机械原理自测题及答案(1)

第二章机构的结构分析一填空题1组成机构的基本要素是 构件 和 运动副 。机构具有确定的运动件是： 。2在平面机构中，每一个高副引入 1 个约束，每一个低副引入 2个约束，所以平面机构自由度的计算公式为F = 。应用该公式时，应注意的事项是： 正确计算运动负的数目 。3机构中各构件都应有确定的运动，但必须满足的条件是： 。二综合题1根据图示机构，画出去掉了虚约束和局部自由度的等效机构运动简图，并计算机构的自由度。设标有箭头者为原动件，试判断该机构的运动是否确定，为什么？1 n = 7 ，pl = 9 ，ph = 1 从图中可以看出该机构有2个原动件，而由于原动件数与机构的自由度数相等，故该机构具有确定的运动。2计算图示机构的自由度。如有复合铰链、局部自由度、虚约束，请指明所在之处。2 （a）D、E处分别为复合铰链（2个铰链的复合）；B处滚子的运动为局部自由度；构件F、G及其联接用的转动副会带来虚约束。 n = 8 ，pl = 11 ，ph = 1 3计算图示各机构的自由度。 （c）n = 6 ，pl = 7 ，ph = 3 （e）n = 7 ，pl = 10 ，ph = 0 4计算机构的自由度，并进行机构的结构分析，将其基本杆组拆分出来，指出各个基本杆组的级别以及机构的级别。 （a）n = 5 ，pl = 7 ，ph = 0 级组 级组因为该机构是由最高级别为级组的基本杆组构成的，所以为级机构。（a） （b）5计算机构的自由度，并分析组成此机构的基本杆组。如果在该机构中改选FG为原动件，试问组成此机构的基本杆组是否发生变化。n = 7 ，pl =10 ，ph = 0 级组 级组当以构件AB为原动件时，该机构为级机构。 级组 级组 级组 当以构件FG为原动件时，该机构为级机构。 可见同一机构，若所取的原动件不同，则有可能成为不同级别的机构。6试验算图示机构的运动是否确定。如机构运动不确定请提出其具有确定运动的修改方案。 （a） （b）（a）n = 3 ，pl = 4 ，ph = 1 因为机构的自由度为0，说明它根本不能运动。而要使机构具有确定的运动，必须使机构有1个自由度（与原动件个数相同）。其修改方案可以有多种，下面仅例举其中的两种方案。n = 4 ，pl = 5 ，ph = 1 此时机构的自由度数等于原动件数，故机构具有确定的运动。平面机构的运动分析一、综合题1、试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置（用符号直接在图上标出）。 2、已知图示机构的输入角速度w1,试用瞬心法求机构的输出速度w3。要求画出相应的瞬心，写出w3的表达式，并标明方向。由相对瞬心的定义可知： 所以方向为逆时针转向，（如图所示）3、在图示的齿轮-连杆组合机构中，试用瞬心法求齿轮1与3的传动比1/2。1）计算此机构所有瞬心的数目 K=N（N-1）/2=6（6-1）/2=15；2）如图所示，为了求传动比1/2，需找出瞬心 P16、P36、P12、P23，并按照三心定理找出P13；3)根据P13的定义可推得传动比1/2计算公式如下由于构件1、3在K点的速度方向相同，从而只和同向。4、在图示的四杆机构中，=60mm, =90mm, =120mm, =10rad/s，试用瞬心法求：（1）当=165时，点C的速度；（2）当=165时，构件3的BC线上速度最小的一点E的位置及其速度的大小；（3）当时，角之值（有两个解）。解：1）以选定的比例尺作机构运动简图（图b）。 2）求定出瞬心的位置（图b），因为为构件3的绝对瞬心，有=100.06/0.00378=2.56（rad/s）=0.4(m/s)3)定出构件3的BC线上速度最小的点E的位置 因为BC线上的速度最小点必与点的距离最近，故从引BC的垂线交于点E，由图可得 =0.357（m/s） 4)定出时机构的两个位置（见图c，注意此时C点成为构件3的绝对瞬心），量出 1=26.4；2=226.65、如图为一速度多边形，请标出矢量、及矢量、的方向？6、已知图示机构各构件的尺寸，构件1以匀角速度1转动，机构在图示位置时的速度和加速度多边形如图b)、c) 所示。（1）分别写出其速度与加速度的矢量方程，并分析每个矢量的方向与大小，（2）试在图b)、c) 上分别标出各顶点的符号，以及各边所代表的速度或加速度及其指向。6、解：（1）把B点分解为B2和B3两点，运用相对运动原理列出速度与加速度的矢量方程，并分析每个矢量的方向与大小如下： 方向 AB AB向下 /BC大小 ? w1lAB ? 