2010西南大学机械原理习题卡-答案

11填空题1机械是机器和机构的总称。机械原理课程的研究内容是有关机械的基本理论问题。2各种机构都是用来传递与变换运动和力的可动的装置。如齿轮机构、连杆机构、凸轮机构等。3凡用来完成有用功的机器是工作机。如机床、起重机、纺织机等。凡将其它形式的能量转换为机械能的机器是原动机。如电动机、蒸气机、内燃机等。4在机器中，零件是制造的单元，构件是运动的单元。5机器中的构件可以是单一的零件，也可以是由多个零件装配成的刚性结构。在机械原理课程中，我们将构件作为研究的基本单元。6两个构件直接接触形成的可动联接称为运动副。7面接触的运动副称为低副，如移动副、转动副等。点或面接触的运动副称为高副，如凸轮副、齿轮副等。8构件通过运动副的连接而构成的可相对运动的系统是运动链，若组成运动链的各构件构成首尾封闭的系统称为闭链，若未构成首尾封闭的系统称为开链。9在运动链中，如果将其中一个构件固定而成为机架，则该运动链便成为机构。10平面机构是指组成机构的各个构件均在同一个平面上运动。11在平面机构中，平面低副提供2个约束，平面高副提供1个约束。12机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数的数目称为机构的自由度。13机构具有确定运动的条件是机构的原动件数目应等于机构的自由度的数目。12试画出图示平面机构的机构示意图，并计算自由度（步骤1）列出完整公式，2）带入数据，3）写出结果）。其中图A唧筒机构用于水井的半自动汲水机构。图中水管4直通水下，当使用者来回摆动手柄2时，活塞3将上下移动，从而汲出井水。解自由度计算画出机构示意图N3PL4PH0P0F0F3N2PLPHPF33（2400）01图B缝纫机针杆机构原动件1绕铰链A作整周转动，使得滑块2沿滑槽滑动，同时针杆作上下移动，完成缝线动作。解自由度计算画出机构示意图N3PL4PH0P0F0F3N2PLPHPF3324000113试绘出图A所示偏心回转油泵机构的运动简图各部分尺寸由图中直接量取。图中偏心轮1绕固定轴心A转动，外环2上的叶片A在可绕轴心C转动的圆柱3中滑动，将低压油从右湍吸入，高压油从左端排出。观察方向32414321解1选取适当比例尺L，绘制机构运动简图见图B2分析机构是否具有确定运动N3PL4PH0P0F0F3N2PLPHPF33240001机构原动件数目1机构有无确定运动有确定运动想一想通过对本油泵机构运动简图的绘制，你对机构运动简图的作用和优点有何进一步的认识14图A所示为一具有急回作用的冲床。图中绕固定轴心A转动的菱形盘1为原动件，其与滑块2在B点铰接，通过滑块2推动拨叉3绕固定轴心C转动，而拨叉3与圆盘4为同一构件。当圆盘4转动时，通过连杆5使冲头6实现冲压运动。试绘制其机构运动简图，并计算自由度。BL1MM/MMACB1324BL1MM/MM5342167解1选取适当比例尺L，绘制机构运动简图见图B2分析机构是否具有确定运动N5PL7PH0P0F0F3N2PLPHPF35270001机构原动件数目1机构有无确定运动有确定运动想一想1如何判断菱形盘1和滑块是否为同一构件它们能为同一构件吗2为了使冲头6得到上下运动，只要有机构CDE即可，为什还要引入机构ABC可在学过第三章后再来想想15图A所示为一简易冲床的初拟设计方案。设计者的思路是动力由齿轮1输入，使轴A连续回转而固装在轴A上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构使冲头4上下运动，以达到冲压的目的。试绘出其机构运动简图（各尺寸由图上量取），分析是否能实现设计意图，并提出修改方案。解1选取适当比例尺L，绘制机构运动简图见图B2分析是否能实现设计意图N3PL4PH1P0F0F3N2PLPHPF33241000机构有无确定运动无确定运动能否实现设计意图不能3提出修改方案（图C）C想一想1通过本题你对在设计新的机械或分析现有机械时，首先要绘制机构的运动简图有什么体会2计算机构自由度的目的是什么3当机构的自由度小于1时，可通过哪些途径来增加自由度本题中还可列出哪些简单而又适用的修改方案计算1619题各机构的自由度。161）按传动顺序用数字1、2、3在图示机构上给构件编号。2）计算自由度，并机构判断有无确定运动在图中指明复合铰链、局部自由度和虚约束N8PL10PH2P0F1BL1MM/MM4532B3B2P1145321143211A编号暂略复合铰链局部自由度F3N2PLPHPF382102011机构原动件数目1机构有无确定运动有确定运动171）按传动顺序用数字1、2、3在图示机构上给构件编号。2）计算自由度，并判断机构有无确定运动在图中指明复合铰链、局部自由度和虚约束N8PL10PH2P1F1F3N2PLPHPF382102112机构原动件数目2机构有无确定运动有确定运动181）按传动顺序用数字1、2、3在图示机构上给构件编号。