机械原理复习题.doc

模拟练习11、 计算如图1所示机构的自由度，注意事项应说明。（5*2）a图1bABECDABCDEF答：小题a：其中A、C、D、E处各有一个转动副，B处是一个复合铰链具有2个转动副，A处还有一个移动副。即 ；所以该机构自由度为： 小题b：其中A、B、C、F处各有一个转动副，A处有一个局部自由度，D、E处的两个移动副记作一个移动副。即 ；所以该机构自由度为：214332H图22、在图2所示轮系中，已知：Z1=48，Z2=18，Z3=20，Z2= Z4=42，Z3=21。试求传动比i14。（10分）答：齿轮1、2、2、3、H组成行星轮系部分；齿轮3、4组成定轴轮系部分；其中行星轮系部分的传动比： 定轴轮系部分：由图中可知： （3）由式1、2、3式联立可得：200200ABC图3213423、如图3所示机构各尺寸为： lAC=200mm，lBC=200mm，构件2为主动件作匀速圆周运动，2=10 rad/s，用速度和加速度多边形法求构件3、4的角速度、角加速度和构件4上各点的速度和加速度。（15分）图c图b图a解：以l=0.01m/mm作机构的位置简图，如图a所示。a) 速度分析求 （方向垂直A转向同2）求取v=0.1ms-1/mm作上式的速度图（图b）a) 加速度分析求求以a=2ms-2/mm作加速度图（图c）4、设计一对渐开线外啮合标准齿轮圆柱齿轮机构。已知z1=20，传动比为i12=0.5，模数m=3，压力角与齿顶高系数为标准值，试求：（10分）1) 两轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、基圆直径、分度圆上齿厚2) 求两轮的中心距答：该圆柱齿轮机构的传动比 所以两轮的分度圆直径： 齿顶圆直径：齿根圆直径：基圆直径：分度圆上齿厚：两轮中心距：一、 设计题（10分）试设计一曲柄滑块机构，已知滑块行程速比系数K=1.5，滑块的行程H=60mm，偏距25mm。并求其最小传动角min=?解：曲柄滑块机构的极位夹角作图步骤：1） 作2） 作3） 以交点O为圆心，过C1、C2作圆。则曲柄的轴心A应在圆弧上。4） 作一直线与C1C2平行，其间的距离等于偏距e，则此直线与上述圆弧的交点即为曲柄轴心A的位置。5） 当A点确定后，曲柄和连杆的长度a、b也就确定了6）作机构ABC位置，图中量得一、 计算题（45分）1、 计算如图1所示机构的自由度，注意事项应说明？（5*2）a图1bABCDABCDEFG小题a：其中A、B处各有一个转动副，B处有一个移动副，C、D处的移动副记作一个移动副。即 ；所以该机构自由度为：1 列式小题b：其中A、B、C、G、H处各有一个转动副，F处为复合铰链有两个转动副，B处有一个局部自由度，D、E处的两个移动副记作一个移动副。即 ；所以该机构自由度为：2列式2、 如图2所示机构中，各尺寸为： lAB=30mm，lAC=100mm，lBD=50mm，lDE=40mm，曲柄以等角速度1=10 rad/s运动，试用图解法求机构在时，点D和E的加速度，以及构件2的角速度和角加速度。（15分）图2BA1D1E234图c图b图a解：以l=0.0025m/mm作机构的位置简图，如图a所示。此机构中构件2和摇块3组成移动副，且构件2作平一般运动，选C（C2和C3）为重合点，则Vc3=VC4=0,ac3=ac4=0,3=2，3=2。i. 速度分析取v=0.005ms-1/mm作上式的速度图（图b），再根据速度影像原理得点d及e。ii. 加速度分析以a=0.04ms-2/mm作加速度图（图c），再加速度影像原理得点d和e，由图可得：3、设计一对渐开线外啮合标准齿轮圆柱齿轮机构。已知z1=18，z2=36，模数m=3，压力角与齿顶高系数为标准值，试求：（10分）1) 该圆柱齿轮机构的传动比i122) 两轮的分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、基圆直径、分度圆上齿厚3) 求两轮的中心距答：a) 该圆柱齿轮机构的传动比b) 两轮的分度圆直径： 齿顶圆直径：齿根圆直径：基圆直径：分度圆上齿厚：c) 两轮中心距：123354H图34、在图示轮系中，已知：Z1=22，Z3=88，Z3=Z5。