矿大机自2005级机械原理试卷B答案-2006-2007

1中国矿业大学2006～2007学年第2学期《机械原理》考试（B）卷答案卷考试时间：120分钟考试方式：闭卷机自2005级（2007.6.8）一选择题（每题2分，选对了得2分，选错或不选不得分，共16分）1.直齿圆锥齿轮不根切的最小齿数为zmin≥①。①17cosδ：②17sinδ：③14cosδ。2.斜齿圆柱齿轮的标准中心距a＝①。①mn(z1＋z2)/(2cosβ)；②mn(z1＋z2)/(2cosβb)；③mt(z1＋z2)/(2cosβ)。3.在一铰链四杆机构中，已知各杆的长度分别为b＝50mm，c＝35mm，d＝30mm，a与b、d相邻，d为机架，若为双摇杆机构，试求a的值域②。①15≤a≤45，50≤a≤115mm；②15≤a≤45，55≤a≤115mm；③15≤a≤45mm。4.机构具有确定的运动条件为②。①F≥0，主动件数等于自由度数；②F≥1，主动件数等于自由度数；③F≥1，主动件数小于自由度数。5.一对心曲柄滑块机构的曲柄为主动件，曲柄的杆长a＝30mm，连杆的杆长b＝100mm，求滑块的行程S②。①30mm；②60mm；③100mm。6.一曲柄导杆机构，曲柄为主动件，行程速比系数K＝1.5，导杆摆角的大小②。①30；②36°；③90°。7.在直齿圆柱齿轮传动中，重合度εα=1.45，其单齿对工作区的长度为②，0.55pb。①0.45；②0.55；③0.65。8.设计一铰链四杆轨迹生成机构时，其设计变量的最大数目为②。①5；②9；③10。二填空题（每题2分，填对了得2分，填错或不填不得分，共12分）1.在设计滚子从动件盘形凸轮机构时，凸轮实际轮廓的最小曲率半径ρsmin应＞0。2.对于周期性速度波动的机器，当主轴上的飞轮的转动惯量增加一倍(2JF)时，则主轴上的速度波动系数δ)]2(/[Fe2m1maxJJW。2图3.1图3.3BC平行等于ED、FGF3.1＝3n－2PL－PH＝3×5－2×6－1×1＝2FAGBω3OCDE123456F3.1＝3n－2PL－PH－F'＝3×6－2×7－1×1－1＝2ED为虚约束，B为复合铰链滚子为局部自由度F3.2＝3n－2PL－PH＝3×4－2×5－1×1＝1图3.2CBAG1G2FD1234G2为虚约束滚子为局部自由度5EF3.2＝3n－2PL－PH－F'＝3×5－2×6－1×1－1＝1ABCEDHFIGJ1J2J2为虚约束53214678F3.3＝3n－2PL－PH＝3×7－2×10－1×0＝13.当设计2K－H型周转轮系时，应满足传动比、同心、装配、邻接条件。4.当从动件按余弦加速度规律运动时，则在凸轮机构中存在柔性冲击。5.圆盘类零件静平衡的条件为∑Fi＝0。6.单销四槽槽轮机构的运动系数k＝＝0.5－1/z＝0.5－1/4＝0.25。三计算图示机构的自由度，若有复合铰链、局部自由度或虚约束，需明确指出。（每题3分，共9分）四作图计算（共7分）下图为一个曲柄导杆机构，比例尺μL＝实际尺寸/图上尺寸＝10，已知主动曲柄1的角速度ω1＝10rad/s。试用矢量方程图解法求：(1)图示位置时滑块2上D点的速度VD2；(2)导杆3的角速度ω3。（4分＋3分）3题4图pb3＝pb2cos45˚VB3＝VB2cos45˚＝ABμLω1cos45˚VB3＝0.010×10×10cos45˚＝0.707m/sω3＝VB3/(BCμL)＝0.707/(0.028×10)＝2.53rad/sω2＝ω3＝2.53rad/sVD2B2＝ω2·DB·μL＝2.53×0.015×10＝0.379m/sCω13214BAD45˚60˚ω2VB2＝ABμLω1＝0.010×10×10＝1m/sp(a,c)b3b2d245˚VD2＝1.151m/s题5图等效阻力矩曲线图φ－Merπ/4π3π/42π80Nm50NmO－Merab100NmcMedW1W2W3Med解：VB3=VB2＋VB3B2VD2=VB2＋VD2B2⊥BC⊥BA∥BC?⊥AB⊥BD?ω1·BA·μL?ω1·BA·μLω2·DB·μL五计算飞轮的转动惯量（共12分）作用在某一机器主动轴上的等效阻力矩－Mer如图所示，主动轴上的等效驱动力矩Med近似为一常数，主动轴的平均转速n1＝100r/min，速度不均匀系数δ＝0.055，该机器关于主动轴的等效转动惯量的平均值Je＝2kgm2，Je(φ)的周期为2π。