机械原理习题及答案

1、兰州2017年7月4日于家属院复习资料 第2章平面机构的结构分析1. 组成机构的要素是 和中的单元体。2. 具有 等三个特征的构件组合体称为机器。3. 从机构结构观点来看，任何机构是由_4. 运动副元素是指5. 构件的自由度是指度是指6. 两构件之间以线接触所组成的平面运动副，而保留个自由度。7. 机构具有确定的相对运动条件是原动件数8. 在平面机构中若引入一个高副将引入_ 约束，构件数、约束数与机构自由度的关系是称为O副，它产生;构件是机构三部分组成。机构的自由个约束,机构的自由度。个约束，而引入一个低副将引入o9. 平面运动副的最大约束数为 ，最小约束数为O10. 当两构件构成运动副后，仍

2、需保证能产生一定的相对运动，故在平面机构中，每个运动副引入的约束至多为 ，至少为O11. 计算机机构自由度的目的是 O12. 在平面机构中，具有两个约束的运动副是副是 副 O13 .计算平面机构自由度的公式为F=_注意判断：(A)铰链，(B) _14. 机构中的复合铰链是指 _是指15. 划分机构的杆组时应先按组中的级别确定。16. 图示为一机构的初拟设计方案。试：(1计算其自由度，分析其设计是否合理？如有复合铰链，局部自由度和虚约束需说副，具有一个约束的运动自由度，(C)；局部自由度是指_，应用此公式时应约束。；虚约束的杆组级别考虑，机构的级别按杆1为主动件，试:17.在图示机构中，若以构件

3、(1)计算自由度，说明是否有确定运动。(2)如要使构件6有确定运动，并作连续转动，则可如何修改？说明修改的要点，并用 简图表示。18.计算图示机构的自由度，将高副用低副代替，并选择原动件。构，进行结构分析并确定机构的级别。对图示机构作出仅含低副的替代机20. 画出图示机构的运动简图。21. 画出图示机构简图，并计算该机构的自由 整体构件，构件2在构件3的导轨中滑移，圆盘度。构件3为在机器的导轨中作滑移的 1的固定轴位于偏心处。题21图22.对图示机构进行高副低代，并作结构分析，确定机构级另1。点 时，凸轮廓线在接触点处的曲率中心。Pl,P2为在图示位置第3章平面机构的运动分析1.图示机构中尺寸

4、已知(卩L=0.05m/mm，机构1沿构件4作纯滚动，其上 S点的速度为 vs( v=0.6m/S/mm)。(1)在图上作出所有瞬心；用瞬心法求出K点的速度VK。2. 画出图示机构的指定瞬心。(1)全部瞬心。瞬心P24, P26。3. 在机构图示位置时(AB丄BC)有无哥氏加速度akC2C3 ?为什么?题3图4. 图示机构中已知3 1=100rad/s,a 1=0,试分析3 3及a 3为多大。5. 图示机构有无哥氏加速度akB2B3 ?为什么？题5图6. 图示为曲柄导杆机构，滑块 置时，即曲柄 AB (构件1)和导杆7. 什么叫机构运动线图？8. 已知六杆机构各构件的尺寸、2 CD在导杆3(C

5、D)中作相对滑动，AB (构件3)重合时，有无哥氏加速度为曲柄。akB2B3当在图示位?为什么？位置及原动件的角速度31常数，欲求35,a 5。如采用相对运动图解法时，此题的解题顺序应如何？9. 图示机构的运动简图取长度比例尺卩 lAC=0.16m，构件 1 置：(1) 3 2,3 3,(2) a 2,a 3,L=0.004m/mm，其中 lAB=0.06m , lBD=0.26m ,以3 i=20rad/s等角速度顺时针方向转动，试用相对运动图解法求图示位3 4和3 5的大小和方向； a 4和a 5的大小和方向；2上速度为零的点|2，在加速度多边形图上标注出构 n i2,并算出点I2的加速度