2）计算自由度，并判断机构有无确定运动在图中指明复合铰链、局部自由度和虚约束N10PL13PH2P0F1F3N2PLPHPF3102132011冲压机机构编号暂略虚约束局部自由度虚约束复合铰链复合铰链局部自由度编号暂略机构原动件数目1机构有无确定运动有确定运动191）按传动顺序用数字1、2、3在图示机构上给构件编号。2）计算自由度，并判断机构有无确定运动在图中指明复合铰链、局部自由度和虚约束N10PL14PH1P1F1F3N2PLPHPF3102141111机构原动件数目1机构有无确定运动有确定运动计算下列机构的自由度，并判断机构级别。1101）按传动顺序用数字1、2、3在图示机构上给构件编号。2）计算自由度，并判断有无确定运动在图中指明复合铰链、局部自由度和虚约束N9PL13PH0P0F0F3N2PLPHPF复合铰链编号暂略编号暂略复合铰链虚约束局部自由度II级杆组392130001机构原动件数目1机构有无确定运动有确定运动3）杆组拆分，并判断机构级别（从远离原动件的方向开始拆分）可见，该机构为II级机构。1111）按传动顺序用数字1、2、3在图示机构上给构件编号。2）计算自由度，并判断有无确定运动请在图中指明复合铰链、局部自由度和虚约束N7PL10PH0P0F0F3N2PLPHPF372100001机构原动件数目1机构有无确定运动有确定运动I级杆组II级杆组II级杆组II级杆组复合铰链编号暂略3）杆组拆分，并判断机构级别（从远离原动件的方向开始拆分）可见，该机构为II级机构。I级杆组II级杆组II级杆组II级杆组2填空题1速度瞬心是两刚体上瞬时速度相等的重合点。2若瞬心的绝对速度为零，则该瞬心称为绝对瞬心；若瞬心的绝对速度不为零，则该瞬心称为相对瞬心。3当两个构件组成移动副时，其瞬心位于垂直于导路方向的无穷远处。当两构件组成高副时，两个高副元素作纯滚动，则其瞬心就在接触点处；若两个高副元素间有相对滑动时，则其瞬心在过接触点两高副元素的公法线上。4当求机构的不互相直接联接各构件间的瞬心时，可应用三心定理来求。53个彼此作平面平行运动的构件间共有3个速度瞬心，这几个瞬心必定位于一条直线上。6机构瞬心的数目K与机构的构件数N的关系是KNN1/2。7铰链四杆机构共有6个速度瞬心，其中3个是绝对瞬心。8速度比例尺表示图上每单位长度所代表的速度大小，单位为M/S/MM。加速度比例尺A表示图上每单位长度所代表的加速度大小，单位为M/S2/MM。9速度影像的相似原理只能应用于构件，而不能应用于整个机构。10在摆动导杆机构中，当导杆和滑块的相对运动为平动，牵连运动为转动时（以上两空格填转动或平动），两构件的重合点之间将有哥氏加速度。哥氏加速度的大小为2相对速度牵连角速度；方向为相对速度沿牵连角速度的方向转过90之后的方向。22试求出图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置用符号直接标注在图上。IJP23在图A所示的四杆机构中，LAB60MM,LCD90MM，LADLBC120MM，210RAD/S，试用瞬心法求1）当165时，点C的速度VC；2）当165时，构件3的BC线上速度最小的一点E的位置及速度的大小；3）当VC0时，角之值（有两个解）；解1）以选定的比例尺L作机构运动简图1234ABCD2A1234BCDAP23（P13）P14（P24）P34P1223490AB1CP12P14（P13）P23P24P3432B4A1P13P34P24P14P23P121234BCAP12P23（P24）P34P14P13（图B）。2）求VC，定出瞬心P13的位置（图B）VC3L41P3231BLLG24174418MM/S06583）定出构件3的BC线上速度最小的点E的位置E点位置如图所示。VE3L245231P374MM/S4）定出VC0时机构的两个位置（作于图C），量出145227想一想1要用瞬心法求解某构件（如构件3）上点的速度，首先需要定出该构件的何种瞬心2构件（如构件3）上某点的速度为零，则该点一定就是它的什么瞬心24在图示摆动导杆机构中，BAC90，LAB60MM，LAC120MM，曲柄AB以等角速度130RAD/S转动。请按照尺寸按比例重新绘制机构运动简图，试用相对运动图解法求构件3的角速度和角加速度。解取长度比例尺作机构运动简图ML/01VB21LAB30601800MM/S18M/SAB212LAB3026054M/S2L0003M/MMC1AB1B22C1P13C2P1321D1411CB23AABCL0003M/MMB1234AD165P122P12P23P34P14P13E3232BBVV方向BCABBC大小1LAB16RAD/S，顺时针323232NTKRBBBAAAVVV方向BCBCBACBCB大小32LBC12LAB22VB3B201VMS/32KBAVP1210RAD/S2，逆时针注1和1计算过程略25图示的各机构中，设已知各构件的尺寸，原动件1以等角速度1顺时针方向转动。试用图解法求机构在图示位置时构件3上C点的速度及加速度列出相对运动图解法矢量公式，进行大小、方向分析，最后将下面的速度矢量图和加速度矢量图补充完整。