2017年中国科学技术大学机械设计基础之机械原理复试仿真模拟三套题
● 摘要
一、简答题
1． 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。
2． 齿轮变位有哪些用途？
【答案】正变位：主要是为了防止根切现象的发生，增加轮齿的抗弯强度，提高齿轮的承载能力，但会使齿顶变尖，需要校核；
负变位：主要是为了配合正变位齿轮使用，并配凑中心距。
3． 为什么说在锻压设备等中安装飞轮可以起到节能的作用？
【答案】锻压机械在一个工作周期中，工作时间很短，峰值载荷很大，安装飞轮不但可以调速，而且还利用飞轮在机械非工作时间所储存的能量来帮助克服其尖峰载荷，从而可以选用较小功率的原动机来拖动，进而达到减少投资及降低能耗的目的。
4． 一对啮合的标准齿轮，如果不按标准中心距安装时，啮合角和压力角有什么关系？节圆和分度圆有什么关系？
【答案】一对啮合的标准齿轮，如果不按标准中心距安装时，中心距变大时，啮合角恒等于节圆压力角，大于分度圆压力角；节圆和分度圆不重合。
5． 既然动平衡的构件一定是静平衡的，为什么一些制造精度不高的构件在作动平衡之前需先作静平衡？
【答案】（1）静平衡所需的设备简单、操作过程快捷，易方便地确定出构件的偏心质量。 （2）经过静平衡后，各偏心质量所产生的惯性力和惯性力偶矩大大减小，可方便地控制在动平衡设备的测量范围内。经过动平衡后，可进一步提高构件的动平衡精度。
6． 为什么平面铰链四杆机构一般只能近似地实现给定的运动规律和轨迹？
【答案】因为平面铰链四杆机构最多只能实现五个精确位置。如给定的运动规律和轨迹要求超过五个精确位置，则平面铰链四杆机构将无法满足所有的要求。因而只能精确地满足某些位置要求，而另一些只能近似地予以满足。
二、计算分析题
7． 图所示为公共汽车车门启闭机构。已知车门上铰链C 沿水平直线移动，铰链B 绕固定铰链A 转动，
车门关闭位置与开启位置夹角为其在启闭中所占据的空间越小越好。）
试求构件
AB 的长度，验算最小传动角，并绘出在运动中车门所占据的空间（作为公共汽车的车门，要求
图1
【答案】（1）车门的两个极限位置如图所示，选取适当比例
尺
（2）最小传动角出现在车门的两个极限位置，如图所示。过做垂直平分线相较于A 点，从而确定固定铰链A 的位置。
在图中量取最小传动角
的平行线j
与.
的
量取得
到
图2
（3）做出车门在运动过程中的若干位置，连接车门上最外延上相应各点运动轨迹及车门的极，即可做出运动中车门所占据的空间，如图所示。 限位置（开启、关闭位置）
8． 在如图（a ）所示的齿轮传动中，已知轮1为主动轮，在轮1上施加的力矩常数，作用在轮2上的阻抗力矩惯量分别为均匀系数
试求：
图；
为
的变化曲线如图7-51（b ）所示；两齿轮对其回转轴线的转动
轮1的平均角速度
若已知运转速度不
（1）画出以构件1为等效构件时的等效力矩
（2）求（4）求
的值；
并说明飞轮装在轴上好还是装在轴上好；
及其出现的位置。
（3）求飞轮装在轴I 上的转动惯量
图
【答案】（1）求以构件1为等效构件时的等效阻抗力矩
因因
故
图如图
所示。
（2）求驱动力矩
所以轮1转2转为一个周期，故
成反比，为减少飞轮的尺寸和重量，飞轮装在高速轴（即轴I ）上较好。以轮1为与
解得（3）求因
等效构件时的等效转动惯量为
为了确定最大盈亏功，先要算出一个周期中各阶段盈功和亏功的大小
阶段
阶段
阶段
阶段
阶段
并作出能量指示图如图
所示。由该图不难看出，在a 、d 之间有最大能量变化，即