6、a12的大小。在画速度图及加速度图时2(3) 在机构运动简图上标注出构件件2上点12的加速度矢量的比例尺分别为：卩(要列出相应的矢量方程式和计算关系式。)v=0.02m/s/mm，卩 a=0.5m/s /mm。题9图题10图i=10rad/s,10.试按给定的机构运动简图绘制速度多边形、加速度多边形。已知：3LAB=100mm , |bm=|cm=|md =200mm，卩 L=0.01m/mm。试求：(1)3 2,3 4,a 2, a 4大小和方向；(2)V5, a5大小和方向。第五章机械的效率和自锁第4章平面机构的力分析1. 举出在工程实际中驱动力的一个例子。2. 举出在工程实际中生产阻力的

7、一个例子。3. 以转动副联接的两构件，当外力(驱动力)分别作用在摩擦圆之内、之外，或与该摩擦 圆相切时，两构件将各呈何种相对运动状态？Q为驱动力，P为摩擦圆半径。R21是正确的？减速运动还是自锁？4. 图示轴颈1在轴承2中沿3方向转动，(1) 试判断图A、B、C中哪个图的总反力(2) 针对正确图形，说明轴颈是匀速、加速、h|喟题4图5. 图a、b给出运转着轴颈受力的两种情况， 对轴颈的总反力 R21，并说明在此两种情况下该轴的运动状态A)题5图Q为外力，P为摩擦圆半径。试画出轴承 (匀速、加速或减速转动)。6. 若机器的输出功为 Ar,损耗功为Af,试写出用Ar, Af表达的机器输入功 Ad,

8、并给出 机器效率n的公式。7. 何谓机械自锁？举出两种工程中利用机械自锁完成工作要求的实例。f。试:8. 图示滑块1受到驱动力P的作用，移动副间的摩擦系数为(1) 在图上标出压力角a；(2) 写出自锁条件。自锁的几何条件是什9. 具有自锁性的蜗杆蜗轮传动，工作时应以哪个构件为主动件?么？10. 具有自锁性的机构其正、反行程的机械效率是否相等？为什么?11. 图示铰链四杆机构，在铰链B, C处的细线大圆为该处之摩擦圆。Md为驱动力矩,Q为生产阻力。试画出在图示位置时，连杆2所受力的作用线及方向。12. 在图示的曲柄滑块机构中，细线小圆表示转动副处的摩擦圆。试在图上画出图示瞬 时作用在连杆BC上的

9、运动副总反力的方向。题13图13.图示杠杆起重机构中，A , B , C处的细实线圆为摩擦圆，驱动力 P作用于杆1上以提起重物Q。试求：(1) 用图解法求驱动力 P (由力多边形表示)。(2) 写出瞬时机械效率n计算式。第6章机械的平衡1. 为什么说经过静平衡的转子不一定是动平衡的，而经过动平衡的转子必定是静平衡 的？2. 举出工程中需满足静平衡条件的转子的两个实例，需满足动平衡条件的转子的三个实 例。3. 何谓转子的静平衡及动平衡？对于任何不平衡转子，采用在转子上加平衡质量使其达 到静平衡的方法是否对改善支承反力总是有利的？为什么？4. 图示刚性转子是否符合动平衡条件，为什么？"I

10、 , .IJ S J IIf尸十丄题5图平面内，若质径积12,试判断该曲轴是否符合动平衡条件？为什么？6.图示盘状 转子上有两个不平衡质量：m1=1 , 5kg , m2=0.8kg ,门=140mm ,r2=180mm，相位如图。现用去重法来平衡，求所需挖去的质量的大小和相位(设挖去 质量处的半径r=140mm)。5.在图示曲轴上，四个曲拐位于同min=m2r2=m3r3=m4r4, Ii=|3Mli7. 如图所示一单缸卧式煤气机，在曲柄轴的两端装有两个飞轮A和B。已知曲柄半径R=250mm及换算到曲柄销 S的不平衡质量为 50kg。欲在两飞轮上各装一平衡质量mA,mB,其回转半径r=600

