机械原理练习题答案

1、、填空题和填空题。1 在平面机构中若引入 PH 个高副将引入PH 个约束， 而引入 PL 个低副将引入 2 PL个约束，则活动构件数 n 、约束数与机构自由度 F 的关系是 F =3n- 2 PL- PH。2 机构具有确定运动的条件是： 机构的自由度大于零， 且机构自由度 数等于原动件数 ；若机构自由度 0，而原动件数 ，而原动件数 F，则各构 件之间 运动关系发生矛盾，将引起构件损坏 。3. 下图为一对心曲柄滑块机构，若以滑块 3 为机架，则该机构转化为 定块机构；若以构件 2 为机架，则该机构转化为 摇块 机构。4 移动副的自锁条件是 驱动力在摩擦角之内；转动副的自锁条件是 驱动力在摩擦圆

2、之内 。5 在凸轮机构的各种常用从动件运动规律中， 等速 运动规律具有 刚性冲击； 等加速等减速、间谐运动规律具有柔性冲击；而 正弦加速度、五次多项式 运动规律无冲击。模数相等， ； 压力角相等效构件所具有的动能等于整6 内啮合斜齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件是 等 ； 螺旋角相等 。7等效质量和等效转动惯量可根据等效原则： 个机械系统的动能 来确定。8刚性转子静平衡条件是 分布于转子上的各个偏心质量的离心惯性力的合力 为零或者质径积的向量和为零；而动平衡条件是 当转子转动时，转子上分布 在不同平面内的各个质量所产生的空间离心惯性力系的合力及合力矩为 零。9 用标准齿条形刀具加工标准齿轮时，其刀

3、具的 中 线与轮坯的 分度 圆之间作纯滚动；加工变位齿轮时，其刀具的 节 线与轮坯的分度 圆之间作纯滚动。10平面四杆机构中，是否存在死点，取决于_B 是否与连杆共线。A主动件B. 从动件 C. 机架 D. 摇杆11在平面连杆机构中，欲使作往复运动的输出构件具有急回特性，则输出构 件的行程速比系数 KA。A大于 1 B 小于 1 C 等于 1 D 等于 12C_盘形凸轮机构的压力角恒等于常数。A摆动尖顶推杆B直动滚子推杆C直动平底推杆D摆动滚子推杆13为使凸轮机构的滚子从动件实现预期的运动规律，设计时必须保证关系式 C 。A滚子半径B滚子半径C滚子半径D滚子半径r r 凸轮理论轮廓外凸部分的最

4、小曲率半径 r r 凸轮理论轮廓外凸部分的最小曲率半径 r r 凸轮理论轮廓外凸部分的最小曲率半径 r r 不受任何限制minminmin14. 当凸轮基圆半径相同时，从动件导路向推程中从动件与凸轮的相对速度瞬 心一侧偏置，可以 _A凸轮机构推程的压力角。（ A） 减小（ B）增加（ C）保持原来15. 为了减轻飞轮尺寸和重量，飞轮通常应装在_A。（ A） 高速轴上 （ B）低速轴上（ C）机架上16. 蜗杆蜗轮传动中，模数为 m，蜗杆头数为 z1，蜗杆直径系数为 q，蜗轮齿数 为 z2 ，则蜗杆直径 d1=_C。A） m z1（B） m z2（C）mq17. 在铰链四杆机构 A B C D

5、中，已知 A B = 2 5 mm ， B C = 7 0 mm ，C D = 6 5mm， A D = 9 5 mm ，当 A D为机架时，是 _B机构；当 A B为机架时，是 A机构。B）曲柄摇杆机构；（ C）双摇杆机构和 表 示，则设计自锁机构时应满足要0(B). 0 ,0 ( C )0机构的自由度大于零， 且机构自由度数等于原（A）双曲柄机构；18. 若机构正反行程效率分别用B。（A） 0,19. 机构具有确定运动的条件是 动件数 。20. 高副低代必须满足的条件是代替前后机构的自由度不变 ，代替前后机构的瞬时速度和瞬时加速度不变 。21在曲柄摇杆机构中，当 _C，将出现死点。A）曲柄

