重庆大学机械原理模拟试题.docx

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重庆大学机械原理模拟试题

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模拟题一

一.计算图示机构自由度，指明复合铰链，局部自由度，和虚约束所在；进行高副低代，然后拆分杆组，判断机构的级别。

（20分）

二.在图示的机构中，已知各构件长度，原动件以等角速度w1=10rad/s逆时针转动，试用图解法求点D的速度。

（20分）

三.1.图示铰链四杆机构中，已知各构件的长度lAB=25mm，lBC=55mm，lCD=40mm，lAD=50mm，试问：

（15分）

（1）该机构是否有曲柄，如有，请指出是哪个构件；

（2）该机构是否有摇杆，如有，请指出是哪个构件；

（3）该机构是否有整转副，如有，请指出是哪个转动副；

2.设计一铰链四杆机构，如图所示，已知行程速比系数K=1，机架长LAD=100mm,曲柄长LAB=20mm,当曲柄与连杆共线,摇杆处于最远的极限位置时,曲柄与机架的夹角为30°,确定摇杆及连杆的长度。

（20分）

四.图示机构的凸轮轮廓线由两段直线和两段圆弧组成。

（1）画出偏距圆；

（2）画出理论廓线；（3）画出基圆；（4）画出当前位置的从动件位移s；（5）画出当前位置的凸轮机构压力角；（6）画出从动件升程h。

（7）凸轮的推程角φ，近休止角φs’，回程角φ’（20分）

五.一对正常齿制标准安装的外啮合标准直齿圆柱齿轮传动，已知传动比i=2.5，中心距a=175mm，小齿轮齿数z1=20，压力角α=20°。

试计算模数m、大齿轮的几何尺寸基圆直径，齿顶圆直径和齿根圆直径。

（20分）

六.图示轮系各轮的齿数已在括号中标注，已知主动轮1的转速为每分钟1转、主动轮4的转速为每分钟2转，转向如图所示。

试求输出构件H的转速和转向。

（20分）

七.图示减速器，已知传动比i=z2/z1=3，作用在大齿轮上的阻力矩随大齿轮的转角φ2变化，其变化规律为：

当0<=φ2<=120°时，阻力矩为M2=300N•m；当120°<=φ2<=360°时，阻力矩为M2=0，又已知小齿轮的转动惯量为J1，大齿轮的转动惯量为J2。

