2021年吉林大学生物与农业工程学院886机械原理考研强化模拟五套题

考研专业课精品资料第1页，共47页目录2021年吉林大学生物与农业工程学院886机械原理考研强化模拟五套题（一）.....................22021年吉林大学生物与农业工程学院886机械原理考研强化模拟五套题（二）...................102021年吉林大学生物与农业工程学院886机械原理考研强化模拟五套题（三）...................192021年吉林大学生物与农业工程学院886机械原理考研强化模拟五套题（四）...................282021年吉林大学生物与农业工程学院886机械原理考研强化模拟五套题（五）...................38考研专业课精品资料第2页，共47页2021年吉林大学生物与农业工程学院886机械原理考研强化模拟五套题（一）说明：专业课强化检测使用。共五套强化模拟题，均含有详细答案解析，考研强化复习首选。一、简答题1．下图所示为一小型压力机，试绘制其机构运动简图，并计算其自由度。小型压力机【答案】（1）该小型压力机的机构运动简图如下图1所示：图1滚子5处为局部自由度。排除局部自由度后，因n=7，PL=9，PH=2，故其自由度为（2）在该机构中，构件2的形状比较特别，呈月牙状，但经过分析不难发现，原动件1与机架4组成转动副，其相对回转中心在A点；构件1与构件2虽然是以R为半径的部分圆弧相接触，但仍属转动副，其相对回转中心在B点；构件2与3虽然是以r为半径的部分圆弧相接触，也仍属于转动副，其相对回转中心在C点；而构件3与机架4组成移动副。根据以上分析可知，该机构具有三个活动构件，三个转动副和一个移动副。选定恰当的比例尺，绘制其机构运动简图如下图2所示。考研专业课精品资料第3页，共47页图2该机构的自由度为2．如下图所示为一双自由度平面机构，试对其进行结构分析，并确定该机构的级别。图【答案】拆分过程如下图所示：图（1）拆下主动件1和10及机架0。（2）从H点开始，向机架方向搜索到F点，拆出8、9构件组成的Ⅱ级杆组。（3）从E点开始，向机架方向搜索K、B电，拆出7、3、2、4构件组成的Ⅲ级杆组。（4）从L点开始，向机架方向搜索到M点，拆出5、6构件组成的Ⅱ级杆组。由于组成该机构的基本杆组的最高级别是Ⅲ级，故此机构为Ⅲ级机构。3．铰链四杆机构中，各杆长依次为.，—，，。试问该机构是否存在曲柄，并指出作为机架的杆件。【答案】因，故满足杆长条件，可能存在曲柄（最短杆两端存在整转副）。根据机架条件，最短杆为机架（双曲柄机构）或为连架杆（曲柄摇杆机构）。考研专业课精品资料第4页，共47页4．下图中棘轮齿面倾角，若要满足棘爪能顺利地进入齿底，则棘爪回转中心O2的位置应如何考虑？【答案】为了棘爪能顺利地进入齿底，如下图是棘爪正进入齿内的受力图。爪上A受有来自棘轮的法向反作用力N，N力方向垂直于轮齿工作面O1A。爪沿O1A滑入齿底的过程中，又受有来自棘轮齿面的摩擦阻力F,F的方向是。所以棘爪在向轮齿底部滑移过程中受有合力R的作用，R与N两力夹角为摩擦角p。若R力延伸线与连心线0102之间相交，说明爪在R力作用下转动的趋势是顺利地滑向齿底，若R力延伸线与连心线0102之外相交，说明爪在R力作用下转动的趋势是脱开啮合。所以棘爪回转中心02的位置只要使R力延伸线与连心线0102之间相交即可。图5．下图为共轴线的两级直齿圆柱齿轮减速器，己知z1=15，z2=53，m1,2=2mm；z3=21，z4=32，m3,4=2.5mm。各轮压力角均为，试问:（1）这两对齿轮能否均用标准齿轮传动？（2）若用变位齿轮传动，可能有几种传动 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？（3）用哪一种方案比较好？图【答案】（1）由于，所以这两对齿轮不能均用标准齿轮传动。（2）方案Ⅰ:第一对齿轮标准齿轮传动，第二对齿轮正传动；方案Ⅱ:第一对齿轮负传动，第二对齿轮标准齿轮传动；方案Ⅲ:第一对齿轮负传动，第二对齿轮正传动。（3）第一种方案较好，因为正传动的优点较多。考研专业课精品资料第5页，共47页6．下图所示机构中只有一个主动件。试问：（1）取哪个构件为主动件，该机构可成为Ⅱ级机构？（2）取哪个构件为主动件，该机构可成为Ⅲ级机构？试通过对机构进行结构分析来说明。【答案】（1）取构件1为主动件时，该机构成为Ⅱ级机构。拆分过程如下图1所示。图1（2）取构件9为主动件时，该机构成为Ⅲ级机抅。拆分过程如下图2所示。取构件5为主动件时，该机构也可成为Ⅲ级机构。拆分过程略。图2二、分析计算题考研专业课精品资料第6页，共47页7．如下图所示轮系中，已知各轮齿数为=12，=51，=76，=49，=12，=73.