【考研类试卷】考研机械原理-6 (1)及答案解析.doc

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1、考研机械原理-6 (1)及答案解析(总分：100.00，做题时间：90 分钟)一、计算题(总题数：20，分数：100.00)1.求如图所示轮系的传动比 i 14 ，已知 z 1 =z 2“ =25，z 2 =z 3 =20，z H =100，z 4 =20。 （分数：5.00）_2.在如图所示的轮系中，各齿轮均为标准齿轮，并已知其齿数分别为 z 1 =34，z 2 =22，z 4 =18，z 5 =35。试求齿数 z 3 及 z 6 ，并计算传动比 i 1H2 。 （分数：5.00）_3.求如图所示卷扬机减速器的传动比 i 1H 。若各轮的齿数为 z 1 =24，z 2 =48，z 2“ =3

2、0，z 3 =60，z 3“ =20，z 4 =40，z 4“ =100。 （分数：5.00）_4.在如图所示的电动三爪卡盘传动轮系中，已知各轮齿数为 z 1 =6，z 2 =z 2“ =25，z 3 =57，z 4 =56，试求传动比 i 14 。 （分数：5.00）_5.在如图所示的轮系中，轮 1 与电动机轴相连，n 1 =1440r/min，z 1 =z 2 =20，z 3 =60，z 4 =90，z 5 =210，求 n 3 =? （分数：5.00）_6.在如图所示的轮系中，设各轮的模数均相同，且为标准传动，若已知其齿数 z 1 =z 2“ =z 3“ =z 6“ =20，z 2 =z

3、 4 =z 6 =z 7 =40，试问： (1)齿轮 3、5 的齿数应如何确定? (2)当齿轮 1 的转速 n 1 =980r/min 时，齿轮 3、5 的运动情况各如何? （分数：5.00）_7.用于自动化照明灯具上的一周转轮系如图所示。已知输入轴转速 n 1 =19.5r/min，组成轮系的各齿轮均为圆柱直齿轮。各轮齿数为：z 1 =60，z 2 =z 2“ =30，z 3 =40，z 4 =40，z 5 =120。试求箱体的转速。 （分数：5.00）_8.如图所示为 THK6355 型数控自动换刀镗床的刀库转位装置。齿轮 4 与刀库连接成一体，内齿轮 3 与机架固联，各轮齿数为：z 1

4、=24，z 2 =z 2“ =28，z 3 =80，z 4 =78(变位齿轮)。试计算油马达与刀库间的转速关系。 （分数：5.00）_9.在如图所示的双重周转轮系中，已知各轮的齿数，试求其传动比 i 1H 。 （分数：5.00）_10.在如图所示的轮系中，已知各齿轮的齿数分别为 z 1 =28，z 2 =78，z 4 =24，z 6 =80，若已知 n 1 =2000r/min。当分别将轮 3 或轮 6 刹住时，试求行星架的转速 n H 。 （分数：5.00）_11.在如图所示的轮系中，已知 z 5 =z 2 =25，z 2“ =20 且各轮模数相同，求传动比 i 54 。 （分数：5.00）

5、_12.在如图所示的轮系中，轴 A 按图示方向以 1250r/min 的转速回转，而轴 B 按图示方向以 600r/min 的转速回转。试确定轴 C 的转速大小和方向。 （分数：5.00）_13.在如图所示的轮系中，B、C 和 D、E 做成一体，并分别空套在行星架上。齿轮 A 的转速为 50r/min，行星架的转速为 100r/min，它们的转向如图所示。试问此时齿轮 F 的转速和转向如何。 （分数：5.00）_14.已知 2K-H 行星轮系如图所示，其 i 1H =95%，求各轮的齿数。 （分数：5.00）_15.某装配自动线上有一工作台转位机构，工作台要求有六个工位，每个工位在工作台静止时

6、间 t j =10s内完成装配工序。当采用单销外槽轮机构时，试求： (1)该槽轮机构的运动系数 k； (2)装圆柱销的主动构件(拨盘)的转速 ； (3)槽轮的转位时间 t d 。 （分数：5.00）_16.如图所示为一磨床的进刀机构。棘轮 4 与行星架 H 固联，齿轮 3 与丝杆固联。已知行星轮系中各轮齿数 z 1 =22，z “2 =18，z 2 =z 3 =20，进刀丝杠的导程 l=5mm。如果要求实现最小进刀量 s=0.001mm，试求棘轮的最少齿数 z min 。 （分数：5.00）_17.在单万向铰链机构中，主动轴 1 以 n 1 =1000r/min 匀速回转，从动轴 3 作变速运

