2016年武汉科技大学819-机械原理(B卷答案)

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不能内凹

5．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的两位置之一。  （3分）

（4）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；（2分）

（2）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ω1=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ω2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γ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a（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）