6、为原动件且曲柄与连杆共线；B）曲柄为原动件且曲柄与机架共线时；C）摇杆为原动件且曲柄与连杆共线时；D）摇杆为原动件且摇杆与机架共线时。22在以曲柄为主动件的曲柄摇杆机构中，最小传动角出现在_B（ A）曲柄与连杆两次共线位置之一； （ B）曲柄与机架两次共线位置之一；（ C）曲柄与连杆共线时；（ D）曲柄与机架共线时23在下列四杆机构中，不能实现急回运动的机构是_C。（ A） 曲柄摇杆机构；（ B）导杆机构；（ C）对心曲柄滑块机构；（D）偏置曲柄滑块机构24下述几种运动规律中， _B_既不会产生柔性冲击也不会产生刚性冲击。（ A） 等速运动规律；（B）摆线运动规律；（ C）等加速等减速运动规律

7、；（ D）简谐运动规律25对心直动尖顶盘形凸轮机构的推程压力角超过许用值时，可采用_A_措施来解决。（ A）增大基圆半径； （ B）改为滚子推杆； （ C）改变凸轮转向 26正变位齿轮与标准齿轮相比较，其分度圆齿厚_B，齿根高 _A。（ A）减小（ B）增大（ C）不变27机构处于死点位置时，其传动角为0 度 ，压力角为 90 度。28滚子从动件盘形凸轮的理论廓线和实际廓线之间的关系为（D）b） 两条廓线相a） 两条廓线相似c） 两条廓线之间的径向距离相等 d） 两条廓线之间的法向距离相 等29铰链四杆机构的压力角是指在不计摩擦力的情况下连杆作用于_ 从动件上的力与该力作用点速度所夹的锐角。3

8、0渐开线斜齿轮的 _法面 参数为标准值；而尺寸计算应按 _端面_上的参数代入直齿轮的计算公式。31速度瞬心是两刚体上 _相对速度 为零的重合点32为减小飞轮的重量和尺寸，应将飞轮安装在_高速 轴上。33渐开线的形状取决于 _基圆 的大小。34具有相同理论廓线，只有滚子半径不同的两个对心直动滚子从动件盘形凸 轮机构，其从动件的运动规律 1 ，凸轮的实际廓线 2 。 相同 不相同 不一定35用标准齿条形刀具加工标准齿轮时，其刀具的中线 与轮坯分度圆减轻从动之间作纯滚动。36对于移动平底从动件凸轮机构，选择适当的偏距，通常是为了件过大的弯曲应力 37平行轴外啮合直齿圆柱齿轮机构的正确啮合条件是摸数和

9、压力角分别相等 且两齿轮的螺旋角的大小相同 _，旋向相反 _ 。38周期性速度波动的调节方法是 _安装飞轮 ，非周期性速度波动调节方法是 _安装调速器 。二、判断题。 1凡是以最短杆为机架的铰链四杆机构，都是双曲柄机构。（错）2在曲柄摇杆机构中，压力角越大，对传动越不利。（对 ）3如果机构的自由度数 F=2 则机构作无确定性运动。 （错 ） 4两个理论廓线相同、滚子半径不同的凸轮机构，从动件运动规律不同。（ 错 ） 5如果连杆机构的极位夹角不为零，则说明该机构具有急回特性。（对 ）6由于平行轴斜齿圆柱齿轮机构的几何尺寸在端面计算，所以基本参数的标准值规定在端面。 （ 错 ）7周期性速度波动的调

10、节方法是加调速器。（错 ）8在曲柄滑块机构中，只有当滑块为原动件时，才会出现死点。（对 ）9在凸轮从动件常用的运动规律中，等速运动规律会产生柔性冲击。（ 错 ）10在移动滚子从动件的凸轮机构中，可通过选取从动件适当的偏置方向来获 得较小的推程压力角。 （ 对 ） 11只有一对标准齿轮在标准中心距情况下啮合传动时，啮合角的大小才等于 分度圆上的压力角。 （错 ） 12飞轮一般安装在高速轴上的原因是速度变化小。（错 ）13若机构正反行程效率分别为和 表示，则设计自锁机构是应满足0， 0。（错）14在机械系统中， 其运转不均匀程度可用最大角速度和最小角速度之差表示。 （错）15在铰链四杆机构中，由于

