2021年南京理工大学机械工程学院812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51页目录2021年南京理工大学机械 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 学院812机械原理考研强化模拟五套 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 （一）........................22021年南京理工大学机械工程学院812机械原理考研强化模拟五套题（二）......................112021年南京理工大学机械工程学院812机械原理考研强化模拟五套题（三）......................222021年南京理工大学机械工程学院812机械原理考研强化模拟五套题（四）......................332021年南京理工大学机械工程学院812机械原理考研强化模拟五套题（五）......................42考研专业课精品资料第2页，共51页2021年南京理工大学机械工程学院812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．指出下图所示机构中的复合铰链、局部自由度和虚约束，计算机构的自由度。图【答案】在该机构中，E处有复合铰链，G处有局部自由度，K处有虚约束。此外，凸轮与大齿轮相固联，得活动构件数目n=9，PL=10+2=12（其中有10个转动副，2个移动副），PH=2。机构自由度为2．如下图所示为一偏置尖端移动从动件盘形凸轮机构。试甩图解法作出从动件的位移曲线图【答案】（1）以凸轮上最小向径的模为半径作基圆。（2）以偏心距e为半径作偏置圆。（3）以从动件的导路方向与偏置圆相切的位置为起始位置，按与凸轮角速度相反的转向（）根据凸轮廓线的情况分段并按段等分偏置圆。如图上点为凸轮轮廓曲线的转折处，以此为界分为四段。过此四点分别作偏置圆的切线得切点。然后在偏置圆考研专业课精品资料第3页，共51页上将各分段分别作若干等份（和两段对立的凸轮廓线是圆弧，故不再等分）。过各等分点，作与偏置圆相切的射线并与凸轮基圆、凸轮廓线分别交点和点。则从射线上量得的段即为凸轮每转一角度时相应的从动件位移s。（4）将各对应的转角和位移s画在直角坐标系中，可得到该凸轮从动件的位移曲线s—图。当廓线分段时，廓线转折处必须置于分点上，以便得出的位移规律不致出现大的误差。此外，须注意射线的方向，它应与凸轮的转动方向相一致。3．如图1所示为铰链四杆机构作为加热炉炉门的启闭机构。炉门上两铰链的中心距为，炉门打开后成水平位置时，要求炉门的外边朝上，固定铰链装在轴线上，其相互位置的尺寸如图1所示，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 此机构。图1【答案】根据题意，已知连杆的两个位置，设计机架位置，设计如图2所示图2分别位于的中垂线上。考研专业课精品资料第4页，共51页4．棘轮机构工作原理是什么？转角大小如何调节？【答案】棘轮机构主要是在曲柄摇杆机构基础上得到的，在摇杆上装一个主动棘爪，在摇杆回转中心装一个棘轮，如图所示。当主动曲柄4连续转动时，摇杆3作往复运动；当摇杆3逆时针摆动时，铰接于摇杆上的棘爪嵌入棘轮槽内，推动棘轮逆时针方向转过一个角度；当摇杆3顺时针转动时，棘爪在棘轮上滑过，棘轮停止不动。棘爪5起防止棘轮倒转的作用。解图棘轮机构转角大小可用以下两种方法调节：（1）改变曲柄摇杆机构中曲柄长度以改变摇杆摆动角的大小，从而控制棘轮转角。曲柄长度增大时，棘轮转角也相应增大，反之则减小。（2）用遮板调节棘轮转角大小。5．如图所示偏置曲柄滑块机构。（1）试判定该机构是否具有急回特性，并说明理由。（2）若滑块的工作行程方向朝右，试从急回特性和压力角两个方面判定图示曲柄的转向是否正确？并说明理由。图【答案】（1）当曲柄逆时针转动且滑块向右为工作行程时，由于，则，滑块向左为急回行程，故有急回特性。（2）从急回特性判定：图示曲柄转向（逆时针）是正确的，因此时滑块回程向左，对应的曲柄转角为，当曲柄勻速转动日寸，有急回特性。从压力角判定：曲柄转向（逆时针）是正确的，因为最大压力角不在工作行程内。考研专业课精品资料第5页，共51页6．