机械原理习题及答案

第第 1 1 章章 平面机构的结构分析平面机构的结构分析 1 1 解释下列概念 1 运动副 2 机构自由度 3 机构运动简图 4 机构结构分析 5 高副低代 1 2 验算下列机构能否运动 如果能运动 看运动是否具有确定性 并给出具有确定运动的修改办法 题 1 2 图 题 1 3 图 1 3 绘出下列机构的运动简图 并计算其自由度 其中构件 9 为机架 1 4 计算下列机构自由度 并说明注意事项 1 5 计算下列机构的自由度 并确定杆组及机构的级别 图 a 所示机构分别以构件 2 4 8 为原动件 题 1 4 图 题 1 5 图 第第 2 2 章章 平面机构的运动分析平面机构的运动分析 2 12 1 试求图示各机构在图示位置时全部瞬心 题 2 1 图 2 22 2 在图示机构中 已知各构件尺寸为lAB 180mm lBC 280mm lBD 450mm lCD 250mm lAE 120mm 30 构件 AB 上点 E 的速度为 vE 150 mm s 试求该位置时 C D 两点的速度及连杆 2 的角速度 2 2 32 3 在图示的摆动导杆机构中 已知lAB 30mm lAC 100mm lBD 50mm lDE 40mm 1 45 曲柄 1 以 等角速度 1 10 rad s沿逆时针方向回转 求 D 点和 E 点的速度和加速度及构件 3 的角速度和角加速度 用相 对运动图解法 题 2 2 图 题 2 3 图 2 42 4 在图示机构中 已知lAB 50mm lBC 200mm xD 120mm 原动件的位置 1 30 角速度 1 10 rad s 角加速度 1 0 试求机构在该位置时构件 5 的速度和加速度 以及构件 2 的角速度和角加速度 题 2 4 图 2 52 5 图示为机构的运动简图及相应的速度图和加速度图 1 在图示的速度 加速度多边形中注明各矢量所表示的相应的速度 加速度矢量 2 以给出的速度和加速度矢量为已知条件 用相对运动矢量法写出求构件上 D 点的速度和加速度矢量方 程 3 在给出的速度和加速度图中 给出构件 2 上 D 点的速度矢量 2 pd 和加速度矢量 2 dp 题 2 5 图 2 62 6 在图示机构中 已知机构尺寸lAB 50mm lBC 100mm lCD 20mm 原动件的位置 1 30 角速度 1 4 20 rad s 试用相对运动矢量方程图解法求图示位置时构件 2 的角速度 2和角加速度 2的大小和 方向 题 2 6 图 2 72 7 在图示机构构件 1 等速转动 已知机构尺寸lAB 100mm 角速度为 1 20 rad s 原动件的位置 1 30 分别用相对运动图解法和解析法求构件 3 上 D 点的速度和加速度 题 2 7 图 题 2 8 图 2 82 8 在图示导杆机构中 已知原动件 1 的长度为l1 位置角为 1 中心距为l4 试写出机构的矢量方 程和在x y轴上的投影方程 机构的矢量三角形及坐标系见图 2 92 9 在图示正弦机构中 已知原动件 1 的长度为l1 100mm 位置角为 1 45 角速度 1 20 rad s 试用解析法求出机构在该位置时构件 3 的速度和加速度 2 102 10 在图示牛头刨床机构中 已知机构尺寸及原动件曲柄 1 的等角速度 1 试求图示位置滑枕的速度 vC 题 2 9 图 题 2 10 图 2 112 11 在图示平锻机中的六杆机构中 已知各构件的尺寸为 lAB 120 mm l BC 460 mm lBD 240 mm lDE 200 mm l EF 260 mm 30 1 l0 rad s x F 500 mm yF 180mm 欲求在一 个运动循环中滑块 3 的位移 S C 速度vC和加速度a C 及构件 4 5 的角速度 4 5和角加速度 4 5 试写出求解步骤并画出计算流程图 题 2 11 图 第第 3 章章 平面机构的动力分析平面机构的动力分析 3 1 图示楔形机构中 已知 60 有效阻力 Fr 1000N 各接触面的摩擦系数f 0 15 试求所需 的驱动力 Fd 题 3 1 图 题 3 2 图 3 2 在图示机构中 已知 F5 1000N lAB 100 mm lBC lCD 2 lAB lCE lED lDF 试求各运动副反力 和平衡力矩 Mb 3 3 在图示曲柄滑块机构中 已知各构件的尺寸 转动副轴颈半径r及当量摩擦系数fv 滑块与导路的摩 擦系数f 而作用在滑块 3 上的驱动力为 Fd 试求在图示位置时 需要作用在曲柄上沿x x方向的平衡力 Fb 不计重力和惯性力 题 3 3 图 3 4 在图示机构中 已知 x 250mm y 200mm lAS2 128mm Fd为驱动力 Fr为有效阻力 m1 m3 2 75kg m2 4 59kg Is2 0 012kg mm2 滑块 3 以等速v 5m s向上移动 试确定作用在各构件上的惯性 力 题 3 4 图 题 3 5 图 3 3 5 在图示的悬臂起重机中 已知载荷 G 5000N h 4 m l 5 m 轴颈直径d 80 mm 径向轴颈和止推 轴颈的摩擦系数均为f 0 1 设它们都是非跑合的 求使力臂转动的力矩 Md 3 3 6 图示机构中 已知x 110mm y 40mm 1 45 lAB 30 mm lBC 71 mm lCD 35 5mm lDE 28 mm lES2 35 5 mm 1 10 