11、连杆作的是平面运动，所以连杆跟其他构件不可 能存在绝对瞬心。 （ 错 ）16组成正传动的齿轮应是正变位齿轮。 （错 ） 17飞轮一般安装在高速轴上的原因是速度变化小。（错 ）18作用于等效构件上等效力等于作用在机械中所有外力的合力。（错 ）19对渐开线直齿圆柱齿轮，可用改变螺旋角的办法调整中心距。（错 ）20轴承对轴颈的总反力始终与摩擦圆相切。 （对 ） 21在曲柄摇杆机构中，压力角越大，对传动越不利。（对 ）22把若干个自由度为零的基本杆组依次连接到原动件和机架上，就可以组成一个新的机构。 （对 ） 23动平衡的刚性转子一定静平衡，静平衡的转子不一定动平衡。（ 对 ）24为了避免滚子从动件凸

12、轮机构中凸轮实际廓线产生过度切割，应选择较大 的滚子半径。 （错 ）25导杆机构传动性能最差。 （错 ） 26一个正在运转的回转副，只要外力的合力切于摩擦圆，这个回转副将逐渐 停止回转。（错 ）27在曲柄摇杆机构中，摇杆位于两极限位置时曲柄两位置所夹的锐角，称为 极位夹角。（ 对 ）28在设计用于传递平行轴运动的斜齿圆柱齿轮机构时，若中心距不等于标准 中心距，则只能采用变位齿轮以配凑实际中心距。 （ 错 ）三、机构自由度的计算及拆杆组。1计算图示机构的自由度， 用低副代替高副， 并确定机构所含杆组的数目和级 别以及机构的级别。解 （ 1）计算机构的自由度。滚子处有局部自由度。F=3n2p5p4

13、=3628 1=12）高副低代。如图所示3）该机构是由原动件 1、三个级杆组（ 2-3 和 6-7、 4-5 ）故该机构级机 构2计算图示机构的自由度， 用低副代替高副， 并确定机构所含杆组的数目和级 别以及机构的级别。解 （ 1）计算机构的自由度。 A 处有局部自由度， G 处有虚约束，F=3 n2p5 p4=36 28 1=1（ 2）高副低代。如图（ b）所示（3）该机构是由原动件 2、机架 1、1个级杆组（7-8）和一个级杆组 （ 3-4-5-6 ） 组成的，故该机构为级机构。3. 计算图示机构的自由度，试计算图示机构的自由度，并分析此机构的组成情况。已知并指出复合铰链、 局部自由度和虚

14、约束。 拆杆组。DE=FG ，DF=EG ，DH=EI 。B 点处有局部自由度，J10解（1） D 和 E 为复合铰链， 入的约束为虚约束，应予去除。将凸轮与滚子组成的高副以一个虚拟构件和两 个转动副做高副低代，如图所示。计算自由度：FG 杆及其两端的转动副所引（2）分析机构的组成情况 如图所示，此机构由四个级杆组和一个级机构组成。因此是 机构。个级4.计算图示机构的自由度，用低副代替高副，并确定机构所含杆组的数目和级 别以及机构的级别。（1）计算机构的自由度。B 处有局部自 由度，G 处有 复合铰链， （ 2）高副低代。如图（ b）所示（3）该机构是由原动件 1、机架 9、两个级杆组（ 2-

15、3 和 6-7 ）和一个级 杆组（ 4-5-6-8 ）组成的，故该机构为级机构。三、连杆机构的计算题。1. 在图示铰链四杆机构中， 已知： lBC=50mm，lCD=35mm ，lAD=30mm，AD 为机架， 若将此机构为双摇杆机构，求 l AB 的取值范围。解：图示机构要称为双摇杆机构，必须满足最短杆与最长杆之和大于其他两杆 之和。1)AB 为最短杆， lAB 30,lAB 50 30 35,lAB 15,所以 15 lAB 302)AB 是最 长杆， l AB 50,30 lAB 50 35,lAB 553)AB 既不是最长也不是最短 30 lAB 50，30 50 lAB 35 ，l

