机械设计基础习题2.doc

机械设计基础习题2原理部分目录0. 绪论1. 平面机构及其自由度2. 平面连杆机构3. 凸轮机构 4. 齿轮机构5. 轮系6. 其它常用机构7. 机械的动力性能0绪论思 考题0-1机器、机构与机械有什么区别？各举出两个实例。0-2机器具有哪些共同的特征？如何理解这些特征？0-3零件与构件有什么区别？并用实例说明。举出多个常用的通用机械零件。0-4机械设计的基本要求是什么？为什么要确定机器的预定使用期限？0-5机械设计的一般过程是什么？1 平面机构及其自由度思 考 题1-1 什么是高副？什么是低副？在平面机构中高副和低副各引入几个约束？1-2 什么是机构运动简图？绘制机构运动简图的目的和意义？制机构运动简图的步骤？1-3 什么是机构的自由度？计算自由度应注意那些问题？1-4 机构具有确定运动的条件是什么？若不满足这一条件，机构会出现什么情况？习 题1-1 绘制图示平面机构的机构运动简图。 a) b) c) d)题图1-11-2 计算图示平面机构的自由度。（机构中如有复合铰链，局部自由度,虚约束,予以指出。） a) b) c) d) 题图1-21-3 求出图示平面机构的全部瞬心。 a) b) c)题图1-31-4 图示正切机构中, 求构件3的速度u3 。2平面连杆机构思 考 题2-1平面四杆机构的基本形式是什么？它有哪些演化形式？演化的方式有哪些？2-2什么是曲柄？平面四杆机构曲柄存在的条件是什么？曲柄是否就是最短杆？2-3什么是行程速比系数？极位夹角？急回特性？三者之间关系如何？2-4什么是平面连杆机构的死点？举出避免死点和利用死点进行工作的例子。2-5平面铰链四杆机构的主要演化形式有哪几种？它们是如何演化来的？2-6平面四杆机构的设计方法有哪几种？它们的特点是什么？习 题2-1根据尺寸和机架判断铰链四杆机构的类型。 题图2-12-2画出各机构的压力角传动角。箭头标注的构件为原动件。 a) b) c)题图2-22-3设计一曲柄摇杆机构，已知摇杆CD的长度LCD=75mm ，行程速比系数K=1.5，机架AD的长度 LAD = 100mm，摇杆的一个极限位置与机架的夹角=45，求曲柄连杆的长度LAB,LBC。2-4图示为一电炉的炉门，关闭的位置为E1，开启的位置为E2，试设计一四杆机构来操作该炉门。相关尺寸见图。 题图2-3 题图2-42-5用解析法设计一四杆机构，使两连架杆的对应转角关系近似实现已知函数建议取。题图2-53凸轮机构思 考 题3-1 凸轮机构的应用场合是什么？凸轮机构的组成是什么？通常用什么办法保证凸轮与从动件之间的接触？3-2 凸轮机构分成哪几类？凸轮机构有什么特点？3-3 为什么滚子从动件是最常用的从动件型式？3-4 凸轮机构从动件的常用运动规律有那些？各有什么特点？3-5 图解法绘制凸轮轮廓的原理是什么？为什么要采用这种原理？3-6 什么情况下要用解析法设计凸轮的轮廓？3-7 设计凸轮应注意那些问题？3-8从现有的机器上找出两个凸轮机构应用实例，分析其类型和运动规律。习 题3-1 如题图3-1所示的偏置直动从动件盘形凸轮机构，AB段为凸轮的推程轮廓曲线，请在图上标出从动件的行程、推程运动角、远休止角、回程运动角、。题图3-1 题图3-23-2已知一偏心直动从动件盘形凸轮机构（如题图3-2）。凸轮为一以C为中心的圆盘，试用图解法在图上标出轮廓上D点与尖顶接触时的压力角？3-3 设计一对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构。已知凸轮的基圆半径rb=30mm，凸轮逆时针等速回转。在推程中，凸轮转过150时，从动件等速上升50mm；凸轮继续转过30时，从动件保持不动。在回程中，凸轮转过120时，从动件以简谐运动规律回到原处；凸轮转过其余60时，从动件又保持不动。试用作图法绘制从动件的位移曲线图及凸轮的轮廓曲线。3-4设计一偏心直动滚子从动件盘形凸轮机构。已知凸轮的基圆半径rb=40mm，滚子直径rT=10mm。凸轮逆时针等速回转。在推程中，凸轮转过140时，从动件按简谐运动规律上升30mm；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回到原处；凸轮转过其余60时，从动件又保持不动。试用作图法绘制从动件的位移曲线图及凸轮的轮廓曲线。3-5试设计一对心直动平底从动件盘形凸轮机构。已知基圆半径rb=50mm。从动件平底与其导路垂直。凸轮以等角速度顺时针转动。从动件运动规律同题3-4。试用作图法绘制盘形凸轮的轮廓曲线。3-6设计一尖顶摆动从动件盘形凸轮机构。已知凸轮以等角速度逆时针转动，基圆半径rb=30mm，凸轮转动中心与摆杆摆动中心间的中心距为75mm，摆杆的最大摆动角为30,推程摆杆顺时针摆动。