机械原理综合测试卷Ⅴ

一、填空题

1. 大、高速；2. 0?AB?30mm；3. 曲柄、机架；4. 不变、滚子、减小；5. 不变、变大。 二、选择题

1. C；2. A；3. C；4. C；5. A；6. D；7. A；8. B；9. C；10. B。 三、简答题

1. 答：1）运动副是两个构件直接接触而组成的可动的连接。2）高副和低副。3）一个平面高副有两个自由度、一个约束；一个平面低副有一个自由度、两个约束。

2. 答：不能。根据机构死点的概念，此时传动角为0，驱动力有效分力为0，机构无法运动。加大驱动力后，传动角仍为0，驱动力有效分力仍为0。 四、分析与计算题

1. 解：1）该机构中不存在复合铰链，B处为局部自由度，构件DE及导路I、J之一为虚约束。

2）计算自由度：

方法一：n?6、pl?8、ph?1，F?3n?(2pl?ph)?3?6?(2?8?1)?1 方法二：n?8、pl?12、ph?1、F??1、p??3，

ooF?3n?(2pl?ph)?F??p??3?8?(2?12?1)?1?3?1

2. 解：1）该轮系为复合轮系，包括定轴轮系1-2、5-4?和周转轮系2?-3-3?-4-A。 2）对于定轴轮系1-2和5-4?

i12?n1z260n1500???60，n2?1??25rmin，n2方向箭头向上。 n2z11i1260?60n5z4n1500?方向箭头向下。 ??5????3，n4?500rmin，n4?n4z520i54?3i54??3）对于周转轮系2?-3-3?-4-A

??n2?25rmin，设n2方向为正，则n4?n4???500rmin n2Ai2?4???nAzzn225?nA20?408??34??

?z3?30?309n4?nA?500?nAz2解得nA?4225rmin，转向与齿轮2同向，箭头向上。 3. 解：WAΙ?mArA?0.1kg?m，WBΙ?mBrBlB?mBrB?0.1kg?m lAWBΙΙ?mBrBlA?lB?2mBrB?0.2kg?m lA取?W?0.01kg?m，画出Ⅰ、Ⅱ面上的质径积矢量多边形，如下图所示。

试卷Ⅴ-四-3答图

WbΙ??Wca?0.1414kg?m，m??WbΙΙ??Wed?0.2kg?m，mΙΙ?WbΙ?7.07kg，方位在左下角45o。 rWbΙΙ?10kg，方位在水平线右侧。 r4. 解：1）由曲柄存在条件得：lAB?lAD?lBC?lCD

lCD?lAB?lAD?lBC?50?100?80?70mm，lCDmin?70mm

2）如图所示，曲柄AB与机架AD重叠共线时（AB2C2D）：

22lBC?lCD?(lAD?lAB)2802?702?502?1?arccos?arccos?38.21o

2lBClCD2?80?70曲柄AB与机架AD拉直共线时（AB3C3D）：

22lBC?lCD?(lAD?lAB)2802?702?1502o?2?180?arccos?180?arccos?0o

2lBClCD2?80?70oo所以，?min?0

曲柄AB与连杆BC拉直共线时（AB1C1D）：

22lAD?(lBC?lAB)2?lCD1002?1302?702?DAC1?arccos?arccos?32.2o

2lAD(lBC?lAB)2?100?130曲柄AB与连杆BC重叠共线时（AB3C3D）：

22lAD?(lBC?lAB)2?lCD1002?302?702?DAC3?arccos?arccos?0o

2lAD(lBC?lAB)2?100?30???DAC1??DAC3?32.2o?0o?32.2o

180o??180o?32.2oK???1.436

180o??180o?32.2oK?t16060?1.436，t1?t2???1s，解得t1?0.59s t2n1603）如图所示，摇杆3顺时针摆动为工作行程，则摇杆从C1D转到C3D时，曲柄应转过180??；摇杆从C3D转到C1D时，曲柄应转过180??，使空回行程具有急回运动特性。因此，可判断出曲柄应逆时针方向转动。

5. 解：1）n?2、pl?2、ph?1，F?3n?(2pl?ph)?3?2?(2?2?1)?1 该机构中不含复合铰链和局部自由度。构件2、3属于重复结构，系杆H和机架两处接

触构成两个转动副，因此构件3和系杆H的一个转动副为虚约束。

2）i12?Hoon1?nHz0?1400201???2????，n2?4200rmin

n2?nHn2?1400z1402n2?0，n2转向与nH相同。

o3）db1?d1cos??mzcos??2?40?cos20?75.175mm

a??z11120?)?d1?(1?2)?d1?(1?)?62mm，d1??82.67mm (d1??d222z1240*da1?(z1?2ha)m?(40?2?1)?2?84mm

df1?(z1?2ha*?2c*)m?(40?2?1?2?0.25)?2?75mm

11a?m(z1?z2)??2?(20?40)?60mm

22acos?60?cos20o?arccos?24.58o acos??a?cos??，???arccosa?62或???arccosdb175.175?arccos?24.58o d1?82.67o6. 解：1）机构处于死点位置时，其传动角为0，所以连杆2与水平线之间的夹角?为

90o。

2）各运动副中反力如图a）所示。其中??arcsin2?（?为摩擦圆半径；lAB为连杆lABnctar，??aAB的杆长）f。

滑块3力的平衡条件为：P?FR23?FR43?0

滑块1力的平衡条件为：Q?FR21?FR41?0，FR21??FR23 力的多边形如图b）所示，由正弦定理可得：

FR23sin(90o??)sin(90o??)?P，FR21?Q osin(?????)sin(90??????)所以：Q?Pcos(?????)P?

sin(?????)tan(?????)由Q?P?0及??0o~90o得机构自锁条件为：??90o?(???)

tan(?????)o即机构自锁时，连杆2与水平线之间的夹角?为：??90?(arcsin2??arctanf)。 lAB

试卷Ⅴ-四-4答图 试卷Ⅴ-四-6答图

五、作图求解题

解：作图解答如图所示。

试卷Ⅴ-五答图