武汉科技大学819机械原理-2016真题(含答案).doc

(完整word版)武汉科技大学819机械原理2014-2016真题(含答案)
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密封线内不要写题
2014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，r为摩擦圆半径，则运动副全反力R2Md
Q
A B C D
R21
r
1
2
1应是图中 所示作用线。
图1
6．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）
图2 曲柄滑块机构
。

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）
y
图3
3、 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）
O1
O2
w2
w1
rb1
ra1
r1＇
rb2
r2＇
ra2
4、如图4所示为一对外啮合渐开线直齿圆柱齿轮传动，w1、w2分别为主动轮1和从动轮2的角速度，rb1、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、实际啮合线和啮合角a＇。（10分）
图4
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）
图5
图4

2、如图6所示机构，已知, ，w1=20 rad/s，用瞬心法求j 1 =30 °时构件3的速度V3 = ？（本小题10分）

图6
h

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, j1=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）
图7
a
b
1
2
3
4
A
B
C
Fr
j1
jV
jV
V3
a

4、 如图8所示，已知a=15mm,b=50,c=30,，试求：（本小题10分）
(1) 设该机构为曲柄摇杆机构时d的尺寸范围。（6分）
(2) 假设d=60mm,用作图法做出当AB为主动件的极位夹角q和最小传动角（4分）

a
b
c
d
图8

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：

0.013779
0.014904
0.016092
0.017345
0.018665
0.020054
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）

A
1
2
3
4
5
6
4′
2′
B
nA

图9

姓名：　　　　　　　报考专业：　　　　　　　　　　　准考证号码：　　　　　　　　　　　　　　　
密封线内不要写题
2014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 Ö计算器 Ö直尺 Ö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，r为摩擦圆半径，则运动副全反力R2Md
Q
A B C D
R21
r
1
2
1应是图中 B 所示作用线。
图1
6．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(Ö )
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。( Ö )
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。(Ö )
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）
图2 曲柄滑块机构
。

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
y
图3
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。
5、 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）

O1
O2
w2
w1
rb1
ra1
r1＇
rb2
r2＇
ra2
4、如图4所示为一对外啮合渐开线直齿圆柱齿轮传动，w1、w2分别为主动轮1和从动轮2的角速度，rb1、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、实际啮合线和啮合角a＇。（10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）
O1
N1
B1
O2
N2
B2
P

rb2
ra2
ra1
rb1

图5
图4
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, ，w1=20 rad/s，用瞬心法求j 1 =30 °时构件3的速度V3 = ？（15分）
图6
h
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, j1=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）
图7
a
b
1
2
3
4
A
B
C
Fr
j1
jV
jV
V3
a
[解]：
对于构件1：

滑块受力：

得：

6、 如图8所示，已知a=15mm,b=50,c=30,，试求
(3) 设该机构为曲柄摇杆机构时d的尺寸范围。（8分）
(4) 假设d=60mm,用作图法做出当AB为主动件的极位夹角q和最小传动角（7分）

a
b
c
d
图8
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

0.013779
0.014904
0.016092
0.017345
0.018665
0.020054

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）。

A
1
2
3
4
5
6
4′
2′
B
nA

图9

解答：1）

2）

姓名：　　　　　　　报考专业：　　　　　　　　　　　准考证号码：　　　　　　　　　　　　　　　
密封线内不要写题
2015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
3. 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；（2分）（2）凸轮的基圆半径；（3分）（3）从动件行程；（3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，a=60°，b=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：　　　　　　　　　　　　　　　
密封线内不要写题
2015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
3. 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（2分）；（2）凸轮的基圆半径（3分）；（3）从动件行程（3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的最小向径：r0=50-30+10=30mm。
（3）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，a=60°，b=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。

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密封线内不要写题
2016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