2017年中国地质大学(北京)机械原理复试实战预测五套卷
● 摘要
一、简答题
1． 利用矩阵法对机构进行运动分析，在写位置方程、速度方程和加速度方程时应注意哪些问题，才能有利于分析工作的进行和保证计算结果的正确性。
【答案】为了保证分析工作的进行和计算结果的正确性，应注意以下方面的问题：
（1）合理建立直角坐标系，使机构的位置方程尽量简单；
（2）各杆矢量的方向可自由确定，但各杆矢量的方位角均应由x 轴开始，并以逆时针方向计量为正；
（3）正确区分已知参数，未知参数；
（4）保证求导过程的正确运算。
2． 用转化轮系法计算行星轮系效率的理论基础是什么? 为什么说当行星轮系为高速时，用它来计算行星轮系的效率会带来较大的误差?
【答案】理论基础:机械中的输入功率和输出功率总有一个是己知的，所以只要能求出摩擦损失功率，就可计算出机械的效率。而机械中的摩擦损失功率主要取决于各运动副中的作用力、运动副元素间的摩擦系数和相对运动速度的大小。行星轮系的转化轮系和原行星轮系的上述三个参量除因构件回转的离心惯性力有所不同外，其余均不会改变。因而，在可以不考虑构件回转的离心力时，行星轮系与其转化轮系中的摩擦损失功率应相等。
当行星轮系为高速时，因各构件的回转速度快，所产生的离心惯性力大，不能够被忽略，所以用转化轮系法来计算行星轮系的效率会带来较大的误差。
3． 通过对串联机组及并联机组的效率计算，对设计机械传动系统有何重要启示？
【答案】通过对串联机组及并联机组的效率计算，得出以下结论：
只要串联机组中任一机器的效率很低，就会使整个机组的效率极低；
串联机器的数目越多，机械效率也越低；
并联机组的总效率主要取决于传递功率最大的机器的效率。
4． 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。
5． 为什么作往复运动的构件和作平面复合运动的构件不能在构件本身内获得平衡，而必须在基座上平衡？机构在基座上平衡的实质是什么？
【答案】对于机构中作往复运动或平面复合运动的构件，其各运动构件所产生的惯心力往往难以捕捉，其所产生的惯性力无法在构件本身上平衡。当机构运动时，其各运动构件所产生的惯性力可以合成为一个通过机构质心的总惯性力和一个总惯性力偶矩，这个总惯性力和总惯性力偶矩全部由基座承受，可设法平衡此总惯性力和总惯力偶矩，所以作往复运动的构件和作平面复合运动的构件不能在构件本身内获得平衡，而必须在基座上平衡。
机构在基座上平衡的实质就是消除机构在基座上引起的动压力，设法平衡这个总惯性力和总惯性力偶矩，使作用于机构的总惯性力F1和总惯性力偶矩M 分别为零。
6． 既然虚约束对机构的运动实际上不起约束作用，那么在实际机构中为什么又常常存在虚约束？
【答案】为了改善相同的受力情况，增加机构刚度或保证机构运动的顺利等目的。
二、计算分析题
7． 图所示为一牛头刨床的主传动机构，已知头5的行程行程速度变化系数刨要求在整个行程中，推动刨头5有较小的压力角，试设计此机构。
图1
【答案】由已知行程速比系数可得极位夹角：
作该机构的极限位置图，如图所示。
根据图中几何关系可得：
由于该机构要求有较小的压力角，因此取两个极限位置压力角均为零，由几何关系计算可得：
图2
8．
设有一对外啮合齿轮的啮合角又当啮合角时，试求其中心距
【答案】根据题意，标准中心距：
由公式
①中心距可得： 时的啮合角：
试求当时，两轮的②当啮合角时的中心距：