上图中，ABCDBLL2CVVNTNTCBCBAAAVVV1BB214D3ACP（C）BPPB3B2MSA/2B3B3B2CN2，C方向CDABBC方向CDCDBACBCB大小1LAB大小CD2LCD12LABCB2LCB有VC0，30，2051ACACT15AB1512LAB33232CBCBCVVV方向ABBCBC大小1LAB033323232NTKRCBCBCCAAAAVVV方向BACBCBBC大小12LAB32LCB023VC3C20有VC31LABAC3026已知在图示机构中，LABLBCLCDL，且构件1以1匀速转动。AB、BC处于水平位置CDBC，试用相对运动图解法求3，3（V和A可任意选择）。解属于两构件间重合点的问题思路因已知B2点的运动，故通过B2点求B3点的运动。1）速度分析3232BBVV方向BDABCD12C34AB1BC3PC23CP3NB32BV1DCBA2341B2PB3大小12L在速度多边形中，B3与极点P重合，VB30且3VB3/LBD0，由于构件2与构件3套在一起，2302）加速度分析33323232NTNKRBBBBAAAVVV方向BDBACD大小012L0在加速度多边形中，矢量代表3BUV3TBA则有213TBDLL将矢量移至B3点，可见为3逆时针。3BUV27已知铰链四杆机构的位置、速度多边形和加速度多边形如下图所示。试求构件1、2和3上速度均为的点X1、X2和X3的位置；V构件2上加速度为零的点Q位置，并求出该点的速度；QV构件2上速度为零的点H位置，并求出该点的加速度；HA3TBA32RBAB3B2P或HQX3X2X11ABCD1234PQN2BCN3PA,D,HCXX1X2X3L0002M/MMA005M/S2/MMV001M/S/MMHQAHV00569345M/SHPVQV00139039M/SPQB各速度矢量和加速度矢量的大小任意，但方向必须与此答案相同1、填空题1作用在机械上的力分为驱动力和阻抗力两大类。2对机构进行力分析的目的是1确定运动副中的反力；2确定机械上的平衡力或平衡力矩。3确定构件惯性力的一般性方法中，对作平面移动的物体，其惯性力为MA；对绕定轴转动的构件，若转动轴线不通过质心，则其惯性力为MA，而惯性力偶矩为J；若转动轴线通过质心，则只存在J。4质量代换法是指把构件质量按一定条件用集中于构件上某几个选定点的假想集中质量来代替。假想的集中质量称为代换质量，其所在的位置称为代换点。5质量代换应满足三个基本条件代换前后构件的质量不变；代换前后构件的质心位置不变；代换前后构件对质心轴的转动惯量不变。6质量代换中，动代换是指满足质量不变、质心位置不变以及对质心轴的转动惯量不变；而静代换则是指只满足构件的质量不变和质心位置不变。7在滑动摩擦系数相同条件下，槽面摩擦比平面摩擦大，其原因是槽面摩擦的当量摩擦系数为，明显大于F，因此，机械中三角带传动比平型带传动用得更为广SINF泛，而联接用的螺纹更多地采用三角形为螺纹牙型。4考虑摩擦的移动副，当发生加速运动时，说明外力的作用线与运动方向法线的夹角大于摩擦角，当发生匀速运动时，说明外力的作用线与运动方向法线的夹角等于摩擦角，当发生减速运动时，说明外力的作用线与运动方向法线的夹角小于摩擦角。4考虑摩擦的转动副，当发生加速运动时，说明外力的作用线在摩擦圆之外，当发生匀速运动时，说明外力的作用线与摩擦圆相切，当发生减速运动时，说明外力的作用线与摩擦圆相割。2、分析计算题1当图示的轧钢机的轧辊回转时,不需外力的帮助即能将轧件带入轧辊之间。（忽略轧件自重）1试证明这时轧辊与扎件间的摩擦角不应小于；2若D1200MM,A25MM及轧辊与扎件间的摩擦系数F03，求扎件的最大厚度H。1图示工件在A点处受到辊子给工件的作用力，根据摩擦角的定义，该力方向将沿接触点公法线方向，向阻碍工件相对辊子运动方向偏转摩擦角，如图所示同理，在A点对应的点处也有同样情况明显，两个力的合力必须产生向右的分力才能将工件牵引入内，即必须才能完成牵引2由几何关系MTGRH60857210COS6025COS2对图示机构的各构件作出力分析，画出各构件的受力分析图（不考虑惯性力,考虑摩擦力与不考虑摩擦力分别分析，摩擦角和摩擦圆大小自定）。1234DMF3对图示机构的各构件作出力分析，画出各构件的受力分析图（不考虑惯性力,考虑摩擦力与不考虑摩擦力分别分析，摩擦圆大小自定）。考虑摩擦各构件不考虑摩擦各构件DFFM考虑摩擦各构件不考虑摩擦各构件1、填空题1设机器中的实际驱动力为，在同样的工作阻力和不考虑摩擦时的理想驱动力为，PP0则机器效率的计算式是/。02设机器中的实际生产阻力为，在同样的驱动力作用下不考虑摩擦时能克服的理想Q生产阻力为,则机器效率的计算式是/。Q0Q03假设某机器由两个机构串联而成，其传动效率分别为和，则该机器的传动效率为12。124假设某机器由两个机构并联而成，其传动效率分别为和，则该机器的传动效率为12（P11P22）/P1P2。