rad s m2 2 kg IS2 0 008 kg mm2 设构件 5 上作用的有效阻力 Fr 500 N lEF 20 mm 试求各运动副中的反力及需要加于构件 1 上的平衡力矩 Mb 题 3 6 图 3 73 7 图示为一楔块夹紧机构 其作用是在驱动力 Fd的作用下 使楔块 1 夹紧工件 2 各摩擦面间的摩擦系 数均为 f 试求 1 设 Fd已知 求夹紧力 Fr 2 夹紧后撤掉 Fd 求滑块不会自行退出的几何条件 3 83 8 如图所示的缓冲器中 若已知各滑块接触面间的摩擦系数f和弹簧的压力 Q 试求 1 当楔块 2 3 被等速推开及等速恢复原位时力 P 的大小 2 该机构的效率以及此缓冲器不发生自锁的条件 题 3 7 图 题 3 8 图 3 93 9 如图所示 在手轮上加力矩 M 均匀转动螺杆时 使楔块 A 向右移动并举起滑块 B 设楔角 15 滑块上 B 的载荷 Fv 20kN 螺杆为双头矩形螺纹 平均直径d2 30mm 螺距p 8mm 已知所有接触面的摩擦 系数f 0 15 若楔块 A 两端轴环的摩擦力矩忽略不计 试求所需的力矩 M 题 3 9 图 题 3 10 图 3 103 10 图示机组是由一个电动机经带传动和减速器 带动两个工作机 A 和 B 已知两工作机的输出功率和 效率分别为 PA 2kW A 0 8 PB 3Kw B 0 7 每对齿轮传动的效率 1 0 95 每个支承的效率 2 0 98 带传动的效率 3 0 9 求电动机的功率和机组的效率 第第 4 章章 平面连杆机构及其设计平面连杆机构及其设计 4 1 在铰链四杆机构 ABCD 中 若 AB BC CD 三杆的长度分别为 a 120mm b 280mm c 360mm 机 架 AD 的长度d为变量 试求 1 当此机构为曲柄摇杆机构时 d的取值范围 2 当此机构为双摇杆机构时 d的取值范围 3 当此机构为双曲柄机构时 d的取值范围 4 2 如图所示为转动翼板式油泵 由四个四杆机构组成 主动盘绕固定轴 A 转动 试画出其中一个四杆机 构的运动简图 画图时按图上尺寸 并选取比例尺 l 0 0005 m mm 即按图上尺寸放大一倍 并说明它们是 哪一种四杆机构 题 4 2 图 题 4 3 图 4 3 试画出图示两个机构的运动简图 画图要求与题 4 2 相同 并说明它们是哪 种机构 4 4 图示为一偏置曲柄滑块机构 试求杆 AB 为曲柄的条件 若偏距e 0 则杆 AB 为曲柄的条件又如何 题 4 4 图 题 4 5 图 4 5 在图所示的铰链四杆机构中 各杆的长度为l1 28 mm l2 52mm l3 50mm l4 72 mm 试求 1 当取杆 4 为机架时 该机构的极位夹角 杆 3 的最大摆角 最小传动角 min和行程速比系数 K 2 当取杆 1 为机架时 将演化成何种类型的机构 为什么 并说明这时 C D 两个转动副是周转副还是摆转 副 3 当取杆 3 为机架时 又将演化成何种机构 这时 A B 两个转动副是否仍为周转副 4 6 设曲柄摇杆机构 ABCD 中 杆 AB BC CD AD 的长度分别为 a 80mm b 160mm c 280mm d 250mm AD 为机架 试求 1 行程速度变化系数 K 2 检验最小传动角 min 许用传动角 40 4 7 偏置曲柄滑块机构中 设曲柄长度 a 120mm 连杆长度b 600mm 偏距e 120mm 曲柄为原动件 试求 1 行程速度变化系数 K 和滑块的行程h 2 检验最小传动角 min 40 3 若a与b不变 e 0 时 求此机构的行程速度变化系数 K 4 8 插床中的主机构 如图所示 它是由转动导杆机构 ACB 和曲柄滑块机构 ADP 组合而成 已知 LAB 100mm LAD 80mm 试求 1 当插刀 P 的行程速度变化系数 K 1 4 时 曲柄 BC 的长度 LBC及插刀的行程h 2 若 K 2 时 则曲柄 BC 的长度应调整为多少 此时插刀 P 的行程h是否变化 题 4 8 图 题 4 9 图 4 9 图示两种形式的抽水唧筒机构 图a以构件 1 为主动手柄 图b以构件 2 为主动手柄 设两机构尺寸 相同 力 F 垂直于主动手柄 且力 F 的作用线距点 B 的距离相等 试从传力条件来比较这两种机构哪一种合理 4 10 图示为脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构 铰链中心 A B 在铅垂线上 要求踏板 DC 在水平位置上下各摆 动 10 且l DC 500mm l AD 1000mm 试求曲柄 AB 和连杆 BC 的长度l AB和l BC 并画出机构的死点位置 题 4 10 图 题 4 11 图 4 11 图示为一实验用小电炉的炉门装置 在关闭时为位置 El 开启时为位置 E2 试设计一四杆机构来操 作炉门的启闭 各有关尺寸见图 在开启时炉门应向外开启 炉门与炉体不得发生干涉 而在关闭时 炉门应有 一个自动压向炉体的趋势 图中 S 为炉门质心位置 B C 为两活动铰链所在位置 4 12 图示为一双联齿轮变速装置 用拨叉 DE 操纵双联齿轮移动 现拟设计一个铰链四杆机构 ABCD 操纵拨叉 DE 摆动 已知 l AD 100mm 铰链中心 A D 的位置如图所示 拨叉行程为 30mm 拨叉尺寸l ED l DC 40mm 固定轴心 D 在拨叉滑块行程的垂直平分线上 