试求复合轮系的传动比。图【答案】这是一个复合轮系，1、2、3组成定轴轮系，4、5、6、H组成周转轮系，定轴轮系：周转轮系：定轴轮系与周转轮系之间的联系:式（1）、（2）、（3）、（4）、（5）联立求解得负号表示齿轮1与系杆H转向相反。8．已知某电动机的驱动力矩为，用它来驱动一个阻抗力矩为的齿轮减速器，其等效转动惯量。试求电动机角速度从零增至50rad/s时需要多长时间？【答案】力矩形式的运动方程式为因等效转动惯量是常数，故上式可以简化为即积分上式，可得式中，，，故考研专业课精品资料第7页，共47页即该系统电动机的角速度从零增至50md/s需0.476s。9．下图（a）所示为某多缸发动机转化到其曲柄销上的等效驱动力Fd和等效阻力Fr在一个运动循环中的变化线图。代表Fr的直线AA和代表Fd的曲线所包围的面积的大小如图（a）中的数字所示，其单位为mm2。该线图的比例尺为，0.01m/mm。设曲柄轴的平均转速为120r/min，且实际转速不超过平均转速的，求装在该曲柄轴上的飞轮的转动惯量（不计其他构件的质量和转动惯量）。【答案】为求等效转动惯量JF，需要求出最大盈亏功。求时，应先求得代表的各块面积代数和的绝对值的最大值因本题的Fd和Fr的变化情况复杂，就不应简单地将图形中某一块最大的封闭面积（如区域AB间的580mm2）作为，而是应该根据能量指示图来确定。（1）根据已知的F—S线图，作能量指示图如图（b）所示。由图可见，能量最大处和能量最小处分别为D点和G点。故可知最大盈亏功在区间D—E—F—G段（或G—H—A—B—C一D段），故由于可求得最大盈亏功，其为（2）由题意知，速度不均匀系数，则等效转动惯量为10．在外槽轮机构中，已知槽轮的槽数z=6，一个循环中槽轮的静止时间，运动时间是静止时间的两倍，试求：（1）槽轮机构的运动系数（2）所需的圆销数k。【答案】一个循环中槽轮的运动时间为（1）槽轮机构的运动系数为（2）所需的圆销数。因为所以k=2考研专业课精品资料第8页，共47页11．下图1所示为组合机床分度工作台驱动系统中的行星轮系，已知蜗杆1为右旋，转动方向如图示，且、、、、、，试区分哪些构件组成定轴轮系？哪些构件组成周转轮系？哪个构件是转臂H?求传动比及齿轮6的转向。图1【答案】（1）轮系的组成。4（5）-2-6-3组成行星轮系；1-2组成定轴轮系。构件2是转臂H。（2）列方程如下：定轴轮系中，行星轮系中，（3）解方程组，得齿轮6的转向根据传动比为正可知，与蜗轮2的转向是相同的。而蜗轮2的转向按照蜗杆蜗轮的相对转向关系判别法则可确定，如图2所示。图212．一对渐开线直齿圆柱齿轮，Z1=14，Z2=46，m=5mm，，，。如果按标准中心距安装，试 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 这对齿轮的合理反寸。【答案】（1）求（按不根烟条件）。考研专业课精品资料第9页，共47页（2）确定，由中心距要求，取。（3）计算两齿轮的各部分尺寸。可用。考研专业课精品资料第10页，共47页2021年吉林大学生物与农业工程学院886机械原理考研强化模拟五套题（二）说明：专业课强化检测使用。共五套强化模拟题，均含有详细答案解析，考研强化复习首选。一、简答题1．如下图1所示，在一铰接四杆机构中，已知机架长度，，当主动件从第一个位置逆时针转过到达第二位置时，另一连架杆相应顺时针转过90°，且机构在第一位置处于极限位置。试用图解法设计该机构，指出该机构的名称是什么。图1【答案】作，，与的延长线交于，为相对半角，绕转动半角，让终边通过，始边与的延长线交于。连接，为所求机构，如图2所示。可量得。因为，且连架杆为最短杆，所以该机构为曲柄摇杆机构。图22．在下图所示铰链四杆机构中，已知各杆长度，，。要求：（1）试确定该机构为何种机构；（2）若以构件为原动件，试用作图法求出摇杆的最大摆角，此机构的极位夹角，并确定行程速比系数;（3）若以构件为原动件，试用作图法求出该机构的最小传动角；（4）试分析此机构有无死点位置。考研专业课精品资料第11页，共47页图【答案】（1）由已知条件知最短杆为连架杆，最长杆为杆，因故杆为曲柄，此机构为曲柄摇杆机构。（2）当原动件曲柄与连杆两次共线时，摇杆处于两极限位置。适当选取长度比例尺，作出摇杆分别处于两极限位置时的机构位置图和，由图中量得’，，可求得（3）当原动件曲柄与机架两次共线时，是最小传动角可能出现的位置。用作图法作出机构的这两个位置与，由图量得_，，故（4）若以曲柄为原动件，机构不存在连杆与从动件摇杆共线的两个位置，即不存在的位置，故机构无死点位置。若以摇杆为原动件，故存在连杆与从动件曲柄共线的两位置，即存在的位置。故机构存在两个死点位置。3．如下图所示为一焊接用楔形夹具，利用这个夹具把两块要焊接的工件1和预先夹妥，以便焊接。