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1N7，PL9，PH1297323LPF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。N8，PL11，PH1128323LP3计算图示各机构的自由度。（C）N6，PL7，PH3172623LPF（E）N7，PL10，PH003LN4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。ADECHGFIBK123456789（A）N5，PL7，PH01725323LPF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。N7，PL10，PH01027323LPNF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）N3，PL4，PH10142323HLPNF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。N4，PL5，PH11524323LPF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）。IJP2、已知图示机构的输入角速度1,试用瞬心法求机构的输出速度3。要求画出相应的瞬心，写出3的表达式，并标明方向。由相对瞬心的定义可知13PLOLO131所以03/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KN（N1）/26（61）/215；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13612DKA由于构件1、3在K点的速度方向相同，从而只和同向。314、在图示的四杆机构中，60MM,90MM,120MM,10RAD/S，ABLCDLADLBC2试用瞬心法求（1）当165时，点C的速度；CV（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）。0CV解1）以选定的比例尺作机构运动简图（图B）。12）求CV定出瞬心的位置（图B），因为为构件3的绝对瞬心，有13P13P132/BPABLVLL10006/000378256（RAD/S）04M/S13056CC3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13P13P垂线交于点E，由图可得0357（M/S）1304652LPV4定出时机构的两个位置（见图C，注意此时C点成为构件30CV的绝对瞬心），量出1264；222665、如图为一速度多边形，请标出矢量、及矢量、的方ABVCAVABVC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2323BVV方向ABAB向下/BC大小1LABRBKBBTCBNBAAA2323233方向BCBCBABC向下BC大小32LBC12LAB23VB3B2（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7、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3。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3表达式。解ABB1,B2,B3V1123331212BBVV大小V1方向AB水平/导路ABV1123N3VB2/LABPB2V/LABRBKBBTBNBBAAA1212122大小32LAB00方向ABAB/导路3AB2T/LABNB2A/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）。BVPB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Z127,Z260,MN3MM,HAN1,C025,N20,螺旋角，试求1）两轮的分度圆直径、齿43680顶圆直径和齿根圆直径。2）两轮的标准中心距A。SIN904368COS002、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V60MM/S,，方向如图。试求被加工齿轮的模数M、压力角SM/1、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A360MM,传动比I123,两轮模数M10MM,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Z122，Z234，；中心距A140MM。试求02两轮的分度圆、齿顶圆、齿根圆和基圆直径；并按比例作图，ML/1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A310MM,大齿轮齿数Z2100，齿顶圆直径DA2408MM,试确定小齿轮的基本参数及其分度圆和齿顶圆的02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N12880R/MIN，转动方向如图示，其余各轮齿数为Z280，Z240，Z360，Z336，Z4108，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Z237，Z215，Z325，Z320，Z460，蜗杆1的转速N11450R/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Z1Z2Z3Z420,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N11440R/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Z1Z3Z415,Z260，Z4Z530，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Z120，Z240，Z315，Z460，轮1的转速为N1120R/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Z1Z3Z4Z6Z820,Z2Z540,Z7Z980,求I197、在图七所示的轮系中,已知Z120，Z240,Z230,Z3100,Z490,求I14的大小图七图八8、在图八所示的轮系中,已知Z1Z440,Z1Z2Z420,Z230,Z330,Z315，试求I1H9、图九所示轮系中，Z1Z240，Z2Z3Z520，Z480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Z120，Z230，Z380，Z440,Z520，轮1的转速N11000R/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Z120,Z240,Z230,Z340,Z320,Z490轮1的转速N11400R/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Z139,Z278,Z239,Z320,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Z117，Z223，Z220，Z360，Z320，Z440，构件H的转速NH200R/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Z120，Z240，Z220，Z360,Z330,Z480，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HN1齿轮45与齿轮组成定轴轮系与方向相反。