何谓凸轮机构传动中的刚性冲击和柔性冲击？如图1（a）所示为一直动尖顶从动件盘形凸轮机构的部分运动线图，试根据给定部分补全各段的位移、类速度及类加速度曲线。并指出哪些位置有冲击以及冲击的性质。图1【答案】（1）凸轮机构传动中的刚性冲击是指理论上无穷大的惯性力瞬间作用到构件上，使构件产生强艱的冲击;而柔性冲击是指理论上有限大的惯性力膦间作用到构件上，使构件产生的冲击。（2） 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 图1（a）给定的运动线图可知:在段，从动件等加速上升;在段，从动件等速上升;在段，从动件在最远处停止不动，即远休止;在段，从动件等速下降;在段，从动件等加速下降;在段，从动袢在最近处静止不动，即近休止。据此，可将运动线图补充完整，如图1（b）所示。（3）由类速度线图可以看出，在凸轮转角为和处，有速度突变因而产生刚性冲击;由类加速度线图可以着出，在凸轮转角为0，和处，有加速度突变因而产生柔性冲击。二、分析计算题7．单缸四冲程发动机近似的等效输出转矩Md如下图（a）所示。主轴为等效构件，其平均转速nm=l000r/min，等效阻力矩Mr为常数。飞轮安装在主轴上，除飞轮以外其他构件的质量不计，要求运转速度不均匀系数。试求：（1）等效阻力矩的大小和发动机的平均功率；（2）稳定运转时和的位置及大小；（3）最大盈亏功；（4）在主轴上安装的飞轮的转动惯量；（5）欲使飞轮的转动惯量减小1/2，仍保持原有的值，应采取什么措施？图（a）考研专业课精品资料第6页，共51页【答案】（1）由于Mr为常数，根据周期性速度波动的特点，在一个运动周期内驱动力所做的功等于阻抗力所做的功，于是则发动机的平均功率为（2）画能量指示图如下图所示：图（b）可以看出最大速度及最小速度出现的位置。位于Mr与Md的交点，斜线部分的方程为当，即时，有发生在C点，即360°处。又，，，当，时，有（3）（4）（5）要减小飞轮的转动惯量，可把飞轮安装在转速为n’的高速轴上。考研专业课精品资料第7页，共51页8．在下图所示的轮系中，已知各轮齿数分别为，，，，，，，，求轮系的传动比。图【答案】（1）轮系的组成如下：2-H-r-3组成周转轮系；4-3-1-5组成周转轮系；6-5-7-3钮成行星轮系。（2）列方程，即（3）解方程组。令，代入式（1）、式（2），由式（3）得在式（2）左端的分子、分母同除以，得将式（4）代入式（5），整理后得在式（1）左端的分子、分母同除以，得从而将式（4）和式（6）代入式（8），整理后得考研专业课精品资料第8页，共51页9．已知一对渐开线直齿圆柱齿轮的参数分别为：1215,21zz，5,mmm20,1,0.25ahc，120.3128,0.1921xx。（1）判断在用齿条型刀具加工这2个齿轮的时候，是否会产生根切想象（必须有计算过程）（2）求出这一对齿轮作无侧隙啮合传动是的中心距a；（3）说明这一对齿轮的啮合传动属于哪一种类型。注：无侧隙啮合方程式：invzzxxinv2121)(tan2α193020203021213022inv【答案】（1）1minminmin11715()0.117617axzzhzx2minminmin21721()0.235317axzzhzx所以2个齿轮都不根切（2）12122tan()0.002440.0149040.017344xxinvinvzz所以21coscos5(1521)cos20/2cos2190.589aa（3）这一对齿轮啮合传动属于正传动。10．如图所示的羊毛起球机机构中，已知z1=20，z2=30，z3=80，z4=z5=30，轴角，输入轴转速n1=900r/min。求n5。（a）考研专业课精品资料第9页，共51页（b）图【答案】该机构由行星轮系1-2-3-H和行星轮系4-5-H串联而成。由行星轮系1-2-3-H得则对于行星轮系4-5-H，因5和4的轴线不平行，所以n5的大小和方向不能用公式来算，而必须作角速度多边形来求得。首先求出。其次取代表nH，则转速比例尺，然后按下式作转速多边形phc，如图b所示。方向：大小:最后由得，将nH=180r/min，及代入上式，可求得n5=311.8r/min，其转向与nH—样，均为顺时针方向。11．设已知一対斜齿轮传动，，，并初取，试求该传动的中心距（值应圆整为个位数为0或5，并相应重算螺旋角）、几何尺寸、当量齿数和重合度。