16、AB 45 , 30 l AB 452.如图所示曲柄滑块机构，曲柄 AB 等速整周回转。1)设曲柄为主动件，滑块朝右为工作行程，确定曲柄的合理转向；2)设曲柄为主动件，画出急位夹角，最小传动角 min 出现的位置；3)此机构在什么情况下，出现死点位置，指出死点位置。解：13) 当以滑块为原动件且曲柄与连杆共线的两个位置时， 机构出现死点位置。 3.设计一曲柄摇杆机构，当曲柄为主动件，从动摇杆处于两极限位置时，连杆 的两铰链点的连线正好处于图示之C11 和 C22 位置，且连杆处于极限位置 C11时机构的传动角为 40。若连杆与摇杆的铰接点取在 C 点(即图中之 C1 点或 C2 点)，试用图解

17、法求曲柄 AB 和摇杆 CD 之长。(直接在图上作图，保留做图线，不用写作图步骤， l=0.001mm )4. 在图示导杆机构中，已知 LAB 40mm ，试问：(1) 欲使其为曲柄摆动导杆机构， LAC 的最小值为多少；(2) 该曲柄摆动导杆机构的传动角 为多大。解：(1) LAC 40mm, LAC min 40mm。(2)传动角 恒为 90四、凸轮机构的计算及分析题。1.如图所示，偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构，已知凸轮实际轮廓线为一圆心在 O 点的偏心圆，其半径为 R. 从动件的偏距为 e，试用作图法：1. 确定凸轮的合理转向；顺时针2. 画出该机构的凸轮理论廓线及基圆；3. 标出当从

18、动件从图示位置升到位移s时 ,对应凸轮的转角 及凸轮机构的压力角 ；2试在图上标出从 C 点接触到 D 点接触时，凸轮转过的转角，及在 D 点接 触时凸轮机构的压力角。3. 如图所示为一偏置摆动滚子从动件盘形凸轮机构，凸轮为偏心轮，转向如图。 试在图上：（ 1）画出该凸轮的基圆和理论廓线；（ 2）标出该位置时从动件摆角和压力角 ，并求出该位置时从动件的角速度；五、齿轮机构计算题。=20 ，1.一对外啮合渐开线直齿圆柱标准齿轮，已知z1=18， z2=41，m=4mm ，ha =1 ， c =0.25。（ 14 分）（1）分别计算两轮的分度圆半径、基圆半径、节圆半径、顶圆半径、标准 中心距、分度

19、圆齿距；（2）若中心距加大，回答下列问题（把不对的划去）1）节圆半径 r（变大，变小，不变）2）分度圆半径 r（变大，变小，不变）3）啮合角 （变大，变小，不变）4）传动比 i12（变大，变小，不变）5）齿侧间隙（有，没有）6）节圆压力角（等于，大于，小于）啮合角。1 解：分度圆半径：小齿轮： r1mz1 36mm1211大齿轮： r2mz2 82mm2基圆半径 : 小齿轮 : rb1 r1 cos2034.2mm大齿轮 : rb2 r2 cos20 77.05mm节圆半径：小齿轮：r1 r1 36mm大齿轮：r2 r2 82mm齿顶圆半径：小齿轮：*ra1 r1 ha m 40mm大齿轮：

20、ra2 r2 ha m 86mm中心距 : a r1 r2 118mm分度圆齿距 : p1 p2m 12.56mm2） 1）增大2）不变3）变大 4）不变 5）有6）等于2一对外啮合渐开线直齿圆柱标准齿轮，已知 z1=19，z2=41，m=3mm ， =20 ，ha =1 ， c =0.25。 传动。 若两轮齿顶圆正好通过对方的极限啮合点 N ，试求两轮理论上的齿数 z 应为多少？（1）分别计算两轮的分度圆直径、 中心距、齿距、基圆齿距； （7 分）基圆直径、顶圆直径、根圆直径、标准（2） 用作图法确定实际啮合线长，由此计算重合度。（5 分）解： (1)d1=19 3=57 mm ha=1 3

