机械原理习题集.doc

二综合题1根据图示机构，画出去掉了虚约束和局部自由度的等效机构运动简图，并计算机构的自由度。设标有箭头者为原动件，试判断该机构的运动是否确定，为什么？2计算图示机构的自由度。如有复合铰链、局部自由度、虚约束，请指明所在之处。 （a） （b）3计算图示各机构的自由度。 （a） （b） （c） （d）（e） （f）4计算机构的自由度，并进行机构的结构分析，将其基本杆组拆分出来，指出各个基本杆组的级别以及机构的级别。（a） （b）（c） （d） 5计算机构的自由度，并分析组成此机构的基本杆组。如果在该机构中改选FG为原动件，试问组成此机构的基本杆组是否发生变化。6试验算图示机构的运动是否确定。如机构运动不确定请提出其具有确定运动的修改方案。 （a） （b）第三章 平面机构的运动分析一、综合题1、试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置（用符号直接在图上标出）。 2、已知图示机构的输入角速度w1,试用瞬心法求机构的输出速度w3。要求画出相应的瞬心，写出w3的表达式，并标明方向。3、在图示的齿轮-连杆组合机构中，试用瞬心法求齿轮1与3的传动比1/2。4、在图示的四杆机构中，=60mm, =90mm, =120mm, =10rad/s，试用瞬心法求：（1）当=165时，点C的速度；（2）当=165时，构件3的BC线上速度最小的一点E的位置及其速度的大小；（3）当时，角之值（有两个解）。5、如图为一速度多边形，请标出矢量、及矢量、的方向？6、已知图示机构各构件的尺寸，构件1以匀角速度1转动，机构在图示位置时的速度和加速度多边形如图b)、c) 所示。（1）分别写出其速度与加速度的矢量方程，并分析每个矢量的方向与大小，（2）试在图b)、c) 上分别标出各顶点的符号，以及各边所代表的速度或加速度及其指向。9试判断在图示的两个机构中，B点是否存在哥氏加速度？又在何位置时其哥氏加速度为零？作出相应的机构位置图。10、在图示的各机构中，设已知构件的尺寸及点B的速度（即速度矢量）。试作出各机构在图示位置的速度多边形。 11、在图示齿轮-连杆机构中，已知曲柄1的输入转速w1恒定，试就图示位置求： （1）分析所给两矢量方程中每个矢量的方向与大小；（2）规范地标出图示速度多边形中每个顶点的符号； VC2 = VB+ VC2B VC4 = VC2 + VC4C2方向：大小：三、综合题1、如图所示为一输送辊道的传动简图。设已知一对圆柱齿轮传动的效率为0.95；一对圆锥齿轮传动的效率为0.92 (均已包括轴承效率)。求该传动装置的总效率。2、图示为由几种机构组成的机器传动简图。已知：1=2=0.98，3=4=0.96，5=6=0.94，7=0.42，Pr=5KW，Pr=0.2KW。求机器的总效率。56123471256734PrPr3、图示铰链四杆机构中，AB杆为主动件，CD杆为从动件，虚线小圆为各铰链处之摩擦圆。已知构件CD上作用有生产阻力R，若不计构件的自重和惯性力，试确定：1）图示位置时，主动构件AB的转向；2）图示位置时，连杆BC所受的作用力R12和R32的作用线。（3）作用在主动件1上的驱动力矩M1的方向以及约束反力R21与R41的方位。6、在图示双滑块机构中，转动副A与B处的虚线小圆表示磨擦圆，在滑块1上加F力推动滑块3上的负载Q，若不计各构件重量及惯性力，试在图上画出构件2所受作用力的作用线。8、在图示的曲柄滑块机构中，虚线小圆表示转动副处的磨擦圆。若不计构件的重力和惯性力，试在图上画出图示瞬时作用在连杆BC上的运动副总反力的方向。9、一重量，在图示的力P作用下，斜面等速向上运动。若已知：，滑块与斜面间的摩擦系数。试求力P的大小及斜面机构的机械效率。