图中2为夹具，3为楔块，如已知各接触面间的摩擦系数均为，试确定此夹具有自锁条件。【答案】此夹具的自锁条件可用三种 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 来确定：（1）根据的条件来确定。取楔块3为分离体，其受工件1（及）和夹具2作用的总反力和以及支持力。各力的方向如图所示。根据楔块3的平衡条图件，作力封闭三角形如图所示。由正弦定理可得当时，，于是得此机构反行程的机械效率为令，可得自锁条件为（2）裉据生产阻力小于或等于零的条件来确定。根据楔块3的力三角形如图所示，由正考研专业课精品资料第12页，共47页弦定理有若楔块3不自动松脱，则应满足，即得自锁条件为。（3）根据运动副的自锁条件来确定。如图所示，楔块3受有夹具2及工件1作用的总反力和。由图可知，当总反力作用在相对边的摩擦角之内时，楔块3即发生自锁，即或4．设计一铰接四杆机抅，如图1所示。已知摇杆的急回系数，机架长，曲柄长，当曲柄运动到与连杆拉直共线时，曲柄位置与机架的夹角为45°，试确定摇杆及连杆的长度、。图1【答案】因为，所以。延长，过作延长线的垂线，在垂足两侧各量，得、，可直接量得、，如图2所示。图25．计算下图所示6-SPS型并联机构的自由度。图【答案】球面副S为Ⅲ级副，移动副P为Ⅴ级副，且每个支撑杆移动副上有一个绕轴转动的局部自由度。机构的构件数目：n=13机构的Ⅴ级副数目：P5=6机构的Ⅲ级副数目：P3=12考研专业课精品资料第13页，共47页机构的自由度为由于该机构含有6个局部自由度，所以自由度为F’=F-6=66．在工程上为什么要规定许用不平衡量？为什么说完全的绝对平衡是不可能的，也是不必要的？【答案】任何回转件，即使经过平衡试验也不可能达到完全平衡。因此，需要根据回转件的工作条件，在考虑成本的基础上规定许用不平衡量。由于平衡试验装置存在测量误差，增加或减少平衡质量时也存在质量或位置误差，绝对平衡是不可能实现的。而且平衡的目的是减小不平衡的危害，当不平衡的危害在可控范围内，也就是在许可的范围内时，即使存在一定量的不平衡也不会影响机械的正常运转，所以绝对的平衡也是不必要的。二、分析计算题7．如下图1所示示滑块在驱动力作用下沿斜面上滑（此为正行程），当驱动力由减小至时，滑块会在自重的作用下又沿斜面下滑的趋势。问：（1）正行程时，滑块是否会自锁？（2）反行程时滑块的自锁条件？图1【答案】（1）①分析受力如图1所示图2②列力平衡方程式③作力封闭多边形图2④列出驱动力P和阻力Q的关系式因为不会小于等于零，故正行程不会自锁。（2）求反行程时滑块的自锁条件当原驱动力由减小至时，滑块将在其重力的作用下有沿斜面下滑的趋势（注意，此时为阻力，为驱动力）①分析受力如图3所示②列力平衡方程式考研专业课精品资料第14页，共47页图3③作力封闭多边形图4④列出驱动力和阻力的关系式⑤求反行程自锁条件接阻力求自锁条件图4令：按效率求自锁条件实际工作阻力：理想工作阻力，即8．如图所示的铰链四杆机构中，已知各构件的长度，，各构件的质量为m1=m2=m3=10kg。各构件的重心均在杆的中点。连杆对通过重心S2的转动惯量，曲柄以等角速度顺时针转动。当曲柄和摇杆的轴线在铅直位置而连杆的轴线在水平位置时，求各构件的总惯性力。考研专业课精品资料第15页，共47页（a）（b）（c）图铰链四杆机构【答案】分别以比例尺，，作机构运动简图、速度多边形图、加速度多边形图如图（a）、（b）、（c）所示。由图（b）、（c）可知:，，，，。各杆的总惯性力为将，合成为一个总愦性力作用点左移为9．某机器的等效驱动力矩Md、等效阻力矩Mr和等效转动惯量Je如下图所示。（1）此等效构件能否做周期性速度波动？为什么？（2）假设当时等效构件的角速度为100md/s，试求该等效构件的角速度、的值，并指出其出现的位置。（3）求该机器的运转速度不均匀系数。图【答案】（1）因为Md、Mr均为周期性变化，变化周期为，而Je也为周期性变化，变化周期也为，所以该等效构件的速度波动是周期性的，变的周期为。（2）在内，，将出现亏功；而在内，，将出现盈功，所以该机器能量的最高点（即速度的最高点）将出现在或时，而能量的最低点（即速度的最低点）将出现在时。因时，，故；考研专业课精品资料第16页，共47页有从而可得所以（3）运转不均匀系数：10．某蒸汽机-发电机组的等效力矩如下图所示，等效阻力矩Mer为常数，等于等效驱动力矩Med的平均值（7550N•m）。f1，f2，……各块面积所代表的盈亏功如下表1中所示。等效构件的平均转速为3OOOr/min，运转速度不均匀系数的许用值，忽略其他构件的转动惯量，试计算飞轮的等效转动惯量JF，并指出最大、最小角速度出现在什么位置。