武汉科技大学819机械原理-2019(B卷)参考答案
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2019年全国硕士研究生招生考试初试自命题试题
科目名称：机械原理（□A 卷 ■B 卷）科目代码：819 （参考答案）
考试时间： 3小时 满分150分
可使用的常用工具：□无 √计算器 √直尺 √圆规（请在使用工具前打√）
注意：所有答题内容必须写在答题纸上，写在试题或草稿纸上的一律无效；考完后试题随答题纸交回。
一、单项选择题（本大题10小题，每题2分，共20分，错选、多选均无分）
1. 以下关于机构的说法错误的是 D 。
A ．一个机构中有且仅有一个机架
B ．平面机构中，移动副引入了2个约束，齿轮副引入了1个约束
C ．任何机构都可以看成是由若干个基本杆组依次联接于原动件和机架上而构成的
D ．机构具有确定运动时所必须给定的运动参数的数目，称为机构的自由度 2．以下关于速度瞬心的说法错误的是： A 。 A ．一个平面机构有6个构件，则共有12个瞬心
B ．机构中某个构件和机架构成的瞬心一定是绝对瞬心
C ．两个互相啮合传动的齿轮的瞬心在过接触点的齿廓公法线上
D ．一个平面四杆机构中，绝对瞬心和相对瞬心的数目是一样的 3．铰链四杆机构的最小传动角出现在 A 的两个位置之一。
A ．曲柄和机架共线
B ．曲柄和连杆共线
C ．曲柄和摇杆共线
D ．曲柄与机架垂直 4. 对心曲柄滑块机构有曲柄的条件是 B 。
A ．曲柄大于连杆长度
B ．曲柄小于连杆长度
C ．曲柄等于连杆长度
D ．曲柄等于连杆长度的二分之一 5．在凸轮机构中，当从动件采用等加速等减速运动规律时， B 。 A ． 存在速度突变点而不存在加速度突变点 B ． 存在加速度突变点而不存在速度突变点
C ． 不存在速度突变点也不存在加速度突变点
D ． 不会产生柔性冲击也不会产生刚性冲击
6．一对互相啮合的齿轮由于装配误差，使得实际中心距相比标准中心距略有增大，则此时该对齿轮的 A 。
A ．传动比不变，啮合角变大
B ．传动比不变，啮合角不变
C ．传动比增大，啮合角变大
D ．传动比增大，啮合角不变
7．与标准齿轮相比，正变位齿轮的齿顶高 B 标准值。分度圆齿槽宽 标准值。
A ．大于；大于
B ．大于；小于
C ．小于；大于
D ．小于；小于
8．在设计蜗杆蜗轮机构时，若已经确定了蜗杆的模数m 和齿数z 1，蜗杆直径系数q ，蜗轮的齿数 z 2，则其中心距为 A 。
A ．m (q +z 2)/2
B ．m (z 1+z 2)/2
C ．m (z 1+z 2)/2q
D ．m (q z 1+z 2)/2
9．在机械装置设计时飞轮一般应安装在 B 轴上，安装飞轮后机器的运转不均匀系数
会。
A．高速, 变为零B．高速,减小
C．低速, 变为零D．低速, 增大
20. 关于刚性转子的平衡，以下说法错误的是 C 。
A．对轴向尺寸较短的转子需进行静平衡，轴向尺寸较大的转子需动平衡。
B．静平衡在一个平面上可以实现，而动平衡需要两个面
C．静平衡时，计算质量矩，也就是计算平衡质量相对于转动中心的力矩
D．动平衡时，不仅要使各偏心质量惯性力的合力等于零，而且这些惯性力所构成的合力偶亦要等于零
二、判断题（本大题10小题，每题2分，共20分。正确的打√，错误的打?。）
1. 机构拆分基本杆组时，必须首先除去虚约束和局部自由度，还要高副低代，然后才能拆分。（√）
2. 以平面高副联接的两个构件，其瞬心必位于高副两元素在接触点处的公切线上。
（?）
3. Ⅲ级杆组一定是满足静定条件的。（√）
4. 对心曲柄滑块的曲柄与机架处于内共线和外共线两个位置之一时，出现最小传动角。
（?）
5. 对于理想机械，瞬时输入功率和瞬时输出功率是相等的。（√）
6. 凸轮机构设计中，当选择多项式运动规律时，会产生刚性冲击或柔性冲击，因此不适合用在高速场合。（?）
7. 周转轮系中各齿轮的转动方向，可以数外啮合齿轮的对数，也可以通过画箭头的方式确定。（?）
8. 对于一个齿轮，其渐开线越远离基圆的部分，曲率半径越大。（√）9．两个标准直齿圆柱齿轮，其模数均为m=5mm，压力角均为α= 20?，齿轮1的齿数z1 = 20，齿轮2的齿数z2=30，则这两个齿轮的渐开线形状不一样。（√）10．等效力是一个假想的力，只与构件的角速度（速度）的相对值有关。（√）
三、分析与作图题（10分?4小题=40分）
1．（本小题10分）已知运动链代号。13N—002，23N—001，33N—011，43N—012，要求：
（1）画出运动链的结构图；（5分）
（2）取任意一个三元连杆为机架，变换出一个原动件为齿轮，执行构件为滑块的机构。（5分）
解：（1）运动链的结构图如图所示。（5分）
（2）按题目要求变换机构，根据具体变换情况给分。（5分）
2．（本小题10分）如图1所示的铰链四杆机构中，已知各杆长度l AB=150mm，l BC=500mm，l CD=350mm，l AD=650mm，AB 杆件为原动件。试求：
（1）通过分析说明该机构为何种类型；（2分）