从动件运动规律如下：0=180,1=0,2=120,3=60,从动件推程以简谐运动规律摆动，回程以等加速等减速运动规律返回原处。试绘制从动件位移曲线和凸轮的轮廓曲线。3-7对于题3-4的凸轮机构设计问题，试用解析法通过计算机程序计算凸轮的理论廓线和实际廓线（按每10一点计算廓线的极坐标值）。4齿轮机构思 考 题4-1 什么是齿廓啮合的基本定律？4-2 渐开线的性质有哪些？4-3 标准齿轮应具备哪些条件？4-4 齿轮正确啮合的条件是什么？4-5 重合度的基本概念是什么？4-6 常见的渐开线齿廓的切齿方法有两种？其特点是什么？4-7 什么是最少齿数？有何对策？4-8 变位齿轮的基本概念是什么？4-9 什么是斜齿轮的当量齿数？如何计算？4-10 什么是圆锥齿轮的背锥？当量齿数如何计算？习题4-1已知渐开线基圆半径rb = 35mm，求向径为rk = 55mm处渐开线的压力角k和曲率半径k各为多少？4-2已知一对外啮合标准直齿圆柱齿轮的标准中心距a =160mm，齿数z1 = 20，z2 = 60，求模数和分度圆直径d1、d2。4-3已知一正常齿制直齿圆柱齿轮，m = 3mm，z = 25，试分别求出分度圆直径、基圆直径、齿顶圆直径和齿根圆直径，并求出齿顶圆上渐开线齿廓的曲率半径和压力角。4-4一对正确安装的标准齿轮和齿条啮合，齿轮的齿数z = 25，模数m = 5，若齿轮的转速n=50r/min，试求齿条的移动速度。4-5在某渐开线标准斜齿圆柱齿轮传动中，已知z1=18，z2=35，mn=3，=15,齿宽b=30mm，han*=1，cn*=0.25，求：1）分度圆直径d1、d2，中心距a；2）重合度；3）当量齿数zv1、zv2。4-6某设备上有一对斜齿轮传动。已知z1 = 18，z2 = 36，mn = 2.5，中心距a = 68mm，n = 20,han*=1，cn*=0.25，求这对斜齿轮的螺旋角应为多少？4-7已知一对等顶隙收缩齿标准直齿圆锥齿轮传动，齿数z1 = 20，z2 = 38，模数m = 4mm，分度圆压力角 = 20,齿顶高系数ha* = 1，齿顶间隙系数c* = 0.2，轴交角 = 90。求两锥齿轮的齿顶圆锥角a1、a2及其它主要尺寸。5轮系思 考 题5-1 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？5-2 定轴轮系中传动比大小和转向的关系？5-3 什么是惰轮？它有何用途？5-4 什么是转化轮系？如何通过转化轮系计算出周转轮系的传动比？5-5 如何区别转化轮系的转向和周转轮系的实际转向？5-6 怎样求混合轮系的传动比？分解混合轮系的关键是什么？如何划分？5-7 观察日常生活周围的机器，各举出一个定轴轮系和周转轮系，并计算出传动比和转向。习题5-1在图示的轮系中，已知z1=15，z2=23，z2=15，z3=31，z3=15，z4=33，z4=2(右旋)，z5=60，z5=20,（m =4 mm）,若n1=500r/min,求齿条6线速度u的大小和方向。5-2在图示齿轮系中，已知z1=z2=19，z3=26，z4=30，z4=20，z5=78，齿轮1与齿轮3同轴线，求齿轮3的齿数及传动比i15。 5-3 在图示的钟表传动示意图中，E为擒纵轮，N为发条盘，S，M及H分别为秒针，分针和时针。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及分针与时针的传动比iMH。5-4图示车床变速箱中，移动三联齿轮a可使齿轮3和4啮合，又移动双联齿轮b，可使齿轮5和6啮合。已知各轮的齿数为z1=42，z2=58，z3=38，z4=42，z5=50，z6=48，电动机转速为1450r/min。试求此种情况下输出轴转速的大小和方向。 5-5图示行星减速装置中，已知z1=z2=17,z3=15。当手柄转过90时转盘H转过多少度？5-6在图示的差动齿轮系中，已知各轮齿数z1=15，z2=25，z2=20，z3=60。若n1 = 200r/min，n3 = 50r/min，且转向相同，试求行星架H的转速nH。5-7在图示的手动葫芦中，S为手动链轮，H为起重链轮。已知z1=21,z2=29,z2=14,z3=55,求传动比iSH。 5-8在图示极大传动比减速器中，蜗杆1和齿轮1为同一构件，蜗杆5及齿轮5也为同一构件，蜗杆1和5 均为单头右旋，z1=101，z2=99，z2=z4，z4=100，z5=100。求传动比i1H。5-9求图示轮系的传动比i14，已知z1=z2=25，z2=z3=20，zH=100，z4=20。5-10图示齿轮系中，动力由轴输入，轴输出。已知z1=12，z2=51，z2=49，z3=75，z4=12，z5=73。求1)iI II；2)若齿轮2的齿数改为z2=50，求iI II。 5-11在图示镗床镗杆进给