重庆大学 机械原理 课程试卷
2010 ~2011学年 第 一 学期
开课学院： 机械工程 课程号： 11026135 11033635
考试日期： 2010.12.30
考试方式： 考试时间： 120 分钟
一、平面机构结构分析（15分）
1. 计算图1-1所示机构的自由度，请明确指出机构中的复合铰链、局部自由度或虚约束；（6分）
2. 说明该机构采用局部自由度和虚约束结构的目的；（3分）
3. 画出图1-2所示机构在图示瞬时的低副替代机构运动简图，并对机构进行结构分析，
要求画出拆分机构后的驱动杆组（原动件和机架）和基本杆组，并确定机构的级别。（6分）
二、平面连杆机构分析与设计（30分）
1. 图2-1所示六杆机构可以视为由曲柄摇杆机构和摇杆滑块机构串联而成。 （1）标出该六杆机构在图示位置的压力角α 与传动角γ；（6分）
（2）用相对运动图解法求滑块5的速度v E ，列出速度向量方程，作出求解v E 的速度多边形（图2-2中的pb 表示v B ，直接在图2-2作图）；（10分） （3）写出求解加速度a E 的向量方程式。（4分）
命题人：机械原理教学组
组题人：秦伟
审题
人
：
宋
立权
命
题时间：
2010.12
教务处制
学
院 专业、班 年级 学号
姓名
公平竞争、诚实守信、严肃考纪、拒绝作弊
封
线
密
E
图2-1 p b
图2-2
图1-2
图1-1
2. 设计一个六杆机构，其结构如图2-1所示，前置曲柄摇杆机构行程速比系数K=1.4，
摇杆CD的两极限位置分别为C1D及C2D，摆角ϕ=60︒，其对应滑块的两位置分别为E1及E2，机架水平布置，C1D与机架垂直，回转副F的中心在CD连线上。设图2-3已按比例绘制出C1D、C2D以及E1、E2，用图解法在图2-3上设计，求出曲柄长度l AB、机架长度l AD、连杆长度l BC、l FE以及DF长度L DF（保留作图线）。（10分）三、凸轮机构分析（10分）
图3-1所示滚子摆动从动件盘形凸轮机构中，凸轮为一偏心圆，顺时针转向，已知参数：R=20 mm，l OA=10 mm，l OB=40 mm，l BC=33 mm，r r=5 mm。
1. 画出凸轮的理论轮廓曲线，并求其基圆半径r b；（4分）
2. 在图上标出滚子与凸轮从E点接触到F点接触时，凸轮所转过的角度ϕ和从动件的
角位移ψ；（4分）
3. 从动件与凸轮在F点接触时凸轮机构的压力角αF。（2分）
四、齿轮机构参数计算（10分）
已知一对渐开线标准外啮合直齿圆柱齿轮传动，α=20︒，z1=19，z2＝42，按标准中心距a=152.5mm安装，试求：
1. 模数m；（2分）
2. 重合度εα；（6分）
3. 当有一对轮齿在节点P处啮合时，是否还有其他轮齿也处于啮合状态？当一对轮齿在
B1点（即啮合终止点）处啮合时，是否还有其他轮齿也处于啮合状态？（2分）(重合度计算公式：
α1a12a2
1
[(tan tan)(tan tan)]
2π
z z
εαααα
''
=-+-)
C1
图2-3 图3-1
五、轮系传动比计算（15分）
图5-1所示为一小型起重机构，一般工作情况下，单头左旋蜗杆5不转动，动力由电机M输入，带动卷筒N转动。当电机发生故障或慢速吊起重物时，电动机停机并刹住，用蜗杆5传动，各齿轮的齿数分别为：z1=40，z2=20，z2'=40，z3=60，z3'=44，z4=88。
1. 计算一般工作情况下的传动比i H4的大小，并确定H与轮4的转向关系；（12分）
2. 当起重机慢速起重时，蜗杆顺时针转动，此时传动比i54=66，用箭头标注出轮4的转
向，并确定齿数z1'。（3分）
六、机械动力学（20分）
1. 在图6-1所示车床主轴箱系统中，带轮半径R0=40mm，R1=120mm，各齿轮齿数为z1'
=z2'=20，z2=z3=40，各轴系的转动惯量分别为J0=0.1kg⋅m2，J I = 0.2kg⋅m2，J II =0.4 kg⋅m2，J III=0.8 kg⋅m2，作用在轴Ⅲ上的阻力矩M3=60N⋅m。当取轴Ⅰ为等效构件时，求机构的等效转动惯量J 和等效阻力矩M r；（10分）2. 图6-2所示为一摆动导杆机构运动简图，其摩擦圆、摩擦角ϕ、驱动力矩M d以及图
示瞬时的阻力F r均在图中表示出，试在该图中画出机构在图示位置各运动副的总反力作用线及方向。（10分）
H 图5-1
图6-1图6-2