5从受力观点分析，移动副的自锁条件是外力的作用线与运动方向法线的夹角小于等于摩擦角；转动副的自锁条件是外力的作用线与摩擦圆相切或相割；从效率观点来分析，机械自锁的条件是效率小于等于零。二、分析计算题1某滑块受力如图所示，已知滑块与地面间摩擦系数F，试求F与Q分别为驱动力时的机构运动效率。F为驱动力FTG1于是由正弦定理90SIN令，得0I00QF因此，其效率为90SINSI00当Q为驱动力，F变为阻力，取代替上式中的，并取倒数，得QFQFQ09F090SINI00）F2图示楔块机构。已知，各摩擦面间的摩擦系数均为,阻力60OF015N。试Q10画出各运动副的总反力；画出力矢量多边形；求出驱动力P值及该机构效率。015378FTG由正弦定理和90SIN2180SIN21RP90SIN2SIN12RQ于是P2SIN90SIN0代入各值得NP70143取上式中的，可得00于是690P第六章机械的平衡答案一、填空题1研究机械平衡的目的是部分或完全消除构件在运动时所产生的惯性力和惯性力偶矩，减少或消除在机构各运动副中所引起的附加动压力，减轻有害的机械振动，改善机械工作性能和延长使用寿命。2回转构件的直径和轴向宽度之比符合条件或有重要作用的回转构件，必须满足动平衡条件方能平DB/5稳地运转。如不平衡，必须至少在2个校正平面上各自适当地加上或去除平衡质量，方能获得平衡。3只使刚性转子的惯性力得到平衡称静平衡，此时只需在1个平衡平面中增减平衡质量；使惯性力和惯性力偶矩同时达到平衡称动平衡，此时至少要在2个选定的平衡平面中增减平衡质量，方能解决转子的不平衡问题。4刚性转子静平衡的力学条件是质径积向量和等于零，而动平衡的力学条件是质径积向量和等于零，离心力引起的合力矩等于零。5符合静平衡条件的回转构件，其质心位置在回转轴线上。静不平衡的回转构件，由于重力矩的作用，必定在质心最低处位置静止，由此可确定应加上或去除平衡质量的方向。6图A、B、C中，S为总质心，图A,B中的转子具有静不平衡，图C中的转子是动不平衡。7机构总惯性力在机架上平衡的条件是机构的总质心静止不动。8在图示A、B、C三根曲轴中，已知，并作轴向等间隔布置，并且各曲拐都在同一1234MRRM轴平面内，则其中A,B,C轴已达静平衡，C轴已达动平衡。二、判断题1若刚性转子满足动平衡条件，这时我们可以说该转子也满足静平衡条件。2不论刚性回转体上有多少个平衡质量，也不论它们如何分布，只需要在任意选定两个平面内，分别适当地加平衡质量即可达到动平衡。3经过动平衡校正的刚性转子，任一回转面内仍可能存在偏心质量。4作往复运动或平面复合运动的构件可以采用附加平衡质量的方法使它的惯性力在构件内部得到平衡。三、选择题1设图示回转体的材料均匀，制造精确，安装正确，当它绕AA轴线回转时是处于D状态。A静不平衡B静平衡C完全不平衡D动平衡2图示为一圆柱凸轮。设该凸轮的材料均匀，制造精确，安装正确，则当它绕AA轴线转动时，是处于B状态。A静不平衡B静平衡C完全不平衡D动平衡3机械平衡研究的内容是CA驱动力与阻力间的平衡B各构件作用力间的平衡C惯性力系间的平衡D输入功率与输出功率间的平衡4图示一变直径带轮。设该带轮的材料均匀，制造精确，安装正确，当它绕AA轴线回转时是处于D状态。A静不平衡B静平衡C完全不平衡D动平衡5图示为一发动机曲轴。设各曲拐部分的质量及质心至回转轴线的距离都相等，当该曲轴绕OO轴线回转时是处于B状态。A静不平衡B静平衡C完全不平衡D动平衡7为了平衡曲柄滑块机构ABC中滑块C的往复惯性力曲柄和连杆质量不计，在原机构上附加一对称滑块机构。设滑块和质量相等，,机构在运转时能达到B。ABCABLBCLA惯性力全部平衡，且不产生附加惯性力偶矩。B惯性力全部平衡，但产生附加惯性力偶矩。C惯性力部分平衡，且不产生附加惯性力偶矩。D惯性力部分平衡，但产生附加惯性力偶矩。四、计算题1图示两个回转构件是否符合静平衡条件是否符合动平衡条件为什么442对A304260IMR处于静平衡状态对B，,处于静平衡状态15410IR将分解到1，3平面内2281MAA1263124在平面1中，6450IMR在平面3中1IR所以，图B处于动平衡状态2图示为绕O点回转的薄片圆盘，在位置1、2处钻孔，孔部分材料质量分别为10MR2R，。为进行静平衡，欲在半径的圆周上钻一孔。试表示出孔的方向，0KGM25KG5BB并求出钻去材料的质量。BM3图示为一鼓轮，上有重块A、B，已知它们的质量，今欲在平面、上分别加一平A4KGMB2衡质量和，它们分布在的圆周上，使鼓轮达到完全平衡。试求和的大小，并在BM120BM图中画出它的安放位置。将不平衡质量、分解至，平面内，因为位于平面内，不用分解，所以只AMBIAMI需要分解B2601260IB73KGIM1201KGM5R由静平衡条件120BMRR得，方向如图所示。KGB所以钻孔的质量为015KG/B7239KGIIBBM在平面内，由得0IR226650IIBABM723KGIM设与竖直方向的夹角为，则IB，50723064TANIIBBA564IB在平面II内由得0IMR56IIBB79KGIB方向如图所示。