机械设计基础习题.pdf

习 题 2-1试画出题 2-1 图中各平面机构的运动简图，并计算其自由度。 a)b)c)d) 2-2题 2-2 图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 组成的凸轮机构将使冲 头 4 上下运动以达到冲压的目的。试绘出其机构运动简图，分析其运动是否确定，并 提出修改措施。 2-3试计算题 2-3 图所示凸轮连杆组合机构的自由度。并指出图中的复合铰、 局部自由度和虚约束。 2 4 3 1 2 3 4 1 5 3 4 2 1 B A 4 3 2 1 4 3 5 1 2 b)a) A E M D F E L K J I F B C C D B A 题 2-2 图 题 2-3 图 题 2-1 图 2-4试计算题 2-4 图所示齿轮连杆组合机构的自由度。并指出图中的复合铰、 局部自由度和虚约束。 2-5计算题 2-5 图所示各机构的自由度。并指出图中的复合铰、局部自由度和虚 约束。 题 2-5 图（a）题 2-5 图（b） C B D C D B A A (b) (a) 题 2-5 图（c）题 2-5 图（d） 题 2-5 图（e）题 2-5 图（f） 题 2-4 图 2-6计算题 2-6 图所示机构的自由度，其中图（a）为液压挖掘机构，图（b）为 差动轮系。 （a)（b) 2-7题 2-7 图所示，箭头所示构件为原动件，试判断该机构是否有确定相对运动。 B A C E D F A C B D E F （a)（b) 题 2-7 图 题 2-6 图 习 题 3-1简答题 1）平面四杆机构的基本型式是什么？它的演化方法有哪几种？ 2）机构运动分析包括哪些内容？ 3）什么叫三心定理？ 3-2 举出至少 3 个基本型式的平面四杆机构应用实例，并画出机构运动简图。 3-3 题 3-3 图所示铰链四杆机构中， 已知BC=100mm， CD=70mm， AD=60mm， AD 为机架。试问： （1）若此机构为曲柄摇杆机构，且 AB 为曲柄，求 AB 的最大值； （2）若此机构为双曲柄机构，求 AB 最小值； （3）若此机构为双摇杆机构，求 AB 的取值范围。 3-4题 3-4 图所示四杆机构简图中， 各杆长度为 a =30 mm， b =60 mm， c =75 mm， d =80 mm，试求机构的最大传动角和最小传动角、最大压力角和最小压力角、行程速 比系数。（用图解法求解） 3-5题 3-5 图所示的四杆机构中，各杆长度为 a=25 mm，b=90 mm，c=75 mm， d=100 mm，试求： 1) 若杆 AB 是机构的主动件，AD 为机架，机构是什么类型的机构？ 2) 若杆 BC 是机构的主动件，AB 为机架，机构是什么类型的机构？ 3) 若杆 BC 是机构的主动件，CD 为机架，机构是什么类型的机构？ A B C D 题 3-3 图 题 3-4 图 3-6图示为偏置曲柄滑块机构， 当以曲柄为原动件时， 在图中标出传动角的位置， 并给出机构传动角的表达式，分析机构的各参数对最小传动角的影响。 3-7 如题 3-7 图所示的曲柄滑块机构： （1）曲柄为主动件，滑块朝右运动为工作行程，试确定曲柄的合理转向，并简述 其理由； （2）当曲柄为主动件时，画出极位夹角，最小传动角min。 （3）设滑块为主动件，试用作图法确定该机构的死点位置； 3-8设计一曲柄摇杆机构，已知机构的摇杆 DC 长度为 150mm，摇杆的两极限位 置的夹角为 45，行程速比系数 K=1.5，机架长度取 90mm。用图解法求解，（比例 尺mmmm l /4） 3-9设计一摆动导杆机构，已知摆动导杆机构的机架长度 d = 450 mm，行程速比 A B C 题 3-7 图 题 3-6 图 题 3-5 图 系数 K=1.40。