图表1【答案】当等效力矩为机构位置函数时，飞轮转动惯量的计算公式为求最大盈亏功的解法有以下两种：（1）根据已知各块单元面积所代表的盈亏功，首先求出Med与Mer各交点处盈亏功的累积变化量（即）列于下表2：表2考研专业课精品资料第17页，共47页由此可知，b点处最大，e点处最小，与即为此系统出现与的位置。最大盈亏功为（2）用能量指示图求解：根据已知的等效驱动力矩和等效阻抗力矩所围成的面积判断各块面积的正负，盈功为正，亏功为负。如下图1所示：图1作一条水平线为基线，并选一交点α为起始点，然后分别按比例用垂直向量表示上述面积，向上为正，向下为负，依次首尾相连。上图1中最髙点b点和最低点e点分别表示机械系统动能最高和最低时的位置，即和对应的位置。因此，点b和e间的距离即相当于区间内正、负面积代数和的绝对值，故代表最大盈亏功，由上图1可知与方法（1）计算结果完全相同，将其代入飞轮转动惯量公式得11．设计一平面连杆机构，给定条件为:主动曲柄绕轴心做等速回转，从动件滑块做往复移动，其行程，行程速比系数，其他参数如下图所示。图（1）拟定平面连杆机构的运动简图。（2）确定该机构的几何尺寸。【答案】（1）拟定平面连杆机构的运动简图。①计算机位夹角考研专业课精品资料第18页，共47页②过点作地基面垂线交于点，以点为顶点，以为角平分线。③计算导杆长度④过点作垂直于交于点，在摆杆处装一滑块，再连接，得一导杆机构，上图所示便是所求的平面连杆机构的运动简图。（2）确定机构的几何尺寸12．已知一对心直动推杆盘形凸轮机构，基圆半径，当凸轮等速回转180°时，推杆等速移动40mm。求当凸轮转角、60°、120°和180°时凸轮机构的压力角。【答案】压力角的计算公式为式中，。所以，当时，有当时，有当时，有当时，有考研专业课精品资料第19页，共47页2021年吉林大学生物与农业工程学院886机械原理考研强化模拟五套题（三）说明：专业课强化检测使用。共五套强化模拟题，均含有详细答案解析，考研强化复习首选。一、简答题1．如下图1所示铰链四杆机构中，，，且，当以为机架时为何种机构？当以为机架时为何种机构?【答案】（1），满足有曲柄条件，且最短杆为机架，所以以为机架时为双曲柄机构，不过此机构存在铰链与铰链重合的位置（图2），在此位置时，机构运动不确定。图1图2（2），满足有曲柄条件，且最长杆为机架，所以以为机架时为双摇杆机构，不过此机构存在铰链与铰链重合的位置（图2），在此位置时，机构运动不确定。2．下图所示直线运动机构中，已知内啮合齿轮4的齿数z4等于行星轮2齿数z2的2倍（z4=2z2），即r4=2r2,又构件3与行星轮2铰接在其节圆2的C点上。试计算该机构的自由度。直线运动机构图【答案】当构件1绕固定轴线O转动时，由于轮齿的互相啮合，迫使行星轮2沿固定内齿轮4的节圆作纯滚动。现以O为坐标原点，以OC为y轴做出笛卡儿坐标系。由解析几何可知，当一滚圆在固定基圆（内齿轮节圆）内作纯滚动时，滚圆上任一点C的运动轨迹为一内摆线，其参数方程为考研专业课精品资料第20页，共47页现以r4=2r2代入，则滚圆上C点的轨迹为上式（1）是坐标轴Oy的方程式。这说明C点的运动轨迹为过O点的直线Oy，或者说，机构中构件3与行星轮2的连接点C的运动轨迹与内啮合齿轮中行星轮上C点的轨迹重合，因此，构件3与行星轮2所组成的约束是虚约束。因此，去掉构件3后，该机构n=2，PL=2，PH=1，自由度为3．计算下列机构的自由度？图【答案】4．如下图1所示，已知铰链四杆机构中固定铰链的位置，主动件长度，且已知主动件的3个位置及对应连秆的3个位置，试用图解法确定连扞、从动连架杆和机架的长度。图1【答案】反转法如下：（1）作三角形，得。考研专业课精品资料第21页，共47页（2）作三角形，得。（3）连接、并作其垂直平分线。（4）连接、并作其垂直平分线，与交于点。即为该机构的第一个位置，如图2所示。图25．试验算如下图所示运动链的运动是否确定？如果运动不确定，请提出使其具有确定运动的修改方案，并画出改进后的机构运动简图。【答案】（a）F=3n-2pL-pH=3×3-2×4-1=0，所以不能运动。修改方案如下图1所示。图1（b）F=3n-2pL-pH=3×5-2×7-1=0，所以不能运动。修改方案如下图2所示。图2考研专业课精品资料第22页，共47页6．说明下图所示机构的组成原理，并判别该机构中所含杆组的级别以及机构的级别。如改选构件5为主动件，试问组成此机构的基本杆组是否与前有所不同？机构的级别有什么变化?【答案】构件1为主动件时，该机构成为Ⅲ级机构。拆分过程如下图（a）所示。取构件5为主动件时，该机构成为Ⅱ级机构。拆分过程如下图（b）所示。图二、分析计算题7．图1所示的轮系中，已知蜗杆1为单头右旋蜗杆，转向如图1所示，转速=1500r/min，各轮齿数分别为=50，=30，===20，=40，=15，=60，求的大小及方向。