试求：（1）等效驱动力矩Med；（4分）（2）最大盈亏功ΔWmax；（4分）（3）安装在主轴上的飞轮转动惯量JF。（4分）解：ω1m=2π×100/60=10.472rad/sMed=(100×π/4+50×3π/4+80×π)/(2π)=71.25NmW1=(Med＋Mer)×π/4＝(71.25－100)×π/4=－22.580Nm；W2=(Med＋Mer)×3π/4=(71.25－50)×3π/4=50.069Nm；W3=(Med＋Mer)×π=(71.25－80)×π=－27.489Nm。W0=0，W0+W1=－22.580Nm，W0+W1+W2=27.489Nm，W0+W1+W2+W3=0。ΔWmax=27.489－(－22.580)=50.069NmJF≥53.069/(10.4722×0.055)－2＝6.301kgm24题6图AO1RB42erTCD3φr0hδR+AO+rTω1Fr六关于凸轮机构的基本问题（共12分）下图所示为一偏心圆盘组成的凸轮机构，圆盘的半径R＝150mm，已知凸轮的回转中心为A点，几何中心为O点，AO＝70.71mm，AO与水平线的夹角为φ＝45°，偏心距e＝50mm，滚子半径rT＝50mm。比例尺μL＝实际尺寸/图上尺寸＝10。试用作图法求：(1)凸轮的基圆半径r0（2分）(2)推杆的推程h；（2分）(3)标注出滚子与凸轮上C、D两点接触时的压力角；（2分）(4)当凸轮逆时针转动时，与滚子从C点到D点接触过程中凸轮的转角δ。（4分）(5)当Fr＝100N时，求驱动力矩Md1。（2分）解：(1)r0＝R－AO＋rT＝130mm；(2)h＝145mm；(3)αC＝0°，αD＝0°；(4)δ＝84°；(5)Md1·ω1＝Fr·e·ω1，Md1＝Fr·e＝100×0.005＝0.5Nm七关于齿轮机构的基本问题（共12分）已知一对标准安装(无侧隙安装)的外啮合渐开线直齿圆柱标准齿轮的中心距a＝456mm，i12＝2.8，m＝8mm，α＝20，ha*＝1，c*＝0.25。试求：(1)齿轮1、2的齿数z1、z2；（2分）z1＝30；z2＝z1i12＝84(2)分度圆直径d1；（2分）d1＝mz1＝8×30＝240mm(3)齿顶圆直径da1；（2分）da1＝(z1+2ha*)m＝(30＋2)8＝256mm(4)齿根圆直径df1；（2分）df1＝(z1－2*ah－2c*)m＝(30－2－2×0.25)8＝220mm(5)分度圆上的齿厚s和齿槽宽e；（2分）s＝e＝mπ/2＝8π/2＝12.566mm(6)以及两轮的节圆直径1d、2d和顶隙c。（2分）解：中心距a＝m(z1＋z2)/2＝mz1(1＋i12)/2456＝8z1(1＋2.8)/2z1＝30d′1＝d1＝240mm；d′2＝d2＝84×8＝672mmc＝c*m＝0.25×8＝2mm5题8图H1132546H2nH2八关于齿轮系的基本问题（共10分）在右图所示的轮系中，齿轮均为标准齿轮标准中心距，齿轮1顺时针转动，已知各轮齿数分别为Z1＝20，Z2＝25，Z4＝25，Z5＝20，试求：(1)该轮系的传动比i1H2（8分）；(2)n1的转向如图示，标出H2轴的转向（2分）。解：由同心条件求Z3、Z6由a12＝a32得m(Z1＋Z2)/2＝m(Z3－Z2)/2，20＋25＝Z3－25，Z3＝70；由a45＝a56得m(Z4＋Z5)/2＝m(Z6－Z5)/2，25＋20＝Z6－20，Z6＝65。5.32070013441H13H11H113zzi，4415.3，415.4；6.22565046H2H24H26H24H246zzi，H2H246.2H246.3；2.166.35.4H24H11H21i九关于连杆机构作图设计的基本问题（共10分）现欲设计一偏置曲柄滑块机构，设已知滑块的行程速比系数K＝1.4，滑块的行程H＝50mm，偏距e＝20mm，试设计该机构并求出其最小传动角γmin。解：取比例尺μL＝1：2，极位夹角)1/(180)1(KKθ30)14.1/(180)14.1(。作图如右图所示。a＝2×11.106＝22.212mm，b＝2×25.096＝50.192mm，γmin＝32.36°。题9图B2B1θBabAC2C1eCEγminθP