方向 BC BC BA BC向下 BC大小 w32lBC ? w12lAB 2w3vB3B2 ?（2）标出各顶点的符号，以及各边所代表的速度或加速度及其指向如下：ABV11237、已知图示机构中各构件的尺寸，原动件1以匀速V1移动，求出图示位置时构件3的角速度3和角加速度a3。要求列出矢量方程式、分析各矢量的大小和方向、作出速度与加速度多边形（可不按比例）、并列出3和a3表达式。解：nAB(B1,B2,B3)V112333大小 ？ V1 ？ 方向 AB 水平 /导路w3=VB2 / LAB =pb2mv /LAB 大小 w32LAB ？ 0 0 ? 方向 /AB AB /导路a3=aB2t / LAB = nb2 ma /LAB8、回转导杆机构的速度多边形如图2）所示，试判断其哥氏加速度aKC2C3的方向并标画在图上, 并写明判断的方法。9试判断在图示的两个机构中，B点是否存在哥氏加速度？又在何位置时其哥氏加速度为零？作出相应的机构位置图。10、在图示的各机构中，设已知构件的尺寸及点B的速度（即速度矢量）。试作出各机构在图示位置的速度多边形。 第四章平面机构的力分析+第五章效率和自锁一、填空题1、在移动副中，如驱动力作用在 摩擦角之内 时，将发生自锁；在转动副中，如驱动力为一单力，且作用在 摩擦圆之内 时，则将自锁；在螺旋副中，如果 斜面倾角a时，啮合角将如何变化9、何谓斜齿轮的当量齿轮？对于螺旋角为，齿数为Z的斜齿圆柱齿轮，试写出其当量齿轮的表达式。10、为了实现定传动比传动，对齿轮的齿廓曲线有什么要求？11、已知两轴的中心距及其间的传动比，欲设计一对渐开线齿轮传动，但选用标准圆柱直齿轮时，不能满足给定中心距的要求。问应采取哪些方案来满足中心距的要求？三、综合题1、已知一外啮合渐开线标准斜齿圆柱齿轮副的参数为Z1=27,Z2=60,mn=3mm,han=1,c*=0.25,n=20,螺旋角，试求：1）两轮的分度圆直径、齿顶圆直径和齿根圆直径。2）两轮的标准中心距a。()2、如图所示，采用标准齿条形刀具加工一渐开线标准直齿圆柱齿轮。已知刀具的齿侧角=200，刀具上相邻两齿对应点的距离为5，加工时范成运动的速度分别为v=60mm/s, ，方向如图。试求被加工齿轮的模数m、压力角、齿数Z、分度圆半径r、基圆半径rb，以及其轴心至刀具分度线的距离a。 3、图示的一对标准渐开线直齿圆柱齿轮啮合图中，已知标准中心距a,两轮的基圆半径和法节。当论1为主动时要求：在图中标画出理论啮合线N1N2，实际啮合线B1B2，啮合角；标画出单齿啮合区和双齿啮合区。4、已知一对标准安装（无侧隙安装）的外啮合渐开线标准直齿圆柱齿轮的中心距a=360mm,传动比i12=3,两轮模数m=10mm,且均为正常齿制。试求：两轮齿数，分度圆直径、齿顶圆直径和齿根圆直径、齿厚和齿槽宽，以及两轮的节圆直径和顶隙c。5、一对按标准中心距安装的正常齿制的外啮合渐开线标准直齿圆柱齿轮，主动论1作顺时针转动。已知Z1=22，Z2=34，；中心距a=140mm。试求：两轮的分度圆、齿顶圆、齿根圆和基圆直径；并按比例作图，画出实际啮合线B2B1,计算其重合度。6、一对按标准中心距安装的正常齿制的外啮合渐开线标准直齿圆柱齿轮，其小齿轮已损坏，需要配制，今测得两轴中心距a=310mm,大齿轮齿数Z2=100，齿顶圆直径da2=408mm, ,试确定小齿轮的基本参数及其分度圆和齿顶圆的直径。第十一章 齿轮系及其设计一、综合题1、在图示轮系中，已知：蜗杆为单头且右旋，转速n1=2880r/min，转动方向如图示，其余各轮齿数为Z2=80，Z2=40，Z3=60，Z3=36，Z4=108，试：(1)说明轮系属于何种类型；(2)计算齿轮4的转速n4；(3)在图中标出齿轮4的转动方向。2、在图二所示轮系中，单头右旋蜗杆1的回转方向如图，各轮齿数分别为Z2=37，Z2=15，Z3=25，Z3=20，Z4=60，蜗杆1的转速n1=1450r/min，方向如图。试求轴B的转速nH的大小和方向。图二图三3、在图三所示的齿轮系中,设已知各轮齿数Z1=Z2=Z3=Z4=20,又齿轮1, 3，3,5同轴线,均为标准齿轮传动。若已知齿轮1的转速为n1=1440r/min，试求齿轮5的转速。4、在图四所示轮系中，已知：各轮齿数为Z1=Z3=Z4=15,Z2=60，Z4=Z5=30，试求传动比i15：图四图五5、已知图五所示轮系中各轮的齿数：Z1=20，Z2=40，Z3=15，Z4=60，轮1的转速为n1=120r/min，转向如图。试求轮3的转速n3大小和转向。