7、动，其最低转速为 n 3min =766r/min。试求： (1)主动轴与从动轴的夹角 ，从动轴 3 的最高转速 n 3max ； (2)在轴 1 运动一周的过程中， 1 角为何值时两轴转速相等； (3)从动轴的速度波动不均匀系数 。 （分数：5.00）_18.如图所示的差动螺旋机构中，螺杆 3 与机架刚性连接，其螺纹是右旋的，导程 l A =4mm，螺母 2 相对机架只能移动，内外均有螺纹的螺杆 1 沿箭头方向转 5 圈时要求螺母 2 向左移动 5mm。试求 1、2 螺旋副的导程 l B 及其旋向。 （分数：5.00）_19.有一双万向铰链机构，其主动端的轴间夹角等于从动端的轴间角( 12

8、= 23 )，但主动轴 1、中间轴2 和从动轴 3 三轴轴线不在同一平面上，且中间轴两端叉面也不在同一平面上，其中主动端的叉面在主动轴和中间轴两轴轴线所在的平面上时，从动端的叉面正好在中间轴和从动轴两轴轴线所在的平面上。问此双万向铰链机构其主、从动轴间能否保持恒速比(i 31 1)的传动。 （分数：5.00）_20.在如图所示机构中，滑块 3 的质量为 m 3 ，曲柄 AB 长为 r，滑块 3 的速度 v 3 = 1 rsin， 1 为曲柄的角速度。当 =0180时，阻力 F=常数；当 =180360时，阻力 F=0。驱动力矩 M 为常数。曲柄 AB 绕 A 轴的转动惯量为 J A1 ，不计构

9、件 2 的质量及各运动副中的摩擦。设在 =0时，曲柄的角速度为 0 。试求： (1)取曲柄为等效构件时的等效驱动力矩 M d 和等效阻力矩 M r ； (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。 （分数：5.00）_考研机械原理-6 (1)答案解析(总分：100.00，做题时间：90 分钟)一、计算题(总题数：20，分数：100.00)1.求如图所示轮系的传动比 i 14 ，已知 z 1 =z 2“ =25，z 2 =z 3 =20，z H =100，z 4 =20。 （分数：5.00）_正确答案：()解析：解题要点： (1)图示

10、为一复合轮系。 (2)由齿轮 1、2、2“、3 和行星架 H 组成行星轮系，其传动比为 (3)由齿轮 4 和行星架 H 组成定轴轮系，其传动比为 (4)传动比 2.在如图所示的轮系中，各齿轮均为标准齿轮，并已知其齿数分别为 z 1 =34，z 2 =22，z 4 =18，z 5 =35。试求齿数 z 3 及 z 6 ，并计算传动比 i 1H2 。 （分数：5.00）_正确答案：()解析：解题要点： (1)图示轮系为一复合轮系，由两个周转轮系组合而成。 (2)求齿数 z 3 、z 6 。 z 3 =z 1 +2z 2 =34+222=78 z 6 =z 4 +2z 5 =18+235=88 (3

11、)由齿轮 1、2、3 及行星架 H。组成行星轮系。 (4)由齿轮 4、5、6 及行星架 H 2 组成行星轮系。 (5)求 i 1H2 。 3.求如图所示卷扬机减速器的传动比 i 1H 。若各轮的齿数为 z 1 =24，z 2 =48，z 2“ =30，z 3 =60，z 3“ =20，z 4 =40，z 4“ =100。 （分数：5.00）_正确答案：()解析：解题要点： (1)图示轮系为一复合轮系，由齿轮 1、2、2“、3 和行星架 H 组成差动轮系；由齿轮 3“、4、4“组成定轴轮系。 (2)定轴轮系的传动比为 所以 n 3 =-5n H (3)差动轮系的转化机构的传动比为 (4)由上式得

12、 n 1 -n H =4n H -4n 3 n 1 =5n H -4n 3 =5n H -4(-5n H )=25n H 所以 4.在如图所示的电动三爪卡盘传动轮系中，已知各轮齿数为 z 1 =6，z 2 =z 2“ =25，z 3 =57，z 4 =56，试求传动比 i 14 。 （分数：5.00）_正确答案：()解析：解题要点： (1)三爪卡盘传动轮系是一个行星轮系，它可以看做由两个简单的行星轮系组成。第一个行星轮系由齿轮1、2、3 和行星架 H 所组成；第二个行星轮系由齿轮 3、2、2“、4 和行星架 H 组成。 (2)这两个行星轮系通过双联行星齿轮(2 和 2“)复合在一起。 (3)第