4某转子由两个互相错开的偏心轮组成，每一偏心轮的质量均为，偏心距均为，拟在平衡平面A、B09MR上半径为处添加平衡质量，使其满足动平衡条件，试求平衡质量和的大小和方向。2RBABB第七章机械的运转及其速度波动的调节答案一、填空题1设某机器的等效转动惯量为常数，则该机器作匀速稳定运转的条件在每一瞬时,驱动功率等于阻抗功率，作变速稳定运转的条件是在一个运动周期中，驱动功等于阻抗功。2机器中安装飞轮的原因，一般是为了调节周期性速度波动，同时还可获降低原动机功率的效果。3在机器的稳定运转时期，机器主轴的转速可有两种不同情况，即等速稳定运转和变速稳定运转，在前一种情况，机器主轴速度是常数，在后一种情况，机器主轴速度是作周期性波动。4机器中安装飞轮的目的是降低速度波动，降低电动机功率。5某机器的主轴平均角速度，机器运转的速度不均匀系数，则该机器的最大角速度10/MRADS051025RAD/S，最小角速度975RAD/S。MAXIN6机器等效动力学模型中的等效质量转动惯量是根据动能相等等效质量的动能等于机器所有运动构件的动能之和原则进行转化的，因而它的数值除了与各构件本身的质量（转动惯量有关外，还与各构件质心处速度、构件角速度与等效点的速度之比的平方有关。7机器等效动力模型中的等效力矩是根据瞬时功率相等原则进行转化的，因而它的数值除了与原作用力矩的大小有关外，还与外力作用点与等效点的速度之比有关。8若机器处于起动开车阶段，则机器的功能关系应是输入功大于输出功和损失功之和，系统动能增加，机器主轴转速的变化情况将是机器主轴的转速大于它的初速，由零点逐步增加到正常值。9若机器处于停车阶段，则机器的功能关系应是输入功小于输出功和损失功之和，系统动能减少，机器主轴转速的变化情况将是机器主轴的转速，由正常速度逐步减小到零。10用飞轮进行调速时，若其它条件不变，则要求的速度不均匀系数越小，飞轮的转动惯量将越大，在满足同样的速度不均匀系数条件下，为了减小飞轮的转动惯量，应将飞轮安装在高速轴上。11当机器运转时，由于负荷发生变化使机器原来的能量平衡关系遭到破坏，引起机器运转速度的变化，称为非周期性速度波动。为了重新达到稳定运转，需要采用调速器来调节。51312在机器稳定运转的一个运动循环中，运动构件的重力作功等于零，因为运动构件重心的位置没有改变。13机器运转时的速度波动有周期性速度波动和非周期性速度波动两种，前者采用安装飞轮调节,后者采用安装调速器进行调节。14若机器处于变速稳定运转时期，机器的功能特征应有一个运动循环内输入功于等于输出功与损失功之和，它的运动特征是每一个运动循环的初速度和末速度相等。15当机器中仅包含定传动比机构时，等效动力学模型中的等效质量转动惯量是常量，若机器中包含变传动比机构时，等效质量转动惯量是机构位置的函数。16图示为某机器的等效驱动力矩和等效阻力矩的DMR线图，其等效转动惯量为常数，该机器在主轴位置角等于时，/2主轴角速度达到,在主轴位置角等于时，主轴角速度达到MAX2。MIN二、判断题1为了使机器稳定运转，机器中必须安装飞轮。2机器中安装飞轮后，可使机器运转时的速度波动完全消除。3为了减轻飞轮的重量，最好将飞轮安装在转速较高的轴上。4机器稳定运转的含义是指原动件机器主轴作等速转动。5机器作稳定运转，必须在每一瞬时驱动功率等于阻抗功率。6机器等效动力学模型中的等效质量转动惯量是一个假想质量转动惯量，它的大小等于原机器中各运动构件的质量转动惯量之和。7机器等效动力学模型中的等效质量转动惯量是一个假想质量转动惯量，它不是原机器中各运动构件的质量转动惯量之和，而是根据动能相等的原则转化后计算得出的。8机器等效动力学模型中的等效力矩是一个假想力矩，它的大小等于原机器所有作用外力的矢量和。9机器等效动力学模型中的等效力矩是一个假想力矩，它不是原机器中所有外力矩的合力，而是根据瞬时功率相等的原则转化后算出的。10机器等效动力模型中的等效力矩是根据瞬时功率相等原则转化后计算得到的，因而在未求得机构的真实运动前是无法计算的。三、选择题1在机械稳定运转的一个运动循环中，应有AA惯性力和重力所作之功均为零；B惯性力所作之功为零，重力所作之功不为零；C惯性力和重力所作之功均不为零；D惯性力所作之功不为零，重力所作之功为零。2机器运转出现周期性速度波动的原因是C。A机器中存在往复运动构件，惯性力难以平衡；B机器中各回转构件的质量分布不均匀；C在等效转动惯量为常数时，各瞬时驱动功率和阻抗功率不相等，但其平均值相等，且有公共周期；D机器中各运动副的位置布置不合理。3机器中安装飞轮的一个原因是为了C。A消除速度波动；B达到稳定运转；C减小速度波动；D使惯性力得到平衡，减小机器振动。4设机器的等效转动惯量为常数，其等效驱动力矩和等效阻抗力矩的变化如图示，可判断该机器的运转情况应是B。A匀速稳定运转；B变速稳定运转；C加速过程；D减速过程。5在图735传动系统中，已知,120Z6,。