又在此四杆机构 ABCD 中 构件 AB 为手柄 当它 在垂直向上位置 AB1时 拨叉处于位置 E1 当手柄 AB 逆时针方向转过 90 而处于水平位置 AB2时 拨叉 处于位置 E2 试设计此四杆机构 题 4 12 图 题 4 13 图 4 13 已知某操纵装置采用一铰链四杆机构 其中l AB 50mm l AD 72mm 原动件 AB 与从动件 CD 上的 一标线 DE 之间的对应角位置关系如图所示 试用图解法设计此四杆机构 4 14 图示为一用于控制装置的摇杆滑块机构 若已知摇杆与滑块的对应位置为 1 60 s1 80 mm 2 90 s2 60mm 3 120 s3 40mm 偏距e 20mm 试设计该机构 题 4 14 图 4 15 如图所示的颚式碎矿机 设已知行程速度变化系数 K 1 25 颚板 CD 摇杆 的长度l CD 300mm 颚 板摆角 30 试确定 1 当机架 AD 的长度l AD 280mm 时 曲柄 AB 和连杆 BC 的长度l AB和l BC 2 当曲柄 AB 的长度l AB 50mm 时 机架 AD 和连杆 BC 的长度l AD和l BC 并对此两种设计结果 分别检验它 们的最小传动角 min 40 题 4 15 图 题 4 16 图 4 16 设计一曲柄滑块机构 已知滑块的行程速度变化系数 K 1 5 滑块行程h 50mm 偏距e 20mm 如图所示 试求曲柄长度l AB和连杆长度l BC 4 17 在图示牛头刨床的主运动机构中 已知中心距lAC 300mm 刨头的冲程 H 450mm 行程速度变化 系数 K 2 试求曲柄 AB 和导杆 CD 的长度lAB和lCD 4 18 试设计一铰链四杆机构 已知摇杆 CD 的行程速度变化系数 K 1 5 其长度lCD 75mm 摇杆右边的 一个极限位置与机架之间的夹角 1 45 如图所示 机架的长度lAD 100mm 试求曲柄 AB 和连杆 BC 的 长度lAB 和lBC 题 4 17 图 题 4 18 图 4 19 图示铰链四杆机构中 已知机架 AD 的长度lAD 100mm 两连架杆三组对应角为 1 60 1 60 2 105 2 90 3 150 3 120 试用解析法设计此四杆机构 题 4 19 图 第第 5 5 章章 凸轮机构及其设计凸轮机构及其设计 5 15 1 如图所示 B0点为从动件尖顶离凸轮轴心 O 最近的位置 B 点为凸轮从该位置逆时针方向转过 90 后 从动件尖顶上升s时的位置 用图解法求凸轮轮廓上与 B 点对应的 B 点时 应采用图示中的哪一种作法 并 指出其它各作法的错误所在 题 5 1 图 5 25 2 在图中所示的三个凸轮机构中 已知 R 40 mm a 20 mm e 15 mm r r 20mm 试用反转法求 从动件的位移曲线s s 并比较之 要求选用同一比例尺 画在同一坐标系中 均以从动件最低位置为起 始点 5 35 3 如图所示的两种凸轮机构均为偏心圆盘 圆心为 O 半径为 R 30mm 偏心距lOA 10mm 偏距 e 10mm 试求 1 这两种凸轮机构从动件的行程h和凸轮的基圆半径r 0 2 这两种凸轮机构的最大压力角 max的数值及发生的位置 均在图上标出 题 5 2 图 题 5 3 图 5 45 4 在如图所示上标出下列凸轮机构各凸轮从图示位置转过 45 后从动件的位移s及轮廓上相应接触点 的压力角 题 5 4 图 题 5 5 图 5 55 5 如图所示为一偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构 凸轮为一偏心圆 其直径 D 32 mm 滚子半径r r 5 mm 偏距e 6 mm 根据图示位置画出凸轮的理论轮廓曲线 偏距圆 基圆 求出最大行程h 推程角 及回程角 并回答是否存在运动失真 5 65 6 在图所示的凸轮机构中 已知凸轮的部分轮廓曲线 试求 1 在图上标出滚子与凸轮由接触点 D1到接触点 D2的运动过程中 对应凸轮转过的角度 2 在图上标出滚子与凸轮在 D2点接触时凸轮机构的压力角 题 5 6 图 5 75 7 试以作图法设计一偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构凸轮的轮廓曲线 凸轮以等角速度顺时针回转 从动件初始位置如图所示 已知偏距e l0 mm 基圆半径r 0 40mm 滚子半径r r 10mm 从动件运动规律 为 凸轮转角 0 150 时 从动件等速上升 h 30 mm 150 180 时 从动件远休止 180 300 时从动件等加速等减速回程 30 mm 300 360 时从动件近休止 题 5 7 图 题 5 8 图 5 85 8 试以作图法设计一个对心平底直动从动件盘形凸轮机构凸轮的轮廓曲线 设已知凸轮基圆半径r 0 30mm 从动件平底与导轨的中心线垂直 凸轮顺时针方向等速转动 当凸轮转过 120 时从动件以等加速等 减速运动上升 20mm 再转过 150 时 从动件又以余弦加速度运动回到原位 凸轮转过其余 90 时 推杆静止 不动 这种凸轮机构压力角的变化规律如何 是否也存在自锁问题 若有应如何避免 5 95 9 在如图所示的凸轮机构中 已知摆杆 AB 在起始位置时垂直于 OB lOB 40mm lAB 80mm 滚子 半径r r 10mm 凸轮以等角速度 顺时针转动 