2、已知曲柄摇杆机构摇杆CD的长度L=75，机架AD的长度L=100，行程速比系数K=1.25，摇杆的一个极限位置与机架间的夹角=45。试求曲柄和连杆的长度L、L。3、如图所示曲柄滑块机构，曲柄AB等速整周回转。1) 设曲柄为主动件，滑块朝右为工作行程，确定曲柄的合理转向；2）设曲柄为主动件，画出急位夹角，最小传动角出现的位置；3) 此机构在什么情况下，出现死点位置，作出死点位置。4、如图所示，设已知四杆机构各构件的长度为a=240mm，b=600mm，c=400mm，d=500mm。试问：1）当取杆4为机架时，是否有曲柄存在？2）若各杆长度不变，能否以选不同杆为机架的办法获得双曲柄机构和双摇杆机构？如何获得？3）若a、b、c三杆的长度不变，取杆4为机架，要获得曲柄摇杆机构，求d的取值范围。5、如图所示的铰链四杆机构中，各杆的长度为l1=28mm, l2=52mm, l3=50mm, l4=72mm,试求：）当取杆4为机架时，作出机构的极位夹角、杆3的最大摆角、最小传动角min并求行程速比系数K；）当杆1为机架时，将演化为何种类型的机构?为什么？并说明这时C、D两个转动副是周转副还是摆动副；）当取杆3为机架时，又将演化为何种机构？这时A、B两个转动副是否仍为周转副？6、已知曲柄摇杆机构ABCD的摇杆长度LCD=50mm，摇杆摆角=40o ，行程速比系数K=1.5，机架长LAD=40mm，试用作图法求出该机构的曲柄和连杆长LAB 和LBC 。7、量出下图所示平面铰链四杆机构各构件的长度，试问：）这是铰链四杆机构基本型式中的哪一种？为什么？）若以AB为原动件，此机构有无急回运动？为什么？）当以AB为原动件时此机构的最小传动角发生在何处？（在图上标出）该机构以何杆为原动件时，在什么情况下会出现死点？在图上作出死点发生的位置。8、在图示的四杆机构中，已知lAB=20mm，lBC=60mm，lBD=50mm，e=40mm，试确定：1）此机构有无急回运动？若有，试作图法确定极位夹角，并求行程速比系数K的值；2）当以AB为原动件时，标出此机构的最小传动角min和最小压力角min；3）作出当以滑块为主动件时机构的死点位置。9、试画出下图各机构图示位置的传动角。10、设计一铰链四杆机构，已知摇杆CD的行程速比系数K=1，摇杆的长度LCD=150mm，摇杆的极限位置与机架所成角度=30o和”=90o。要求：1）求曲柄、连杆和机架的长度LAB、LBC和LAD；2）判别该机构是否具有曲柄存在。11、在图示铰链四杆机构中，已知各杆长度，。）试确定该机构是否有曲柄？）若以构件AB为原动件，试画出机构的最小传动角；）回答在什么情况下机构有死点位置？12、在如图所示的铰链四杆机构中，若各杆长度为a =200mm，b =800mm，c=500 mm，d =600mm。试问：1)当取d为机架时，它为何种类型的机构？为什么？2)能否用选用不同杆为机架的办法来得到双曲柄机构与双摇杆机构？如何得到这类机构？3)在图上标出当以d为机架、a为原动件时机构的最小传动角min 。4)该机构以何杆为原动件，在什么位置时会出现死点？13、在图示机构中，试求AB为曲柄的条件。如偏距e=0，则杆AB为曲柄的条件又应如何？试问当以杆AB为机架时，此机构将成为何种机构？四、综合题1、图一所示为一对心滚子直动从动件圆盘形凸轮机构，已知凸轮的角速度，试在图上画出凸轮的基圆；标出机构在图示位置时的压力角和从动件的位移；并确定出图示位置从动件的速度。图一图二2、在图二所示凸轮机构，要求：1）给出该凸轮机构的名称；2）画出的凸轮基圆；3）画出在图示位置时凸轮机构的压力角和从动件（推杆）的位移。3、图示凸轮机构中，已知凸轮实际轮廓是以O为圆心，半径R=25mm的圆，滚子半径r=5mm，偏距e=10mm，凸轮沿逆时针方向转动。