13、一个行星轮系的传动比为 (4)第二个行星轮系的传动比为 (5)所求传动比为 5.在如图所示的轮系中，轮 1 与电动机轴相连，n 1 =1440r/min，z 1 =z 2 =20，z 3 =60，z 4 =90，z 5 =210，求 n 3 =? （分数：5.00）_正确答案：()解析：解题要点： (1)给整个轮系一个一 n 3 绕 OO 轴线转动，构件 3 就转化成为固定构件。此时，该轮系为一复合轮系，并由两部分组成。 (2)1-2-3-H 转化为普通行星轮系 即 (3)轮 4、5 转化为定轴轮系，有 由于 n 4 =n H ，n 5 =0，上式化为 6.在如图所示的轮系中，设各轮的模数均相

14、同，且为标准传动，若已知其齿数 z 1 =z 2“ =z 3“ =z 6“ =20，z 2 =z 4 =z 6 =z 7 =40，试问： (1)齿轮 3、5 的齿数应如何确定? (2)当齿轮 1 的转速 n 1 =980r/min 时，齿轮 3、5 的运动情况各如何? （分数：5.00）_正确答案：()解析：解题要点： (1)确定齿数。 根据同轴条件，可得 z 3 =z 1 +z 2 +z 2“ =20+40+20=80 z 5 =z 3“ +2z4=20+240=100 (2)计算齿轮 3、5 的转速。 图示轮系为封闭式轮系，在作运动分析时应划分为如下两部分来计算。 在 1-2(2“)-3-

15、5 组成的差动轮系中： 在 3“-4-5 组成的定轴轮系中： 联立式及式，得 7.用于自动化照明灯具上的一周转轮系如图所示。已知输入轴转速 n 1 =19.5r/min，组成轮系的各齿轮均为圆柱直齿轮。各轮齿数为：z 1 =60，z 2 =z 2“ =30，z 3 =40，z 4 =40，z 5 =120。试求箱体的转速。 （分数：5.00）_正确答案：()解析：解题要点： (1) (2)n 1 -n H =-2(n 5 -n H ) 19.5-n H =2n H 所以 8.如图所示为 THK6355 型数控自动换刀镗床的刀库转位装置。齿轮 4 与刀库连接成一体，内齿轮 3 与机架固联，各轮齿

16、数为：z 1 =24，z 2 =z 2“ =28，z 3 =80，z 4 =78(变位齿轮)。试计算油马达与刀库间的转速关系。 （分数：5.00）_正确答案：()解析：解题要点： 9.在如图所示的双重周转轮系中，已知各轮的齿数，试求其传动比 i 1H 。 （分数：5.00）_正确答案：()解析：解题要点： (1)双重周转轮系的特点是它的主周转轮系的行星架内有一个副周转轮系，因此至少有一个行星轮同时绕着三个轴线转动。 (2)图示的双重周转轮系包含了两个主周转轮系(行星轮系 5-H-6 和差动轮系 1-2-H-6，它们共有一个行星架 H)和一个副周转轮系(差动轮系 2“-3-4-h-6)。行星轮

17、3 同时绕三个轴线 O 3 、O h 及 O H 转动。 (3)对于行星轮系 5-H-6，有 (4)对于差动轮系 1-2-H-6，有 即 (5)对于差动轮系 2“-3-4-h-6，有 因 2“ = 2 ， h = 5 及 4 = H ，故上式可写成 (6)将式代入式得 (7)再将式代入式得 10.在如图所示的轮系中，已知各齿轮的齿数分别为 z 1 =28，z 2 =78，z 4 =24，z 6 =80，若已知 n 1 =2000r/min。当分别将轮 3 或轮 6 刹住时，试求行星架的转速 n H 。 （分数：5.00）_正确答案：()解析：解题要点： (1)当轮 3 被刹住时 因 n 3 =

18、0，得 所以 (2)当轮 6 被刹住时 因 n 6 =0，得 (3)将式代入式得 (4)解上式得 11.在如图所示的轮系中，已知 z 5 =z 2 =25，z 2“ =20 且各轮模数相同，求传动比 i 54 。 （分数：5.00）_正确答案：()解析：解题要点： (1)区分基本轮系。 先区分周转轮系，再区分定轴轮系。 由 1-2-2“-3-4 组成差动轮系。 由 1-2-5-4 组成差动轮系。 由 5-2-2“-3-4 组成差动轮系。 由齿轮 1“-6-3“组成定轴轮系。 由于三个周转轮系不是完全独立的，因此任取两个周转轮系求解，其结果是相同的。 (2)分别列出传动比方程式。 定轴轮系 1“