从动件运动规律如下 当凸轮转过 180 时 从动件以正弦 加速度运动规律向上摆动 30 当凸轮再转过 150 时 从动件又以余弦加速度运动规律返回原来位置 当凸轮 转过其余 30 时 从动件停歇不动 题 5 9 图 题 5 10 图 5 105 10 设计一移动从动件圆柱凸轮机构 凸轮的回转方向和从动件的起始位置如图所示 已知凸轮的平均 半径 Rm 40mm 滚于半径r r 10mm 从动件运动规律如下 当凸轮转过 180 时 从动件以等加速等减速运 动规律上升 60 mm 当凸轮转过其余 180 时 从动件以余弦加速度运动规律返回原处 5 115 11 如图所示为书本打包机的推书机构简图 凸轮逆时针转动 通过摆杆滑块机构带动滑块 D 左右移动 完成推书工作 已知滑块行程 H 80mm 凸轮理论廓线的基圆半径r 0 50mm lAC 160 mm lOD 120 mm 其它尺寸如图所示 当滑块处于左极限位置时 AC 与基圆切于 B 点 当凸轮转过 120 时 滑块以等加速等 减速运动规律向右移动 80mm 当凸轮接着转过 30 时 滑块在右极限位置静止不动 当凸轮再转过 60 时 滑块又以等加速等减速运动向左移动至原处 当凸轮转过一周中最后 150 时 滑块在左极限位置静止不动 试 设计该凸轮机构 5 125 12 图示为滚子摆动从动件盘形凸轮机构 已知 R 30mm lOA 15 mm lCB 145 mm lCA 45 mm 试根据反转法原理图解求出 凸轮的基圆半径r 0 从动件的最大摆角 max和凸轮的推程运动角 0 r 0 max和 0请标注在图上 并从图上量出它们的数值 5 135 13 在图示的对心直动滚子从动杆盘形凸轮机构中 凸轮的实际轮廓线为一圆 圆心在 A 点 半径 R 40mm 凸轮绕轴心逆时针方向转动 lOA 25 mm 滚子半径r r 10mm 试问 1 理论轮廓为何种曲线 2 凸轮基圆半径r 0 3 从动杆升程h 4 推程中最大压力角 max 5 若把滚子半径改为 15 mm 从动杆的运动有无变化 为什么 题 5 11 图 题 5 12 图 题 5 13 图 题 5 15 图 5 145 14 试用解析法设计偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构凸轮的理论轮廓曲线和工作廓线 已知凸轮轴置 于从动件轴线右侧 偏距e 20mm 基圆半径r 0 50mm 滚子半径r r 10 mm 凸轮以等角速度沿顺时针方向 回转 在凸轮转过角 1 120 的过程中 从动件按正弦加速度运动规律上升 h 50mm 凸轮继续转过 2 30 时 从动件保持不动 其后 凸轮再回转角度 3 60 期间 从动件又按余弦加速度运动规律下降至起始 位置 凸轮转过一周的其余角度时 从动件又静止不动 5 155 15 如图所示设计一直动平底从动件盘形凸轮机构的凸轮廓线 已知凸轮以等角速度 顺时针方向转动 基圆半径r 0 30mm 平底与导路方向垂直 从动件的运动规律为 凸轮转过 180 从动件按简谐运动规律上 升 25mm 凸轮继续转过 180 从动件以等加速等减速运动规律回到最低位 用计算机编程计算时 凸轮转 角可隔 10 计算 用计算器计算时 可求出凸轮转过 60 240 的凸轮实际廓线的坐标值 5 165 16 设计一摆动滚子从动件盘形凸轮机构的凸轮廓线 已知凸轮以等角速度 逆时针方向转动 基圆半 径r 0 30mm 滚子半径r r 6 mm 摆杆长 l 50mm 凸轮转动中心 O 与摆杆的摆动中心之间的距离为lAB 60 mm 从动件的运动规律为 凸轮转过 180 从动件按摆线运动规律向远离凸轮中心方向摆动 30 凸轮再转 过 180 从动件以简谐运动规律回到最低位 用计算机编程计算时 凸轮转角可隔 10 计算 用计算器计算 时 可求出凸轮转过 60 270 的凸轮理论廓线和实际廓线的坐标值 题 5 16 图 第六章第六章 齿轮机构及其设计齿轮机构及其设计 6 16 1 在图中 已知基圆半径r b 50 mm 现需求 1 当r k 65 mm 时 渐开线的展角 k 渐开线的压力角 k和曲率半径 k 2 当 k 20 时 渐开线的压力角 k及向径r k的值 题 6 1 图 6 26 2 当压力角 20 的正常齿制渐开线标准外直齿轮 当渐开线标准齿轮的齿根圆与基圆重合时 其齿 数z应为多少 又当齿数大于以上求得的齿数时 试问基圆与齿根圆哪个大 6 36 3 已知一正常齿制标准直齿圆柱齿轮 20 m 5 mm 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 6 46 4 在一机床的主轴箱中有一直齿圆柱渐开线标准齿轮 经测量其压力角 20 齿数z 40 齿顶 圆直径d a 84 mm 现发现该齿轮已经损 需重做一个齿轮代换 试确定这个齿轮的模数 6 56 5 已知一对外啮合标准直齿轮传动 其齿数z 1 24 z 2 110 模数m 3 mm 压力角 20 正 常齿制 试求 1 两齿轮的分度圆直径d 1 d 2 2 两齿轮的齿顶圆直径d a1 d a2 3 齿高h 4 标准 中心距a 5 若实际中心距a 204 mm 试求两轮的节圆直径d 1 d 2 6 66 6 用卡尺测量一齿数z 1 24 的渐开线直齿轮 现测得其齿顶圆直径d a1 208 mm 