要求：1）在图中画出基圆，并计算其大小；2）分别标出滚子与凸轮在C、D点接触时的凸轮机构压力角；3）分别标出滚子与凸轮在C、D点接触时的从动件的位移。4、试画出图四所示凸轮机构中凸轮1的理论廓线，用反转法标出从动件2的最大升程h以及相应的推程运动角0。在图示位置时传动压力角为多少？图四图五5、如图五所示偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构，凸轮以w角速度逆时针方向转动。1）试在图中画出凸轮的理论廓线、偏置圆和基圆；2）用反转法标出当凸轮从图示位置转过90度时机构的压力角a和从动件的位移s。6、试分别标出三种凸轮机构在图示位置的压力角（凸轮转向如箭头所示）。7、已知图七为一摆动滚子从动件盘形凸轮机构。现要求：）画出凸轮的理论廓线及其基圆；）标出在图示位置时从动件2所摆过的角度；3）标出在图示位置时此凸轮机构的压力角。 图七图八8、已知如图八所示的直动平底推杆盘形凸轮机构，凸轮为r=30mm的偏心圆盘，AO=20mm。试求：（1）基圆半径和升程；（2）推程运动角、回程运动角、远休止角、近休止角；（3）凸轮机构的最大压力角和最小压力角；9、如图所示的凸轮机构中，凸轮为偏心轮，转向如图。已知R=30mm，LOA=10mm，r0=10mm, E、F为凸轮与滚子的两个接触点。试在图上标出：（1）从E点接触到F点接触凸轮所转过的角度。（2）F点接触时压力角F；（3）由E点接触到F点接触推杆的位移s；（4）找出最大压力角的机构位置，并标出max。第十一章 齿轮系及其设计一、综合题1、在图示轮系中，已知：蜗杆为单头且右旋，转速n1=2880r/min，转动方向如图示，其余各轮齿数为Z2=80，Z2=40，Z3=60，Z3=36，Z4=108，试：(1)说明轮系属于何种类型；(2)计算齿轮4的转速n4；(3)在图中标出齿轮4的转动方向。2、在图二所示轮系中，单头右旋蜗杆1的回转方向如图，各轮齿数分别为Z2=37，Z2=15，Z3=25，Z3=20，Z4=60，蜗杆1的转速n1=1450r/min，方向如图。试求轴B的转速nH的大小和方向。图二图三3、在图三所示的齿轮系中,设已知各轮齿数Z1=Z2=Z3=Z4=20,又齿轮1, 3，3,5同轴线,均为标准齿轮传动。若已知齿轮1的转速为n1=1440r/min，试求齿轮5的转速。4、在图四所示轮系中，已知：各轮齿数为Z1=Z3=Z4=15,Z2=60，Z4=Z5=30，试求传动比i15：图四图五5、已知图五所示轮系中各轮的齿数：Z1=20，Z2=40，Z3=15，Z4=60，轮1的转速为n1=120r/min，转向如图。试求轮3的转速n3大小和转向。6、在图示的轮系中,已知Z1=Z3=Z4=Z6=Z8=20, Z2=Z5=40, Z7=Z9=80,求i19=?7、在图七所示的轮系中,已知Z1=20，Z2=40,Z2=30,Z3=100 ,Z4=90,求i14的大小图七图八8、在图八所示的轮系中,已知Z1=Z4=40, Z1=Z2= Z4=20,Z2=30, Z3=30,Z3=15，试求: i1H9、图九所示轮系中，Z1=Z2=40，Z2=Z3=Z5=20，Z4=80试判断该属何种轮系？并计算传动比i15=？图九图十10、图十所示的轮系中，已知各齿轮齿数Z1=20， Z2=30，Z3=80，Z4=40,Z5=20，轮1的转速n1=1000 r/min，方向如图，试求：轮5的转速n5的大小和方向。11、在图十一所示轮系中，设已知各轮齿的齿数Z1=1（右旋），Z2=57， Z2=19，Z3=17， Z4=53，又知蜗杆转速n1=1000r/min，转向如图示。试求：轮5的转速n5的大小和方向。图十一图十二12、如图十二所示轮系.