《西南交通大学2003—2004(1)机械原理A期末答案.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《西南交通大学2003—2004(1)机械原理A期末答案.doc（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、西南交通大学20032004学年（1）学期考试试卷课程名称 机械原理 （A） 成绩 班级 学号 姓名 一、 （10分）图示为一个连杆机构的示意图，已知，,主动构件1以匀速单向转动，机构的运动输出构件为滑块F。1 说明其中的四杆机构ABCD是否为曲柄摇杆机构；2 检验机构是否有急回作用；3 如果已知机构中所有构件的杆长和所有固定铰链点的坐标。现要确定构件5的运动，试按求解顺序写出求解的位置方程，并说明如何求解速度和加速度； (a ) (b)二、（16分）图示为一对标准渐开线正常直齿圆柱齿轮传动的啮合图(a)，已知齿轮传动的模数，压力角，两个齿轮的齿数相同，且为标准安装，齿轮1为主动轮。1 标出齿
2、轮1的转向、齿轮1的节圆半径和齿轮传动的啮合角；2 如果当齿轮齿顶圆恰好彼此通过对方的极限啮合点时，齿轮传动的重合度为1.7378，试确定这对齿轮传动的齿数；3 齿轮是否发生根切，为什么？4 指出这对齿轮传动的主要缺点和存在的问题；5 如果取齿轮1为运动等效构件，其运动为周期性速度波动，等效阻动力矩在一个运动周期中2的变化如图（b）所示，等效驱力矩为常数，齿轮1的平均角速度，系统许用运转不均匀系数。试求安装在齿轮1轴上的飞轮的转动惯量（不计其余构件的转动惯量）。三、 （12分）图示双滑块机构。1 确定出构件2与机架4之间的速度瞬心P24。2 机构的受力和运动情况如图所示，机构出现死点位置时，角
3、度为多少？3 设计一个与图示机构结构不同的机构，但可以实现与图示机构相同的运动变换关系（即：将一个构件沿y方向的移动转变为另一个构件沿x方向的移动）。请画出您所设计机构的示意图；四、（25分）图示为一个滚子直动从动件盘形凸轮机构，机构的基圆半径为，滚子半径为，偏距为。从动件推程的运动规律为等速运动规律，回程的运动规律为等加速等减速运动规律。1 试根据给出的从动件的位移线图，画出从动件的速度和加速度线图的示意图；2 判定机构存在什么样的冲击；3 图中所画出的凸轮的基圆半径是否正确？ 4 写出推程凸轮理论廓线的方程式，并说明如何得到凸轮的实际廓线方程式；5 标出凸轮廓线上标号为“9”的点对应的凸轮
4、机构的压力角，如果凸轮的压力角大于许用压力角，提出改进设计的措施。五、（12分）图示轮系。1 确定当齿轮A的转向如图所示，时，构件H转速的大小和方向；2 若机构中存在复合铰链、局部自由度和虚约束，请予以指出；3 为了提高轮系的承载能力，在构件H上再加两个与齿轮E完全相同的齿轮。问这三个齿轮应当如何安装布置才能使构件H的转轴上没有惯性力的影响，请说明理由。六、（10分）有一个学生想设计一个贴天花板的储存箱，当要向储存箱内放东西的时候，将储存箱放下来，放完东西后，将储存箱贴在天花板上。他提出了一个利用铰链四杆机构的设计方案，如图所示。1 如果采用图示方案，简要说明设计该机构中各个构件的杆长的过程、