图1【答案】此轮系为定轴轮系，由于不是所有轮的轴线都平行，所以只能用画箭头的方法确定。根据蜗轮蜗杆的传动特点，可判定蜗轮的转动方向，进而判定的方向，如图2。考研专业课精品资料第23页，共47页图28．在图1所示摆动导杆机构中，已知各杆长度：，，构件1以等角速度绕定点顺时针转动。试用速度瞬心法求机构在图示位置滑块2上点的速度，导杆3的角速度及角速度比。图1【答案】如图2所示，有考研专业课精品资料第24页，共47页图29．已知机器稳定运转时主轴（等效构件）的角速度，其等效转动惯量。若有制动器与主轴直接相连，要在3s内能够制动，求出该制动器的制动力矩至少为多少？当为变量时，写出机器运动方程式。【答案】当为变量时，运动方程为：制动时的等效驱动力矩应等于零，即=0；而且由于=常数，。由此可得式中，为制动后的末速，即=0；为制动开始时的初速，即，因此由上式得故考研专业课精品资料第25页，共47页10．下图所示为纺织机中的差动轮系，已知各轮齿数，，，>，9，.求。图【答案】2（3）-4（5）-H-1-6组成一差动轮系。如果行星架同定，则此轮系将转变为定轴轮系。因为所以注意：11．交错轴斜齿轮传动中，齿轮的螺旋角应如何选择，可使中心距获得最小值？若z1=10，z2=30，两轴交错角，，，mn=2mm，求。【答案】由于两轴交错角，故，中心距为欲使为最小时，必须使（1），（2）。（1）由则考研专业课精品资料第26页，共47页（2）由，所以，当时，为极小值。则12．如图1（a）所示的直动滚子从动件盘形凸轮机构中，已知:从动件在推程的运动规律为等加速等减速运动，推程运动角，凸轮工作轮廓的最小半径为，滚子半径，偏距e=14mm，从动件的行程办=25mm。试求；（1）凸轮的基圆半径的值。（2）当凸轮转角为90°时，从动件的位移s和类速度。（3）取比例尺，用作图法求当凸轮转角为90°时所对应的以下各项。①凸轮理论轮廓曲线上的对应点；②凸轮工作轮廓曲线上的对应点；③该位置所对应的压力角。（4）用解析法求上述①、②、③各项。图1【答案】（1）确定基圆半径：（2）因为从动件在推程时的运动规律为等加速等减速运动，所以当时，从动件处于推程的等减逮段，对应的从动件的位移和类速度为考研专业课精品资料第27页，共47页（3）作凸轮机构的位置图，如图1（b）所示，求当凸轮转过时对应的以下各项:①以0为圆心，分别以偏距e和基圆半径为半径作出偏距圆和基圆，为从动件滚子中心的初始位置。根据反转法原理，从动件由位置沿一方向反转90°，即得从动件在此位置的导路位置线CK，在KC的延长线上取CB=s=21.875mm，求得点B，即为凸轮转过90°时的理论轮廓上所求的对应点。②过点B作凸轮理论轮廓曲线的法线n-n，其与滚子的交点、，即为该凸轮工作轮廓曲线上的对应点。③点B处凸轮理论轮廓曲线的法线n-n与过点B的从动件导路方向线所夹的锐角，即为所求的凸轮机构的压力角。（4）用解析法求解。①凸轮理论轮廓曲线上的对应点。当时，由前面的计算可知s=21.875mm即对应图解法中B点的坐标为（一61.473，一14）。②实呩工作轮廓曲线上的对应点。法线n-n的斜率为即。则内包络线上点的坐标为外包络线上点的坐标为③该位置的压力角考研专业课精品资料第28页，共47页2021年吉林大学生物与农业工程学院886机械原理考研强化模拟五套题（四）说明：专业课强化检测使用。共五套强化模拟题，均含有详细答案解析，考研强化复习首选。一、简答题1．计算如下图所示机构的自由度（若存在局部自由度、复合铰链、虚约束，请指出）。图【答案】C为复合铰链；计算机构的自由度为：2．如图（a）所示为曲柄滑块机构。曲柄1上作用着驱动力矩Md，已知机构的尺寸、摩擦角及转动副A、B、C处虚线所示的摩擦圆。若不计各构件的重力和惯性力，试求机构处于图示位置时，滑块能克服的工作阻力Q。【答案】（1）曲柄1在驱动力矩Md的作用下作逆时针转动，，夹角将逐渐增大；其曲柄1与连杆2的夹角将减小；而连杆2与机架的4的夹角将增大；滑块3向左运动。（2）连杆2为二力杆，只受力F12与F32，其连杆2为受力杆。若不考虑转动副摩擦，这两个另应在BC中心的连线上。若考虑转动副摩擦时，F12与F32应分别与转动副B、C处的摩擦圆相切，且两个力在同一条直线上。F12与F32产生的摩擦力矩方向应分别与的方向相反。①确定F12在转动副B处的方向。由于连杆2与曲柄的1夹角逐渐减小，故连杆2相对曲柄1的角速度应为顺时针方向；F12为拉力，则F12的大致方向应向左上方且切于转动副B处摩擦圆的上方。②确定F32在转动副C处的方向。在Md驱动下，连杆2与滑块3及其导路的夹角逐渐增大，故连杆2相对于滑块3的角速度应为顺时针方向；F32为拉力，它切于摩擦圆并且由此产生的摩擦力矩阻止的运动，因此F32的方向应向右下方且切于转动副C处摩擦圆的下方。