已知各齿轮的齿数为Z1=20,Z2=40,Z2=30,Z3=40, Z3=20,Z4=90轮1的转速n1=1400r/min, 转向如图示，试求系杆H的转速nH的大小和方向:13、如图十三所示的周转轮系中,已知各轮齿数为Z1=39,Z2=78,Z2=39,Z3=20,试求传动比iH3。图十三图十四14、在图十四所示复合轮系中，已知各齿轮的齿数为Z1=17，Z2=23，Z2=20，Z3=60， Z3=20，Z4=40，构件H的转速nH=200r/min, 转向如图示，试求轮4的转速n4的大小和转向。15、如图十五所示，一大传动比的减速器。已知其各轮的齿数为Z1=20，Z2=40，Z2=20，Z3=60, Z3=30,Z4=80，求该轮系传动比i1H。图十五图十六16、如图十六所示轮系中，各齿轮为渐开线标准圆柱齿轮，作无侧隙传动，他们的模数也均相等，其转向见图，且已知齿轮1、2，及2齿数分别为Z1=20，Z2=48，Z2=20，求齿轮3齿数和传动比i1H。17、如图示行星轮系，已知各轮的齿数：Z1=Z3=80，Z3=Z5=20，以及齿轮1的转速n1=70rmin,方向如图示。试求：齿轮5的转速n5的大小和方向。参考答案第二章机械的结构分析二、综合题1 n = 7 ，pl = 9 ，ph = 1 从图中可以看出该机构有2个原动件，而由于原动件数与机构的自由度数相等，故该机构具有确定的运动。2 （a）D、E处分别为复合铰链（2个铰链的复合）；B处滚子的运动为局部自由度；构件F、G及其联接用的转动副会带来虚约束。 n = 8 ，pl = 11 ，ph = 1 3 （c）n = 6 ，pl = 7 ，ph = 3 （e）n = 7 ，pl = 10 ，ph = 0 4 （a）n = 5 ，pl = 7 ，ph = 0 级组 级组因为该机构是由最高级别为级组的基本杆组构成的，所以为级机构。（c）n = 5 ，pl = 7 ，ph = 0 级组因为该机构是由最高级别为级组的基本杆组构成的，所以为级机构。5 n = 7 ，pl =10 ，ph = 0 级组 级组当以构件AB为原动件时，该机构为级机构。 级组 级组 级组 当以构件FG为原动件时，该机构为级机构。 可见同一机构，若所取的原动件不同，则有可能成为不同级别的机构。6 （a）n = 3 ，pl = 4 ，ph = 1 因为机构的自由度为0，说明它根本不能运动。而要使机构具有确定的运动，必须使机构有1个自由度（与原动件个数相同）。其修改方案可以有多种，下面仅例举其中的两种方案。n = 4 ，pl = 5 ，ph = 1 此时机构的自由度数等于原动件数，故机构具有确定的运动。第三章平面机构的运动分析一、综合题1、解：2、由相对瞬心的定义可知： 所以方向为逆时针转向，（如图所示）。3、解：1）计算此机构所有瞬心的数目 K=N（N-1）/2=6（6-1）/2=15；2）如图所示，为了求传动比1/2，需找出瞬心 P16、P36、P12、P23，并按照三心定理找出P13；3)根据P13的定义可推得传动比1/2计算公式如下：由于构件1、3在K点的速度方向相同，从而只和同向。4、解：1）以选定的比例尺作机构运动简图（图b）。 2）求定出瞬心的位置（图b），因为为构件3的绝对瞬心，有=100.06/0.00378=2.56（rad/s）=0.4(m/s)3)定出构件3的BC线上速度最小的点E的位置 因为BC线上的速度最小点必与点的距离最近，故从引BC的垂线交于点E，由图可得 =0.357（m/s） 4)定出时机构的两个位置（见图c，注意此时C点成为构件3的绝对瞬心），量出 1=26.4；2=226.65、解：6、解：（1）把B点分解为B2和B3两点，运用相对运动原理列出速度与加速度的矢量方程，并分析每个矢量的方向与大小如下： 方向 AB AB向下 /BC大小 ? w1lAB ? 