名姓 密 弊号学作 绝 拒 、 纪 考 肃 严 级、年信 守 实封 诚 、 争 竞 平班、公业专 线 院学重庆大学 机械原理 课程试卷
2012 ~2013学年 第 一 学期
开课学院： 机械工程 课程号： 11033635
考试日期： 2013.1.6
考试方式：
考试时间： 120 分钟 题 号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总 分 得 分
一、平面机构结构分析（15分）
1. 计算图1所示机构的自由度，明确指出其中的复合铰链、局部自由度或虚约束；（7分）
2. 画出该机构图示瞬时除去虚约束后的低副替代机构示意图；（3分）
3. 取与机构自由度数相同且做定轴转动的连架杆为原动件，对低副替代机构进行结构分析。要求画出机构拆分后的驱动杆组（原动件和机架）和基本杆组，并确定机构的级别。（5分）
图1
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二、平面连杆机构分析与设计（25分）
1. 已知一曲柄滑块机构，其行程速比系数K=1.4，曲柄等速转动，机构工作行程（慢行程）的时间为7秒，试确定：（5分）
（1）该机构属于什么类型的曲柄滑块机构？其极位夹角? =？
（2）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？ 2. 图2所示为按比例尺?l画出的机构运动简图，DE⊥DC，图示瞬时，DC处于水平位置，其延长线通过点A，?=45?。（10分）
（1）设?1为常数，用相对运动图解法列出求解vB3的矢量方程式（要标注出各已知参量的大小和方向）；能否利用速度影像原理求解图示瞬时构件3上E点的速度vE？ （2）自选速度比例尺?v，画出求解机构在图示瞬时vE的速度多边形，写出计算构件3的角速度?3的表达式，确定?3的转向；
（3）图示瞬时，构件3与构件2在重合点B处的加速度关系式中是否有哥氏加速度
aKB3B2？若有，其大小和方向如何确定？ E ?1 B 2 1 ? 3 C
A D 图2
命题人：机械原理教学组 组题人：秦伟 审题人：宋立权 命题时间：2012.12 教务处制
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3. 试设计一曲柄摇杆机构，已知行程速比系数K=1.5，机架长度lAD=100mm，曲柄为主动件。当摇杆在右极限位置时，曲柄 AB2与机架夹角为30?，如图3所示（图中
?l=0.002m/mm），当摇杆在左极限位置时，机构压力角?=30?。（10分） （1）确定机构的极位夹角?，试用图解法设计满足上述条件的曲柄摇杆机构，确定曲柄、
连杆以及摇杆的长度lAB、lBC和lCD（直接在图3中作图，保留作图线）； （2）直接在图3中画出机构出现最小传动角时的运动简图。 B2 A 30? D 图3
三、凸轮机构分析（10分）
1. 简答题（4分）
（1）图4所示直动从动件移动凸轮机构中，凸轮向
左匀速移动，从动力学角度看，该机构有何特性？ （2）滚子从动件盘形凸轮机构的凸轮理论轮廓线曲率半径过小，应采取什么措施？ 2. 图5所示凸轮机构（6分）
（1）在图中画出凸轮的理论轮廓曲线和基圆； （2）标出凸轮从图示位置逆时针转过90°时从动件
的位移s和机构的压力角?。
图4
四、齿轮机构参数计算（10分）
图5
图6所示的回归轮系中，已知：z1=20，z2=48，m1= 4
m2=2mm，z3=18，z4=36，m3=m4=2.5mm，两对齿轮均为1
正常齿制的渐开线直齿圆柱齿轮，且安装中心距相等，
?=20?。（10分）
1. 两对齿轮的标准中心距a12和a34分别为多少？（2分） 2. 当以a12为安装中心距时，齿轮3与齿轮4应采取何种传动才能保证无侧隙啮合？计算其啮合角? ?34和2
3
齿轮3的节圆半径r ?3；（6分）
图6
3. 仍以a12为安装中心距，齿轮3与齿轮4采用标准斜
齿圆柱齿轮传动，其法面模数mn3= mn4=2.5mm，齿数不变，计算其螺旋角?。（2分）
五、轮系传动比计算（15分）
图7所示轮系，已知各轮齿数z1=30，z2=60，z2?=20，z3=60，z3? =30，A B z5=90，齿轮1的转速n1=1450r/min，转向如图所示。
2 1. 当制动器将轮A刹住时，求轮B的转速并说明其转向；（4分） 2? 4 2. 当制动器将轮B刹住时，求轮A1 的转速并说明其转向；（7分） 3? 3. 可否将轮A和轮B同时刹住或同3 时松开？分别说明理由。（4分） 5 图7
六、机械动力学（25分）
1. 平底直动从动件盘形凸轮机构如图8a所示，O为凸轮与从动件接触点处的曲率中心，Q为工作阻力，M为驱动力矩，? 为移动副摩擦角，凸轮回转中心A处细实线圆为摩擦圆，按比例尺?F绘制出力Q，如图8b所示。（10分） （1）在图8a上作出并标注各构件的作用力；
（2）写出构件1和构件2的力平衡方程式及驱动力矩M的表达式； （3）在图8b上作出构件2的力多边形。
2. 设某机器稳定运转的一个周期内等效阻力矩Mvr变化规律如图9所示，等效驱动力矩Mvd
为常数，等效构件的等效转动惯量为Jc=12 kg.m2，平均角速度ωm=40 rad/s。(15分)
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（1）求等效驱动力矩Mvd并将其曲线画在图9中；
（2）用“＋”和“－”在图9中标出机器作盈功和亏功的区域，求出最大盈亏功△Amax； （3）取许用运转不均匀系数[? ]=0.03，求应加在等效构件上的飞轮转动惯量JF
（JF?△Amax/?2m[? ]?Jc)。
Q 3 ? 2 Q
O A M 1 图8a 图8b
M Mvr
m?N 008 O ?/4 ?/2 ? 2? 图9