如以齿轮4为等效构件，则齿轮1的等效320Z8转动惯量将是它自身转动惯量的B。A12倍；B144倍；C1/12D1/144。5在图735传动系统中，已知,。如以齿轮1为等效构件，则作用于齿轮4120Z6320Z8的力矩的等效力矩等于C。4M4A12倍；B144倍；C1/12D1/144。6如果不改变机器主轴的平均角速度，也不改变等效驱动力矩和等效阻抗力矩的变化规律，拟将机器运转速度不均匀系数从010降到001，则飞轮的转动惯量将近似等于A。为原飞轮转动惯量为原飞轮转动惯量FIFIA10；B100；C1/10D1/1007将作用于机器中所有驱动力、阻力、惯性力、重力都转化到等效构件上，求得的等效力矩和机构动态静力分析中求得的在等效构件上的平衡力矩，两者的关系应是B。A数值相同，方向一致；B数值相同，方向相反；C数值不同，方向一致；D数值不同，方向相反。四、计算题1在图示曲柄滑块机构中，设已知各构件的尺寸、质量、质心位置、转动惯量，构件1的角速度。又MSSJ1设该机构上作用有常量外力矩、。试5541M3R2F1写出在图示位置时，以构件1为等效构件的等效力矩和等效转动惯量的计算式。2等效力矩和等效转动惯量是常量还是变量若是变量则需指出是机构什么参数的函数，为什么0223111COSCOS8SSFVRVMM22231111SSSVVJMJM因、分别和速度比、速度平方有关，而连杆机构中速度比与机构位置有关，速度比是变量，故等效力矩和M等效转动惯量变变量，它们是曲柄位置的函数。2一机械系统，当取其主轴为等效构件时，在一个稳定运动循环中，其等效阻力矩MR如图所示。已知等效驱动力矩为常数，机械主轴的平均转速为1000R/MIN。若不计其余构件的转动惯量，试问1当要求运转的速度不均匀系数时，应在主轴上安装一个JF的飞轮；052如不计摩擦损失，驱动此机器的原动机需要多大的功率NKW在一个稳定运动周期中驱动功和阻力功相等，所以有5510260233DM8NMDM面积面积MAXW518304J047/3NRADS2MAX2209KGM15FJ834716WKDNM3已知机器在一个运动循环中主轴上等效阻力矩MR的变化规律如图示。设等效驱动力矩MD为常数，主轴平均角速度，许用运转速度不均匀系数。除飞轮外其它构件的质量不计。试求25/MRADS02（1）驱动力矩MD；（2）主轴角速度的最大值和最小值及其出现的位置（以角表示；MAXMIN（3）最大盈亏功；W（4）应装在主轴上的飞轮转动惯量。596FJ40/25/415NMDMMAXINMAXINAXMA,2025/472MRADS在区间，0,/015392J2W在区间，/2,J在区间，5,44015962J在区间，5,243152J4W将以上关系作图如上所示，由图知，出现在处，出现在MAX395JMAX02MIN处。22MAX2239514KG0FWJ第十二章其他常用机构一、选择题1、用单万向节传递两相交轴之间的运动时，其传动比为变化值；若用双万向节时，其传动比C。A是变化值；B一定是定值；C在一定条件下才是定值2、在单向间歇运动机构中，A的间歇回转角在较大的范围内可以调节。（A）槽轮机构B棘轮机构（C）不完全齿轮机构D蜗杆凸轮式间歇运动机构3、在单向间歇运动机构中，C可以获得不同转向的间歇运动。（A）不完全齿轮机构B圆柱凸轮间歇运动机构（C）棘轮机构D槽轮机构4、家用自行车中的“飞轮”是一种超越离合器，是一种C。（A）凸轮机构B擒纵轮机构（C）棘轮机构D槽轮机构二、填空题1、棘轮机构是由摇杆、棘爪、棘轮、止动爪组成，可实现运动，适用于低速轻载的场合。其棘轮转角大小的调节方法是改变主动摇杆摆角的大小、加装一棘轮罩以遮盖部分棘齿。2、槽轮机构是由主动拨盘、从动槽轮、机架组成，优点是结构简单、外形尺寸小、机械效率高，能较平稳、间歇地进行转位，缺点是存在柔性冲击，适用于速度不太高的场合。3、擒纵轮机构由擒纵轮、擒纵叉、游丝摆轮及机架组成。4、擒纵轮机构优点是结构简单，便于制造，价格低廉，缺点是振动周期不很稳定，故主要用于计时精度要求不高、工作时间较短的场合。5、凸轮式间歇运动机构由主动轮和从动盘组成，主动凸轮作连续转动，通过其凸轮廓线推动从动盘作预期的间歇分度运动。优点是动载荷小，无刚性和柔性冲击，适合高速运转，无需定位装置，定位精度高，结构紧凑，缺点是加工成本高，装配与调整的要求严格。6、不完全齿轮机构由一个或一部分齿的主动轮与按动停时间要求而作出的从动轮相啮合，使从动轮作间歇回转运动。工作特点是结构简单，制造容易，工作可靠，动停时间比可在较大范围内变化，但在从动轮的运动始末有刚性冲击，适合于低速、轻载的场合。7、螺旋机构是由螺杆、螺母和机架组成，通常它是将旋转运动转换为直线运动。但当导程角大于当量摩擦角时，它还可以将直线运动转换为旋转运动。主要优点能获得很大的减速比和力的增益；选择合适的螺旋机构导程角，可获得机构的自锁性；主要缺点效率较低，特别是具有自锁性的螺旋机构效率低于50。8、单万向铰链机构由末端各有一叉的主、从动轴和中间“十”字构件铰接而成；为变角传动机构，两轴的平均传动比为1；但角速度比却不恒等于1，而是随时间变化的。