齿根圆直径d f 172 mm 测量公法线长度 Wk 时 当跨齿数k 2 时 Wk 37 55mm k 3 时 Wk 61 83 mm 试确 定该齿轮的模数 m 压力角 齿顶高系数h a 和顶隙系数c 6 76 7 一对外啮合标准直齿轮 已知两齿轮的齿数z 1 23 z 2 67 模数 m 3 mm 压力角 20 正 常齿制 试求 1 正确安装时的中心距a 啮合角 及重合度 并绘出单齿及双齿啮合区 2 实际中 心距a 136 mm 时的啮合角 和重合度 6 86 8 设有一对外啮合渐开线直齿圆柱齿轮传动 已知两轮齿数分别为z 1 30 z 2 40 模数 m 20 mm 压力角 20 齿顶高系数h a 1 试求当实际中心距a 702 5 mm 时两轮的啮合角 和顶隙c 实际顶隙就等于标准顶隙加上中心距的变动量 6 96 9 某对平行轴斜齿轮传动的齿数z 1 20 z 2 37 模数m n 3 mm 压力角 20 齿宽 B1 50 mm B2 45 mm 螺旋角 15 正常齿制 试求 1 两齿轮的齿顶圆直径d a1 d a2 2 标准中心距a 3 总重合度 4 当量齿数z v 1 z v 2 6 106 10 设有一对渐开线标准直齿圆柱齿轮 其齿数分别为z 1 20 z 2 80 模数 m 4 mm 压力角 20 齿顶高系数h a 1 要求刚好保持连续传动 求允许的最大中心距误差 a 6 116 11 有一齿条刀具 m 2mm 20 h a 1 刀具在切制齿轮时的移动速度v刀 1mm s 试求 1 用这把刀具切制z 14 的标准齿轮时 刀具中线离轮坯中心的距离 L 为多少 轮坯每分钟的转数应为多少 2 若用这把刀具切制z 14 的变位齿轮 其变位系数x 0 5 则刀具中线离轮坯中心的距离 L 应为多少 轮坯 每分钟的转数应为多少 6 126 12 在图中所示机构中 所有齿轮均为直齿圆柱齿轮 模数均为 2 mm z 1 15 z 2 32 z 3 20 z 4 30 要求轮 1 与轮 4 同轴线 试问 1 齿轮 1 2 与齿轮 3 4 应选什么传动类型最好 为什么 2 若齿轮 1 2 改为斜齿轮传动来凑中心距 当齿数不变 模数不变时 斜齿轮的螺旋角应为多少 3 斜齿轮 1 2 的当量齿数是多少 4 当用范成法 如用滚刀 来加工齿数 z 1 15 的斜齿轮 1 时 是否会产身产生根切 题 6 12 图 题 6 13 图 6 136 13 图中所示为一对螺旋齿轮机构 其中交错角为 45 小齿轮齿数为 36 螺旋角为 20 右旋 大 齿轮齿数为 48 为右旋螺旋齿轮 法向模数均为 2 5mm 试求 1 大齿轮的螺旋角 2 法面齿距 3 小 齿轮端面模数 4 大齿轮端面模数 5 中心距 6 当n 2 400 r min 时 齿轮 2 的圆周速度v p2和滑动速 度的大小 6 146 14 一对阿基米德标准蜗杆蜗轮机构 z 1 2 z 2 50 m 8 mm q 10 试求 1 传动比i 12 和中 心距a 2 蜗杆蜗轮的几何尺寸 6 156 15 如图所示在蜗杆蜗轮传动中 蜗杆的螺旋线方向与转动方向如图所示 试画出各个蜗轮的转动方向 题 6 15 图 6 166 16 一渐开线标准直齿圆锥齿轮机构 z 1 16 z 2 32 m 6mm 20 h a 1 90 试设计 这对直齿圆锥齿轮机构 6 176 17 一对标准直齿圆锥齿轮传动 试问 1 当z 1 14 z 2 30 90 时 小齿轮是否会产生根切 2 当z 1 14 z 2 20 90 时 小齿轮是否会产生根切 第第 7 章章 齿轮系及其设计齿轮系及其设计 7 1 在图示的车床变速箱中 已知各轮齿数为 Z1 42 Z2 58 Z3 38 Z4 42 Z5 50 Z6 48 电动机转速为 1450r min 若移动三联滑移齿轮 a 使树轮 3 和 4 啮合 又移动双联滑移齿轮 b 使齿轮 5 和 6 啮合 试求此时带轮转速的大小和方向 题 7 1 图 题 7 2 图 7 2 在图示某传动装置中 已知 Z1 60 Z2 48 Z2 80 Z3 120 Z3 60 Z4 40 蜗杆 Z4 2 右 旋 蜗轮 Z5 80 齿轮 Z5 65 模数 m 5mm 主动轮 1 的转速为 n1 240r min 转向如图所示 试求齿条 6 的移动速度 v6的大小和方向 7 3 图示为一电动卷扬机的传动简图 已知蜗杆 1 为单头右旋蜗杆 蜗轮 2 的齿数 Z2 42 其余各轮齿 数为 Z2 18 Z3 78 Z3 18 Z4 55 卷简 5 与齿轮 4 固联 其直径 D5 400mm 电动机转速 n1 1500r min 试求 1 转筒 5 的转速 n5的大小和重物的移动速度 v 2 提升重物时 电动机应该以什么方向旋转 题 7 3 图 题 7 5 图 7 4 在图 7 13 所示的滚齿机工作台的传动系统中 已知各轮齿数为 z1 15 z2 28 z3 15 z 4 55 z9 40 被加工齿轮 B 的齿数为 64 试求传动比 i75 7 5 在图示周转轮系中 已知各轮齿数为 z1 60 z2 20 z2 20 z3 20 z4 20 z5 100 试求传 动比 i41 7 6 在图示轮系中 已知各轮齿数为 z1 26 z2 32 z2 22 z3 80 z4 36 又 n1 300r min n3 50r min 两者转向相反 试求齿轮 