【答案】（1）计算中心距初取，则取，则（2）几何尺寸及当量齿数如下表所示考研专业课精品资料第10页，共51页表（3）计算重合度12．如下图所示的轮系中，已知=50，=30，=40，=50，=30，=20，=60，求。图【答案】这是一个复合轮系，由差动轮系（H）和定轴轮系（）组成。将式（1）、（2）、（3）联立求解，得。考研专业课精品资料第11页，共51页2021年南京理工大学机械工程学院812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．下图1所示的蜗杆传动中，试分别在左右两图上标出蜗杆1的旋向和转向。图1【答案】如图2所示，应用左右手法则，左图中蜗杆1的旋向为右旋，右图中蜗轮的旋向为左旋，因此，蜗杆的旋向也为左旋（把蜗杆传动看作是交错轴斜齿轮传动。当轴交角时，两轮的旋向必然相同）。应用左右手法则，右图中蜗杆的转向为逆时针，如图2所示。图22．如图所示机构中，已知各构件的尺寸及机构的位置，各转动副处的摩擦圆如图中的虚线圆所示，移动副及凸轮高副处的摩擦角为，凸轮顺时针转动，作用在构件4上的工作阻力为G。试求图示位置:（1）各运动副的反力（各构件的重力及惯性力均忽略不计）;（2）需加于凸轮1上的驱动力矩M1。考研专业课精品资料第12页，共51页.图【答案】（1）确定各运动副中总反力的方向。根据机构的运动情况和力的平衡条件，先确定凸轮高副处的总反力FR12的方向，该力的方向与接触点B处的相对速度方向成角。再由FR51应切于运动副A处的摩擦圆，且对A之矩的方向与方向相反，同时与FR21组成一力偶与M1平衡，定出FR51的方向；由于连杆3为二力构件并受拉，其在D、E两转动副处所受两力FR23及FR43应切于该两处的摩擦圆，且大小相等方向相反并共线，由此可确定出FR23、FR43及FR32、FR34的方向；总反力FR52应切于运动副C处的摩擦圆，且对C之矩的方向应与方向相反，同时构件2受有FR12、FR52及FR32三个力，且应汇交于一点，由此可定出FR52的方向；滑块4所受总反力FR54应与的方向成角，同时又受有FR34、FR54及G三个力且应汇交于一点，于是可定出FR54的方向。（2）确定各运动副中总反力的大小。取构件2、构件4为研究对象，可列出下列力的平衡方程，即根据上述力的平衡方程作力的多边形，如图（b）所示即可得各运动副的总反力。（3）求需加于凸轮1上的驱动力矩M1。由凸轮1的平衡方程可得式中，为FR21与FR51两方向线的垂直距离。3．设计铰接四杆机构。已知连杆两位置（为动铰链）及定铰链如图1所示。求动铰_点在线上，铰链点处压力角为。【答案】反转法：（1）连接，作的中垂线，作，交于点，即为定铰链如下图所示。（2）刚化，转动，并使与重合得，连接，作的中垂线，交延长线于点，即为所求铰接四杆机构的第一个位置。半角转动法:（1）同反转法的第（1）步。（2）作的中垂线，与交于点，即为转动半角。考研专业课精品资料第13页，共51页图1（3）刚化半角，并绕点转动半角，使终边通过定铰链，始边与的延长线交于点，即为动铰链。即为所求铰接四杆机构的第一个位置，如图2所示。图24．计算下图所示机构的自由度，并将其中的高副换成低副，确定机构所含的杆组和机构的级别（凸轮为原动件）。图【答案】（1）计算机构的自由度：B处有局部自由度，G处为复合铰链，n=7，PL=9，PH=2。机构自由度为考研专业课精品资料第14页，共51页（2）高副低代，如下图所示：图（3）该机构是由原动件1、机架9、两个Ⅱ级杆组（2'—3和6—7）和一个Ⅲ级杆组（4—5—10—8）组成的，故该机构为Ⅲ级机构。5．如图1所示的机构中，已知各构件的尺寸、生产阻力、各转动副处的摩擦圆（图中用虚线表示）及动副的摩擦角（如图1所示角），不计各构件的惯性力和重力。（1）试在图中画出在驱动力作用下，各运动副中总反力的作用线位置与方向;（2）右为驱动力，而为生产阻力，则各运动副中总反力作用线的位置和方向又如何？（3）在驱动力作用下，该机构在什么情况下自锁？图1【答案】（1）在驱动力的作用下，各运动副中总反力的作用线位置及方向如图2（a）所示。（2）在为驱动力时，各总反力的作用线如图2（b）所示。（3）在驱动力的作用下，该机构在构件1的转角小于（图2（c））或（图2（d））时自锁。此时，构件2对构件1的作用力与构件1转动中心的摩擦圆相切或相交。