11、mm ,试求mA, mB的大小和位置。8. 图示为绕 0点回转的薄片圆盘，在位置 1、2处钻孔，r1=0.1m , r2=0.2m,孔部分材 料质量分别为 m1=1kg , m2=0.5kg。为进行静平衡，欲在半径 rb=0.5m的圆周上钻一孔。试 表示出孔的方向rb' 并求出钻去材料的质量 mb。第7章 机械的运转和速度波动的调节1. 试述机器运转过程中产生周期性速度波动及非周期性速度波动的原因，以及它们各自 的调节方法。2. 分别写出机器在起动阶段、稳定运转阶段和停车阶段的功能关系的表达式，并说明原 动件角速度的变化情况。3. 何谓机器的周期性速度波动？波动幅度大小应如何调节？能否

12、完全消除周期性速度波 动？为什么？4. 何谓机器运转的周期性速度波动及非周期性速度波动？两者的性质有何不同？各用什 么方法加以调节？5. 机器等效动力学模型中，等效质量的等效条件是什么？试写出求等效质量的一般表达 式。不知道机构的真实的运动，能否求得其等效质量？为什么？6. 机器等效动力学模型中，等效力的等效条件是什么？试写出求等效力的一般表达式。 不知道机器的真实运动，能否求出等效力？为什么？7. 在图示曲柄滑块机构中，设已知各构件的尺寸、质量m、质心位置 S、转动惯量JS, 构件1的角速度3 1。又设该机构上作用有常量外力 (矩)M 1, R3, F2试：(1) 写出在图示位置时，以构件

13、1为等效构件的等效力矩和等效转动惯量的计算式。(2) 等效力矩和等效转动惯量是常量还是变量？若是变量则需指出是机构什么参数的函 数，为什么？R,的。d)题8图R0=4Omm , Ri=120mm ,各齿轮齿数为=0.01kgm2 J2=j3=0.04kgm2 , j0=O.O2kgm2 ,题7图8. 图示车床主轴箱系统中，带轮半径Z1=Z2' =2, Z2=Z3=40 ,各轮转动惯量为jl' =JJi=0.08kgm2，作用在主轴 m上的阻力矩 M3=60Nm。当取轴I为等效构件时，试求机构的 等效转动惯量J和阻力矩的等效力矩 M r。9. 如图所示，AB为一机器的主轴，在机器

14、稳定运转时，一个运动循环对应的转角0d=2n,等效驱动力矩 Md以及转化转动惯量 J均为常数，等效阻力矩Mr的变化如图b所示。试求：(1) M d的大小。(2) 当主轴由0 0=0转至0 1=7 n /8时，Md与Mr所作的盈亏功(剩余功)W=?(3) 若3 0=20rad/s, J=0.01kgm2,当主轴由0 00 1时主轴角速度w 1=?(4) 在一个运动循环中，主轴最大和最小角速度发生在哪些位置？(在图b中标出。)jtfi节题9图10.图示机构中，齿轮 1、2 的齿数 zi=20 , Z2=4O, lAB=0.1m , lBc=0.25m=90，滑块的质量m4=50kg，齿轮2绕轴线A

15、的转动惯量Js2=1kgm2,忽略其他构件的质量和转动惯 量。又知作用在轮 置起动，求起动时轮1上的驱动力矩 M1=5ON m,滑块上作用有力 F5=5OON。设机构在图示位 1的角加速度a 1。第8章连杆机构及其设计1. 铰链四杆机a=240mm , b=600mm , c=400mm , d=500mm。试问当分别取 得到何种机构？2. 铰链四杆机构各杆长如图示，分别以1、2、3构件为机架时将演化成何种机构?3. 图示为偏置曲柄滑块机构。问：(1) 此机构有无急回运动？为什么？(2) 其行程速度变化系数 K=? ?(需列出计算公式4. 试问图示各机构是否均有急回运动？以构件 况下才会有死点