9、组合机构的特点组合机构不仅能满足多种设计要求，而且能综合应用和发挥各种基本机构的特点，甚至能产生基本机构所不具有的运转特性和运动形式，以及更为多样的运动规律。10、将连续回转运动转换为单向间歇转动的机构有槽轮机构；不完全齿轮机构；凸轮式间歇运动机构。11、当原动件作等速转动时，为了使从动件获得间歇的转动，则可以采用槽轮机构、棘轮机构、不完全齿轮机构机构。写出三种机构名称。12、欲将一匀速回转运动转变成单向间歇回转运动，采用的机构有棘轮机构；槽轮机构；不完全齿轮机构等，其中间歇时间可调的机构是棘轮机构。13、不完全齿轮机构在运动过程中传动比是常量，而槽轮机构在运动过程中传动比则是变量。14、传动两相交轴间的运动而又要求两轴间夹角经常变化时可以采用万向联轴节机构。15、能实现间歇运动的机构有棘轮机构；槽轮机构；不完全齿轮机构等。二、简答题1、图示为一摩擦式单向离合器，若以构件1为原动件，试问构件1在什么转向下能带动构件3同速转动在什么转向下构件1不能带动构件3转动答在构件1顺时针方向转动时能带动构件3同速转动；在构件1逆时针方向转动时不能带动构件3转动。2、实现间歇转动的机构有哪几种哪一种较适用于高速情况为什么答实现间歇转动的机构有棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构、凸轮式间歇运动机构等。其中凸轮式间歇运动机构较适用于高速情况。由于可合理地选择转盘的运动规律、设计凸轮的轮廓以适应高速转位的要求。第十四章机械传动系统的方案设计一、填空题1、机械设计的一般过程包括计划、方案设计、技术设计、试制试验、投产、改进更新等阶段。2、传递连续回转运动的机构有摩擦传动机构、啮合传动机构和连杆机构三大类。3、实现单向间歇回转运动的机构有槽轮机构、棘轮机构、不完全齿轮机构、凸轮式间歇机构及齿轮连杆组合机构等。4、实现往复移动或往复摆动的机构有连杆机构、凸轮机构、螺旋机构、齿轮齿条机构及组合机构等。5、常用的机构变异方法有改变构件的结构、改变构件的运动尺寸、选不同的构件为机架、选不同的构件为原动件、增加辅助构件等。6、常见的机构组合方式有串联组合、并联组合、封闭式组合以及装载式组合等。7、机械系统方案的拟定包括以下内容确定机械的工作原理及工艺动作，选定机械执行构件的数量及其运动参数，选择与之匹配的原动机类型及运动参数，设计机械传动系统把前两者联系起来，是各执行构件能在原动机的驱动下实现预期的工艺动作，完成总功能。8、拟定机械系统方案的常用方法有模仿创造法和功能分解组合法。9、机械传动系统方案拟定的一般原则包括（1）采用尽可能简短的运动链；（2）优先选用基本机构；（3）应使机械有较高的机械效率；（4）合理安排不同类型传动机构的顺序；（5）合理分配传动比；（6）报纸机械的安全运转。10、机械系统方案的评价指标一般应包括（1）机械功能的实现质量；（2）机械的工作性能；（3）机械的动力性能；（4）机械的经济性；（5）机械结构的合理性；（6）社会性。机械原理习题卡齿轮机构习题1专业学号姓名一、单项选择题1渐开线上某点的压力角是指该点所受正压力的方向与该点方向线之间所夹的锐角。A绝对速度B相对速度C滑动速度D牵连速度2渐开线在基圆上的压力角为。A20B0C15D253渐开线标准齿轮是指均为标准值，且分度圆齿厚齿槽宽的齿轮。ACHM、A小于B大于C等于D小于且等于4一对渐开线标准直齿圆柱齿轮要正确啮合，它们的必须相等。A直径B宽度C齿数D模数5齿数大于42，压力角20的正常齿渐开线标准直齿外齿轮，其齿根圆基圆。A大于B等于C小于D小于且等于6渐开线直齿圆柱齿轮传动的重合度是实际啮合线段与的比值。A齿距B基圆齿距C齿厚D齿槽宽7渐开线直齿圆柱齿轮与齿条啮合时，其啮合角恒等于齿轮上的压力角。A基圆B齿顶圆C分度圆D齿根圆8用标准齿条型刀具加工的渐开线标准直齿轮时，不发生根切的最1H20A、少齿数为。A14B15C16D179正变位齿轮的分度圆齿厚标准齿轮的分度圆齿厚。A大于B等于C小于D小于且等于10负变位齿轮的分度圆齿槽宽标准齿轮的分度圆齿槽宽。A大于B等于C小于D小于且等于11斜齿圆柱齿轮的标准模数和标准压力角在上。A端面B轴面C主平面D法面12在蜗杆传动中，用来计算传动比I12是错误的。AI121/2BI12D1/D2CI12Z1/Z2DI12N1/N2二、填空题1渐开线离基圆愈远的点，其压力角愈大。2渐开线直齿圆柱外齿轮齿廓上各点的压力角是不同的，它在基圆上的压力角为零，在齿顶圆上的压力角最大；在分度圆上的压力角则取为标准值。3用标准齿条型刀具加工的标准齿轮时，刀具的中线与轮坯的分度圆之间作纯滚动。4用同一把刀具加工M、Z、均相同的标准齿轮和变位齿轮，它们的分度圆、基圆和齿距均相等。5一对渐开线标准直齿圆柱齿轮按标准中心距安装时，两轮的节圆分别与其分度圆重合。6有一对的标准直齿圆柱齿轮传动，当正确安装时，250,120,4ACHM顶隙为1MM，理论上的侧隙为0；当中心距变动量A05MM时，顶隙变为15MM。