21、=3 mm c=3.75 3=0.75 mm da 1=57+2 3=63 mm df 1=57 2 3.75=49.5 mm db 1=57 cos20 =53.563 mm mmp=3 =9.425 mmd2=41 3=123 mm hf=1.25 3=3.75 mm a=0.5 (57+123)=90 mm da 2=123+2 3=129 mm df 2=123 23.75=115.5 mmdb 2=123 cos20 =115.583pb=3 cos20 =8.882mm7 分）如图所示实际啮合线长 B1B 2=14.4mm重合度 =14.4/8.882=1.623. 两个相同的渐开

22、线标准直齿圆柱齿轮，其20 ，ha 1, 在标准安装下解:如图所示，实际啮合线段 B1B2 即为理论啮合线段 N1N2，此时正好不发生根切。coscoscos20 cos36 39因为 N1N2 2NP 2r sin 所以tgN1N22r sinO1N1rb2rsin2tg2tg200.72794r cosa36 39rbr cosmZcos/2 Zcos又因为 cos a rrar ham Z h2*Za2ha*所以Z2ha* cos a2 1cos36 3912.323a当两轮齿数 z 12.323 时，正好 B1B2 N1N2 ，而不发生根切， 但齿轮齿数只能取整数，则两轮齿数时，其最少

23、齿数为13。4. 已知某对渐开线直齿圆柱齿轮传动，中心距 a=350mm 传动比 i=2.5 ， =20 ， ha=1，c =0.25，根据强度等要求模数 m必须在 5、 6、7mm 三者中选择，试设 计此对齿轮的以下参数和尺寸。（ 1） 齿轮的齿数 z1、 z2，模数 m，传动类型；（ 2） 分度圆直径 d1、d2，齿顶圆直径 da1、da2，根圆直径 df1、 df2，节 圆直径 d1 、 d2 ，啮合角 ；（3）若实际安装中心距 a =351mm ，上述哪些参数变化？数值为多少？解: （1） amm2(z1z2)m2z1 (1i)350mmm5mmz1403502所以z1m6mmz133

24、.331 3.5mm7mmz128.57所以 z1 40z240 2.5 100 m 5mm（2）分度圆直径：小齿轮：d1mz1 200mm大齿轮： d2mz2500mm齿根圆直径 : 小齿轮: d f1m(z1*2ha* 2c* )187.5mm大齿轮 :df2m(z22ha* 2c* )487.5mm节圆直径：小齿轮：d1d1 200mm大齿轮：d2d2500mm啮合角： 203） 、d1、 d2 发生变化acosa cos所以acosarccos ad1 d1 cos200.57mm1 1 cos （1.5 分）cosd2 d2501.43mmcos 5. 用齿条形刀具加工一直齿圆柱齿轮

25、，设已知被加工齿轮轮坯的角速度20.4438 (0.375m/ s ，刀具的模数 m10mm, 压力z 1 = 2(右i12n1n2z2z1n2n12323角20 。求被加工齿轮的齿数 z1 。解：12v 2 0.375v rmz12所以z1 m2v 102 100.33755 1515rad /s ，刀具移动的速度 v六、轮系的计算题。 1在图示组合机床分度工作台驱动系统的轮系中，已知各轮齿数为旋），z 2 = 46，z 3 =18，z 4 = 28，z 5 = 18，z 6 = 28。（1）试分析该轮系由哪些基本轮系组成。 （2 分）（2）试求 i16及齿轮 6方向。（10 分） 解：该轮

26、系是一个带有蜗轮蜗杆传动的混合行星轮系蜗轮 2 的转动方向为逆时针方向（从左向右看）在由 2、3、4、5、6 组成的行星轮系中2n6 n2i63n3 n2z5 z3 18 18z6 z4 28 28因 n3 0，故n611818n2282823n611818n12828i16n1231818n612828轮39.2向相2.在图示轮系中，所有齿轮均为标准齿轮，齿数z1 = 30， z2 = 68，试问：（ 1） z1 =？， z2 = ？（ 2） 该轮系属于何种轮系？解 : （1）因为mz4mz1mz2 所以 z2z4 z1 68 3019z3 z2 19（2）差动轮系3.在图示轮系中，已知 z