16、？)1为原动件时，是否都有死点？在什么情b)霜动导杆机构偏置式曲柄滑块机构4图a所示机构是如何转化为图题5图5.写出图a、b所示机构的名称？试述图b所示机构的？ 6.指出下列机构中，哪些机构在运动学上是等价构的基本形式 有哪几种？ 已知铰链四杆机构各构件的长度分别为 a、b、c、d为机架时，将各7.在飞机起落架所用的铰链四杆机构中，已知连杆的两位置如图所示, 要求连架杆 AB的铰链A位于BiCi的连线上，连架杆 CD的铰链 试设计此铰链四杆机构。比例尺为卩L,D位于B2C2的连线上。题9图8. 如图所示为一飞机起落架机构，实线表示放下时的死点位置，虚线表示收起时的位置。已知 lFc=520mm

17、 , lFE=340mm，且 FEi 在垂直位置(即a =90 ° ), 0 =10°,3 =60 °。 试用作图法求IcD , Ide。9. 标出图示各机构的压力角与传动角，箭头标注的杆件是主动件。10. 如图示曲柄滑块机构的运动简图，试确定当曲柄1等速转动时，(1) 机构的行程速度变化系数K。(2) 最小传动角丫 min的大小。(3) 滑块3往复运动时向左的平均速度大还是向右的平均速度大。11. 图示为偏置曲柄滑块机构ABC，偏距为e。试在图上标出滑块的压力角aC和传动角丫 C, 画出极位夹角0及最小传动角丫min。并求出该机构有曲柄的条件。第9章 凸轮机构及

18、其设计1. 在直动从动件盘形凸轮机构中，试问同一凸轮采用不同端部形状的从动件时，其从动 件运动规律是否相同？为什么？2. 设计哪种类型的凸轮机构时可能出现运动失真？当出现运动失真时应该考虑用哪些方 法消除？3. 何谓凸轮机构的压力角？它在凸轮机构的设计中有何重要意义？4. 直动从动件盘形凸轮机构压力角的大小与该机构的哪些因素有关？5. 图示为一凸轮机构从动件推程位移曲线，OA/BC, AB平行横坐标轴。试分析该凸轮机构在何处有最大压力角，并扼要说明理由。6. 图示凸轮机构从动件推程运动线图是由哪两种常用的基本运动规律组合而成？并指出有无冲击。如果有冲击，哪些位置上有何种冲击？从动件运动形式为停

19、升停。7. 在图示直动尖顶从动件盘形凸轮机构中，凸轮转向如图所示。试写出该位置时从动件 压力角计算公式，并说明从动件相对凸轮轴心的配置是否合理，为什么？a)8. 有一对心直动尖顶从动件偏心圆凸轮机构，0为凸轮几何中心，01为凸轮转动中心，直线AC丄BD , 0i0=0A2 ,圆盘半径R=60mm。(1) 根据图a及上述条件确定基圆半径ro、行程h, C点压力角a C和D点接触时的位移hD、压力角a D。(2) 若偏心圆凸轮几何尺寸不变，仅将从动件由尖顶改为滚子，见图b，滚子半径rr=10mm。试问上述参数 ro, h,a c, hD, a d有否改变？如认为没有改变需明确回答，但 可不必计算数

20、值；如有改变也需明确回答，并计算其数值。9. 有一对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构，为改善从动件尖端的磨损情况，将其尖端改 为滚子，仍使用原来的凸轮，这时该凸轮机构中从动件的运动规律有无变化？简述理由。10. 图示凸轮机构中，已知凸轮廓线 AB段为渐开线，形成 AB段渐开线的基圆圆心为 0, 0a=ro,试确定对应 AB段廓线的以下问题：(1) 从动件的运动规律；(2) 当凸轮为主动件时，机构的最大压力角与最小压力角；(3) 当原从动件主动时，机构的最大压力角出现在哪一点？(4) 当以凸轮为主动件时，机构的优缺点是什么？如何改进？h，说明推程运动角11. 画出图示凸轮机构从动件升到最高时的位置，