考研专业课精品资料第15页，共51页图26．已知图1所示为偏心圆盘凸轮机构的各部分尺寸，试在图上标出：（1）凸轮机构在图示位置时的压力角；（2）凸轮的理论廓线；（3）凸轮的基圆（半径为）；（4）从动件从最低位置摆到图示位宣时所摆过的角度及凸轮相应转过的角度。图1【答案】（1）凸轮机构在图示位置时的压力角如图2所示；（2）凸轮的理论廓线如图2所示；（3）凸轮的基圆（半径为）如图2所示；（4）从动件所摆过的角度及凸轮相应转过的角度如图2所示。考研专业课精品资料第16页，共51页图2二、分析计算题7．若渐开线直齿圆柱 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齿轮的。试求：（1）基圆与齿根圆重合时的齿数；（2）当齿数大于以上求出的数值时，基圆与齿根圆哪个大？【答案】（1）根据公式由题意知，当基圆与齿根圆重合时，则有解得故基圆与齿根圆重合时的齿数为42。（2）当时即故，即这时齿根圆大于基圆。8．如图1所示的三根曲轴结构中，已知，，，且曲轴在同一平面中，试判断何者已达静平衡，何者已达动平衡。【答案】如图1（a）所示的曲轴为静平衡，而动不平衡。因为若对平面Ⅰ一Ⅰ取矩，即考研专业课精品资料第17页，共51页图1如图1（b）所示的曲轴为静平衡，而动不平衡。因为若对平面Ⅰ一Ⅰ取矩，即如图1（c）所示的曲轴为静平衡，又为动平衡，即完全平衡。因为若对平面Ⅰ一Ⅰ取矩，即考研专业课精品资料第18页，共51页9．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考研专业课精品资料第19页，共51页10．如下图所示为电动机驱动的冲床，已知电机转速n1=900r/min，z1=20，z2=120，=20，z3=100；该冲床每分钟冲孔30个，冲孔时间为运转周期的1/6，钢板材料为Q235（其剪切极限应力），板厚为h=13mm，冲孔直径为d=20mm。，，运转不均匀系数，试求安装在2轴上的飞轮的转动惯量及电机功率。冲床机构示意图【答案】该冲床每分钟冲孔30个，每冲一个孔的时间为2s，即运转周期为T=2s。实际冲孔时间为。最大剪切力为冲压期间剪切力所做的功为冲压期间剪切力的平均功率为由于剪切力为滑块上的生产阻力，而阻抗力的瞬时功率等于等效力矩的瞬时功率，故有等效驱动力矩MD为常数，在一个运转周期内作的功等于等效阻抗力矩作的功为由于c、d接近，，故，，得考研专业课精品资料第20页，共51页安装在2轴上的飞轮转动惯量为电机功率为11．在下图所示的轮系中，已知各轮的齿数为：，，，，，。求该轮系的传动比。图【答案】在固定系杆H所形成的转化机构中，中心轮1、7之间的传动比为注意到，因此可以通过固定h而形成的转化机构来求解注意到，则由式（2）可得将代回式（1），并注意到，整理后得传动比为正值，说明齿轮1和系杆H转向相同。12．知一对渐开线直齿圆柱齿轮机构的参数如下:Z1=15，Z2=21，模数m=5mm。ha*=1，c*=0.25，x1=0.3128，x2=-0.1921。（1）判断在用齿条型刀具范成加工这两个齿轮时，是否会产生根切现象？（必须有计算过程）【答案】考研专业课精品资料第21页，共51页min1＝171517＝0.1176，min2＝172117＝－0.2353∵x1＞min1，x2＞min2∴两轮不根切。（2）求出这一对齿轮作无侧隙啮合传动时的中心距a；答:a＝coscos2)(21ZZm＝90.614mm。（3）说明这一对齿轮的啮合传动属于哪一种类型。（提示:invzzxxinv2121)(tan2）答:202115)1921.03128.0(20tan2invinv＝0.0173446，得04.21∵X=0.3128-0.1921＞0,故为正传动。或∵a＞a，故为正传动。考研专业课精品资料第22页，共51页2021年南京理工大学机械工程学院812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．图一所示为平面机构，标有运动方向箭头的构件为主动件。（1）指出该机构中是否存在复合铰链、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；（5）对于图示机构位置，若点F和点J的速度大小关系为，试确定点K的速度方向。