5、方法；2 说明应该检验哪些条件；3 请帮助他解决机构的操纵、控制和储存箱的锁紧定位装置的设计问题，要求操作方便。七、（15分）图示为螺旋千斤顶的机构结构图。设计要求是当转动螺杆1时，螺母2、3可以迅速地聚拢或分离；螺旋副A、B能够自锁。如果只考虑螺旋副中的摩擦，而不计其他运动副中的摩擦，为达到这样的设计要求，问：1 螺旋副A、B的旋向应当相同还是相反？2 螺旋副的升角应当满足什么条件？设螺杆1与螺母2、3之间的当量摩擦系数为；3 如果起升重量是Q，如何计算应当加在螺杆1上的力矩。一 解：1. 最短杆连架杆AB 最长杆AD杆Lmin + Lmax = 30+85=115 0四杆机构ABCD有急回
6、作用。3.1) xB = lABcos1 yB = lABsin12) 由 （xCxB）2 （yCyB）2lBC2 = 0（xCxD）2 （yCyD）2lCD2 = 0解出 xC 和yC3) 由 （xExC）2 （yEyC）2lCE2 = 0（xExD）2 （yEyD）2lED2 = 0解出 xE 和yE4) 由 （xFxE）2 （yFyE）2lEF2 = 0yF = yA解出 xF 和yF5) 以上方程对时间求一阶、二阶导数，得到以B、C、E、F各点速度、加速度为未知数的线性方程组，方程个数等于未知数个数，可解出速度和加速度。二 解：1. 齿轮1顺时针转动。2. 题设标准齿轮、标准安装，z1
7、=z2 ,则推论出=20a1=a2 ra1=ra2 且两齿轮其它对应参数都相等，以下省略下标1和2。由题设N1在齿轮2齿顶圆上，又在齿轮2齿廓渐开线上，故a=N1O2N2 又由题设 3. 齿轮发生根切。因为z1=z2 15zmin=4. 主要缺点和存在问题1) 两个齿轮都发生根切；2) 开始和结束啮合时是在啮合极限点N1和N2，最大滑动系数, ,两轮齿根的磨损非常严重。5.1) 2) 三 解：1. 如图2.3. 方案1)或2)。 钢丝绳 四 解：1. 2. 时，机构存在刚性冲击；时，机构存在柔性冲击。3. 图中所画出的基圆半径r0是正确的。4. 1) 设置左手式坐标系如图，设凸轮转角顺时针为正
8、，逆时针为负，且有当，则凸轮理论廓线方程式为2) 先求出理论廓线上任一点的单位法矢量解析式,则实际廓线方程式为5. 标出该位置压力角如图。如果，则应加大r0。五 解：1. (1) 即 (2)由 (1) (2)解出2. 中心轮A（中心轮G）与中心轮D(中心轮F)与系杆H共同的转动轴线处为机架上的复合铰链，没有局部自由度和虚约束。3. 三个行星轮E应如图5.2布置。这样三个行星轮E与系杆的总质心就在系杆H的转动轴线上，因而构件H的转轴上没有惯性力的影响。六 解：1. 本设计题目为实现刚体(储存箱)的三个位置。1) 在储存箱上选取基点P和标线t，则存储箱的三个位置可用点P的位置(xpi，ypi)和标
9、线t的角位置i（i=1,2,3）来表示。2) 约束方程为 i=2,3位移矩阵方程为 其中1i=i-1将(3)(4)代入(1)(2)，得到含有八个未知数(xA,yA)、(xB1,yB1) 、(xC1,yC1) 和(xD，yD)的四个非线性设计方程。可以指定其中四个未知数（例如为了安装方便指定xA, yD等等）再解上述非线性方程组求出另外四个未知数。如果无解或不符合工程需要，则应重新指定其中四个未知数再解方程组求解另外四个未知数。杆长 。其余类推。2. 应检验1) 传动角；2) 连杆(储存箱)顺序到位条件3. 有很多设计方案，图六（d）为其中一个方案 图6(d)七 解：1. 螺旋副A、B的旋向应该相反。2. 由于与丝杆螺母相连的两件连杆对称于丝杆轴线，因而它们作用于丝杆螺母的合力方向沿丝杆轴线方向，也就是说丝杆和螺母所受载荷方向仍然沿其轴线方向，所以自锁条件仍为arctanfV3. 设连杆与丝杆轴线的夹角为。 由 得 （其中为丝杆1的中径）