试求传动比i15。（10分）答：齿轮1、2、3、H组成行星轮系部分；齿轮3、4、5组成定轴轮系部分；其中行星轮系部分的传动比： （1）定轴轮系部分： （2）由图中可知： （3）又有： （4）由式1、2、3、4联立可得：二、 设计题（10分）设计一导杆机构，已知机架长度100mm，行程速比系数K=1.5。（要求保留作图轨迹，以及必要的文字说明）解：导杆机构的极位夹角根据导杆机构的特性知：；其中为导杆的摆角作图步骤：a) 作b) 作的角平分线，在该线上取（即机架长度）c) 过A点作导杆任一极位的垂线AC1（或AC2），其即为曲柄，故模拟练习3三、计算题（共45分）1、绘制缝纫机下针机构简图（草图）。(5分)1234ABCDABCDHGFE2、图示为一内燃机的机构简图，试计算其自由度，并分析组成此机构的基本杆组及机构级别。 (10分) 答：见图所示。活动构件n=7；低副pl=10；所以机构的自由度为以AB为原动件： 机构可分解成下图。 级机构ABCDHGFE级组级组级组机架与原动件因此该机构为：级机构3、试求机构在图示位置的全部瞬心。(5分)ABCP12123P13P23答：A点为P13；B点为P12；P23由三心定理求得，见图。4、在图示导杆机构中，曲柄AB以等角速度转动，试用相对运动图解法求构件3的角速度和角加速度。(15分)ACB2341解：以l=0.001m/mm作机构的位置简图，如图a所示。a) 速度分析求 （方向垂直AB转向同1）求取v=0.01ms-1/mm作上式的速度图（图b）a) 加速度分析以a=1ms-2/mm作加速度图（图c）1254H325、图示轮系中，已知：。试求传动比i41。（10分）答： （1） （2）由式1、2联立可得：四、设计题（10分）如图所示，设已知破碎机的行程速比系数K=1.2，颚板长度，颚板摆角，曲柄长60mm。试设计该四杆机构。解：作图步骤：a) 由给定的行程速比变化系数K，得曲柄摇杆机构的极位夹角b) 作出摇杆两个极限位置C1D和C2D，使c) 连接C1、C2，并作C1M垂直于C1C2。d) 作，N与M相交于P点，由图可见，。e) 利用余弦定理求AC1（令为x）量得代入求得连杆的长度：f) 以C1为圆心，x为半径作圆，与前述外接圆的交点即为所求的A点。g) 量得机架长：309.43mm三、计算题（共45分）1、绘制唧筒机构简图（草图）。（5分）1234ABCDABCDHGFE2、图示为一内燃机的机构简图，试计算其自由度；以EG为原动件时分析组成此机构的基本杆组及机构级别。（10分） 答：活动构件n=7；低副pl=10；所以机构的自由度为以AB为元动件：机构可分解成下图。 为级机构DCBA1432P12P23P34P14P13P24ABCDHGFE机架与原动件级组级组3、试求机构在图示位置的全部瞬心。（5分）答：A点为P12；B点为P23；C点为P34；D点为P14；P13由三心定理求得为B点，见图。P24由三心定理求得为D点，见图。4、图示铰链四杆机构中，已知为机架，（15分）DCBA（1） 若此机构为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，求的最大值；（2） 若此机构为双曲柄机构，求的最小值；（3） 若此机构为双摇杆机构，求值的范围；解：1）曲柄摇杆机构要求满足“杆长条件”；曲柄为连架杆且最短三个条件。由“杆长条件”知：即：所以的最大值为：15mm2）为双曲柄机构有两种情况： 满足“杆长条件”；最短杆为机架；。 满足平行四边形机构条件。（）当BC为最长杆时：由“杆长条件”知：即：当AB为最长杆时：由“杆长条件”知：即：所以的最小值为：45mm3）为摇杆机构有两种情况： 满足“杆长条件”；BC为最短杆（）。 