F12、F32为一对大小相等，方向相反，作用于同一直线的两个力，因此，它们的作用线是转动副B、C处摩擦圆的一条内公切线。这样，就准确地确定了F12、F32的作用方向。（3）因曲柄1与机架4之间的夹角在Md的作用下逐步增加，故曲柄1相对机架4的角速度为逆时针方向，机架4对曲柄1的作用F41应切于转动副A点的摩擦圆，并且由此产生的摩擦力矩阻为的变化。F41和F21的大小相等，方向相反，二力相互平行所形成力偶的大小正好等于驱动力矩的大小，但方向相反。由于力臂，可得HF21=Md，故F21=Md/H。（4）滑块3受三个力，三个力应交汇于一点，其合力为零，矢量方程为F23+F43+Q=0滑块3相对于机架4向左运动，F43将阻止的运动，与相对速度形成的钝角，且方向向右下方，又因为三个力构成封闭的矢量三角形，所以可得滑块3上的工作阻力。考研专业课精品资料第29页，共47页图3．试计算下图所示各机构的自由度，为使机构具有确定的运动，请用箭头在图中标明主动件。【答案】（a）F=3n-2pL-pH=3×3-2×3-2=1（取凸轮为主动件）。（b）F=3n-2pL-pH=3×7-2×10=1（取AB杆为主动件）。（c）F=3n-2pL-pH=3×4-2×4-2=2（取最下面的齿轮和AE杆为主动件）。（d）F=3n-2pL-pH=3×6-2×8-1=1（取凸轮为主动件）（e）F=3n-2pL-pH=3×7-2×9-1=2（取AB杆和凸轮为主动件）。（f）F=3n-2pL-pH=3×6-2×8-1=1（取AB杆为主动件）。考研专业课精品资料第30页，共47页4．试分别绘出，，三种类型的变位齿轮传动时，两齿轮分度圆的相应位置（每种类型均满足无侧隙啮合条件）。【答案】如下图解所示。图解分度圆位置5．绘制下图所示油泵的机构运动简图，图中，。图【答案】选取比例尺；任取一点画出构件4、1间的回转副A，并标出机架4；运动简图上A、C间的距离应为根据l4画机构件4、3间的回转副C；运动简图上点间的距离为据l1画机构件1、2间的回转副B（B点可在以A为圆心，以6mm为半径的圆上任意选定）；在C点处画移动副滑块，移动方向为BC向；滑块即为构件3；连A、B为构件1，由B点过滑块3画直线即构件2。运动简图如下图所示：考研专业课精品资料第31页，共47页图6．试计算下图所示精压机的自由度。图【答案】上图n=10，pl=15，ph=0其中E、D、H均为复合铰链二、分析计算题7．在如图所示的电动三爪卡盘传动轮z1=6，，，，试求传动比。图【答案】（1）三爪卡盘传动轮系是一个行星轮系，它可以看做由两个简单的行星轮系组成。第一个行星轮系由齿轮1、2、3和行星架H所组成；第二个行星轮系由齿轮和行星架H组成。（2）这两个行星轮系通过双联行星齿轮（2和）复合在一起。考研专业课精品资料第32页，共47页（3）第一个行星轮系的传动比为（4）第二个行星轮系的传动比为（5）所求传动比为（轮1与轮4转向相反）8．下图所示某机械主轴为等效构件，等效驱动力矩为常数，其值为Md=75N·m，等效阻抗力矩按直线递减变化。运转周期为。等效转动惯量为常数，其值为J=lkg·m2。在运转周期的开始位置，，。求，时主轴角速度和角加速度。图【答案】根据图中Md以下面积（矩形）与Mr以下面积（直角三角形）相等，得出该系统一个运动周期内阻力功与驱动力功相等，机械动能保持平衡状态，机械系统处于稳定运转阶段。可得所以再根据得：当时，，当时，，考研专业课精品资料第33页，共47页9．如下图所示，用去重法平衡同轴转子1及带轮2，已知其上三个偏心质量和所在半径分别为：m1=0.3kg，m2=0.1kg，m3=0.2kg，r1=90mm，r2=200mm，r3=150mm；=20mm，=80mm，=100mm，=300mm；，。取转子两端面Ⅰ和Ⅱ为平衡基面，去重半径为230mm。求应去除的不平衡质量的大小及方位。图1【答案】图2在平衡基面Ⅰ内：设应去除的平衡质量为，其向径与轴的夹角为，则方向:y方向：考研专业课精品资料第34页，共47页应去除的平衡质量为应去除的平衡质量的方位角为在平衡基面Ⅱ内:设应去除的平衡质量为，其向径与轴的夹角为，则方向：y方向：应去除的平衡质量为应去除的平衡质量的方位角为10．某机器主轴上的等效力矩和等效转动惯量的变化规律如下图所示。试求:（1）判断该机器能否作周期性的变速稳定运转，并说明理由。（2）在运动周期的初始位置时，，，求出角速度的值及其对应的转角位置。考研专业课精品资料第35页，共47页图【答案】（1）判定机械系统稳定运转的条件是一个运动周期内该机械系统能量是否保持平衡。本题在一个运动周期内阻力功与驱动力功相等，均为，所以该机器作周期性的变速稳定运转。（2）根据积分形式的运动方程，即式中，；；。