7正变位齿轮与标准齿轮比较其齿顶高增大，齿根高减小。8斜齿圆柱齿轮的齿顶高和齿根高，无论从法面或端面来都是相同的。9一对外啮合斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件为法面模数与压力角相等并等于标准值，螺旋角大小相等方向相反。10蜗杆的标准模数和标准压力角在轴面，蜗办经的标准模数和标准压力角在端面。11直齿锥齿轮的几何尺寸通常都以大端作为基准。12齿轮分度圆是指齿轮尺寸计算的基准圆，一般在其上具有标准模数和标准压力角的圆；节圆是指一对齿轮啮合时作纯滚动的圆。13用范成法加工渐开线直齿圆柱齿轮，发生根切的原因是刀具的齿顶线或齿顶圆超过了啮合线与轮坯基圆的切点。14决定渐开线标准直齿圆柱齿轮尺寸的参数有Z、M、A、；写出用参数AHC表示的齿轮尺寸公式R；。2ZMBRCOSARMAFRMA15一对渐开线标准直齿圆柱齿轮非正确安装时，节圆与分度圆不重合，分度圆的大小取决于M、Z，而节圆的大小取决于安装中心距和传动比。三、简答题5根据渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合条件两齿轮法节PN即法线齿距，等于基圆齿距，等于，必须相等。COSP题中，齿轮的法节为MM11COSPN20COS5637252681齿条的法节为MM212COSPN0COS85652681因为，所以，这一齿轮和齿条能够正确啮合传动。2N161齿数增加，齿顶高系数增加，啮合角减小，将使重合度增加；2模数与重合度无关；3两轮中心距变大，重合度减小。7当实际中心距比标准中心距大时传动比不变，齿侧间隙变大，顶隙变大，啮合角变大，重合度变小。8HA1的一对齿轮具有较大的重合度。因齿高较高，因而实际啮合线长，而两者的基节或法节相等，按定义BP12B可知，A的较大。四、分析计算题1解KBKRCOSBRAS7153960COKKTAN518137009TRAD另外，2BK5341065M2解设圆棒与齿廓的接触点为B点，由渐开线性质可知，过B点作齿廓法线与基圆相切于N点，该法线也要通过圆棒圆心，且ON为直角三角形，BO20,KRKRB又在直角ANO中，根据正弦定理有ARBSINSI式中20COBMZRON251843636ZA故且5290ON0SINMZBN将以上诸值代入式A中，整理后得20SIN65SIN20COMZMZRMM6549820SIN165SINI20CO183解求、A及16028MZMD1768HAA3502COS160SDB362715780/22MB32117650ARCOSABD74502222MDBAA求AS及B56312821MINVIRSAA5920318205631MIVIINVRSBB04912175280175632MINV求当AS时AR02INVIRAA所以0934285631INVIRSINVA则23A有60418235COS10COSMRABA4解确定两轮的齿数，12ZI21ZMA，590312I452912ZI故25，451Z2Z计算两轮的几何尺寸如下将各尺寸名称、计算公式、数据代入式及结果填于表内小齿轮大齿轮MMZD25011MZD45012HAA7HAA7CAF1CF2MDB9234OSMDB8624OSCHA510HA10CHAFMP4163MS708152E70852PB19COS4163COSIAD5012MIAD450122MC52105解已知P刀MM5M刀P刀/5MM即MM刀5MM刀20AO1P60MMVRO1P60MM由RMZ/2245602MZMM3856COSCSBR6解1MM21/V432MRZ20/7/721X316IN，不根切MIX7解COSSZDB2HAF由题意知，当基圆与齿根圆重合时，则有12COSHZMDAFB解上式有45120COS1CS2HZA当时，4AZ即2COS1ACHZOSAZ故，即这时齿根圆大于基圆。BFD8解13齿轮RB大，所以齿廓平直；21齿轮齿最高，因为M最大；33齿轮尺寸最大，因为D最大；41齿轮和2齿轮不能啮合，因为COSS21M9解1求B1B2及ARCCOSRB1/RA1ARCOSR1COS/RA1AARCCOSRB2/RA2ARCOSR2COS/RA22代入公式1BB1B2/PBB1B2/MCOS163当刚好能连续传动时，有1即Z1TGA1TGZ2TGA2TG/21将各尺寸参数的计算式、数据代入式及结果写于以下各式2324B1B2单双037063063ACOS/COSR1RB1/COSR2RB2/COSCCMAA10解由于该齿轮，若按标准齿轮加工，01AH235Z17MINZ所以齿廓的渐开线起始点在基圆外，若要使齿廓的渐开线起始点在基圆上，必须变位且采用负变位。由渐开线起始点在基圆上的条件，得2SIN1MZXHA则。04712SIN351SIN12ZHXA11解5121DIAD21算出MM，MM80120MZ32MDZMMM