2011标准答案(1).pdf

第 1 页 共 6 页 一、（一、（14 分）分）图示平面机构，标有运动方向箭头的构件为主动件，CDHG 和 GHJI 均为平行四边形。(1)指出该机构中存在的复合铰链、局部自由度和虚约束；(2)求该机构的自由度，并写出具体计算过程；(3)将机构中的高副化为低副，另行画出高副低代后的机构示意图；(4)另行画出机构所含各杆组，并确定各杆组的级别和机构的级别。题一图 题一图【解】：【解】：(1)GH 为虚约束，K 处滚子两侧接触之一为虚约束，D、J 处为复合铰链，B、K 两处有局部自由度；3 分分 (2)12927323HL=PPnF；3 分分(3)两处凸轮副高副低代，如图；4 分分(4)四个级杆组，如图，为级机构。4 分分 二、（二、（22 分）分）图示轮系，已知各轮齿数分别为：201=z，402=z，202=z，303=z，403=z，184=z，224=z，945=z，16=z（蜗杆），507=z（蜗轮）。试求传动比17i的大小，并确定 1、7 两轮的转向关系。B CD EI J A O1 O2KFC B O1 D E F I J D JKO2 GH 第 2 页 共 6 页 题二图 题二图【解】：【解】：22040122112=zznni，3 分分 884.244012692240209418304325436562652=zzzzzznnnni，6 分分 05=n，884.3884.216262=+=nni，4 分分 50150677667=zznni，3 分分 4.38850884.3267621217=iiii 3 分分 设 1 的转向为?，则 2 的转向为?，6 的转向为?，7 的转向为?。3 分分 三、（三、（16 分）分）图示均质钢制圆盘，圆心为 O，半径为 R=200mm，盘厚为=10mm；圆盘回转中心位于 A，lOA=e=10mm。现采用在圆盘上钻削三个直径相同通孔的方案使该圆盘达到静平衡，三孔位于以 A 为圆心、半径为 r b=150mm 的圆周上，相邻两孔之间的夹角为 b=30。试求通孔的直径 d b和首孔方位角 0。题三图 题三图【解】：【解】：设圆盘材料的重度为，则圆盘质量为：8.9/2Rm=2分分 每一孔对应的质量为：)8.9/)4/(2=bbdm 2 分分 364521 2 347n1 yx ROAer b b bd b 0 第 3 页 共 6 页 三个孔应对称于 x 轴布置，即：=300 2 分分 静平衡条件为 x 方向质径积的代数和等于零，即：medrrmbbbbbb=+=+)8.94/()cos21()cos21(2 5 分分 8.9/)8.94/()cos21(22eRdrbbb=+，eRdrbbb224/)cos21(=+，mm484.62)30cos21(150102004)cos21(422=+=+=bbbreRd 5 分分 四、（四、（22 分）分）某一机械系统的等效动力学模型如图(a)所示。已知稳定运转时期一个运动周期内等效驱动力矩 Md的变化规律如图(b)所示，等效阻力矩 Mr为常数，等效转动惯量为 J=0.5kgm2（为常数），等效构件的平均转速为 nm=1000r/min。试求：(1)等效阻力矩 Mr；(2)等效构件的速度波动系数 以及等效构件的最高转速 nmax和最低转速 nmin；(3)若要求等效构件的许用速度波动系数为 =0.05，试求安装在等效构件A轴上飞轮的最小转动惯量 JF。题四图 题四图【解】：【解】：(1)2/)200800(4200 4+=rM，mN275=rM 4 分分(2)rad19635.00625.0162200800200275=a 2 分分 mN3631.732/752/)200275(=aaW 2 分分 rad9452.29375.01615=ab 2 分分 mN34375.22732/7275)2/75()16/97(2/)200275()33(=+=abW 2 分分 6875.22932/7350)32/75(32/7275minmax=abWWWWW 2 分分 1316.0)30/1000(5.06875.229)30/(222=mmnJWJW 3 分分 r/min8.1065)2/1(max=+=mnn(b)，r/min2.934)2/1(min=mnn(a)2 分分(3)222mkg816.05.0316.15.005.0)30/1000(6875.229=JWJmF 3 分分 Md Mr 2/24 800Md Nm 0(a)(b)A 200Mr ab 第 4 页 共 6 页 五、（五、（18 分）分）一对左右布置、标准安装的渐开线直齿圆柱外啮合标准齿轮机构，已知：标准中心距a=100mm，模数m=4mm，=20，1*=ah，传动比5.1/21=i；位于左侧的小齿轮1主动，转向逆时针。