1、西南交通大學20032004學年（1）學期考試試卷課程名稱 機械原理 （A） 成績 班級 學號 姓名 一、 （10分）圖示為一個連桿機構的示意圖，已知，,主動構件1以勻速單向轉動，機構的運動輸出構件為滑塊F。1 說明其中的四桿機構ABCD是否為曲柄搖桿機構；2 檢驗機構是否有急回作用；3 如果已知機構中所有構件的桿長和所有固定鉸鏈點的坐標?，F要確定構件5的運動，試按求解順序寫出求解的位置方程，并說明如何求解速度和加速度； (a ) (b)二、（16分）圖示為一對標準漸開線正常直齒圓柱齒輪傳動的嚙合圖(a)，已知齒輪傳動的模數，壓力角，兩個齒輪的齒數相同，且為標準安裝，齒輪1為主動輪。1 標出齒

2、輪1的轉向、齒輪1的節圓半徑和齒輪傳動的嚙合角；2 如果當齒輪齒頂圓恰好彼此通過對方的極限嚙合點時，齒輪傳動的重合度為1.7378，試確定這對齒輪傳動的齒數；3 齒輪是否發生根切，為什么？4 指出這對齒輪傳動的主要缺點和存在的問題；5 如果取齒輪1為運動等效構件，其運動為周期性速度波動，等效阻動力矩在一個運動周期中2的變化如圖（b）所示，等效驅力矩為常數，齒輪1的平均角速度，系統許用運轉不均勻系數。試求安裝在齒輪1軸上的飛輪的轉動慣量（不計其余構件的轉動慣量）。三、 （12分）圖示雙滑塊機構。1 確定出構件2與機架4之間的速度瞬心P24。2 機構的受力和運動情況如圖所示，機構出現死點位置時，角

3、度為多少？3 設計一個與圖示機構結構不同的機構，但可以實現與圖示機構相同的運動變換關系（即：將一個構件沿y方向的移動轉變為另一個構件沿x方向的移動）。請畫出您所設計機構的示意圖；四、（25分）圖示為一個滾子直動從動件盤形凸輪機構，機構的基圓半徑為，滾子半徑為，偏距為。從動件推程的運動規律為等速運動規律，回程的運動規律為等加速等減速運動規律。1 試根據給出的從動件的位移線圖，畫出從動件的速度和加速度線圖的示意圖；2 判定機構存在什么樣的沖擊；3 圖中所畫出的凸輪的基圓半徑是否正確？ 4 寫出推程凸輪理論廓線的方程式，并說明如何得到凸輪的實際廓線方程式；5 標出凸輪廓線上標號為“9”的點對應的凸輪

4、機構的壓力角，如果凸輪的壓力角大于許用壓力角，提出改進設計的措施。五、（12分）圖示輪系。1 確定當齒輪A的轉向如圖所示，時，構件H轉速的大小和方向；2 若機構中存在復合鉸鏈、局部自由度和虛約束，請予以指出；3 為了提高輪系的承載能力，在構件H上再加兩個與齒輪E完全相同的齒輪。問這三個齒輪應當如何安裝布置才能使構件H的轉軸上沒有慣性力的影響，請說明理由。六、（10分）有一個學生想設計一個貼天花板的儲存箱，當要向儲存箱內放東西的時候，將儲存箱放下來，放完東西后，將儲存箱貼在天花板上。他提出了一個利用鉸鏈四桿機構的設計方案，如圖所示。1 如果采用圖示方案，簡要說明設計該機構中各個構件的桿長的過程、

5、方法；2 說明應該檢驗哪些條件；3 請幫助他解決機構的操縱、控制和儲存箱的鎖緊定位裝置的設計問題，要求操作方便。七、（15分）圖示為螺旋千斤頂的機構結構圖。設計要求是當轉動螺桿1時，螺母2、3可以迅速地聚攏或分離；螺旋副A、B能夠自鎖。如果只考慮螺旋副中的摩擦，而不計其他運動副中的摩擦，為達到這樣的設計要求，問：1 螺旋副A、B的旋向應當相同還是相反？2 螺旋副的升角應當滿足什么條件？設螺桿1與螺母2、3之間的當量摩擦系數為；3 如果起升重量是Q，如何計算應當加在螺桿1上的力矩。一 解：1. 最短桿連架桿AB 最長桿AD桿Lmin + Lmax = 30+85=115< 其余兩桿長度之和

6、 =50+70=120mm四桿機構ABCD是曲柄搖桿機構。桿AB為曲柄。2. 作圖：lAD =85mmlC1D = lC2D =70mmAC1 = lBC lAB = 50-30=20mmAC2 = lBC +lAB = 50+30=80mm作圖得極位夾角 > 0四桿機構ABCD有急回作用。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

7、) 由 （xFxE）2 （yFyE）2lEF2 = 0yF = yA解出 xF 和yF5) 以上方程對時間求一階、二階導數，得到以B、C、E、F各點速度、加速度為未知數的線性方程組，方程個數等于未知數個數，可解出速度和加速度。二 解：1. 齒輪1順時針轉動。2. 題設標準齒輪、標準安裝，z1=z2 ,則推論出=20°a1=a2 ra1=ra2 且兩齒輪其它對應參數都相等，以下省略下標1和2。由題設N1在齒輪2齒頂圓上，又在齒輪2齒廓漸開線上，故a=N1O2N2 又由題設 3. 齒輪發生根切。因為z1=z2 15<zmin=4. 主要缺點和存在問題1) 兩個齒輪都發生根切；2)

8、開始和結束嚙合時是在嚙合極限點N1和N2，最大滑動系數, ,兩輪齒根的磨損非常嚴重。5.1) 2) 三 解：1. 如圖2.3. 方案1)或2)。 鋼絲繩 四 解：1. 2. 時，機構存在剛性沖擊；時，機構存在柔性沖擊。3. 圖中所畫出的基圓半徑r0是正確的。4. 1) 設置左手式坐標系如圖，設凸輪轉角順時針為正，逆時針為負，且有當，則凸輪理論廓線方程式為2) 先求出理論廓線上任一點的單位法矢量解析式,則實際廓線方程式為5. 標出該位置壓力角如圖。如果，則應加大r0。五 解：1. (1) 即 (2)由 (1) (2)解出2. 中心輪A（中心輪G）與中心輪D(中心輪F)與系桿H共同的轉動軸線處為機

9、架上的復合鉸鏈，沒有局部自由度和虛約束。3. 三個行星輪E應如圖5.2布置。這樣三個行星輪E與系桿的總質心就在系桿H的轉動軸線上，因而構件H的轉軸上沒有慣性力的影響。六 解：1. 本設計題目為實現剛體(儲存箱)的三個位置。1) 在儲存箱上選取基點P和標線t，則存儲箱的三個位置可用點P的位置(xpi，ypi)和標線t的角位置i（i=1,2,3）來表示。2) 約束方程為 i=2,3位移矩陣方程為 其中1i=i-1將(3)(4)代入(1)(2)，得到含有八個未知數(xA,yA)、(xB1,yB1) 、(xC1,yC1) 和(xD，yD)的四個非線性設計方程?？梢灾付ㄆ渲兴膫€未知數（例如為了安裝方便指定xA, yD等等）再解上述非線性方程組求出另外四個未知數。如果無解或不符合工程需要，則應重新指定其中四個未知數再解方程組求解另外四個未知數。桿長 。其余類推。2. 應檢驗1) 傳動角；2) 連桿(儲存箱)順序到位條件3. 有很多設計方案，圖六（d）為其中一個方