6、在图示的轮系中,已知Z1=Z3=Z4=Z6=Z8=20, Z2=Z5=40, Z7=Z9=80,求i19=?7、在图七所示的轮系中,已知Z1=20，Z2=40,Z2=30,Z3=100 ,Z4=90,求i14的大小图七图八8、在图八所示的轮系中,已知Z1=Z4=40, Z1=Z2= Z4=20,Z2=30, Z3=30,Z3=15，试求: i1H9、图九所示轮系中，Z1=Z2=40，Z2=Z3=Z5=20，Z4=80试判断该属何种轮系？并计算传动比i15=？图九图十10、图十所示的轮系中，已知各齿轮齿数Z1=20， Z2=30，Z3=80，Z4=40,Z5=20，轮1的转速n1=1000 r/min，方向如图，试求：轮5的转速n5的大小和方向。图十二12、如图十二所示轮系.已知各齿轮的齿数为Z1=20,Z2=40,Z2=30,Z3=40, Z3=20,Z4=90轮1的转速n1=1400r/min, 转向如图示，试求系杆H的转速nH的大小和方向:13、如图十三所示的周转轮系中,已知各轮齿数为Z1=39,Z2=78,Z2=39,Z3=20,试求传动比iH3。图十三图十四14、在图十四所示复合轮系中，已知各齿轮的齿数为Z1=17，Z2=23，Z2=20，Z3=60， Z3=20，Z4=40，构件H的转速nH=200r/min, 转向如图示，试求轮4的转速n4的大小和转向。15、如图十五所示，一大传动比的减速器。已知其各轮的齿数为Z1=20，Z2=40，Z2=20，Z3=60, Z3=30,Z4=80，求该轮系传动比i1H。图十五图十六10、齿轮1234、组成周转轮系与方向相同齿轮45与齿轮组成定轴轮系与方向相反。16、如图十六所示轮系中，各齿轮为渐开线标准圆柱齿轮，作无侧隙传动，他们的模数也均相等，其转向见图，且已知齿轮1、2，及2齿数分别为Z1=20，Z2=48，Z2=20，求齿轮3齿数和传动比i1H。17、如图示行星轮系，已知各轮的齿数：Z1=Z3=80，Z3=Z5=20，以及齿轮1的转速n1=70rmin,方向如图示。试求：齿轮5的转速n5的大小和方向。解：因同轴安装原因齿轮1223、组成周转轮系参考答案第二章机械的结构分析二、综合题1 n = 7 ，pl = 9 ，ph = 1 从图中可以看出该机构有2个原动件，而由于原动件数与机构的自由度数相等，故该机构具有确定的运动。2 （a）D、E处分别为复合铰链（2个铰链的复合）；B处滚子的运动为局部自由度；构件F、G及其联接用的转动副会带来虚约束。 n = 8 ，pl = 11 ，ph = 1 3 （c）n = 6 ，pl = 7 ，ph = 3 （e）n = 7 ，pl = 10 ，ph = 0 4 （a）n = 5 ，pl = 7 ，ph = 0 级组 级组因为该机构是由最高级别为级组的基本杆组构成的，所以为级机构。（c）n = 5 ，pl = 7 ，ph = 0 级组因为该机构是由最高级别为级组的基本杆组构成的，所以为级机构。5 n = 7 ，pl =10 ，ph = 0 级组 级组当以构件AB为原动件时，该机构为级机构。 级组 级组 级组 当以构件FG为原动件时，该机构为级机构。 可见同一机构，若所取的原动件不同，则有可能成为不同级别的机构。6 （a）n = 3 ，pl = 4 ，ph = 1 因为机构的自由度为0，说明它根本不能运动。而要使机构具有确定的运动，必须使机构有1个自由度（与原动件个数相同）。其修改方案可以有多种，下面仅例举其中的两种方案。n = 4 ，pl = 5 ，ph = 1 此时机构的自由度数等于原动件数，故机构具有确定的运动。第三章平面机构的运动分析一、综合题1、解：2、由相对瞬心的定义可知： 所以方向为逆时针转向，（如图所示）。3、解：1）计算此机构所有瞬心的数目 K=N（N-1）/2=6（6-1）/2=15；2）如图所示，为了求传动比1/2，需找出瞬心 P16、P36、P12、P23，并按照三心定理找出P13；3)根据P13的定义可推得传动比1/2计算公式如下：由于构件1、3在K点的速度方向相同，从而只和同向。4、解：1）以选定的比例尺作机构运动简图（图b）。 2）求定出瞬心的位置（图b），因为为构件3的绝对瞬心，有=100.06/0.00378=2.56（rad/s）=0.4(m/s)3)定出构件3的BC线上速度最小的点E的位置 因为BC线上的速度最小点必与点的距离最近，故从引BC的垂线交于点E，由图可得 =0.357（m/s） 4)定出时机构的两个位置（见图c，注意此时C点成为构件3的绝对瞬心），量出 1=26.4；2=226.65、解：6、解：（1）把B