方向 BC BC BA BC向下 BC大小 w32lBC ? w12lAB 2w3vB3B2 ?（2）标出各顶点的符号，以及各边所代表的速度或加速度及其指向如下：7、解：nAB(B1,B2,B3)V112333大小 ？ V1 ？ 方向 AB 水平 /导路w3=VB2 / LAB =pb2mv /LAB 大小 w32LAB ？ 0 0 ? 方向 /AB AB /导路a3=aB2t / LAB = nb2 ma /LAB8、解：根据速度多边形判断如下：第一步：由pb方向得杆2角速度方向如图所示；第二步：把矢量c3c2绕2方向旋转90度得方向。9、解：在a)图机构中存在哥氏加速度，但在导杆3的两个极限摆动位置时，以及滑块2相对于导杆3的两个极限滑动位置时，哥氏加速度为零。这是因为前者的瞬时牵连转速为零，而后者的瞬时相对平动为零，均导致哥氏加速度瞬时为零；相应的机构位置图略在b)图机构中由于牵连运动为平动，故没有哥氏加速度存在。10、解：11、解： 方向 DC AB向右 BC大小 ? w1lAB ? 方向 AC DC AC大小 ? w2lDC ?标出顶点如图所示。12、解 ：1）以做机构运动简图2）速度分析 根据以做其速度多边形（图b） 根据速度影像原理，做，且字母顺序一致得点e，由图得： （顺时针） （逆时针） =3.27（rad/s）3）加速度分析 根据机速度矢量方程 以做加速度多边形（图c） 根据加速度影像原理，做，且字母顺序一致得点由图点得 （逆时针）第四章平面机构的力分析+第五章效率和自锁三、综合题1、解：此传动装置为一混联系统。圆柱齿轮1、2、3、4为串联圆锥齿轮5-6、7-8、9-10、11-12为并联。此传动装置的总效率2、解：561234712567P2P234PrPr设机构3、4、5、6、7 组成的效率为3，则机器的总效率为=123而， P2 34= Pr ，P2 567= Pr将已知代入上式可得总效率=123=0.8373、解：CR32BR122AR21BR411M116、解：8、解：三、计算题解：建立平衡的矢量方程如下作力矢量图：量出的大小，即=15kg.cm，则kg，相位在左上方，与竖直方向夹角。第八章平面连杆机构及其设计1、图a为导杆机构，或为曲柄摇杆机构。图b为曲柄滑块机构。 2、解：根据题意作图极位夹角=180= 180=20在ADC中,AC=其中AD=100 ,DC=75 , =45故得AC=70.84又= 求得CAD=48.47故CAD=CAD-=48.47-20=28.47在ADC中，已知两边一角，三角形可解，求得 AC=BC+AB=145.81 AC=BC-AB=70.84 解方程组得AB=37.49, BC=108.334、解：a=240，b=600，c=400，d=500， a+ b d +c 满足杆长条件。1）当杆4为机架，最段杆1为连架杆，机构有曲柄存在；2）要使此机构成为双曲柄机构，则应取杆1为机架；要使此机构成为双摇杆机构，则应取杆3为机架。3）若a、b、c三杆的长度不变，取杆4为机架，要获得曲柄摇杆机构，d的取值范围应为440d760。8、解：1）此机构有急回运动；用作图法作出机构的极位，并量得极位夹角=7.3；计算行程速比系数K=（180+）/（180-）=1.085；2）作此机构传动角最小和压力角最小的位置，并量得min=60，min=0；3）作滑块为主动件时机构的两个死点位置，即C1B1A及C2B2A两位置。10、解：1）机构的极位夹角，=180=180=0因此连杆在两极位时共线，如图所示：在DC1C2中因DC1= DC2，C1DC2=60 故DC1C2为等边三角形， 在直角ADC2中DAC2=30，因此C1DA为等腰三角形（