图一【答案】（1）B、E处有局部自由度；（2）（3）高副低代：两处凸轮副、一处齿轮副，如下图考研专业课精品资料第23页，共51页图（4）五个Ⅱ级杆组，为Ⅱ级机构；（5）速度分析如下图。图2．在按标准中心距安装的渐开线标准齿轮啮合图中，如图所示。设齿轮1主动，齿轮2从动，试在图上绘出:（1）两轮的转向；（2）两轮的分度圆和节圆；（3）啮合角和压力角；（4）齿廓1上与齿廓2上b2点相共轭的b1点及齿廓2上与齿廓1上c1点相共轭的c2点；（5）两条渐开线齿廓的齿廓工作段。考研专业课精品资料第24页，共51页图【答案】如下图解所示。图解啮合特性考研专业课精品资料第25页，共51页3．如图1所示，已知一偏心圆盘R=40mm，滚子半径=10mm，=90mm,=70mm，转轴O到圆盘中心C的距离=20mm，圆盘逆时针方向回转。（1）标出凸轮机构在图示位置时的压力角，画出基圆，求基圆半径；（2）作出推杆由最下位置摆到图示位置时，推杆摆过的角度及柑应的凸轮转角。图1【答案】取长度比例尺作图，得:（1）图2所示位置凸轮机构的压力角为，基圆半径为;（2）推杆由最低位置摆到图示位置时所转过的角度为，相应的凸轮转角为。图24．现有四个渐开线标准直齿圆柱齿轮，压力角为20°，齿顶髙系数为1，径向间隙系数为0.25,且，；，；，；，。试问：（1）轮2和轮3哪个齿廓较平直，为什么？（2）哪个齿轮的齿最高，为什么？（3）哪个齿轮的尺寸最大，为什么？（4）齿轮1和齿轮2能正确啮合吗，为什么？【答案】（1）因为3齿轮的基圆半径大，所以其齿廓较平直；（2）因为1齿轮的模数最大，所以其齿最高；（3）因为3齿轮的分度圆最大，所以其尺寸最大；（4）齿轮1和齿轮2不能啮合，因为％#/n2。考研专业课精品资料第26页，共51页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。图【答案】运动简图分别如下图所示：图6．试画出下图（a）、（b）所示平面机构的运动简图，并计算其自由度。图（a）图（b）【答案】（1）计算自由度为：考研专业课精品资料第27页，共51页（a）n=3，pl=4，ph=0，F=3n-2pl=1（b）n=4，pl=4，ph=0，F=3n-（2pl+ph）=1运动简图如下图所示：二、分析计算题7．在下图中所示的柱塞唧筒六杆机构中，已知，，，，。试用图解法求机构在图示位置时:（1）B，C，E及S2各点的速度及加速度；（2）杆2、杆3的角速度及角加速度。【答案】选取比例尺作机构运动简图，如下图（a）所示。（1）求B，C，E及S2各点的速度及加速度。①速度分析:选取作速度多边形如下图（b）所示，再用速度影像法求得及点，然后根据下式图考研专业课精品资料第28页，共51页作图，于是由图（b）可求得②加速度分析:式中选取作加速度多边形如图（c）所示，再用加速度影像法求得和。又根据式中:其方向为将沿的方向（顺时针方向）转过90°的方向，作图如图（c）所示。由图可求得（2）求杆2、杆3的角速度及角加速度。由图（b）及图（c）可求得8．在单万向联轴节中，轴1以等速转动，轴3变速转动，其最高转速为。试求：（1）轴3的最低转速；（2）在轴1转一转中，为哪些角度时，两轴的转速相等？【答案】（1）求输入轴1与输出轴3的夹角。万向节传动比表达式为从式（1）可以看出，当达到最大时，应该达到最小，此时达到最大，即因此考研专业课精品资料第29页，共51页（2）求输出轴3的最低转速。从式（1）可以看出，当达到最小时，应该达到最大，此时达到最小，即则（3）求输入轴1的一转中，输人轴与输出轴转速相等时，输入轴1的转角。从式（1）可以看出，当与相等时，应该有由此可以得到由此可以得到输人轴1与输出轴3转速相等时，输入轴1的转角为9．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30页，共51页由此可得10．设在个工位的自动机中，用不完全齿轮来实现工作台的间歇转位运动，若主、从动齿轮的假想齿数（即补全的齿数）相等，试求从动轮运动时间与停歇时间之比为多少？【答案】由于自动机的工作台有个工位，所以工作台每转过角度停歇一次。从动齿轮2的运动规律与工作台完全一样，如下图所示。又由于主动齿轮1与从动齿轮2的假想齿数相等。这也就是说，当从动齿轮转过角度时，主动轮1也转过相同的角度。