图8所示轮系中，已知各轮齿数分别为：z1=2，z2=80，z3=25，z4=50，z5=20，z6=30。又已知蜗杆1的转速n1=840r/min，nH=6r/min。求n6的大小和方向。 图8 7.（本小题5分）欲设计一台自动钻床用来同时加工如图9所示工件上的三个孔，工件装夹于钻床工作台上，请分析完成工件钻削加工时该钻床钻头、工作台可能存在的工艺动作。 图9 姓名：报考专业：准考证号码： 密封线年攻读硕士学位研究生入学考试试题 科目名称：机械原理（□A卷 ■B卷）科目代码：819(参考答案) 考试时间：3小时 满分 150 分 可使用的常用工具：□无 √计算器 √直尺 √圆规（请在使用工具前打√） 注意：所有答题内容必须写在答题纸上，写在试题或草稿纸上的一律无效；考完后试题随答题纸交回。 一、单项选择题（本大题10小题，每题2分，共20分，错选、多选均无分） 1．平面机构中，“基本杆组”是指 C 。 A．组成机构的最小的运动单元 B．运动规律已知的构件 C．不能再拆的自由度为零的最简单的运动链 D．生产中最小的制造单元 2．图1所示为摆动导杆机构，以1为主动件，则机构的传动角= B 。 A．∠A B．90° C．0° D．∠B 图1 3．平面机构中，从动件的运动规律取决于 D 。 A．从动件的尺寸 B．机构组成情况 C．原动件运动规律 D．原动件运动规律和机构的组成情况 4．以下说法错误的是： A 。 A．为了增大凸轮机构的传力性能可以用减小基圆半径的措施来解决 B．凸轮的基圆一般是指以理论廓线上最小向径为半径所作的圆 C．平底从动件盘形凸轮机构的传动角为常数 D．为了避免从动件运动失真，平底从动件凸轮廓线．用范成法加工齿轮时，齿轮根切的现象发生在 C 的场合。 A．模数较大 B．模数较小 C．齿数较少 D．齿数较多 6．与标准齿轮相比，正变位齿轮分度圆齿槽宽 标准值，齿顶高 C 标准值。 A．大于；小于 B．大于；大于 C．小于；大于 D．小于；小于 7．渐开线在 B 上的压力角和曲率半径最小。 A. 齿根圆 B. 基圆 C. 分度圆 D. 齿顶圆 8．一对正确啮合的斜齿圆柱齿轮机构均为标准值的是 D 。 A．端面模数、分度圆上的端面压力角、分度圆上的螺旋角 B．法面模数、分度圆上的法面压力角、分度圆上的螺旋角 C．端面模数、分度圆上的端面压力角 D．法面模数、分度圆上的法面压力角 9．蜗杆蜗轮机构中心距计算公式为 A 。 A．m(q+z2)/2 B．m(z1+z2)/2 C．m(z1+z2) D．m(q+z2) 10．以下关于飞轮的叙述错误的是： D 。 A．安装飞轮的实质就是增加机械系统的转动惯量 B．装置飞轮不能使机械运转速度绝对不变，也不能解决非周期性速度波动的问题 C．飞轮的转动惯量越大，则系统的运转不均匀系数越小 D．为减小飞轮的转动惯量，尽可能将飞轮安装在曲柄上 二、判断题（本大题5小题，每题2分，共10分。正确的打√，错误的打(） 1．在曲柄滑块机构中，只要滑块作主动件，就必然有死点存在。（ ( ） 2．根据渐开线性质——基圆内无渐开线，所以渐开线齿轮的齿根圆必须设计比基圆大。 （ ( ） 3．两个标准直齿圆柱齿轮：z1 = 40，m1 = 2.5mm，α= 20(；z2= 20，m2 =5mm，α= 20(。这两个齿轮的渐开线形状应该不一样。 （ ( ） 4．机器的启动和停车阶段，驱动功与阻抗功不相等。 （ ( ） 5．周期性速度波动的构件，在一个周期内其动能的增量为零。（ ( ） 三、填空题（本大题8小题，每空1分，共10分） 1．用齿条形刀具范成法加工渐开线齿轮时，为了使标准齿轮不发生根切，刀具的齿顶线与啮合线的交点应 交于极限啮合点之内 。 2．在具有自锁性的机械中，正行程的效率应 0 ，反行程的效率应 0 。 3．已知某一构件组中共有n个构件，l个低副和h个高副，则该构件组的静定条件应为 3n=2l+h 。 