机械设计基础习题2

1、机械设计基础习题 2原理部分目录0. 绪 论1. 平面机构及其自由度2. 平面连杆机构3. 凸轮机构4. 齿轮机构5. 轮系6. 其它常用机构7. 机械的动力性能0 绪论思考题0-1 机器、机构与机械有什么区别？各举出两个实例。0-2 机器具有哪些共同的特征？如何理解这些特征？0-3 零件与构件有什么区别？并用实例说明。举出多个常用的通用机械零件。0-4 机械设计的基本要求是什么？为什么要确定机器的预定使用期限？0-5 机械设计的一般过程是什么？1 平面机构及其自由度思考题1- 1 什么是高副？什么是低副？在平面机构中高副和低副各引入几个约束？1- 2 什么是机构运动简图？绘制机构运动简图的目

2、的和意义？制机构运动简图的步骤？1- 3 什么是机构的自由度？计算自由度应注意那些问题？1- 4 机构具有确定运动的条件是什么？若不满足这一条件，机构会出现什么情况？习题1- 1 绘制图示平面机构的机构运动简图。a)b)c)d)题图1-11-2计算图示平面机构的自由度。(机构中如有复合铰链，局部自由度，虚约束，予以指a)b)c) d1-3求出图示平面机构的全部瞬心。题图1-2b)C)题图1-3a)1-4图示正切机构中,11 =62平面连杆机构rad/s求构件3的速度题图1-4思考题2- 1平面四杆机构的基本形式是什么？它有哪些演化形式？演化的方式有哪些?2- 2什么是曲柄？平面四杆机构曲柄存在

3、的条件是什么？曲柄是否就是最短杆?2- 3什么是行程速比系数？极位夹角？急回特性？三者之间关系如何？2- 4什么是平面连杆机构的死点？举出避免死点和利用死点进行工作的例子。2- 5平面铰链四杆机构的主要演化形式有哪几种？它们是如何演化来的？2- 6平面四杆机构的设计方法有哪几种？它们的特点是什么？习题2- 1根据尺寸和机架判断铰链四杆机构的类型。9050题图2-12- 2画出各机构的压力角传动角。箭头标注的构件为原动件。a)b)题图2-2c)2- 3设计一曲柄摇杆机构，已知摇杆CD的长度LcD=75mm，行程速比系数 K=1.5，机架AD的长度Lad = 100mm，摇杆的一个极限位置与机架的

4、夹角2 =45，求曲柄连杆的长度 Lab,Lbc。Ei,开启的位置为E2，试设计一四杆机构来操作2- 4图示为一电炉的炉门，关闭的位置为 该炉门。相关尺寸见图。题图2-3题图2-42-5用解读法设计一四杆机构，y =sinx（0乞x乞90 ）建议取使两连架杆的对应转角关系近似实现已知函数= 90 , 0 = 105 /-m =120 ,60。题图2-53凸轮机构思考题3- 1凸轮机构的应用场合是什么？凸轮机构的组成是什么？通常用什么办法保证凸轮与从 动件之间的接触？3- 2凸轮机构分成哪几类？凸轮机构有什么特点？3- 3为什么滚子从动件是最常用的从动件型式？3- 4凸轮机构从动件的常用运动规律

5、有那些？各有什么特点？3- 5图解法绘制凸轮轮廓的原理是什么？为什么要采用这种原理？3- 6什么情况下要用解读法设计凸轮的轮廓？3- 7设计凸轮应注意那些问题？3- 8从现有的机器上找出两个凸轮机构应用实例，分析其类型和运动规律。习题3- 1如题图3-1所示的偏置直动从动件盘形凸轮机构，AB段为凸轮的推程轮廓曲线，请在图上标出从动件的行程h、推程运动角;t、远休止角 飞、回程运动角;h、-: s。3-23-33-43-53-63-74-14-24-34-44-54-6题图3-2已知一偏心直动从动件盘形凸轮机构（如题图3- 2）。凸轮为一以 C为中心的圆盘，试用图解法在图上标出轮廓上D点与尖顶接

6、触时的压力角?设计一对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构。已知凸轮的基圆半径rb=30mm，凸轮逆时针等速回转。在推程中，凸轮转过150 时，从动件等速上升50mm ;凸轮继续转过30时，从动件保持不动。在回程中，凸轮转过120。时，从动件以简谐运动规律回到原处；凸轮转过其余60。时，从动件又保持不动。试用作图法绘制从动件的位移曲线图及凸轮的轮廓曲线。设计一偏心直动滚子从动件盘形凸轮机构。已知凸轮的基圆半径rb=40mm，滚子直径rT=10mm。凸轮逆时针等速回转。在推程中，凸轮转过140 时，从动件按简谐运动规律上升 30mm ;凸轮继续转过 40。时，从动件保持不动。在回程中，凸轮转过120时，

7、从动件以等加速等减速运动规律回到原处；凸轮转过其余60时，从动件又保持不动。试用作图法绘制从动件的位移曲线图及凸轮的轮廓曲线。试设计一对心直动平底从动件盘形凸轮机构。已知基圆半径rb=50mm。从动件平底与其导路垂直。凸轮以等角速度顺时针转动。从动件运动规律同题3-4。试用作图法绘制盘形凸轮的轮廓曲线。设计一尖顶摆动从动件盘形凸轮机构。已知凸轮以等角速度逆时针转动，基圆半径 rb=30mm，凸轮转动中心与摆杆摆动中心间的中心距为75mm，摆杆的最大摆动角为30 ,推程摆杆顺时针摆动。从动件运动规律如下：S 0=180 , S 1=0, S 2=120 , S3=60 ,从动件推程以简谐运动规律