于是，从动齿轮2的运动时间为式中：为主动齿轮1转过一周时所用的时间；为工作台的工位个数。从动齿轮2的停歇时间为因而，有考研专业课精品资料第31页，共51页11．如图1所示螺旋起升机构中，转动手轮，通过螺杆2使楔块3向右移动以提升滑块4上的重物。已知：，楔块倾角，各接触面间摩擦系数均为0.15，螺杆的螺纹升角，不计凸缘处摩檫，求提起重物时，需加在手轮上的力矩及该机构的效率。图1【答案】摩擦角分别以构件4和构件3为力分析单元，其受力情况如图2所示，则由于，且所以，作用于手轮上的力矩为图2不计摩檫时，即12．设计一无根切的齿轮齿条机构，z1=15，m=10mm，，正常齿制。试求:（1）齿轮的；（2）齿条的s2，ha2，hf2及齿轮中心至齿条分度线之间的距离L？，【答案】（1）由考研专业课精品资料第32页，共51页得最小变位系数为（2）齿轮中心至齿条分度线的與离考研专业课精品资料第33页，共51页2021年南京理工大学机械工程学院812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．图示铰链四杆机构。已知a=50mm，b=70mm，c=90mm。要求其构成曲柄摇杆机构，试确定d的取值范围。【答案】因两连架杆中ca，所以要成为曲柄摇杆机构，只能是AB为曲柄，且为最短，同时满足杆长之和条件。AD可能为最长或介于最长、最短之间。当AD为最长时：cbda，907050d，11090d当AD介于最长、最短之间时：dbca，d709050，9070d故AD的取值范围为：11070d2．绘制如图1所示的机构运动简图；并计算上题内燃机的机构自由度图1【答案】如图1所示，外壳1为机架，齿轮9和凸轮7固连于同一轴，曲轴（曲柄）6与齿轮10固连于同一轴，机构运动简图如图2所示。考研专业课精品资料第34页，共51页图2活动构件包括齿轮10（曲柄6）、连杆5、活塞2、左齿轮9（凸轮7）、右齿轮9（凸轮7）、左推杆8、右推杆8，共7个活动构件;低副中转动副5个、移动副3个；高副4个。3．渐开线齿廓为什么能满足定传动比的要求？【答案】因为渐开线齿廓无论在任何位置接触，过接触点的公法线是一条定直线，即两基圆的内公切线，它与连心线的交点必为一定点，所以能满足定传动比的要求。4．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均为复合铰链考研专业课精品资料第35页，共51页5．如图所示，已知四杆机构各杆长度分别为、、，，试问该机构是否存在曲柄？图【答案】，，该机构以最短杆的邻边作为机架，且最长杆与最短杆长度之和小于另外两杆长度之和，故构成曲柄摇杆机构，其中杆为曲柄。6．已知图1所示轮系中各轮的齿数分别为：，，，，，求传动比，并指出如何改变的符号。图1【答案】传动比各个齿轮的转动方向如图2a所示。若改变的符号，则在齿轮5和齿轮6之间加惰轮7,如图2b所示，其传动比为由此可见，加惰轮7后传动比的绝对值并没有改变，但是其符号发生了改变。考研专业课精品资料第36页，共51页图2二、分析计算题7．在下图所示的机构中，导杆3的质量为m3，曲柄AB长为r，导杆3的速度，为曲柄的角速度。时，阻力F=常数；，F=0。驱动力矩M为常数。曲柄AB绕轴A的转动惯量为JA1，不计构件2的质量及各运动副中的摩擦。设在时，曲柄的角速度为。试求：（1）取曲柄为等效构件时的等效驱动力矩Md和等效阻力矩Mr。（2）等效转动惯量J。（3）在稳定运转阶段，作用在曲柄上的驱动力矩M。（4）写出机构的运动方程式。图【答案】（1）驱动力矩M作用在等效构件上。Md=M且其他构件上无驱动力矩，故有阻力F的等效阻力矩（2）等效转动惯量。（3）稳定运转阶段，作用在曲柄上的驱动力矩M：由，可得。（4）机构的运动方程式为考研专业课精品资料第37页，共51页8．如下图示的缓冲器中，若已知各楔块接触面间的摩擦系数及弹簧的压力，试求当楔块2、3被等速推开及等速恢复原位时力的大小，该机构的效率以及此缓冲器正、反行程均不至发生自锁的条件。图【答案】2、3被等速推开（正行程）（1）缓冲器在力作用下楔块①确定各楔块间的相对运动方向②确定各楔块间的总反力的方向；如下两矢量式③分别取楔块2、1为分离体，有4）作力多边形可得令得自锁条件为，故不自锁条件为。（2）缓冲器在力作用下楔块2、3等速恢复原位（反行程）。利用正反行程时力和以及效率与之间的关系，可直接得令得自锁条件为，故不自锁条件为。