4．说出两种变回转运动为直线运动的机构：曲柄滑块 机构、齿轮齿条 机构。（答案不唯一） 5．机械在周期变速稳定运转阶段，一个循环内的驱动功Wd = 阻抗功Wr。 6．凸轮机构推杆的常用运动规律中，余弦加速度运动规律有 柔性 冲击。 7．齿轮机构的重合度愈大，表明同时参加啮合的轮齿对数愈 多 。 8．为保证一对渐开线齿轮可靠地连续传动，应使实际啮合线长度 ≥ 基圆齿距。 四、分析与作图题（本大题共3小题，每题10分，共30分） 1．（本小题10分）已知运动链代号。—012，—011，—1112，要求： （1）画出运动链的结构图；（5分） （2）取四元连杆为机架，试变换出一个原动件为凸轮，执行构件为滑块的机构。（5分） 解： （1）运动链结构图如下图。（5分） （2）按要求变换出机构即可。（5分） 2．（本小题10分）如图2所示的铰链四杆机构中，已知各杆长度l AB =250mm，l BC =650mm，l CD = 550mm，l AD = 850mm。试求： （1）通过分析说明该机构为何种类型； （3分） （2）作图求出摇杆的两个极限位置，并在图上标出极位夹角θ； （2分） （3）当AB 杆件为主动件时，画出图示位置机构的压力角α，并标出机构的最小传动角γmin；（3分） （4）若要使机构变成双曲柄机构， 最简单的方法是什么？ （2分） 图2 解： （1）最短杆与最长杆之和为1100其余两杆之和1200，AB为最短杆，以最短杆邻边作为机架，该机构为：曲柄摇杆机构。 （3 分） （2）当曲柄与连杆拉直共线和重叠共线时分别得到摇杆的两个极限位置，此时曲柄所夹的锐角为极位夹角。 （2 分） （3）压力角为作用在C点的主动力与该点的速度方向所夹的锐角。最小传动角出现在曲柄与机架共线）要获得双曲柄机构，以该机构的最短构件AB作为机架即可。 （2 分） 3．（本小题10分）如图3所示的直动滚子从动件盘形凸轮机构中，凸轮的实际廓线为一偏心圆盘，圆心在点O，圆盘半径R=60 mm，凸轮绕轴心A逆时针方向转动，lOA=40 mm，滚子半径为rT=15 mm，试： （1）画出凸轮的理论廓线）求出凸轮的基圆半径rb；（2分） （3）标出图示位置的压力角α；（2分） （4）标出凸轮由图示位置转动90o后推杆移动距离s；（2分） （5）求出推杆升程h。（2分） 图3 解： （1）如图。 （2分） （2）凸轮的基圆半径rb=35mm。（2分） （3）如图。 （2分） （4）如图。 （2分） （5）h=80mm。 （2分） 五、计算与综合题（本大题共7小题，共80分） 1．（本小题15分）在图4所示机构中，已知：DE=FG，DF=EG，DH=EI。试： 图4 （1）计算该机构自由度（若有复合铰链、局部自由度、虚约束须明确指出）； （8分） （2）如果给定凸轮作为原动件，分析该机构是否具有确定运动？ （2分） （3）给定凸轮作为原动件，画出图示机构高副低代后的简图，拆分杆组，判断机构的级别。 （5分） 解：（1）局部自由度——B处。 ??? 虚约束—— FG。 ??? 复合铰链——E、D处。 （3分） ??? n=8，PL=11，PH=1 ??? F=3n-2PL-PH =3×8-2×11-1=1 （5分） ??? （2）原动件数=自由度数，机构具有确定运动。 （2分） ??? （3）如图。 （2分） 该机构是由4个II级杆组、原动件和机架组成的II级机构。（3分） 2．（本小题10分）如图5所示摆动从动件凸轮机构，凸轮为偏心圆盘，A为回转中心，已知凸轮以角速度(1=30 rad/s逆时针方向旋转，圆盘中心与回转中心之间的距离a=50mm，圆盘半径R=100mm，机架长L=800mm。 （1）画出机构所有瞬心；（3分） （2）利用瞬心法求构件2的角速度(2及其转动方向。（7分） 图5 解： （1）机构瞬心如图所示。