假设作用在小齿轮上的驱动力矩M1为常数，小齿轮为等效构件。

试求等效转动惯量Je，等效驱动力矩Md，等效阻力矩Mr。

（15分）

模拟题二

一.平面机构的机构分析（20分）

1.计算图示系统自由度，并指明虚约束、复合铰链、局部自由度。

（8分）

2.以AB为原动件对图示机构进行结构分析，要求画出原动件、基本组，并指出机构的级别。

（8分）

3.试对图示机构进行高副低代，要求画出替代机构。

（4分）

二.平面机构的运动分析

图所示连杆机构中给定各构件长度和w1＝常数，试用相对运动图解法求杆5的角速度w5，写出求解的速度矢量方程，作出速度多边形（20分）

三.平面连杆机构及其设计（35分）

1.如图所示，设已知四杆机构各构件的长度a=240mm；b=600mm；c=400mm；d=500mm，试回答下列问题：

（15分）

⑴当取杆4为机架时，是否有曲柄存在？

⑵若各杆长度不变，能否以选不同杆为机架的办法获得双曲柄机构和双摇杆机构？

如何获得？

2.已知曲柄摇杆机构的行程速比系数K=1.4、摇杆长度c=600mm、摇杆最大输出摆角φ=30°，机架长度d=300mm。

试用图解法设计该机构。

要求自选比例尺画出设计图（不得书写作图过程），写出极位夹角，曲柄长度a和连杆长度b的计算式和计算结果。

（20分）

四.凸轮机构及其设计（20分）

图示凸轮机构的凸轮为圆盘。

试画出理论廓线、基圆、偏距圆、从动件升程h、凸轮从当前位置逆时针转过120°时的机构压力角α和从动件位移s。

五.齿轮机构（20分）

一对渐开线外啮合正常齿标准直齿圆柱齿轮传动，已知模数m=4mm，压力角α=20°，齿数z1=20，z2=60，试求：

（1）两个齿轮的分度圆直径d1，d2和齿顶圆直径da1，da2；

（2）标准中心距a；

（3）齿轮的基圆齿距pb；

（4）重合度为多少；

（5）实际中心距a’=163mm时的啮合角α’。

六.轮系（20分）

图示轮系，已知：

z1=20，z3=80，z4=z5=30，z6=90。

求z2和i16。

七.机械动力学（15分）

如图所示，小带轮1通过皮带2驱动大带轮3，与大带轮3固联的小齿轮3′驱动大齿轮4。

已知小带轮直径d1、大带轮直径d3、各齿轮的齿数为z3′、z4、各构件绕其转动轴的转动惯量为J1、J3、J4（忽略皮带的质量）、作用在构件4的生产阻力矩为M4。

试求以构件1为等效构件的等效转动惯量和等效阻力矩。

模拟题三

一.平面机构的机构分析（20分）

1.试计算图一示机构自由度，若有虚约束、复合铰链、局部自由度请指出。

（10分）

2.试对图示机构进行高副低代，要求画出替代机构。

（4分）

3.试对图示机构进行结构分析，要求画出原动件、基本组，并指出该机构的级别。

（6分）

二.平面机构运动分析（20分）

图所示的机构中，已知AB=BE=EC=EF=1/2CD，AB⊥BC，BC⊥EF，

BC⊥CD，w1=常数，求构件5的角速度。

三.平面连杆机构及其设计（35分）

1.已知铰链四杆运动链构件1、2、3、4的杆长分别为L1=100mm，L2=300mm，L3=300mm，L4=400mm。

（15分）

（1）试通过计算说明有无整转副，如有，指明是哪个转动副；

（2）若有整转副，以哪个构件为机架可构成双曲柄机构；以哪个构件为机架可构成曲柄摇杆机构；以哪个构件为机架可构成双摇杆机构。

2.已知曲柄滑块机构的行程速比系数K=1.25、滑块行程H=250mm、偏距e=50mm。

试用图解法设计该机构。

要求自选比例尺画出设计图（不写作图过程），写出极位夹角，曲柄长度a和连杆长度b的计算式和计算结果。

建议作图比例尺为L=0.01m/mm。

（20分）

四.凸轮机构及其设计（20分）

图所示为对心直动平底推杆盘形凸轮机构。

已知凸轮为一偏心圆盘，几何中心为O2，圆盘半径R=30mm，转动中心为O1，偏心距e=20mm，凸轮一等角速度ω顺时针方向转动。

试求：

（1）画出基圆，偏距圆，并求出基圆半径；

（2）画出从动件升程h、凸轮从当前位置的机构压力角α和从动件位移s。

五.齿轮机构（20分）

一对正常齿制外啮合标准直齿圆柱齿轮传动，已知：

传动比i=2，模数m=4mm，压力角α=20°。

（1）若按照标准中心距安装，a=120mm试确定：

①两个齿轮的齿数z1，z2；②啮合角α；③节圆半径r1，r2；

（2）若实际中心距为a’=125mm，两齿轮齿数不变，满足无齿侧间隙啮合条件，试求：

①啮合角α’；②节圆半径r1’，r2’；

六.轮系（20分）

图示为某航空发动机的传动系统，已知z1=35，z3=97，z3′=35，z5=97，试求传动比i15。

七.机械动力学（15分）

图所示为某机械等效到主轴上到等效力矩Mr在一个工作循环中到变化规律，设等效驱动力矩Md为常数，主轴平均转速n＝300r/min,等效转动惯量J＝25kg•m2。

试求：

（1）等效驱动力矩Md；

（2）最大盈亏功ΔWmax；

（3）运转速度不均匀系数[δ]=0.1时，安装在主轴上的飞轮转动惯量JF。

模拟题一

一.F=3n－（2PL＋PH）－F’