不满足“杆长条件”当AD为最短杆时：要求：；得：或；得：当AB为最长杆时：要求：；得：5、在图示的车床变速箱中，移动三联齿轮a使齿轮3和4啮合。又移动双联齿轮b使齿轮5和6啮合。已知各轮的齿数为，电动机的转速，求带轮转速的大小和方向。(10分)解：四、设计题（10分）试设计一铰链四杆机构。已知其摇杆CD的长度，行程速度变化系数，机架AD的长度。是摇杆CD的一个极限位置与机架AD间较小的一个夹角。试用图解法求曲柄的长度和连杆的长度。解：作图步骤：d) 极位夹角e) 作f) 作线段DC1，使g) 作线段AC2，使h) 量得AC1=70.84mm; AC2=169.46mmi) 曲柄和连杆的长度、为模拟练习5三、计算题（共45分）1、绘制偏心轮机构简图（草图），并求机构自由度。（10分）1234ABC其中A、B、C处各有一个转动副；A处有一个移动副；即 ；所以该机构自由度为：2、已知一条渐开线，其基圆半径，试求该渐开线在向径的点K处的曲率半径，压力角及展角。（5分）AP12BCP34P24P2312314P14cc3、试求机构在图示位置的全部瞬心。（5分） 见图该机构有构件数n=4；所以瞬心数为：（1）P12、P23 、P34可直接判断获得，分别在A、B、C点处。（2）构件1、4组成移动副，所以P14 在垂直导路的无穷远处。（3）求P13？构件1、3非直接接触，采用三心定理。1、 P13在构件1、2、3形成的三个瞬心构成的直线上，即直线AB上2、 P13同时也在构件1、3、4形成的三个瞬心构成的直线上，即直线cc上3、 所以P13在直线AB与直线cc的交点处，当AB垂直BC时，AB/cc，此时，P13在垂直BC的无穷远处。（4）求P24？构件2、4非直接接触，采用三心定理。4、 P24在构件1、2、4形成的三个瞬心构成的直线上，即直线AB上5、 P24同时也在构件2、3、4形成的三个瞬心构成的直线上，即直线BC上6、 所以P24在直线AB与直线BC的交点处，即B点。 B、 在图示的电动卷扬机中，已知其每一对齿轮的效率，以及鼓轮的效率均为0.95，滑轮的效率，载荷，其上升的速度，求电动机的功率。（10分）解：工作机效率为：机构总效率为：电动机功率为：C、 图示的轮系中，已知各轮齿数为，。若轴A按图示方向以1250r/min的转速回转，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。（15分）答：齿轮1、2、2、3、4组成行星轮系部分；齿轮4、5、6组成定轴轮系部分；其中行星轮系部分的传动比： （1）定轴轮系部分： （2）由图中可知： （3）由式1、2、3式联立可得：（方向同1、6）四、设计题（10分）试设计一曲柄滑块机构，已知滑块行程速比系数K=1.5，滑块的行程H=60mm，偏距25mm。解：曲柄滑块机构的极位夹角作图步骤：1） 作2） 作3） 以交点O为圆心，过C1、C2作圆。则曲柄的轴心A应在圆弧上。4） 作一直线与C1C2平行，其间的距离等于偏距e，则此直线与上述圆弧的交点即为曲柄轴心A的位置。5） 当A点确定后，曲柄和连杆的长度a、b也就确定了6）作机构ABC位置，图中量得三、计算题（共45分）1、绘制偏心油泵机构简图（草图）。（5分）1ABC4322、试求机构在图示位置的全部瞬心。（5分）AP12BC图3-1 b)P34P24P132314P14P23Axyyzz3、已知一渐开线标准外啮合圆柱齿轮机构，其模数，中心距，传动比，试计算该齿轮机构的几何尺寸（各轮的齿数、分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、齿厚）。（10分）答：6） 该圆柱齿轮机构的传动比：得：7） 两轮的分度圆直径： 齿顶圆直径：齿根圆直径：齿厚：4、标出图示位置时凸轮机构的压力角，凸轮从图示位置转过90度后推杆的位移。（10分）所求压力角为：15度所求推杆的位移为：123.83mm5、在图示的轮系中，已知各轮的齿数，且各轮均为正确安装的标准齿