（3分） （2） 2rad/s，构件2与凸轮转动方向相反，绕C点顺时针旋转。（7分） 3．（本小题10分）在如图6所示摆动导杆机构中，已知，，，加于导杆上的力矩，在不考虑运动副摩擦力的情况下，求机构各运动副的反力及应加于曲柄1上的平衡力矩。 图6 解：对于构件3，由力矩平衡可得： 由力平衡得： 对于构件2滑块，由力平衡可得： 对于构件1，由力平衡可得： 由力矩平衡得： 4．（本小题15分）在图7所示的导杆机构中，试确定： （1）若，要使该机构成为摆动导杆机构，那么的最小值为多少？ （3分） （2）若该机构为摆动导杆机构，导杆两个极限位置之间的摆角为60°，曲柄等速转动，机构工作行程（慢行程）的时间为10秒，该机构的行程速比系数K是多少？机构空回行程（快行程）所需时间是多少？该机构曲柄每分钟转多少转？ （7分） （3）AB杆为原动件时，机构的传动角(为多少？（2分） （4）若，且使此机构成为转动导杆机构时，的最小值又为多少？ （3分） 图7 解：（1） （3分） （2）因极位夹角θ等于导杆摆角， 故 （3分） 空回行程所需时间t2=t1/K=5（s） （2分） 曲柄转速n=60/15=4 r/min （2分） （3）γ为90o。 （2分） （4） （3分） 5．（本小题15分）设计一对齿轮传动，已知：压力角α=20o，，m=3mm，实际中心距=200mm，传动比i12=3.5，采用正传动，求： （1）该对齿轮的齿数z1、z2； （5分） （2）啮合角； （3分） （3）变位系数之和Σx； （3分） （4）分离系数y和齿顶高降低系数。（4分） 解：（1） 为了保证是正传动，z1=29 若取z2=101，a=195mm 若取z2=102，a=196.5mm 可见应取z2=102，此时aa’，其标准中心距与实际中心距a’更接近。并且传动比满足相对误差的要求。 （5分） （2）计算啮合角 （3分） （3）计算变位系数之和 （3分） （4）计算分离系数 （2分） 计算齿顶高降低系数 （2分） 6．（本小题10分）如图8所示轮系中，已知各轮齿数分别为：z1=2，z2=80，z3=25，z4=50，z5=20，z6=30。又已知蜗杆1的转速n1=840r/min，nH=6r/min。求n6的大小和方向。 图8 解：轮1，2组成定轴轮系 即，得到r/min 轮3，4，5，6及系杆H组成周转轮系 即 又n2=n3 则有：n6=11r/min （8分） 其方向同nH （2分） 7.（本小题5分）欲设计一台自动钻床用来同时加工如图9所示工件上的三个孔，工件装夹于钻床工作台上，请分析完成工件钻削加工时该钻床钻头、工作台可能存在的工艺动作。 图9 解：可能存在的工艺动作为：（1）钻头旋转运动，工作台上下进给运动。（2）钻头旋转并进给运动，工作台固定不动。（3）工作台旋转并上下进给运动，钻头不动。（4）工作台旋转运动，钻头作进给运动。 （5分） 第 41 页 共 41 页 2 1 ( R21 A B C D Q Md y 图3 ra2 r2＇ rb2 r1＇ ra1 rb1 (1 (2 O2 O1 h a V3 (V (V (1 Fr C B A 4 3 2 1 b a 图8 d c b a nA B 2′ 4′ 6 5 4 3 2 1 A 图2 曲柄滑块机构 图4 图5 图6 图7 图9 图4 Md Q A B C D R21 ( 1 2 图2 曲柄滑块机构 y 图3 O1 O2 (2 (1 rb1 ra1 r1＇ rb2 r2＇ ra2 O1 N1 B1 O2 N2 B2 P rb2 ra2 ra1 rb1 图5 图4 图6 h 图7 a b 1 2 3 4 A B C Fr (1 (V (V V3 a a b c d 图8 A 1 2 3 4 5 6 4′ 2′ B nA 图9 3((8 R43 R23 M3 Mb R21 R41 R32 R12 3((8