根据等效力矩图和等效转动惯量图，可得到在区间上，运动方程为此时J递增，而上式右边速减，因此时，有在区间上，运动方程为.此时，J递减，而上式右边递增，因此（即）时，有最大值，为，或考研专业课精品资料第36页，共47页11．如图重量为的滑块，在图示的力作用下，沿斜面等速向上运动。若已知：，滑块与斜面之间的摩擦系数。试求力的大小及该斜面机构的机械效率。图【答案】滑块1上受有、和三个力，即确定的指向：应与相对速度成钝角90°+，此处。因此例10.1图中沿虚线所示法线逆时针转过角做出。求力时，可以甩图解法，也可以用计算法。用图解法求解时，各力的作用线应尽可能准确做出。然后取力比例尺，这里取。在例10.1图中，取。准确做出力三角形，由图量得力的线段长度为，因而求得。用计算法求解时，也应先做出力三角形，不过不要求很准确。找出各力之间的夹角关系式（虽然计算时只需要有关两力和所对两个夹角的关系式，但为了防止出错，最好把第三个夹角关系式也独立地找出来，然后把三个夹角关系式相加，其和应该等于180°）。图中标出了这三个夹角的关系式（其中验证甩的第三个角用括弧标出）。利用正弦定理，得两种方法所得结果相比，图解法有一定的误差，但只要是在精度范围之内，误差不超过5%（本题误差约为2.2%）即可。机构的效率可利用下列关系式来求解，即上面已求得，再令，则得无摩擦时的主动力，因此得效率的关系式，即考研专业课精品资料第37页，共47页12．如下图所示的轮系中，已知==16，==30，=60，=40，==20，=12求和。图【答案】这是一个复合轮系，由差动轮系（）和定轴轮系（）组成。4个方程总共有5个未知量，可以求出任意两者之比，即为绝对传动比，可求得：=13.3，又根据可解出。考研专业课精品资料第38页，共47页2021年吉林大学生物与农业工程学院886机械原理考研强化模拟五套题（五）说明：专业课强化检测使用。共五套强化模拟题，均含有详细答案解析，考研强化复习首选。一、简答题1．如下图所示，给定行程速比系数，摇杆的长度及摇杆摆角，连杆的长度，试用图解法设计该机构。图【答案】作图方法如下：（1）根据已知值求（2）任选转动副的中心位置，以和角作摇杆两极限位置和。（3）连接，并作，得交点。以点为圆心和为半径作圆（在无附加条件情况下，圆的上任意点均可作为铰链点）。（4）再作，得交点。以点为圆心和为半径作圆（圆的上任意点的圆周角为）。（5）以为圆心,为半径作圆，圆与调相交得交点。（6）连线，与圆的交点，即为具有给定连杆长度的铰链四杆机构的固定铰链中心。由上图得考研专业课精品资料第39页，共47页2．下图所示为自动运输机输送帯传送机构所来用的齿轮-凸轮组合机构。运动由齿轮1输入，齿轮4为输出构件。试分析该机构的组合方式，并画出其组合方式框图。图【答案】该组合机构的基础机构为由齿轮1、2、3、4和系杆等基本构件组成的双自由度周转轮系；附加机构的基本构件则为与中心轮1相固连的凸轮和摆杆。运动自齿轮1输入，凸轮使摆杆往复摆动，并将运动通过四杆机构传至系杆；与输送带相连的输出轮4的运动将是中心轮1的主运动和系杆的附加运动的叠加。若系杆静止不动，周转轮系便成为定轴轮系，输出轮4作等速转动；当需要使轮4或输送带产生附加运动时，可利用附加机构中的凸轮使系杆产生附加摆动;从动轮4的运动合成后的速度线图如（b）图所示，它表示了在输送带正常等速运动过程的某一阶段可使其速度突然减缓，如图满足工艺要求。该组合机构的组合方式框图如下图所示。3．下图（a）所示为一摆动从动件盘形凸轮机构，C为起始上升点。求：（1）标出从点C接触到点D接触时的凸轮转角，从动件的角位移。（2）标出点D接触时的压力角。考研专业课精品资料第40页，共47页图【答案】取长度比例尺作机构图（图（b））。（1）以凸轮转动中心O为圆心，分别以机架长度OA为半径、以滚子在点C接触时的中心与凸轮转动中心O的距离为半径作中心圆和理论廓线的基圆。根据反转法原理，从动件摆杆与凸轮廓线的接触点C沿方向移动到点D。故以摆杆长AB为半径、以点为圆心作弧与中心圆交于点，则是摆杆与凸轮廓线在点C接触时的位置。过点分别向点O作连线，则为从动件从点C接触到点2）接触时的凸轮转角。以摆杆长度M为半径、以4为圆心作弧与基圆交于点，则，也即为从动件摆动的角位移。（2）过B、D两点作直线nn，nn即为从动件摆杆在点D接触时的公法线。nn与点B的速度之间所夹的锐角，即为该位置的压力角。4．如图所示机构，构件1为主动件。（1）试确定机构的级别；（2）若图示机构的比例尺为，构件1的角速度为10rad/s，顺时针方向转动。试用速度瞬心法确定图示位置构件3的绝对转速；（3）若平衡力矩T0作用于构件5上，且已知机构尺寸和运动变量及所受其他外力（图上未画出），拟利用动态静力分析方法求机构的运动副反力和平稳力矩T0。