9．（1）找出下图中六杆机构的所有速度瞬心位置。（2）求角速度比？（3）求角速度比？（4）已知，求点的速度Q考研专业课精品资料第38页，共51页图【答案】（1）找速度瞬心位置时，首先分析此六杆机构的速度瞬心数。它们是。为确保找对以上速度瞬心，可利用上图所示的速度瞬心多边形。多边形各顶点上的数字代表机构中各构件的编号，两顶点之间的连线代表一个速度瞬心。各速度瞬心位置可用所学知识定出:两构件直接组成转动副时，转动副中心即为两构件的速度瞬心；两构件组成移动副时，瞬心位于垂直于导路的无穷远处；两构件不直接构成运动副时，可运用“三心定理”。求速度瞬心位置，如上图所示。（2）求。即因为构件2与构件4上的等速重合点，故有（3）求。找出构件2与构件5的等速重合点，即，则（4）求的速度。为杆5上的点，故故另外，由于点亦为滑块6上的点，滑块6上各点速度相等，故也可用求得考研专业课精品资料第39页，共51页10．在下图所示的复合轮系中，已知各轮齿数为，，，，，，，求图【答案】（1）轮系的组成如下:5-H-6-41且成差动轮系；1-2（20-3-4组成定轴轮系。（2）列方程为（3）解方程组。将式（1）左端的分子、分母同除以，并将、代入式（1），整理后得由式（2）得代入式（3）整理得将齿数代入，得从而11．标准渐开线直齿圆柱齿轮（，，）的基圆与齿根圆相等时，齿数Zb=f为多少？如果Z＞Zb=f，基圆与齿根圆哪个大？试证明之。【答案】由，可得考研专业课精品资料第40页，共51页可取Zb=f=41，有也可取Zb=f=42，有12．在直动推杆盘形凸轮机构中，B知行程/i=20mm，推福运劫角，基圆半径、偏距e=20mm。试计算：（1）等速运动规律时的最大压力角；（2）近似假定最大压力角出现在推杆速度达到最大值的位置，推程分别采用等加速等减速、简谐运动及換线运动规律时的最大压力角。【答案】（1）计算等速运动规律时的。为使推程获得较小的压力角，导路采用正偏置，压力角的计算公式为（a）推程为等速运动规律时，常数，由式（a）可知，s=0时，，即（2）近似计算。依题意，假定发生在的位置，即时。这时，相应的，，因此，式（a）可写为（b）①等加速、等减速运动：代入式（b）解得②简谐运动：代入式（b）解得③摆线运动规律：考研专业课精品资料第41页，共51页其最大压力角与等加速、等减速运动相同，即。考研专业课精品资料第42页，共51页2021年南京理工大学机械工程学院812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．图1所示为一尖底直动从动件盘形凸轮机构从动件的部分运动线图。试在图上补全各段的位移、速度及加速度曲线，并指出在哪些位置会出现刚性冲击？哪些位置会出现柔性冲击？图1【答案】（1）分析运动线图可知，在段，从动件等加速上升；在段，从动件等速上升；在段，从动件在最远处停止下动；在段，从动件等速下降；在段，从动件等加速下降；在段，从动件在最近处静止不动。据此，可将运动线图补充完整，如图2所示。图2（2）出现刚性冲击的位置有出现柔性冲击的位置有。考研专业课精品资料第43页，共51页2．如图所示为一导杆机构，其中FQ为工作阻力，已知各轴颈的当量摩擦系数，滑块与导路之间的摩擦系数，转动轴径的半径为r，求在不计各构件的重量和惯性力的情况下应加在曲柄1上的驱动力矩M。图1【答案】（1）计算出滑块与导路之间的摩擦角，计算各转动副的摩擦圆半径，并画出摩擦圆。（2）分析各构件在图所示位置时的相对运动趋势。在图1中，当曲柄1顺时针方向转动时，导杆3也顺时针方向转动；滑块2沿导杆3向下滑动；有增大的趋势，即滑块2相对于曲柄1逆时针方向转动。（3）分析二为杆滑块2的受力。滑块2相对于导杆3向下滑动，即沿导杆向下，所以FR32与间的夹角为。滑块2相对于曲柄1逆时针方向转动，所以曲柄1作用于滑块2的力FR12指向右下，并切于摩擦圆的右上方，如图2所示。（a）（b）考研专业课精品资料第44页，共51页（c）（d）图2（4）分析导杆3的受力。如图2b所示，导杆3受三个力的作用，其中FR23与FR32的作用点相同，大小相等，方向相反；由于当曲柄1顺时针方向转动时，导杆3也顺时针方向转动，所以FR43与C点形成的力矩应阻止导杆3顺时针方向转动，FR43切于摩擦圆下方，指向上方。构件3受三个力FR43、FQ。及FR23的作用，这三个力应汇交于一点O，画力多边形如图2c所示。