21、标出从动件行程 和回程运动角的大小。12. 按图示的位移线图设计一偏置直动滚子从动件盘形凸轮的部分廓线。已知凸轮基圆 半径r0=25mm，滚子半径rr=5mm ,偏距e=10mm,凸轮以等角速度w逆时针方向转动。设 计时可取凸轮转角0 =0 ° , 30°, 60 °, 90 ° , 120 °，卩 L=0.001m/mm。第10章齿轮机构及其设计1. 渐开线直齿圆柱齿轮的分度圆和节圆有何区别？在什么情况下，分度圆和节圆是相等 的？2. 为了实现定传动比传动，对齿轮的齿廓曲线有什么要求？3. 对齿顶高系数 ha*=o.8和另一对ha*=1的标准

22、直齿圆柱齿轮若具有相同的模数、分 度圆压力角和齿数 Z1, Z2，问哪一对齿轮具有较大的重合度？并说明其理由。4. 渐开线直齿圆柱标准齿轮的分度圆具有哪些特性？5. 对渐开线直齿圆柱齿轮传动中齿廓之间是否有相对滑动？ 一般在齿廓的什么位置相 对滑动较大？什么位置无相对滑动？6. 对轮齿的齿廓曲线应满足什么条件才能使其传动比为常数？渐开线齿廓为什么能满 足定传动比的要求？7. 试问以渐开线作为齿廓的齿轮副为什么能作定传动比传动？8. 当a =20 , ha*=1 , c*=0.25时，若渐开线直齿圆柱标准齿轮的齿根圆和基圆相重合， 其齿数应为多少？又当齿数大于以上求得的齿数时，试问基圆与齿根圆哪

23、个大？9. 周节（齿距）为P 1=12.566371mm、压力角为a 1=20的渐开线直齿圆柱齿轮能够与周节 为P2=11.808526mm、压力角为a 2=0的直齿齿条正确啮合传动吗？为什么？10. 用模数，m=2mm, a =20的滚刀加工一直齿圆柱变位外齿轮，要使该齿轮的分度圆齿厚比标准齿轮的齿厚减薄0.364mm。问其变位系数 x=?Z1 , Z2和Z3, Z4各应采11变速箱中各轮的齿数、模数和中心距如图所示，指出齿轮副 用何种变位齿轮传动类型，并简述理由。tTt=1/ y 71V 7z 2A4mrTia =20 , ha*=1 , c=0.25标准齿条，其中线间的距离为52mm,现

24、01在两齿条中线间距12.有两个m=3mm，欲设计一个齿轮同时带动两齿条，但需作无侧隙传动，而齿轮的轴心 的中点上(如图示)。试问Z1、分度圆直径d1、齿顶圆直径da1、齿根圆直(1) 齿轮是否为标准齿轮？试确定其齿数径dfi及齿厚si;(2) 齿条移动的速度 V2是否为(52/2) Xw 1为什么？-Aj-ii2=2, zi=20,L=4mm/mm 画图，13. (1)齿轮计算。已知一对外啮合渐开线直齿圆柱标准齿轮传动，其m=10mm , a =20 , ha*=1, c*=0.25，试求(注：计算重合度时，根据卩 从图中量得所需尺寸计算)大齿轮齿数z2及两轮的分度圆半径、基圆半径、顶圆半径

25、、齿全 高齿距、基圆齿距、啮合角、节圆半径、中心距、节圆处齿廓曲率半径、实际啮合线段(作图)、重合度。14. 若一对直齿圆柱齿轮传动的重合度£=1.34,试说明若以啮合点移动一个基圆周节pb为单位，啮合时有多少时间为一对齿，多少时间为两对齿，试作图标出单齿啮合区域，并标明区域长度与Pb的关系。0i02=100mm , m=4mm15. 已知一对正确安装的渐开线直齿圆柱标准齿轮传动，中心距 a =20 , i= w 1/3 2=1.5，小齿轮主动，试：(1) 计算齿轮1和2的齿数，分度圆，基圆，齿顶圆和齿根圆半径，并在图中画出；(2) 在图中标出开始啮合点B2、终了啮合点 B1、节点

