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2017年上海理工大学机械工程学院820机械原理考研仿真模拟题

  摘要

一、简答题

1. 一高速回转轴有动平衡要求,但由于轴的结构特殊不便于作动平衡实验。该轴的材料为电渣

,轴的几何尺寸公差和形状位置公差均控制得很严,该轴欲不作重熔的(能保证轴材料的均匀性)

动平衡实验,问是否可行?

【答案】不可行。虽然能保证该轴材料的均匀性,且轴的几何尺寸公差和形状位置公差控制得很严格,但是高速回转轴具有很高的动平衡要求,这是因为轴可能存在的较小的不平衡质量,将会使轴在高速回转过程中产生极大的惯性力和惯性力矩,因此,必须进行动平衡实验。

2. 何谓周期性速度波动?其产生的原因是什么?用什么方法加以调节?能否完全消除周期性速度波动?

【答案】机械在稳定运转时,通常由于驱动力与阻力的等效力矩或(和)机械的等效转动惯量的周期性变化所引起的主动轴角速度的周期性波动。

产生的原因是等效力矩、等效转动惯量呈周期性变化。可以用加飞轮的方法加以调节。但是不能完全消除周期性速度波动。

3. 在图示的凸轮一连杆组合机构中,(尺寸和位置如图所示)拟使C 点的运动轨迹为图示的曲线。试说明该机构中的凸轮1和凸轮2的轮廓线设计的方法和步骤。

【答案】根据题意,各个连杆及铰接点的相对位置关系已经确定,可以根据C 点的轨迹计算两凸轮推杆位移与凸轮线转角的关系,然后可按照一般凸轮设计方法确定出

而设计出凸轮1和凸轮2的轮廓线。

设计步骤:

C 点沿预定轨迹运动,(1)设在凸轮1和凸轮2等速回转的同时,此时可完全确定构件

的运动,于是可求得构件ED 和构件AG 上点F 和点G 的运动曲线,即凸轮2和凸轮1的理论廓线。

(2)根据凸轮1和凸轮2的理论廓线,并根据实际应用条件选择合适的滚子半径,便能得到

的运动曲线,进

凸轮1和凸轮2的实际廓线。

4. 铰链四杆机构的基本形式有哪几种?

【答案】铰链四杆机构有三种基本形式:曲柄摇杆机构,双曲柄机构,双摇杆机构。

5. 在什么情况下机械才会作周期性速度波动? 速度波动有何危害? 如何调节?

【答案】周期性速度波动:作用在机械上的等效驱动力矩与等效阻力矩并不时时相等,某一时段内其驱动功和阻抗功往往不相等,致使机器出现盈功或亏功,等效构件的角速度也随之上升和下降,产生速度波动。若在一个循环中等效驱动力矩作的功和等效阻力矩所作的功相等,机器动能增量为零,则等效构件的速度在一个运动循环的始末是相等的,将发生周期性速度波动。

危害:速度波动会导致在运动副中产生附加的动压力,并引起机械的振动,降低机械的寿命、效率和工作质量。

调节方法:周期性速度波动的调节方法是増加等效构件的质量或转动惯量,使等效构件的角加速度ct 减小,从而使机器的运转趋于平衡,通常用安装飞轮来实现;

对非周期性速度波动的调节是设法使驱动力矩和阻力矩恢复平衡关系,常用调速器来调节非周期性速度波动。

6. 当作用在转动副中轴颈上的外力为一单力,并分别作用在其摩擦圆之内、之外或相切时,轴颈将作何种运动? 当作用在转动副中轴颈上的外力为一力偶矩时,也会发生自锁吗?

【答案】(1)外力作用在其摩擦圆之内,外力对轴颈中心的力矩小于最大摩擦力矩,轴颈发生自锁;外力作用在摩擦圆之外,则外力对轴颈中心的力矩大于本身引起的最大摩擦力矩,轴颈将加速转动;外力作用线与摩擦圆相切,则外力对轴颈中心的力矩等于本身引起的摩擦力矩,轴颈在轴承中处于临界状态,轴颈作等速转动(如果原来轴颈是转动的)或静止不动(若轴颈原本就未转动)。

(2)会,当此外力偶矩小于自身最大摩擦力矩时即发生自锁。

7. 在用解析法进行运动分析时,如何判断各杆的方位角所在的象限? 如何确定速度、加速度、角速度和角加速度的方向?

【答案】在用解析法作运动分析时,根据方位角正弦值分子及分母的正负情况来判断各杆的方位角所在象限。首先设定杆矢的正向,将杆矢量对时间求导得到速度,若值为正,表示速度方向与杆矢正向相同,否则相反;首先设定速度的正向,将速度对时间求导得到加速度,若值为正,表示加速度方向与速度正向相同,否则相反;首先设定方位角的正向,一般为逆时针方向,将方位角对时间求导得到角速度,若值为正,表示角速度方向与方位角正向相同,否则相反;首先设定角速度的正向,将角速度对时间求导得到角加速度,若值为正,表示角加速度方向与角速度正向相同,否则相反。

8. 机构组成原理是什么?

【答案】任何机构都可以看成是由若干个基本杆组依次连接于原动件和机架上而构成的。

9. 何谓三心定理? 何种情况下的瞬心需用三心定理来确定?

【答案】三心定理是指三个彼此作平面平行运动的构件的三个瞬心必位于同一直线上。对于不通过运动副直接相连的两构件间的瞬心位置,可借助三心定理来确定。

10.试论证渐开线齿廓能够满足定角速比要求。

【答案】如图所示

(1)过啮合点K 作两齿廓的公法线

(3)根据瞬心定律,有

因此,渐开线齿廓满足定角速比要求。

与两轮连心线交于C 点; (2)根据渐开线的性质,公法线tin 必是两基圆的内公切线; (4)同一方向的内公切线只有一条,它与连心线的交点C 的位置是固定不变的。

二、计算分析题

11.—机器作稳定运转,

其中一个运动循环中的等效驱动力矩

示。机器的等效转动惯量

(1)等效构件的最大角速度(2)机器运转速度不均匀系数

和最小角速度 和等效阻力矩的变化如图所求: 在运动循环开始时,等效构件的角速度