4 的转速 n4的大小和方向 题 7 6 图 题 7 7 图 7 7 在图示为双螺旋桨飞机的减速器 已知 z1 26 z2 20 z4 30 z5 18 及 n1 15000r min 试求 nP和 nQ的大小和方向 7 8 在图示复合轮系中 已知 z1 22 z3 88 z3 z5 试求传动比 i15 7 9 在图示的自行车里程表机构中 c 为车轮轴 P 为里程表指针 已知各轮齿数为 z1 17 z3 23 z4 19 z4 20 z5 24 设轮胎受压变形后使 28 英寸车轮的有效直径为 0 7m 当车行 1km 时 表上的指针刚好回转一周 试求齿轮 2 的齿数 题 7 8 图 题 7 9 图 7 10 汽车自动变速器中的预选式行星变速器如图所示 I 轴为主动轴 II 轴为从动轴 S P 为制动带 其 传动有两种情况 1 S 压紧齿轮 3 P 处于松开状态 2 P 压紧齿轮 6 S 处于松开状态 已知各轮齿数 z1 30 z2 30 z3 z6 90 z4 40 z5 25 试求两种情况下的传动比 i 题 7 10 图 题 7 11 图 7 11 图示为一龙门刨床工作台的变速换向机构 J K 为电磁制动器 它们可分别刹住构件 A 和 3 设已 知各轮的齿数 求分别刹住 A 和 3 时的传动比 i1B 7 12 在图示轮系中 已知各齿轮的齿数为 z1 34 z5 50 z6 18 z7 36 z3 z4 齿轮 1 的转速为 n1 1500r min 试求齿轮 7 的转速 n7 题 7 12 图 题 7 13 图 7 13 在图示的轮系中 已知各轮齿数为 z1 90 z2 60 z2 30 z3 30 z3 24 z4 18 z5 60 z5 36 z6 32 运动从 A B 两轴输入 由构件 H 输出 已知 nA 100r min nB 900r min 转向如图 所示 试求输出轴 H 的转数 nH的大小和方向 7 14 在图示轮系中 已知各轮齿数为 z1 24 z1 30 z2 95 z3 89 z3 102 z4 80 z4 40 z5 17 试求传动比 i15 7 15 在图示的行星轮系中 已知 z1 20 z2 32 模数 m 6mm 试求齿轮 3 的齿数 z3和系杆 H 的长度 lH 题 7 14 图 题 7 15 图 第第 8 章章 其它常用机构和组合机构其它常用机构和组合机构 8 18 1 棘轮机构有什么特点 为什么棘爪与棘轮轮齿接触处的公法线要位于棘轮与棘爪的转动中心之间 8 28 2 某牛头刨床的进给机构中 设进给螺旋的导程为 5mm 而与螺旋固接的棘轮有 40 个齿 问该牛头刨 床的最小进给量是多少 若要求牛头刨床的进给量为 0 5mm 则棘轮每次转过的角度应为多大 8 38 3 槽轮机构有什么特点 何谓运动系数 k 为什么 k 不能大于 1 8 4 4 某自动车床上装有一单销六槽式外接槽轮机构 已知槽轮停歇时间进行工艺动作 所需工艺时间为 30s 试确定槽轮的转速 8 5 某外槽轮机构中 若已知槽轮的槽数为 6 槽轮的运动时间为 rs 3 5 停歇时间为 rs 6 5 求槽轮 的运动系数及所需的圆销数目 8 68 6 为什么不完全齿轮机构主动轮首 末两轮齿的齿高一般需要削减 加在瞬心附加杆后 是否仍需削减 为什么 8 78 7 图 8 18b 所示的螺旋机构中 若螺杆 1 上的两段螺纹均为右旋螺纹 A 段的导程为 pA 1mm B 段的 导程为 pB 0 75mm 试求当手轮按图示方向转动一周时 螺母 2 相对于导轨 3 移动的方向入距离大小 又若将 A 段螺纹旋向改为左旋 而 B 段的旋向及其它参数不变 则结果又如何 8 88 8 双万向联轴节为保证其主 从动轴间的传动比为常数 应满足哪些条件 满足这些条件后 当主动轴 作匀速转动时 中间轴和从动轴均作匀速运动吗 8 9 机械有哪几种组合方法 试分析图 8 29b 8 34b 8 35b 所示机构是什么形式的组合系统 并画出其运 动传递框图 8 10 图 8 29a 所示的刻字机构组合系统中 可通过设计相应的凸轮轮廓 全移动副十 字滑块上的 M 点就可以刻出任一数字或字母 现需刻写字母 B 其尺寸如题 8 10 图所 示 试将滑块 B 字轨迹分解成分别控制水平和垂直运动的两凸轮机构从动件运动规律 x s 和 y s 并简述凸轮廓线的设计要点 题 8 10 图 第九章第九章 机械的平衡机械的平衡 9 1 解释以下基本概念 静平衡 动平衡 平衡基面 质径积 平衡精度 平面机构平衡 9 2 经过动平衡的构件是否一定是静平衡的 经过静平衡的构件是否一定要再进行动平衡 为什么 讲清 具体条件 9 3 在图示的盘形转子中 有四个偏心质量位于同一回转平面内 其大小及回转半径分别为 m1 5kg m2 7kg m3 8kg m4 6kg r1 r4 100mm r2 200mm r3 150mm 方位如图所示 又设平衡质量 m 的回转半径 r 250mm 试求平衡质量 m 的大小及方位 题 9 3 图 题 9 4 图 9 4 在图示的转子中 已知各偏心质量 m1 10kg m2 15kg m3 20kg m4 10kg 它们的回转半径分 别为 r1 300mm r2 r4 150mm r3 100mm 又知各偏心质量所在的回转平面间的距离为 l1 l2 l3 200mm 各偏心质量问的方位角为 1 