5N116、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Z120，Z248，Z220，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Z1Z380，Z3Z520，以及齿轮1的转速N170RMIN,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764083HNI123RRZZ132048101321313HNNZI214054ZIMIN/405RNN0,430283131ZNIHHMIN/5/4R参考答案第二章机械的结构分析二、综合题1N7，PL9，PH1297323LPF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。N8，PL11，PH1128323LP3（C）N6，PL7，PH376LF（E）N7，PL10，PH012323LP4（A）N5，PL7，PH075LF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）N5，PL7，PH01725323LPF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。5N7，PL10，PH0127323LPF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）N3，PL4，PH104232LPF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。N4，PL5，PH11524323LPF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13PLOLO131所以03/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KN（N1）/26（61）/215；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13612DKA由于构件1、3在K点的速度方向相同，从而只和同向。314、解1）以选定的比例尺作机构运动简图（图B）。12）求CV定出瞬心的位置（图B），因为为构件3的绝对瞬心，有13P13P132/BPABLVLL10006/000378256（RAD/S）04M/S13056CC3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13P13P垂线交于点E，由图可得0357（M/S）13034652ELPV4定出时机构的两个位置（见图C，注意此时C点成为构件3C的绝对瞬心），量出1264；222665、解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2323BVV方向ABAB向下/BC大小1LABRBKBBTCBNBAAA2323233方向BCBCBABC向下BC大小32LBC12LAB23VB3B2（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7、解ABB1,B2,B3V1123331212BBVV大小V1方向AB水平/导路3VB2/LABPB2V/LABRBKBBTBNBBAAA1212122大小32LAB00方向ABAB/导路3AB2T/LABNB2A/LAB8、解根据速度多边形判断如下第一步由PB方向得杆2角速度方向如图所示；第二步把矢量C3C2绕2方向旋转90度得方向。23KCAN9、解在A图机构中存在哥氏加速度，但在导杆3的两个极限摆动位置时，以及滑块2相对于导杆3的两个极限滑动位置时，哥氏加速度为零。这是因为前者的瞬时牵连转速为零，而后者的瞬时相对平动为零，均导致哥氏加速度瞬时为零；相应的机构位置图略在B图机构中由于牵连运动为平动，故没有哥氏加速度存在。10、解11、解BCBCVV22方向DCAB向右BC大小1LAB2424CCVV方向ACDCAC大小2LDC标出顶点如图所示。12、解1）以做机构运动简图12）速度分析根据CBV以做其速度多边形（图B）0根据速度影像原理，做CE，且字母顺序一致得点E，由图BCE得（顺时针）0562EVVPE31/MS2/057VBCWBCL（逆时针）25/RADS3/03/045VCDPCL327（RAD/S）3）加速度分析根据机速度矢量方程NCDTNTCCBCBAA以做加速度多边形（图C）1根据加速度影像原理，做，且字母顺序BEE一致得点由图点得E0573/EAPMS2/TZCBABCLNL（逆时针）196/RADS第四章平面机构的力分析第五章效率和自锁三、综合题1、解此传动装置为一混联系统。圆柱齿轮1、2、3、4为串联圆锥齿轮56、78、910、1112为并联。此传动装置的总效率2、解设机构3、4、5、6、7组成的效率为3，则机器的总效率为123234129506830253412561234712567P2P234PRPR而，P234PR，P2567PR23R将已知代入上式可得总效率12308373、解4、解AE轴作加速转动；BA时，啮合角将增大。/COSCOSAA9、由于斜齿轮的法面齿形与刀具刀口的形状想对应，那就应该找出一个与斜齿轮的法面齿形相当的直齿轮来，然后按照这个直齿轮的齿数来决定刀具的刀口。这个虚拟的直齿轮就称为斜齿轮的当量齿轮，也是与斜齿轮法面齿形相当的虚拟直齿轮，其齿数就称为当量齿数，Z是斜齿轮的齿数，ZV3COS/ZV是斜齿轮的当量齿数，是斜齿轮的螺旋升角。10、齿廓必须满足的条件是无论两齿廓在何位置接触，过接触点所作的两齿廓公法线必须与两齿轮的连心线相交于一定点。11、可采用斜齿轮传动，也可采用变位齿轮传动。三、综合题1、MZMDN812436COS/273COS/0186022MHNA31HAA181MD273212MCNANF50HFF18481MDFF3272122ZAN604358COSCOS012、被加工齿轮的模数MP/5/5MM被加工齿轮的压力角刀具的齿侧角200加工时范成运动的速度SMRARV/6011被加工齿轮的分度圆半径M60被加工齿轮轴心至刀具分度线的距离MA60被加工齿轮的基圆RBRB381652COSCS13、4、33602102121ZIZMA5482D1MZ11018180MMD2MZ21054540MMDA1D12HA18020200MMDA2D22HA54020560MMMCHZMDAF152012810211F5422MMES7152043D18/1D402/C505、解；因为标准安装得MMZA1432221M5D0Z7452HMAA12021MZD832MCAF59720511HZMF112422MDB76320COS5COS1Z5934218/2BPLB6、齿轮为正常齿制，故得MMHZDAA40812022M4得Z341151Z小齿轮的5个基本参数为M4MM,1Z02AH20C分度圆直径MD541齿轮齿顶圆直径MZAA8147、设该对齿轮为标准安装的渐开线齿轮传动MPB76020COS1320COS5MHHZDAAA851HMCCZMAAF5721211250CMZZA35821362Z612I综上可见，该对齿轮传动就是标准安装的渐开线齿轮传动故，200，2ZM51AH250C8、由得整数，故该齿轮齿条传动不是标准齿轮齿ZD413171Z条