(比例尺mmmm l /13) 3-10设计一牛头刨床的主传动机构(题图为其机构示意图)，已知：主动曲柄绕轴 心 A 作等速回转，从动件滑枕作往复移动，刨头行程 E1E2=300 mm，行程速比系数 K 2，其他如题 3-10 图所示。（要点：a. 拟定该平面连杆机构的运动简图；b. 确定该 机构的几何尺寸。） 题 3-10 图 习 题 4-1 凸轮机构由哪几个基本构件组成？试举出生产实际中应用凸轮机构的几个实 例。 4-2 从动件常用的运动规律有哪几种？各有什么特点？适用于何种场合？ 4-3 何谓刚性冲击和柔性冲击？哪些运动规律有刚性冲击？哪些运动规律有柔性 冲击？哪些运动规律没有冲击？ 4-4 若凸轮机构的滚子损坏，能否任选另一滚子来代替？为什么？ 4-5 凸轮机构中常见的凸轮形状与从动件的结构形式有哪些？各有何特点？ 4-6 用图解法设计滚子直动从动件盘形凸轮轮廓时， 实际轮廓线是否可以由理论轮 廓线沿导路方向减去滚子半径求得？为什么？ 4-7 设一直动推杆的行程 h=32mm，要求推程角 o 0 120，按余弦加速度运动，远 休止角 o 30 s ，回程角 o 0 150，按等速运动，近休止角 o s 60，计算后绘出推 杆的位移曲线。 4-8 在题 4-8 图所示的对心直动滚子从动件盘形凸轮机构中， 凸轮的实际廓线为一 圆，圆心在点 A，半径 R=40 mm，凸轮绕轴心 O 逆时针方向转动，LOA=25 mm，滚子 半径为 10 mm，试求：凸轮的理论廓线；凸轮的基圆半径；从动件行程；图 示位置的压力角。 题 4-8 图题 4-11 图 4-9 一对心直动滚子从动件盘形凸轮机构， 已知基圆半径 r0=50 mm， 滚子半径 rT=10 mm，凸轮逆时针等速转动。凸轮转过 140，从动件按简谐运动规律上升 30 mm；凸 轮继续转过 40时，从动件保持不动。在回程中，凸轮转过 120时，从动件以等加速 等减速运动规律返回原处。凸轮转过其余 60时，从动件保持不动。试绘出其从动件位 移曲线，并用图解法设计凸轮的轮廓曲线。 4-10 题 4-9 中的各项条件不变，只是将对心改为偏置，其偏距 e=20 mm，从动件 偏在凸轮中心的右边，试用图解法设计凸轮的轮廓线。 4-11 题 4-11 图所示，一摆动滚子推杆盘形凸轮机构，已知 lOA=60 mm，r0=25 mm， lAB=50 mm，rT=8 mm。凸轮逆时针等速转动，要求当凸轮转过 180时，推杆以余弦加 速度运动向上摆动 25； 转过一周中的其余角度时， 推杆以正弦加速度运动摆回到原位 置。试以图解法设计凸轮的实际廓线。 4-12 已知题 4-12 所示凸轮机构的理论廓线,试画出它们的实际廓线。 题 4-12 图题 4-13 图 4-13 画出题 4-13 图所示凸轮机构中凸轮基圆,在图上标出凸轮由图示位置转过 60角时从动件的位移和凸轮的压力角。 习习 题题 5-1已知一对外啮合正常齿制标准直齿圆柱齿轮模数 m=3mm，z1=19，z2=41，试 计算这对齿轮的分度圆直径、齿顶高、齿根高、顶隙、中心距、齿顶圆直径、齿根圆 直径、基圆直径、齿距、齿厚和齿槽宽。 5-2已知一对外啮合齿标准直齿圆柱齿轮的标准中心距 a=160mm，齿数 z1=20， 齿数 z2=60，求模数和分度圆直径。 5-3已知一正常齿制标准直齿圆柱齿轮的齿数 z=25，齿顶圆直径 da=135mm，求 该齿轮的模数。 5-4已知一正常齿制标准直齿圆柱齿轮=20，模数 m=5mm，z=40，试分别求出 分度圆、基圆、齿顶圆上渐开线齿廓的曲率半径和压力角。 5-5试比较正常齿制渐开线标准直齿圆柱齿轮的基圆和齿根圆，在什么条件下基 圆大于齿根圆？什么条件下基圆小于齿根圆？ 5-6根据图 5-16 证明：正常齿制标准渐开线直齿圆柱齿轮用齿条刀具加工时，不 发生根切的最少齿数 zmin17。并试用同样的方法求短齿制标准渐开线直齿圆柱齿轮用 齿条刀具加工时的最少齿数。 