1200 2 600 3 900 4 300 若置于平衡基面 及 中的平衡质量 m 和 m 的回转半径均为 400mm 试求 m 和 m 的大小和方位 9 5 如图示用去重法平衡同轴转子 1 及带轮 2 已知其上三个偏心质量和所在半径分别为 m1 0 3kg m2 0 1kg m3 0 2kg r1 90mm r2 200mm r3 150mm l1 20mm l2 80mm l3 100mm l 300mm 2 450 3 300 取转子两端面 和 为平衡基面 去重半径为 230mm 求应去除的不平衡质量的大小和 方位 题 9 5 图 9 6 图示大型转子沿轴向有三个偏心质量 其质量和所在半径分别为 m1 4kg m2 2kg m3 3kg r1 160mm r2 200mm r3 150mm 各偏心质量的相位和轴向位置如图示 2 150 3 300 l1 200mm l2 400mm l3 200mm l4 150mm 如选择转子两个端面 和 做为平衡基面 求所需加的平衡质径积的 大小和方位 如选端面 及转子中截面 作为平衡基面 质径积的大小有何改变 题 9 6 图 9 7 图示四杆机构中 AB 50mm BC 200mm CD 150mm AD 250mm AS1 20mm BE 100mm ES2 40mm CF 50mm FS3 30mm m1 1kg m2 2kg m3 30kg 试在 AB CD 杆上加平衡质量实 现机构惯性力的完全平衡 9 8 图示曲柄滑块机构中各构件尺寸为 l AB 50mm lBC 200mm 滑块 C 的质量为 20kg 1000kg 且 忽略曲柄 AB 及连杆 BC 的质量 试问 1 如曲柄 AB 处于低转速状态下工作 且 C 处质量较小时应如何考虑平衡措施 2 如曲柄 AB 处于较高转速状态下工作 且 C 处质量较大时 又应如何考虑平衡措施 3 质量与速度两者之间何者对惯性力的产生起主要作用 为什么 4 有没有办法使此机构达到完全平衡 题 9 7 图 题 9 8 图 9 9 在图示的曲柄滑块机构中 S1 S2和 S3为曲柄 连杆和滑块的质心 已知各构件的尺寸和质量如下 lAB 100mm lBC 500mm lAS1 70mm lBS2 200mm m1 10kg m2 50kg m3 120kg 欲在曲柄 AB 上 加一平衡质量 m 来平衡该机构的惯性力 问 1 m 应加于曲柄 AB 的什么方向上 2 将 m 加于 C 处 且 lAC 100mm m 3 此时可否全部平衡掉机构的惯性力 题 9 9 图 机械原理作业机械原理作业 第一章第一章 结构分析作业结构分析作业 1 2 解 F 3n 2PL PH 3 3 2 4 1 0 该机构不能运动 修改方案如下图 1 2 解 a F 3n 2PL PH 3 4 2 5 1 1 A 点为复合铰链 b F 3n 2PL PH 3 5 2 6 2 1 B E 两点为局部自由度 F C 两点各有一处为虚约束 c F 3n 2PL PH 3 5 2 7 0 1 FIJKLM 为虚约束 1 3 解 F 3n 2PL PH 3 7 2 10 0 1 1 以构件 2 为原动件 则结构由 8 7 6 5 4 3 三个 级杆组组 成 故机构为 级机构 图 a 2 以构件 4 为原动件 则结构由 8 7 6 5 2 3 三个 级杆组组 成 故机构为 级机构 图 b 3 以构件 8 为原动件 则结构由 2 3 4 5 一个 级杆组和 6 7 一个 级杆组组成 故机构为 级机构 图 c a b c 第二章第二章 运动分析作业运动分析作业 2 1 解 机构的瞬心如图所示 2 2 解 取 mmmm l 5 作机构位置图如下图所示 1 求 D 点的速度 VD 13 PD VV 而 25 24 1314 PP AE V V E D 所以 smmVV ED 144 25 24 150 25 24 2 求 1 srad l V AE E 25 1 120 150 1 3 求 2 因 98 38 2412 1412 1 2 PP PP 所以 srad 46 0 98 38 25 1 98 38 12 4 求 C 点的速度 VC smmCPV lC 2 10154446 0 242 2 3 解 取 mmmm l 1 作机构位置图如下图 a 所示 1 求 B2点的速度 VB2 VB2 1 LAB 10 30 300 mm s 2 求 B3点的速度 VB3 VB3 VB2 VB3B2 大小 1 LAB 方向 BC AB BC 取 mm smm v 10 作速度多边形如下图 b 所示 由图量得 mmpb22 3 所以 smmpbV vB 2701027 33 由图 a 量得 BC 123 mm 则 mmBCl lBC 1231123 3 求 D 点和 E 点的速度 VD VE 利用速度影像在速度多边形 过 p 点作 CE 过 b3点作 BE 得到 e 点 过 e 点作 pb3 得到 d 点 由图量得 mmpd15 mmpe17 所以 smmpdV vD 1501015 smmpeV vE 1701017 smmbbV vBB 1701017 32 23 4 求 3 srad l V BC B 2 2 123 270 3 3 5 求 n B a 2 222 12 30003010smmla AB n B 6 求3B a aB3 