19、-6-3“的传动比为 (传动比的正负用画箭头的方法确定) 图示定轴轮系部分是对称的，轮 1“和轮 3“的轴线在一直线上，且同时与轮 6 啮合，故其大小应相等，即z 1“ =z 3“ ，故 即 1 =- 3 差动轮系 1-2-5-4 的转化机构的传动比为 因轮 1 和轮 5 轴线重合，因此 r 1 =r 5 +2r 2 ，而题设各轮模数相同，即 所以 z 1 -z 5 +2z 2 =25+225=75 故 差动轮系 1-2-2“-3-4 的转化机构的传动比为 同理，因轮 5 和轮 3 的轴线在一直线上，且各轮模数相同，故 r 5 +r 2 =r 2“ +r 3 所以 z 3 -z 5 +z 2

20、-z 2“ =25+25-20=30 故 教材在推导转化机构的传动比方程式时，是假定 1 、 3 和 4 的转向相同，故式中 1 、 3 和 4 均为正号。但在本题所示的轮系中，当轮 6 的转向一定后，轮 1“和轮 3“的转向恒相反，即轮 1 和轮 3 的转向恒相反。因此上式中 1 和 3 的转向是不同的，故一个取正号，另一个须取负号，故上式应写成 而| 1 |=| 3 |，故得 (3)联立求解 i 54 。 由式得 所以 1 =3 4 由式得 故 即 5 4 =- 5 所以 12.在如图所示的轮系中，轴 A 按图示方向以 1250r/min 的转速回转，而轴 B 按图示方向以 600r/mi

21、n 的转速回转。试确定轴 C 的转速大小和方向。 （分数：5.00）_正确答案：()解析：解题要点： 7200=-17n C +7650 13.在如图所示的轮系中，B、C 和 D、E 做成一体，并分别空套在行星架上。齿轮 A 的转速为 50r/min，行星架的转速为 100r/min，它们的转向如图所示。试问此时齿轮 F 的转速和转向如何。 （分数：5.00）_正确答案：()解析：解题要点： 因 n C =n B 所以 14.已知 2K-H 行星轮系如图所示，其 i 1H =95%，求各轮的齿数。 （分数：5.00）_正确答案：()解析：解题要点： (1)据配齿公式。 得 因为 z 1 z m

22、in ，所以取 z 1 =18，故 (2)求 N。 设 K=3，则 (3)验算传动比误差。 满足要求。 (4)校验邻接条件。 因为 即 15.某装配自动线上有一工作台转位机构，工作台要求有六个工位，每个工位在工作台静止时间 t j =10s内完成装配工序。当采用单销外槽轮机构时，试求： (1)该槽轮机构的运动系数 k； (2)装圆柱销的主动构件(拨盘)的转速 ； (3)槽轮的转位时间 t d 。 （分数：5.00）_正确答案：()解析：解题要点： (1)明确槽轮机构运动系数的定义及计算方法； (2)了解槽轮机构的运动过程。 解：因为工作台要求有六个工位，所以槽轮的槽数为 6，即 z=6。 (1

23、)计算槽轮机构的运动系数 k。 设一个运动循环的时间为 t，由槽轮机构运动系数的计算公式得 k=t d /t=(t-t j )/t=1/21/z=1/2-1/6=1/3 (2)计算主动构件的转速 。 由上式得 t j =t(1-1/2+1/z)=(2/)(1/2+1/z) 则 =(2/t j )(1/2+1/z)=(2/10)(1/2+1/6)=0.419rad/s (3)计算槽轮转位时间。 t d =t-t j =2/-t j =2/0.419-10=5s16.如图所示为一磨床的进刀机构。棘轮 4 与行星架 H 固联，齿轮 3 与丝杆固联。已知行星轮系中各轮齿数 z 1 =22，z “2 =

24、18，z 2 =z 3 =20，进刀丝杠的导程 l=5mm。如果要求实现最小进刀量 s=0.001mm，试求棘轮的最少齿数 z min 。 （分数：5.00）_正确答案：()解析：解题要点： (1)明确棘轮的最小转角为一个齿距角； (2)由齿轮 3 的最小转角求出棘轮 4 的最小转角，从而确定棘轮的最少齿数 z min 。 解：(1)求实现最小进刀量 s=0.001mm 时，丝杆相应的最小转角 3min 。 (2)求行星轮系 1-2(2“)-3-H 的传动比 i H3 及行星架 H 的最小转角 Hmin 。 由 17.在单万向铰链机构中，主动轴 1 以 n 1 =1000r/min 匀速回转，