8、摆动，回程以等加速等减速运动规律返回原处。试绘制从动件位移曲线和凸轮的轮廓曲线。对于题3-4的凸轮机构设计问题，试用解读法通过计算机程序计算凸轮的理论廓线和实 际廓线（按每10 点计算廓线的极坐标值）。4齿轮机构思考题什么是齿廓啮合的基本定律？渐开线的性质有哪些？标准齿轮应具备哪些条件？齿轮正确啮合的条件是什么？重合度的基本概念是什么？常见的渐开线齿廓的切齿方法有两种？其特点是什么?4- 7 什么是最少齿数？有何对策？4- 8 变位齿轮的基本概念是什么？4- 9 什么是斜齿轮的当量齿数？如何计算？4- 10 什么是圆锥齿轮的背锥？当量齿数如何计算？习题4- 1已知渐开线基圆半径 rb = 35

9、mm，求向径为rk = 55mm处渐开线的压力角 a k和曲率半径 p k各为多少？4- 2已知一对外啮合标准直齿圆柱齿轮的标准中心距a =160mm，齿数zi = 20， Z2 = 60，求模数和分度圆直径 d1、d2。4- 3 已知一正常齿制直齿圆柱齿轮， m = 3mm， z = 25，试分别求出分度圆直径、基圆直 径、齿顶圆直径和齿根圆直径，并求出齿顶圆上渐开线齿廓的曲率半径和压力角。4- 4 一对正确安装的标准齿轮和齿条啮合，齿轮的齿数 z = 25，模数 m = 5，若齿轮的转速 n=50r/min ，试求齿条的移动速度。4- 5在某渐开线标准斜齿圆柱齿轮传动中，已知zi=18 ,

10、 Z2=35 , mn=3 ,卩=15 ,齿宽b=30mm, han*=1, Cn*=0.25，求：1）分度圆直径 di、d?,中心距 a； 2）重合度 & y ； 3 ）当量齿数 zv1、 zv2。4- 6某设备上有一对斜齿轮传动。已知z1 = 18， z2 = 36， mn = 2.5，中心距 a = 68mm， an =20 ,han*=1 , Cn*=0.25，求这对斜齿轮的螺旋角应为多少？4-7 已知一对等顶隙收缩齿标准直齿圆锥齿轮传动，齿数z1 = 20，z2 = 38，模数 m = 4mm ，分度圆压力角a = 20 ,齿顶高系数ha = 1，齿顶间隙系数c = 0.2，轴交角工

11、=90 。 求两锥齿轮的齿顶圆锥角S a1、S a2及其它主要尺寸。5 轮系思考题5- 1 定轴轮系与周转轮系的主要区别是什么？行星轮系和差动轮系有何区别？5- 2 定轴轮系中传动比大小和转向的关系？5- 3 什么是惰轮？它有何用途？5- 4 什么是转化轮系？如何通过转化轮系计算出周转轮系的传动比？5- 5 如何区别转化轮系的转向和周转轮系的实际转向？5- 6 怎样求混合轮系的传动比？分解混合轮系的关键是什么？如何划分？5- 7 观察日常生活周围的机器，各举出一个定轴轮系和周转轮系，并计算出传动比和转 向。习题5- 1 在图示的轮系中，已知Z1=15 , Z2=23 , Z2J=15 , Z3

12、=31 , zr=15 , Z4=33 , Z4=2(右旋)，Z5=60 , Z5=2O, ( m =4 mm )，若n1=500r/min,求齿条6线速度u的大小和方向。5- 2在图示齿轮系中，已知Z1=Z2=19, Z3=26 , Z4=30, Z4=20, Z5=78，齿轮1与齿轮3同轴线，求齿轮3的齿数及传动比 皿。题图5-1题图5-25- 3在图示的钟表传动示意图中，E为擒纵轮，N为发条盘，S, M及H分别为秒针，分针和时针。设zi=72，Z2= 12，Z3=64，Z4=8，Z5=60，Z6=8，Z7=60，Z8=6，Z9=8，zio=24，zii=6， Zi2=24，求秒针与分针的

13、传动比isM及分针与时针的传动比iMH。5-4图示车床变速箱中，移动三联齿轮a可使齿轮3和4啮合，又移动双联齿轮 b,可使齿轮 5禾口 6啮合。已知各轮的齿数为Zi =42， Z2=58， Z3=38，Z4j=42， Z5=50，Z6=48，电动机转速为1450r/min。试求此种情况下输出轴转速的大小和方向。题图5-354 f题图5-45-5图示行星减速装置中，已知Zi=Z2=17,Z3=15。当手柄转过 90时转盘 H转过多少度?5-6在图示的差动齿轮系中，已知各轮齿数Z1=15， Z2=25， Z2，=20，Z3=60。若n1 = 200r/min，n3 = 50r/min，且转向相同，

14、试求行星架 H的转速nH。5-7在图示的手动葫芦中， S为手动链轮，H为起重链轮。已知Z1=21,Z2=29,Z2，=14,Z3=55,求传动比isH。题图5-51 题图5-7题图5-65-8在图示极大传动比减速器中，蜗杆1和齿轮1为同一构件，蜗杆 5及齿轮5也为同一构件，蜗杆 1和5均为单头右旋，zi=101， z2=99, Z2=za，玄=100，Z5=100。求传动 比Uh。5-9 求图示轮系的传动比i14，已知 Z1=z2=25， Z2=Z3=20， zh=100， Z4=20。I 输入，轴 H 输出。已知Z1=12 , Z2=51 , Z2=49 , Z3=75 ,2)若齿轮2的齿数改为Z2=50，求iiii。5-10图示齿轮系中，动力由轴Z4=12，Z5=73。求 1)i iii ;题图5-8题图5-94* Yi!|-z -I1题图5-105-11在图示镗床镗杆进给机构中，各轮的齿