27、1=22， z3=88，z4=z6，试求： （ 1）传动比 i16 ；（ 2）该机构的自由度 F，并指明虚约束、复合铰链和局部自由度。解：（1）4-5-6 定轴轮系 i46n4z61（ 1）n6z41-2-3-6 差动轮系 i136 n1n6z34 （ 2）n3n6z2由于 n3 n4n6 带入（ 2）中得i16n119n6（2） F 3n 2PL PH3525414. 如图所示轮系中， z5 z225， z220 ，组成轮系的各齿轮模数相同。齿轮 1 和 3 轴线重合，且齿数相同。求轮系传动比 i54122541336解： 1-2-5-4 差动轮系4i15n1 n4z55-2-2-3-4 差

28、动轮系4i53n5 n4n5 n4n3 n4z1z2 z3z5z21-6-3 定轴轮系 in1n1z313n3n3z1由于各齿轮模数相同，所以111mz5 mz2 mz22 5 2 2 2 21mz5251mz3,z32mz230把齿数带入上面三式，并联立求解得i541 mz1 , z1 752由于齿轮 1和 3同轴，所以 z1n5 5n4z35. 在图示轮系中，已知各轮齿数为 z1=1，z2=30，z2 =14，z3=18，z5=20，z6=15。 主动轮 1 为右旋涡杆，其转向如图所示。1）分析该轮系的组合方式；2）求 z4、z4 及传动比 i14;3）画出轮 2 和轮 4 的转向。解：解

29、 :1) 1-2 蜗杆传动2 -3-4-5112)mz2 mz3mz42 2 3241-2 蜗杆传动i124 -5-6 定轴轮系i45z4z4z22z350n1z2n130n2n2z130n4z5205n5n4n5z4502 4差动轮系 4 -5-6 定轴轮系2 -3-4-5 差动轮系所以 i24 5n2 n5n4 n5z4z25014由于 n2 n2n4 n4联立上式求解得i144503) 齿轮 2 的转向是向上的，齿轮 4 的转向是向下的。七、飞轮转动惯量的计算题。1.已知某机械一个稳定运动循环内的等效力矩M r 如图所示，等效驱动力矩M d 为常数，等效构件的最大及最小角速度分别为：ma

30、x 200rad /s 及min 180rad / s 。试求：1) 等效驱动力矩 M d 的大小；2) 运转的速度不均匀系数；3) 当要求 在 0.05 范围内，并不计其余构件的转动惯量时，应装在等效构件上的飞轮的转动惯量 JF 。Mr 1000Nm?200Nm?MdMr2j411解: (1) 驱动力矩 M x 2 200 200 600 200x 2 2 2 2 以 M x 275N m(2)Wmax 360.609(5 分 )(3)2nm60104.667rad /sWmax2J F 2 0.658kg m m2.如图所示为某剪床以电动机转子为等效构件时的等效阻力矩曲线 M r j 它的

31、循环周期为 20 ，即电动机转 10 转完成一次剪切。设驱动力矩为常数及 机组各构件的等效转动惯量可以忽略不计，试完成下列计算：（1）求驱动力矩 M d ，并以图线表示在图上；2） 求最大赢亏功 W ；（ 3） 设电动机转速为 750r /min ，许用的速度不均匀系数0.05 ，求安装在电动机轴上的飞轮转动惯量 JF .解：(1)(2)(3)JFM d (20 ) 5 500 (20M d 185N m(500 185) 5 1575900W 900 157522n(N3.在图（ a）2 75020.05所示的传动系统中，齿轮) 80 3700m)5分）4分）16.04kg m24分）1 为

32、主动轮，其上作用的主动力矩M1为常数， 齿轮 2 上作用有阻力矩 M2，其值随齿轮 2 的转角作周期性变化： 当 齿轮 2 由 0转至 120时，其变化关系如图（ b）所示；当 2 轮由 120转-1至 360时， M2=0。齿轮 1的平均角速度 m=50 S-1 , 两轮的齿数为 z1=20， z2=40。试求：（1）以齿轮 1 为等效构件时的等效阻力矩 Mr ；（ 2）在稳定运转阶段的等效驱动力矩Md；（ 3）为减小速度波动，在齿轮 1 的轴上装置飞轮，若要求该系统的速度不均匀系数 =0.05 ，而不计齿轮 1和齿轮 2的转动惯量时， 飞轮所需的转动惯量JF。M r 1M 2 2当0 j240 时解：（ 1）求等效阻力矩