（2）作图求出摇杆的两个极限位置，并在图上标出极位夹角θ；（2分）
（3）画出图示位置机构的压力角α，并标出机构的最小传动角γmin；（4分）
（4）若要使该机构变成双曲柄机构，最简单的方法是什么？（2分）
图1
解：（1）l AB+ l AD （2）曲柄AB与连杆BC重叠共线和拉直共线的两个位置夹角为极位夹角θ。（2分）（3）摇杆CD所受力的方向和速度方向间的夹角为压力角α，曲柄AB与机架共线的位置可以画出最小传动角γmin。（4分） （4）AB作为机架。（2分） 3.（本小题10分）如图2所示的对心直动滚子从动件盘形凸轮机构中，凸轮的实际廓线为一圆，圆心在点A，半径R=100 mm，凸轮绕轴心O逆时针方向转动，L OA=60 mm，滚子半径为20 mm，试： （1）画出凸轮的理论廓线；（2分） （2）求凸轮的基圆半径r b，并在图上画出基圆；（3分） （3）求从动件的行程h；（3分） （4）标出图示位置的压力角α；（2分） 图2 解：（1）理论廓线：在实际廓线上画一系列滚子圆，连接圆心而成。 （2）凸轮的基圆半径指理论廓线的最小向径：r0=100-60+20=60mm。 （3）从动件行程为最大向径减去最小向径：h=（100+60）- 40=120 mm。 （4）压力角为滚子圆心与凸轮几何中心连线和竖直导路线间的夹角。 4.（本小题10分）在一条生产线上要设计一台自动打标机，实现在产品表面自动打制钢印的要求。如图3所示，产品由输送带运送到推送头1的前端，然后由推送机构将产品3推送到打印头2的下部，此后打标机构带动打印头2向下运动，与产品上表面接触，完成打印操作。在打印头退回原位时，推送机构1再推送另一产品，并把已经打印好的产品推走。要求： （1）设计推送机构的运动方案，画出机构运动简图；（5分） （2）设计打标机构的运动方案，画出机构运动简图。（5分） 1 2 3 图3 解：（1）机构可以是曲柄滑块机构、齿轮齿条机构、凸轮机构、液压推送机构、传输带等，根据实际情况给分。要求机构简图表达正确。（5分） （2）机构可以是曲柄滑块机构、齿轮齿条机构、凸轮机构、液压推送机构、传输带等，根据实际情况给分。要求机构简图表达正确。（5分） 四、计算与综合题（本大题共6小题，共70分） 1．（本小题15分）如图4所示机构，试：（1）计算该机构自由度（若有复合铰链、局部自由度、虚约束须明确指出）；（10分）（2）给定凸轮作为原动件，将该机构高副低代并画出简图，分拆机构的杆组并判断机构级别。 （5分） 图4 解：（1）D 、B 处为复合铰链，H 处为局部自由度， G-G ′构成虚约束。 111128323F =-?-?=--=H L P P n （2）机构高副低代并画出简图，分拆机构的杆组如下图，由4个Ⅱ级杆组构成，故该机构为Ⅱ级机构。 Z ' 2 Z 2 Z 3 Z 1 图5 mm 94 ，100)(21 3232=+=''z z m a 为正变位传动，因实际中心距a '=100 > a 12，同时齿轮为标准齿轮传动，使设计、加工简单，互换性好。 0.118 齿轮1不根切。 （4分） 改为斜齿轮传动时，由题意要求：两轮齿数不变，模数不变，其中心m m 100)3215(4cos 21 =+?β 的质量，为了避免发生自锁，导轨的长度 L F 100 1 2 L /100 ，其中1R R =F f R f 10018.0??=?=要使推杆不自锁，即能够上升，必须满足：F 2>mm 。 所示的平面四杆机构中，各杆长度为 A B C D a b c d 图7 解：（1）将a 、b 、c 、d 代入传动角极值表达式中： 934175602)3080(7560arccos 2)(arccos 2222221'?=??--+=--+=bc a d c b γ 227175 602)3080(7560arccos 1802)(arccos 1802 222222'?=??+-+-?=+-+-?=bc a d c b γ 传动角最小时，压力角最大，此时最大压力角为：1248901'?=-?=γα 机构运转到连杆与BC 与摇杆CD 垂直时，取得最大传动角：?=90γ（4分） （2）行程速比系数 278.12218022180=? -?? +?= K （6分） 6. （本小题10分）在图8所示的里程表计量机构中，C 为车轮轴，已知各轮齿数为z 1=20，z 2=100，z 3=120，z 4=12，z 4'=30，z 5=100。当n c =60r/min 时，试： （1）分析该轮系为哪种类型？如何组成的？ （2分） （2）表上的指针P 的转速n P 及转动方向。 （8分） 图8 解：(1) 该轮系为一个复合轮系，其中3，4， 4′，5，H 组成周转轮系：1，2组成定轴轮系。（2分） (2) 对于周转轮系，i H 53 =(n 5- n H )/(n 3-n H )= 3。 对于定轴轮系，i 12=n 1/n 2= -5；得出n 2= -12r/min 。 由图中，n H = n 2=- 12r/min ，n 3=0； 得：n P = 24 r/min ，n P 与n c 同向。 （8分）