aB3n aB3t aB2 aB3B2k aB3B2 大小 32LBC 12LAB 2 3VB3B2 方向 B C BC B A BC BC 222 33 5951232 2smmla BC n B 2 23 3 23 11882702 222smmVa BB k BB 取 mm smm a 2 50 作速度多边形如上图 c 所示 由图量得 mmb23 3 mmbn20 3 3 所以 2 33 11505023 smmba aB 2 333 10005020 smmbna a t B 7 求3 23 3 13 8 123 1000 srad l a BC t B 8 求 D 点和 E 点的加速度 aD aE 利用加速度影像在加速度多边形 作 eb3 CBE 即 BE eb CE e CB b 33 得到 e 点 过 e 点作 3 b 得到 d 点 由图量得 mme16 mmd13 所以 2 6505013smmda aD 2 8005016smmea aE 2 7 解 取 mmmm l 2 作机构位置图如下图 a 所示 一 用相对运动图解法进行分析 1 求 B2点的速度 VB2 VB2 1 LAB 20 0 1 2 m s 2 求 B3点的速度 VB3 VB3 VB2 VB3B2 大小 1 LAB 方向 水平 AB BD 取mm sm v 05 0 作速度多边形如下图 b 所示 由图量得 mmpb20 3 所以 smpbV vB 105 0 20 33 而 VD VB3 1 m s 3 求 n B a 2 222 12 401 020smla AB n B 4 求3B a a B3 aB2n a B3B2 大小 12LAB 方向 水平 B A BD 取mm sm a 2 1 作速度多边形如上图 c 所示 由图量得 mmb35 3 所以 2 33 35135 smba aB 二 用解析法进行分析 smlVV ABBD 130sin1 020sinsin 11123 22 1 2 123 6 3430cos1 020coscos 1 smlaa ABBD 第三章第三章 动力分析作业动力分析作业 3 1 解 根据相对运动方向分别画出滑块 1 2 所受全反力的方向如图 a 所 示 图 b 中三角形 分别为滑块 2 1 的力多边形 根据滑块 2 的 力多边形 得 cos 90sin 260sin 1212 RR r FF F 260sin cos 12 rR FF 由滑块 1 的力多边形 得 cos 90sin 260sin 2121 RR d FF F 260sin 260sin 260sin cos 260sin cos cos 260sin 21 rrRd FFFF 而 53 8 15 0 11 tgftg 所以 NFF rd 7 1430 53 8 260sin 53 8 260sin 1000 260sin 260sin 3 2 解 取mmmm l 5 作机构运动简图 机构受力如图 a 所示 取mmN F 50 作机构力多边形 得 NFR30005060 65 NFR33505067 45 NFFFF RRRR 3350 43345445 NFR17505035 23 NFR25005050 63 NFFFF RRRR 1750 21123223 mNmmNlFM ABRb 1751750001001750 21 3 2 解 机构受力如图 a 所示 由图 b 中力多边形可得 NtgFtgFR1000100045 54 65 N F FF RR 2 1414 45sin 1000 sin 4 5 4345 4 18sin45sin 6 116sin 236343 RRR FFF NFF RR 4 1118 2 1414 6 116sin 45sin 6 116sin 45sin 4363 NFF RR 500 2 1414 6 116sin 4 18sin 6 116sin 4 18sin 4323 所以 NFFF RRR 500 612321 mNmmNlFM ABRb 5050000100500 21 3 3 解 机构受力如图所示 由图可得 对于构件 3 而言则 0 2343 RRd FFF 故可求得 23 R F 对于构件 2 而言则 1232 RR FF 对于构件 1 而言则 0 2141 RRb FFF 故可求得 b F 3 7 解 1 根据相对运动方向分别画出滑块 1 所受全反力的方向如图 a 所 示 图 b 为滑块 1 的力多边形 正行程时 Fd为驱动力 则根据滑块 1 的 力多边形得 cos 90sin 2sin 2121 RR d FF F 2sin cos 21 dR FF 则夹紧力为 2sin cos cos cos 21 dR FFFr 2 反行程时 取负值 21 RF为驱动力 而 d F 为阻力 故 2sin cos 21 dR FF 而理想驱动力为 tg F FF d dR sin cos 0 21 所以其反行程效率为 cos 2sin 2sin cos 21 210 tg F tg F F F d d R R 当要求其自锁时则 0 cos 2sin tg 故 0 2sin 所以自锁条件为 2 3 10 解 1 机组串联部分效率为 821 0 95 0 98 0 9 0 2 1 2 23 2 机组并联部分效率为 688 0 95 0 98