=3×7－（2×9＋1）－1

=1

E处滚子带入局部自由度，C处转动副为复合铰链。

高副低代：

拆分杆组：

原动件Ⅱ级杆组Ⅱ级杆组Ⅱ级杆组

故该机构为Ⅱ级机构。

二.vF1=w1•lAF=10lAF（m/s）

vF3=vF2=vF1＋vF2F1

大小

？

√

？

方向

√

√

√

根据速度影响原理求得vD=pd•u

自选比例尺u作速度多边形如下：

三.1.lAB（25mm）+lBC（55mm）

（1）有曲柄，杆AB是曲柄；

（2）有摇杆，杆CD是摇杆；

（3）有整转副，转动副A，B是整转副。

2.由K=1，得到θ=0°，及由AC1－AC2=2AB，自选比例尺作出机构简图：

如图所示：

在直角∆AmD中，可以求得Am=86.6mm，又C1C2=2AB，故mC1=mC2=10mm，故得到：

BC=Am+mC1－AB1=86.6mm

在∆ADC2中，AD=100mm，AC2=Am－mC2=76.6mm，∠DAC2=30°，故求得DC=51.0mm。

四.解题如图：

五.由题：

以及z1=20

故z2=50，m=5mm；

由：

d=mz，得到d2=mz2=250mm，da2=d+2ha=260mm，df2=d－2hf=237.5mm

db2=dcosα=235.0mm。

六.解：

故nH=－1.599r/min。

故大小为1.599，方向与齿轮1相反。

七.解：

模拟题二

一.1.F=3n－（2PL＋PH）－F’

=3×9－（2×12＋1）－1

=1

H处滚子带入局部自由度，D处转动副为复合铰链，E（R）处与R（E）处的移动副起重复约束作用，故R（E）处移动副带入虚约束。

2.

原动件Ⅱ级杆组Ⅲ级杆组

3.高副低代：

二.VB=w1•lAB

VD=VB＋VDB

大小

？

√

？

方向

√

√

√

速度影像原理求得VC2。

VC2=VC4=VC5＋VC4C5

大小

√

？

？

方向

√

√

√

故求得VC5=pc5•u

W5=VC5/FC

自选比例尺u作速度多边形：

三.1.解：

a=240mm；b=600mm；c=400mm；d=500mm，

a+b

（1）取杆4为机架时，有曲柄；

（2）取杆1为机架双曲柄机构，取杆3为机架为双摇杆机构。

2.由K=1.4，得到，

自选比例尺u绘制出机构简图：

其中∠C1DC2=φ=30°，计算曲柄长度AB=a•u，连杆长度BC=b•u。

四.解题如图所示：

五.

（1）由：

可得：

d1=80mm，d2=240mm

又ha*=1，可得：

da1=88mm，da2=248mm

（2）

（3）

（3）由：

α’=α=20°

可得：

εa=1.52

（4）由acosα=a’cosα’，a’=163mm，a=160mm，α=20°，

得到α’=22.7°。

六.解：

及n3=n4，故解得：

i16=17；

由同心条件得到：

z1/2+z2=z3/2，故z2=30

七.解：

模拟题三

一.1.F=3n－（2PL＋PH）－F’

=3×8－（2×9＋3）－2

=1

两滚子都带入带入局部自由度，A处转动副为复合铰链，双转副杆EF带入虚约束。

2.高副低代：

3.杆组拆分：

原动件Ⅱ级杆组Ⅲ级杆组

故该机构为Ⅲ级机构。

二.VB=w1•lAB

VC=VB＋VCB

大小

？

√

？

方向

√

√

√

速度影像原理求得VE2。

VE2=VE4=VE5＋VE4E5

大小

√

？

？

方向

√

√

√

自选比例尺u作速度多边形：

故V5=VB=w1•lAB，故w5=V5/lEF=w1

三.解：

1.L1+L4

（1）有整转副，整转副为转动副A，B；

（2）以杆1为机架可以获得双曲柄机构，以杆2（4）为机架可以获得曲柄摇杆机构，以杆3为机架可以获得双摇杆机构。

2.由K=1.25，得到：

选取比例尺L=0.01m/mm，画出机构简图：

故得到：

曲柄长度a=L•nC2/2，连杆长度b=L•AC2－a。

四.解：

基圆半径=R－e=10mm。

五.

（1）由：

以及m=4mm

故可以得到z1=20，z2=40；

由题意，齿轮是标准安装，故啮合角α=20°；

又r1＋r2=a，r2/r1=2，可以得到r1=40mm，r1=80mm

（2）由：

acosα=a’cosα’，a’=125mm，a=120mm，α=20°，

得到α’=25.6°

又由：

r1’＋r2’=a’，r2’/r1’=2，可以得到r1’=40mm，r1’=80mm；

六.解：

以及n3’=n3

故得到：

七.

（1）

（2）能量指示图如图所示：

故得到：

（3）按照飞轮转动惯量计算公式：