中南大學2010機械設計期末試題及參考答案(A、B卷)

1、第1頁(共5頁)期末試題及參考答案(A、B卷)(時間90分鐘 滿分100分)極位夾角的定義：當搖桿處于兩個極限位置時，曲柄 與連桿兩次共線，它們之間所夾的銳角稱為極位夾角。如圖所示，當搖桿位于兩個極限位置時，其與連桿的鉸支點為 C1、C2,當曲柄與機架的鉸支點 A 位于 C1C2 的連線上，則極位夾角為零。中南大學2010機械設計答案寫在答題紙上，寫清楚姓名，學號，專業(yè)，班級.答案:第2頁(共5頁)題號-一一_ 二三合計分數(shù)閱卷人2、在如圖所的示凸輪機構(gòu)中：(1)在圖上繪出凸輪的理論廓線和基圓，并求出基圓半徑;(2)圖示位置時機構(gòu)的壓力角a是多少；、填空題(共 20 分，每小題 2 分)- -

2、1、運動副是 兩構(gòu)件間發(fā)生直接接觸而又能產(chǎn)生一定相對運動的活動聯(lián)接。- -2、機構(gòu)具有確定運動的條件是機構(gòu)自由度數(shù)大于零，且等于原動件數(shù)；封3、當兩構(gòu)件組成平面移動副時，其瞬心在移動方向的垂線上無窮遠處；組成兼有滑動和滾動的高副時，- -其瞬心在接觸點處公法線上。- -4、當鉸鏈四桿機構(gòu)的最短桿與最長桿長度之和小于或等于其余的兩桿長之和，此時，當取與最短桿相鄰的構(gòu)- -件為機構(gòu)時，機構(gòu)為 曲柄搖桿機構(gòu)；當取最短桿為機構(gòu)時，機構(gòu)為 雙曲柄機構(gòu) ；當取最短桿的對邊桿- -為機構(gòu)時，機構(gòu)為雙搖桿機構(gòu)。- -5、在齒輪上分度圓是：具有標準模數(shù)和壓力角的圓，而節(jié)圓是：兩齒輪嚙合過程中作純滾動的圓。- -

3、6、漸開線齒廓上任一點的壓力角是指該點漸開線的法線方向與其速度方向所夾的銳角，漸開線齒廓上- -任一點的法線與 基圓 相切。- -7、一對漸開線標準直齒圓柱齒輪傳動，已知兩輪中心距等于a，傳動比等于 i12，則齒輪 1 的節(jié)圓半徑等- -于 a/(1+i12)。密8、等效構(gòu)件的 等效質(zhì)量 或等效轉(zhuǎn)動慣量 具有的動能等于原機械系統(tǒng)的總動能；- -9、機器產(chǎn)生速度波動的主要原因是輸入功不等于輸岀功。- -速度波動的類型有周期性和非周期性兩種。- -10、對于靜不平衡的轉(zhuǎn)子，不論它有多少個偏心質(zhì)量，只需要適當?shù)丶由匣驕p去一個平衡質(zhì)量即可獲得- -平衡。答案：(1)凸輪的理論廓線和基圓繪于圖，基圓半徑

4、 rb=75mm(2)如圖所示壓力角等于 03、設以圖示機構(gòu)實現(xiàn)凸輪對滑塊E(1)該機構(gòu)能否運動？試作分析說(2)若需改進，試畫岀改進后的機構(gòu)、簡答題(共 30 分，每小題 6 分)1、在曲柄搖桿機構(gòu)中，說明極位夾角的定義，什么情況下曲柄搖桿機構(gòu)的極位夾角為零(作圖說明)答案：(1)該機構(gòu)自由度為零， 因此不能運動， 原因是:的干涉。D 點存在繞 C 點的圓周運動和沿滑塊導路直線運動運動簡圖第3頁(共5頁)- -(2)有多種改進方法，A:在 D 點位置增加一個滑塊，使其能沿DC 或 DE 運動；B:在 DC 或 DE 之間增- -加一個旋轉(zhuǎn)副。下圖為一種方法- -4、在漸開線直齒圓柱標準齒輪中

5、，基圓是否一定小于齒根圓，試論述兩者之間相對大小關(guān)系的變化規(guī)律- -答案：- -在漸開線直齒圓柱標準齒輪中，基圓不一定小于齒根圓?；鶊A直徑db=mzcosa;齒根圓直徑：線df=d-2hf=mz-2.5m ;- -當 db=df 時，則有 mzcosa=mz-2.5m;因此：z=2.5/(1-cosa)=41.45 ，- -當 dbdf 時，則有 mzcosa41.45，- -當 dbdf 時，則有 mzcosamz-2.5m;因此：z 42 時，基圓小于齒根圓；- -當 zCD故無論 AB 如何變化，均不能得到雙曲柄機構(gòu)。1、一對外嚙合漸開線標準直齒圓柱齒輪傳動，m=2mm Z 仁 20,