(1)求两齿轮的齿数（z1、z2）以及两轮的分度圆半径（r1、r2）、基圆半径（rb1、rb2）、齿顶圆半径（ra1、ra2）和齿根圆半径（rf1、rf2）；(2)以中心线为水平布置，取长度比例尺 l=1mm/mm，画出两轮的基圆、齿顶圆、分度圆、齿根圆和节圆（r1、r2），标出对应的半径；(3)画出理论啮合线N1N2和实际啮合线B1B2，标出啮合角；(4)标出两轮齿廓在齿顶圆上的压力角1a和2a；(5)求重合度的大小（有关参数可直接从图上量取）。【解】：【解】：(1)联立azzm=+2/)(21和5.1/1212=zzi，可得：201=z，302=z；2 分分 mm402/11=mzr，mm602/22=mzr；1 分分 mm588.3720cos11=rrb，mm382.5620cos22=rrb；1 分分 mm44*11=+=mhrraa，mm64*22=+=mhrraa；1 分分 mm35)(*11=+=mchrraf，mm55)(*22=+=mchrraf；1 分分(2)见图；4 分分 (3)见图；3 分分 (4)见图；2 分分(5)由图量得mm1921=BB，61.1)cos/(19/21=mpBBb 3 分分 六、（六、（20 分）分）图示平面六杆机构，滑块5为从动件。已知：lAB=30mm，lBC=31mm，lCD=32mm，lAD=20mm，lCE=70mm。(1)判断四杆机构ABCD的类型；(2)当AB为主动件并作匀速转动时，试通过作图分析滑块5是否具有急回特性，若有急回特性，则在图上标出此六杆机构的极位夹角；(3)当主动件改为CD并作匀速转动时，试通过作图分析滑块5是否具有急回特性，若有急回特性，则在图上标出此六杆机构的极位夹角；(4)求滑块5的行程H和最小传动角 min的数值。【注：可将本题插图裁下粘贴在答题纸上进行作图解答。】1 rb1 rb2ra1 ra22 N2N1B1B2P l=1mm/mm r1 r2 a1 a2aO1 O2 rf1 rf2r1 r2 第 5 页 共 6 页 题六图 题六图【解】：【解】：(1)因613130523220=+=+=+=+BCABCDADllll，机架AD为最短，故ABCD为双曲柄机构。4 分分(2)当AB为主动件并作匀速转动时，摇杆CD作变速整周转动；滑块5的两个极限位置对应于C位于C1、C2，B运动至B1、B2位置，存在极位夹角，如图所示；因此滑块5具有急回特性。7 分分(3)当主动件改为CD并作匀速转动时，滑块5的两个极限位置对应于C位于C1、C2，=0，故滑块5不具有急回特性。3 分分(4)滑块5的行程为mm643222=CDlH；2 分分 当ADCD时，滑块5的传动角达到最小，其值为：=797.62)70/32(cos)/(cos11minCECDll。4 分分 七、（七、（14 分）分）图示按比例绘制的铰链四杆机构，已知：连杆的三个位置B1C1、B2C2和B3C3，机架上一定点G。试用图解法求连杆上一点E，使连杆位于B1C1、B2C2和B3C3三个位置时有E1G=E2G=E3G。要求写出作图步骤，保留所有作图线条，量出BE和CE的长度。【注：可将本题插图裁下粘贴在答题纸上进行作图解答。】题七图 题七图【解】：【解】：(1)利用反转法（变换机架法），设B1C1固定，作GCBGCB22211=和GCBGCB33311=，得点G的两个新位置G2和G3；8 分分(2)分别作B1B2和C1C2的中垂线，它们的交点即为点E1；2 分分(3)可量得：mm7.24=BEl，mm5.43=BEl。4 分分 D C1B1AGB3B2C2 C3 G2G3E1DC1 B1 A G B3 B2 C2 C3 l=2mm/mm l=2mm/mm A E DCB 12 3465 l=1mm/mm C1 C2B1 B2 min 第 6 页 共 6 页 八、（八、（24 分）分）图示凸轮机构，主动件凸轮1为偏心圆盘，转向如图。(1)在图(a)中画出凸轮1的基圆，标出基圆半径rb。(2)在图(a)中标出机构由图示位置运动至凸轮与从动件接触于点H时凸轮1转过的角度（要求写出作图步骤，保留所有作图线条）。(3)在图(a)中标出凸轮的推程运动角 和回程运动角。(4)在图(a)中标出从动件推程最大压力角max。(5)在图(b)中，Md、FQ分别为机构的驱动力矩和工作阻力；已知：转动副处的摩擦圆（图中虚线圆），高副接触处的滑动摩擦角=10；不计各活动构件的质量。试在图(b)中标出各运动副中总反力的作用线位置和方向。【注：可将本题插图裁下粘贴在答题纸上进行作图解答。】(a)(b)题八图 题八图 32 1 A O1B MdRFR32FR12FR21 FR31FQ 32 1 A O1B RH rb BH max【解】：【解】：(1)2 分分(2)8 分分(3)4 分分(4)4 分分(5)6 分分