25、从动轴 3 作变速运动，其最低转速为 n 3min =766r/min。试求： (1)主动轴与从动轴的夹角 ，从动轴 3 的最高转速 n 3max ； (2)在轴 1 运动一周的过程中， 1 角为何值时两轴转速相等； (3)从动轴的速度波动不均匀系数 。 （分数：5.00）_正确答案：()解析：解题要点： 明确单万向铰链机构的角速比关系。 解：(1)因为 当 1 =0，即轴 1 的叉平面位于 1、3 两轴所在平面内时，n 3 最大，有 n 3max =n 1 /cos 当 1 =90，即轴 1 的叉平面位于 1、3 两轴所在平面的垂直面内时，n 3 最小，有 n 3min =n 1 cos 所

26、以，有 =arccos(n 3min /n 1 )=arccos(766/1000)=40 n 3max =n 1 /cos=1000/cos40=1305.4r/min (2)当 n 1 =n 3 时，即 或 故 在 1 =42.9414，137.0586，222.9414，317.0586时，两轴转速相等。 (3)求从动轴速度的波动不均匀系数。 18.如图所示的差动螺旋机构中，螺杆 3 与机架刚性连接，其螺纹是右旋的，导程 l A =4mm，螺母 2 相对机架只能移动，内外均有螺纹的螺杆 1 沿箭头方向转 5 圈时要求螺母 2 向左移动 5mm。试求 1、2 螺旋副的导程 l B 及其旋向

27、。 （分数：5.00）_正确答案：()解析：解题要点： (1)规定位移 s 向右为正，反之为负。 (2)导程的正负由转动方向和螺旋方向而定。若是右螺纹，则用右手按转动方向看大拇指的指向，大拇指指向为右，则为正；反之为负。若是左螺纹，则用左手按转动方向决定大拇指指向，然后定出正负。 解：因为螺母 2 相对机架 3 的位移量为 因为 13 =52rad，l A =4mm(右旋，指向向右)，s 23 =-5mm(向左移动)，代入上式有 19.有一双万向铰链机构，其主动端的轴间夹角等于从动端的轴间角( 12 = 23 )，但主动轴 1、中间轴2 和从动轴 3 三轴轴线不在同一平面上，且中间轴两端叉面也

28、不在同一平面上，其中主动端的叉面在主动轴和中间轴两轴轴线所在的平面上时，从动端的叉面正好在中间轴和从动轴两轴轴线所在的平面上。问此双万向铰链机构其主、从动轴间能否保持恒速比(i 31 1)的传动。 （分数：5.00）_正确答案：()解析：解题要点： (1)注意了解双万向铰链机构主、从动轴要作恒速比传动应满足的三个条件，分析本例的特殊情况。 (2)对问题要进行深入的分析，不要简单地套用结论。 解：从表面上看，此问题并不满足双万向铰链机构主、从动轴要恒速比传动的三个条件，似乎不能作恒速比传动。但稍作进一步的分析就不难发现，当中间轴主动端的叉面位于主动轴和中间轴两轴轴线所在的平面上时，其情况相当于题

29、 5 图(a)所示，此时有 2 - 1 cos 12 由于此时中间轴在从动端的叉面也正好位于中间轴和从动轴两轴轴线所在的平面上，其情况相当于题图(b)所示，故有 3 = 2 /cos 23 将上述两式联立求解，不难得到 3 = 1 ，故知其主、从动轴能保持恒速比传动。20.在如图所示机构中，滑块 3 的质量为 m 3 ，曲柄 AB 长为 r，滑块 3 的速度 v 3 = 1 rsin， 1 为曲柄的角速度。当 =0180时，阻力 F=常数；当 =180360时，阻力 F=0。驱动力矩 M 为常数。曲柄 AB 绕 A 轴的转动惯量为 J A1 ，不计构件 2 的质量及各运动副中的摩擦。设在 =0

30、时，曲柄的角速度为 0 。试求： (1)取曲柄为等效构件时的等效驱动力矩 M d 和等效阻力矩 M r ； (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。 （分数：5.00）_正确答案：()解析：解题要点： (1)驱动力矩 M 作用在等效构件上，且其他构件上无驱动力矩，故有 M d =M 阻力 F 的等效阻力矩： M r =Fv 3 / 1 =Frsin(0180) M r =0(180360) (2)等效转动惯量为 J=J A1 +m 3 r 2 sin 2 (3)计算稳定运转阶段，作用在曲柄上的驱动力矩 M。 由 M2=F2r，可得 (4)机构的运动方程式：