6、Z2= 30。（1 ）分別計算岀這兩個齒輪的分度圓直徑，分度圓齒厚，基圓直徑，齒頂圓直徑，中心距。（2）按 1:1 的比例作圖標明理論嚙合線和實際嚙合線，并計算（不許從圖上量?。缋碚搰Ш暇€和實際 嚙合線長度。（15 分）則 NIN2 為理論嚙合線；B1B2為實際嚙合線。4、什么是機械系統(tǒng)的等效動力學模型甌甌 A =”沁- -圧圧=15.14 蛾蛾蛾蛾所以所以. .- .47mm具有等效質(zhì)量或等效轉(zhuǎn)動慣量，其上作用有等效力或等效力矩的等效構(gòu)件稱為原機械系統(tǒng)的等效動力學模 型。5、一對漸開線直齒圓柱齒輪傳動的重疊系數(shù) =1.4 時，試分析在整個嚙合過程中 （即從小齒輪的齒根與大 齒輪的齒頂開始接

7、觸的 B2點到小齒輪的齒頂與大齒輪的齒根分開的 B1點），兩對齒嚙合的時間占整個嚙合 時間的百分比是多少，一對齒嚙合的時間占整個嚙合時間的百分比是多少，并作圖說明雙齒嚙合與單齒嚙 合區(qū)間。答案:如圖所示:答案:3、計算圖中所示機構(gòu)的自由度（注意：若運動鏈中存在復合鉸鏈、局部自由度及虛約束的情況，應明確指出）。I?D答案:B 處滾子為局部自由度，E、D 之一為虛約束，H 為復合鉸鏈;F=7X3-9X2-2X1=1(1) 分度圓直徑：d1=mZ=40mm d2= mZ2=60mm 分度圓齒厚：S1= 0.5n基圓直徑：db1= d1cosa=37.59mm db2= d2cos中心距：a=0.5（

8、d1+d2）=50mm如下圖所示：按中心距及基圓和齒頂圓大小作圖,線的交點，C 為節(jié)點。其中a=56.38mm 齒頂圓直徑:N1N2 為兩基圓的內(nèi)公切線m= 3.14mm S2=0.5nm= 3.14mmdai=di+2ha=44mm da2=d2+2ha=64mmBi、B2分別為兩齒頂圓與內(nèi)公切迫垣寵i合區(qū)100X_兩對齒嚙合的時間占整個嚙合時間的比例=（40+40）/140X100%=57%答案:答案:1B2第6頁 （共5頁）3、圖示為一鋼制圓盤，盤厚2、在圖示行星減速裝置中，已知Z 仁 Z2=20,Z3=60。轉(zhuǎn)盤 H 轉(zhuǎn)過多少度？ （ 10 分）答案：先求 i1H=4當手柄轉(zhuǎn)過 900

9、 時，當手柄轉(zhuǎn)過- 二 而：當手柄轉(zhuǎn)過 90 度時,n3=0 所以:22.50 時。因此，由平衡原理，在 r = 200mm 處所附加的平衡質(zhì)徑積 mr 的計算為（mr）x=|（嗎廠（嗎廠 片片（剛（剛歷）工歷）工 = =- -0.0325 - 0.0346 = 0.002 l（Ag m）（榊）（榊）廠廠-的尸山的尸山-0 0320.02 = 0 0525（明明因此mr -0 05254Argor =ardg- = 87 70與 X 軸正方向的夾角 -與 Y 軸正方向的夾角一所增加的質(zhì)量 m =0.263kgH= 30mm 位置I處鉆有一直徑 d=50mm 勺通孔，位置U處有一質(zhì)量為m2= 0

10、.2公斤的附加重塊，為使圓盤平衡，擬在圓盤 r=200mm 的圓周上增加一重塊，試求此重塊的重量和位置。（鋼的密度p=7.8g/cm3 ) (12 分)135100 mmrE200 mm答案：此題的要點為在圓盤鉆孔后此處重量減少，相當于在其相反方向增加了同樣的重量。在I處鉆孔后失去的重量為:其質(zhì)徑積的大小 一-,方向與。1相反。在H附加質(zhì)量所產(chǎn)生的質(zhì)徑積的大小叫心叫心二二0.04m，方向與 0H相同4、已知某軋機的原動機功率等于常數(shù)：Ni=300KW 鋼板通過軋輥時消耗的功率為常數(shù)：N2=900KW 鋼材通過軋輥的時間 t2=5s，主軸平均轉(zhuǎn)速 n1=50r/min,機械運轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)6=0.2，設軋鋼機的全部轉(zhuǎn)動慣量集 中在飛輪上。求：（1） 此軋鋼機的運轉(zhuǎn)周期；（2） 飛輪的最大轉(zhuǎn)速和最小轉(zhuǎn)速；（3）安裝在主軸上的飛輪的轉(zhuǎn)動慣量。（13 分）答案：設運動周期為 T，則有： TXN1 = N2Xt2所以：T= N2Xt2/N1 = 900X5/300 = 15s(2)平均轉(zhuǎn)速：3m = n1X2n