根据力FQ可求得FR43及FR23。再根据FR32=FR23，FR12=﹣FR32求得FR32和FR12。（5）分析曲柄1的受力。曲柄1上受到作用力FR41、FR21和驱动力矩M。FR21=﹣FR12，FR41=﹣FR21，且FR41与A点之矩应阻止构件1顺时针转动，所以FR41切于摩擦圆下方，方向如图2d所示。（6）求驱动力矩M。由图2d可知，FR41和FR21所形成的力偶矩应由驱动力矩M来平衡，所以M=FR41h，其方向与曲柄1的转动方向相同。3．如下图1，已知AB段为偏置移动从动件凸轮机构推程的凸轮轮廓线，试在图中标注推程运动角。图【答案】作凸轮的偏置圆与点4对应的从动件导路相切于，过点S作偏置圆的切线，连接、，即为推程运动角，如图2所示。考研专业课精品资料第45页，共51页图24．若使槽轮机构的拨盘连续转动时，从动槽轮也做连续转动，必须满足什么条件？【答案】要使从动槽轮做连续转动，拨盘上前一销处于出槽位置时，后一销应处于下一槽的入槽位置，因此即5．什么是槽轮机构的运动系数，为什么运动系数应该大于0小于1，分析运动系数有何实际意义，采用什么措施可以提高运动系数的值？【答案】槽轮机构的运动系数是指在一个运动循环内，槽轮的运动吋间与主动拨盘的运动时间之比。槽轮机构是间歇运动，因此运动系数必须大于0而小于1。若表示槽轮机构一直停止不动，即失去机构间歇运动的意义;若表示槽轮2与拨盘1一样连续转动，不能实现间歇运动。6．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考研专业课精品资料第46页，共51页（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。二、分析计算题7．一直齿圆柱齿轮，Z=18，m=10mm，，分度圆上齿厚与齿槽宽相等。求:（1）当时的齿顶圆、基圆上的齿厚和齿權宽。（2）当齿顶变尖时的齿顶圆直径。【答案】（1）（2）当齿顶变尖时的齿顶圆直径。8．如下图1所示为卷扬机传动简图。已知蜗杆1为右旋，=1，蜗轮2的齿数=42，其余各轮齿数为，=18，=78，=18，=55，卷筒与齿轮4固连，其直径=400mm，电动机转速=1500r/min，试求：（1）卷筒的转速为多少?（2）重物移动速度为多少?（3）提升重物对电动机应该以什么方向旋转?考研专业课精品资料第47页，共51页图1【答案】（1）这是一个定轴轮系，则（2）重物移动速度为（3）电动机的转动方向如图2所示。图29．某机械作用在等效构件（主轴）上的等效阻力矩Mr在一个工作循环中的变化规律如图所示，等效驱动力矩Md为常数，试求：（1）等效驱动力矩的值Md；（2）最大盈亏功；（3）若机械运转不均匀系数，主轴平均转速，求应装在该轴上的飞轮的转动惯量。考研专业课精品资料第48页，共51页图【答案】（1）根据一个周期内输入功等于输出功，有，（2）作示能图求得最大盈亏功（3）10．如下图所示的轮系中，已知=15，=30，=45，=60，=25，=20，=25，=20，轴Ⅰ转速=100r/min，转向如图。求轴Ⅱ转速的大小及转向。图考研专业课精品资料第49页，共51页【答案】这是一个复合轮系，由差动轮系（1，2，3，4，Ⅱ）和定轴轮系（5，6，7，8）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，可求得与同号，故与转向相同。11．已知一对平行轴标准斜齿圆柱齿轮传动，z1=20，z2=38，mn=8mm，，，，，B=30mm，试求中心距，分度圆半径r1，r2，重合度及zv1、zv2。【答案】（1）求中心，分度圆半径r1，r2（2）求重合度端面压力角为齿顶圆压力角为端面重合度为轴面重合度为考研专业课精品资料第50页，共51页总重合度为（3）求当量齿数zv1、zv2。12．下图所示为一龙门刨床工作台的变速换向机构。J、K为电磁制动器，它们可以分别刹住构件A和3（3＇）。已知各齿轮的齿数，求当分别刹住A和3（3＇）时的传动比。图【答案】（1）对于齿轮1、2、3组成的定轴轮系，有对于齿轮3\4、5及系杆B组成的行星轮系，有由式（1）、（2）得（2）对于齿轮1、2、3及系杆A组成的行星轮系，有对于齿轮3＇、4、5及系杆B组成的行星轮系，有由式（3）、（4）得和转向相同。考研专业课精品资料第51页，共51页