试拆出机构中所包含的静定杆组。图【答案】（1）构件4、3、2、5组成一个Ⅲ级杆组，该机构为Ⅲ级机构，拆出静定杆组如图（a）所示。（2）瞬心P04在E点，P34在C点，P01在A点，P12在B点，P23在过B点的CD垂线上，P35在D点，P50在F点。与延长线交点为P30，与交点为P13；交点为P15，如图（b）所示。考研专业课精品资料第41页，共47页（3）以静定杆组4、3、2、5为分离体，三个外副反力中R04沿EC向（杆4为二力杆，受拉），，方向如图（c）所示。为驱动力矩，方向为顺时针方向。选画力矢量多边形如图（c）所示。再在力多边形上作，得交点d，代表艮R23，。.其它运动反力R01=R12，R43=R04，R53=R05。（a）（c）图5．下图所示分别为抽水唧筒和缝纫机走针机构，试绘制其机构运动简图。考研专业课精品资料第42页，共47页图【答案】运动简图分别如下图所示：图6．已知一滚子摆动从动件盘形凸轮机构的摆杆长度=58mm，基圆半径=50mm，滚子半径=12mm；=180°、=0°、=120°、=60°，从动件推程作等速运动，回程作简谐运动，最大摆角=30°，摆杆轴与凸轮轴之间的距离为=75mm，凸轮顺时针方向转动，试用图解法设计凸轮的轮廓。【答案】（1）取作图比例=l°/mm，作从动件位移曲线，如图1所示。（2）取作图比例=2mm/mm，画出凸轮基圆、从动件转动中心及端点A的初始位置，如图2所示。（3）以凸轮中心为圆心，为半径画圆，在该圆上将中心角按逆时针方向（与凸轮转动方向相反）划分成三个区域：，并在推程与回程运动角区域对中心角作适当等分，从动件位移曲线上的横坐标也作相应等分，在圆周上得等分点。（4）分别以为圆心，从动件长度为半径画圆弧，与基圆交于。（5）在从动件位移曲线上量取相应位置的纵坐标并换算成相应位置从动件的摆角图1考研专业课精品资料第43页，共47页图2（6）作、各角的边与相应圆弧相交于各点，用光滑曲线连接这些点，即得凸轮的理论轮廓线。（7）以理论轮廓线上各点为圆心，按滚子半径画一系列圆，作这些圆的内包络线，即得凸轮的实际轮廓线。二、分析计算题7．如下图所示，盘类转子A与轴类转子B安装在同一轴上，并在截面Ⅰ和Ⅱ上分别有不平衡质量mA=mB=2kg，且mA与mB位于同一轴截面上。又知，，截面Ⅰ和Ⅱ间距离，截面Ⅱ与轴承C处距离，截面I与轴承D处距离。（1）若限定由于旋转质量的惯性力及其力偶而在轴承C处产生的动压力RC的最大值=160N，试求轴转动角速度的最大值为多少？（2）选定一垂直轴的平面Ⅲ为平衡面，在其上加平衡质量。现给定平衡半径，那么=?截面Ⅲ至截面Ⅱ的距离=?并在图中标出截面Ⅲ的位置。图【答案】（1）惯性力（方向向上）（方向向下）考研专业课精品资料第44页，共47页又因为所以则角速度的最大值为（2）因为与位于同一轴截面上，，所以，（方向向上又因为，所以。又因为，即则得截面Ⅲ在Ⅱ面与C之间，距Ⅱ面400mm。8．设有一渐幵线标准齿轮试求:1）其齿廓曲线在分度圆及齿顶圆土的曲率半径及齿顶圆压力角；2）齿顶圆齿厚及基圆齿厚；3）若齿顶变尖时，齿顶圆半径又应为多少?【答案】求（2）求（3）求当时由渐开线函数表查得：9．一对渐开线直齿圆柱标准齿轮传动，已知齿数z1=25，z2=55，模数m=2mm，压力角，，。试求:（1）齿轮1在分度圆上齿廓的曲率半径；（2）齿轮2在齿顶圆上的压力角；，（3）如果这对齿轮安装后的实际中心距，求啮合角和两齿轮的节圆半径。【答案】（1）齿轮1的基圆半径为齿轮1在分度圆上齿廓的曲率半径为（2）齿轮2的齿顶圆半径为齿轮2在齿顶圆上的压力角为考研专业课精品资料第45页，共47页（3）标准中心距为啮合角为利用，所以」10．一对交错轴斜齿轮传动，已知轴交错角，，，z1=35，法向齿距；Pn=12.56mm。试求其中心距。【答案】（1）求齿轮2的齿数（2）法向模数根据法向模数的定义（3）求齿轮1的分度圆直径（4）求齿轮2的分度圆直径由于轴交角，所以有（5）求传动中心距11．铰链四杆机构的两连架杆三组对应位置分别为：。机架的长度为，试以图解法设计该四杆机构。图1【答案】选择作图比例。考研专业课精品资料第46页，共47页（1）画出两连架杆的三组对应位置（杆上直线的三个位置），如图2所示。（2）连接，将分别绕点转动，得，连接，并分别作其垂直平分线，两者相交于，作，可得铰链的另外两个位置。（3）连接，四边形即为所求机构。各杆长度为，图212．图1所示为一滚齿机工作台的传动机构，工作台与蜗轮5相固联。已知：，，（右旋），，滚刀1（左旋），。若要加工一个的齿轮，试决定挂轮组各轮的齿数和。图1【答案】滚刀6加工齿轮时，滚刀与被加工齿轮的传动比为这个传动比是由从齿轮7到蜗轮5的传动链实现的，因此传动比考研专业课精品资料第47页，共47页由此可得