5-7试根据渐开线特性说明一对模数相等，压力角相等，但齿数不等的渐开线标 准直齿圆柱齿轮，其分度圆齿厚、齿顶圆齿厚和齿根圆齿厚是否相等？哪一个较大？ 5-8 已知，一对斜齿轮传动，z1=30，z2=100，m =6 mm，试问其螺旋角应为多少 时才能满足中心距为 400 mm 的设计要求？ 5-9 已知一对外啮合正常齿制标准斜齿圆柱齿轮传动的中心距 a=250mm，法面模 数 mn=4mm，法面压力角n=20，齿数 z1=23，z2=98，试计算该对齿轮的螺旋角、端 面模数、分度圆直径、齿顶圆直径和齿根圆直径。 5-10 试设计一对外啮合圆柱齿轮，已知 z1=21，z2=32，mn=2mm，实际中心距为 55mm，问：（1）该对齿轮能否采用标准直齿圆柱齿轮传动？（2）若采用标准斜齿圆 柱齿轮传动来满足中心距要求，其分度圆螺旋角、分度圆直径 d1、d2和节圆直径 d1、 d2各为若干？ 5-11 已知一对等顶隙收缩齿渐开线标准直齿圆锥齿轮的 = 90，齿数 z1= 17，z2= 43，大端模数 m = 3mm，试求分度圆锥角、分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、 外锥距、齿顶角、齿根角、顶锥角、根锥角。 5-12 渐开线有哪些特性？为什么渐开线齿轮能满足齿廓啮合基本定律？ 5-13 节圆与分度圆，啮合角与压力角有什么区别？ 5-14 斜齿轮传动具有哪些优缺点？ 5-15 若齿轮传动的设计中心距不等于标准中心距，可以用哪些方法来满足中心距 的要求？ 习 题 6-1轮系有哪些类型？定轴轮系与周转轮系的主要区别是什么？行星轮系和差 动轮系有何区别？ 6-2在定轴轮系中，如何确定首、末两轮转向之间的关系？ 6-3何谓惰轮？它在轮系中有何作用？ 6-4何谓转化轮系？如何通过转化轮系来计算周转轮系的传动比？ 6-5怎样求复合轮系的传动比？分解复合轮系的关键是什么？如何拆分？ 6-6在题 6-6 图所示的轮系中，已知各轮齿数为：z120，z240， 2 z20，z3 30， 3 z20，z432，z540，试求传动比 15 i。 题 6-6 图 6-7在题 6-7 图所示轮系中，已知齿轮 1 转向如图所示，n1= 405 r/min。各轮齿 数为：z1= 2 z= 4 z=20，z2=z3=z5=30，z4=z6=60，试求： (1) 传动比 16 i； (2) 齿轮 6 的转速 n6的大小及转动方向。 题 6-7 图 6-8在题 6-8 所示钟表传动示意图中，E 为擒纵轮，N 为发条盘，S、M、H 分别 为秒针、分针、时针。设 z1=72，z2=12，z3=64，z4=8，z5=60，z6=8，z7=60，z8=6，z9=8， z10=24，z11=6，z12=24，求秒针与分针的传动比 iSM和分针与时针的传动比 iMH。 题 6-8 钟表传动示意图 6-9在题 6-9 图所示的一手摇提升装置中，已知各轮齿数，试求传动比 i15，并指 出提升重物时手柄的转向。 题 6-9 图 6-10 题6-10图(a)、 (b)分别为两个不同结构的锥齿轮周转轮系， 已知z1=20， z2=24， 2 z=30，z3=40，n1=200 r/min，n3=-100 r/min。试求两轮系中行星架 H 的转速 nH的大 小和方向。 题 6-10 图 6-11 在题 6-11 图所示的手动葫芦中，A 为手动链轮，B 为起重链轮。已知 z1=12， z2=28， 2 z=14，z3=54，求传动比 iAB。 题 6-11 图 6-12 题 6-12 图所示的电动三爪卡盘传动轮系中， 已知各轮齿数为： z1=6， z2= 2 z=25， z3=57，z4=56。试求传动比 i14。 题 6-12 图 6-13 在题 6-13 图所示的轮系中，已知各轮齿数为：z1= 2 z=25，z2=z3=20，zH=100， z4=20。求传动比 i14。 题 6-1