26、P啮合角和理论啮合线与实际啮合线。16. 如图所示的齿轮传动装置，其有关参数如下，Z1=19 , Z2=58 , Z3=17 , z4=63 ,a12=a34=160mm , m=mn=4mm a = a n=20 , ha =1, c =0.25, 求(1) 斜齿轮2的螺旋角方向(可在图上直接标出);(2) 为了满足中心距的要求，斜齿轮的螺旋角为多少度；?啮合角各为多大？(3) 若两对齿轮均采用直齿圆柱齿轮传动，则分别采用何种传动类型X18图题317图题Z1=Z2=2O ,17. 用a =20 , ha*=1 , C*=O.25的标准滚刀加工一对直齿圆柱齿轮，其齿数xi=0,其实际中心距 a

27、比标准中心距增大了a/40,试求：(1) 齿轮2的变位系数X2应为若干？(2) 若不采用变位齿轮，而改用斜齿圆柱齿轮来满足中心距要求，加工齿轮的滚刀不 变，齿轮齿数不变。确定两斜齿轮螺旋角B。注：inv a ' =2(x+x2)/(zi+z2)tg a +inv a18. 在图示的回归轮系中，齿轮1, 2为一对渐开线直齿圆柱齿轮，zi=30 , Z2=40 ,mi2=2.5mm , a =20 ° ,齿轮 3 , 4为一对渐开线斜齿圆柱齿轮，z3=37 , Z4=50 , mn342mm，现需安装成实际中心距 a' =88mm试求：(1) 齿轮1, 2的传动类型及变位

28、系数和X2=X1+X2；第11章齿轮系及其设计ni=1440r/min，转动方向如图示，其 试：(2) 齿轮3, 4的螺旋角3°1. 在图示轮系中，已知：蜗杆为单头且右旋，转速余各轮齿数为：Z2=40，Z2'=20，z3=30，Z3'=18，Z4=54，(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。zi=30, z4=68。试问:2. 在图示轮系中，所有齿轮均为标准齿轮，又知齿数(1)Z2=?, Z3=?(2 )该轮系属于何种轮系？题2图3. 在图示轮系中，根据齿轮4. 在图示的轮系中，已知各轮齿数为 线，试求该轮系

29、的传动比 ii7。题3图1的转动方向，在图上标出蜗轮Z1=Z2=Z3=Z5=Z6=20，4的转动方向。已知齿轮1、4、5、7为同轴5. 在图示万能刀具磨床工作台横向微动进给装置中，运动经手柄输入，由丝杆传给工作台。已知丝杆螺距p=50mm，且单头。Zi=z2=19，Z3=18，Z4=20，试计算手柄转一周时工作台的进给量S。题5图题6图6. 在图示行星搅拌机构简图中，已知zi=40 , z2=40,3 H=31rad/s，方向如图。试求:(1) 机构自由度F ;(2) 搅拌轴的角速度3 F及转向。Z3=6O, Z4=58，求传动7. 在图示轮系中，轮 3和轮4同时和轮2啮合，已知zi=Z2=2

30、0 , 比 i14。1/7/1NrzyXzz题7图8. 图示轮系中，宽齿轮 1同时与2、 00 上。Z1=2O, Z2=100, Z3=101 , Z4=99, 4的转速n3, n4及与nA转向的异同。J? 34题8图3、4齿轮啮合，齿轮nA=1000r/min，转动，其方向如图示，求齿轮3、4及构件A均空套在轴3、9. 在图示轮系中，已知Z1=34 , Z2=Z3=20 , Z3为 动比iAB 。宽齿轮，同时和2及4轮啮合，求传第12章其他常用机构1. 将连续回转运动转换为单向间歇转动的机构有 、 2. 当原动件作等速转动时，为了使从动件获得间歇的转动，则可以采用何种机构。 出三种机构名称。)。(写3. 欲将一匀速回转运动转变成单向间歇回转运动，采用的机构有、等，其中间歇时间可调的机构是4. 齿式棘轮机构制动爪的作用是 5. 径向槽均布的槽轮机构槽轮的最少槽数为6